Beschreibung
Das für den direkten Einsatz im Feld ohne Schaltschrank entwickelte Beckhoff EP3174-0002 ermöglicht die hochpräzise Erfassung analoger Industriesignale über EtherCAT. Dieses robuste, nach IP67 geschützte Modul verfügt über vier individuell parametrierbare Differenzeingänge und ermöglicht die nahtlose Softwarekonfiguration zwischen Spannungs- (-10 bis +10 V) und Strommessmodi (0/4 bis 20 mA) für jeden Kanal. In Kombination mit der schnellen 16-Bit-Analog-Digital-Wandlung und der Unterstützung verteilter Uhren gewährleistet es eine synchronisierte Datenerfassung mit geringer Latenz in dezentralen Netzwerkarchitekturen.
Produkteigenschaften
-
Vier parametrierbare Kanäle: Über die TwinCAT-Software individuell für -10/0...+10-V- oder 0/4...20-mA-Signale konfigurierbar.
-
Robuster IP67-Schutz: Das vollständig abgedichtete Gehäuse ermöglicht die direkte Montage an Maschinen unter rauen Umgebungsbedingungen.
-
Hochauflösende Digitalisierung: Der 16-Bit-Analog-Digital-Wandler (einschließlich Vorzeichen) liefert präzise Prozesswerte.
-
Verteilte Uhren (DC): Unterstützt eine Synchronisierung mit anderen EtherCAT-Netzwerkkomponenten mit Mikrosekundengenauigkeit.
-
Diagnose-Feedback: Integrierte Status-LEDs für den EtherCAT-Netzwerkstatus, den Kanalzustand und die Hilfsversorgung.
Anwendungen
- Automobilmontagelinien und dezentrale Fertigungszellen.
- Prozessautomatisierungsanlagen mit direkt im Feld montierten Sensoren.
- Synchronisierung der Mehrachs-Bewegungssteuerung mithilfe verteilter Uhren.
- Überwachung von Windkraftanlagen und Schwermaschinen in Bereichen mit starken Vibrationen.
Technische Spezifikationen
| Parameter |
Spezifikationswert |
| Hersteller |
Beckhoff Automation |
| Modellnummer |
EP3174-0002 |
| Protokoll |
EtherCAT |
| Anzahl der Eingänge |
4 Differenzeingänge |
| Signaltyp |
-10 V bis +10 V | 0 mA bis 20 mA | 4 mA bis 20 mA (pro Kanal konfigurierbar) |
| Auflösung |
16 Bit (einschließlich Vorzeichen) |
| Innenwiderstand |
> 200 kOhm (Spannung) | typ. 85 Ohm + Diodenspannung (Strom) |
| Gleichtaktspannung (U_CM) |
Max. 35 V |
| Messfehler |
< ±0,3 % (bezogen auf den Endwert) |
| Wandlungszeit |
ca. 100 Mikrosekunden |
| Grenzfrequenz des Eingangsfilters |
5 kHz (konfigurierbarer Filter) |
| Nennversorgung |
24 V DC (-15 % / +20 %) |
| Stromaufnahme von U_S |
120 mA |
| Elektrische Isolation |
500 V (Funktionsisolation) |
| Betriebstemperatur |
-25 °C bis +60 °C |
| Lagertemperatur |
-40 °C bis +85 °C |
| Schutzart |
IP65 / IP66 / IP67 (entspricht EN 60529) |
| Ex-Kennzeichnung |
II 3 G Ex nA IIC T4 Gc (ATEX-Zone 2) |
| Vibrations-/Stoßfestigkeit |
Entspricht EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 |
| EMV-Störfestigkeit/Störaussendung |
Entspricht EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 |
| Nettogewicht |
ca. 165 g |
| Versandgewicht (berechnet) |
2,0 kg (einschließlich Schutzverpackung) |
Anschlüsse und Schnittstellen
| Anschlussport |
Steckertyp |
Signalzuordnung |
| EtherCAT-Bus (In/Out) |
2 x M8-Buchse, geschirmt, Schraubausführung |
EtherCAT-Sende- und Empfangspaare |
| Analogeingänge (Kanäle 1–4) |
4 x M12-Buchse, 5-polig, A-codiert |
Differenzeingang +, Differenzeingang -, Sensorversorgung (+24 V U_P), Masse (GND), Schirm |
| Versorgungseinspeisung |
1 x M8-Stecker, 4-polig |
Steuerspannung U_S (24 V DC), Lastspannung U_P (24 V DC) |
| Stromversorgung nachgeschalteter Module |
1 x M8-Buchse, 4-polig |
Durchschleifen von U_S und U_P zu nachgeschalteten Modulen |
Empirische technische Erkenntnisse
Alternative Modelle und Kompatibilität
Das EP3174-0002 ist das im Feld montierte IP67-Pendant zum Beckhoff EL3174 EtherCAT-Terminal. Beide verwenden zwar identische TwinCAT-Prozessabbildstrukturen und Parametrierungsobjekte (CoE-Index 0x8000), beachten Sie jedoch, dass sich die physische Feldbusverdrahtung unterscheidet: Das EP-Modul erfordert M8-Kabel statt Klemmenblöcken. Stellen Sie sicher, dass TwinCAT 3 in Version 3.1.4024 oder höher eingesetzt wird, um die erweiterten Diagnoseindizes vollständig nutzen zu können.
