Dokumentation. EK18xx. EtherCAT-Buskoppler. Version: Datum:

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1 Dokumentation EK18xx EtherCAT-Buskoppler Version: Datum:

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3 Produktübersicht EtherCAT Buskoppler 1 Produktübersicht EtherCAT Buskoppler EK1814 [} 18] EtherCAT-Buskoppler mit 4 digitalen Eingängen und 4 digitalen Ausgängen EK1818 [} 18] EtherCAT-Buskoppler mit 8 digitalen Eingängen und 4 digitalen Ausgängen EK1828 [} 18] EtherCAT-Buskoppler mit 4 digitalen Eingängen und 8 digitalen Ausgängen EK [} 18] EtherCAT-Buskoppler mit 8 digitalen Ausgängen EK18xx Version: 2.1 3

4 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Produktübersicht EtherCAT Buskoppler Vorwort Hinweise zur Dokumentation Sicherheitshinweise Ausgabestände der Dokumentation Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten Grundlagen EtherCAT Grundlagen EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden EtherCAT State Machine CoE-Interface: Hinweis Distributed Clock Produktübersicht Übersicht EtherCAT-Koppler EK18xx Einführung Technische Daten Optionale Distributed Clocks Unterstützung Port-Zuordnung EtherCAT-Koppler Montage und Verdrahtung Hinweise zum ESD-Schutz Tragschienenmontage Anschlusstechnik Montage von passiven Klemmen Speisung, Potenzialgruppen EK18xx - Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Parametrierung und Inbetriebnahme Übersicht Konfiguration Übersicht Prozessdaten EK EK EK EK Fehlerbehandlung und Diagnose Diagnose-LEDs Anhang UL Hinweise Firmware Kompatibilität Firmware Update EL/ES/EM/EPxxxx Support und Service Version: 2.1 EK18xx

5 Vorwort 2 Vorwort 2.1 Hinweise zur Dokumentation Zielgruppe Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs- und Automatisierungstechnik, das mit den geltenden nationalen Normen vertraut ist. Zur Installation und Inbetriebnahme der Komponenten ist die Beachtung der Dokumentation und der nachfolgenden Hinweise und Erklärungen unbedingt notwendig. Das Fachpersonal ist verpflichtet, für jede Installation und Inbetriebnahme die zu dem betreffenden Zeitpunkt veröffentliche Dokumentation zu verwenden. Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produkte alle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungen und Normen erfüllt. Disclaimer Diese Dokumentation wurde sorgfältig erstellt. Die beschriebenen Produkte werden jedoch ständig weiter entwickelt. Wir behalten uns das Recht vor, die Dokumentation jederzeit und ohne Ankündigung zu überarbeiten und zu ändern. Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Dokumentation können keine Ansprüche auf Änderung bereits gelieferter Produkte geltend gemacht werden. Marken Beckhoff, TwinCAT, EtherCAT, Safety over EtherCAT, TwinSAFE, XFC und XTS sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation GmbH. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch Dritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen. Patente Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP , EP , DE , DE mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern. Die TwinCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP , US mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern. EtherCAT ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizensiert durch die Beckhoff Automation GmbH, Deutschland Copyright Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Deutschland. Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet. Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmusteroder Geschmacksmustereintragung vorbehalten. EK18xx Version: 2.1 5

6 Vorwort 2.2 Sicherheitshinweise Sicherheitsbestimmungen Beachten Sie die folgenden Sicherheitshinweise und Erklärungen! Produktspezifische Sicherheitshinweise finden Sie auf den folgenden Seiten oder in den Bereichen Montage, Verdrahtung, Inbetriebnahme usw. Haftungsausschluss Die gesamten Komponenten werden je nach Anwendungsbestimmungen in bestimmten Hard- und Software- Konfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über die dokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG. Qualifikation des Personals Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs-, Automatisierungs- und Antriebstechnik, das mit den geltenden Normen vertraut ist. Erklärung der Symbole In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Symbole mit einem nebenstehenden Sicherheitshinweis oder Hinweistext verwendet. Die Sicherheitshinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen! GEFAHR WARNUNG VORSICHT Achtung Akute Verletzungsgefahr! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Verletzungsgefahr! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Schädigung von Personen! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden! Schädigung von Umwelt oder Geräten Wenn der Hinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, können Umwelt oder Geräte geschädigt werden. Tipp oder Fingerzeig Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen. Hinweis 6 Version: 2.1 EK18xx

7 Vorwort 2.3 Ausgabestände der Dokumentation Version Änderungen 2.1 Update Kapitel "Hinweise zur Dokumentation" Update Kapitel "Technische Daten" Hinweis zum ESD-Schutz eingefügt Update Revisionsstand 2.0 Migration Update Revisionsstand Strukturupdate 1.3 Strukturupdate Update Revisionsstand Update Kapitel "Technische Daten" 1.2 Ergänzung Kapitel "Speisung, Potenzialgruppen" 1.1 EK1818, EK1828, EK ergänzt Veröffentlichung 0.3 Ergänzungen und Korrekturen 0.2 Ergänzungen und Korrekturen 0.1 Vorläufige Version 2.4 Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten Bezeichnung Ein Beckhoff EtherCAT-Gerät verfügt über eine 14stellige technische Bezeichnung, die sich zusammensetzt aus Familienschlüssel Typ Version Revision Beispiel Familie Typ Version Revision EL ES EL-Klemme (12 mm, nicht steckbare Anschlussebene) ES-Klemme (12 mm, steckbare Anschlussebene) 3314 (4 kanalige Thermoelementklemme) 3602 (2 kanalige Spannungsmessung) CU CU-Gerät 2008 (8 Port FastEthernet Switch) 0000 (Grundtyp) 0010 (Hochpräzise Version) 0000 (Grundtyp) Hinweise die oben genannten Elemente ergeben die technische Bezeichnung, im Folgenden wird das Beispiel EL verwendet. Davon ist EL die Bestellbezeichnung, umgangssprachlich bei dann oft nur EL3314 genannt ist die EtherCAT-Revision. Die Bestellbezeichnung setzt sich zusammen aus - Familienschlüssel (EL, EP, CU, ES, KL, CX,...) - Typ (3314) - Version (-0000) EK18xx Version: 2.1 7

