AKD. EtherCAT Kommunikation. Ausgabe: Revision E, Oktober Gültig für Hardware Revision C. Bestellnummer

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1 AKD EtherCAT Kommunikation Ausgabe: Revision E, Oktober 2011 Gültig für Hardware Revision C Bestellnummer Übersetzung des Originaldokumentes Bewahren Sie das Handbuch als Produktbestandteil während der Lebensdauer des Produktes auf. Geben Sie das Handbuch an nachfolgende Benutzer oder Besitzer des Produktes weiter.

2 Bisher erschienene Ausgaben: Ausgabe Remarks B, 10/2010 Erstausgabe C, 01/2011 HW rev. C D, 04/2011 WoE, Korrekturen E, 10/2011 Flexible Mapping Hardware Revision (HR) Hardware Revision Firmware WorkBench Bemerkung A M_01-03-zz-zzz zzzzz Startversion C M_ zzzzz STO zertifiziert M_01-05-xx-yyy zzzzz PROFINET RT released EtherCAT ist ein geschütztes Warenzeichen und patentierte Technologie, lizensiert von Beckhoff Automation GmbH, Deutschland. Ethernet/IP ist ein eingetragenes Warenzeichen der ODVA, Inc. Ethernet/IP Communication Stack: copyright (c) 2009, Rockwell Automation EnDat ist ein eingetragenes Warenzeichen der Dr. Johannes Heidenhain GmbH HIPERFACE ist ein eingetragenes Warenzeichen der Max Stegmann GmbH PROFINET ist ein eingetragenes Warenzeichen der PROFIBUS und PROFINET International (PI) SIMATICist ein eingetragenes Warenzeichen der SIEMENS AG WINDOWS ist ein eingetragenes Warenzeichen der Microsoft Corporation AKD ist ein eingetragenes Warenzeichen der Kollmorgen Corporation Aktuelle Patente: US Patent 5,646,496 (used in control card R/D and 1 Vp-p feedback interface) US Patent 5,162,798 (used in control card R/D) US Patent 6,118,241 (used in control card simple dynamic braking) Technische Änderungen, die der Verbesserung der Geräte dienen, vorbehalten! Gedruckt in den United States of America Dieses Dokument ist geistiges Eigentum der Kollmorgen. Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Werkes darf in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder in einem anderen Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung von Kollmorgen reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. 2 Kollmorgen Oktober 2011

3 AKD EtherCAT Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeines Über dieses Handbuch Zielgruppe Verwendete Symbole Verwendete Abkürzungen 8 2 Sicherheit Sicherheitshinweise Bestimmungsgemäße Verwendung Nicht bestimmungsgemäße Verwendung 10 3 Installation und Inbetriebnahme Sicherheitshinweise Integriertes EtherCAT LED-Funktionen Anschlusstechnik Beispiel für den Netzwerkanschluss EtherCAT Aktivierung bei AKD-CC Modellen Leitfaden zur Inbetriebnahme Inbetriebnahme über TwinCAT NC/PTP System Manager Nach Geräten suchen Gerät auswählen Nach Feldern suchen Slaves zu NC-Aufgaben hinzufügen Netzwerkkonfiguration aktivieren Achse aktivieren und verfahren Inbetriebnahme WorkBench über TwinCAT Konfiguration von TwinCAT und WorkBench Anschluss an einen Servoverstärker über WorkBench Konfiguration und Freigabe eines Servoverstärkers Konfiguration über KAS IDE 26 4 EtherCAT-Profil Slave-Register AL-Event und Interrupt Freigabe Register Interrupt Freigabe (Adresse 0x0204:0x0205) AL-Eventanfrage (Adresse 0x0220:0x0221) Phasenhochlauf AL-Control (Adresse 0x0120:0x0121) AL-Status (Adresse 0x0130:0x0131) AL-Statuscode (Adresse 0x0134:0x0135) EtherCAT-Kommunikationsphasen CANopen over EtherCAT (CoE) Statusmaschine Statusbeschreibung Befehle im Steuerwort 34 Kollmorgen Oktober

4 AKD EtherCAT Inhaltsverzeichnis Bits der Statusmaschine (Statuswort) Feste PDO-Zuordnungen Flexible PDO Mappings Beispiel: Freies PDO-Mapping Unterstützte zyklische Soll- und Istwerte Unterstützte Betriebsarten Einstellung der EtherCAT-Zykluszeit Maximale Zykluszeiten in Abhängigkeit von der Betriebsart Synchronisation Synchronisationsverhalten mit Distributed Clocks (DC)-Freigabe Synchronisationsverhalten mit Distributed Clocks (DC)-Sperrung Latch-Steuerwort und Latch-Statuswort Verwendung der Mailbox Mailbox-Ausgang Mailbox-Eingang Beispiel: Zugriff auf die Mailbox Feldbus-Parameter 49 5 Index 51 4 Kollmorgen Oktober 2011

5 AKD EtherCAT 1 Allgemeines 1 Allgemeines 1.1 Über dieses Handbuch Zielgruppe Verwendete Symbole Verwendete Abkürzungen 8 Kollmorgen Oktober

6 AKD EtherCAT 1 Allgemeines 1.1 Über dieses Handbuch Dieses Handbuch, AKD EtherCAT Kommunikation, beschreibt die Installation und Inbetriebnahme, den Funktionsumfang und das Softwareprotokoll für die EtherCAT AKD Produktreihe. Alle AKD EtherCAT- Servoverstärker sind mit integrierter EtherCAT-Funktionalität ausgestattet; eine zusätzliche Optionskarte ist daher nicht erforderlich. Eine digitale Version dieser Anleitung (im PDF-Format) befindet sich auf der mit dem Servoverstärker gelieferten CD-ROM. Aktualisierungen des Handbuchs können von der Kollmorgen -Website heruntergeladen werden. Zugehörige Dokumente der AKD-Reihe: AKD Kurzanleitung (auch als gedruckte Version geliefert). Diese Anleitung enthält Hinweise zur grundlegenden Konfiguration des Verstärkers und zur Verbindung mit einem Netzwerk. AKD Installationshandbuch (auch als gedruckte Version für Kunden in der EU geliefert). Dieses Handbuch enthält Hinweise zur Installation und Konfiguration des Servoverstärkers. AKDReferenzhandbuch für Parameter und Befehle. Dieses Handbuch enthält die Dokumentation zu den Parametern und Befehlen, die für die Programmierung des AKD verwendet werden. AKD CANopen Kommunikation. Dieses Handbuch enthält Hinweise zur Konfiguration für die CAN- Schnittstelle und beschreibt das CANopen-Profil. Zubehörhandbuch. Dieses Handbuch enthält technische Daten und Maßzeichnungen von Zubehör wie Kabeln, Bremswiderständen und Netzgeräten. DieSDO undpdo desservoverstärkers werdenzusätzlich ineiner EtherCATXML-Datei mitdem NamenAKD EtherCATDevice Descriptionbeschrieben. DieseDatei stehtauf derkollmorgen Webseitezum Downloadbereit: Zielgruppe Dieses Handbuch richtet sich mit folgenden Anforderungen an Fachpersonal: Installation: nur durch Fachleute mit elektrotechnischer Ausbildung Inbetriebnahme: nur durch Fachleute mit weitreichenden Kenntnissen in den Bereichen Elektrotechnik / Antriebstechnik Programmierung: Software-Entwickler, Projektplaner Das Fachpersonal muss folgende Normen kennen und beachten: EN 12100, EN und EN nationale Unfallverhütungsvorschriften Während des Betriebes der Geräte besteht die Gefahr von Tod oder schweren gesundheitlichen oder materiellen Schäden. Der Betreiber muss daher sicherstellen, dass die Sicherheitshinweise in diesem Handbuch beachtet werden. Der Betreiber muss sicherstellen, dass alle mit Arbeiten am Servoverstärker betrauten Personen das Produkthandbuch gelesen und verstanden haben. 6 Kollmorgen Oktober 2011

