Dokumentation. EL31xx-00xx. Analog-Eingangsklemmen (16 Bit) Version: Datum:

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1 Dokumentation EL31xx-00xx Analog-Eingangsklemmen (16 Bit) Version: Datum:

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3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort Produktübersicht Analoge Eingangsklemmen Hinweise zur Dokumentation Sicherheitshinweise Ausgabestände der Dokumentation Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten Produktübersicht EL310x EL310x - Einführung EL310x - Technische Daten EL311x EL311x - Einführung EL311x - Technische Daten EL312x EL312x - Einführung EL312x - Technische Daten EL314x EL314x - Einführung EL314x - Technische Daten EL315x EL315x - Einführung EL315x - Technische Daten EL316x EL316x - Einführung EL316x - Technische Daten EL3174, EL xx EL3174, EL xx - Einführung EL3174, EL Technische Daten EL , EL Technische Daten Start Grundlagen der Kommunikation EtherCAT-Grundlagen EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung EtherCAT State Machine CoE-Interface Distributed Clock Montage und Verdrahtung Hinweise zum ESD-Schutz Tragschienenmontage Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit Anschlusstechnik Einbaulagen EL31xx-00xx Version: 6.1 3

4 Inhaltsverzeichnis 4.6 Positionierung von passiven Klemmen ATEX - Besondere Bedingungen (Standardtemperaturbereich) ATEX - Besondere Bedingungen (erweiterter Temperaturbereich) ATEX-Dokumentation UL-Hinweise LEDs und Anschlussbelegung EL310x - LEDs und Anschlussbelegung EL311x - LEDs und Anschlussbelegung EL312x - LEDs und Anschlussbelegung EL314x - LEDs und Anschlussbelegung EL315x - LEDs und Anschlussbelegung EL316x - LEDs und Anschlussbelegung EL3174, EL xx - LEDs und Anschlussbelegung Anschlusshinweise 20 ma-messung Beschaltung von 0/4..20 ma Differenzeingängen Inbetriebnahme Grundlagen NAMUR Hinweise zu analogen Spezifikationen Messbereichsendwert (MBE) Messfehler/ Messabweichung Temperaturkoeffizient tk [ppm/k] Typisierung SingleEnded / Differentiell Gleichtaktspannung und Bezugsmasse (bezogen auf Differenzeingänge) Spannungsfestigkeit Zeitliche Aspekte der analog/digital Wandlung TwinCAT Quickstart TwinCAT TwinCAT TwinCAT Entwicklungsumgebung Installation TwinCAT Realtime Treiber Hinweise ESI-Gerätebeschreibung TwinCAT ESI Updater Unterscheidung Online/Offline OFFLINE Konfigurationserstellung ONLINE Konfigurationserstellung EtherCAT Teilnehmerkonfiguration Allgemeine Inbetriebnahmehinweise des EtherCAT Slaves Prozessdaten und Betriebsmodi Parametrierung Einstellungen und Betriebsmodi Prozessdaten Datenstrom und Messbereiche Fast-Mode TwinSAFE SC Funktionsprinzip TwinSAFE SC Konfiguration TwinSAFE SC Version: 6.1 EL31xx-00xx

5 Inhaltsverzeichnis TwinSAFE SC Prozessdaten EL31x CoE - Objektbeschreibung und Parametrierung Restore-Objekt Konfigurationsdaten Eingangsdaten Ausgangsdaten Standardobjekte Objekte TwinSAFE Single Channel (EL31x4-0090) Fehlermeldungen und Diagnose Anhang EtherCAT AL Status Codes Firmware Kompatibilität Firmware Update EL/ES/EM/EPxxxx Gerätebeschreibung ESI-File/XML Erläuterungen zur Firmware Update Controller-Firmware *.efw FPGA-Firmware *.rbf Gleichzeitiges Update mehrerer EtherCAT-Geräte Wiederherstellen des Auslieferungszustandes Support und Service EL31xx-00xx Version: 6.1 5

6 Inhaltsverzeichnis 6 Version: 6.1 EL31xx-00xx

7 Vorwort 1 Vorwort 1.1 Produktübersicht Analoge Eingangsklemmen EL3101, EL3102, EL3104 [} 16] 1, 2 und 4 Kanal, -10 V bis +10 V, Differenzeingang EL3111, EL3112, EL3114 [} 18] 1, 2 und 4 Kanal, 0 ma bis 20 ma, Differenzeingang EL [} 18] 2 Kanal, -20 ma bis 20 ma, Differenzeingang EL3121, EL3122, EL3124 [} 20] 1, 2 und 4 Kanal, 4 ma bis 20 ma, Differenzeingang EL [} 20] 4 Kanal, 4 ma bis 20 ma, Differenzeingang, TwinSAFE Single Channel EL3141, EL3142, EL3144 [} 22] 1, 2 und 4 Kanal, 0 ma bis 20 ma, single-ended EL [} 22] 2 Kanal, -10 ma bis +10 ma, single-ended EL3151, EL3152 EL3154 [} 24] 1, 2 und 4 Kanal, 4 ma bis 20 ma, single-ended EL3161, EL3162, EL3164 [} 26] 1, 2 und 4 Kanal, 0 V bis 10 V, single-ended EL3174 [} 28] 4-Kanal, -10/0 +10 V, -20/0/ ma, umschaltbar, single-ended/ Differenzeingang EL [} 28] 4-Kanal, -10/0 +10 V, -20/0/ ma, umschaltbar, Differenzeingang, galvanisch getrennt EL [} 28] 4-Kanal, -3/0 +3 V, -20/0/ ma, umschaltbar, Differenzeingang, galvanisch getrennt EL [} 28] 4-Kanal, -10/0 +10 V, -20/0/ ma, umschaltbar, single-ended/ Differenzeingang, TwinSAFE Single Channel EL31xx-00xx Version: 6.1 7

