Beschreibung
Die Durchführung hochpräziser Kraft- und Gewichtsmessungen in explosionsgefährdeten Bereichen wird durch das Beckhoff ELX3351 EtherCAT-Klemmmodul ermöglicht. Dieses eigensichere (Ex i) Eingangsmodul ist für den direkten Anschluss von Dehnungsmessstreifen und Widerstandsmessbrücken in Vollbrückenschaltungen ausgelegt. Dank der hochauflösenden 24-Bit-Analog-Digital-Wandlung gewährleistet es eine präzise Signalerfassung auch unter anspruchsvollen industriellen Bedingungen. Das Modul verfügt über Selbstkalibrierungsmechanismen und dynamische Filter zur Kompensation von Temperaturdrift und hochfrequenten mechanischen Schwingungen und ist daher eine zuverlässige Lösung für das Wiegen in explosionsgefährdeten Bereichen, die Überwachung von Wägezellen und Prozessbehälter.
Merkmale
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Eigengeschützte (Ex i) Schnittstelle: Direkter Anschluss an Sensoren in Umgebungen der Zonen 0/20 und 1/21 ohne externe Barrieren.
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Messung mit hoher Auflösung: 24-Bit-Analog-Digital-Wandlung mit 32-Bit-interner Darstellung für Genauigkeit im Mikrovoltbereich.
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Kompatibilität mit Widerstandsbrücken: Optimale Schnittstelle für Dehnungsmessstreifen und Widerstandsbrücken in Vollbrückenschaltung mit Widerständen von 300 Ohm bis 1,5 kOhm.
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Erweiterte Signalfilterung: Konfigurierbare 50-Hz-Filter und dynamische Tiefpassoptionen mit einer typischen Grenzfrequenz von 3,6 kHz.
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Hardware-Selbstkalibrierung: Interne Referenzpfade führen automatische Kalibrierzyklen durch, um Messfehler über die Zeit und bei Temperaturschwankungen zu eliminieren.
Anwendungen
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Gefahrenbereiche in Wägesystemen: Direkter Anschluss an Plattformwaagen, Behälterwägesysteme und Silo-Füllstandsüberwachungen in explosionsgefährdeten Staub- oder Gasatmosphären.
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Prozessindustrieautomation: Messung von Zugkraft, Drehmoment und Kraft in chemischen Verarbeitungsanlagen sowie in Öl- und Gasleitungen.
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Prüfstandstechnik: Dynamische Lastüberwachung und Dehnungsmessstreifenprüfung in Laborumgebungen mit Explosionsschutzanforderungen.
Tabelle der technischen Daten
| Parameter |
Spezifikationswert |
| Hersteller |
Beckhoff |
| Modellnummer |
ELX3351 |
| Anzahl der Eingänge |
1 (Vollbrückenkonfiguration) |
| Nennbrückenwiderstand |
300 Ohm bis 1,5 kOhm |
| Messbereich UD |
Max. -18 bis +18 mV |
| Messbereich UREF |
Max. -12 bis +12 V |
| Auflösung |
24 Bit (32-Bit-interne Darstellung) |
| Wandlungszeit |
Typ. 1,6 ms |
| Innenwiderstand |
> 25 kOhm (UR, Differenzial), > 1 MOhm (UD, Differenzial) |
| Messfehler |
< +/-0,5 % des Endwerts (mit aktiver Selbstkalibrierung) |
| Stromaufnahme E-Bus |
Typ. 85 mA |
| Ex-Kennzeichnungen (ATEX) |
II 3(1)G Ex ec [ia Ga] IIC T4 Gc, II (1)D [Ex ia Da] IIIC, I (M1) [Ex ia Ma] I |
| Ex-Kennzeichnungen (IECEx) |
Ex ec [ia Ga] IIC T4 Gc, [Ex ia Da] IIIC, [Ex ia Ma] I |
| Betriebstemperatur |
-25 bis +60 °C |
| Lagertemperatur |
-40 bis +85 °C |
| Abmessungen (B x H x T) |
12 mm x 100 mm x 68 mm |
| Produktgewicht |
Ca. 60 g |
| Versandgewicht (berechnet) |
2,0 kg (einschließlich schützender Industrieverpackung) |
Empirische technische Erkenntnisse
Alternative Modelle und Kompatibilität
Im Gegensatz zum standardmäßigen EL3351-Klemmenmodul für nicht explosionsgefährdete Bereiche ist das ELX3351 ausschließlich für eigensichere Ex-i-Schleifen ausgelegt. Standard-EL-Klemmenmodule und ELX-Klemmenmodule dürfen ohne geeignete physische Isolation nicht im selben Stromsegment gemischt werden. Sie müssen ein ELX9560- oder ELX9410-Stromzuführungsklemmenmodul verwenden, um die eigensicheren Stromkontakte vom Standard-EtherCAT-Klemmenblocksegment zu isolieren und die Gültigkeit der Ex-Zertifizierung aufrechtzuerhalten.
