BECKHOFF常用模塊EL1889/EL1904工作原理

BECKHOFF EL1889和EL1904是倍福（Beckhoff）自動(dòng)化系統(tǒng)中兩類功能定位不同的模塊，分別承擔(dān)工業(yè)環(huán)境中的信號(hào)采集與安全控制任務(wù)。BECKHOFF常用模塊EL1889/EL1904工作原理。

兩者均采用 EtherCAT 總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速通信，但功能實(shí)現(xiàn)原理存在顯著差異。

EL1889 是一款數(shù)字量輸入模塊，專為高速信號(hào)采集設(shè)計(jì)，尤其適用于增量式編碼器信號(hào)處理。其核心工作原理基于差分信號(hào)接收與脈沖計(jì)數(shù)技術(shù)，

支持 RS422 差分電平標(biāo)準(zhǔn)，可有效抑制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾。模塊內(nèi)置信號(hào)調(diào)理電路，能夠?qū)?A、B 和 N 三相編碼器信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼。

通過(guò)相位差判斷旋轉(zhuǎn)方向，同時(shí)利用計(jì)數(shù)器芯片對(duì)脈沖邊沿進(jìn)行精確捕獲。當(dāng)編碼器轉(zhuǎn)速變化時(shí)，EL1889 通過(guò) EtherCAT 周期同步機(jī)制將計(jì)數(shù)值傳輸至控制器，

小時(shí)間戳分辨率可達(dá) 1μs，確保運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的閉環(huán)精度。模塊還具備斷線檢測(cè)功能，通過(guò)監(jiān)測(cè)信號(hào)線電壓跌落自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警，提升系統(tǒng)可靠性。

EL1904 屬于安全輸入模塊，符合 ISO 13849-1 PL e 和 IEC 61508 SIL 3 安全標(biāo)準(zhǔn)，專門處理急停按鈕、安全門開關(guān)等安全相關(guān)信號(hào)。

其雙通道冗余設(shè)計(jì)是核心安全機(jī)制，每個(gè)輸入通道均采用獨(dú)立電氣隔離的回路，通過(guò)對(duì)比兩路信號(hào)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)故障診斷。

當(dāng)安全設(shè)備動(dòng)作時(shí)，模塊內(nèi)部安全繼電器會(huì)強(qiáng)制切斷輸出電路，同時(shí)通過(guò) CRC 校驗(yàn)的安全協(xié)議將狀態(tài)信息嵌入 EtherCAT 數(shù)據(jù)幀傳輸。

模塊還集成交叉電路檢測(cè)功能，能識(shí)別短路、對(duì)地故障等異常情況，并通過(guò) LED 指示燈提供可視化診斷。

安全邏輯處理單元（SLP）周期性執(zhí)行自檢程序，確保硬件電路與固件運(yùn)行的完整性，滿足功能安全要求。

從系統(tǒng)集成角度看，EL1889 主要應(yīng)用于需要高速位置反饋的伺服控制場(chǎng)景，如數(shù)控機(jī)床主軸定位、機(jī)器人關(guān)節(jié)角度檢測(cè)等，其多通道并行處理能力可同時(shí)對(duì)接多臺(tái)編碼器。

而 EL1904 則專注于構(gòu)建安全回路，在汽車生產(chǎn)線安全圍欄、沖壓設(shè)備雙手操作按鈕等場(chǎng)景中確保人員與設(shè)備安全。

兩者通過(guò) EtherCAT 的分布式時(shí)鐘機(jī)制實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)同步，既能獨(dú)立工作也可協(xié)同運(yùn)行。工程師通過(guò) TwinCAT 平臺(tái)可對(duì) EL1889 配置濾波參數(shù)、計(jì)數(shù)模式，

而對(duì) EL1904 則需使用 FSoE（FailSafe over EtherCAT）協(xié)議進(jìn)行安全邏輯組態(tài)，體現(xiàn)了兩者在軟件配置層面的專業(yè)化分工。這種差異化設(shè)計(jì)使 Beckhoff 系統(tǒng)在保持高速控制性能的同時(shí)，滿足機(jī)械安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。

BECKHOFF EL1004

EL2004

模塊EL1904

現(xiàn)貨EL3002

模擬量EL3204

德國(guó)進(jìn)口EL3208