8 Vorwort 1.2 Hinweise zur Dokumentation Zielgruppe Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs- und Automatisierungstechnik, das mit den geltenden nationalen Normen vertraut ist. Zur Installation und Inbetriebnahme der Komponenten ist die Beachtung der Dokumentation und der nachfolgenden Hinweise und Erklärungen unbedingt notwendig. Das Fachpersonal ist verpflichtet, für jede Installation und Inbetriebnahme die zu dem betreffenden Zeitpunkt veröffentliche Dokumentation zu verwenden. Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produkte alle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungen und Normen erfüllt. Disclaimer Diese Dokumentation wurde sorgfältig erstellt. Die beschriebenen Produkte werden jedoch ständig weiter entwickelt. Wir behalten uns das Recht vor, die Dokumentation jederzeit und ohne Ankündigung zu überarbeiten und zu ändern. Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Dokumentation können keine Ansprüche auf Änderung bereits gelieferter Produkte geltend gemacht werden. Marken Beckhoff, TwinCAT, EtherCAT, EtherCAT P, Safety over EtherCAT, TwinSAFE, XFC und XTS sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation GmbH. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch Dritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen. Patente Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP , EP , DE , DE mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern. Die TwinCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP , US mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern. EtherCAT ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizensiert durch die Beckhoff Automation GmbH, Deutschland. Copyright Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Deutschland. Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmusteroder Geschmacksmustereintragung vorbehalten. 8 Version: 6.1 EL31xx-00xx

9 Vorwort 1.3 Sicherheitshinweise Sicherheitsbestimmungen Beachten Sie die folgenden Sicherheitshinweise und Erklärungen! Produktspezifische Sicherheitshinweise finden Sie auf den folgenden Seiten oder in den Bereichen Montage, Verdrahtung, Inbetriebnahme usw. Haftungsausschluss Die gesamten Komponenten werden je nach Anwendungsbestimmungen in bestimmten Hard- und Software- Konfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über die dokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG. Qualifikation des Personals Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs-, Automatisierungs- und Antriebstechnik, das mit den geltenden Normen vertraut ist. Erklärung der Hinweise In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Hinweise verwendet. Diese Hinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen! Akute Verletzungsgefahr! GEFAHR Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Verletzungsgefahr! WARNUNG Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Schädigung von Personen! VORSICHT Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden! HINWEIS Schädigung von Umwelt/Geräten oder Datenverlust Wenn dieser Hinweis nicht beachtet wird, können Umweltschäden, Gerätebeschädigungen oder Datenverlust entstehen. Tipp oder Fingerzeig Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen. EL31xx-00xx Version: 6.1 9

10 Vorwort 1.4 Ausgabestände der Dokumentation Version Kommentar 6.1 Update Kapitel Einstellungen und Betriebsmodi Strukturupdate 6.0 Update Kapitel Einführung Update Kapitel Technische Daten Strukturupdate Update Revisionsstand 5.9 Update Kapitel Prozessdaten und Betriebsmodi Update Revisionsstand 5.8 EL ergänzt 5.7 Update Kapitel Inbetriebnahme 5.6 EL ergänzt EL ergänzt Update Kapitel Technische Daten Update Kapitel Inbetriebnahme Update Revisionsstand 5.5 EL ergänzt Update Kapitel Technische Daten Update Revisionsstand 5.4 Update Kapitel Prozessdaten und Betriebsmodi 5.3 Update Kapitel Technische Daten Hinweis zum ESD-Schutz eingefügt Update Kapitel Hinweise zu analogen Spezifikationen Update Revisionsstand 5.2 Update Kapitel Technische Daten Diverse Korrekturen 5.1 EL3174 und EL ergänzt Update Kapitel Technische Daten 5.0 Migration Strukturupdate Update Revisionsstand 4.5 Update Kapitel Technische Daten Kapitel Montagehinweise bei erhöhter mechanischer Belastbarkeit ergänzt Strukturupdate Update Revisionsstand 4.4 Update Kapitel Technische Daten Update Kapitel Analoge Spezifikation Update Struktur Update Firmware Status 4.3 Update Kapitel Technische Daten Update Kapitel Objektbeschreibung Update Kapitel Prozessdaten Update Struktur Update Firmware Status 4.2 Update Kapitel Technische Daten Update Firmware Status 4.1 Update Kapitel LEDs und Anschlussbelegung Update Firmware Status 10 Version: 6.1 EL31xx-00xx

11 Vorwort Version Kommentar 4.0 Update Kapitel Beschaltung von 0/4..20 ma Differenzeingängen Update Firmware Status 3.9 Update Technische Daten Update Fastmode-Beschreibung 3.8 Update Technische Daten 3.7 Update Technische Daten 3.6 Update Technische Daten 3.5 Update Anschlussbilder 3.4 Ergänzung Kapitel Beschaltung von 0/4..20 ma Differenzeingängen 3.3 Update Kapitel Einführung und LEDs und Anschlussbelegung 3.2 Ergänzung Kapitel LEDs und Anschlussbelegung 3.1 Update Kapitel LEDs und Anschlussbelegung 3.0 Umstrukturierung 1 und 4 kanalige Klemmen hinzugefügt 2.3 Ergänzung LED Angaben 2.2 Technische Hinweise und Sicherheitshinweise ergänzt 2.1 Erweiterung Beschreibung Grundlagen 2.0 Erweiterung Objektbeschreibung, Ergänzung FW/HW-Stände 1.1 Beschreibung EL ergänzt, Korrektur Technische Daten 1.0 Beschreibung der Filtereinstellungen ergänzt (Objekt-Beschreibung) 0.1 Vorläufige Dokumentation für EL31x2 1.5 Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten Bezeichnung Ein Beckhoff EtherCAT-Gerät verfügt über eine 14stellige technische Bezeichnung, die sich zusammensetzt aus Familienschlüssel Typ Version Revision Beispiel Familie Typ Version Revision EL ES EL-Klemme (12 mm, nicht steckbare Anschlussebene) ES-Klemme (12 mm, steckbare Anschlussebene) 3314 (4 kanalige Thermoelementklemme) 3602 (2 kanalige Spannungsmessung) CU CU-Gerät 2008 (8 Port FastEthernet Switch) 0000 (Grundtyp) 0010 (Hochpräzise Version) 0000 (Grundtyp) Hinweise die oben genannten Elemente ergeben die technische Bezeichnung, im Folgenden wird das Beispiel EL verwendet. Davon ist EL die Bestellbezeichnung, umgangssprachlich bei dann oft nur EL3314 genannt ist die EtherCAT-Revision. Die Bestellbezeichnung setzt sich zusammen aus - Familienschlüssel (EL, EP, CU, ES, KL, CX,...) - Typ (3314) - Version (-0000) EL31xx-00xx Version:

12 Vorwort Die Revision gibt den technischen Fortschritt wie z. B. Feature-Erweiterung in Bezug auf die EtherCAT Kommunikation wieder und wird von Beckhoff verwaltet. Prinzipiell kann ein Gerät mit höherer Revision ein Gerät mit niedrigerer Revision ersetzen, wenn nicht anders z. B. in der Dokumentation angegeben. Jeder Revision zugehörig und gleichbedeutend ist üblicherweise eine Beschreibung (ESI, EtherCAT Slave Information) in Form einer XML-Datei, die zum Download auf der Beckhoff Webseite bereitsteht. Die Revision wird seit 2014/01 außen auf den IP20-Klemmen aufgebracht, siehe Abb. EL5021 EL- Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01). Typ, Version und Revision werden als dezimale Zahlen gelesen, auch wenn sie technisch hexadezimal gespeichert werden. Identifizierungsnummer Beckhoff EtherCAT Geräte der verschiedenen Linien verfügen über verschiedene Arten von Identifizierungsnummern: Produktionslos/Chargennummer/Batch-Nummer/Seriennummer/Date Code/D-Nummer Als Seriennummer bezeichnet Beckhoff im IO-Bereich im Allgemeinen die 8-stellige Nummer, die auf dem Gerät aufgedruckt oder auf einem Aufkleber angebracht ist. Diese Seriennummer gibt den Bauzustand im Auslieferungszustand an und kennzeichnet somit eine ganze Produktions-Charge, unterscheidet aber nicht die Module einer Charge. Aufbau der Seriennummer: KK YY FF HH KK - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: 12063A02: 12 - Produktionswoche Produktionsjahr A - Firmware-Stand 3A 02 - Hardware-Stand 02 Ausnahmen können im IP67-Bereich auftreten, dort kann folgende Syntax verwendet werden (siehe jeweilige Gerätedokumentation): Syntax: D ww yy x y z u D - Vorsatzbezeichnung ww - Kalenderwoche yy - Jahr x - Firmware-Stand der Busplatine y - Hardware-Stand der Busplatine z - Firmware-Stand der E/A-Platine u - Hardware-Stand der E/A-Platine Beispiel: D Kalenderwoche 22 des Jahres 2008 Firmware-Stand Busplatine: 1 Hardware Stand Busplatine: 5 Firmware-Stand E/A-Platine: 0 (keine Firmware für diese Platine notwendig) Hardware-Stand E/A-Platine: 1 Eindeutige Seriennummer/ID, ID-Nummer Darüber hinaus verfügt in einigen Serien jedes einzelne Modul über eine eindeutige Seriennummer. Siehe dazu auch weiterführende Dokumentation im Bereich IP67: EtherCAT Box Safety: TwinSafe Klemmen mit Werkskalibrierzertifikat und andere Messtechnische Klemmen 12 Version: 6.1 EL31xx-00xx

13 Vorwort Beispiele für Kennzeichnungen Abb. 1: EL5021 EL-Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Seriennummer/ Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01) Abb. 2: EK1100 EtherCAT Koppler, Standard IP20-IO-Gerät mit Seriennummer/ Chargennummer Abb. 3: CU2016 Switch mit Seriennummer/ Chargennummer EL31xx-00xx Version:

14 Vorwort Abb. 4: EL mit Seriennummer/ Chargennummer und eindeutiger ID-Nummer Abb. 5: EP IP67 EtherCAT Box mit Chargennummer/ DateCode und eindeutiger Seriennummer Abb. 6: EP IP67 EtherCAT Safety Box mit Chargennummer/ DateCode FF und eindeutiger Seriennummer Abb. 7: EL2904 IP20 Safety Klemme mit Chargennummer/ DateCode und eindeutiger Seriennummer Version: 6.1 EL31xx-00xx

15 Vorwort Abb. 8: ELM Klemme mit eindeutiger ID-Nummer (QR Code) und Seriennummer/ Chargennummer EL31xx-00xx Version:

16 Produktübersicht 2 Produktübersicht 2.1 EL310x EL310x - Einführung Abb. 9: EL310x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemmen V, Differenzeingänge, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL310x messen Eingangsspannungen von -10 bis +10 V. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx-Serie ab. Die differenziellen Eingänge der EL3101/EL3102 haben dieselbe Bezugsmasse, die nicht mit den Powerkontakten verbunden ist. Bei der EL3104 ist die gemeinsame Bezugsmasse mit dem 0 V Powerkontakt verbunden. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 58] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 16 Version: 6.1 EL31xx-00xx

17 Produktübersicht EL310x - Technische Daten Technische Daten EL3101 EL3102 EL3104 analoge Eingänge 1 (differenziell) 2 (differenziell) 4 (differenziell) Signalspannung -10 V V Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL310x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter > 200 kω 5 khz Gleichtaktspannung U cm max. 35 V (bezogen auf internes GND) max. 35 V (bezogen auf Powerkontakt) Wandlungszeit (ohne Filter) ca. 40 µs ca. 60 µs (Fast-Mode: ca. 40 µs) ca. 100 µs Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik 16 Bit (inkl. Vorzeichen) < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) über den E-Bus Stromaufnahme aus dem E-Bus typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 130 ma Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich Gewicht ca. 60 g ca. 65 g zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN ja Inputs: 4 x 16 Bit; Status: 4 x 8 Bit Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften [} 47] für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE ATEX [} 55] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

18 Produktübersicht 2.2 EL311x EL311x - Einführung Abb. 10: EL311x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemmen 0 20 ma, Differenzeingänge, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL311x messen Eingangsströme von 0 bis 20 ma. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx-Serie ab. Überstrom wird nicht nur im Prozessabbild, sondern auch kanalweise durch eine Error-LED angezeigt. Die differenziellen Eingänge der EL3111/EL3112 haben dieselbe Bezugsmasse, die nicht mit den Powerkontakten verbunden ist. Die zweikanalige EL hat einen Eingangsstrombereich von -20 ma ma. Bei der EL3114 ist die gemeinsame Bezugsmasse mit dem 0 V Powerkontakt verbunden. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 61] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 18 Version: 6.1 EL31xx-00xx