Anwendungsfallen und technische Hinweise
Verwenden Sie beim Einsatz des ELX3351 in Anwendungen mit starken Vibrationen, etwa in Mischbehältern oder chemischen Reaktoren, die integrierten dynamischen Tiefpassfilter anstelle einer einfachen Mittelwertbildung. Wenn die Selbstkalibrierungsfunktion aktiv ist, kann es während der Kalibrierungsintervalle (typischerweise alle paar Minuten) zu geringfügigen Schwankungen der Schleifenzykluszeiten kommen. Stellen Sie sicher, dass Ihre TwinCAT-Regelkreise diese kurzen Berechnungsabweichungen im Mikrosekundenbereich zulassen, oder planen Sie die Kalibrierungen während bekannter Prozessstillstandszeiten.
Tipps zu Inbetriebnahme und Verdrahtung
Um Messrauschen bei langen Kabelstrecken zum Dehnungsmessstreifen zu minimieren, verwenden Sie geschirmte Twisted-Pair-Kabel, deren Schirm mit der Funktionserde des Klemmengehäuses verbunden ist. Stellen Sie sicher, dass zwischen der an das ELX3351 angeschlossenen eigensicheren Verdrahtung und allen nicht eigensicheren Kabeln im Schaltschrank sichere Abstände von mindestens 50 mm eingehalten werden, um die Anforderungen der IEC 60079-14 zu erfüllen.
Installationsrichtlinien
KRITISCHER WARNHINWEIS: Schalten Sie vor der Montage, Verdrahtung oder Konfiguration des ELX3351-Klemmenmoduls alle Systemstromkontakte und Klemmenabschnitte spannungsfrei. Eine unzureichende Trennung der Stromversorgung kann Funkenbildung verursachen und die Sicherheit in explosionsgefährdeten Bereichen beeinträchtigen. Vergewissern Sie sich vor dem Anlegen der Spannung, dass das Stromsegment durch ein zugelassenes ELX-Stromversorgungsklemmenmodul isoliert ist.
1
Montieren Sie das ELX3351 auf einer standardmäßigen 35-mm-DIN-Schiene gemäß EN 60715 und sichern Sie es mit dem integrierten Verriegelungsschieber fest.
2
Stellen Sie sicher, dass der Doppelsteckplatz und die Codierverbindung korrekt zu den benachbarten ELX-Modulen am E-Bus ausgerichtet sind.
3
Kürzen Sie die Anschlüsse der Brückensensoren auf 8–9 mm ab. Drücken Sie mit einem Schlitzschraubendreher die Federklemmen nieder, führen Sie den starren oder mit Aderendhülse versehenen Leiter ein und lassen Sie die Klemme zum Sichern los.
4
Führen Sie vor der Bestromung des isolierten Stromsegments über die TwinCAT-Systemkonfiguration eine Durchgangs- und Schleifenbarriereprüfung durch.