Beschreibung
Die direkte Nutzung analoger Steuersignale im Feld wird durch die Beckhoff ER4174-0002 EtherCAT-Box ermöglicht, die hochpräzise Ausgangssignale verarbeitet, ohne dass ein Schaltschrank erforderlich ist. Dieses nach IP67 geschützte Modul verfügt über 4 analoge Ausgänge, die individuell parametrierbar sind, sodass jeder Kanal entweder für Spannungssignale von -10 bis +10 V oder Stromschleifen von 0/4 bis 20 mA konfiguriert werden kann. Mit einer Auflösung von 16 Bit ermöglicht das Gerät eine schnelle und rauscharm arbeitende Wandlung direkt an der Maschine und versorgt Aktoren über feldtaugliche M12-Schnittstellen mit sauberen Signalen.
Merkmale
-
Parametrierbare Ausgangsmodi: Individuelle Softwarekonfiguration pro Kanal für den Betrieb mit Spannung (-10 V bis +10 V) oder Stromschleife (0 bis 20 mA, 4 bis 20 mA).
-
Industrieller Umgebungsschutz: Vollständig vergossenes Gehäuse aus Zinkdruckguss für die direkte Feldmontage in Umgebungen der Schutzarten IP65, IP66 und IP67.
-
Ultraschnelle Wandlung: Wandlungszeiten von etwa 40 Mikrosekunden gewährleisten eine hohe Kompatibilität mit den Anforderungen echtzeitfähiger Bewegungsregelkreise.
-
Lokale Aktorversorgung: Die Versorgungsspannung für die angeschlossenen Aktoren wird direkt aus der Hilfsspannungsleitung (UP) bezogen, wodurch die Verkabelung vereinfacht wird.
-
Direkte EtherCAT-Schnittstelle: Direkte Verarbeitung des EtherCAT-Protokolls mit direkter Integration über die TwinCAT-Software.
Anwendungen
-
Dezentrale Ventil- und Aktorsteuerung: Direkte Regelung von Proportionalventilen, Drehzahlreglern und Frequenzumrichtern an Maschinenrahmen.
-
Robotik und End-of-Arm-Werkzeuge: Leichte, direkt montierbare analoge Steuerung für Werkzeugpositionierung und Sensorsysteme.
-
Stark beanspruchte Waschbereiche: Automobilmontagelinien, Verpackungsanlagen und Materialtransportsysteme, die Feuchtigkeit und mechanischer Belastung ausgesetzt sind.
Technische Daten
| Hersteller |
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG |
| Modell |
ER4174-0002 |
| Protokoll |
EtherCAT |
| Busschnittstelle |
2 x M8-Buchse, geschirmter Schraubanschluss |
| Anzahl der Kanäle |
4 analoge Ausgänge |
| Signaltyp |
-10/0 bis +10 V | 0/4 bis 20 mA (pro Kanal parametrierbar) |
| Auflösung |
16 Bit |
| Wandlungszeit |
ca. 40 µs |
| Messfehler |
< 0,1 % (bezogen auf den Endwert) |
| Lastimpedanz (Spannung) |
> 5 kOhm |
| Lastimpedanz (Strom) |
< 500 Ohm |
| Nennversorgungsspannung |
24 V DC (-15 % / +20 %) |
| Stromaufnahme (von US) |
120 mA |
| Spannungsversorgung / Anschluss |
Einspeisung: 1 x M8-Stecker (4-polig); Abgang: 1 x M8-Buchse (4-polig) |
| Elektrische Isolation |
500 V |
| Schutzart |
IP65/IP66/IP67 (entspricht EN 60529) |
| Betriebstemperatur |
-25 bis +60 °C |
| Lagertemperatur |
-40 bis +85 °C |
| Ursprungsland |
Deutschland |
| Versandgewicht (berechnet) |
0,65 kg (Nettogewicht des Moduls: 265 g) |
| Abmessungen der Verpackung (berechnet) |
180 mm x 50 mm x 45 mm |
Anschlüsse und Schnittstellen
| Stecker / Pin |
Signalbelegung |
Funktionsbeschreibung |