19 Produktübersicht EL311x - Technische Daten Technische Daten EL3111 EL3112 EL EL3114 analoge Eingänge 1 (differenziell) 2 (differenziell) 4 (differenziell) Signalstrom 0 ma 20 ma -20 ma 20 ma 0 ma 20 ma Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL311x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter << 1 µs 85 Ω typ. + Diodenspannung 5 khz Gleichtaktspannung U cm max. 10 V Wandlungszeit (Standardeinstellung: ca. 40 µs ca. 50 µs (Fast-Mode: ca. 35 µs) ca. 100 µs 50 Hz Filter) Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik Stromaufnahme aus dem E- Bus Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) 16 Bit (inkl. Vorzeichen) < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) über den E-Bus typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 130 ma 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich ca. 55 g -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN Vibrations- / Schockfestigkeit EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung ja ja Inputs: 4 x 16 Bit; Status:4 x 8 Bit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit [} 47] gemäß EN / EN IP20 beliebig CE ATEX [} 55] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

20 Produktübersicht 2.3 EL312x EL312x - Einführung Abb. 11: EL312x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemmen 4 20 ma, Differenzeingang, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL312x messen Eingangsströme von 4 bis 20 ma. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx-Serie ab. Über- und Unterstrom werden nicht nur im Prozessabbild, sondern auch kanalweise durch eine Error-LED angezeigt Die differenziellen Eingänge der EL3121/EL3122 haben dieselbe Bezugsmasse, die nicht mit den Powerkontakten verbunden ist. Bei der EL3124 ist die gemeinsame Bezugsmasse mit dem 0 V Powerkontakt verbunden. Die EL unterstützt neben dem vollen Funktionsumfang der EL3124 zusätzlich die TwinSAFE SC Technologie (TwinSAFE Single Channel). Dadurch ist es möglich, in beliebigen Netzwerken bzw. Feldbussen Standardsignale für sicherheitstechnische Aufgaben nutzbar zu machen. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 64] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 20 Version: 6.1 EL31xx-00xx

21 Produktübersicht EL312x - Technische Daten Technische Daten EL3121 EL3122 EL3124 EL analoge Eingänge 1 (differenziell) 2 (differenziell) 4 (differenziell) Signalstrom 4 ma 20 ma Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL312x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter Gleichtaktspannung U cm Wandlungszeit (Standardeinstellung: 50 Hz Filter) Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik 85 Ω typ. + Diodenspannung 5 khz max. 10 V ca. 40 µs 16 Bit (inkl. Vorzeichen) ca. 50 µs (Fast-Mode: ca. 35 µs ja ca. 100 µs < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) über den E-Bus Stromaufnahme aus dem E-Bus typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 130 ma Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit Inputs: 4 x 16 Bit; Status:4 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich < ± 0,3% (bezogen auf den Messbereichsendwert) MTBF (+55 C) - > h Gewicht ca. 55 g ca. 60 g zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit [} 47] EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE ATEX [} 55] culus [} 56] CE ATEX [} 54] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

22 Produktübersicht 2.4 EL314x EL314x - Einführung Abb. 12: EL314x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemmen 0 20 ma, single-ended, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL314x messen Eingangsströme von 0 bis 20 ma. Die EL hat einen Eingangsstrombereich von ma. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx- Serie ab. Überstrom wird nicht nur im Prozessabbild, sondern auch kanalweise durch eine Error-LED angezeigt. Der 0 V Powerkontakt ist bei der EL3141/EL3142 das Bezugspotenzial für die Eingänge. Bei der EL3144 sind die Eingänge in 2-Leitertechnik ausgeführt und besitzen ein gemeinsames, internes Massepotenzial, das nicht mit den Powerkontakten verbunden ist.. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 68] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 22 Version: 6.1 EL31xx-00xx

23 Produktübersicht EL314x - Technische Daten Technische Daten EL EL EL EL analoge Eingänge 1 (single-ended) 2 (single-ended) 4 (single-ended) Signalstrom 0 ma 20 ma 0 ma 20 ma -10 ma +10 ma 0 ma 20 ma Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL314x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks Innenwiderstand << 1 µs Grenzfrequenz Eingangsfilter 5 khz Spannungsfestigkeit Wandlungszeit (Standardeinstellung: 50 Hz Filter) Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik Stromaufnahme aus dem E- Bus Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) 85 Ω typ. + Diodenspannung max. 30 V ca. 40 µs ca. 60 µs (Fast-Mode: ca. 40 µs) 16 Bit (inkl. Vorzeichen) < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) über den E-Bus ja (ab Rev. EL314x [} 207]) < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) ja ca. 100 µs typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 170 ma typ. 130 ma 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich ca. 55 g -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) Inputs: 4 x 16 Bit; Status: 4 x 8 Bit Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit [} 47] EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung gemäß EN / EN IP20 beliebig CE ATEX [} 55] culus [} 56] CE culus [} 56] CE ATEX [} 55] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

24 Produktübersicht 2.5 EL315x EL315x - Einführung Abb. 13: EL315x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemme 4 20 ma, single-ended, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL315x messen Eingangsströme von 4 bis 20 ma. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx-Serie ab. Über- und Unterstrom werden nicht nur im Prozessabbild, sondern auch kanalweise durch eine Error-LED angezeigt. Der 0 V Powerkontakt ist bei der EL3151/EL3152 das Bezugspotenzial für die Eingänge. Bei der EL3154 mit vier Eingängen ist der 24-V-Powerkontakt auf die Klemme geführt, um den Anschluss von nicht fremd versorgten Sensoren in 2-Leiter-Technik zu ermöglichen. Die Bezugsmasse ist bei der EL3154 mit dem 0 V Powerkontakt verbunden. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 71] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 24 Version: 6.1 EL31xx-00xx

