EtherCAT-Timestamp: hochgenaues Zusammenspiel von Steuerung und Umgebung – auf die Nanosekunde genau

Die digitale Eingangsklemme EL1252 erfasst schnelle binäre 24-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, deren Signalzustand durch Leuchtdioden angezeigt wird. Die Signale werden mit einem Zeitstempel versehen, der mit einer Auflösung von 1 ns den Zeitpunkt des letzten Flankenwechsels angibt. Mit dieser XFC-Technologie lassen sich Signalverläufe zeitlich exakt nachvollziehen und systemweit mit den Distributed Clocks in Beziehung setzen. Eine maschinenweite, parallele Hardwareverdrahtung von Digitaleingängen oder Encodersignalen zu Synchronisationszwecken kann mit dieser Technik oft entfallen. In Verbindungen mit der EtherCAT-Klemme EL2252 (digitale Ausgangsklemme mit Zeitstempel) ermöglicht die EL1252 zeitäquidistante Reaktionen weitgehend unabhängig von der Buszykluszeit.

Die digitale Eingangsklemme EL1252-0050 erfasst schnelle binäre 5-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, die ihren Signalzustand durch Leuchtdioden anzeigen. Die Signale werden mit einem Zeitstempel versehen, der mit einer Auflösung von 1 ns den Zeitpunkt des letzten Flankenwechsels angibt. Mit dieser XFC-Technologie lassen sich Signalverläufe zeitlich exakt nachvollziehen und systemweit mit den Distributed Clocks in Beziehung setzen. Eine maschinenweite, parallele Hardwareverdrahtung von Digitaleingängen oder Encodersignalen zu Synchronisationszwecken kann mit dieser Technik oft entfallen. Die Schaltschwellen der Eingangsschaltung sind an den CMOS-Pegel angelehnt: Signalspannung „0“ < 0,8 V, Signalspannung „1“ > 2,4 V. Die 5-V-Versorgungsspannung kann mit der Netzteilklemme EL9505 erzeugt und in die Powerkontakte eingespeist werden.

Die digitale Eingangsklemme EL1254 erfasst schnelle binäre 24-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält vier Kanäle, die ihren Signalzustand durch Leuchtdioden anzeigen. Die Signale werden mit einem Zeitstempel versehen, der mit einer Auflösung von 1 ns den Zeitpunkt des letzten Flankenwechsels angibt. Mit dieser XFC-Technologie lassen sich Signalverläufe zeitlich exakt nachvollziehen und systemweit mit den Distributed Clocks in Beziehung setzen. Eine maschinenweite, parallele Hardwareverdrahtung von Digitaleingängen oder Encodersignalen zu Synchronisationszwecken kann mit dieser Technik oft entfallen.

Die digitale Eingangsklemme EL1258 erfasst schnelle binäre 24-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält acht Kanäle, die ihren Signalzustand durch Leuchtdioden anzeigen. Die EL1258 bietet, im Vergleich zur EL1252, nicht nur eine höhere Kanaldichte, sondern durch die XFC-Multi-Timestamp-Funktion auch eine höhere Performance. Während die EL1252 pro Buszyklus einen Flankenwechsel mit Zeitstempel aufnehmen kann, bietet die EL1258 die Möglichkeit, bis zu 32 Ereignisse mit Zeitstempel zu registrieren. Die EL1258 wird durch das Distributed-Clocks-System mit anderen EtherCAT-Teilnehmern synchronisiert, sodass Ereignisse in der gesamten Anlage auf einer einheitlichen Zeitbasis gemessen werden können.

Die 16-kanalige, digitale EtherCAT-Klemme EL1259 kombiniert die Funktion der EL1258 – acht Multi-Timestamp-Eingänge – mit denen der EL2258 – acht Multi-Timestamp-Ausgänge. Die hohe Kanaldichte in Verbindung mit der Zeitstempelung der Signale erlaubt schnelle, effiziente Abläufe durch optimierte Sensor- und Aktor-Kontrolle. Auch die EL1259 wird durch das Distributed-Clocks-System mit anderen Teilnehmern synchronisiert, sodass Ereignisse in der gesamten Anlage auf einer einheitlichen Zeitbasis gemessen werden können. Die Kombination von DC-geschalteten Ein- und Ausgängen innerhalb einer Klemme kann für lokale Schaltaufträge verwendet werden.