8 Vorwort Die Revision gibt den technischen Fortschritt wie z. B. Feature-Erweiterung in Bezug auf die EtherCAT Kommunikation wieder und wird von Beckhoff verwaltet. Prinzipiell kann ein Gerät mit höherer Revision ein Gerät mit niedrigerer Revision ersetzen, wenn nicht anders z. B. in der Dokumentation angegeben. Jeder Revision zugehörig und gleichbedeutend ist üblicherweise eine Beschreibung (ESI, EtherCAT Slave Information) in Form einer XML-Datei, die zum Download auf der Beckhoff Webseite bereitsteht. Die Revision wird seit 2014/01 außen auf den IP20-Klemmen aufgebracht, siehe Abb. EL5021 EL- Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01). Typ, Version und Revision werden als dezimale Zahlen gelesen, auch wenn sie technisch hexadezimal gespeichert werden. Identifizierungsnummer Beckhoff EtherCAT Geräte der verschiedenen Linien verfügen über verschiedene Arten von Identifizierungsnummern: Produktionslos/Chargennummer/Batch-Nummer/Seriennummer/Date Code/D-Nummer Als Seriennummer bezeichnet Beckhoff im IO-Bereich im Allgemeinen die 8-stellige Nummer, die auf dem Gerät aufgedruckt oder auf einem Aufkleber angebracht ist. Diese Seriennummer gibt den Bauzustand im Auslieferungszustand an und kennzeichnet somit eine ganze Produktions-Charge, unterscheidet aber nicht die Module einer Charge. Aufbau der Seriennummer: KK YY FF HH KK - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: 12063A02: 12 - Produktionswoche Produktionsjahr A - Firmware-Stand 3A 02 - Hardware-Stand 02 Ausnahmen können im IP67-Bereich auftreten, dort kann folgende Syntax verwendet werden (siehe jeweilige Gerätedokumentation): Syntax: D ww yy x y z u D - Vorsatzbezeichnung ww - Kalenderwoche yy - Jahr x - Firmware-Stand der Busplatine y - Hardware-Stand der Busplatine z - Firmware-Stand der E/A-Platine u - Hardware-Stand der E/A-Platine Beispiel: D Kalenderwoche 22 des Jahres 2008 Firmware-Stand Busplatine: 1 Hardware Stand Busplatine: 5 Firmware-Stand E/A-Platine: 0 (keine Firmware für diese Platine notwendig) Hardware-Stand E/A-Platine: 1 Eindeutige Seriennummer/ID, ID-Nummer Darüber hinaus verfügt in einigen Serien jedes einzelne Modul über eine eindeutige Seriennummer. Siehe dazu auch weiterführende Dokumentation im Bereich IP67: EtherCAT Box Safety: TwinSafe Klemmen mit Werkskalibrierzertifikat und andere Messtechnische Klemmen 8 Version: 2.1 EK18xx

9 Vorwort Beispiele für Kennzeichnungen Abb. 1: EL5021 EL-Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01) Abb. 2: EK1100 EtherCAT Koppler, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer Abb. 3: CU2016 Switch mit Chargennummer EK18xx Version: 2.1 9

10 Vorwort Abb. 4: EL mit Chargennummern und eindeutiger ID-Nummer Abb. 5: EP IP67 EtherCAT Box mit Chargennummer und eindeutiger Seriennummer Abb. 6: EP IP67 EtherCAT Safety Box mit Chargennummer FF und eindeutiger Seriennummer Abb. 7: EL2904 IP20 Safety Klemme mit Chargennummer/DateCode und eindeutiger Seriennummer Version: 2.1 EK18xx

11 Vorwort Abb. 8: ELM Klemme mit ID-Nummer (QR Code) und eindeutiger Seriennummer EK18xx Version:

12 Grundlagen 3 Grundlagen 3.1 EtherCAT Grundlagen Grundlagen zum EtherCAT Feldbus entnehmen Sie bitte der Dokumentation EtherCAT System Dokumentation. 3.2 EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden Die zulässige Leitungslänge zwischen zwei EtherCAT-Geräten darf maximal 100 Meter betragen. Dies resultiert aus der FastEthernet-Technologie, die vor allem aus Gründen der Signaldämpfung über die Leitungslänge eine maximale Linklänge von m erlaubt, wenn Leitungen mit entsprechenden Eigenschaften verwendet werden. Siehe dazu auch die Auslegungsempfehlungen zur Infrastruktur für EtherCAT/Ethernet. Kabel und Steckverbinder Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur Ethernet-Verbindungen (Kabel + Stecker), die mindestens der Kategorie 5 (CAT5) nach EN bzw. ISO/IEC entsprechen. EtherCAT nutzt 4 Adern des Kabels für die Signalübertragung. EtherCAT verwendet beispielsweise RJ45-Steckverbinder. Die Kontaktbelegung ist zum Ethernet-Standard (ISO/IEC ) kompatibel. Pin Aderfarbe Signal Beschreibung 1 gelb TD+ Transmission Data + 2 orange TD- Transmission Data - 3 weiß RD+ Receiver Data + 6 blau RD- Receiver Data - Aufgrund der automatischen Kabelerkennung (Auto-Crossing) können Sie zwischen EtherCAT-Geräten von Beckhoff sowohl symmetrisch (1:1) belegte als auch Cross-Over-Kabel verwenden. Empfohlene Kabel Hinweis Geeignete Kabel zur Verbindung von EtherCAT-Geräten finden Sie auf der Beckhoff Website! E-Bus-Versorgung Ein Buskoppler kann die an ihm angefügten EL-Klemmen mit der E-Bus-Systemspannung von 5 V versorgen, i.d.r. ist ein Koppler dabei bis zu 2 A belastbar (siehe Dokumentation des jeweiligen Gerätes). Zu jeder EL-Klemme ist die Information, wie viel Strom sie aus der E-Bus-Versorgung benötigt, online und im Katalog verfügbar. Benötigen die angefügten Klemmen mehr Strom als der Koppler liefern kann, sind an entsprechender Position im Klemmenstrang Einspeiseklemmen (z.b. EL9410) zu setzen. Im TwinCAT Systemmanager wird der vorberechnete theoretische maximale E-Bus-Strom angezeigt. Eine Unterschreitung wird durch negativen Summenbetrag und Ausrufezeichen markiert, vor einer solchen Stelle ist eine Einspeiseklemme zu setzen. 12 Version: 2.1 EK18xx