7 AKD EtherCAT 1 Allgemeines 1.3 Verwendete Symbole Warnsymbole Zeichen Bedeutung Weist auf eine gefährliche Situation hin, die, wenn sie nicht vermieden wird, zum Tode oder zu schweren, irreversiblen Verletzungen führen wird. Weist auf eine gefährliche Situation hin, die, wenn sie nicht vermieden wird, zum Tode oder zu schweren, irreversiblen Verletzungen führen kann. Weist auf eine gefährliche Situation hin, die, wenn sie nicht vermieden wird, zu leichten Verletzungen führen kann. Weist auf eine Situation hin, die, wenn sie nicht vermieden wird, zu Beschädigung von Sachen führen kann. Dies ist kein Sicherheits-Symbol. Dieses Symbol weist auf wichtige Informationen hin. Zeichnungssymbole Symbol Beschreibung Symbol Beschreibung Signalmasse Diode Masse Schutzerde Widerstand Relais Abschaltverzögertes Relais Arbeitskontakt Sicherung Ruhekontakt Kollmorgen Oktober

8 AKD EtherCAT 1 Allgemeines 1.4 Verwendete Abkürzungen Abkürzung AL Cat DC Bedeutung Application Layer: Das direkt von den Prozessinstanzen verwendete Protokoll. Category Klassifizierung der auch für Ethernet-Kommunikation verwendeten Kabel. Distributed Clocks Mechanism zur Synchronisation von EtherCAT-Slaves und -Master DL Data Link (=Layer 2). EtherCAT verwendet Ethernet-Kommunikation nach IEEE FPGA FTP HW ICMP IEC IEEE LLDP MAC MII MDI MDI-X OSI OUI PDI PDO PDU PHY PLL Field Programmable Gate Array File Transfer Protocol Hardware Internet Control Message Protocol: Protokoll zum Anzeigen von IP-Fehlern. International Electrotechnical Commission: Internationales Normierungsgremium Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Lower Layer Discovery Protocol Media Access Control Media Independent Interface: Standardschnittstelle Ethernet-Controller <-> Router. Media Dependant Interface: Signalübertragung über Pins. Media Dependant Interface (crossed): Signalübertragung über Pins, ungekehrte Verdrahtung. Open System Interconnect Organizationally Unique Identifier die ersten 3 Bits einer Ethernet-Adresse. Diese werden Unternehmen oder Organisationen zugewiesen und können auch für Protocol Identifier (z. B. LLDP) verwendet werden. Physical Device Interface: Ein Satz Elemente, die den prozessseitigen Zugriff auf ESC ermöglichen. Prozessdatenobjekt Protocol Data Unit: Enthält Protokollinformationen, die von einer Protokollinstanz mit transparenten Daten an eine untergeordnete Schicht weitergegeben werden. Physische Schnittstelle, die Daten vom Ethernet Controller in elektrische oder optische Signale umwandelt. Phase Locked Loop PTP Precision Time Protocol gemäß IEEE 1588 RSTP RT RX RXPDO SNMP SPI Src Addr STP TCP TX TXPDO UDP UTP ZA ECAT ZA Drive Rapid Spanning Tree Protocol Echtzeit, kann in Ethernet-Controllern ohne zusätzliche Unterstützung ausgeführt werden. Receive (Empfangen) Receive PDO (Empfangs-PDO) Simple Network Management Protocol Serial Peripheral Interface Source Address: Quelladresse einer Übertragung. Geschirmtes, paarweise verdrilltes Kabel Transmission Control Protocol Transmit (Senden) Transmit PDO (Sende-PDO) User Datagram Protocol: Unsicheres Multicast-/Broadcast-Protokoll Ungeschirmtes, paarweise verdrilltes Kabel Zugriffsmodus EtherCAT Zugriffsmodus Servoverstärker 8 Kollmorgen Oktober 2011

9 AKD EtherCAT 2 Sicherheit 2 Sicherheit 2.1 Sicherheitshinweise Bestimmungsgemäße Verwendung Nicht bestimmungsgemäße Verwendung 10 Kollmorgen Oktober

10 AKD EtherCAT 2 Sicherheit 2.1 Sicherheitshinweise Während des Betriebs der Geräte besteht die Gefahr von Tod oder schweren gesundheitlichen oder materiellen Schäden. Öffnen oder berühren Sie die Geräte während des Betriebs nicht. Halten Sie während des Betriebs alle Abdeckungen und Schaltschranktüren geschlossen. Das Berühren der eingeschalteten Geräte ist nur während der Installation und Inbetriebnahme durch qualifiziertes Fachpersonal zulässig. Während des Betriebs weisen Verstärker der Schutzart des Gehäuses entsprechend möglicherweise nicht abgedeckte spannungsführende Teil auf. Steuer- und Leistungsanschlüsse können auch bei nicht drehendem Motor unter Spannung stehen. Die Oberflächen von Verstärkern können im Betrieb sehr heiß werden. Der Kühlkörper kann Temperaturen über 80 C erreichen. Elektronische Geräte können ausfallen. Der Anwender ist dafür verantwortlich, dass bei Ausfall des Servoverstärkers der Antrieb in einen maschinell und personell sicheren Zustand geführt wird, z. B. mit einer mechanischen Bremse. Antriebe mit Servoverstärkern und EtherCAT-sind fernbediente Maschinen. Sie können sich jederzeit ohne vorherige Ankündigung in Bewegung setzen. Machen Sie das Bedienungs- und Wartungspersonal durch entsprechende Hinweise auf diese Gefahr aufmerksam. Stellen Sie durch entsprechende Schutzmaßnahmen sicher, dass ein ungewolltes Anlaufen der Maschine nicht zu Gefahrensituationen für Mensch und Maschine führen kann. Software-Endschalter ersetzen nicht die Hardware-Endschalter der Maschine. Installieren Sie den Servoverstärker wie im Installationshandbuch beschrieben. Trennen Sie nie die elektrischen Verbindungen zum Servoverstärker, während dieser Spannung führt. Die Elektronik könnte zerstört werden. Schließen Sie die Ethernetleitung für den PC mit der Konfigurations-Software nicht an die EtherCAT-Schnittstelle X5/X6 an. Das Ethernet-Konfigurationskabel muss an die Serviceschnittstelle am Stecker X11 angeschlossen werden. 2.2 Bestimmungsgemäße Verwendung Verstärker sind Komponenten, die in elektrische Anlagen oder Maschinen eingebaut werden und nur als Bestandteile dieser Anlagen oder Maschinen betrieben werden dürfen. Der Maschinenhersteller muss eine Risikobeurteilung für die Maschine erstellen und geeignete Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass unvorhergesehene Bewegungen nicht zu Verletzungen oder Sachschäden führen können. Beachten Sie die Kapitel Bestimmungsgemäße Verwendung und Nicht bestimmungsgemäße Verwendung im AKD Installationshandbuch. Das EtherCAT-Interface dient allein dem Anschluss des AKD an einen EtherCAT-Master. 2.3 Nicht bestimmungsgemäße Verwendung Eine andere Verwendung als in Kapitel Bestimmungsgemäße Verwendung beschrieben ist nicht bestimmungsgemäß und kann zu Schäden bei Personen, Gerät oder Sachen führen. Der Servoverstärker darf nicht mit Maschinen verwendet werden, die nicht den geltenden nationalen Richtlinien oder Normen entsprechen. Die Verwendung des Servoverstärkers in den folgenden Umgebungen ist ebenfalls untersagt: explosionsgefährdete Bereiche Umgebungen mit korrosiven oder elektrisch leitenden Säuren, Laugen, Ölen, Dämpfen und Staub Schiffe oder Offshore-Anwendungen Die Steckverbinder X5 und X6 des AKD EtherCAT Servoverstärkers dürfen für keine Ethernet-Protokolle außer EtherCAT (CoE, CAN over EtherCAT) verwendet werden. 10 Kollmorgen Oktober 2011

11 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3 Installation und Inbetriebnahme 3.1 Sicherheitshinweise Integriertes EtherCAT EtherCAT Aktivierung bei AKD-CC Modellen Leitfaden zur Inbetriebnahme Inbetriebnahme über TwinCAT NC/PTP System Manager Inbetriebnahme WorkBench über TwinCAT Konfiguration über KAS IDE 26 Kollmorgen Oktober

12 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.1 Sicherheitshinweise Trennen Sie nie die elektrischen Verbindungen zum Servoverstärker, während dieser Spannung führt. Es besteht die Gefahr von Lichtbogenbildung mit Schäden an Kontakten und erhebliche Verletzungsgefahr. Warten Sie nach dem Trennen des Servoverstärkers von der Stromquelle mindestens 7 Minuten, bevor Sie Geräteteile, die potenziell Spannung führen (z. B. Kontakte), berühren oder Anschlüsse trennen. Kondensatoren können bis zu 7 Minuten nach Abschalten der Stromversorgung gefährliche Spannung führen. Messen Sie zur Sicherheit die Spannung am DC-Zwischenkreis, und warten Sie, bis die Spannung unter 40 V gesunken ist. Steuer- und Leistungsanschlüsse können auch bei nicht drehendem Motor unter Spannung stehen. Elektronische Geräte können ausfallen. Der Anwender ist dafür verantwortlich, dass bei Ausfall des Servoverstärkers der Antrieb in einen maschinell und personell sicheren Zustand geführt wird, z. B. mit einer mechanischen Bremse. Antriebe mit Servoverstärkern und EtherCAT sind fernbediente Maschinen. Sie können sich jederzeit ohne vorherige Ankündigung in Bewegung setzen. Machen Sie das Bedienungs- und Wartungspersonal durch entsprechende Hinweise auf diese Gefahr aufmerksam. Stellen Sie durch entsprechende Schutzmaßnahmen sicher, dass ein ungewolltes Anlaufen der Maschine nicht zu Gefahrensituationen für Mensch und Maschine führen kann. Software-Endschalter ersetzen nicht die Hardware-Endschalter der Maschine. Installieren Sie den Servoverstärker wie im AKD Installationshandbuch beschrieben. Trennen Sie nie die elektrischen Verbindungen zum Servoverstärker, während dieser Spannung führt. Die Elektronik könnte zerstört werden. Der Status des Verstärkers muss durch die Steuerung überwacht werden, um kritische Situationen zu erkennen. Verdrahten Sie den FEHLER-Kontakt in der Not-Halt-Schaltung der Anlage in Serie. Die Not-Halt-Schaltung muss das Netzschütz betätigen. Verwenden Sie WorkBench zum Ändern von Einstellungen des Verstärkers. Jede andere Veränderungen führen zum Erlöschen der Garantie. Bedingt durch die interne Darstellung der Lageregler-Parameter kann der Lageregler nur betrieben werden, wenn die Enddrehzahl des Antriebs folgende Werte nicht überschreitet: rotatorisch Sinus²-förmiges Geschwindigkeitsprofil: 7500 U/min Trapezförmiges Geschwindigkeitsprofil: U/min linear Sinus²-förmiges Geschwindigkeitsprofil: 4 m/s Trapezförmiges Geschwindigkeitsprofil: 6,25 m/s Alle Angaben zu Auflösung, Schrittweite, Positioniergenauigkeit etc. beziehen sich auf rechnerische Werte. Nichtlinearitäten in der Mechanik (Spiel, Elastizität etc.) sind nicht berücksichtigt. Wenn die Enddrehzahl des Motors verändert werden muss, müssen alle vorher eingegebenen Lageregelungs- und Fahrsatzparameter angepasst werden. 12 Kollmorgen Oktober 2011

13 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.2 Integriertes EtherCAT Anschluss an das EtherCAT-Netzwerk über X5 (Eingang) und X6 (Ausgang) LED-Funktionen Der Kommunikationsstatus wird durch die integrierten LEDs angezeigt. Stecker LED Name Funktion X5 LED1 ACT IN EIN = aktiv AUS = nicht aktiv LED2 RUN EIN = in Betrieb AUS = nicht in Betrieb X6 LED3 ACT OUT EIN = aktiv AUS = nicht aktiv LED Anschlusstechnik Sie können den Anschluss an das EtherCAT-Netzwerk über RJ-45-Steckverbindungen herstellen Beispiel für den Netzwerkanschluss Kollmorgen Oktober

14 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.3 EtherCAT Aktivierung bei AKD-CC Modellen AKD-CC Modelle unterstützen sowohl EtherCAT als auch CANopen mit einer gemeinsamen Software. Setzen des Parameters DRV.TYPE aktiviert entweder die EtherCAT oder die CANopen. Im Auslierungszustand der AKD-CC Modelle ist EtherCAT aktiv gesetzt. Sollten Sie ein Gerät von CANopen nach EtherCAT umschalten müssen, müssen Sie den Parameter DRV.TYPE ändern. 1. Mit Software: Schließen Sie einen PC an den AKD und ändern Sie den Parameter DRV.TYPE im WorkBench Terminal (siehe DRV.TYPE Dokumentation) oder 2. Mit Hardware: Benutzen Sie die Drehschalter S1 & S2 in der Front und den Taster B1 oben am Gerät. Die folgenden Schritte beschreiben das Umschalten mit Hilfe der Drehschalter: 1. Stellen Sie den Wert 89 mit den Drehschaltern ein. 2. Drücken Sie die B1 Taste für etwa 3 Sekunden. Drehen Sie S1 auf 8 und S2 auf 9 Die 7-Segment Anzeige zeigt während des Vorgangs En. Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung nicht ab, solange das Display En zeigt! 3. Warten Sie, bis das Display zurück auf die Standardanzeige schaltet. Nun ist das Gerät für EtherCAT vorbereitet. 4. Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung aus und wieder ein. Die 7-Segmentanzeige zeigt Er (Error), wenn die Umschaltung nicht erfolgeich war. Schalten Sie die 24 V Spannungsversorgung aus und wieder ein. Wiederholen Sie den Vorgang. Falls der Fehler erneut gemeldet wird, wenden Sie sich an den Kollmorgen Kundendienst. 14 Kollmorgen Oktober 2011

15 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.4 Leitfaden zur Inbetriebnahme Nur Fachpersonal mit umfangreichen Kenntnissen der Steuer- und Antriebstechnik darf den Verstärker in Betrieb nehmen. Stellen Sie sicher, dass Maschinen oder Personen nicht durch eine unbeabsichtigte Bewegung des Antriebs gefährdet werden. 1. Montage/Installation prüfen. Prüfen Sie, ob alle Sicherheitshinweise in der Betriebsanleitung des Servoverstärkers und im vorliegenden Handbuch beachtet und umgesetzt wurden. Prüfen Sie die Einstellung für die Stationsadresse und die Baudrate. 2. PC anschließen, WorkBench starten. Stellen Sie die Parameter für den Servoverstärker mit Hilfe der Inbetriebnahmesoftware WorkBench ein. 3. Grundfunktionen in Betrieb nehmen. Nehmen Sie nun die Grundfunktionen des Servoverstärkers in Betrieb und optimieren Sie Strom-, Drehzahl- und Lageregler. Dieser Teil der Inbetriebnahme ist in der Onlinehilfe der Inbetriebnahmesoftware genauer beschrieben. 4. Parameter speichern. Speichern Sie die Parameter nach erfolgter Optimierung im Servoverstärker. 3.5 Inbetriebnahme über TwinCAT NC/PTP System Manager Vor Inbetriebnahme des Verstärkers müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: Der AKD ist mit WorkBench konfiguriert und der Servomotor kann sich bewegen. Der Master enthält eine ordnungsgemäß konfigurierte EtherCAT-Karte. Die TwinCAT-Software von Beckhoff (Inbetriebnahme des NC/PTP-Modus) ist installiert. Installieren Sie zunächst den TwinCAT System Manager, starten Sie den PC neu und installieren Sie das Optionspaket NC/PTP-Modus. Die XML-Beschreibung des Verstärkers ist als XML-Datei auf der CD-ROM oder unter verfügbar. Ein AKD EtherCAT-Slave ist an den EtherCAT Master-PC angeschlossen. Der TwinCAT System Manager befindet sich im Konfigurationsmodus. Der aktuelle Modus des System Managers wird rechts unten im TwinCAT Hauptbildschirm angezeigt. Kopieren Sie die XML-Beschreibung des Servoverstärkers in das TwinCAT-System (normalerweise in den Ordner C:\TwinCAT\IO\EtherCAT) und starten Sie das TwinCAT-System neu. TwinCAT analysiert beim Einschalten alle Dateien mit Gerätebeschreibungen. Das folgende Beispiel erläutert die automatische Konfiguration des EtherCAT-Netzwerks. Die Konfiguration des Netzwerks kann auch manuell erfolgen. Siehe das TwinCAT-Handbuch für weitere Details. Kollmorgen Oktober

16 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Nach Geräten suchen Vergewissern Sie sich zunächst, dass der EtherCAT-AKDphysisch an den EtherCAT Master angeschlossen ist. Legen Sie ein neues (leeres) Projekt an. Rechtsklicken Sie auf I/O-Devices (E/A-Geräte) scannen Sie das System n ach Geräten. In der im PC eingesteckten EtherCAT-Netzwerkkarte ist ein Beispiel enthalten. Ein Popup-Fenster informiert Sie darüber, dass nicht alle Geräte von der TwinCAT-Software erkannt werden können. Klicken Sie auf OK, um fortzufahren Gerät auswählen TwinCAT muss in der Lage sein, die EtherCAT-Netzwerkkarte zu finden. Ein EtherCAT-Slave muss an die Netzwerkkarte angeschlossen sein, da andernfalls TwinCAT eine Echtzeit-EtherNET-Karte anstelle der EtherCAT-Karte erkennt. Wählen Sie OK. 16 Kollmorgen Oktober 2011

17 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Nach Feldern suchen Klicken Sie auf Yes (Ja), um TwinCat die Suche nach Feldern zu ermöglichen. Ein Feld ist ein Alias für ein Slave-Gerät und wird grundsätzlich in Software-Produkten von Beckhoff verwendet Slaves zu NC-Aufgaben hinzufügen TwinCAT hat jetzt den AKD gemäß der Gerätebeschreibungsdatei identifiziert. TwinCAT fragt als nächstes, ob die Slaves mit NC-Aufgaben verknüpft werden sollen. Klicken Sie auf Yes (Ja), um fortzufahren. Eine NC- Aufgabe kann beispielsweise ein SPS-Programm zur Programmierung durch den Anwender enthalten. Kollmorgen Oktober

18 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Netzwerkkonfiguration aktivieren Vergewissern Sie sich, dass der AKD im Geräte-Strukturbaum erscheint. Geben Sie anschließend die Netzwerk-Konfiguration frei. Drücken Sie zunächst die Schaltfläche, um die Zuordnungen zu erzeugen, und anschließend, um die Überprüfung der Konfiguration durch TwinCAT zu starten. Wechseln Sie zum Abschluss über in den Betriebsmodus. Vergewissern Sie sich, dass der Wechsel von TwinCAT in den Betriebsmodus zulässig ist. 18 Kollmorgen Oktober 2011

19 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Achse aktivieren und verfahren Die Achse kann durch Mausklick auf die Set-Schaltfläche im Online-Fenster innerhalb der jeweiligen Achse aktiviert werden. Siehe auch das folgende Bild. Daraufhin erscheint ein Popup-Fenster. Die folgende Einstellung aktiviert den Antrieb und ermöglicht Befehlswerte in beide Fahrtrichtungen. Sobald die nachstehenden gelben Schaltflächen im Online-Fenster angeklickt werden, bewegt sich der Motor in positive oder negative Richtung: Kollmorgen Oktober

20 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.6 Inbetriebnahme WorkBench über TwinCAT Dieses Kapitel beinhaltet eine Kurzanleitung, anhand derer Anwender WorkBench über das TwinCAT-System konfigurieren und einen Motor unter diesem System in Drehung versetzen können. Dieses Kapitel enthält keine spezifischen Details über TwinCAT oder WorkBench an sich, sondern Leitlinien und Informationen über die gemeinsame Verwendung von TwinCat-Master und WorkBench. Nachfolgend sind die Hauptschritte zur Konfiguration von WorkBench über das TwinCAT-System aufgeführt: 1. Konfiguration von TwinCAT und WorkBench 2. Anschluss an einen Servoverstärker über WorkBench 3. Konfiguration und Freigabe eines Servoverstärkers 20 Kollmorgen Oktober 2011

21 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Konfiguration von TwinCAT und WorkBench Das EtherCAT-Netzwerk muss mit dem TwinCAT System Manager eingerichtet und verwaltet werden. Für den Anschluss an einen Servoverstärker und dessen Freigabe muss der Servoverstärker unter I/O Devices im TwinCAT System Manager geladen und die Achse zu NC - Configuration hinzugefügt werden, wie unter "Inbetriebnahme über TwinCAT NC/PTP System Manager" (=> p. 15) gezeigt. Zum Anschluss an die Servoverstärker über WorkBench müssen sich diese im Zustand Pre-Op, Safe-Op oder Op befinden. Der Zugriff auf die Statusmaschine für einen Servoverstärker kann über die Registerkarte Online für den entsprechenden Servoverstärker unter dem Knoten I/O Configuration I/O Devices Device [x] Drive [x] erfolgen (siehe Screenshot unten). Das Installationsverfahren für WorkBench entspricht dem üblichen Verfahren. Ausnahme: WorkBench muss in derselben Maschine installiert werden wie TwinCAT. Die Kommunikation mit dem Servoverstärker erfolgt über den TwinCAT-Master. WorkBench kann nicht dezentral an den Master angeschlossen werden. Kollmorgen Oktober

22 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Anschluss an einen Servoverstärker über WorkBench Zum Anschluss an einen Servoverstärker muss in WorkBench ein TwinCAT-Gerät hinzugefügt werden. Dies ist über die Startseite von WorkBench möglich. Zunächst muss der Typ des Servoverstärkers (Online - TwinCAT) festgelegt werden. Daraufhin wird eine Liste mit verfügbaren Servoverstärkern angezeigt.. Für jeden Servoverstärker werden Name, Status-, Netz-ID und Port-Nummer angegeben. Nach Auswahl eines Servoverstärkers wird bei Anklicken der Schaltfläche Verbinden im linken Rahmen von WorkBench ein Gerät angelegt und eine Verbindung zu diesem Gerät hergestellt. 22 Kollmorgen Oktober 2011

23 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Die Angaben zu Name, Netz-ID und Port-Nummer stammen aus der Konfigurationsdatei des TwinCAT-Masters (der Name kann von dem durch den Befehl DRV.NAME zurückgemeldeten Namen des Servoverstärkers abweichen). Der Status gibt an, ob bereits ein in WorkBench angelegtes Gerät mit diesem bestimmten Servoverstärker verbunden ist. Name und Port-Nummer des Servoverstärkers können im TwinCAT System Manager unter der Registerkarte General (Allgemein) und EtherCAT bzw. für den entsprechenden Servoverstärker unter I/O Configuration I/O Devices Device [x] Drive [x] abgerufen werden. Kollmorgen Oktober

24 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Die Netz-ID kann in der Registerkarte EtherCAT unter I/O Configuration I/O Devices Device [x] abgerufen werden. Es ist wichtig zu verstehen, dass diese Angaben nicht vom Servoverstärker selbst, sondern vom TwinCAT- Master stammen. Wenn die TwinCAT-Konfiguration also nicht die tatsächliche Netzwerk-Konfiguration widerspiegelt, ist möglicherweise ein Servoverstärker in WorkBench aufgelistet, der nicht eingeschaltet bzw. nicht an das EtherCAT-Netzwerk angebunden ist, oder Sie haben einen Servoverstärker, der eingeschaltet und an das TwinCAT-Netzwerk angebunden, aber nicht in der WorkBench - Liste aufgeführt ist. 24 Kollmorgen Oktober 2011

25 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme Konfiguration und Freigabe eines Servoverstärkers Nach dem Verbindungsaufbau mit WorkBench kann ein Servoverstärker unter Verwendung aller normalen WorkBench-Funktionen konfiguriert werden. Der einzige Vorgang, der nicht mit WorkBench über TwinCAT durchgeführt werden kann, ist das Herunterladen neuer Firmware auf den Servoverstärker. Der Download neuer Firmware auf den Servoverstärker muss über die Funktion File over EtherCAT (FoE) des TwinCAT-Servers erfolgen. Wenn die zyklische Kommunikation des TwinCAT-Masters aktiviert ist, werden einige von WorkBench über den ASCII-Kanal gesendeten Befehle möglicherweise durch den TwinCAT-Master überschrieben. Ein von WorkBench gesendeter Befehl zur Freigabe des Servoverstärkers hat in der Regel keine Auswirkung, da das Steuerwort meist durch Mapping zugewiesen ist. Mit TwinCAT können Sie den Servoverstärker wie folgt freigeben: 1. Die Registerkarte Online wählen in NC Configuration Axes Axis [x] 2. Die Schaltfläche Set im Bereich Enabling wählen. 3. Im Popup-Dialogfenster das Kontrollkästchen Controller aktivieren, um den Servoverstärker freizugeben (bzw. die Aktivierung aufheben, um den Servoverstärker zu sperren), und mit OK bestätigen. Kollmorgen Oktober

26 AKD EtherCAT 3 Installation und Inbetriebnahme 3.7 Konfiguration über KAS IDE Wenn Sie ein Kollmorgen Automation Suite System (KAS) verwenden, ist die AKD-Konfiguration vollständig in die KAS Integrated Development Environment (IDE) integriert, wie nachfolgend gezeigt: Weitere Informationen zur Konfiguration für ein KAS- System finden Sie in folgenden Abschnitten der KAS- Dokumentation: KAS IDE-Handbuch: Siehe Kapitel Add and Configure Drive (Servoverstärker hinzufügen und konfigurieren). KAS Online-Hilfe: Siehe Using the KAS IDE> Creating a Project> Step 3 - Add and Configure Drive (Verwendung der KAS IDE > Projekt anlegen > Schritt 3 - Servoverstärker hinzufügen und konfigurieren). 26 Kollmorgen Oktober 2011

27 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4 EtherCAT-Profil 4.1 Slave-Register AL-Event und Interrupt Freigabe Phasenhochlauf CANopen over EtherCAT (CoE) Statusmaschine Feste PDO-Zuordnungen Flexible PDO Mappings Unterstützte zyklische Soll- und Istwerte Unterstützte Betriebsarten Einstellung der EtherCAT-Zykluszeit Maximale Zykluszeiten in Abhängigkeit von der Betriebsart Synchronisation Latch-Steuerwort und Latch-Statuswort Verwendung der Mailbox Feldbus-Parameter 49 Kollmorgen Oktober

28 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.1 Slave-Register Die Tabelle unten gibt die Adressen der einzelnen Register im FPGA-Speicher an. Die Daten werden im Little- Endian-Format zur Verfügung gestellt, wobei das niederwertige Byte (LSB) die niedrigste Adresse einnimmt. Eine detaillierte Beschreibung aller Register und FPGA-Speicherplätze ist in der Beschreibung EtherCAT Slave Controller der EtherCAT-Nutzerorganisation ( erhältlich. Adresse Länge (Byte) Beschreibung ZA ECAT* ZA Drive* 0x AL-Control R/W R/O 0x AL-Status R/O R/W 0x AL-Status Code R/O R/W 0x Interrupt Freigabe Register R/O R/W 0x AL-Event (IRQ-Event) R/W R/O 0x Sync Manager 0 (Mail Out Steuerregister) R/W R/O 0x Sync Manager 1 (Mail In Steuerregister) R/W R/O 0x Sync Manager 2 (Prozessdaten Output Steuerregister) R/W R/O 0x Sync Manager 3 (Prozessdaten Inpput Steuerregister) R/W R/O 0x Sync Manager 4 R/W R/O 0x Sync Manager 5 R/W R/O 0x Sync Manager 6 R/W R/O 0x Sync Manager 7 R/W R/O 0x Sync Manager 8 R/W R/O 0x1100 Max. 64 ProOut Buffer (Prozessdaten Output, Sollwerte ECAT) R/W R/O 0x1140 Max. 64 ProIn (Prozessdaten Input, Istwerte ECAT) R/O R/W 0x Mail Out Buffer (Objektkanal Buffer ECAT, die Byte-Länge ist in der Gerätebeschreibungsdatei angegeben) 0x1C Mail In Buffer (Objektkanal Buffer des Servoverstärker, die Byte-Länge ist in der Gerätebeschreibungsdatei angegeben) * ZA ECAT = Zugriffsart EtherCAT * ZA Drive = Zugriffsart Verstärker R/W R/O R/O R/W 28 Kollmorgen Oktober 2011

29 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.2 AL-Event und Interrupt Freigabe Die Kommunikation zwischen Servoverstärker und EtherCAT FPGA kann interrupt gesteuert sein. Die Register Interrupt Freigabe und AL-Event sind für die Interruptsfunktion der EtherCAT-Schnittstelle verantwortlich. Es gibt zwei Events, die ebenfalls zu einem HW-Interrupt im Verstärker führen: Das EEPROM Emulations- Event und das SyncManager 2-Event. Die Istwerte des Verstärkers (SyncManager 3 Data) werden während jeder HW-IRQ ohne Anfrage eines AL-Events geschrieben, ausgelöst beispielsweise durch ein SyncManager 2- Event. Der Mailbox-Austausch zwischen Master und AKD wird komplett durch Abfrage des AL-Eventregisters im Rahmen der Background-Task abgewickelt. Der Verstärker aktiviert individuelle EtherCAT Schnittstellen-Events, wenn das entsprechende Bit des Registers Interrupt Freigabe auf 1 gesetzt ist. Ist das Bit auf 0 gesetzt, sind die Hardware-Interrupten für die spezifischen Events deaktiviert Register Interrupt Freigabe (Adresse 0x0204:0x0205) Parameter Adresse Bit ZA Drive ZA ECAT Beschreibung AL-Control Event 0x204 0 R/W R/O Aktivierung des AL-Control Events für Phasenhochlauf - 0x204 1 R/W R/O Reserviert Sync0 DC Distributed Clock Sync1 DC Distributed Clock SyncManager activation register change EEPROM-Emulation Event - 0x204 3 bis 7 Sync Manager 0 Event (Mail Out Event) Sync Manager 1 Event (Mail In Event) Sync Manager 2 Event (Pro Out Event) Sync Manager 3 Event (Pro In Event) - 0x205 4 bis 7 0x204 2 R/W R/O Aktivieren von Distributed Clock (DC) Sync 0 Interrupts für die komplette Kommunikation 0x204 3 R/W R/O Aktivieren von Distributed Clock (DC) Sync 1 Interrupts für die komplette Kommunikation 0x204 4 R/W R/O Aktivierung des IRQ für SyncManager activation register change 0x204 5 R/W R/O Aktivierung der EEPROM Emulations-Interrupts R/W R/O Reserviert 0x205 0 R/W R/O Aktivierung der Mailbox Output Events (SDO, Sync Manager 0) für Objektkanal 0x205 1 R/W R/O Aktivierung der Mailbox Input Events (SDO, Sync Manager 1) für Objektkanal 0x205 2 R/W R/O Aktivierung des Prozessdaten Output Events (PDO, zyklische Sollwerte der Karte) 0x205 3 R/W R/O Aktivierung der Prozessdaten Input Events (PDO, zyklische Istwerte des Servoverstärkers) R/W R/O Reserviert Kollmorgen Oktober

30 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil AL-Eventanfrage (Adresse 0x0220:0x0221) Wenn das relevante Bit der AL-Eventanfrage auf 1 gesetzt ist, teilt die EtherCAT-Schnittstelle dem Verstärker mit, welches Event durch den AKD verarbeitet werden soll. Parameter Adresse Bit ZA ZA Drive ECAT Beschreibung AL-Control Event 0x220 0 R/O R/W Verarbeitung des AL-Control Events für Phasenhochlauf Sync0 Distributed Clock (DC) Event Sync1 Distributed Clock (DC) Event SyncManager activation register change EEPROM-Emulation Event - 0x220 6 bis 7 Sync Manager 0 Event Sync Manager 1 Event Sync Manager 2 Event Sync Manager 3 Event Sync Manager 4 Sync Manager 7 Event Sync Manager 8 Sync Manager 15 Event 0x220 2 R/O R/W Verarbeitung eines Distributed Clock (DC) Events 0x220 3 R/O R/W Verarbeitung eines Distributed Clock (DC) Events 0x220 4 R/O R/W Der Inhalt des SyncManager Aktivierungsregisters wurde geändert. 0x220 5 R/O R/W Verarbeitung eines EEPROM-Emulation Event zur Identifizierung des AKD innerhalb des Netzwerks. R/O R/W Reserviert 0x221 0 R/O R/W Mailbox-Anfrage (SDO, Sync Manager 0) für Objektkanal 0x221 1 R/O R/W Mailbox-Antwort (SDO, Sync Manager 1) für Objektkanal 0x201 2 R/O R/W Prozessdaten Output (PDO, zyklische Sollwerte der Karte) 0x201 3 R/O R/W Prozessdaten Input (PDO, zyklische Istwerte des Servoverstärkers) 0x221 4 bis 7 R/O R/W Reserviert 0x R/O R/W Reserviert 30 Kollmorgen Oktober 2011

31 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.3 Phasenhochlauf Die Register für AL Control, AL Status und AL Status Code sind verantwortlich für den Kommunikations- Phasenhochlauf (auch als EtherCAT-Statuswechsel bezeichnet) und die Anzeige des aktuellen Status sowie etwaiger Fehlermeldungen. Jeder Transitions-Aufforderung der Ether-CAT-Schnittstelle durch das AL Control Register und jedem AL Control Event (Interrupt) folgt der Servoverstärker mit dem AL Status Register. Eventuelle Fehlermeldungen hierbei werden in dem AL Status Code Register angezeigt. Ein Statuswechsel im AL Control Register wird im AKD abgefragt, d. h. ein AL Control Event führt nicht zu einer HW-Unterbrechung innerhalb des Verstärkers AL-Control (Adresse 0x0120:0x0121) Parameter Adresse Bit ZA Drive ZA ECAT Beschreibung Status 0x120 3 bis 0 R/O W/O 0x01: Init Request 0x02: PreOperational Request 0x03: Bootstrap Mode Request 0x04: Safe Operational Request 0x08: Operational Request Quittierung 0x120 4 R/O W/O 0x00: Keine Fehlerquittierung 0x01: Fehlerquittierung (positive Flanke) Reserviert 0x120 7 bis 5 R/O W/O - Applikationsspezifisch 0x bis 8 R/O W/O AL-Status (Adresse 0x0130:0x0131) Parameter Adresse Bit ZA ZA Drive ECAT Beschreibung Status 0x130 3 bis 0 W/O R/O 0x01: Init 0x02: PreOperational 0x03: Bootstrap Mode 0x04: Safe Operational 0x08: Operational Statuswechsel 0x130 4 W/O R/O 0x00: Bestätigung 0x01: Fehler, z. B. unzulässige Transition Reserviert 0x130 7 bis 5 W/O R/O - Applikationsspezifisch 0x bis 8 W/O R/O - Kollmorgen Oktober

32 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil AL-Statuscode (Adresse 0x0134:0x0135) Parameter Adresse Bit ZA Drive ZA ECAT Beschreibung Status 0x134 7 bis 0 W/O R/O Siehe Tabelle unten. Status 0x135 7 bis 0 W/O R/O Siehe Tabelle unten. Code Beschreibung Aktueller Status (Statuswechsel) Resultierender Status 0x0000 Kein Fehler Alle Aktueller Status 0x0011 0x0017 Fehlerhafte Statuswechsel- Anforderung Fehlerhafter Sync Manager- Konfiguration Andere Codes werden nicht unterstützt. I -> S, I -> O, P -> O, Aktueller Status + E O -> B, S -> B, P -> B I -> P, P -> S Aktueller Status + E EtherCAT-Kommunikationsphasen Beschreibung der Kommunikations-Transistionen Transition AL-Control (Bit 3 bis 0) (IB) 0x03 - (BI) - - Beschreibung INIT: Initialisierung, keine Kommunikation. EEPROM-Emulation wird aktiviert. PRE-OP: Mailbox aktiv, Slave-Parametrierung und Hochlauf-Parameter SAVE-OP: Zyklische Istwerte werden übertragen und der Servoverstärker versucht, sich zu synchronisieren. OPERATIONAL: Zyklische Sollwerte werden verarbeitet, Drehmomentfreigabe kann geschaltet werden und der Servoverstärker muss synchronisiert sein. (IP) 0x02 AKD liest die Konfiguration von SyncManager 0 & 1 und prüft den Wert der Startadresse sowie die Länge. Der AKD bereitet sich für die Abwicklung von SyncManager 0 Events vor. (PI) 0x01 - (PS) 0x04 AKD liest die Konfiguration von SyncManager 2 & 3 und prüft den Wert der Startadresse sowie die Länge. (SP) 0x02 - (SI) 0x01 - (SO) 0x08 Der SnycManager 2 Hardware-Interrupt wird durch den Verstärker aktiviert. (OS) 0x04 Deaktivierung des SyncManager 2 Hardware-Interrupts. (OP) 0x02 Deaktivierung des SyncManager 2 Hardware-Interrupts. (OI) 0x01 Deaktivierung des SyncManager 2 Hardware-Interrupts. 32 Kollmorgen Oktober 2011

33 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.4 CANopen over EtherCAT (CoE) Statusmaschine Die Statusmaschine für Steuer- und Statuswort entspricht der CANopen Statusmaschine gemäß DS402. Die CANopen Steuer- und Statuswörter werden bei jeder festen PDO-Zuordnung erfasst (siehe Kapitel Feste PDO- Zuordnungen, Seite ) Statusbeschreibung Status Beschreibung Not ready to Switch On Der Servoverstärker ist nicht einschaltbereit, es wird keine Betriebsbereitschaft vom Regler gemeldet. Der Servoverstärker befindet sich noch in der Bootphase oder in einem Fehlerzustand. Switch On Disable Ready to Switch On Switched On Operation Enable Quick Stop Active Fault Reaction Active Fault Im Status Switch On Disable kann der Verstärker nicht durch die EtherCAT- Schnittstelle aktiviert werden, z. B. weil keine Stromquelle zugeschaltet ist. Im Status Ready to Switch On kann der Verstärker über das Steuerwort aktiviert werden. Im Status Switched On ist der Verstärker aktiviert, die Sollwerte der EtherCAT- Schnittstelle werden jedoch noch nicht übernommen. Der Verstärker befindet sich im Stillstand und eine positive Flanke in Bit 3 des Steuerworts aktiviert die Sollwertübertragung (Übergang in den Zustand Operation Enable ). In diesem Zustand ist der Servoverstärker aktiviert und Sollwerte werden von der EtherCAT-Schnittstelle übertragen. Der Servoverstärker folgt einer Schnellhalt-Rampe. Der Servoverstärker reagiert mit einer Nothalt-Rampe auf einen Fehler. Ein Fehler liegt an, der Antrieb wurde gestoppt und gesperrt. Kollmorgen Oktober

34 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil Befehle im Steuerwort Bitbelegung im Steuerwort Bit Name Bit Name 0 Switch on 8 Pause/Halt 1 Disable Voltage 9 Reserviert 2 Quick Stop 10 Reserviert 3 Enable Operation 11 Reserviert 4 Betriebsartspezifisch 12 Reserviert 5 Betriebsartspezifisch 13 Herstellerspezifisch 6 Betriebsartspezifisch 14 Herstellerspezifisch 7 Reset Fault 15 Herstellerspezifisch Befehle im Steuerwort Befehl Bit 7 Reset Fault Bit 3 Bit 2 Enable Operation Quick Stop Bit 1 Disable Voltage Bit 0 Switch On Transitions Herunterfahren X X , 6, 8 Einschalten X X Spannung sperren X X X 0 X 7, 9, 10, 12 Schnellhalt X X 0 1 X 7, 10, 11 Betrieb sperren X Betrieb freigeben X , 16 Fehler-Reset 1 X X X X 15 Mit X gekennzeichnete Bits sind irrelevant. 0 und 1 kennzeichnen den Zustand des einzelnen Bits. Von der Betriebsart abhängige Bits im Steuerwort Die folgende Tabelle beschreibt die von der Betriebsart abhängigen Bits im Steuerwort. Derzeit werden ausschließlich herstellerspezifische Betriebsarten unterstützt. Die einzelnen Betriebsarten werden über das Objekt 6060h Betriebsarten eingestellt. Betriebsart Nr. Bit 4 Bit 5 Bit 6 Profile Position Mode (pp) 01h new_setpoint change_set_immediately absolut/relativ Profile Velocity Mode (pv) 03h Reserviert Reserviert Reserviert Profile Torque Mode (tq) 04h Reserviert Reserviert Reserviert Homing Mode (hm) 06h homing_operation_start Reserviert Reserviert Interpolated Position Mode (ip) 07h Reserviert Reserviert Cyclic synchronous Position Mode 08h Reserviert Reserviert Reserviert Beschreibung der übrigen Bits im Steuerwort Bit 8: (Pause) Ist Bit 8 gesetzt, stoppt der Antrieb in allen Betriebsarten. Die Sollwerte (Geschwindigkeit für Referenzfahrt oder Tippbetrieb, Fahrauftragsnummer, Sollwerte für Digitalmodus) der einzelnen Betriebsarten bleiben erhalten. Bit 9,10: Diese Bits sind für das Antriebsprofil (DS402) reserviert. Bit 13, 14, 15: Diese Bits sind herstellerspezifisch und derzeit reserviert. 34 Kollmorgen Oktober 2011

35 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil Bits der Statusmaschine (Statuswort) Bitbelegung im Statuswort Bit Name Bit Name 0 Ready to switch on 8 Herstellerspezifisch (reserviert) 1 Switched on 9 Remote (immer 1) 2 Operation Enable 10 Target reached 3 Fault 11 Internal limit active 4 Voltage enabled 12 Betriebsartspezifisch (reserviert) 5 Quick Stop 13 Betriebsartspezifisch (reserviert) 6 Switch on disabled 14 Herstellerspezifisch (reserviert) 7 Warning 15 Herstellerspezifisch (reserviert) Zustände der Statusmaschine Status Bit 6 Switch on disabled Bit 5 Quick Stop Bit 3 Fault Bit 2 Operation Enable Bit 1 Switched on Bit 0 Switch on disabled Nicht einschaltbereit 0 X Einschaltsperre 1 X Einschaltbereit Eingeschaltet Betrieb freigegeben Fehler 0 X Fehlerreaktion aktiv 0 X Schnellhalt aktiv Mit X gekennzeichnete Bits sind irrelevant. 0 und 1 kennzeichnen den Zustand der einzelnen Bits. Beschreibung der übrigen Bits im Statuswort Bit 4: voltage_enabled. Wenn dieses Bit gesetzt ist, dann liegt die Zwischenkreisspannung an. Bit 7: warning. Für das Setzen von Bit 7 und diese Warnung kann es mehrere Gründe geben. Der Grund für eine Warnung wird in Form des Fehlercodes der Notfall-Meldung angezeigt, die auf Grund dieser Warnung über den Bus gesendet wird. Bit 9: remote. Ist immer auf 1 gesetzt, d. h. der Verstärker kann immer kommunizieren und über die RS232- Schnittstelle beeinflusst werden. Bit 10: target_reached. Wird gesetzt, wenn der Antrieb die Zielposition erreicht hat. Bit 11: internal_limit_active. Dieses Bit drückt aus, dass eine Bewegung begrenzt wurde oder wird. In verschiedenen Betriebsarten führen unterschiedliche Warnungen zum Setzen des Bits. Kollmorgen Oktober

