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XFC | eXtreme Fast Control Technology

Die extrem schnelle Steuerungslösung XFC basiert auf einer optimierten Steuerungs- und Kommunikationsarchitektur, mit der I/O-Response-Zeiten < 100 μs realisiert werden.

XFC – eXtreme Fast Control Technology

The new class of control performance

Mit der XFC-Technologie (eXtreme Fast Control Technology) präsentierte Beckhoff 2008 eine extrem schnelle Steuerungslösung: XFC basiert auf einer optimierten Steuerungs- und Kommunikationsarchitektur, die aus einem modernen Industrie-PC, ultraschnellen I/O-Klemmen mit erweiterten Echtzeiteigenschaften, dem Highspeed-Ethernet-System EtherCAT und der Automatisierungssoftware TwinCAT besteht. Mit XFC ist es möglich, I/O-Response-Zeiten < 100 μs zu realisieren.

XFC steht für eine Steuerungstechnologie, die sehr schnelle und extrem deterministische Reaktionen ermöglicht. Sie umfasst dabei alle an der Steuerung beteiligten Hard- und Softwarekomponenten: optimierte Ein- und Ausgangsbaugruppen, die mit hoher Genauigkeit Signale aufnehmen bzw. Aktionen auslösen können, EtherCAT als extrem schnelles Kommunikationsnetzwerk, leistungsfähige Industrie-PCs und TwinCAT, die Automatisierungssoftware, die alle Systembestandteile miteinander verbindet.

Es ist noch nicht lange her, da waren Steuerungszykluszeiten im Bereich von 10 bis 20 ms normal. Die Kommunikationsanbindung war freilaufend, sodass auch der Determinismus, mit dem auf Signale aus dem Prozess reagiert werden konnte, entsprechend ungenau war. Durch die zunehmende Verbreitung von leistungsfähigen Industrie-PC-Steuerungen ließen sich die Zykluszeiten auf 1 bis 2 ms senken – also um etwa eine 10er-Potenz. Viele spezielle Regelkreise ließen sich dadurch auf die zentrale Maschinensteuerung verlagern, was neben Kostenersparnis auch einen flexibleren Einsatz intelligenter Algorithmen erlaubte.

XFC bringt eine weitere 10er-Potenz und erlaubt Zykluszeiten von 100 μs, ohne auf die zentrale Intelligenz und ihre leistungsfähigen Algorithmen verzichten zu müssen.

XFC beinhaltet aber auch weitere Technologien, die neben der reinen Zykluszeit speziell die zeitliche Genauigkeit verbessern und die Auflösung erhöhen.

Dem Anwender eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten, um seine Maschine qualitativ zu verbessern und Reaktionszeiten zu verkürzen. Messtechnische Aufgaben, wie z. B. präventive Wartungsmaßnahmen, Überwachung von Standzeiten oder die Dokumentation der Teilequalität, lassen sich in einfacher Weise in die Maschinensteuerung integrieren, ohne dass zusätzliche, teure Spezialgeräte benötigt werden.

Natürlich muss in einer praktischen Automatisierungslösung nicht alles extrem schnell und genau sein – viele Teilaufgaben lassen sich weiterhin mit „normalen“ Anforderungen lösen. Die XFC-Technologie ist daher vollständig kompatibel zu bestehenden Lösungen und kann gleichzeitig auf ein und derselben Hard- und Software genutzt werden.

XFC-Technologien

Betrachtet man einen normalen, diskreten Regelkreis, dann wird zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Istwerterfassung (Eingangskomponente) durchgeführt, das Ergebnis an die Steuerung geliefert (Kommunikationskomponente), die Reaktion berechnet (Steuerungskomponente), deren Ergebnis an die Sollwertausgabebaugruppe (Ausgangskomponente) kommuniziert und an den Prozess (Regelstrecke) ausgegeben.

Für den Regelprozess entscheidend ist, neben einer möglichst kurzen Reaktionszeit, sowohl eine deterministische, d. h. zeitlich exakt berechenbare, Istwerterfassung, als auch eine damit korrespondierende, deterministische Sollwertausgabe. Zu welchem Zeitpunkt in der Zwischenzeit kommuniziert und berechnet wird, spielt keine Rolle, solange die Ergebnisse bis zum nächsten Ausgabezeitpunkt in der Ausgabeeinheit zur Verfügung stehen. Die zeitliche Exaktheit wird also in den I/O-Komponenten benötigt und nicht in der Kommunikation oder in der Berechnungseinheit.

Die verteilten Uhren von EtherCAT (Distributed-Clocks) stellen daher eine XFC-Basistechnologie dar und sind allgemeiner Bestandteil der EtherCAT-Kommunikation.

Jeder EtherCAT-Teilnehmer verfügt über eine eigene lokale Uhr, die automatisch durch die EtherCAT-Kommunikation mit allen anderen Uhren ständig abgeglichen wird. Unterschiedliche Kommunikationslaufzeiten werden ausgeglichen, sodass die maximale Abweichung aller Uhren untereinander in der Regel unter 100 Nanosekunden beträgt. Die aktuelle Zeit der verteilten Uhren wird daher auch als Systemzeit bezeichnet, da sie im gesamten System jederzeit zur Verfügung steht.

Normalerweise werden Prozessdaten in ihrem jeweiligen Datenformat übertragen (z. B. ein Bit für einen digitalen Wert oder ein Wort für einen analogen Wert). Die zeitliche Bedeutung des Prozessdatums ergibt sich entsprechend aus dem Kommunikationszyklus, in dem das Datum übertragen wird. Dadurch sind aber auch die zeitliche Auflösung und Genauigkeit auf den Kommunikationszyklus beschränkt.

Timestamp-Data-Types beinhalten, zusätzlich zu ihren Nutzdaten, einen Zeitstempel. Dieser Zeitstempel – natürlich in der überall verfügbaren Systemzeit – ermöglicht, wesentlich genauere Informationen zum zeitlichen Bezug des Prozessdatums zu geben. Zeitstempel können sowohl für Eingänge – wann hat sich etwas ereignet – als auch für Ausgänge – wann soll eine Reaktion erfolgen – genutzt werden. So kann z. B. der genaue Zeitpunkt übermittelt werden, zu dem ein Ausgang geschaltet werden soll. Der Schaltauftrag wird dann unabhängig vom Buszyklus ausgeführt.

Während die Timestamp-Klemmen einen Schaltauftrag bzw. ein Schaltereignis pro Buszyklus verarbeiten können, ist es mit Hilfe der Multi-Timestamp-Klemmen möglich, bis zu 32 Schaltaufträge bzw. Schaltereignisse pro Zyklus zu verarbeiten

Normalerweise werden Prozessdaten genau einmal pro Kommunikationszyklus übertragen. Dadurch ist im Umkehrschluss die zeitliche Auflösung eines Prozessdatums direkt von der Kommunikationszykluszeit abhängig. Höhere zeitliche Auflösungen sind nur durch Verringerung der Zykluszeit möglich – was natürlich praktischen Grenzen unterliegt.

Oversampling-Data-Types ermöglichen die mehrfache Abtastung eines Prozessdatums innerhalb eines Kommunikationszyklus und die anschließende (Eingänge) oder vorherige (Ausgänge) Übertragung aller Daten in einem Array. Der Oversampling-Faktor beschreibt dabei die Anzahl der Abtastungen innerhalb eines Kommunikationszyklus und ist daher ein Vielfaches von Eins. Abtastraten von 200 kHz sind ohne weiteres auch mit moderaten Kommunikationszykluszeiten möglich.

Das jeweilige Triggern der Abtastung in den I/O-Komponenten wird wiederum durch die lokale Uhr – bzw. die globale Systemzeit – gesteuert, was entsprechende zeitliche Beziehungen zwischen verteilten Signalen im gesamten Netzwerk ermöglicht.

Um sehr schnelle physikalische Reaktionen zu bekommen, sind in jedem Fall entsprechend kurze Steuerungszykluszeiten in der zugeordneten Steuerung notwendig. Eine Reaktion kann erst dann erfolgen, wenn die Steuerung ein Ereignis erkannt und verarbeitet hat.

Der klassische Ansatz, um Zykluszeiten im Bereich von 100 μs zu erreichen, sind ausgelagerte Spezialsteuerungen, die über eigene, direkt angesteuerte I/Os verfügen. Dieser Ansatz hat klare Nachteile, da die ausgelagerte Steuerung nur über sehr beschränkte Informationen des Gesamtsystems verfügt und daher keine übergeordneten Entscheidungen treffen kann. Eine Umparametrisierung – z. B. für neue Werkstücke – ist ebenfalls nur eingeschränkt möglich. Großer Nachteil ist aber auch die starre I/O-Konfiguration, die sich in der Regel nicht erweitern lässt.

XFC-Leistungsdaten

  • 100 μs (min. 50 μs)
  • neue Leistungsklasse für SPS-Anwendung: Regelkreise mit 100 μs

  • ab 85 μs
  • Deterministisch synchronisierte Konvertierung des Eingangs- und Ausgangssignals führt zu geringerem Prozess-Timing-Jitter.
  • Prozess-Timing-Jitter ist unabhängig von Kommunikations- und CPU-Jitter.

  • mehrfache Signalkonvertierung in einem Steuerungszyklus
  • harte Zeitsynchronisation durch Distributed-Clocks
  • für digitale Eingangs-/Ausgangssignale
  • für analoge Eingangs-/Ausgangssignale
  • Unterstützung für analoge I/O-EtherCAT-Klemmen
    • Signalkonvertierung bis 100 kHz
    • Zeitauflösung bis 10 μs
  • Unterstützung für digitale I/O-EtherCAT-Klemmen
    • bis 1 MHz
    • Zeitauflösung bis 1 μs
  • Anwendung
    • schnelles Signal-Monitoring
    • schneller Signalgeneratorausgang
    • Signalabtastung unabhängig von Zykluszeit
    • schnelle Regelstrecken

  • extrem präzise Zeitmessung für digitale Einzel-Ereignisse je Zyklus: Auflösung 1 ns, interne Abtastung 10 ns, Genauigkeit durch Distributed-Clocks << 1 µs (+ Eingangsverzögerung)
  • exakte Zeitmessung von positiven und negativen Flanken dezentraler digitaler Eingänge
  • exaktes Timing dezentraler Ausgangssignale, unabhängig vom Steuerungszyklus
  • absolute Distributed-Clocks-Zeit mit 64-Bit-Auflösung, einfaches Zeithandling über > 580 Jahre

  • präzise Zeitmessung von bis zu 32 Ereignissen je Zyklus: Auflösung 1 ns, interne Abtastung < 10…40 µs abhängig von Konfiguration
  • exakte Zeitmessung von positiven und negativen Flanken dezentraler digitaler Eingänge
  • exaktes Timing dezentraler Ausgangssignale, unabhängig vom Steuerungszyklus
  • Distributed-Clocks-Zeit mit 32-Bit-Auflösung, ausreichend für Aktionen in einem Zeitbereich von ±4 Sekunden

  • dezentrale absolute Systemsynchronisation für CPU, I/O und Antriebsgeräte
  • interne Abtastung: 10 ns
  • Genauigkeit Distributed-Clocks: << 1 µs

XFC-Komponenten

Zur Umsetzung der beschriebenen XFC-Technologien bedarf es einer durchgängigen Unterstützung in allen an der Steuerung beteiligten Hard- und Softwarekomponenten. Hierzu gehören, neben der schnellen, deterministischen Kommunikation, sowohl die I/O- als auch die Steuerungshardware. Einen entscheidenden Anteil an XFC besitzen die Softwarekomponenten, die, neben der schnellen Abarbeitung der Steuerungsalgorithmen, vor allem eine optimierte Konfiguration des Gesamtsystems vornehmen.

Beckhoff bietet für die XFC-Technologie eine entsprechende Produktpalette, die vorrangig auf vier Säulen basiert: EtherCAT als Feldbus, EtherCAT-Klemmen als I/O-System, IPCs als Hardwareplattform und TwinCAT als überlagerte Software. Alle Komponenten haben gemeinsam, dass sie auf offenen Standards basieren. Damit ist jeder Ingenieur oder Programmierer in der Lage, basierend auf Standard-Komponenten – also ohne spezielle Hardwarebaugruppen – extrem schnelle und leistungsfähige Steuerungslösungen zu erstellen.

Das EtherCAT-I/O-System unterstützt eine breite Palette von verschiedenen Signalklemmen. Bereits die Standard-EtherCAT-Klemmen unterstützen die XFC-Technologie voll und ganz. Synchronisierung der I/O-Wandlung mit der Kommunikation oder – noch genauer – mit den Distributed-Clocks ist bei EtherCAT bereits Standard und wird von den entsprechenden Klemmen unterstützt.
XFC-Klemmen bieten aber darüber hinaus noch spezielle Eigenschaften, die sie für besonders schnelle oder besonders genaue Einsatzfälle prädestinieren:

  • digitale EtherCAT-Klemmen mit extrem kurzen TON/TOFF-Zeiten oder analoge Klemmen mit besonders kurzen Wandlungszeiten
  • EtherCAT-Klemmen und EtherCAT-Box-Module mit Time-Stamp latchen die exakte Systemzeit, an der digitale oder analoge Ereignisse auftreten. Ebenso kann die Ausgabe von digitalen oder analogen Werten zu exakt vorher bestimmten Zeiten durchgeführt werden.
  • Klemmen mit Oversampling ermöglichen eine deutlich höher aufgelöste Istwerterfassung oder Sollwertausgabe als die Kommunikationszykluszeit.

Oversampling

  • Zeitsynchronisation im ganzen System durch Distributed-Clocks
  • Jitter << 1 μs

   
EL1262
Typ 3, Oversampling
2-Kanal-Digital-Eingang 24 V DC
EL2262
Oversampling
2-Kanal-Digital-Ausgang 24 V DC
EL3742
Differenzeingang, 16 Bit, Oversampling
2-Kanal-Analog-Eingang 0…20 mA
EL3702
Differenzeingang, 16 Bit, Oversampling
2-Kanal-Analog-Eingang -10…+10 V
EL4732
16 Bit, Oversampling
2-Kanal-Analog-Ausgang -10…+10 V
EL4712
16 Bit, Oversampling
2-Kanal-Analog-Ausgang 0…20 mA

Time-Stamp

  • Systemgenauigkeit << 1 μs

Mit Time-Stamp-Ein- und -Ausgangsklemmen kann eine zeitäquidistante Reaktion realisiert werden; bisher war dies mit Bussystemen in der Präzision < 1 μs nicht realisierbar. Die Hardwareverdrahtung kann durch diese XFC-Technik ersetzt werden.

   
EL1252
Typ 3, Timestamp
2-Kanal-Digital-Eingang 24 V DC
EL2252
Timestamp
2-Kanal-Digital-Ausgang 24 V DC
EP1258-0001
8 x M8, 2-Kanal-Timestamp
8-Kanal-Digital-Eingang 24 V DC mit 2-Kanal-Time-Stamp
EP1258-0002
4 x M12, 2-Kanal-Timestamp
8-Kanal-Digital-Eingang 24 V DC mit 2-Kanal-Time-Stamp

Schnelle I/Os

  • Ausgangsverzögerung TON/TOFF 1 μs
Mit den XFC-Klemmen EL1202 und EL2202 sind die Verzögerungen in der Hardware der Klemmen mit < 1 μs vernachlässigbar. Ein- und Ausgangsdaten werden maximal schnell weitergegeben.

   
EL1202
Typ 3
2-Kanal-Digital-Eingang 24 V DC
EL2252
Timestamp
2-Kanal-Digital-Ausgang 24 V DC

EtherCAT bietet mit der hohen Kommunikationsgeschwindigkeit und der extrem hohen Nutzdatenrate die Grundvoraussetzung für XFC. Geschwindigkeit ist dabei aber nicht alles. Gerade die Möglichkeit, über den Bus mehrere unabhängige Prozessabbilder austauschen zu können, die, entsprechend der Steuerungsapplikation, auf ihm angeordnet sind, ermöglicht die parallele Nutzung von XFC und Standardsteuerungstechnik. Die zentrale Steuerung wird von zeitaufwendigen Kopier- und Mappingaufgaben entlastet und kann die verfügbare Rechenleistung voll für die Steuerungsalgorithmen nutzen.

Die verteilten Uhren von EtherCAT, die das zeitliche Rückgrat der XFC-Technologien bilden, sind ohne nennenswerten Mehraufwand in allen Kommunikationsteilnehmern vorhanden.
Entscheidend für XFC ist aber auch die Möglichkeit, alle I/O-Komponenten direkt in die EtherCAT-Kommunikation mit einzubinden, sodass vollständig auf unterlagerte Kommunikationssysteme (Sub-Bus) verzichtet werden kann. In vielen XFC-Klemmen ist der AD- oder DA-Konverter direkt am EtherCAT-Chip angeschlossen, sodass keine Zeitverluste auftreten.

Zentrale Steuerungstechnik kann ihre Vorteile insbesondere dann ausspielen, wenn in der Zentrale schnellere und leistungsfähigere Steuerungsalgorithmen ablaufen können als in vielen verteilten Kleinsteuerungen. Moderne Industrie-PCs bieten deutlich mehr Rechenleistung und Speicher zu geringeren Kosten als die Summe einer Vielzahl von Kleinsteuerungen.

Auch die neuesten Entwicklungen aus der allgemeinen PC-Technik können vorteilhaft für die Steuerungstechnik genutzt werden. Schnelle Multi-Core-Prozessoren bieten optimale Eigenschaften, um, neben den Steuerungsaufgaben, auch gleich die Bedienoberfläche der Maschine mit ablaufen zu lassen. Große Caches der modernen CPUs sind gerade für die XFC-Technologie optimal, da die schnellen Algorithmen im Cache ablaufen und daher noch einmal deutlich schneller abgearbeitet werden können.
Wichtig für die kurzen XFC-Zykluszeiten ist aber auch, dass die CPU nicht mit aufwendigen Kopieraktionen der Prozessdaten belastet wird, wie sie bei klassischen Feldbussen mit ihren auf DPRAM basierenden Zentralkarten verursacht werden. Die Prozessdatenkommunikation bei EtherCAT kann vollständig vom integrierten Ethernet-Controller (NIC mit Bus-Master-DMA) durchgeführt werden.

TwinCAT als leistungsfähige Automatisierungssuite unterstützt die XFC-Technologien vollständig. Gleichzeitig bleiben alle bekannten Eigenschaften erhalten. Die Echtzeitrealisierung von TwinCAT unterstützt unterschiedliche Tasks mit verschiedenen Zykluszeiten. Auf modernen Industrie-PCs sind Zykluszeiten von 100 μs und auch darunter problemlos erzielbar. Hierbei können mehrere – auch unterschiedliche – Feldbusse gemischt werden; entsprechend der Fähigkeiten der Feldbusse wird eine optimale Berechnung der entsprechenden Zuordnungen und Kommunikationszyklen durchgeführt.

Die EtherCAT-Implementation in TwinCAT nutzt dabei das Kommunikationssystem voll aus, erlaubt, mehrere unabhängige Zeitebenen zu nutzen und verwendet die Distributed-Clocks. Gerade die unterschiedlichen Zeitebenen erlauben eine Koexistenz von XFC und normalen Steuerungstasks im selben System, ohne dass die XFC-Anforderungen zum „Flaschenhals“ werden.
Speziell für XFC besteht die Möglichkeit, Eingänge in unabhängigen Kommunikationsaufrufen einzulesen und direkt nach der Berechnung die Ausgänge zu verschicken. Aufgrund der Geschwindigkeit von EtherCAT werden „kurz“ vor Beginn der Steuerungstasks die Eingänge frisch eingelesen, bearbeitet und anschließend sofort mit einem zweiten Feldbuszyklus an die Ausgänge verteilt. Dadurch werden Reaktionszeiten erreicht, die teilweise unterhalb der Zykluszeit liegen.
Spezielle Erweiterungen in TwinCAT erleichtern zudem den Umgang der neuen XFC-Datentypen (Time-Stamp und Oversampling). SPS-Bausteine erlauben die einfache Analyse und Berechnung der Zeitstempel. Das TwinCAT-Scope kann die per Oversampling erfassten Daten entsprechend dem zugeordneten Oversampling-Faktor darstellen und ermöglicht genaueste Analysen der Daten.

Produktübersicht

EL1202 | 2-Kanal-Digital-Eingangsklemme 24 V DC, TON/TOFF 1 µs

EL1202

Die digitale Eingangsklemme EL1202 erfasst binäre 24-V-Steuersignale aus der Prozessebene und transportiert sie galvanisch getrennt zum übergeordneten Automatisierungsgerät. Die EtherCAT-Klemme enthält zwei Kanäle, deren Signalzustand durch Leuchtdioden angezeigt wird.

EL1252 | 2-Kanal-Digital-Eingangsklemme mit Timestamp

EL1252

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.

EL1262 | 2-Kanal-Digital-Eingangsklemme mit Oversampling

EL1262

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 Buszykluszeit abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erzeugt für jeden Mikrozyklus einen Satz 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.

M8

EP1258-0001

Die EtherCAT Box EP1258-0001 mit digitalen Eingängen erfasst schnelle binäre Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die Signale 0 und 1 werden mit einem Zeitstempel versehen, der mit einer Auflösung von 1 ns den Zeitpunkt des letzten Flankenwechsels angibt. Mit dieser 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. Somit werden zeitäquidistante Reaktionen weitgehend unabhängig von der Buszykluszeit möglich.

M12

EP1258-0002

Die EtherCAT Box EP1258-0002 mit digitalen Eingängen erfasst schnelle binäre Steuersignale aus der Prozessebene und überträgt sie galvanisch getrennt zur Steuerung. Die Signale 0 und 1 werden mit einem Zeitstempel versehen, der mit einer Auflösung von 1 ns den Zeitpunkt des letzten Flankenwechsels angibt. Mit dieser 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. Somit werden zeitäquidistante Reaktionen weitgehend unabhängig von der Buszykluszeit möglich.

EL2202 | 2-Kanal-Digital-Ausgangsklemme 24 V DC, TON/TOFF 1 µs, Push-pull-Outputs, Tristate

EL2202

Die digitale Ausgangsklemme EL2202 schaltet die binären Steuersignale des Automatisierungsgerätes – galvanisch getrennt zur Prozessebene – an die Aktoren weiter. Sie ist für Signale geeignet, die besonders schnell ausgegeben werden müssen, da sie über eine sehr geringe Ausgangsverzögerung verfügt. Die EtherCAT-Klemme unterstützt die Distributed-Clocks, d. h. die Ausgangsdaten können synchron mit anderen Daten, von Klemmen mit Distributed-Clock-Unterstützung, ausgegeben werden, wenn die Klemme vom Benutzer auf die Version EL2202-0100 umgestellt wird (siehe Dokumentation). Die systemweite DC-Genauigkeit liegt bei << 1 µs. Die EtherCAT-Klemme verfügt über einen Push-pull-Ausgang, der sich aktiv nach 24 V, 0 V oder hochohmig schalten lässt. Die EL2202 enthält zwei Kanäle, deren Signalzustand je Kanal durch Leuchtdioden angezeigt wird.

EL2252 | 2-Kanal-Digital-Ausgangsklemme mit Timestamp, Tristate

EL2252

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.

EL2262 | 2-Kanal-Digital-Ausgangsklemme mit Oversampling

EL2262

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 Buszykluszeit gesteuert (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erhält für jeden Mikrozyklus einen Satz 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.