13 Grundlagen Abb. 9: Systemmanager Stromberechnung Achtung Fehlfunktion möglich! Die E-Bus-Versorgung aller EtherCAT-Klemmen eines Klemmenblocks muss aus demselben Massepotential erfolgen! 3.3 EtherCAT State Machine Über die EtherCAT State Machine (ESM) wird der Zustand des EtherCAT-Slaves gesteuert. Je nach Zustand sind unterschiedliche Funktionen im EtherCAT-Slave zugänglich bzw. ausführbar. Insbesondere während des Hochlaufs des Slaves müssen in jedem State spezifische Kommandos vom EtherCAT Master zum Gerät gesendet werden. Es werden folgende Zustände unterschieden: Init Pre-Operational Safe-Operational und Operational Boot Regulärer Zustand eines jeden EtherCAT Slaves nach dem Hochlauf ist der Status OP. Abb. 10: Zustände der EtherCAT State Machine EK18xx Version:

14 Grundlagen Init Nach dem Einschalten befindet sich der EtherCAT-Slave im Zustand Init. Dort ist weder Mailbox- noch Prozessdatenkommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle 0 und 1 für die Mailbox-Kommunikation. Pre-Operational (Pre-Op) Beim Übergang von Init nach Pre-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Mailbox korrekt initialisiert wurde. Im Zustand Pre-Op ist Mailbox-Kommunikation aber keine Prozessdaten-Kommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle für Prozessdaten (ab Sync-Manager-Kanal 2), die FMMU-Kanäle und falls der Slave ein konfigurierbares Mapping unterstützt das PDO-Mapping oder das Sync-Manager-PDO-Assignement. Weiterhin werden in diesem Zustand die Einstellungen für die Prozessdatenübertragung sowie ggf. noch klemmenspezifische Parameter übertragen, die von den Defaulteinstellungen abweichen. Safe-Operational (Safe-Op) Beim Übergang von Pre-Op nach Safe-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Sync-Manager-Kanäle für die Prozessdatenkommunikation sowie ggf. ob die Einstellungen für die Distributed-Clocks korrekt sind. Bevor er den Zustandswechsel quittiert, kopiert der EtherCAT-Slave aktuelle Inputdaten in die entsprechenden DP- RAM-Bereiche des EtherCAT-Slave-Controllers (ECSC). Im Zustand Safe-Op ist Mailbox- und Prozessdaten-Kommunikation möglich, allerdings hält der Slave seine Ausgänge im sicheren Zustand und gibt sie noch nicht aus. Die Inputdaten werden aber bereits zyklisch aktualisiert. Hinweis Ausgänge im SAFEOP Die standardmäßig aktivierte Watchdogüberwachung bringt die Ausgänge im Modul in Abhängigkeit von den Einstellungen im SAFEOP und OP in einen sicheren Zustand - je nach Gerät und Einstellung z.b. auf AUS. Wird dies durch Deaktivieren der Watchdogüberwachung im Modul unterbunden, können auch im Geräte-Zustand SAFEOP Ausgänge geschaltet werden bzw. gesetzt bleiben. Operational (Op) Bevor der EtherCAT-Master den EtherCAT-Slave von Safe-Op nach Op schaltet, muss er bereits gültige Outputdaten übertragen. Im Zustand Op kopiert der Slave die Ausgangsdaten des Masters auf seine Ausgänge. Es ist Prozessdatenund Mailbox-Kommunikation möglich. Boot Im Zustand Boot kann ein Update der Slave-Firmware vorgenommen werden. Der Zustand Boot ist nur über den Zustand Init zu erreichen. Im Zustand Boot ist Mailbox-Kommunikation über das Protokoll File-Access over EtherCAT (FoE) möglich, aber keine andere Mailbox-Kommunikation und keine Prozessdaten-Kommunikation. 3.4 CoE-Interface: Hinweis Dieses Gerät hat kein CoE. Ausführliche Hinweise zum CoE-Interface finden Sie in der EtherCAT-Systemdokumentation auf der Beckhoff Website. 3.5 Distributed Clock Die Distributed Clock stellt eine lokale Uhr im EtherCAT Slave Controller (ESC) dar mit den Eigenschaften: 14 Version: 2.1 EK18xx

15 Grundlagen Einheit 1 ns Nullpunkt :00 Umfang 64 Bit (ausreichend für die nächsten 584 Jahre); manche EtherCAT-Slaves unterstützen jedoch nur einen Umfang von 32 Bit, d.h. nach ca. 4,2 Sekunden läuft die Variable über Diese lokale Uhr wird vom EtherCAT Master automatisch mit der Master Clock im EtherCAT Bus mit einer Genauigkeit < 100 ns synchronisiert. Detaillierte Informationen entnehmen Sie bitte der vollständigen EtherCAT-Systembeschreibung. EK18xx Version:

16 Produktübersicht 4 Produktübersicht 4.1 Übersicht EtherCAT-Koppler Um EtherCAT-Klemmen mit E-Bus-Kommunikation (Serien ELxxxx, ESxxxx, EMxxxx) an ein EtherCAT- Netzwerk anzuschließen, wird ein EtherCAT-Koppler benötigt. Dieser Koppler leitet vom übergeordneten EtherCAT-Netzwerk die Kommunikation an die Klemmen weiter oder arbeitet selbst als Master und erzeugt Telegramme. Für verschiedenen Einsatzszenarien bietet Beckhoff unterschiedliche Komponenten an. Die Auswahl des richtigen Kopplers richtet sich nach folgenden Kriterien: wird eine lokale Kleinsteuerung benötigt? wird der Koppler über Kupfer-Kabel oder Lichtwellenleiter angeschlossen? soll der Koppler über IP addressiert werden oder befindet er sich im ungeswitchten Netzwerk? wird der Koppler über EAP (EtherCAT Automation Protokoll) oder EtherCAT Device Protokoll angesteuert? benötigte Schutzart, IP20 oder höher? soll der Koppler über das HotConnect-Verfahren an verschiedenen Stellen am Netzwerk angesteckt werden? Ein Koppler bindet nach rechts die angefügten Klemmen an, nach links kann er mit dem übergeordneten Netzwerk verbunden werden. Koppler, die nach "links" das EtherCAT-Device-Protokoll unterstützen, müssen dort mit einem EtherCAT Master verbunden werden. Abb. 11: Kommunikationsschema EtherCAT-Koppler Zur Auswahl kann folgende Übersicht verwendet werden: 16 Version: 2.1 EK18xx