25 Produktübersicht EL315x - Technische Daten Technische Daten EL3151 EL3152 EL3154 analoge Eingänge 1 (single-ended) 2 (single-ended) 4 (single-ended) Signalstrom 4 ma 20 ma Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL315x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter Spannungsfestigkeit Wandlungszeit (Standardeinstellung: 50 Hz Filter) Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik 85 Ω typ. + Diodenspannung 5 khz max. 30 V ca. 40 µs ca. 60 µs (Fast-Mode: ca. 40 µs 16 Bit (inkl. Vorzeichen) < ± 0,3% (bei 0 C C, bezogen auf den Messbereichsendwert) < ± 0,5% (bei Ausnutzung des erweiterten Temperaturbereichs) über den E-Bus ja ca. 100 µs Stromaufnahme aus dem E-Bus typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 130 ma Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich ca. 60 g -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN Inputs: 4 x 16 Bit; Status:4 x 8 Bit Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften [} 47] für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE ATEX [} 55] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

26 Produktübersicht 2.6 EL316x EL316x - Einführung Abb. 14: EL316x 1, 2 und 4 kanalige Analoge Eingangsklemmen 0 10 V, single-ended, 16 Bit Die analogen Eingangsklemmen EL316x messen Eingangsspannungen von 0 bis 10 V. Die deutlich schnellere Wandlungszeit und Unterstützung der Distributed-Clocks ermöglichen den Einsatz in zeitkritischen Applikationen und heben sie von der EL30xx-Serie ab. Overrange und Limitauswertung wird über die Prozessdaten angezeigt. Die Eingänge der EL3161/EL3162 haben ein gemeinsames Bezugspotenzial, was mit dem 0 V Powerkontakt verbunden ist. Bei der EL3164 sind die Eingänge in 2-Leitertechnik ausgeführt und besitzen ein gemeinsames, internes Massepotenzial, das nicht mit den Powerkontakten verbunden ist. Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 74] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] 26 Version: 6.1 EL31xx-00xx

27 Produktübersicht EL316x - Technische Daten Technische Daten EL3161 EL3162 EL3164 analoge Eingänge 1 (single-ended) 2 (single-ended) 4 (single-ended) Signalspannung 0 V...10 V Distributed Clocks ja ja (ab Rev. EL316x [} 207]) Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter Spannungsfestigkeit Wandlungszeit (Standardeinstellung: 50 Hz Filter) Auflösung Messfehler (gesamter Messbereich) Spannungsversorgung für Elektronik > 200 kω 5 khz max. 30 V ca. 35 µs ca..50 µs ca. 100 µs 16 Bit (inkl. Vorzeichen) < ±0,3 % (bezogen auf den Messbereichsendwert) über den E-Bus Stromaufnahme aus dem E-Bus typ. 130 ma typ. 170 ma typ. 130 ma Potenzialtrennung Bitbreite im Prozessabbild (Standardeinstellung) Konfiguration 500 V (E-Bus/Feldspannung) Inputs: 1 x 16 Bit; Status: 1 x 8 Bit Inputs: 2 x 16 Bit; Status: 2 x 8 Bit keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich Gewicht ca. 60 g ca. 65 g zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Abmessungen (B x H x T) 0 C C -25 C C 95%, keine Betauung ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN ja Inputs: 4 x 16 Bit; Status: 4 x 8 Bit Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN , siehe auch Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit [} 47] EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE ATEX [} 54] culus [} 56] EL31xx-00xx Version:

28 Produktübersicht 2.7 EL3174, EL xx EL3174, EL xx - Einführung Abb. 15: EL3174, EL Abb. 16: EL , EL Version: 6.1 EL31xx-00xx

29 Produktübersicht 4-Kanal-Analog-Eingang, -10/0 +10 V (-3/ V), -20/0/ ma, 16 Bit Die analoge Eingangsklemmen EL3174, EL und EL verfügen über vier einzeln parametrierbare Eingänge. Es können pro Kanal entweder Signale im Bereich von -10/0 bis +10 V oder von -20/0/+4 bis +20 ma verarbeitet werden. Die Messbereiche der EL sind bis auf den Spannungsmessbereich von -3 V bis +3 V identisch. Jeder Kanal ist von der Steuerung/TwinCAT über CoE auf U- oder I Betrieb einzustellen. Die Eingangsspannung bzw. der Eingangsstrom wird mit einer Auflösung von 16 Bit inkl. Vorzeichen digitalisiert und galvanisch getrennt zum übergeordneten Automatisierungsgerät transportiert. Mit einem technischen Messbereich von ±107 % vom Nennbereich unterstützt die Klemme auch die Inbetriebnahmen mit Sensorwerten im Grenzbereich und die Auswertung nach NAMUR NE43. Die EL unterstützt neben dem vollen Funktionsumfang der EL3174 zusätzlich die TwinSAFE SC Technologie (TwinSAFE Single Channel). Dadurch ist es möglich, in beliebigen Netzwerken bzw. Feldbussen Standardsignale für sicherheitstechnische Aufgaben nutzbar zu machen. EL3174/ EL : Spannungs- und Stromsignal liegen an unterschiedlichen Klemmpunkten. Die elektrischen Signale Spannung/Strom können gleichzeitig angeschlossen bleiben, werden jedoch nur alternativ nach CoE-Einstellung ausgewertet. Die Spannungseingänge arbeiten differenziell Die Stromeingänge arbeiten single ended zur Bezugsmasse EL unterstützt zusätzlich TwinSAFE SC Technologie EL / EL : Gemeinsam genutzte Eingänge für Spannung und Strom. Beim Einschalten der Klemme ist der Kanal hochohmig im Spannungsmodus, ein angeschlossener und bereits arbeitender Strom- Sensor mit ma-ausgang muss also solange gegen die hohe Bürde arbeiten können, bis über EtherCAT der Kanal in den ma-betrieb geschaltet wurde Die Spannungseingänge arbeiten differenziell. Die Stromeingänge arbeiten differenziell Die vier Differenzeingänge der EL / EL sind untereinander und gegen den Feldbus galvanisch getrennt (2.500 V DC Prüfspannung 7 Sekunden Produktionstest). 107% extended Range Die EL3174/ EL xx sind auf 107% Messbereich voreingestellt, also z.b. 0x7FFF entspricht +10,737 V bzw. 3,22 V. Sie können aber per CoE Zugriff auf den bisher bekannten Legacy Range zurückstellen. Dann entspricht 0x7FFF wieder dem Messbereichsendwert (MBE, z.b. 10 V/ 3 V). Quick-Links EtherCAT Funktionsgrundlagen Montage und Verdrahtung [} 43] Anschlussbilder [} 74] Prozessdaten und Betriebsmodi [} 160] Objektbeschreibung und Parametrierung [} 191] EL31xx-00xx Version:

30 Produktübersicht EL3174, EL Technische Daten Technische Daten EL3174 EL Analoge Eingänge Wandlungstyp ADC Typ Signalspannung Signalstrom 4 (U differenziell, I single-ended) simultan SAR -10/0 +10 V -20/0/ ma Messbereich, nominell Spannungsmessbereich -10/0 +10 V Strommessbereich -20/0/ ma Messbereich, technisch Spannungsmessbereich -10,73 +10,73 V Messfehler (gesamter Messbereich) Distributed Clocks Strommessbereich Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Auflösung Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter -21,47 +21,47 ma < ±0,3 % (bezogen auf den nominellen Messbereichsendwert) ja 16 Bit (inkl. Vorzeichen) Spannungsmessung: > 200 kω Strommessung: 85 Ω typ 5 khz Gleichtaktspannung U CM max. 35 V (Spannungsmessung) Minimale EtherCAT Zykluszeit 200 µs 500 µs Überstromschutz typ. 50 ma Breite im Prozessabbild Inputs: 16 Byte Inputs: 35 Byte Outputs: 6 Byte Konfiguration keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich MTBF (+55 C) - > h Besondere Eigenschaften Spannungsversorgung für Elektronik Stromaufnahme aus dem E-Bus Potenzialtrennung Empfohlener Einsatzspannungsbereich (gegen Bezugsmasse zu GND/ 0V Powerkontakt) Spannungsmessbereich Strommessbereich U/I parametrierbar, Extended Range 107% voreingestellt, Standard- und Kompakt-Prozessabbild, FIR-/IIR-Filter aktivierbar EL mit TwinSAFE SC Technologie über den E-Bus typ. 170 ma 500 V (E-Bus/Feldspannung) U CM 35 V max. Spannungsfestigkeit max. 30 V, single ended Empfohlener Signal Bereich Spannungsmessbereich Extended Range (107%), differentiell Zerstörgrenze (gegen Bezugsmasse zu GND/ 0V Powerkontakt) Zerstörgrenze (Differentiell) Gewicht Strommessbereich Spannungsmessbereich Strommessbereich Spannungsmessbereich Strommessbereich Extended Range (107%), single ended 50 V 30 V 50 V nicht zutreffend ca. 65 g zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb C zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung C zulässige relative Luftfeuchtigkeit Bauform Abmessungen (B x H x T) 95 %, keine Betauung HD (High Density)-Gehäuse mit Signal-LED ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE culus [} 56] 30 Version: 6.1 EL31xx-00xx

31 Produktübersicht EL , EL Technische Daten Technische Daten EL EL Analoge Eingänge Wandlungstyp ADC Typ 4 (U, I differenziell) simultan Signalspannung -10/0 +10 V -3/0 +3 V Signalstrom SAR -20/0/ ma Messbereich, nominell Spannungsmessbereich -10/0 +10 V -3/0 +3 V Strommessbereich -20/0/ ma Messbereich, technisch Spannungsmessbereich -10,73 +10,73 V -3,22 +3,22 V Messfehler (gesamter Messbereich) Distributed Clocks Strommessbereich Genauigkeit Distributed Clocks << 1 µs Auflösung Innenwiderstand Grenzfrequenz Eingangsfilter Gleichtaktspannung U CM - -21,47 +21,47 ma < ±0,2 % (bei 25 C (±5 C), sonst < ±0,3 %, bezogen auf den nominellen Messbereichsendwert) ja 16 Bit (inkl. Vorzeichen) Spannungsmessung: > 200 kω Strommessung: 85 Ω typ 5 khz Minimale EtherCAT Zykluszeit 175 µs Überstromschutz Breite im Prozessabbild Konfiguration Besondere Eigenschaften Spannungsversorgung für Elektronik Stromaufnahme aus dem E-Bus Potenzialtrennung Empfohlener Einsatzspannungsbereich (gegen Bezugsmasse zu GND/ 0V Powerkontakt) Spannungsmessbereich Strommessbereich typ. 50 ma Inputs: 16 Byte keine Adress- oder Konfigurationseinstellung erforderlich U/I parametrierbar, Extended Range 107% voreingestellt, Standard- und Kompakt-Prozessabbild, FIR-/IIR-Filter aktivierbar über den E-Bus typ. 140 ma Funktionale Trennung (Prüfspannung V, 7s Kanal/Kanal und Kanal/ Feldbus, Produktionstest) abhängig vom normativen Einsatzumfeld unter Berücksichtigung der o.a. Potentialtrennung Empfohlener Signal Bereich Spannungsmessbereich Extended Range (107%), differentiell Zerstörgrenze (gegen Bezugsmasse zu GND/ 0V Powerkontakt) Zerstörgrenze (Differentiell) Gewicht Strommessbereich Spannungsmessbereich Strommessbereich Spannungsmessbereich Strommessbereich Extended Range (107%), differentiell 2,5 kv (Prüfspannung Produktionstest) 2,5 kv (Prüfspannung Produktionstest) 30 V (Überstromschutz vorhanden, s.o.) 30 V (Überstromschutz vorhanden, s.o.) ca. 65 g zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb C zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung C zulässige relative Luftfeuchtigkeit Bauform Abmessungen (B x H x T) 95 %, keine Betauung kompaktes Klemmengehäuse mit Signal-LED ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm (Breite angereiht: 12 mm) Montage [} 43] auf 35 mm Tragschiene nach EN Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE culus [} 56] CE EL31xx-00xx Version:

32 Produktübersicht 2.8 Start Zur Inbetriebsetzung: montieren Sie die EL31xx wie im Kapitel Montage und Verdrahtung [} 43] beschrieben konfigurieren Sie die EL31xx in TwinCAT wie im Kapitel Inbetriebnahme [} 83] beschrieben. 32 Version: 6.1 EL31xx-00xx