| M12-Ausgang – Pin 1 |
+24 V DC (UP) |
Aktorversorgung (Hilfsspannung) |
| M12-Ausgang – Pin 2 |
Analogausgang + |
Positiver Pfad des Spannungs-/Stromsignals |
| M12-Ausgang – Pin 3 |
GND (UP) |
Massepotenzial für die Aktorversorgung |
| M12-Ausgang – Pin 4 |
Analogausgang – |
Referenzpfad für Spannungs-/Stromsignal |
| M12-Ausgang – Pin 5 |
Schirm |
Funktionserde / Kabelschirmanschluss |
Empirische technische Erkenntnisse
Alternative Modelle und Kompatibilität
Das ER4174-0002 verfügt über ein äußerst robustes Zinkdruckgussgehäuse für physisch stark beanspruchte Umgebungen. Für Anwendungen mit identischen elektrischen Eigenschaften, aber geringerem Gewicht dient das Kunststoffgehäuse EP4174-0002 als direkt einsetzbare Netzwerkalternative. Beide Module verfügen über identische EtherCAT-XML-Gerätebeschreibungsprofile (ESI) und sind im TwinCAT-Systemmanager ohne Neuprogrammierung vollständig austauschbar.
Anwendungsfehler und technische Hinweise
Beim Weiterschleifen der Hilfsspannung (UP) und Systemspannung (US) zu benachbarten EtherCAT-Boxen müssen Ingenieure den gesamten kumulierten Strom überwachen. Die M8-Stromversorgungsstecker sind strikt auf einen maximalen Dauerstrom von 4 A begrenzt. Eine Überschreitung dieses Grenzwerts verursacht interne thermische Belastung und Kontaktkorrosion. Wenn Aktoren mit hohem Strombedarf, etwa Proportional-Magnetventile, angeschlossen werden, sollte die Hilfsversorgung (UP) über separate Leitungen geführt oder mithilfe spezieller Stromversorgungsmodule isoliert werden.
Tipps zur Inbetriebnahme und Verdrahtung
Um die hohe Präzision des 16-Bit-DACs zu gewährleisten, müssen vollständig geschirmte Twisted-Pair-Kabel für die analogen M12-Anschlüsse verwendet werden. Die Erdung des Zinkdruckgussgehäuses über die integrierten Montage laschen direkt an einen Maschinenrahmen mit niedriger Impedanz ist entscheidend, um hochfrequentes industrielles Rauschen abzuleiten. Wenn eine hohe Gleichtaktspannung zwischen den Feldaktoren und der Steuerung zu erwarten ist, bietet die elektrische Isolationsbarriere von 500 V Sicherheit; zur Unterdrückung von Welligkeiten im Analogsignal ist jedoch eine Schirmung erforderlich.
Installationsrichtlinien
KRITISCHER WARNHINWEIS:
Schalten Sie vor der physischen Installation, Montage oder dem Kabelanschluss die gesamte Systemversorgung (US und UP) spannungsfrei. Das Anschließen hot-swap-fähiger Kabel an ungeerdete Feldboxen kann dauerhafte Schäden an empfindlichen internen Digital-Analog-Wandlerchips verursachen.
1
Befestigen Sie die Box mit zwei M3-Schrauben durch die integrierten Gehäusebohrungen. Erden Sie das Gehäuse direkt mit einer sauberen Metallplatte.
2
Verbinden Sie die EtherCAT-Schnittstellenleitungen mit geschirmten M8-Schraubkabeln mit „EtherCAT IN“ und nachgeschaltet mit „EtherCAT OUT“.
3
Schließen Sie die Aktoren über hochwertige, geschirmte Kabel an die M12-Ausgangsstecker an, um EMV-Störungen zu verhindern.
4
Legen Sie die 24-V-DC-Versorgungsspannung am M8-Stromversorgungsstecker an. Überprüfen Sie vor dem Start die korrekten LED-Statusanzeigen.