17 Produktübersicht Eigenschaft EK1100 EK1101 EK EK1501 EK EK1541 Schutzart IP20 IP20 IP20 IP20 IP20 übergeordnete Netzwerk - Technologie übergeordnetes Netzwerk - max. Verbindungslänge übergeordnete Netzwerk - Verbindungstechnik übergeordnetes Netzwerk - Protokoll 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) 100 MBit FastEthernet (100BASE-FX) 100 MBit FastEthernet (100BASE-FX) 100 m 100 m 2 km 20 km 50 m RJ45 RJ45 SC-Duplex EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) Multimode LWL EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) SC-Duplex Singlemode LWL EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) integrierte SPS/PLC unterstützt Hot- Connect mit am Gerät einstellbarer Adresse Hinweis - ja EK : Fast-Hot-Connect Der EK1100 ist der "Standard"-Koppler für den Einsatz direkt am EtherCAT Master. ja ja ja 100 MBit FastEthernet (100BASE-FX) POF Versatile Link POF-Duplex-Stecker Polymeric Optical Fiber EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) Eigenschaft EK18xx EK9000 EKx000 EPxxxx CX8000 Schutzart IP20 IP20 IP20 IP67 IP20 übergeordnete Netzwerk - Technologie übergeordnetes Netzwerk - max. Verbindungslänge übergeordnete Netzwerk - Verbindungstechnik übergeordnetes Netzwerk - Protokoll 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) diverse s. Doc. 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) 100 m 100 m s.doc. 100 m 100 m RJ45 RJ45 s.doc M8 RJ45 EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) EAP s. Doc. EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) integrierte SPS/PLC ja unterstützt Hot Connect mit am Gerät einstellbarer Adresse Hinweis Die EK18xx integrieren einen Koppler für den Einsatz direkt am Ether- CAT-Master und digitale Ein- u. Ausgänge ohne Zusatzbeschaltung. Der EK9000 kann in einem geswitchten EtherCAT Netzwerk mit gerichteter IP-Adressierung angesteuert werden. Wird der EK9000 mit einem anderen Feldbusanschluss versehen, ergibt sich der entsprechende Koppler EKx000. Jede EP-Box stellt technologisch für sich einen EtherCAT Koppler mit intern angefügten IO-Funktionen dar. 100 MBit FastEthernet (100BASE-TX) EtherCAT Device Protokoll (ehem. Direct Mode) Der CX8000 tritt zum übergeordneten Ether- CAT Netzwerk als Ether- CAT Slave auf und verwaltet gleichzeitig seine angefügten IO als Master. EK18xx Version:

18 Produktübersicht 4.2 EK18xx Einführung Abb. 12: EK18xx EtherCAT-Koppler EK18xx mit digitalen Ein- und Ausgängen Die EtherCAT-Koppler EK18xx verbinden das EtherCAT Device Protokoll mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx/ESxxxx/EMxxxx) und beinhalten je nach Typ eine bestimmte Anzahl digitaler Eingänge 24 V DC (IEC Typ 3) und digitaler Ausgänge 24 V DC ; 0,5 A. Der Koppler im modernen High-Density (HD)- Gehäuse kann mit werkzeugloser Direktstecktechnik verdrahtet werden. Eine Station besteht aus einem Koppler, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen und einer Busendklemme, z. B. der EL9011. Der Koppler setzt mit einer minimalen Latenz die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-TXauf die E-Bus-Signaldarstellung um. Mit der oberen Ethernet-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere RJ-45-Buchse dient zum optionalen Anschluss weiterer EtherCAT-Geräte am gleichen Strang. Die angefügten Klemmen werden von dem Koppler mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation versorgt. Maximal kann der Koppler 5 V / 1000 ma liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z. B. EL9410) zu integrieren. Im EtherCAT-Netzwerk wird der Koppler im Bereich der Ethernet-Signalübertragung (100BASE-TX) an beliebiger Stelle eingesetzt. Dabei verarbeitet der Koppler ausschließlich unadressierte MAC-Broadcast- Telegramme vom Typ EtherCAT Device Protokoll vom EtherCAT-Master. Da eine gerichtete Ansprache über MAC-Unicast oder IP-Addressierung nicht verwendet wird, kann kein Switch oder Router eingesetzt werden. 18 Version: 2.1 EK18xx

19 Produktübersicht Technische Daten Technische Daten EK EK EK EK Aufgabe im EtherCAT-System Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-TX EtherCAT-Netze Anzahl digitaler Eingänge Anzahl der gleichzeitig ansteuerbaren Eingänge abhängig von Umgebungstemperatur [} 19] 4 (-25 C C) 8 (-25 C C) 4 ( > +55 C) 4 (-25 C C) - Anzahl digitaler Ausgänge Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Protokoll / Baudrate Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Übertragungsmedium bis zu im Gesamtsystem max. 4,2 GByte adressierbare IO-Punkte EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud max. 100 m (100BASE-TX) mind. Ethernet CAT-5 Kabel Nennspannung der Eingänge 24 V DC (-15% / +20%) - Signalspannung "0" -3 V... 5 V (EN , Typ 1/3) - Signalspannung "1" 11 V V (EN , Typ 3) - Eingangsfilter 3 ms - Eingangsstrom typ. 3 ma (EN , Typ 3) - Lastart ohmsch, induktiv, Lampenlast Nennspannung der Ausgänge 24 V DC (-15% / +20%) Schaltzeiten Ausgangsstrom je Kanal Kurzschlussstrom Abschaltenergie (induktiv) Distributed Clocks HotConnect T ON : 60 µs typ.; T OFF : 300 µs typ. max. 0,5 A (kurzschlussfest) < 2 A typ. maximal 150 mj/kanal nein nein Durchlaufverzögerung typ. 1 µs Busanschluss 2 x RJ45 Spannungsversorgung 24 V DC (-15%/+20%) Stromaufnahme aus U p Stromaufnahme aus U s E-Bus Stromversorgung (5 V) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht Zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb Zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit 40 ma + Last 100 ma + (ges. E-Bus Strom)/4 max ma (Bei höherer Stromaufnahme bitte zusätzliche Einspeiseklemmen EL9410 verwenden!) max. 24 V DC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/EtherCAT) 500 V (E-Bus/Feldspannung) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 125 g -25 C C (erweiterter Temperaturbereich) -40 C C 95%, keine Betauung Montage [} 25] auf 35 mm Tragschiene nach EN Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart Einbaulage Zulassung IP20 beliebig CE culus [} 55] EK18xx Version:

20 Produktübersicht Optionale Distributed Clocks Unterstützung Grundlagen Distributed Clocks (DC) Das EtherCAT Distributed-Clocks-System umfasst in den EtherCAT Slaves integrierte lokale Uhren, die über spezielle Datagramme vom EtherCAT Master synchronisiert werden. Nicht alle EtherCAT Slaves unterstützen das Distributed Clocks Verfahren, sondern nur Slaves, deren Funktion dieses erfordert. Im TwinCAT Systemmanager zeigt ein Slave seine DC-Fähigkeiten, indem er über einen Einstellungsdialog DC verfügt. Abb. 13: DC-Reiter zur Anzeige der Distributed Clocks Funktion Eine dieser lokalen Uhren ist die Referenz-Uhr, nach der alle anderen synchronisiert werden. Siehe dazu entsprechende Erläuterungen in der EtherCAT Grundlagendokumentation. Prinzipbedingt muss das der erste DC-fähige EtherCAT Slave sein. Deshalb wählt TwinCAT standardmäßig den ersten DC-fähigen Teilnehmer als Referenzuhr aus. In den erweiterten Eigenschaften des EtherCAT Masters wird dies dargestellt bzw. kann vom Anwender verändert werden. Die Standard-Einstellung soll nicht verändert werden, außer es wird in entsprechenden Dokumentationen z.b. zur externen Synchronisierung empfohlen. Abb. 14: Erweiterte Einstellung Distributed Clocks im EtherCAT Master In Abb. Erweiterte Einstellung Distributed Clocks im EtherCAT Master ist zu erkennen, wie TwinCAT standardmäßig die EL1252 als Referenzuhr auswählt, da die vorhergehenden Komponenten kein DC unterstützen. Einstellung EtherCAT Device System- und Infrastrukturteilnehmer wie die Koppler und Abzweige EK1100, EK1122 etc. benötigen zur Funktion keine Distributed Clocks. Dennoch kann es topologisch sinnvoll sein, z. B. den ersten Koppler im EtherCAT System als Referenzuhr festzulegen. Deshalb sind die Infrastrukturkomponenten ab einem bestimmten Bauzustand in der Lage als Referenzuhr zu arbeiten, wenn in der Konfiguration besondere Einstellungen vorgenommen werden. Die Komponenten unterstützen lt. der folg. Tabelle die Aktivierung der Distributed Clocks: 20 Version: 2.1 EK18xx

21 Produktübersicht Gerät XML-Revision in der Konfiguration Seriennummer der Komponente BK1150 ab BK ab Firmware 01: xxxx01yy CU1128 ab CU ab Firmware 00: xxxx00yy EK1100 ab EK ab Firmware 06: xxxx06yy EK1101 ab EK ab Firmware 01: xxxx01yy EK1501 ab EK ab Firmware 01: xxxx01yy EK ab EK ab Firmware 02: xxxx02yy EK1122 ab EK ab Firmware 01: xxxx02yy EK1521 ab EK ab Firmware 03: xxxx03yy EK1541 ab EK ab Firmware 01: xxxx01yy EK1561 ab EK ab Firmware 01: xxxx01yy EK ab EK ab Firmware 03: xxxx03yy EK1814 ab EK ab Firmware 00: xxxx00yy Tab. 1: DC-Unterstützung ab Rev/FW-Stand Damit TwinCAT eine solche Komponente als DC-Referenzuhr verwendet, ist ein manueller Eingriff bei der Konfigurationserstellung erforderlich, der hier anhand des EK1100 gezeigt wird. Die Checkboxen Cyclic Mode Enable und Use as potential Reference Clock müssen gesetzt werden. Abb. 15: TwinCAT-Einstellung, um diese Komponente als Referenzuhr zu verwenden EK18xx Version:

22 Produktübersicht Hinweis Aktivierung Distributed Clocks Unterstützung Das hier beschriebene Vorgehen führt nur bei den o.a. Komponenten zum (Synchronisierungs-)Erfolg. Auch bei anderen Komponenten können diese Checkboxen gesetzt werden, die Hardware unterstützt diese Funktion jedoch nicht, wenn nicht entsprechend in der jeweiligen Dokumentation angegeben. Insbesondere darf nach der Inbetriebnahme die Komponente nicht durch eine frühere Version ausgetauscht werden, die den DC-Support nicht leisten kann Port-Zuordnung EtherCAT-Koppler Laut EtherCAT-Spezifikation kann ein ESC (EtherCAT Slave Controller, Hardwareverarbeitungseinheit des EtherCAT-Protokolls) über 1 bis 4 Ports verfügen, die er von sich aus kontrolliert. Öffnet er einen Port, ist dort abgehender und ankommender Ethernet-Verkehr möglich. Als Beispiel ist die Datenflussrichtung in einem voll beschalteten EK1100 in Abb. Interne und externe Port- Zuordnung Buskoppler EK1100 gezeigt: Abb. 16: Beispiel EtherCAT-Koppler EK1100 mit 3 Ports Die Portzuordnung beim EK1101, EK1501 und EK , EK1814 gilt entsprechend. 22 Version: 2.1 EK18xx

23 Produktübersicht Abb. 17: Interne und externe Port-Zuordnung Buskoppler EK1100 Ablauf der Frameverarbeitung Der ankommende EtherCAT-Frame am EtherCAT-Signaleingang wird von Port 0 (A) weitergereicht zur ErherCAT-Processing-Unit. Ankunft des EtherCAT-Frames an Port 1 (B) und Verlassen des Datenframes über Port 1 (B) zum nachfolgenden Slave im EtherCAT-Klemmenverbund (falls dort ein Slave angeschlossen ist und "Link" meldet). Nach Ankunft des Datenframes an Port 1 (B) aus dem Klemmenverbund wird dieser zum Port 2 (C) weitergereicht und verlässt am nachfolgenden EtherCAT-Ausgang den Koppler (falls dort ein Slave angeschlossen ist und "Link" meldet). Ankunft des Datenframes an Port 2 (C). Dieser wird nun zum Port 0 (A) weitergereicht und verlässt den EK1100 über den EtherCAT-Eingang. EK18xx Version:

24 Produktübersicht Hinweis Verarbeitung der Daten Die Daten in den EtherCAT-Datagrammen werden nur zwischen Port 0 (A) und 3 (D) in der EtherCAT-Processing-Unit verarbeitet. Der nicht ausgeführte (interne) Port 3 (D) gilt als geschlossen und reicht das Datagramm an Port 1 (B) weiter. 24 Version: 2.1 EK18xx

