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BECKHOFF EK110x / EK15xx 系列 EtherCAT 总线耦合器
时间: 2026-06-08浏览次数：
BECKHOFF EK110x / EK15xx 系列 EtherCAT 总线耦合器
BECKHOFF EK110x / EK15xx 系列 EtherCAT 总线耦合器
EK110x、EK15xx 全系列 EtherCAT 总线耦合器官方技术手册，版本 V4.4，面向自动化现场工程师、运维及调试人员，完整介绍产品分类、硬件参数、通讯原理、安装接线、布线规范、光纤应用、故障诊断、固件升级、合规认证与售后等全内容。该系列耦合器核心作用是将上层 EtherCAT 网络与 EL/ES 系列 E-bus 端子模块互联互通，是 EtherCAT 总线系统的核心基础设施。
全系列产品分类与核心参数
按接口类型分为四大产品线，分别适配铜缆、M8 工业接头、玻璃光纤、塑料光纤 (POF) 场景，全系 IP20 防护、DIN 导轨安装、支持 EtherCAT Device Protocol。
2.1 铜缆 RJ45 接口系列（EK1100 / EK1101 子型号）
1. EK1100
基础款耦合，无 ID 拨码、无 HotConnect 功能；
接口：双 RJ45，100BASE-TX；
线缆距离：设备间最大100m；
E-bus 供电：5V / 最大 2A（＞55℃时降为 1A）；
功耗、尺寸、重量为系列基础规格。
2. EK1101
标配三位十六进制 ID 拨码（0~4095），支持标准 HotConnect（热接入），可动态将 I/O 组加入总线拓扑。
EK1101-0010：长距离版本，双设备间最大300m（Cat5 四线铜缆），普通设备互联仍为 100m；
EK1101-0080：Fast-HotConnect（快速热接入），拓扑切换启动时间＜1s，适配频繁换型、机械手 / 工具快换场景，仅可与同规格 FHC 设备对接。
2.2 M8 接口系列（EK1100-0008 / EK1101-0008）
采用工业 M8 螺纹接头，适配现场小型总线盒、紧凑型设备，抗振动能力更强：
EK1100-0008：基础款，无 ID 拨码；
EK1101-0008：带 ID 拨码、支持 HotConnect；
通讯：100BASE-TX，最大线缆长度 100m；
M8 接头拧紧扭矩推荐0.4Nm，最大不超 0.5Nm。
2.3 玻璃光纤系列（EK1501 / EK1501-0010）
利用 100BASE-FX 光纤传输，彻底规避电磁干扰，适配强干扰、长距离场景，均带 ID 拨码与 HotConnect：
EK1501：多模光纤（50/125μm、62.5/125μm），SC 双工接口，最大传输距离2km，发射波长 1300nm；
EK1501-0010：单模光纤（9/125μm），SC 接口，最大传输距离20km；
光功率：区分 2022 年前 / 后版本输入输出光阈值，链路总衰减不得超过整机光预算。
2.4 塑料光纤 POF 系列（EK1541）
采用聚合物光纤，布线简易、弯折性能好，带 ID 拨码与 HotConnect：
接口：Versatile Link 双工 POF 接头；
波长 650nm，Class 1 激光等级；
最大传输距离50m，每增加 1 个接头，距离缩减约 6.5m；
适合设备内部、短距离机柜内布线。
2.5 全系通用电气参数
供电：标准24V DC，支持 - 15% ~ +20% 电压波动；
供电分区：
Us：耦合器本体 + E-bus 总线供电；
Up：外部传感器 / 执行器电源触点，最大 10A，配 10A 慢熔熔断器；
电气隔离：电源、EtherCAT、E-bus 之间 500V 隔离；
工作温度：-25℃ ~ +60℃，存储 - 40℃ ~ +85℃；
湿度：≤95%，无凝露；
机械：符合 EN 振动、冲击标准，支持增强机械负载安装方案。
通讯基础原理
3.1 EtherCAT 端口与数据流向
耦合器内置 EtherCAT 从控制器 (ESC)，标准 3 端口架构：
Port0：上位 EtherCAT 入口；
Port2：下位 EtherCAT 出口；
内部端口对接 E-bus 端子链；
数据串行转发，转发延时典型1μs，硬件转发无协议解析，保证实时性。
3.2 EtherCAT 状态机 (ESM)
所有从站遵循五状态机制，状态由主站统一管控：
Init（初始化）：无通讯，主站初始化邮箱通道；
Pre-Op（预运行）：仅邮箱通讯，配置过程数据、FMMU；
Safe-Op（安全运行）：过程数据收发正常，输出锁定在安全状态；
Op（运行）：全功能正常，标准工作状态；
Boot（升级）：仅用于固件 / ESI 更新，禁用常规通讯。
3.3 分布式时钟 (DC)
部分高版本固件耦合支持 DC 同步，用于多轴运动、高精度同步场景；可在 TwinCAT 中设置本机为参考时钟，所有从站时钟同步。设备是否支持 DC 可通过硬件 / 固件版本判定。
3.4 CoE 功能
本系列耦合器无 CoE 接口，相关配置需依托 EtherCAT 标准协议完成。
安装、接线与布线规范
4.1 DIN 导轨安装
适配标准 TS35/7.5、TS35/15 导轨；