Die digitale Ausgangsklemme EL2252 schaltet die binären Ausgangssignale der Steuerung galvanisch getrennt zur Prozessebene. Die Ausgänge der EtherCAT-Klemme werden hochgenau passend zum übertragenen Zeitstempel geschaltet, der über eine Auflösung von 10 ns verfügt. Mit dieser Technologie lassen sich Schaltzeitpunkte an Ausgängen systemweit exakt vorgeben. Als Bezugsgröße gelten die Distributed Clocks. In Verbindungen mit der EL1252 (digitale Eingangsklemme mit Zeitstempel) ermöglicht die EL2252 eine zeitäquidistante Reaktion, die weitgehend unabhängig von der Buszykluszeit ist. Jeder Ausgang kann einzeln hochohmig geschaltet werden.

Die 8-kanalige digitale Ausgangsklemme EL2258 schaltet die binären Ausgangssignale der Steuerung galvanisch getrennt zur Prozessebene. Die Ausgänge der EL2258 werden, wie bei der EL2252, hochgenau zum übertragenen Zeitstempel geschaltet, wobei sich die EL2258 aber in Details unterscheidet: acht statt zwei Kanäle, gröbere Auflösung des Zeitstempels und AutoActivation, was Schaltaufträge aufeinanderfolgend in jedem Zyklus erlaubt. Durch Multi-Timestamping können in jedem EtherCAT-Zyklus soviele Ereignisse pro Kanal einzeln erfasst oder ausgegeben werden, wie im internen Buffer vorgeladen wurden.

Die digitale Eingangsklemme EL1262 erfasst schnelle binäre 24-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, die ihren Signalzustand durch Leuchtdioden anzeigen. Die Signale werden mit einem einstellbaren, ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszyklusfrequenz abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erzeugt für jeden Buszyklus einen Satz an Prozessdaten, der gesammelt im nächsten Buszyklus übertragen wird. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed-Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Die zeitliche Auflösung der digitalen Eingangssignale lässt sich mit diesem XFC-Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern.

Die digitale Eingangsklemme EL1262-0050 erfasst schnelle binäre 5-V-Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, die ihren Signalzustand durch Leuchtdioden anzeigen. Die Signale werden mit einem einstellbaren, ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszyklusfrequenz abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erzeugt für jeden Buszyklus einen Satz an Prozessdaten, der gesammelt im nächsten Buszyklus übertragen wird. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed-Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Die zeitliche Auflösung der digitalen Eingangssignale lässt sich mit diesem XFC-Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. Die Schaltschwellen der Eingangsschaltung sind an den CMOS-Pegel angelehnt: Signalspannung „0“ < 0,8 V, Signalspannung „1“ > 2,4 V. Die 5-V-Versorgungsspannung kann mit der Netzteilklemme EL9505 erzeugt und in die Powerkontakte eingespeist werden.

Die digitale Ausgangsklemme EL2262 schaltet die binären Ausgangssignale der Steuerung galvanisch getrennt zur Prozessebene. Die Ausgänge werden mit einem einstellbaren ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszyklusfrequenz gesteuert (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erhält für jeden Buszyklus einen Satz an Prozessdaten, die nacheinander ausgegeben werden. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed-Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Ein Ausgabemuster, mit einer deutlich höheren Pulsfolge als die Buszykluszeit, wird so exakt zur systemweiten Zeitbasis ausgegeben. Die zeitliche Auflösung der digitalen Ausgangssignale lässt sich mit diesem Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. Die maximale Ausgaberate beträgt 1 MSample/s.

Die digitale Ausgangsklemme EL2212 schaltet die binären Steuersignale des Automatisierungsgerätes – galvanisch getrennt zur Prozessebene – an die Aktoren weiter. Durch Multi-Timestamp können in jedem EtherCAT-Zyklus so viele Ereignisse pro Kanal einzeln erfasst werden, wie im internen Buffer vorgeladen wurden.

Die Ausgangsklemme EL2502-0010 moduliert ein binäres Signal in der Pulsweite und gibt es galvanisch getrennt vom E-Bus aus. Takt- und Pausenverhältnis werden durch einen 16-Bit-Wert vom Automatisierungsgerät vorgegeben. Die Ausgangsstufe ist überlast- und kurzschlusssicher. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, deren Signalzustand durch Leuchtdioden angezeigt wird. Die LEDs sind mit den Ausgängen getaktet und zeigen durch ihre Helligkeit das Tastverhältnis an. Die EL2502-0010 unterstützt EtherCAT-Distributed-Clocks-Zeitstempel, um das Ein-, Aus- und Umschalten eines PWM-Signals mikrosekundengenau zu beeinflussen.