25 Montage und Verdrahtung 5 Montage und Verdrahtung 5.1 Hinweise zum ESD-Schutz Achtung Zerstörung der Geräte durch elektrostatische Aufladung möglich! Die Geräte enthalten elektrostatisch gefährdete Bauelemente, die durch unsachgemäße Behandlung beschädigt werden können. ü Sie müssen beim Umgang mit den Komponenten elektrostatisch entladen sein; vermeiden Sie außerdem die Federkontakte (s. Abb.) direkt zu berühren. a) Vermeiden Sie den Kontakt mit hoch isolierenden Stoffen (Kunstfaser, Kunststofffolien etc.) b) Beim Umgang mit den Komponenten ist auf gute Erdung der Umgebung zu achten (Arbeitsplatz, Verpackung und Personen) c) Jede Busstation mit muss auf der rechten Seite mit der Endkappe EL9011 abgeschlossen werden, um Schutzart und ESD-Schutz sicher zu stellen. Abb. 18: Federkontakte der Beckhoff I/O-Komponenten 5.2 Tragschienenmontage WARNUNG Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich! Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen! EK18xx Version:

26 Montage und Verdrahtung Montage Abb. 19: Montage auf Tragschiene Die Buskoppler und Busklemmen werden durch leichten Druck auf handelsübliche 35 mm Tragschienen (Hutschienen nach EN 60715) aufgerastet: 1. Stecken Sie zuerst den Feldbuskoppler auf die Tragschiene. 2. Auf der rechten Seite des Feldbuskopplers werden nun die Busklemmen angereiht. Stecken Sie dazu die Komponenten mit Nut und Feder zusammen und schieben Sie die Klemmen gegen die Tragschiene, bis die Verriegelung hörbar auf der Tragschiene einrastet. Wenn Sie die Klemmen erst auf die Tragschiene schnappen und dann nebeneinander schieben ohne das Nut und Feder ineinander greifen, wird keine funktionsfähige Verbindung hergestellt! Bei richtiger Montage darf kein nennenswerter Spalt zwischen den Gehäusen zu sehen sein. Hinweis Tragschienenbefestigung Der Verriegelungsmechanismus der Klemmen und Koppler reicht in das Profil der Tragschiene hinein. Achten Sie bei der Montage der Komponenten darauf, dass der Verriegelungsmechanismus nicht in Konflikt mit den Befestigungsschrauben der Tragschiene gerät. Verwenden Sie zur Befestigung von Tragschienen mit einer Höhe von 7,5 mm unter den Klemmen und Kopplern flache Montageverbindungen wie Senkkopfschrauben oder Blindnieten. 26 Version: 2.1 EK18xx

27 Montage und Verdrahtung Demontage Abb. 20: Demontage von Tragschiene Jede Klemme wird durch eine Verriegelung auf der Tragschiene gesichert, die zur Demontage gelöst werden muss: 1. Ziehen Sie die Klemme an ihren orangefarbigen Laschen ca. 1 cm von der Tragschiene herunter. Dabei wird die Tragschienenverriegelung dieser Klemme automatisch gelöst und sie können die Klemme nun ohne großen Kraftaufwand aus dem Busklemmenblock herausziehen. 2. Greifen Sie dazu mit Daumen und Zeigefinger die entriegelte Klemme gleichzeitig oben und unten an den geriffelten Gehäuseflächen und ziehen sie aus dem Busklemmenblock heraus. Verbindungen innerhalb eines Busklemmenblocks Die elektrischen Verbindungen zwischen Buskoppler und Busklemmen werden durch das Zusammenstecken der Komponenten automatisch realisiert: Die sechs Federkontakte des K-Bus/E-Bus übernehmen die Übertragung der Daten und die Versorgung der Busklemmenelektronik. Die Powerkontakte übertragen die Versorgung für die Feldelektronik und stellen so innerhalb des Busklemmenblocks eine Versorgungsschiene dar. Die Versorgung der Powerkontakte erfolgt über Klemmen auf dem Buskoppler (bis 24 V) oder für höhere Spannungen über Einspeiseklemmen. Hinweis Powerkontakte Beachten Sie bei der Projektierung eines Busklemmenblocks die Kontaktbelegungen der einzelnen Busklemmen, da einige Typen (z.b. analoge Busklemmen oder digitale 4-Kanal- Busklemmen) die Powerkontakte nicht oder nicht vollständig durchschleifen. Einspeiseklemmen (KL91xx, KL92xx bzw. EL91xx, EL92xx) unterbrechen die Powerkontakte und stellen so den Anfang einer neuen Versorgungsschiene dar. PE-Powerkontakt Der Powerkontakt mit der Bezeichnung PE kann als Schutzerde eingesetzt werden. Der Kontakt ist aus Sicherheitsgründen beim Zusammenstecken voreilend und kann Kurzschlussströme bis 125 A ableiten. EK18xx Version:

28 Montage und Verdrahtung Abb. 21: Linksseitiger Powerkontakt Achtung Beschädigung des Gerätes möglich Beachten Sie, dass aus EMV-Gründen die PE-Kontakte kapazitiv mit der Tragschiene verbunden sind. Das kann bei der Isolationsprüfung zu falschen Ergebnissen und auch zur Beschädigung der Klemme führen (z. B. Durchschlag zur PE-Leitung bei der Isolationsprüfung eines Verbrauchers mit 230 V Nennspannung). Klemmen Sie zur Isolationsprüfung die PE- Zuleitung am Buskoppler bzw. der Einspeiseklemme ab! Um weitere Einspeisestellen für die Prüfung zu entkoppeln, können Sie diese Einspeiseklemmen entriegeln und mindestens 10 mm aus dem Verbund der übrigen Klemmen herausziehen. Verletzungsgefahr durch Stromschlag! Der PE-Powerkontakt darf nicht für andere Potentiale verwendet werden! WARNUNG 5.3 Anschlusstechnik WARNUNG Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich! Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen! Übersicht Mit verschiedenen Anschlussoptionen bietet das Busklemmensystem eine optimale Anpassung an die Anwendung: Die Klemmen der Serien KLxxxx und ELxxxx mit Standardverdrahtung enthalten Elektronik und Anschlussebene in einem Gehäuse. Die Klemmen der Serien KSxxxx und ESxxxx haben eine steckbare Anschlussebene und ermöglichen somit beim Austausch die stehende Verdrahtung. Die High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) enthalten Elektronik und Anschlussebene in einem Gehäuse und haben eine erhöhte Packungsdichte. 28 Version: 2.1 EK18xx

