Opis
Do przetwarzania precyzyjnych różnicowych sygnałów 1 VPP na potrzeby wysokowydajnego sprzężenia zwrotnego ruchu terminal EtherCAT Beckhoff EL5021-0090 wykorzystuje zintegrowaną technologię TwinSAFE SC (Single Channel), umożliwiającą transmisję danych związanych z bezpieczeństwem w standardowych środowiskach sterowania. Terminal bezproblemowo współpracuje z enkoderami SinCos o wysokiej rozdzielczości, wykorzystując wewnętrzny system skanowania 70 MHz do przetwarzania częstotliwości wejściowych do 250 kHz przy maksymalnej rozdzielczości 13 bitów na okres. Wbudowane flagi wykrywania błędów sygnalizują pogorszenie jakości sygnału, błędy amplitudy i przekroczenie zakresów częstotliwości, zapewniając wgląd w diagnostykę w czasie rzeczywistym bezpośrednio w architekturze TwinCAT.
Funkcje
-
Obsługa TwinSAFE SC: Umożliwia stosowanie standardowych analogowych źródeł sygnału do zadań związanych z bezpieczeństwem do poziomu PL d/kategorii 3 lub SIL 2.
-
Śledzenie w wysokiej rozdzielczości: Maksymalna rozdzielczość 13 bitów zapewnia do 8192 kroków na okres sygnału.
-
Zaawansowana diagnostyka: Wbudowane funkcje sprzętowego wykrywania błędów amplitudy i częstotliwości, zatrzasku oraz resetowania licznika.
-
Zsynchronizowane wykonywanie: Obsługa zegarów rozproszonych (DC) zapewnia bardzo precyzyjną synchronizację na poziomie mikrosekund w całej sieci EtherCAT.
-
Zintegrowane kondycjonowanie sygnału: Generuje stabilne napięcie zasilania enkodera 5 V DC (do 0,5 A) bezpośrednio ze styków zasilania 24 V DC.
Zastosowania
- Sprzężenie zwrotne położenia szybkich osi serwonapędów w maszynach wieloosiowych.
- Monitorowanie prędkości i kierunku związane z bezpieczeństwem (architektury TwinSAFE SC).
- Precyzyjne systemy pozycjonowania na tokarkach CNC, frezarkach i bramach maszynowych.
- Urządzenia do dynamicznych badań materiałów wymagające pętli sprzężenia zwrotnego o czasie odpowiedzi rzędu mikrosekund.
Dane techniczne
| Parametr |
Specyfikacja |
| Producent |
Beckhoff Automation |
| Numer modelu / numer artykułu |
EL5021-0090 |
| Technologia |
Interfejs enkodera SinCos dla różnicowego sygnału 1 VPP |
| Liczba kanałów |
1 |
| Wejścia interfejsu enkodera |
1 x A, B, C: wejścia różnicowe 1 VPP: A, A (odwr.), B, B (odwr.), C, C (odwr.) |
| Napięcie robocze enkodera |
5 V DC / maks. 0,5 A (uzyskiwane ze styków zasilania 24 V DC) |
| Zakres licznika |
Maks. 24 bity (regulowany) |
| Częstotliwość wejściowa |
250 kHz (wewnętrzne skanowanie sygnałów wejściowych z częstotliwością 70 MHz) |
| Znamionowe napięcie systemowe |
24 V DC (-15% / +20%) |
| Rozdzielczość |
Maks. 13 bitów, 8192 kroków na okres |
| Pobór prądu (E-Bus) |
Zwykle 120 mA |
| Pobór prądu (styki zasilania) |
Zwykle 50 mA + obciążenie enkodera |
| Zegary rozproszone (DC) |
Tak, obsługiwana |
| Separacja galwaniczna |
500 V (E-Bus / potencjał obiektowy) |
| Temperatura pracy |
0 do +55 degC |
| Temperatura przechowywania |
-25 do +85 degC |
| Odporność na wibracje / udary |
Zgodność z EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 |
| Odporność na zakłócenia / emisja EMC |
Zgodność z EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 |
| Dopuszczenia i oznaczenia |
CE, UL, ATEX (II 3 G Ex nA IIC T4 Gc) |
| Wymiary (szer. x wys. x gł.) |
12 mm x 100 mm x 68 mm |
| Przekrój przewodu (AWG) |
Jednożyłowy/linka: AWG 28...14; tulejka: AWG 26...16 |
| Masa netto |
Około 55 g |
| Masa wysyłkowa (obliczona) |
2,0 kg (z ochronnym opakowaniem eksportowym) |
| Kraj pochodzenia |
Niemcy |
Połączenia i interfejsy
| Punkt zaciskowy |
Nazwa sygnału |
Funkcja / opis |
| 1 |
A + |
Dodatnie różnicowe wejście kanału A (1 VPP) |
| 2 |
B + |
Dodatnie różnicowe wejście kanału B (1 VPP) |
| 3 |
C + |
Dodatnie różnicowe wejście kanału C / impuls zerowy (1 VPP) |
| 4 |
Wyjście +5 V |
Wyjście zasilania enkodera (+5 V DC, maks. 0,5 A) |
| 5 |
A - |
Ujemne różnicowe wejście kanału A (1 VPP) |
| 6 |
B - |
Ujemne różnicowe wejście kanału B (1 VPP) |
| 7 |
C - |
Ujemne różnicowe wejście kanału C / impuls zerowy (1 VPP) |
| 8 |
Wyjście 0 V |
Masa zasilania enkodera (0 V DC) |
Wnioski inżynierskie z praktyki
Modele alternatywne i kompatybilność
EL5021-0090 jest bezpieczniejszym odpowiednikiem standardowego EL5021-0000. Oba moduły mają identyczne wymiary fizyczne i przyporządkowanie przewodów sygnałowych, jednak model -0090 zawiera logikę TwinSAFE SC. Integracja EL5021-0090 z istniejącym systemem wymaga zmapowania obiektów danych procesowych bezpieczeństwa (PDO) w TwinCAT 3 (z użyciem protokołu pomocniczego TwinSAFE SC). Jeśli zostanie wykonana bezpośrednia wymiana na zasadzie plug-and-play w systemie, w którym standardowe parametry TwinSAFE SC nie zostały zadeklarowane w projekcie, sterownik PLC nie zainicjalizuje maszyny stanów EtherCAT poza stanem Pre-OP z powodu niezgodności opisów urządzeń XML.