Anwendungsfallen und technische Hinweise
Die Gleichtaktspannungsgrenze (U_CM) ist auf maximal 35 V ausgelegt. Wenn Ihre Differenzsignale auf ein Massepotenzial bezogen sind, das relativ zur Versorgungserdung des Moduls über diese Grenze hinaus floatet, können Messsättigung oder Schäden an der analogen Eingangsstufe auftreten. Stellen Sie stets sicher, dass eine niederohmige Masseverbindung zwischen entkoppelten Stromversorgungsdomänen besteht. Im Strommodus weist das Modul einen Innenwiderstand von etwa 85 Ohm zuzüglich eines Diodenspannungsabfalls auf. Stellen Sie sicher, dass Ihre Feldtransmitter über eine ausreichende Compliance-Spannung verfügen, um diese kombinierte Last zu treiben.
Tipps zur Inbetriebnahme und Verdrahtung
Standardmäßig können die Kanäle im Spannungsmodus initialisiert werden. Um einen Kanal auf den Strommodus (z. B. 4 bis 20 mA) zu parametrieren, navigieren Sie zum TwinCAT System Manager, wählen Sie das EP3174-0002-Modul aus, wechseln Sie zur Registerkarte CoE - Online und ändern Sie die Indizes „Presentation“ und „Range“ im Objektverzeichnis 0x80n0 (wobei n dem Kanalindex 0 bis 3 entspricht). Für eine maximale Störfestigkeit gegenüber hochfrequentem Rauschen stellen Sie am Kabelabgang des Gegensteckers eine 360-Grad-Schirmauflage am M12-Steckverbinder her, um elektromagnetische Störungen direkt auf die integrierte Montageplatte des Moduls abzuleiten.
Installationsrichtlinien
WICHTIGER WARNHINWEIS: ELEKTRISCHE GEFAHR
Stellen Sie sicher, dass alle Stromversorgungen (U_S und U_P) physisch getrennt und verriegelt sind, bevor Sie mit der Montage, Verdrahtung oder Wartung dieser EtherCAT Box beginnen. Wird die Feldbusleitung nicht spannungsfrei geschaltet, kann dies zu plötzlichen Lichtbögen, Schäden an hochempfindlichen internen Wandlungskomponenten oder unerwartetem Maschinenverhalten führen.
1
Montieren Sie das Modul mit zwei M3-Schrauben durch die Befestigungsbohrungen auf einer ebenen, geerdeten Metallfläche. Stellen Sie sicher, dass die Metallplatte eine niederimpedante Verbindung zur Maschinenschutzerde hat.
2
Verbinden Sie das ankommende EtherCAT-Netzwerkkabel mit der oben links befindlichen M8-Buchse (gekennzeichnet mit IN) und die nachgeschaltete Leitung mit der OUT-Buchse. Ziehen Sie die Gewindehülsen der M8-Steckverbinder handfest an, um den IP67-Schutz zu gewährleisten.
3
Verdrahten Sie die analogen Feldsensoren über geschirmte, verdrillte Aderpaare mit den entsprechenden M12-Buchsen (Kanäle 1 bis 4). Verwenden Sie zum Abdichten der Schnittstelle Drehmomentschlüssel, die für M12-Steckverbinder kalibriert sind (typischerweise 0,6 Nm).
4
Legen Sie eine 24-V-DC-Hilfsversorgung an die M8-Versorgungsbuchse an. Vergewissern Sie sich vor dem Start des EtherCAT-Master-Netzwerkscans, dass die LED-Anzeigen „Us“ (Logikversorgung) und „Up“ (Peripherieversorgung) dauerhaft grün leuchten.