Descripción
Para procesar señales diferenciales precisas de 1 VPP destinadas a la realimentación de movimiento de alto rendimiento, el terminal EtherCAT Beckhoff EL5021-0090 incorpora tecnología TwinSAFE SC (canal único) integrada para permitir la transmisión de datos relacionados con la seguridad en entornos de control estándar. Este terminal se conecta sin problemas a encoders SinCos de alta resolución y utiliza un sistema de exploración interna de 70 MHz para procesar frecuencias de entrada de hasta 250 kHz, con una resolución máxima de 13 bits por período. Los indicadores integrados de detección de errores señalan la degradación de la señal, fallos de amplitud y límites de frecuencia, lo que permite obtener visibilidad de diagnóstico en tiempo real directamente en la arquitectura TwinCAT.
Características
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Compatibilidad con TwinSAFE SC: permite utilizar fuentes de señal analógicas estándar para tareas orientadas a la seguridad hasta PL d/Categoría 3 o SIL 2.
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Seguimiento de alta resolución: resolución máxima de 13 bits que proporciona hasta 8192 pasos por período de señal.
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Diagnóstico avanzado: detección de hardware integrada para errores de amplitud y frecuencia, funciones de captura y reinicio del contador.
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Ejecución sincronizada: la compatibilidad con Distributed Clocks (DC) garantiza una sincronización de alta precisión, del orden de microsegundos, en toda la red EtherCAT.
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Condicionamiento de señal integrado: genera una alimentación estable de 5 V CC para el encoder (hasta 0,5 A) directamente desde los contactos de alimentación de 24 V CC.
Aplicaciones
- Realimentación de posición de ejes servo de alta velocidad en maquinaria multieje.
- Supervisión de velocidad y dirección relacionada con la seguridad (arquitecturas TwinSAFE SC).
- Sistemas de posicionamiento de precisión en tornos CNC, fresadoras y pórticos.
- Equipos de ensayo de materiales dinámicos que requieren bucles de realimentación de microsegundos.
Especificaciones técnicas
| Parámetro |
Especificación |
| Fabricante |
Beckhoff Automation |
| Número de modelo / artículo |
EL5021-0090 |
| Tecnología |
Interfaz de encoder SinCos para señal diferencial de 1 VPP |
| Número de canales |
1 |
| Entradas de la interfaz del encoder |
1 x A, B, C: entradas diferenciales de 1 VPP: A, A (invertida), B, B (invertida), C, C (invertida) |
| Tensión de funcionamiento del encoder |
5 V CC / máx. 0,5 A (derivados de los contactos de alimentación de 24 V CC) |
| Rango del contador |
Máx. 24 bits (ajustable) |
| Frecuencia de entrada |
250 kHz (exploración interna de las señales de entrada a 70 MHz) |
| Tensión nominal del sistema |
24 V CC (-15 % / +20 %) |
| Resolución |
Máx. 13 bits, 8192 pasos por período |
| Consumo de corriente (E-Bus) |
Normalmente 120 mA |
| Consumo de corriente (contactos de alimentación) |
Normalmente 50 mA + carga del encoder |
| Relojes distribuidos (DC) |
Sí, compatible |
| Aislamiento eléctrico |
500 V (E-Bus / potencial de campo) |
| Temperatura de funcionamiento |
0 a +55 °C |
| Temperatura de almacenamiento |
-25 a +85 °C |
| Resistencia a vibraciones y choques |
Conforme con EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 |
| Inmunidad/emisión electromagnética |
Conforme con EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 |
| Homologaciones y marcados |
CE, UL, ATEX (II 3 G Ex nA IIC T4 Gc) |
| Dimensiones (An x Al x Pr) |
12 mm x 100 mm x 68 mm |
| Sección transversal de conexión (AWG) |
Sólido/trenzado: AWG 28...14; con puntera: AWG 26...16 |
| Peso neto |
Aproximadamente 55 g |
| Peso de envío (calculado) |
2,0 kg (con embalaje protector para exportación) |
| País de origen |
Alemania |
Conexiones e interfaces
| Punto de conexión |
Nombre de la señal |
Función / Descripción |
| 1 |
A + |
Entrada diferencial positiva del canal A (1 VPP) |
| 2 |
B + |
Entrada diferencial positiva del canal B (1 VPP) |