Pułapki aplikacyjne i uwagi inżynierskie
Pobór prądu E-Bus: EL5021-0090 charakteryzuje się wysokim poborem prądu z magistrali E-Bus wynoszącym 120 mA. W przypadku grupowania wielu szybkich interfejsów enkoderów na jednym sprzęgaczu EK1100 należy obliczyć całkowity pobór prądu z magistrali E-Bus. Jeśli łączne obciążenie przekracza 2 A, bezpośrednio przed modułami enkoderów należy dodać dodatkowy zacisk zasilania (np. EL9410), aby zapobiec spadkom napięcia na magistrali E-Bus i późniejszym błędom przerwania komunikacji magistrali.
Tłumienie sygnału: Różnicowe sygnały 1 VPP są bardzo podatne na zakłócenia na dużych odległościach. Praca z wysoką częstotliwością (>150 kHz) wymaga skrętki dwużyłowej o małej pojemności i podwójnym ekranowaniu. Odległość między enkoderem a zaciskiem powinna być mniejsza niż 20 metrów; większe długości grożą wyzwoleniem diagnostyki „Błąd amplitudy” w słowie statusowym TwinCAT.
Wskazówki dotyczące uruchamiania i okablowania
Aby uniknąć błędów uruchamiania wywołanych zakłóceniami, upewnij się, że ekran przewodu enkodera jest podłączony do listwy uziemiającej bezpośrednio przed wejściem do listwy zaciskowej. Unikaj prowadzenia przewodów enkodera 1 VPP równolegle do przewodów zasilających silnik o dużej mocy wewnątrz kanałów kablowych. Podczas uruchamiania w TwinCAT włącz diagnostyczne PDO, aby monitorować flagi Błąd amplitudy i Błąd częstotliwości. Umożliwia to technikom na miejscu zdiagnozowanie nieprawidłowego ustawienia mechanicznego enkodera lub nieprawidłowego zakończenia przewodów przed uruchomieniem osi.
Wytyczne dotyczące instalacji
OSTRZEŻENIE KRYTYCZNE
Przed montażem, demontażem lub podłączaniem zacisku odłącz zasilanie wszystkich styków 24 V DC oraz główne zasilanie magistrali E-bus. Wkładanie lub wyjmowanie EL5021-0090 pod obciążeniem może uszkodzić wewnętrzne układy nadawczo-odbiorcze magistrali E-bus i spowodować uszkodzenie stanu walidacji bezpieczeństwa TwinSAFE SC w grupie bezpieczeństwa.
1
Montaż na szynie DIN: Umieść zacisk na standardowej szynie DIN 35 mm (zgodnej z EN 60715) i mocno dociśnij, aż suwak blokujący zatrzaśnie się na szynie. Upewnij się, że połączenie bocznego klucza i gniazda ściśle pasuje do sąsiednich zacisków.
2
Podłączenie ekranu: Poprowadź ekran enkodera bezpośrednio do sąsiedniego zacisku ekranowego EL9195 lub standardowego zacisku ekranowego podłączonego do szyny DIN, aby zapewnić odprowadzanie zakłóceń wysokoczęstotliwościowych o niskiej impedancji.
3
Podłączanie zacisków sprężynowych: Włóż standardowy płaski śrubokręt do górnego kwadratowego otworu zwalniającego zacisku, włóż odizolowany przewód (długość odizolowanego odcinka: od 8 do 9 mm) do okrągłego otworu wejściowego, a następnie wyjmij śrubokręt, aby zablokować przewód.