Description
Traitant des signaux différentiels précis de 1 VPP pour un retour de mouvement haute performance, le terminal EtherCAT Beckhoff EL5021-0090 intègre la technologie TwinSAFE SC (Single Channel) afin de permettre la transmission de données liées à la sécurité dans des environnements de commande standard. Ce terminal s’interface parfaitement avec les encodeurs SinCos haute résolution, grâce à un système de balayage interne à 70 MHz permettant de traiter des fréquences d’entrée jusqu’à 250 kHz, avec une résolution maximale de 13 bits par période. Les indicateurs intégrés de détection des erreurs signalent la dégradation du signal, les défauts d’amplitude et les limites de fréquence, offrant une visibilité diagnostique en temps réel directement dans l’architecture TwinCAT.
Fonctionnalités
-
Prise en charge de TwinSAFE SC : permet d’utiliser des sources de signaux analogiques standard pour des tâches liées à la sécurité jusqu’au niveau PL d/catégorie 3 ou SIL 2.
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Suivi haute résolution : résolution maximale de 13 bits, fournissant jusqu’à 8192 incréments par période de signal.
-
Diagnostics avancés : détection matérielle intégrée des erreurs d’amplitude et de fréquence, avec fonctions de verrouillage et de réinitialisation du compteur.
-
Exécution synchronisée : la prise en charge des Distributed Clocks (DC) garantit une synchronisation extrêmement précise, au niveau de la microseconde, sur l’ensemble du réseau EtherCAT.
-
Conditionnement intégré des signaux : génère une alimentation stable de l’encodeur de 5 V CC (jusqu’à 0,5 A) directement à partir des contacts d’alimentation de 24 V CC.
Applications
- Retour de position d’axes servo haute vitesse dans les machines multiaxes.
- Surveillance de sécurité de la vitesse et du sens de déplacement (architectures TwinSAFE SC).
- Systèmes de positionnement de précision sur des tours CNC, des fraiseuses et des portiques.
- Équipements d’essai de matériaux dynamiques nécessitant des boucles de rétroaction à la microseconde.
Spécifications techniques
| Paramètre |
Spécification |
| Fabricant |
Beckhoff Automation |
| Référence du modèle / article |
EL5021-0090 |
| Technologie |
Interface d’encodeur SinCos pour signal différentiel 1 VPP |
| Nombre de canaux |
1 |
| Entrées de l’interface de l’encodeur |
1 x A, B, C : entrées différentielles 1 VPP : A, A (inv), B, B (inv), C, C (inv) |
| Tension de fonctionnement de l’encodeur |
5 V CC / max. 0,5 A (dérivée des contacts d’alimentation 24 V CC) |
| Plage du compteur |
Max. 24 bits (réglable) |
| Fréquence d’entrée |
250 kHz (balayage interne des signaux d’entrée à 70 MHz) |
| Tension nominale du système |
24 V CC (-15 % / +20 %) |
| Résolution |
Max. 13 bits, 8192 incréments par période |
| Consommation de courant (E-Bus) |
Généralement 120 mA |
| Consommation de courant (contacts d’alimentation) |
Généralement 50 mA + charge de l’encodeur |
| Horloges distribuées (DC) |
Oui, prise en charge |
| Isolation électrique |
500 V (E-bus / potentiel de terrain) |
| Température de fonctionnement |
0 à +55 °C |
| Température de stockage |
-25 à +85 °C |
| Résistance aux vibrations/chocs |
Conforme aux normes EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 |
| Immunité/émissions électromagnétiques |
Conforme aux normes EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 |
| Homologations et marquages |
CE, UL, ATEX (II 3 G Ex nA IIC T4 Gc) |
| Dimensions (l x H x P) |
12 mm x 100 mm x 68 mm |
| Section de raccordement (AWG) |
Massif/toronné : AWG 28...14 ; embout : AWG 26...16 |
| Poids net |
Environ 55 g |
| Poids d’expédition (calculé) |
2,0 kg (avec emballage d’exportation de protection) |
| Pays d’origine |
Allemagne |
Connexions et interfaces
| Point de raccordement |
Nom du signal |
Fonction / Description |
| 1 |
A + |
Entrée différentielle positive du canal A (1 VPP) |
| 2 |
B + |
Entrée différentielle positive du canal B (1 VPP) |
| 3 |
C + |
Entrée différentielle positive du canal C / impulsion zéro (1 VPP) |
| 4 |
Sortie +5 V |