安装顺序：先装耦合器，再依次拼接端子，壳体无缝贴合，保证弹片接触良好；
拆卸：拉动橙色解锁卡扣，取下单端端子，禁止暴力拆分；
增强抗震安装：导轨两端加装固定件，单段端子数量限制（12mm 端子最多 64 个，24mm 最多 32 个），导轨固定点间距 5cm。
4.2 安装姿态与散热
优先水平安装，上下预留足够通风空间；
禁止遮挡散热区域，高功耗端子需加大间隙；
无源 EtherCAT 端子（无 E-bus 电流消耗）连续安装不超过 2 个，否则影响信号质量。
4.3 接线规范
接线前提：必须断电操作，遵循 SELV/PELV 安全超低电压规范；
端子类型：全系采用弹簧式接线端子，无需工具压接（HD 高密度端子可直插）；
线径与剥线长度：
常规端子：0.08~2.5mm² 线材，剥线 8~10mm；
HD 高密度端子：线径上限 1.5mm；
接地要求：PE 保护地优先接触，绝缘测试时需断开 PE 线路。
4.4 铜缆布线（RJ45/M8）
线缆等级：最低Cat5网线，仅使用 1/2/3/6 四芯传输信号；
支持直通 / 交叉网线，设备自动识别；
链路长度严格遵循各型号限值；
E-bus 电流规划：TwinCAT 可查看各端子电流，总电流超耦合器负载时，必须加装 EL9410 等馈电端子。
4.5 光纤布线专项（玻璃光纤 + POF）
1. 通用光学参数
链路损耗 = 光纤损耗 + 接头损耗 + 熔接损耗；总损耗必须小于设备光预算，建议预留＞3dB 余量。
光纤弯曲半径严格遵循规格，禁止硬折；
闲置接口必须加装防尘帽，端面防污、防划伤。
2. 玻璃光纤（EK1501/1501-0010）
多模：适合中短距离，单模主打超长 20km 传输；
接头为 SC 双工，区分 Tx/Rx 收发，严禁收发直连。
3. PO 塑料光纤（EK1541）
配套 ZS1090-0008 接头套件，含打磨 / 抛光耗材；
线缆组装步骤：剥线→压接接头→粗磨→精抛；
打磨需按 “8 字形” 操作，保证端面平整，提升传输性能。
4.6 供电与电位分组
两路供电相互独立：Us 给耦合器与 E-bus，Up 给现场执行器；
电源触点最大持续电流 10A，配慢熔保险丝；
整段端子的 0V、PE 保持等电位，避免电位差引发干扰。
指示灯诊断
全系采用多组 LED，分为电源灯、EtherCAT 链路灯、运行状态灯、E-bus 灯，不同子型号灯位布局略有差异，状态定义统一：
Us/Up（绿色）：常亮 = 对应 24V 供电正常，熄灭 = 无电压；
RUN（运行灯）：
熄灭：Init 初始化；
闪烁：Pre-Op 预运行；
单闪：Safe-Op 安全运行；
常亮：Op 正常运行；
快闪：Boot 升级模式；
LINK/ACT（X1 入口 / X2 出口）：
熄灭：无链路；
常亮：链路已建立，无数据；
闪烁：正常数据收发；
E-bus 灯：指示内部端子链路状态，逻辑同 EtherCAT 链路灯。
配置与固件升级
6.1 基础配置
ID 拨码：EK1101/EK15xx 系列三位十六进制拨码，设置 HotConnect 组地址，主站可在线读取；
HotConnect/Fast-HotConnect：在 TwinCAT 中添加热接入组，FHC 设备仅可同类型对接。
6.2 固件 / ESI 升级（重点）
耦合器本身无固件，主要配套EL/ES/EM 等 EtherCAT 从站升级，仅支持TwinCAT 3：
文件类型
ESI (XML)：设备描述文件，存储在 EEPROM；
*.efw：控制器固件；
*.rbf：FPGA 通讯固件。
升级前提：总线无丢包、CRC 错误，供电稳定，禁止中断升级。
操作流程：
TwinCAT 切为 Config/FreeRun 模式；
将从站切至 Boot 状态，加载对应升级文件；
升级完成断电重启，在线校验版本。
批量升级：同固件版本设备可多选同步升级。
6.3 数据安全说明
设备包含易失性 / 非易失性存储，机密数据建议设备报废处理，避免数据恢复泄露。
维护、报废与售后
日常维护：定期检查接头紧固、线缆老化、散热通风；光纤端面定期清洁。
报废处置：按当地电子废弃物法规回收，禁止随意丢弃。
激光安全（POF / 光纤款）：Class 1 激光，禁止直视光束、对准人体，禁止私自拆解光模块。
技术支持：倍福总部及全球分支机构提供技术咨询、现场服务、维修与备件，手册附官方联系方式、官网及下载地址。
核心选型速览
型号 接口类型 特色功能 最大距离 典型应用场景
EK1100 RJ45 基础款，无 HotConnect 100m 标准控制柜常规 EtherCAT 端子链路
EK1101 RJ45 标准 HotConnect、ID 拨码 100m 需动态拓扑、产线工位切换
EK1101-0010 RJ45 长距离传输 300m 车间跨区域长铜缆布线
EK1101-0080 RJ45 Fast-HotConnect 100m 机器人、工具快速切换场景
EK1100/0008 M8 工业小型接头 100m 紧凑型现场总线盒、机械手
EK1501 多模光纤 抗干扰、长距离 2km 强电磁干扰车间、厂区布线
EK1501-0010 单模光纤 超远距离传输 20km 厂区跨建筑、远距离站点
EK1541 POF 塑料光纤 布线简易、柔性好 50m 设备内部、短距离机柜内布线