Die EtherCAT-Klemme EL2595 enthält eine Konstantstromquelle für LEDs und ist zur Ansteuerung von einer oder mehrerer LEDs in Reihenschaltung konzipiert. Der Anwender gibt den gewünschten Sollstrom vor, das integrierte Netzteil stellt dann in Abhängigkeit von den angeschlossenen LEDs die dazu nötige Vorwärtsspannung bereit. Dazu verfügt die EL2595 über ein StepUp/StepDown-Netzteil, das die Ausgangsspannung aus der 24-V-DC-Eingangsspannung generiert. Die Ausgangsspannung wird auch während des Betriebs nachgeregelt, um den Sollstrom einzuhalten. Der Strom kann für Kurzzeitbeleuchtung schnell geschaltet werden, somit sind auch kürzeste Lichtblitze möglich. Die Pulsdauer ist von 1 µs bis unendlich einstellbar, der Blitzzeitpunkt selbst kann durch Timestamp über Distributed Clocks vorgegeben werden, aber auch ein externer Triggereingang steht zur Verfügung. Umfangreiche Echtzeit-Diagnose, wie Eingangsstrom/-spannung und Ausgangsstrom/-spannung, erlauben eine detaillierte Kontrolle der LED-Lichtstärke. Wenn ein vorgebbarer Lastkorridor, z. B. durch Lastfehler, verlassen wird, schaltet sich die EL2595 zum Schutz der Last rückstellbar ab.

Die LED-Ansteuerungsklemme EL2596 enthält ein flexibles Netzteil, das die LED mit dem gewünschten Strom und der gewünschten Spannung versorgt. Somit sind Anwendungen von Dauerlicht bis hin zu kurzen Lichtpulsen im kHz-Bereich möglich. Jeder Einzelblitz kann per Distributed Clocks/Timestamp von der Steuerung kontrolliert ausgelöst werden. Die EL2596 verfügt über einen Triggerausgang, um Kameras auszulösen, und eine hochwertige und schnelle Strom- und Spannungsregelung, sodass z. B. auch Zeilenkameras eine konstante Beleuchtung erhalten. Umfangreiche Echtzeit-Diagnose, wie Eingangsstrom/-spannung und Ausgangsstrom/-spannung, erlauben eine detaillierte Kontrolle der LED-Lichtstärke. Somit sind auch Überblitz-Anwendungen mit kurzen Hochstrompulsen durch die LED möglich. Wenn ein vorgebbarer Lastkorridor, z. B. durch Lastfehler, verlassen wird, schaltet sich die EL2596 zum Schutz der LED rückstellbar ab.

Die LED-Ansteuerungsklemme EL2596-0010 enthält ein flexibles Netzteil, das die LED mit dem gewünschten Strom und der gewünschten Spannung versorgt. Somit sind Anwendungen von Dauerlicht bis hin zu kurzen Lichtpulsen im kHz-Bereich möglich. Jeder Einzelblitz kann per Distributed Clocks/Timestamp von der Steuerung kontrolliert ausgelöst werden. Die EL2596-0010 verfügt über einen Triggerausgang, um Kameras auszulösen, und eine hochwertige und schnelle Strom- und Spannungsregelung, sodass z. B. auch Zeilenkameras eine konstante Beleuchtung erhalten. Umfangreiche Echtzeit-Diagnose, wie Eingangsstrom/-spannung und Ausgangsstrom/-spannung, erlauben eine detaillierte Kontrolle der LED-Lichtstärke. Somit sind auch Überblitz-Anwendungen mit kurzen Hochstrompulsen durch die LED möglich. Wenn ein vorgebbarer Lastkorridor, z. B. durch Lastfehler, verlassen wird, schaltet sich die EL2596-0010 zum Schutz der LED rückstellbar ab.