29 Montage und Verdrahtung Standardverdrahtung Abb. 22: Standardverdrahtung Die Klemmen der Serien KLxxxx und ELxxxx sind seit Jahren bewährt und integrieren die schraublose Federkrafttechnik zur schnellen und einfachen Montage. Steckbare Verdrahtung Abb. 23: Steckbare Verdrahtung Die Klemmen der Serien KSxxxx und ESxxxx enthalten eine steckbare Anschlussebene. Montage und Verdrahtung werden wie bei den Serien KLxxxx und ELxxxx durchgeführt. Im Servicefall erlaubt die steckbare Anschlussebene, die gesamte Verdrahtung als einen Stecker von der Gehäuseoberseite abzuziehen. Das Unterteil kann, über das Betätigen der Entriegelungslasche, aus dem Klemmenblock herausgezogen werden. Die auszutauschende Komponente wird hineingeschoben und der Stecker mit der stehenden Verdrahtung wieder aufgesteckt. Dadurch verringert sich die Montagezeit und ein Verwechseln der Anschlussdrähte ist ausgeschlossen. Die gewohnten Maße der Klemme ändern sich durch den Stecker nur geringfügig. Der Stecker trägt ungefähr 3 mm auf; dabei bleibt die maximale Höhe der Klemme unverändert. Eine Lasche für die Zugentlastung des Kabels stellt in vielen Anwendungen eine deutliche Vereinfachung der Montage dar und verhindert ein Verheddern der einzelnen Anschlussdrähte bei gezogenem Stecker. Leiterquerschnitte von 0,08 mm 2 bis 2,5 mm 2 können weiter in der bewährten Federkrafttechnik verwendet werden. Übersicht und Systematik in den Produktbezeichnungen der Serien KSxxxx und ESxxxx werden wie von den Serien bekannt KLxxxx und ELxxxx weitergeführt. High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) Abb. 24: High-Density-Klemmen EK18xx Version:

30 Montage und Verdrahtung Die Busklemmen dieser Baureihe mit 16 Anschlusspunkten zeichnen sich durch eine besonders kompakte Bauform aus, da die Packungsdichte auf 12 mm doppelt so hoch ist wie die der Standard-Busklemmen. Massive und mit einer Aderendhülse versehene Leiter können ohne Werkzeug direkt in die Federklemmstelle gesteckt werden. Hinweis Verdrahtung HD-Klemmen Die High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) der Serien ELx8xx und KLx8xx unterstützen keine stehende Verdrahtung. Ultraschall-litzenverdichtete Leiter Hinweis Ultraschall-litzenverdichtete Leiter An die Standard- und High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) können auch ultraschall-litzenverdichtete (ultraschallverschweißte) Leiter angeschlossen werden. Beachten Sie die unten stehenden Tabellen zum Leitungsquerschnitt [} 30]! Verdrahtung Klemmen für Standardverdrahtung ELxxxx/KLxxxx und für steckbare Verdrahtung ESxxxx/KSxxxx Abb. 25: Befestigung einer Leitung an einem Klemmenanschluss Bis zu acht Anschlüsse ermöglichen den Anschluss von massiven oder feindrähtigen Leitungen an die Busklemmen. Die Klemmen sind in Federkrafttechnik ausgeführt. Schließen Sie die Leitungen folgendermaßen an: 1. Öffnen Sie eine Federkraftklemme, indem Sie mit einem Schraubendreher oder einem Dorn leicht in die viereckige Öffnung über der Klemme drücken. 2. Der Draht kann nun ohne Widerstand in die runde Klemmenöffnung eingeführt werden. 3. Durch Rücknahme des Druckes schließt sich die Klemme automatisch und hält den Draht sicher und dauerhaft fest. Klemmengehäuse ELxxxx, KLxxxx ESxxxx, KSxxxx Leitungsquerschnitt 0, ,5 mm 2 0, ,5 mm 2 Abisolierlänge mm mm 30 Version: 2.1 EK18xx

31 Montage und Verdrahtung High-Density-Klemmen ELx8xx, KLx8xx (HD) Bei den HD-Klemmen erfolgt der Leiteranschluss bei massiven Leitern werkzeuglos, in Direktstecktechnik, d. h. der Leiter wird nach dem Abisolieren einfach in die Kontaktstelle gesteckt. Das Lösen der Leitungen erfolgt, wie bei den Standardklemmen, über die Kontakt-Entriegelung mit Hilfe eines Schraubendrehers. Den zulässigen Leiterquerschnitt entnehmen Sie der nachfolgenden Tabelle. Klemmengehäuse HD-Gehäuse Leitungsquerschnitt (Aderleitung mit Aderendhülse) 0, ,75 mm 2 Leitungsquerschnitt (massiv) 0, ,5 mm 2 Leitungsquerschnitt (feindrähtig) 0, ,5 mm 2 Leitungsquerschnitt (ultraschall-litzenverdichtet) nur 1,5 mm 2 (siehe Hinweis [} 30]!) Abisolierlänge mm Schirmung Hinweis Schirmung Analoge Sensoren und Aktoren sollten immer mit geschirmten, paarig verdrillten Leitungen angeschlossen werden. EK18xx Version:

32 Montage und Verdrahtung 5.4 Montage von passiven Klemmen Hinweis Hinweis zur Montage von Passiven Klemmen EtherCAT-Klemmen (ELxxxx / ESxxxx), die nicht aktiv am Datenaustausch innerhalb des Busklemmenblocks teilnehmen, werden als passive Klemmen bezeichnet. Zu erkennen sind diese Klemmen an der nicht vorhandenen Stromaufnahme aus dem E-Bus. Um einen optimalen Datenaustausch zu gewährleisten, dürfen nicht mehr als 2 passive Klemmen direkt aneinander gereiht werden! Beispiele für Montage von passiven Klemmen (hell eingefärbt) Abb. 26: Korrekte Konfiguration Abb. 27: Inkorrekte Konfiguration 32 Version: 2.1 EK18xx