| 3 |
C + |
Entrada diferencial positiva del canal C / pulso de referencia (1 VPP) |
| 4 |
Salida de +5 V |
Salida de alimentación del encoder (+5 V CC, máx. 0,5 A) |
| 5 |
A - |
Entrada diferencial negativa del canal A (1 VPP) |
| 6 |
B - |
Entrada diferencial negativa del canal B (1 VPP) |
| 7 |
C - |
Entrada diferencial negativa del canal C / pulso de referencia (1 VPP) |
| 8 |
Salida de 0 V |
Tierra de la fuente de alimentación del encoder (0 V CC) |
Conclusiones empíricas de ingeniería
Modelos alternativos y compatibilidad
El EL5021-0090 actúa como alternativa con funciones de seguridad mejoradas al EL5021-0000 estándar. Aunque comparten las mismas dimensiones físicas y asignaciones del cableado de señales, el -0090 contiene lógica TwinSAFE SC. La integración del EL5021-0090 en un sistema existente requiere asignar los objetos de datos de proceso de seguridad (PDO) dentro de TwinCAT 3 (mediante el protocolo auxiliar TwinSAFE SC). Si se realiza un reemplazo directo en un sistema en el que los parámetros estándar de TwinSAFE SC no están declarados en el proyecto, el PLC no podrá inicializar la máquina de estados EtherCAT más allá de Pre-OP debido a discrepancias en la descripción XML del dispositivo.
Errores de aplicación y notas de ingeniería
Consumo de corriente del E-Bus: El EL5021-0090 tiene un consumo elevado de corriente del E-Bus de 120 mA. Al agrupar varias interfaces de encoder de alta velocidad en un solo acoplador EK1100, debe calcularse la corriente total del E-Bus. Si la carga acumulada supera los 2 A, debe añadirse un terminal de alimentación secundaria (como el EL9410) inmediatamente antes de los módulos de encoder para evitar caídas de tensión en el E-Bus y posteriores fallos de interrupción del bus.
Atenuación de la señal: Las señales diferenciales de 1 VPP son muy susceptibles al ruido a largas distancias. Las operaciones de alta frecuencia (>150 kHz) requieren cables de par trenzado con doble blindaje y baja capacitancia. Mantenga las distancias entre el encoder y el terminal por debajo de 20 metros; las longitudes superiores pueden activar los diagnósticos de Error de amplitud en la palabra de estado de TwinCAT.
Consejos para la puesta en servicio y el cableado
Para evitar errores de puesta en servicio inducidos por el ruido, verifique que el blindaje del cable del encoder esté conectado a una barra de puesta a tierra inmediatamente antes de entrar en el bloque de terminales. Evite tender los cables de encoder de 1 VPP en paralelo a cables de alimentación de motores de alta potencia dentro de los conductos para cables. Al realizar la puesta en servicio en TwinCAT, active los PDO de diagnóstico para supervisar los indicadores Error de amplitud y Error de frecuencia. Esto permite a los técnicos in situ diagnosticar desalineaciones mecánicas del encoder o terminaciones de cable defectuosas antes de poner el eje en funcionamiento.
Directrices de instalación
ADVERTENCIA CRÍTICA
Desconecte todos los contactos de alimentación de 24 V CC y la alimentación principal del E-bus antes de instalar, retirar o cablear el terminal. Insertar o retirar el EL5021-0090 bajo carga puede dañar los chips transceptores internos del E-bus y corromper el estado de validación de seguridad de TwinSAFE SC en el grupo de seguridad.
1
Montaje en carril DIN: Coloque el terminal en un carril DIN estándar de 35 mm (conforme a EN 60715) y presione firmemente hacia abajo hasta que la corredera de bloqueo encaje en el carril. Asegúrese de que la conexión lateral de lengüeta y ranura encaje perfectamente con los terminales contiguos.
2
Conexión del blindaje: Conecte el blindaje del encoder directamente a un terminal de abrazadera de blindaje EL9195 adyacente o estándar conectado al carril DIN para garantizar una derivación de baja impedancia del ruido de alta frecuencia.
3
Cableado de las abrazaderas de resorte: Inserte un destornillador plano estándar en la ranura cuadrada de liberación superior de la abrazadera, introduzca el cable pelado (longitud de pelado de 8 a 9 mm) en la entrada circular y suelte el destornillador para bloquearlo.