33 Grundlagen der Kommunikation 3 Grundlagen der Kommunikation 3.1 EtherCAT-Grundlagen Grundlagen zum Feldbus EtherCAT entnehmen Sie bitte der Dokumentation EtherCAT System Dokumentation. 3.2 EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden Die zulässige Leitungslänge zwischen zwei EtherCAT-Geräten darf maximal 100 Meter betragen. Dies resultiert aus der FastEthernet-Technologie, die vor allem aus Gründen der Signaldämpfung über die Leitungslänge eine maximale Linklänge von m erlaubt, wenn Leitungen mit entsprechenden Eigenschaften verwendet werden. Siehe dazu auch die Auslegungsempfehlungen zur Infrastruktur für EtherCAT/Ethernet. Kabel und Steckverbinder Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur Ethernet-Verbindungen (Kabel + Stecker), die mindestens der Kategorie 5 (CAT5) nach EN bzw. ISO/IEC entsprechen. EtherCAT nutzt 4 Adern des Kabels für die Signalübertragung. EtherCAT verwendet beispielsweise RJ45-Steckverbinder. Die Kontaktbelegung ist zum Ethernet-Standard (ISO/IEC ) kompatibel. Pin Aderfarbe Signal Beschreibung 1 gelb TD+ Transmission Data + 2 orange TD- Transmission Data - 3 weiß RD+ Receiver Data + 6 blau RD- Receiver Data - Aufgrund der automatischen Kabelerkennung (Auto-Crossing) können Sie zwischen EtherCAT-Geräten von Beckhoff sowohl symmetrisch (1:1) belegte als auch Cross-Over-Kabel verwenden. Empfohlene Kabel Geeignete Kabel zur Verbindung von EtherCAT-Geräten finden Sie auf der Beckhoff Website! E-Bus-Versorgung Ein Buskoppler kann die an ihm angefügten EL-Klemmen mit der E-Bus-Systemspannung von 5 V versorgen, i.d.r. ist ein Koppler dabei bis zu 2 A belastbar (siehe Dokumentation des jeweiligen Gerätes). Zu jeder EL-Klemme ist die Information, wie viel Strom sie aus der E-Bus-Versorgung benötigt, online und im Katalog verfügbar. Benötigen die angefügten Klemmen mehr Strom als der Koppler liefern kann, sind an entsprechender Position im Klemmenstrang Einspeiseklemmen (z.b. EL9410) zu setzen. Im TwinCAT Systemmanager wird der vorberechnete theoretische maximale E-Bus-Strom angezeigt. Eine Unterschreitung wird durch negativen Summenbetrag und Ausrufezeichen markiert, vor einer solchen Stelle ist eine Einspeiseklemme zu setzen. EL31xx-00xx Version:

34 Grundlagen der Kommunikation Abb. 17: Systemmanager Stromberechnung Fehlfunktion möglich! HINWEIS Die E-Bus-Versorgung aller EtherCAT-Klemmen eines Klemmenblocks muss aus demselben Massepotential erfolgen! 3.3 Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung Die ELxxxx Klemmen sind mit einer Sicherungseinrichtung (Watchdog) ausgestattet, die z.b. bei unterbrochenem Prozessdatenverkehr nach einer voreinstellbaren Zeit die Ausgänge in einen sicheren Zustand schaltet, in Abhängigkeit vom Gerät und Einstellung z.b. auf AUS. Der EtherCAT Slave Controller (ESC) verfügt dazu über zwei Watchdogs: SM-Watchdog (default: 100 ms) PDI-Watchdog (default: 100 ms) SM-Watchdog (SyncManagerWatchdog) Der SyncManager-Watchdog wird bei jeder erfolgreichen EtherCAT-Prozessdaten-Kommunikation mit der Klemme zurückgesetzt. Findet z.b. durch eine Leitungsunterbrechung länger als die eingestellte und aktivierte SM-Watchdog-Zeit keine EtherCAT-Prozessdaten-Kommunikation mit der Klemme statt, löst der Watchdog aus und setzt die Ausgänge auf FALSE. Der OP-Status der Klemme bleibt davon unberührt. Der Watchdog wird erst wieder durch einen erfolgreichen EtherCAT-Prozessdatenzugriff zurückgesetzt. Die Überwachungszeit ist nach u.g. Verfahren einzustellen. Der SyncManager-Watchdog ist also eine Überwachung auf korrekte und rechtzeitige Prozessdatenkommunikation mit dem ESC von der EtherCAT-Seite aus betrachtet. PDI-Watchdog (Process Data Watchdog) Findet länger als die eingestellte und aktivierte PDI-Watchdog-Zeit keine PDI-Kommunikation mit dem EtherCAT Slave Controller (ESC) statt, löst dieser Watchdog aus. PDI (Process Data Interface) ist die interne Schnittstelle des ESC, z.b. zu lokalen Prozessoren im EtherCAT Slave. Mit dem PDI-Watchdog kann diese Kommunikation auf Ausfall überwacht werden. Der PDI-Watchdog ist also eine Überwachung auf korrekte und rechtzeitige Prozessdatenkommunikation mit dem ESC, aber von der Applikations-Seite aus betrachtet. Die Einstellungen für SM- und PDI-Watchdog sind im TwinCAT Systemmanager für jeden Slave gesondert vorzunehmen: 34 Version: 6.1 EL31xx-00xx

