Mô tả
Điều khiển analog trực tiếp tại hiện trường được thực hiện thông qua Beckhoff ER4174-0002 EtherCAT Box, cho phép xử lý các tín hiệu đầu ra có độ chính xác cao mà không cần tủ điện. Mô-đun đạt chuẩn IP67 này có 4 đầu ra analog có thể cài đặt riêng, cho phép cấu hình từng kênh để xuất tín hiệu điện áp -10 đến +10 V hoặc vòng dòng điện 0/4 đến 20 mA. Với độ phân giải 16 bit, thiết bị chuyển đổi nhanh và ít nhiễu ngay tại máy, cung cấp tín hiệu ổn định cho các bộ chấp hành thông qua các giao diện M12 cấp hiện trường.
Tính năng
-
Chế độ đầu ra có thể cài đặt: Cấu hình phần mềm riêng cho từng kênh để vận hành ở chế độ điện áp (-10 V đến +10 V) hoặc vòng dòng điện (0 đến 20 mA, 4 đến 20 mA).
-
Bảo vệ môi trường công nghiệp: Vỏ đúc kẽm kín hoàn toàn, được thiết kế để lắp đặt trực tiếp tại hiện trường trong môi trường IP65, IP66 và IP67.
-
Chuyển đổi siêu nhanh: Thời gian chuyển đổi khoảng 40 micro giây đảm bảo khả năng tương thích cao với các yêu cầu của vòng điều khiển chuyển động thời gian thực.
-
Cấp nguồn bộ chấp hành tại chỗ: Điện áp cấp cho các bộ chấp hành được kết nối lấy trực tiếp từ đường điện áp phụ (UP), giúp đơn giản hóa hệ thống cáp.
-
Giao diện EtherCAT trực tiếp: Xử lý trực tiếp giao thức EtherCAT và tích hợp trực tiếp qua phần mềm TwinCAT.
Ứng dụng
-
Điều khiển van và bộ chấp hành phân tán: Điều chỉnh trực tiếp van tỷ lệ, bộ điều chỉnh tốc độ và bộ biến tần trên khung máy.
-
Robot và thiết bị đầu tay robot: Điều khiển analog nhẹ, gắn trực tiếp cho các hệ thống định vị dụng cụ và cảm biến.
-
Khu vực rửa công nghiệp nặng: Dây chuyền lắp ráp ô tô, nhà máy đóng gói và hệ thống xử lý vật liệu thường xuyên tiếp xúc với độ ẩm và ứng suất cơ học.
Thông số kỹ thuật
| Nhà sản xuất |
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG |
| Mẫu mã |
ER4174-0002 |
| Giao thức |
EtherCAT |
| Giao diện bus |
2 x ổ cắm M8, kết nối có vỏ chống nhiễu, kiểu bắt vít |
| Số kênh |
4 đầu ra analog |
| Loại tín hiệu |
-10/0 đến +10 V | 0/4 đến 20 mA (có thể cài đặt theo từng kênh) |
| Độ phân giải |
16 bit |
| Thời gian chuyển đổi |
xấp xỉ 40 us |
| Sai số đo |
< 0,1% (so với giá trị toàn thang đo) |
| Trở kháng tải (điện áp) |
> 5 kOhm |
| Trở kháng tải (dòng điện) |
< 500 Ohm |
| Nguồn cấp danh định |
24 V DC (-15% / +20%) |
| Mức tiêu thụ dòng điện (từ US) |
120 mA |
| Cấp nguồn / Kết nối |
Đầu vào: 1 x M8 đực (4 chân); Đầu ra nối tiếp: 1 x M8 cái (4 chân) |
| Cách ly điện |
500 V |
| Cấp bảo vệ |
IP65/IP66/IP67 (phù hợp EN 60529) |
| Nhiệt độ vận hành |
-25 đến +60 °C |
| Nhiệt độ bảo quản |
-40 đến +85 °C |
| Nước xuất xứ |
Đức |
| Khối lượng vận chuyển (đã tính) |
0,65 kg (khối lượng mô-đun tịnh: 265 g) |
| Kích thước đóng gói (đã tính) |
180 mm x 50 mm x 45 mm |
Các kết nối và giao diện
| Đầu nối / Chân |
Phân bổ tín hiệu |
Mô tả chức năng |
| Đầu ra M12 - Chân 1 |
+24 V DC (UP) |