Sortie d’alimentation de l’encodeur (+5 V CC, 0,5 A max.) |
| 5 |
A - |
Entrée différentielle négative du canal A (1 VPP) |
| 6 |
B - |
Entrée différentielle négative du canal B (1 VPP) |
| 7 |
C - |
Entrée différentielle négative du canal C / impulsion zéro (1 VPP) |
| 8 |
Sortie 0 V |
Masse de l’alimentation de l’encodeur (0 V CC) |
Informations techniques empiriques
Modèles alternatifs et compatibilité
L’EL5021-0090 constitue l’alternative renforcée en matière de sécurité au modèle standard EL5021-0000. Bien qu’ils partagent des dimensions physiques et des affectations de câblage des signaux identiques, le modèle -0090 intègre une logique TwinSAFE SC. L’intégration de l’EL5021-0090 dans un système existant nécessite de mapper les objets de données de processus de sécurité (PDO) dans TwinCAT 3 (à l’aide du protocole auxiliaire TwinSAFE SC). Si un remplacement direct est effectué sur un système dans lequel les paramètres standard TwinSAFE SC ne sont pas déclarés dans le projet, l’automate échouera à initialiser l’automate d’état EtherCAT au-delà de Pre-OP en raison de divergences dans les descriptions XML des appareils.
Pièges liés à l’application et remarques d’ingénierie
Courant E-Bus requis : L’EL5021-0090 présente une forte consommation de courant sur l’E-bus de 120 mA. Lors du regroupement de plusieurs interfaces d’encodeur haut débit sur un même coupleur EK1100, vous devez calculer le courant total de l’E-bus. Si la charge cumulée dépasse 2 A, une borne d’alimentation secondaire (telle que l’EL9410) doit être ajoutée immédiatement avant les modules d’encodeur afin d’éviter les chutes de tension sur l’E-bus et les défauts d’interruption du bus qui pourraient en résulter.
Atténuation du signal : Les signaux différentiels 1 VPP sont très sensibles aux parasites sur les longues distances. Les applications haute fréquence (>150 kHz) nécessitent des câbles à paires torsadées, doublement blindés et à faible capacité. Maintenez la distance entre l’encodeur et la borne à moins de 20 mètres ; au-delà, des longueurs supérieures risquent de déclencher les diagnostics « Amplitude Error » dans le mot d’état TwinCAT.
Conseils de mise en service et de câblage
Pour éviter les erreurs de mise en service dues aux parasites, vérifiez que le blindage du câble de l’encodeur est raccordé à une barre de mise à la terre immédiatement avant son entrée dans le bornier. Évitez de faire passer les câbles d’encodeur 1 VPP parallèlement aux câbles d’alimentation des moteurs de forte puissance dans les goulottes. Lors de la mise en service dans TwinCAT, activez les PDO de diagnostic afin de surveiller les indicateurs Amplitude Error et Frequency Error. Cela permet aux techniciens sur site de diagnostiquer les défauts d’alignement mécanique de l’encodeur ou les terminaisons de câble défectueuses avant de mettre l’axe en service.
Directives d’installation
AVERTISSEMENT CRITIQUE
Mettez hors tension tous les contacts d’alimentation 24 V CC ainsi que l’alimentation principale du bus E avant d’installer, de retirer ou de câbler la borne. L’insertion ou le retrait de l’EL5021-0090 sous tension peut endommager les puces internes du transcepteur du bus E et corrompre l’état de validation de sécurité TwinSAFE SC dans le groupe de sécurité.
1
Montage sur rail DIN : Positionnez la borne sur un rail DIN standard de 35 mm (conforme à la norme EN 60715) et appuyez fermement jusqu’à ce que la glissière de verrouillage s’enclenche sur le rail. Vérifiez que la connexion latérale par ergots et rainures s’ajuste correctement aux bornes voisines.
2
Raccordement du blindage : Reliez directement le blindage de l’encodeur à une borne de blindage EL9195 adjacente ou à une borne de blindage standard connectée au rail DIN afin de garantir une dérivation à faible impédance des parasites haute fréquence.
3
Câblage des bornes à ressort : Insérez un tournevis plat standard dans la fente carrée de déverrouillage supérieure de la borne, insérez le fil dénudé (longueur de dénudage de 8 à 9 mm) dans l’orifice circulaire, puis relâchez le tournevis pour le verrouiller.