Description
Exécutant directement des séquences de commande hautement synchronisées depuis le rail DIN, le Beckhoff CX5020-N031 fait office de contrôleur embarqué robuste et sans ventilateur, conçu pour les tâches intensives d’automate programmable, de commande de mouvement et de visualisation. Doté d’un processeur Intel Atom Z530 intégré cadencé à 1,6 GHz, cet appareil modulaire prend en charge les connexions de terminaux EtherCAT haut débit (E-bus) ainsi que les blocs de terminaux classiques (K-bus), avec détection électrique automatique du bus. La variante CX5020-N031 comprend une interface RS422/RS485 en option, permettant aux développeurs de systèmes industriels de connecter directement des instruments de terrain série, des variateurs classiques ou des capteurs spécialisés sans ajouter de modules de passerelle externes. Conçue pour résister à des conditions de traitement difficiles, sa construction à semi-conducteurs bénéficie d’une ASI intégrée d’une seconde pour sauvegarder les variables volatiles et les registres système directement sur son stockage Compact Flash.
Caractéristiques
-
Architecture Intel Atom Z530 : Processeur industriel monocœur de 1,6 GHz conçu pour une commande déterministe à consommation optimisée.
-
Interface d’E/S universelle : Le connecteur de fond de panier à double protocole s’adapte et s’affecte automatiquement à EtherCAT (E-bus) ou aux borniers standard (K-bus).
-
Port RS422/RS485 dédié : L’interface en option configurée en usine (N031) permet des communications série point à point jusqu’à 115 kbaud.
-
Communication haut débit : Deux ports RJ45 indépendants prenant en charge des interfaces Gigabit Ethernet 10/100/1000 Mbit/s pour la segmentation du réseau.
-
ASI intégrée de 1 seconde : Une réserve capacitive active préserve jusqu’à 1 Mo de données persistantes sur la carte Compact Flash en cas de coupure soudaine de l’alimentation.
Applications
-
Stations maîtres EtherCAT : Pilotage de boucles de commande de mouvement multiaxes de haute précision et de groupes d’E/S décentralisés.
-
Passerelles série pour procédés : Intégration d’anciens instruments Modbus série (RS485) dans des topologies Ethernet d’entreprise.
-
Commande en zone dangereuse : Déploiement dans des zones de traitement à atmosphère explosive, avec des boîtiers standard de classe ATEX zone 2.
-
Automatisation des équipements distants : Systèmes de commande de sous-stations et de stations de traitement de l’eau nécessitant un fonctionnement sans ventilateur et un stockage persistant sécurisé.
Caractéristiques techniques
| Paramètre |
Valeur spécifiée |
| Fabricant |
Beckhoff Automation |
| Numéro de modèle |
CX5020-N031 |
| Processeur |
Intel Atom Z530, 1,6 GHz |
| Nombre de cœurs |
1 (monocœur) |
| Mémoire système (RAM) |
512 Mo de RAM DDR2 (extensible en usine à 1 Go) |
| Système de stockage |
Emplacement Compact Flash (carte CF de 128 Mo incluse) |
| UPS intégrée |
UPS de 1 seconde (écrit 1 Mo de données persistantes dans la mémoire flash) |
| Interfaces réseau |
2 x RJ45 10/100/1000 Mbit/s (contrôleurs internes séparés) |
| Interface série (N031) |
1 x connexion série RS422/RS485 D-Sub mâle à 9 broches |
| Interfaces supplémentaires |
1 x DVI-D, 4 x USB 2.0 |
| Tension de fonctionnement |
24 V CC (-15 % / +20 %) |
| Courant d’alimentation du bus |
Courant maximal de 2 A sur K-bus / E-bus |
| Consommation électrique max. |
13 W |
| Température de fonctionnement |
-25 °C à +60 °C |
| Température de stockage |
-40 °C à +85 °C |
| Humidité relative |
95 % sans condensation |
| Indice de protection contre les explosions |
II 3 G Ex nA IIC T4 Gc (zone ATEX 2 avec CX1900-0105 en option) |
| Niveau de plateforme TwinCAT |
Performance (40) |
| Dimensions (W x H x P) |
106 mm x 100 mm x 92 mm |
| Poids net de l’unité |
575 g |
| Poids d’expédition (calculé) |
2,0 kg |
Connexions et interfaces
| Libellé de l’interface |
Type physique |
Affectation fonctionnelle / usage du câblage |
| X001 / X002 |
2 x RJ45 blindés |
Ports Gigabit Ethernet indépendants ; compatibles avec TwinCAT Real-Time Ethernet ou TCP/IP. |
| X100 |
DVI-D femelle |
Interface de sortie vidéo numérique directe pour moniteurs de diagnostic ou écrans industriels. |
| X200 - X203 |
4 x USB Type-A |
Connexions USB 2.0 pour périphériques (clavier, souris, supports de mémoire, clé de licence). |
| X300 / X301 |
D-Sub mâle à 9 broches |
Port de communication physique RS422 / RS485 (option matérielle N031). |
| Borne d’alimentation |
Bornier à ressort |
Broche 1 : 24 V CC (+), broche 2 : 0 V (GND), broche 3 : PE (terre de protection). |
Perspectives issues de l’ingénierie
Modèles alternatifs et compatibilité
La série de contrôleurs CX5020 utilise des codes de suffixe matériels dédiés « N-xxx » qui ne peuvent pas être modifiés par configuration logicielle. Le CX5020-N031 intègre un circuit interne RS422/RS485 installé en usine, ce qui le distingue directement du CX5020-N030 (interface RS232). Si votre application nécessite des cartes Fieldbus (p. ex. EtherCAT Master, PROFIBUS Slave), vérifiez que le niveau de plateforme de licence TwinCAT correspond à Performance (40) afin d’éviter les erreurs d’initialisation de licence à l’exécution (p. ex. code d’erreur 0x705 dans TwinCAT 3).
Écueils liés à l’application et notes d’ingénierie
La structure de refroidissement passive et sans ventilateur du CX5020 repose entièrement sur les courants d’air verticaux de convection. Si ce contrôleur est monté à l’horizontale ou dans une enceinte fermée avec moins de 30 mm d’espace libre au-dessus et au-dessous des ailettes de refroidissement, la dissipation thermique diminue considérablement. En cas de forte charge du processeur, le processeur Intel Atom Z530 réduit automatiquement sa fréquence à partir de 1.6 GHz pour protéger le circuit en silicium, ce qui peut se traduire par une gigue soudaine du temps réel TwinCAT ou des pics de dépassement du délai de cycle (débordement de la tâche RTime).
Conseils de mise en service et de câblage
Lors de la configuration de l’option série RS485 (N031), n’oubliez pas d’activer les résistances de terminaison internes si le contrôleur se trouve à l’extrémité physique du réseau série. De plus, le protocole d’identification automatique E-bus et K-bus nécessite une alimentation 24 V CC stable. Veillez à relier la borne de terre PE du connecteur d’alimentation 24 V au rail DIN du fond de panier à l’aide d’une tresse de cuivre à faible impédance afin d’éviter que les parasites électromagnétiques haute fréquence n’interrompent l’horloge du bus de données E-bus.
Consignes d’installation
AVERTISSEMENT CRITIQUE SUR LE TERRAIN
Avant de monter ou de câbler le système, mettez complètement hors tension l’alimentation principale 24 V CC du panneau de commande. Les décharges haute tension ou le branchement à chaud de modules d’E/S actifs sur l’interface E-bus/K-bus peuvent endommager définitivement les circuits du fond de panier du CX5020 et corrompre les fichiers stockés sur la carte Compact Flash.
1
Montez le CX5020-N031 sur un rail DIN standard de 35 mm (EN 60715) en accrochant l’encoche supérieure au rail, puis en poussant l’appareil jusqu’à ce qu’il s’enclenche fermement.
2
Insérez la carte Compact Flash de 128 MB contenant l’image du système d’exploitation Windows CE 6 ou WES 2009 correspondante dans le logement CF dédié en façade.
3
Raccordez une tresse de masse à faible impédance à la borne PE et câblez les entrées de la source d’alimentation 24 V CC en veillant au bon alignement des polarités.
4
Établissez les liaisons de communication via les interfaces RJ45 (pour la connexion du PC de développement TwinCAT) et raccordez les lignes série RS422/RS485 à l’interface D-sub.