35 Grundlagen der Kommunikation Abb. 18: Karteireiter EtherCAT -> Erweiterte Einstellungen -> Verhalten --> Watchdog Anmerkungen: der Multiplier ist für beide Watchdogs gültig. jeder Watchdog hat dann noch eine eigene Timereinstellung, die zusammen mit dem Multiplier eine resultierende Zeit ergibt. Wichtig: die Multiplier/Timer-Einstellung wird nur beim Start in den Slave geladen, wenn die Checkbox davor aktiviert ist. Ist diese nicht aktiviert, wird nichts herunter geladen und die im ESC befindliche Einstellung bleibt unverändert. Multiplier Beide Watchdogs erhalten ihre Impulse aus dem lokalen Klemmentakt, geteilt durch den Watchdog- Multiplier: 1/25 MHz * (Watchdog-Multiplier + 2) = 100 µs (bei Standard-Einstellung 2498 für den Multiplier) Die Standard Einstellung 1000 für den SM-Watchdog entspricht einer Auslösezeit von 100 ms. Der Wert in Multiplier + 2 entspricht der Anzahl 40ns-Basisticks, die einen Watchdog-Tick darstellen. Der Multiplier kann verändert werden, um die Watchdog-Zeit in einem größeren Bereich zu verstellen. Beispiel "Set SM-Watchdog" Die Checkbox erlaubt eine manuelle Einstellung der Watchdog-Zeiten. Sind die Ausgänge gesetzt und tritt eine EtherCAT-Kommunikationsunterbrechung auf, löst der SM-Watchdog nach der eingestellten Zeit ein Löschen der Ausgänge aus. Diese Einstellung kann dazu verwendet werden, um eine Klemme an langsame EL31xx-00xx Version:

36 Grundlagen der Kommunikation EtherCAT-Master oder sehr lange Zykluszeiten anzupassen. Der Standardwert des SM-Watchdog ist auf 100 ms eingestellt. Der Einstellbereich umfasst Zusammen mit einem Multiplier in einem Bereich von deckt dies einen Watchdog-Zeitraum von 0..~170 Sekunden ab. Berechnung Multiplier = 2498 Watchdog-Basiszeit = 1 / 25 MHz * ( ) = 0,0001 Sekunden = 100 µs SM Watchdog = * 100 µs = 1 Sekunde Watchdog-Überwachungszeit Ungewolltes Verhalten des Systems möglich! VORSICHT Die Abschaltung des SM-Watchdog durch SM Watchdog = 0 funktioniert erst in Klemmen ab Version In vorherigen Versionen wird vom Einsatz dieser Betriebsart abgeraten. VORSICHT Beschädigung von Geräten und ungewolltes Verhalten des Systems möglich! Bei aktiviertem SM-Watchdog und eingetragenem Wert 0 schaltet der Watchdog vollständig ab! Dies ist die Deaktivierung des Watchdogs! Gesetzte Ausgänge werden dann bei einer Kommunikationsunterbrechung NICHT in den sicheren Zustand gesetzt! 3.4 EtherCAT State Machine Über die EtherCAT State Machine (ESM) wird der Zustand des EtherCAT-Slaves gesteuert. Je nach Zustand sind unterschiedliche Funktionen im EtherCAT-Slave zugänglich bzw. ausführbar. Insbesondere während des Hochlaufs des Slaves müssen in jedem State spezifische Kommandos vom EtherCAT Master zum Gerät gesendet werden. Es werden folgende Zustände unterschieden: Init Pre-Operational Safe-Operational und Operational Boot Regulärer Zustand eines jeden EtherCAT Slaves nach dem Hochlauf ist der Status OP. Abb. 19: Zustände der EtherCAT State Machine 36 Version: 6.1 EL31xx-00xx

37 Grundlagen der Kommunikation Init Nach dem Einschalten befindet sich der EtherCAT-Slave im Zustand Init. Dort ist weder Mailbox- noch Prozessdatenkommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle 0 und 1 für die Mailbox-Kommunikation. Pre-Operational (Pre-Op) Beim Übergang von Init nach Pre-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Mailbox korrekt initialisiert wurde. Im Zustand Pre-Op ist Mailbox-Kommunikation aber keine Prozessdaten-Kommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle für Prozessdaten (ab Sync-Manager-Kanal 2), die FMMU-Kanäle und falls der Slave ein konfigurierbares Mapping unterstützt das PDO-Mapping oder das Sync-Manager-PDO-Assignement. Weiterhin werden in diesem Zustand die Einstellungen für die Prozessdatenübertragung sowie ggf. noch klemmenspezifische Parameter übertragen, die von den Defaulteinstellungen abweichen. Safe-Operational (Safe-Op) Beim Übergang von Pre-Op nach Safe-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Sync-Manager-Kanäle für die Prozessdatenkommunikation sowie ggf. ob die Einstellungen für die Distributed-Clocks korrekt sind. Bevor er den Zustandswechsel quittiert, kopiert der EtherCAT-Slave aktuelle Inputdaten in die entsprechenden DP- RAM-Bereiche des EtherCAT-Slave-Controllers (ECSC). Im Zustand Safe-Op ist Mailbox- und Prozessdaten-Kommunikation möglich, allerdings hält der Slave seine Ausgänge im sicheren Zustand und gibt sie noch nicht aus. Die Inputdaten werden aber bereits zyklisch aktualisiert. Ausgänge im SAFEOP Die standardmäßig aktivierte Watchdogüberwachung [} 34] bringt die Ausgänge im Modul in Abhängigkeit von den Einstellungen im SAFEOP und OP in einen sicheren Zustand - je nach Gerät und Einstellung z.b. auf AUS. Wird dies durch Deaktivieren der Watchdogüberwachung im Modul unterbunden, können auch im Geräte-Zustand SAFEOP Ausgänge geschaltet werden bzw. gesetzt bleiben. Operational (Op) Bevor der EtherCAT-Master den EtherCAT-Slave von Safe-Op nach Op schaltet, muss er bereits gültige Outputdaten übertragen. Im Zustand Op kopiert der Slave die Ausgangsdaten des Masters auf seine Ausgänge. Es ist Prozessdatenund Mailbox-Kommunikation möglich. Boot Im Zustand Boot kann ein Update der Slave-Firmware vorgenommen werden. Der Zustand Boot ist nur über den Zustand Init zu erreichen. Im Zustand Boot ist Mailbox-Kommunikation über das Protokoll File-Access over EtherCAT (FoE) möglich, aber keine andere Mailbox-Kommunikation und keine Prozessdaten-Kommunikation. 3.5 CoE-Interface Allgemeine Beschreibung Das CoE-Interface (CANopen-over-EtherCAT) ist die Parameterverwaltung für EtherCAT-Geräte. EtherCAT- Slaves oder auch der EtherCAT-Master verwalten darin feste (ReadOnly) oder veränderliche Parameter, die sie zum Betrieb, Diagnose oder Inbetriebnahme benötigen. EL31xx-00xx Version: