Beschreibung

Die analogen Eingangsklemmen der Serie ELM3xxx können zur Messung von elektrischen Größen in mehreren Messbereichen verwendet werden. Sie liefern die Messwerte über den Feldbus EtherCAT an die Steuerung weiter.
Die abgedeckten Messbereiche sind dabei derzeit:

• Spannung, bipolar ±20 mV … ±60 V, unipolar 0…10 V, 0…5 V,
• dadurch zusammen mit der Erfassung der Kaltstelle auch Temperaturmessung mit Thermoelementen (TC) und Thermoelement-Umrechnung (Typ K, E, T …),
• Strom in den Bereichen von ±20 mA, 4…20 mA, 0…20 mA und Fehleranzeige nach NAMUR NE43,
• Widerstandsbrücke, Dehnungsmessstreifen (DMS) im 2- bis 6‑Leiteranschluss bis 32 mV/V:
• 1/4-Brücke (Viertelbrücke, 2- bis 3-Leiter-Anschluss),1000 Ω, 350 Ω, 120 Ω,
• 1/2-Brücke (Halbbrücke, 3- bis 5-Leiter-Anschluss) sowie
• 1/1- Brücke (Vollbrücke, 4- bis 6-Leiter-Anschluss),
• elektr. Widerstand R: 0…100 kΩ im 2- bis 4‑Leiteranschluss in diversen Messbereichen je nach Gerät,
• dadurch auch Temperatur mit RTD-Umrechnung im entsprechenden Widerstandsbereich (Pt100, Pt1000, …),
• Potentiometer,
• Schwingungssensoren mit Stromspeisung nach IEPE-Standard (mit Ladungsausgang auf Anfrage), sowie
• LVDT/Trägerfrequenz auf Anfrage, siehe dazu ggf. die EL5072.

Die Mehrheit der Klemmen verfügt über nicht-galvanisch-getrennte Kanäle, da dies im 24 V-Maschinenumfeld in der Regel nicht nötig ist und die Gerätekosten nur unnötig erhöhen würde. Einzelne Geräte wie die ELM3702-0101 verfügen wiederum über galvanisch getrennte Kanäle und eignen sich so hervorragend für Signale, die auf unterschiedlichen Potentialen liegen.

Die Messtechnik-Klemmen gliedern sich derzeit in zwei Serien

• ELM3x0x – die Basis-Serie (konkrete Eigenschaften: siehe Spezifikation der Klemmen)
• Das ist die universelle Geräteklasse für dynamische (schnelle) Anwendungen
• Max. Sampleraten je Kanal 10.000 bis 50.000 Sps
• Simultanes Sampling der Kanäle in der Klemme (Kanäle messen gleichzeitig)
• i.Allg. Grundgenauigkeit von 100 ppm_MBE @ 23°C
• ELM3x4x – die Economy-Serie (konkrete Eigenschaften: siehe Spezifikation der Klemmen)
• Das ist die kostengünstige Geräteklasse für hochkanalige Anwendungen und langsam veränderliche Signale
• Max. Sampleraten je Kanal bis 1.000 Sps
• Multiplex-Sampling der Kanäle in der Klemme (nacheinander)
• i.Allg. Genauigkeit von 100 ppm_MBE @ 10...40°C
• einfache Eigenversorgung durch 24V-Powerkontakte und Anschlussmöglichkeit für 24V Sensorversorgung

Ergänzend hierzu zwei Zusatzfamilien:

• Die Systemkomponenten EKM1101, ELM9410
• Der EtherCAT-Koppler EKM1101 und die Einspeiseklemme ELM9410 arbeiten vergleichbar den Standardkomponenten EK1101 bzw. EL9410, bieten aber zusätzlich
  - Umfangreiche Echtzeit-Diagnose: zu/abgehende Spannungen und Ströme, Temperatur, Schwingungen etc.
  - Galvanische Trennung von E-Bus- und Powerkontaktversorgung zum störungsfreien Messbetrieb der angeschlossenen Klemmen
• Sie können ergänzend zu den ELM3xxx Klemmen eingesetzt werden, wenn Ihre Eigenschaften Vorteile bringen, es besteht jedoch keine Verpflichtung dazu. ELM3xxx können auch mit den Standardkopplern und EL9410 verwendet werden. Entsprechend können EKM1101/ELM9410 auch an Standard EL/ES-Klemmen eingesetzt werden.
• Konkrete Eigenschaften: siehe Dokumentation der Systemkomponenten

• Signalumschalter für messtechnische Belange ELM2xxx
• Mit den ELM26xx, ELM27xx Klemmen stehen mehrere hochwertige elektronische Schalter für Analogsignale zur Verfügung, z.B. um Multiplex-Applikationen zu realisieren.
• Die ELM26xx sind mit Reed-Relais ausgerüstet, ELM27xx mit Halbleiterschaltern (MosFET, SolidState). Einsatzhinweise und technische Daten siehe in der entsprechenden Dokumentation.
• Analogsignale können ebenfalls mit anderen Schaltern wie EL2xxx geroutet werden.