EL3742 | 2-Kanal-Analog-Eingangsklemme 0…20 mA, Differenzeingang, mit Oversampling

EL3742

Die analoge Eingangsklemme EL3742 verarbeitet Signale im Bereich von 0 bis 20 mA. Die Spannung wird mit einer Auflösung von 16 Bit digitalisiert und galvanisch getrennt zur Steuerung übertragen. Die Eingangskanäle der EtherCAT-Klemme sind Differenzeingänge und besitzen ein gemeinsames, internes Massepotenzial. Die Signale werden mit einem einstellbaren ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszykluszeit abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Für jeden Mikrozyklus erzeugt die EtherCAT-Klemme einen Satz Prozessdaten, der gesammelt und im nächsten Buszyklus übertragen wird. Per Distributed Clock kann die Zeitbasis der Klemme mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Die zeitliche Auflösung der analogen Eingangssignale lässt sich mit diesem Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. In Verbindung mit der EL47xx (analoge Ausgangsklemme mit Oversampling) werden zeitäquidistante Reaktionen, z. B. bei Überschreiten eines Schwellwertes, möglich. Mehrere EL3742 können durch die Distributed Clocks in beinahe beliebiger Weise synchronisiert betrieben werden. Die maximale Abtastfrequenz je Kanal beträgt 100 kSamples/s (100.000 Samples/s).

EL3702 | 2-Kanal-Analog-Eingangsklemme -10…+10 V mit Oversampling

EL3702

Die analoge Eingangsklemme EL3702 verarbeitet Signale im Bereich -10 bis +10 V. Die Spannung wird mit einer Auflösung von 16 Bit digitalisiert und galvanisch getrennt zur Steuerung übertragen. Die Signale werden mit einem einstellbaren ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszykluszeit abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Die EtherCAT-Klemme erzeugt für jeden Mikrozyklus einen Satz Prozessdaten, der gesammelt und im nächsten Buszyklus übertragen wird. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Die zeitliche Auflösung der analogen Eingangssignale lässt sich mit diesem Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. In Verbindung mit der EL47xx (analoge Ausgangsklemme mit Oversampling) werden zeitäquidistante Reaktionen, z. B. beim Überschreiten eines Schwellwertes, möglich.

EL4732 | 2-Kanal-Analog-Ausgangsklemme -10…+10 V mit Oversampling

EL4732

Die analoge Ausgangsklemme EL4732 erzeugt Signale im Bereich von -10 bis +10 V. Die Spannung wird mit einer Auflösung von 16 Bit galvanisch getrennt zur Prozessebene transportiert. Die Ausgangskanäle besitzen ein gemeinsames Massepotenzial. Die Ausgänge werden mit einem einstellbaren ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszykluszeit abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Für jeden Mikrozyklus erhält die EtherCAT-Klemme einen Satz Prozessdaten, die nacheinander ausgegeben werden. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed-Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Mit diesem Verfahren lässt sich die zeitliche Auflösung der analogen Ausgangssignale auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. In Verbindung mit der EL37xx (analoge Eingangsklemme mit Oversampling) werden zeitäquidistante Reaktionen, z. B. beim Überschreiten eines Schwellwertes, möglich. Die EL4732 kann maximal 100.000 Werte (100 kSamples/s) je Kanal und Sekunde ausgeben.

EL4712 | 2-Kanal-Analog-Ausgangsklemme 0…20 mA mit Oversampling

EL4712

Die analoge Ausgangsklemme EL4712 erzeugt Signale im Bereich von 0…20 mA. Die Spannung wird mit einer Auflösung von 16 Bit galvanisch getrennt zur Prozessebene transportiert. Die Ausgangskanäle besitzen ein gemeinsames Massepotenzial. Die Ausgänge werden mit einem einstellbaren ganzzahligen Vielfachen (Oversampling-Faktor: n) der Buszykluszeit abgetastet (n Mikrozyklen je Buszyklus). Für jeden Mikrozyklus erhält die EtherCAT-Klemme einen Satz Prozessdaten, die nacheinander ausgegeben werden. Die Zeitbasis der Klemme kann per Distributed-Clock mit anderen EtherCAT-Teilnehmern hochgenau synchronisiert werden. Die zeitliche Auflösung der analogen Ausgangssignale lässt sich mit diesem Verfahren auf das n-fache der Buszykluszeit steigern. In Verbindung mit der EL37xx (analoge Eingangsklemme mit Oversampling) werden zeitäquidistante Reaktionen, z. B. bei Überschreiten eines Schwellwertes, möglich. Die EL4712 kann maximal 100.000 Werte (100 kSamples/s) je Kanal und Sekunde ausgeben.