Anwenderhandbuch. Wegaufnehmer MxK mit EtherCAT-Schnittstelle MXK AD 10 / 2007

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1 Wegaufnehmer MxK mit EtherCAT-Schnittstelle MXK AD 10 / 2007 Anwenderhandbuch TWK-ELEKTRONIK GmbH PB D Düsseldorf Tel.: +49/211/ Fax: +49/211/ info@twk.de

2 COPYRIGHT: The Operating Instructions MXK is owned by TWK-ELEKTRONIK GMBH and is protected by copyright laws and international treaty provisions by TWK-ELEKTRONIK GMBH POB Düsseldorf Germany Tel. +49/211/ Fax +49/211/ MXK AD / Seite 2

3 Inhaltsverzeichnis 1. Allgemeines Installationshinweise Anschluss über M12/M8 - Stecker EtherCAT-Verkabelung Adressierung Status LEDs XML-Datei Prozessdatenaustausch Programmierung und Diagnose (CANopen over EtherCAT) Gesamtübersicht Objektverzeichnis Kommunikationsparameter Objekt 1000 h - Device type Objekt 1001 h - Error register Objekt 1008 h - Manufacturer device name Objekt 1009 h - Manufacturer hardware version Objekt 100A h - Manufacturer software version Objekt 1018 h - Identity Object Objekt 1A00 h - Transmit PDO Mapping Objekt 1C00 h - Sync Manager Communication Type Objekt 1C12 h - Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Objekt 1C13 h - Sync Manager Channel 3 (Process Data Input) Herstellerspezifische Parameter Objekt 2000 h - Manufactured Date Objekt 2001 h - Sensor Serial Number Objekt 2002 h - Sensor Length Objekt 2003 h - Number Of Magnets Objekt 2004 h - Sensor Status Bits Objekt 2005 h - Missing Magnet Status Objekt 2006 h - Supply Voltage Objekt 2007 h - Threshold Voltage Objekt 2008 h - SE Threshold Voltage Objekt 2009 h - Sensor Resolution Objekt 200A h - Measuring Direction Reversed Objekt 200B h - Prediction Buffer Size Objekt 200C h - Save Configuration Objekt 200D h - Noise Window Objekt 200E h - Velocity Window Objekt 200F h - Enabel Smart Missing Magnet Detection Objekt 3101 h - Inputs...13 MXK AD / Seite 3

4 Inhaltsverzeichnis 4.4 Standardisierte Geräteparameter Objekt 6000 h - Operating parameters Objekt 6001 h - Measuring units per revolution Objekt 6002 h - Total measuring range TwinCAT System Manager Installation der XML-Datei Inbetriebnahme online...15 MXK AD / Seite 4

5 1. Allgemeines 2.Installationshinweise 1. Allgemeines Die magnetostriktiven Wegaufnehmer sind für den direkten Anschluß an das Industrial Ethernet System EtherCAT ausgelegt. Durch Nutzung des CANopen over EtherCAT-Telegramms (CoE) lassen sich Parameter und Diagnosedaten wie von CANopen gewohnt behandeln. Die EtherCAT-Spezifikationen sind über die EtherCAT Technology Group ETG ( zu beziehen. 2. Installationshinweise 2.1 Anschluss über M12/M8 - Stecker Die Magnosens Wegaufnehmer vom Typ...M01 haben getrennte Stecker für die Versorgung und das EtherCAT- System. Gerätestecker: - M12x4 D-codiert Buchse: Bus In - M12x4 D-codiert Buchse: Bus Out - M8x4 Stifte: 24 V Spannungsversorgung In und Out sind auf dem Gerät gekennzeichnet. (Steckerbelegung siehe Datenblatt 11791) 2.2 EtherCAT-Verkabelung Die physikalischen Eigenschaften der Schnittstelle beruhen auf dem 100BASE-TX Ethernet-Standard gemäß ISO/ IEC Daraus folgt: - Das EtherCAT-Kabel muss mindestens den Anforderungen nach CAT5 entsprechen. - Zwischen zwei Teilnehmern darf die Leitungslänge max. 100 m betragen. - Ein Einstellung der Baudrate ist nicht möglich/nötig Die Netzwerktopologie ist bei EtherCAT normalerweise die Linienstruktur. Über Busmodule mit integriertem Switch Port können jedoch auch Baumstrukturen bzw. Stichleitung realisiert werden. Im Gegensatz zu heute üblichen EDV-Netzen sind Hubs nicht zulässig und ein Standard-Switch nur direkt hinter dem Master (erster Teilnehmer muss dann eine MAC-Adresse besitzen). Zur Verkabelung empfehlen wir fertig konfektionierte Datenleitungen mit beidseitig angespritzen M12-Steckern, diese können in verschiedenen Längen bei uns bestellt werden (siehe Datenblatt 11791). Abschlusswiderstände sind nicht nötig. MXK AD / Seite 5

6 2. Installationshinweise 2.3 Adressierung Das manuelle Einstellen der Teilnehmeradresse ist nicht erforderlich. Sie wird vom EtherCAT-Master automatisch gemäß der physikalischen Reihenfolge im Bus vergeben. 2.4 Status LEDs Im Anschlusskopf des Wegaufnehmers sind hinter dem Schauglas vier LEDs untergebracht. Die Bedeutung ist wie folgt: Status Bedeutung Link IN Link OUT an aus blinken keine Verbindung Verbindung Datenverkehr Gerätestatus an blinken (1s) blinken (2s) aus Init Pre-Operational Safe-Operational Operational LED Anordnung Error an aus blinken Magnet fehlt Kein Fehler Versorgungsspannung nicht o.k. Link Out Gerätestatus Link IN Error 2.5 XML-Datei Zur Einbindung des Wegaufnehmers in ein Projektierungstool wird eine XML-Datei auf CD-ROM mitgeliefert. Sie beschreibt die Merkmale des EtherCAT-Teilnehmers im standardisierten XML-Format. Nach dem Einbinden der XML-Datei in das Projektierungstool (z.b. TwinCAT System Manager der Fa. Beckhoff) kann der Wegaufnehmer offline in den Bus eingebunden werden. Ein Zugriff auf die Parameter und Diagnoseinformationen (CANopen over EtherCAT) ist jedoch erst nach dem Auslesen (online) aus dem Wegaufnehmer möglich. Siehe Kapitel 5. MXK AD / Seite 6

7 3. Prozessdatenaustausch 3. Prozessdatenaustausch Der Wegaufnehmer liefert in einem Prozessdatenobjekt (PDO) 10 Byte Eingangsdaten. Diese sind: - 2 Byte Statusinformationen - 4 Byte Positionsdaten - 4 Byte Geschwindigkeitsdaten Die Festlegung der Ausgabedaten (Mapping) kann nicht verändert werden. Datenformat Byte 0 Byte Bit Status Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte Bit Position Byte 6 Byte 7 Byte 8 Byte Bit Geschwindigkeit Die Darstellung des Positions- und Geschwindigkeitswertes geschieht im Intelformat (Little Endian). Status Byte reserviert reserviert reserviert Fehlerbit 0 = Kein Fehler / 1 = Fehler Magnetnummer (1-15) Position Auflösung (µm pro Schritt) und Messrichtung (fallendes oder steigendes Signal) des Wegaufnehmers lassen sich über die CoE-Parameter 2009 h und 200A h verändern. Das spannungsausfallsichere Abspeichern der geänderten Parameter geschieht über den CoE-Parameter 200C h. Siehe Kapitel und Geschwindigkeit Die Einheit der Geschwindigkeit ist mm/schritt. Sie kann nicht verändert werden. Die Geschwindigkeit wird mit Vorzeichen dargestellt, d.h. Bewegung des Magneten vom Sensorkopf in Richtung Stabende ergibt einen positiven Geschwindigkeitswert, eine Bewegung vom Stabende zum Sensorkopf einen negativen. MXK AD / Seite 7

8 4. Programmierung und Diagnose 4. Programmierung und Diagnose (CANopen over EtherCAT) 4.1 Gesamtübersicht Objektverzeichnis Index Object Name Data type Access Communication Profile Area 1000 h VAR Device type Unsigned32 ro 1001 h VAR Error register Unsigned8 ro 1008 h VAR Manufacturer device name String ro 1009 h VAR Manufacturer hardware version String ro 100A h VAR Manufacturer software version String ro 1018 h RECORD Identity object ro 1A00 RECORD TxPDO1 ro 1C00 RECORD Sync Manager Communication Type ro 1C12 RECORD Sync Manager RxPDO Assign rw 1C13 RECORD Sync Manager TxPDO Assign rw Manufacturer Specific Profile Area 2000 VAR Manufactured Date String ro 2001 VAR Sensor Serial Number Unsigned32 ro 2002 VAR Sensor Length Unsigned32 ro 2003 VAR Number of Magnets Unsigned32 ro 2004 VAR Sensor Status Bits Unsigned32 ro 2005 VAR Missing Magnet Status Unsigned32 ro 2006 VAR Suppley Voltage Real32 ro 2007 VAR Threshhold Voltage Real32 ro 2008 VAR SE Threshhold Voltage Real32 ro 2009 VAR Sensor Resolution Unsigned32 rw 200A VAR Measuring Direction Reversed Unsigned32 rw 200B VAR Prediction Buffer Size Unsigned32 rw 200C VAR Save Configuration Unsigned32 rw 200D VAR Noise Window Unsigned32 rw 200E VAR Velocity Window Unsigned32 rw 200F VAR Enable Smart Missing Magnet Detection Unsigned32 rw 3101 RECORD Inputs ro Standardised Device Profile Area 6000 h VAR Operating parameters Unsigned16 ro 6001 h VAR Measuring units per revolution Unsigned32 ro 6002 h VAR Total measuring range in measuring units Unsigned32 ro MXK AD / Seite 8

9 4. Programmierung und Diagnose 4.2 Kommunikationsparameter Objekt 1000 h - Device type 1000 h 00 Device type Unsigned32 ro 0xA Objekt 1001 h - Error register 1001 h 00 Error register Unsigned8 ro Momentan nicht verwendet Objekt 1008 h - Manufacturer device name 1008 h 00 Manufacturer device name String ro TWK-Magnosens MxK Objekt 1009 h - Manufacturer hardware version 1009 h 00 Manufacturer hardware version String ro Enthält die momentane Hersteller Hardwareversion z.b.: Objekt 100A h - Manufacturer software version 100A h 00 Manufacturer software version String ro Enthält die momentane Hersteller Softwareversion z.b.: Objekt 1018 h - Identity Object 1018 h 00 Largest supported subindex Unsigned8 ro 4 01 Manufacturer ID Unsigned32 ro 0x10D 02 Product ID Unsigned32 ro 0x Revision No. Unsigned32 ro XXXX XXXX 04 Serial No. Unsigned32 ro XXXX XXXX MXK AD / Seite 9

10 4. Programmierung und Diagnose Objekt 1A00 h - Transmit PDO Mapping 1A00 h 00 Largest supported subindex Unsigned8 ro 3 01 PDO mapping first object Unsigned32 ro 0x PDO mapping second object Unsigned32 ro 0x PDO mapping third object Unsigned32 ro 0x Das Objekt 1A00 h bestimmt den Inhalt des Prozessdatentelegramms Objekt 1C00 h - Sync Manager Communication Type 1A00 h 00 Largest supported subindex Unsigned8 ro 4 01 Communication Type Sync Manager 1 Unsigned8 ro 1 02 Communication Type Sync Manager 2 Unsigned8 ro 2 03 Communication Type Sync Manager 3 Unsigned8 ro 3 04 Communication Type Sync Manager 4 Unsigned8 ro 0 Sync Manager Communication Types: 0 unused 1 mailbox receive (master to slave) 2 mailbox send (slave to master) 3 process data output 4 process data input Objekt 1C12 h - Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) 1C12 h 00 Number of RxPDOs Unsigned8 ro 0 01 PDO mapping first object Unsigned32 rw Der Wegaufnehmer empfängt keine Prozeßdaten vom Master Objekt 1C13 h - Sync Manager Channel 3 (Process Data Input) 1C13 h 00 Number of TxPDOs Unsigned8 ro 1 01 PDO mapping first object Unsigned32 rw 1A00 h MXK AD / Seite 10

11 4. Programmierung und Diagnose 4.3 Herstellerspezifische Parameter Objekt 2000 h - Manufactured Date 2000 h 00 Manufactured Date String ro yyyy/mm/dd Objekt 2001 h - Sensor Serial Number 2001 h 00 Sensor Serial Number Unsigned32 ro xxxxxxxx Objekt 2002 h - Sensor Length 2002 h 00 Sensor Length Unsigned32 ro xxxxxxxx Messbereich des Wegaufnehmers in mm Objekt 2003 h - Number Of Magnets 2003 h 00 Number Of Magnets Unsigned16 ro xxxx Anzahl der unterstützten Magnete Objekt 2004 h - Sensor Status Bits 2004 h 00 Sensor Status Bits Unsigned16 ro Sensorfehler Objekt 2005 h - Missing Magnet Status 2005 h 00 Missing Magnet Status Unsigned16 ro Magnet fehlt MXK AD / Seite 11

12 4. Programmierung und Diagnose Objekt 2006 h - Supply Voltage 2006 h 00 Supply Voltage Real32 ro Anzeige der aktuellen Versorgungsspannung Objekt 2007 h - Threshold Voltage 2007 h 00 Threshold Voltage Real32 ro Objekt 2008 h - SE Threshold Voltage 2008 h 00 SE Threshold Voltage Real32 ro Objekt 2009 h - Sensor Resolution 2009 h 00 Sensor Resolution Unsigned16 rw Über diesen Parameter läßt sich die Auflösung des Wegaufnehmers in µm einstellen. Z.B. ein Wert von 10 ergibt eine Auflösung von 10 µm pro Schritt Objekt 200A h - Measuring Direction Reversed 200A h 00 Measuring Direction Reversed Unsigned32 rw 0,1 Einstellung der Messrichtung: 0 = Steigendes Signal vom Sensorkopf zum Stabende 1 = Fallendes Signal vom Sensorkopf zum Stabende Objekt 200B h - Prediction Buffer Size 200B h 00 Prediction Buffer Size Unsigned32 rw Durch Einstellung dieses Puffers wird eine Mittelwertbildung eingerichtet. Diese liefert anhand der im Puffer abgelegten Werte ein Vorrausberechnung des Messwertes, bis ein neuer wahrer (gemessener) Wert eintrifft. Der voreingestellte Wert von 15 hat sich hier als praktikabel erwiesen. Achtung: Ein hoher Wert beeinflusst die Reaktionszeit des Wegaufnehmers. MXK AD / Seite 12

13 4. Programmierung und Diagnose Objekt 200C h - Save Configuration 200C h 00 Save Configuration Unsigned32 rw 0,1 Das Schreiben einer 1 in diesen Parameter bewirkt das Abspeichern der Parameter im spannungsausfallsichern EEPROM. Nach dem Abspeichern setzt der Geber den Wert wieder auf 0 zurück Objekt 200D h - Noise Window 200D h 00 Noise Window Unsigned32 rw 0 Nur für Mehrmagnetmessung. Wird hier ein Wert grösser 0 eingetragen, so geschieht die Meldung eines fehlenden Positionsringes nicht im Statusbyte sondern durch sprunghafte Änderung des Istwertes dieses Magneten um den eingetragenen Wert. Siehe auch Objekt 200E h - Velocity Window 200E h 00 Velocity Window Unsigned32 rw 2 Bestimmt die Zeitbasis der Geschwindigkeitserfassung Objekt 200F h - Enabel Smart Missing Magnet Detection 200F h 00 Enable Smart Missing Magnet Unsigned32 rw 0,1 0 Detection Nur für Mehrmagnetmessung. Das Freischalten dieser Funktion verhindert bei Magnetverlust ein Driften des Positionswertes auf den nächsten vorhandenen Magneten. Wird ein Wert in Objekt 200D h eingetragen, so springt der Positionswert für den verlorenen Magneten um diesen Wert, andernfalls bleibt er auf dem letzten gültigen Positionswert Objekt 3101 h - Inputs 3101 h 00 Largest supported subindex Unsigned8 ro 3 01 Status 1 Unsigned16 ro 02 Position 1 Unsigned32 ro 03 Velocity 1 Unsigned32 ro MXK AD / Seite 13

14 4. Programmierung und Diagnose 4.4 Standardisierte Geräteparameter Objekt 6000 h - Operating parameters 6000 h 00 Operating parameters Unsigned16 ro 0 Zur Zeit nicht genutzt Objekt 6001 h - Measuring units per revolution 6001 h 00 Measuring units per revolution Unsigned32 ro Anzeige der eingestellen Auflösung in µm Objekt 6002 h - Total measuring range 6002 h 00 Total measuring range Unsigned64 ro Anzeige der Gesamtschrittzahl (Messbereich des Wegaufnehmers / eingestelle Auflösung). MXK AD / Seite 14

15 5. TwinCAT System Manager 5. TwinCAT System Manager 5.1 Installation der XML-Datei - Kopieren Sie die mitgelieferte XML-Datei in das Verzeichnis..\Twincat\Io\Ethercat - Starten Sie den TwinCAT System Manager 5.2 Inbetriebnahme online Sofern ein verdrahtetes lauffähiges System vorliegt läßt sich der Busaufbau am einfachsten online einlesen. Diese Vorgehensweise wird hier beschrieben. Legen Sie ein neues Projekt an, markieren Sie "E/A Geräte" und klicken Sie auf den "Zauberstab" Den folgenden Hinweis bestätigen Sie mit OK. Anschließend sollte TwinCAT ihre Netzwerkkarte finden. Dies bestätigen Sie mit OK. MXK AD / Seite 15

16 5. TwinCAT System Manager Nach dem Bestätigen des folgenden Dialogs mit "Ja" sollten alle angeschlossenen Geräte gefunden werden. Hier der EtherCAT-Master (Gerät1), eine Beckhoff Busklemme mit E/A-Modulen und der TWK-Wegaufnehmer (Magnosens). Akiviert man nun noch den sogenannten Free Run so werden die E/A-Daten im azyklischen Datenverkehr ausgetauscht und können im TwinCAT beobachtet werden. Ein Klick auf die "Inputs" des Magnosens bringt die Eingangsdaten des Wegaufnehmers zur Anzeige. MXK AD / Seite 16

17 5. TwinCAT System Manager Klickt man stattdessen auf den Magnosens selber, so gelangt man über die Register des folgenden Bildes an die Konfiguration und Parameterierung des Wegaufnehmers. Über das Register CoE-Online gelangt man an die Parameter- und Diagnosedaten. Alle mit "rw" gekennzeichneten Parameter können verändert werden. Die Beschreibung der Parameter finden Sie im Kapitel 4. Vergessen Sie nicht die Parameter anschließend über den Parameter 200C h spannungsausfallsicher zu speichern. MXK AD / Seite 17