Der Namensschlüssel der ELM3xxx-Klemmen lautet wie folgt

ELM3xxx Namensschlüssel

Die Geräte verfügen über einige technische Features, die den Messbetrieb erleichtern. Verfügbarkeit je nach Gerät und Serie, bitte spezifische Dokumentation beachten.

• Die Kanäle eines Geräts arbeiten einstellungsseitig unabhängig und sind getrennt parametrierbar.
• Es werden ab Werk verschiedene steckbare Anschlussebenen angeboten, bei ELM3xxx derzeit BNC, PushIn und LEMO sowie IEC Thermoelement‑Buchse.
• Ein Analogkanal kann über den o.a. nominellen Bereich hinaus messen. Dadurch werden Inbetriebnahmen und Fehlersuche vereinfacht. Der so gebildete technische Messbereich liegt bei ~107% vom Nominellen. Diese Eigenschaft „extended Range“ des erweiterten Messbereichs ist abschaltbar, somit ist auch das kompatible Verhalten zur EL30/31/36xx Serie als „Legacy Range“ herstellbar.
• Durchgehend arbeiten die hier beschriebenen Geräte mit 24 Bit analoger Auflösung. Der Datentransport erfolgt aber IEC-konform über 32 Bit (4 Byte) großer Variablen, dies ist bei Buslastberechnungen zu beachten.
  Eine reduzierte Auflösung mit 16 oder 8 Bit kann bei einigen Geräten eingestellt werden.
• Jeder Kanal arbeitet mit EtherCAT DistributedClocks. Jeder Messwert hat also einen konkreten Zeitstempel mit ns-Auflösung.
• Es gibt Geräte mit singulärer Funktion, z.B. nur Spannungsmessung, aber auch Multifunktionsklemmen, die mehrere/alle der o.a. Messbereiche unterstützen.
• Auch die singulären Typen verfügen über eine hohe Messbereichsflexibilität, wie z.B. die ELM35xx für Dehnmesstreifen/Wägetechnik. Durch die integrierte Versorgung und die schaltbaren Ergänzungswiderstände ist der direkte Anschluss einer Widerstandsbrücke (Dehnmessstreifen DMS) oder Wägezelle in 2/3/4/6-Leiter Anschlusstechnik, eines ohmschen Festwiderstandes, PTC/NTC-Elements oder Potentiometers möglich.
• Die Kanäle arbeiten mit einer festen Abtastrate, je nach Gerät derzeit 1.000 bis 50.000 Sps (samples per second). Falls in der Applikation weniger benötigt wird, kann jeder Kanal selbstständig und zur Laufzeit veränderlich dezimieren.
• Die Hardware-Filterung ist zur Vermeidung von Aliasing auf den üblichen -3dB-Punkt ausgelegt
• Jeder Kanal verfügt über zwei einstellbare numerische Softwarefilter bis FIR 39.Ordnung (40 Taps) bzw. IIR 6.Ordnung. Beide Filter können entweder nach integrierter Liste (einige Tiefpass-, Hochpass-, Mittelwertfilter) oder nach freier Koeffiziententabelle gesetzt werden. Das Filterdesign kann mit dem TwinCAT FilterDesigner oder üblichen Tools (Matlab®, Octave) durchgeführt werden, Anleitung dazu hier im Dokument.
• Nichtlineare Sensorkennlinien können durch eine integrierte Stützstellentabelle flexibel korrigiert werden; es sind auch einfache mathematische Operationen möglich.
• Eine bequeme Sensorinbetriebnahme wird durch die AutoScale-Funktion an zwei Messpunkten unterstützt.
• Jedes Gerät verfügt über eine eindeutige, aufgedruckte und elektronisch auslesbare ID-Nummer (BIC/BTN).
• Kalibrierzertifikate sind für die Geräte als bestellbare Option teilweise möglich, sowohl als Beckhoff Werkskalibrierzertifikat als auch extern kalibriert als ISO17025 oder DAkkS. Rekalibrierung ist über den Beckhoff Service möglich. Details dazu kann der Beckhoff Vertrieb liefern.

Im Folgenden werden die einzelnen Geräte vorgestellt.