36 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.5 Feste PDO-Zuordnungen Es können verschiedene vordefinierte Zuordnungen über die Objekte 0x1C12 und 0x1C13 für den zyklischen Datenaustausch ausgewählt werden. Mit dem Objekt 0x1C12 Subindex 1(Sync Manager 2 Assignment) kann über die Werte 0x1701, 0x1702, 0x1703, 0x1720 bis 0x1724 ein feste Zuordnung für die zyklischen Sollwerte eingestellt werden. Mit dem Objekt 0x1C13 Subindex 1 (Sync Manager 3 Assignment ) kann über die Werte 0x1B01, 0x1B20 bis 0x1B24 eine feste Zuordnung für die zyklischen Istwerte des Verstärkers eingestellt werden. Die folgende Sequenz beschreibt die Auswahl der festen Befehlswertzuordnung 0x1701 über SDOs: 1. SDO Schreibzugriff auf Objekt 0x1C12Sub0 Data:0x00 2. SDO Schreibzugriff auf Objekt 0x1C12Sub1 Data:0x SDO Schreibzugriff auf Objekt 0x1C12Sub0 Data:0x01 Die folgenden festen Zuordnungen werden unterstützt: Positionsschnittstelle: 0x1701 Positionssollwert (4 Bytes), Steuerwort (2 Bytes), gesamt (6 Bytes) 0x1720 Steuerwort (2 Bytes), Interpolierter Positionssollwert (4 Bytes), Latch-Steuerwort (2 Bytes), Drehmoment-Vorsteuerung (2 Bytes), Digitalausgänge (2 Bytes) 0x1721 Interpolierter Positionssollwert (4 Bytes), Steuerwort (2 Bytes), Drehmoment-Vorsteuerung (2 Bytes) 0x1722 Steuerwort (2 Bytes), Interpolierter Positionssollwert (4 Bytes), Latch-Steuerwort (2 Bytes), Drehmoment-Vorsteuerung (2 Bytes), Digitalausgänge (2 Bytes), max. Drehmoment (2 Bytes) 0x1723 Steuerwort (2 Bytes), Interpolierter Positionssollwert (4 Bytes), Latch-Steuerwort (2 Bytes), Drehmoment-Vorsteuerung (2 Bytes), Digitalausgänge (2 Bytes), Reset geänderter Eingangsinformationen (2 Bytes) 0x1724 Zielposition für zyklischen, synchronen Lageregler Modus (4 Bytes), Steuerwort (2 Bytes), Drehmoment Vorsteuerung (2 Bytes) 0x1B01 Positions-Istwert (4 Byte), Statuswort (2 Bytes), gesamt (6 Bytes) 0x1B20 Interner Positions-Istwert ( 4 Bytes), Position des 2. Positions-Feedbacks (4 Bytes), Geschwindigkeits-Istwert (4 Bytes), Digitale Eingänge (4 Bytes), Schleppfehler (4 Bytes), Latch Position positiv (4 Bytes), Statuswort (2 Bytes), Drehmoment-Istwert (2 Bytes), Latch Status (2 Bytes), Analoger Eingang (2 Bytes) 0x1B21 Interner Positions-Istwert (4 Bytes), Statuswort (2 Bytes) 0x1B22 Interner Positions-Istwert ( 4 Bytes), Position des 2. Positions-Feedbacks (4 Bytes), Geschwindigkeits-Istwert (4 Bytes), Digitale Eingänge (4 Bytes), Schleppfehler (4 Bytes), Latch Position negativ (4 Bytes), Statuswort (2 Bytes), Drehmoment-Istwert (2 Bytes), Latch Status (2 Bytes), Analoger Eingang (2 Bytes) 0x1B23 Interner Positions-Istwert ( 4 Bytes), Position des 2. Positions-Feedbacks (4 Bytes), Geschwindigkeits-Istwert (4 Bytes), Digitale Eingänge (4 Bytes), Schleppfehler (4 Bytes), Latch Position positiv/negativ (4 Bytes), Statuswort (2 Bytes), Drehmoment-Istwert (2 Bytes), Latch Status (2 Bytes), Analoger Eingang (2 Bytes) 0x1B24 Positions-Istwert (4 Bytes), Statuswort (2 Bytes) Geschwindigkeits-Schnittstelle: 0x1702 Geschwindigkeit-Sollwert (4 Bytes), Steuerwort (2 Bytes), gesamt (6 Bytes) 0x1B02 Positions-Istwert (4 Byte), Statuswort (2 Bytes), gesamt (6 Bytes) Drehmoment-Schnittstelle: 0x1703 Drehmoment-Sollwert (4 Bytes), Steuerwort (2 Bytes) 36 Kollmorgen Oktober 2011

37 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil 4.6 Flexible PDO Mappings Neben dem festen PDO-Mapping ist auch das so genannte flexible Mapping von Echtzeitobjekten möglich. Die Konfiguration ähnelt der beschriebenen Sequenz für feste Mappings: 1. Die Mapping-Auswahl wird gelöscht (Schreiben von 0 in Objekt 0x1C12 Sub 0 und 1C13 Sub 0). 2. Da die AKD-Implementierung auf CANopen basiert, erfolgt die Erstellung der Echtzeitdaten auf Basis von bis zu 4 PDOs aus mit 8 Bytes in beiden Richtungen. Diese PDOs werden auf dieselbe Weise wie in einem CAN-Controller mit den Objekten 0x1600 bis 0x1603 und 0x1A00 bis 0x1A03 erstellt. Nicht verwendete PDOs müssen durch Schreiben von 0 in den Subindex 0 gelöscht werden. 3. SDO-Schreibzugriff auf Objekt 0x1C12 Sub mit den PDOs (0x x1603) in Empfangsrichtung des AKD (Sollwerte) zu verwenden. 4. SDO-Schreibzugriff auf Objekt 0x1C13 Sub mit den PDOs (0x1A00.. 0x1A03) in Senderichtung des AKD (Istwerte) zu verwenden. 5. SDO-Schreibzugriff auf die Objekte 0x1C12 Sub 0 und 0x1C13 Sub 0 mit der Anzahl gemappter PDOs in dieser Richtung. Siehe hierzu das Kapitel "Flexible PDO Mappings" (=> p. 37). Die zyklisch verwendeten Daten sind im PDO- Zuordnungsfenster für die Ein- und Ausgänge der Sync Manager sichtbar. Die Standardeinstellung lautet auf die festen PDOs 0x1701 und 0x1B01 (Inhalt bei Auswahl in der PDO-Liste sichtbar). Wenn freies Mapping erforderlich ist, muss das Kontrollkästchen für PDO-Konfiguration aktiviert werden. Kollmorgen Oktober

38 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil Beispiel: Freies PDO-Mapping Für das freie Mapping der Ausgänge müssen Sie das feste Mapping von 0x1701 deaktivieren. Stattdessen können Sie bis zu vier PDOs (0x1600-0x1603) frei zuweisen. Die maximale Anzahl an Bytes für jedes dieser PDOs ist 8. ==========> Anschließend können Sie das Standard-Mapping, z.b. für PDO 0x1600, erweitern: Eine Liste möglicher Objekte für das Mapping erscheint, aus der Sie einen neuen Eintrag auswählen. In diesem Fall ist der Sollwert für den interpolierten Positionsmodus gewählt. Dasselbe gilt für die Tx-PDO-Richtung. Hier ist der Wert der internen Ist-Position gewählt. 38 Kollmorgen Oktober 2011

39 AKD EtherCAT 4 EtherCAT-Profil Das Resultat ist die Start-SDO-Liste für diese beispielhafte, frei zugewiesene Konfiguration. Für die Verwendung im NC müssen Sie die interpolierte Sollwertposition von der Achse mit der NC-Achse verknüpfen. Kollmorgen Oktober

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