Nguồn cấp bộ chấp hành (điện áp phụ) |
| Đầu ra M12 - Chân 2 |
Đầu ra tương tự + |
Đường dương của tín hiệu điện áp/dòng điện |
| Đầu ra M12 - Chân 3 |
GND (UP) |
Điện thế nối đất cho nguồn cấp bộ chấp hành |
| Đầu ra M12 - Chân 4 |
Đầu ra tương tự - |
Đường tham chiếu tín hiệu điện áp/dòng điện |
| Đầu ra M12 - Chân 5 |
Lớp bọc chống nhiễu |
Kết nối đất chức năng / lớp bọc cáp |
Thông tin chuyên sâu từ thực tế kỹ thuật
Các mẫu thay thế và khả năng tương thích
ER4174-0002 sử dụng vỏ đúc kẽm siêu bền, được thiết kế cho các môi trường có tác động vật lý mạnh. Đối với các ứng dụng có đặc tính điện giống hệt nhưng yêu cầu trọng lượng nhẹ hơn, EP4174-0002 với vỏ nhựa là lựa chọn mạng thay thế trực tiếp, có thể lắp thay thế. Cả hai mô-đun đều có cấu hình mô tả thiết bị EtherCAT XML (ESI) giống hệt nhau và hoàn toàn có thể thay thế cho nhau trong cấu hình trình quản lý hệ thống TwinCAT mà không cần lập trình lại.
Các lỗi thường gặp trong ứng dụng và ghi chú kỹ thuật
Khi nối tầng điện áp phụ (UP) và điện áp hệ thống (US) đến các hộp EtherCAT liền kề ở phía sau, kỹ sư phải theo dõi tổng dòng điện tích lũy. Các đầu nối nguồn M8 bị giới hạn nghiêm ngặt ở dòng điện liên tục tối đa 4 A. Vượt quá giới hạn này sẽ gây ứng suất nhiệt bên trong và oxy hóa tiếp điểm. Nếu kết nối các bộ chấp hành tiêu thụ dòng lớn (chẳng hạn như van điện từ tỷ lệ), nguồn phụ (UP) nên được cấp từ bên ngoài hoặc cách ly bằng các mô-đun cấp nguồn chuyên dụng.
Mẹo vận hành thử và đấu dây
Để đảm bảo độ chính xác cao do DAC 16 bit cung cấp, người dùng phải sử dụng cáp đôi xoắn được bọc chống nhiễu hoàn toàn cho các kết nối tương tự M12. Việc nối đất vỏ đúc kẽm thông qua các tai lắp tích hợp trực tiếp với khung máy có trở kháng thấp là yếu tố quan trọng để tiêu tán nhiễu công nghiệp tần số cao. Nếu dự kiến có điện áp đồng phương lớn giữa các bộ chấp hành hiện trường và bộ điều khiển, ranh giới cách ly điện 500 V sẽ đảm bảo an toàn, nhưng vẫn cần bọc chống nhiễu để triệt tiêu gợn tín hiệu tương tự.
Hướng dẫn lắp đặt
CẢNH BÁO QUAN TRỌNG:
Ngắt toàn bộ nguồn của hệ thống (US và UP) trước khi lắp đặt, cố định hoặc kết nối cáp. Việc kết nối cáp có thể thay nóng với các hộp hiện trường chưa được nối đất có thể gây hư hỏng vĩnh viễn cho các chip chuyển đổi số sang tương tự nhạy cảm bên trong.
1
Cố định hộp bằng hai vít M3 xuyên qua các lỗ lắp tích hợp trên vỏ. Nối đất khung máy trực tiếp với một tấm kim loại sạch.
2
Kết nối các đường giao tiếp EtherCAT bằng cáp M8 dạng vít có bọc chống nhiễu vào “EtherCAT IN”, sau đó kết nối các thiết bị tiếp theo với “EtherCAT OUT”.
3
Kết nối các bộ chấp hành với các đầu nối đầu ra M12 bằng cáp chống nhiễu có bọc chống nhiễu chất lượng cao để ngăn nhiễu EMF.
4
Cấp điện áp nguồn 24 V DC vào đầu nối cấp nguồn M8. Xác minh các đèn LED báo trạng thái hoạt động chính xác trước khi khởi động.