Die EtherCAT-Klemme EL5101 ist ein Interface zum direkten Anschluss von Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422) oder TTL-Single-Ended-Signalen. Es können Eingangsfrequenzen bis zu 1 MHz ausgewertet werden. Zwei zusätzliche 24-V-Digital-Eingänge stehen zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung. Über den Statuseingang kann der Störmeldeausgang eines Encoders angeschlossen und ausgewertet werden. Die 5-V- und 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5101-0090 ist ein Interface zum direkten Anschluss von Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422) oder TTL-Single-Ended-Signalen. Es können Eingangsfrequenzen bis zu 1 MHz ausgewertet werden. Zwei zusätzliche 24-V-Digital-Eingänge stehen zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung. Über den Statuseingang kann der Störmeldeausgang eines Encoders angeschlossen und ausgewertet werden. Die 5-V- und 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5101-0010 ist ein Interface zum direkten Anschluss von Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422). Mit einer maximalen Eingangsfrequenzen bis zu 5 MHz eignet sie sich besonders für dynamische Anwendungen. Zwei zusätzliche 24-V-Digital-Eingänge stehen zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung. Über den Statuseingang kann der Störmeldeausgang eines Encoders angeschlossen und ausgewertet werden. Die 5-V- und 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5102 ist ein Interface zum direkten Anschluss von zwei, je Kanal parametrierbaren, Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422) oder Single-Ended-Signalen (TTL und Open Collector). Es können Eingangsfrequenzen bis zu 5 MHz ausgewertet werden. Zwei zusätzliche 24-V-Digital-Eingänge je Kanal, stehen zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung. Weiterhin besteht die Möglichkeit, direkt durch die Prozessdaten den Zählerstand auf einen vorgegebenen Wert zu setzen oder den Zähler zu sperren. Über den Statuseingang kann der Störmeldeausgang eines Encoders angeschlossen und ausgewertet werden. Die 5-V-, 12-V- oder 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5112 ist ein Interface zum direkten Anschluss von zwei Inkremental-Encodern mit A- und B-Spur oder einem Encoder mit A-, B- und C-Spur. Es können Encoder mit Differenzsignalen (RS422) oder Single-Ended-Signalen (TTL und Open Collector) angeschlossen, und Eingangsfrequenzen bis zu 5 MHz ausgewertet werden. Im 2-Kanal-Betrieb steht pro Kanal ein 24-V-Digital-Eingang zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung, im 1-Kanal-Betrieb können beide Eingänge genutzt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, direkt durch die Prozessdaten den Zählerstand auf einen vorgegebenen Wert zu setzen oder den Zähler zu sperren. Die 5-V-, 12-V- oder 24-V-Versorgung der Geber kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5131 ist ein Interface zum direkten Anschluss von Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422) oder Single-Ended-Signalen (TTL und Open Collector). Es stehen zwei parametrierbare 24-V-DC-Push-Pull-, Tristate-Ausgänge zur Verfügung, die nach Erreichen eines vorgegebenen Zähl-, Frequenz- oder Geschwindigkeitswertes gesetzt werden. Dies ermöglicht die Realisierung eines digitalen Nockenschaltwerks, welches Positions- oder Zeitnocken verwendet und eine präzise Reaktionszeit unabhängig vom Feldbuszyklus gewährleistet.

Die EtherCAT-Klemme EL5151 ist ein Interface zum Anschluss eines 24-V-Inkremental-Encoders (24-V-HTL). Ein zusätzlicher 24-V-Digital-Eingang steht zum Speichern oder Sperren des Zählerstandes zur Verfügung. Alternativ kann die EL5151 als Vorwärts-/Rückwärtszähler eingesetzt werden. Die 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Die EtherCAT-Klemme EL5151-0090 ist ein Interface zum Anschluss eines 24-V-Inkremental-Encoders (24-V-HTL). Ein zusätzlicher 24-V-Digital-Eingang steht zum Speichern oder Sperren des Zählerstandes zur Verfügung. Alternativ kann die EL5151-0090 als Vorwärts-/Rückwärtszähler eingesetzt werden. Die 24-V-Versorgung des Gebers kann direkt über die Anschlusspunkte der Klemme erfolgen.

Das EtherCAT-Steckmodul EJ5101 ist ein Interface zum direkten Anschluss von Inkremental-Encodern mit Differenzsignalen (RS422) oder TTL-Single-Ended-Signalen über das Signal Distribution Board. Zwei zusätzliche 24-V-Digital-Eingänge stehen zum Speichern, Sperren und Setzen des Zählerstandes zur Verfügung. Über den Statuseingang des Moduls kann der Störmeldeausgang eines Encoders angeschlossen und ausgewertet werden. Der Encoder kann mit 5 V DC direkt aus dem EtherCAT-Steckmodul gespeist werden.

Das EtherCAT-Steckmodul EJ5151 ist ein Interface zum Anschluss eines 24-V-Inkremental-Encoders (24 V HTL) über das Signal Distribution Board. Ein zusätzlicher 24-V-Digital-Eingang steht zum Speichern oder Sperren des Zählerstandes zur Verfügung. Alternativ kann das EJ5151 als Vorwärts- oder Rückwärtszähler eingesetzt werden. Die 24-V-Versorgung des Gebers, kann direkt über die Einspeisung auf dem Signal Distribution Board erfolgen.