KL4021 | BECKHOFF | 1-Kanal-Analogausgangsklemme 4–20 mA

Produktübersicht

Die KL4021 (KL4021) ist eine präzise 1-Kanal-Analogausgangsklemme für das Beckhoff-Busklemmen-System und liefert ein standardisiertes 4- bis 20-mA-Stromsignal. Das für eine hochzuverlässige Prozesssteuerung entwickelte Modul ist der Industriestandard für die Anbindung von Regelventilen, Klappen und Frequenzumrichtern in Wasseraufbereitungs-, HLK- und Chemieanlagen. Mit ihrer 12-Bit-Auflösung und einem geringen Ausgangsfehler von weniger als ±0,1 Prozent gewährleistet die KL4021 eine stabile und reproduzierbare Positionierung von Stellgliedern. Das robuste Design wird zudem durch umfangreiche Zulassungen für den maritimen Einsatz (DNV GL) sowie für explosionsgefährdete Bereiche (ATEX/IECEx) bestätigt, wodurch sie sich sowohl für industrielle Onshore-Standorte als auch für Offshore-Anlagen eignet.

Technische Konfiguration

Die Hardwarearchitektur der KL4021 ist für das K-Bus-Protokoll optimiert und verfügt über eine 1-adrige Single-Ended-Anschlusstechnik. Die Klemme bezieht ihre 24-VDC-Versorgung über die internen Powerkontakte, unterstützt jedoch optional den Betrieb mit 15 VDC in Verbindung mit einer KL9515-Versorgungsklemme für spezielle Anforderungen an Energieeffizienz oder Legacy-Systeme. Das Modul bietet eine elektrische Trennung von 500 V zwischen der internen K-Bus-Logik und der Feldsignalspannung und schützt so die zentrale Steuerung vor elektrischen Überspannungen auf der Feldseite. Das Prozessabbild wird als 1 × 16-Bit-Datenwert dargestellt, und das Gerät ist für den „Plug-and-Play“-Betrieb ausgelegt, sodass keine komplexe Hardwareadressierung oder manuelle Konfiguration erforderlich ist.

Technische Daten

Technische FAQs

Kann ich die KL4021 für eine 0- bis 20-mA-Anwendung verwenden?

Die KL4021 ist hardwareseitig für 4 bis 20 mA optimiert, um eine „Live-Zero“-Überwachung zu ermöglichen. Für Anwendungen, die strikt 0 bis 20 mA erfordern, sollten Sie die KL4011 auswählen. Bei Verwendung der KL4021 für 0 bis 20 mA könnten keine Signale unterhalb von 4 mA ausgegeben werden.

Welche maximale Entfernung kann das Stromsignal überbrücken?

Da es sich beim 4- bis 20-mA-Signal um eine Stromschleife handelt, ist es sehr unempfindlich gegenüber Spannungsabfällen und EMV-Störungen. Die Entfernung wird hauptsächlich durch den Gesamtwiderstand der Schleife begrenzt. Solange der Gesamtwiderstand (Leitung + Stellglied) unter 500 Ohm bleibt, hält die Klemme ihre spezifizierte Genauigkeit auch über mehrere hundert Meter ein.

Wie wirken die 12-Bit-Auflösung und das 16-Bit-Prozessabbild zusammen?

Der 12-Bit-Ausgangswert wird in das 16-Bit-Datenwort des K-Bus abgebildet. Üblicherweise wird der Wert linksbündig ausgerichtet. In Ihrem SPS-Programm skalieren Sie die Prozessvariable (z. B. 0 bis 100 %) auf den entsprechenden digitalen Bereich (je nach Konfiguration typischerweise 0 bis 32767 oder 4095), um den Ausgang anzusteuern.

Leitfaden für Engineering und Installation

• Schirmung für Präzision: Obwohl 4 bis 20 mA robust sind, sollten Sie für höchste Genauigkeit, insbesondere in maritimen oder Ex-Bereichen, geschirmte Twisted-Pair-Kabel (STP) verwenden. Schließen Sie den Schirm nur an einem Ende an, typischerweise an der Erdungsschiene des Schaltschranks, um durch Erdschleifen verursachte Signalverschiebungen zu vermeiden.

• Lastanpassung: Stellen Sie sicher, dass die Eingangsimpedanz Ihres Stellglieds 500 Ohm nicht überschreitet. Bei einer zu hohen Last kann die Klemme nicht den vollständigen Strom von 20 mA treiben, was zu einem „gesättigten“ Ausgang führt, der nicht dem SPS-Befehl entspricht.

• Stabilität der Stromversorgung: Die Klemme kann zwar über die Powerkontakte mit 24 VDC betrieben werden, dennoch sollte Ihre Stromversorgung über ausreichende Reserven verfügen. Die KL4021 verbraucht ungefähr 30 mA zuzüglich des tatsächlichen Schleifenstroms (bis zu 20 mA). Berechnen Sie bei einem langen Klemmenstrang den Gesamtstrom, um sicherzustellen, dass die Powerkontakte des Buskopplers (max. 10 A) nicht überlastet werden.

• Montage in explosionsgefährdeten Bereichen: Für die Konformität mit ATEX/IECEx Zone 2 muss die KL4021 in einem Gehäuse mit mindestens IP54-Schutz installiert werden. Stellen Sie sicher, dass alle Leitungen gemäß den Sicherheitsanforderungen „Ex nA“ und „Ex ec“ gegen unbeabsichtigtes Trennen gesichert sind.