Описание
Непосредственное применение аналоговых управляющих сигналов в полевых условиях обеспечивается EtherCAT Box Beckhoff ER4174-0002, который обрабатывает высокоточные выходные сигналы без необходимости использования электрического шкафа. Этот модуль со степенью защиты IP67 оснащён 4 аналоговыми выходами с индивидуальной настройкой, позволяющей конфигурировать каждый канал для выдачи сигналов напряжения от −10 до +10 В или токовых петель от 0/4 до 20 мА. Благодаря 16-битному разрешению устройство обеспечивает быстрое преобразование с низким уровнем шума непосредственно на машине, передавая исполнительным механизмам чистые сигналы через полевые интерфейсы M12.
Особенности
-
Настраиваемые режимы выхода: индивидуальная программная конфигурация каждого канала для работы с напряжением (от −10 до +10 В) или токовой петлёй (от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА).
-
Промышленная защита от воздействия окружающей среды: полностью герметичный корпус из цинкового литья под давлением, предназначенный для непосредственного монтажа в полевых условиях при степени защиты IP65, IP66 и IP67.
-
Сверхбыстрое преобразование: время преобразования около 40 микросекунд обеспечивает высокую совместимость с требованиями контуров управления движением в реальном времени.
-
Локальное питание исполнительных механизмов: напряжение питания подключённых исполнительных механизмов подаётся непосредственно от линии вспомогательного напряжения (UP), что упрощает кабельную разводку.
-
Прямой интерфейс EtherCAT: непосредственная обработка протокола EtherCAT с прямой интеграцией через программное обеспечение TwinCAT.
Применение
-
Децентрализованное управление клапанами и исполнительными механизмами: прямое регулирование пропорциональных клапанов, регуляторов скорости и преобразователей частоты на станинах машин.
-
Робототехника и инструменты на конце манипулятора: лёгкое аналоговое управление с прямым монтажом для позиционирования инструментов и сенсорных систем.
-
Зоны интенсивной мойки: автомобильные сборочные линии, упаковочные предприятия и системы транспортировки материалов, подверженные воздействию влаги и механическим нагрузкам.
Технические характеристики
| Производитель |
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG |
| Модель |
ER4174-0002 |
| Протокол |
EtherCAT |
| Интерфейс шины |
2 гнезда M8, экранированное резьбовое соединение |
| Количество каналов |
4 аналоговых выхода |
| Тип сигнала |
от −10/0 до +10 В | от 0/4 до 20 мА (настраивается для каждого канала) |
| Разрешение |
16 бит |
| Время преобразования |
около 40 мкс |
| Погрешность измерения |
< 0,1% (относительно полной шкалы) |
| Сопротивление нагрузки (напряжение) |
> 5 кОм |
| Сопротивление нагрузки (ток) |
< 500 Ом |
| Номинальное напряжение питания |
24 В пост. тока (−15% / +20%) |
| Потребляемый ток (от US) |
120 мА |
| Питание / подключение |
Вход: 1 штекер M8 (4 контакта); выход: 1 гнездо M8 (4 контакта) |
| Электрическая изоляция |
500 В |
| Степень защиты |
IP65/IP66/IP67 (соответствует EN 60529) |
| Рабочая температура |
от −25 до +60 °C |
| Температура хранения |
от −40 до +85 °C |
| Страна происхождения |
Германия |
| Масса при транспортировке (расчётная) |
0,65 кг (масса модуля нетто: 265 г) |
| Габариты упаковки (расчётные) |
180 мм × 50 мм × 45 мм |
Соединения и интерфейсы
| Разъём / контакт |
Назначение сигнала |
Описание функции |
| Выход M12 — контакт 1 |
+24 В постоянного тока (UP) |
Питание исполнительного механизма (вспомогательное напряжение) |
| Выход M12 — контакт 2 |
Аналоговый выход + |
Положительная цепь сигнала напряжения/тока |
| Выход M12 — контакт 3 |
GND (UP) |
Потенциал земли для питания исполнительного механизма |
| Выход M12 — контакт 4 |
Аналоговый выход − |
Опорная цепь сигнала напряжения/тока |
| Выход M12 — контакт 5 |
Экран |
Соединение функционального заземления / экрана кабеля |
Практические инженерные выводы
Альтернативные модели и совместимость
ER4174-0002 оснащён сверхпрочным корпусом из цинкового литья под давлением, предназначенным для эксплуатации в условиях сильных физических воздействий. Для применений с идентичными электрическими характеристиками, но с требованиями к меньшему весу, пластмассовый вариант EP4174-0002 является прямой сетевой альтернативой с аналогичным подключением. Оба модуля используют идентичные профили описания устройств EtherCAT в формате XML (ESI) и полностью взаимозаменяемы в конфигурации диспетчера системы TwinCAT без перепрограммирования.
Типичные ошибки при применении и инженерные примечания
При последовательной передаче вспомогательного напряжения (UP) и системного напряжения (US) далее к соседним модулям EtherCAT необходимо контролировать общий суммарный ток. Максимальный продолжительный ток разъёмов питания M8 строго ограничен значением 4 А. Превышение этого ограничения приведёт к внутренней тепловой нагрузке и окислению контактов. При подключении исполнительных механизмов с высоким энергопотреблением, например пропорциональных электромагнитных клапанов, вспомогательное питание (UP) следует вывести на внешний источник или изолировать с помощью специализированных модулей подачи питания.
Рекомендации по вводу в эксплуатацию и подключению
Чтобы обеспечить высокую точность, которую предоставляет 16-разрядный ЦАП, необходимо использовать полностью экранированные кабели типа «витая пара» для аналоговых соединений M12. Крайне важно заземлить корпус из цинкового литья под давлением через встроенные монтажные выступы непосредственно к раме машины с низким импедансом для отвода высокочастотных промышленных помех. Если между периферийными исполнительными механизмами и контроллером ожидается высокое синфазное напряжение, гальваническая развязка на 500 В обеспечивает безопасность, однако для подавления пульсаций аналогового сигнала требуется экранирование.
Рекомендации по установке
КРИТИЧЕСКОЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:
Перед физической установкой, монтажом или подключением кабелей отключите всё питание системы (US и UP). Подключение кабелей с возможностью горячей замены к незаземлённым периферийным корпусам может привести к необратимому повреждению чувствительных внутренних цифро-аналоговых преобразователей.
1
Закрепите корпус с помощью двух винтов M3, вставив их в предусмотренные отверстия корпуса. Подключите корпус непосредственно к чистой металлической монтажной плите.
2
Подключите линии интерфейса EtherCAT экранированными кабелями M8 с винтовыми разъёмами к «EtherCAT IN», а затем подключите последующее устройство к «EtherCAT OUT».
3
Подключите исполнительные механизмы к выходным разъёмам M12, используя высококачественные экранированные кабели для предотвращения электромагнитных помех.
4
Подайте напряжение питания 24 В постоянного тока на разъём питания M8. Перед запуском проверьте правильность состояния светодиодных индикаторов.