33 Montage und Verdrahtung 5.5 Speisung, Potenzialgruppen Spannungsversorgung Buskoppler Die Buskoppler benötigen zum Betrieb eine 24 V DC Gleichspannung. Der Anschluss findet über die oberen Federkraftklemmen mit der Bezeichnung 24 V und 0 V statt. Die Versorgungsspannung wird sowohl von der Buskopplerelektronik als auch von der direkten Spannungserzeugung für den E-Bus genutzt. Die Spannungserzeugung für den E-Bus findet in einem DC/DC-Wandler ohne galvanische Trennung statt. Achtung E-Bus Stromversorgung Die EK18xx versorgen den E-Bus mit max ma E-Bus-Strom! Wird durch die angefügten Klemmen mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen zu setzen! Einspeisung Powerkontakte Die Anschlüsse mit Federkraftklemmen können zur Einspeisung der Peripherieversorgung benutzt werden. Die Federkraftklemmen sind mit einem Powerkontakt verbunden. Die Einspeisung zu den Powerkontakten besitzt keine Verbindung zur Spannungsversorgung der Buskoppler. Die Auslegung der Einspeisung lässt Spannungen bis zu 24 V zu. Die Strombelastung über den Powerkontakten darf 10 A nicht dauerhaft überschreiten, die Zuleitung ist deshalb mit 10 A (träge) abzusichern. Powerkontakte An der rechten Seitenfläche des Buskopplers befinden sich zwei Federkontakte der Powerkontaktverbindungen. Die Federkontakte sind in Schlitzen verborgen um den Berührungsschutz sicherzustellen. Durch das Anreihen einer Busklemme werden die Messerkontakte auf der linken Seite der Busklemme mit den Federkontakten verbunden. Die Nut/Federführung an der Ober- und Unterseite der Buskoppler und Busklemmen garantiert sichere Führung der Powerkontakte. Die Strombelastung der Powerkontakte darf 10 A nicht dauerhaft überschreiten. Potenzialtrennung Die Buskoppler arbeiten mit drei unabhängigen Potenzialgruppen. Die Versorgungsspannung speist galvanisch getrennt die E-Bus-Elektronik im Buskoppler und den E-Bus selbst. Aus der Versorgungsspannung wird weiter die Betriebsspannung für den Betrieb des Feldbus erzeugt. Anmerkung: Alle Busklemmen haben eine galvanische Trennung zum E-Bus. Der E-Bus ist dadurch vollständig galvanisch gekapselt. EK18xx Version:

34 Montage und Verdrahtung Abb. 28: Potenzialschaltbild (Beispiel EK1814) Erdungskonzept Abb. 29: Erdungskonzept EK18xx Absicherung Kopplerversorgung, Sicherung 1: in Abhängigkeit von der benötigten Stromaufnahme und damit der konfigurierten Klemmen typ. max 500 ma 34 Version: 2.1 EK18xx

35 Montage und Verdrahtung Hinweis Berechnung der Absicherung Beachten Sie bei der Dimensionierung der Absicherung für die Systemspannung die Berechnung zur Stromaufnahme [} 19] in den Technischen Daten! Powerkontakte, Sicherung 2: max. 10 A (träge) zulässig Kopplerelektronik und Powerkontakte können zusammen aus der gleichen Quelle versorgt werden, die Sicherung ist dann entsprechend auf max. 10 A zu dimensionieren. EK18xx Version:

36 Montage und Verdrahtung 5.6 EK18xx - Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Abb. 30: Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Klemmstelle Beschreibung Bezeichnung Nr. Us 24 V 1 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 1 2 Eingangskanal 1 Input 3 3 Eingangskanal 3 n.c. 4 nicht beschaltet n.c. 5 nicht beschaltet Up 24 V 6 Einspeisung für die Powerkontakte Output 1 7 Ausgangskanal 1 Output 3 8 Ausgangskanal 3 Us 0 V 9 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 2 10 Eingangskanal 2 Input 4 11 Eingangskanal 4 n.c. 12 nicht beschaltet n.c. 13 nicht beschaltet Up 0 V 14 Einspeisung für die Powerkontakte Output 2 15 Ausgangskanal 2 Output 4 16 Ausgangskanal 4 36 Version: 2.1 EK18xx

37 Montage und Verdrahtung EK Anschlussbelegung Abb. 31: Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Klemmstelle Beschreibung Bezeichnung Nr. Us 24 V 1 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 1 2 Eingangskanal 1 Input 3 3 Eingangskanal 3 Input 5 4 Eingangskanal 5 Input 7 5 Eingangskanal 7 Up 24 V 6 Einspeisung für die Powerkontakte Output 1 7 Ausgangskanal 1 Output 3 8 Ausgangskanal 3 Us 0 V 9 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 2 10 Eingangskanal 2 Input 4 11 Eingangskanal 4 Input 6 12 Eingangskanal 6 Input 8 13 Eingangskanal 8 Up 0 V 14 Einspeisung für die Powerkontakte Output 2 15 Ausgangskanal 2 Output 4 16 Ausgangskanal 4 EK18xx Version:

38 Montage und Verdrahtung EK Anschlussbelegung Abb. 32: Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Klemmstelle Beschreibung Bezeichnung Nr. Us 24 V 1 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 1 2 Eingangskanal 1 Input 3 3 Eingangskanal 3 Output 1 4 Ausgangskanal 1 Output 3 5 Ausgangskanal 3 Up 24 V 6 Einspeisung für die Powerkontakte Output 5 7 Ausgangskanal 5 Output 7 8 Ausgangskanal 7 Us 0 V 9 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik Input 2 10 Eingangskanal 2 Input 4 11 Eingangskanal 4 Output 2 12 Ausgangskanal 2 Output 4 13 Ausgangskanal 4 Up 0 V 14 Einspeisung für die Powerkontakte Output 6 15 Ausgangskanal 6 Output 8 16 Ausgangskanal 8 38 Version: 2.1 EK18xx

39 Montage und Verdrahtung EK Anschlussbelegung Abb. 33: Anschlussbelegung EK Anschlussbelegung Klemmstelle Beschreibung Bezeichnung Nr. Us 24 V 1 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik n.c. 2 nicht beschaltet n.c. 3 nicht beschaltet Output 1 4 Ausgangskanal 1 Output 3 5 Ausgangskanal 3 Up 24 V 6 Einspeisung für die Powerkontakte Output 5 7 Ausgangskanal 5 Output 7 8 Ausgangskanal 7 Us 0 V 9 Einspeisung für Buskoppler und E-Bus-Elektronik n.c. 10 nicht beschaltet n.c. 11 nicht beschaltet Output 2 12 Ausgangskanal 2 Output 4 13 Ausgangskanal 4 Up 0 V 14 Einspeisung für die Powerkontakte Output 6 15 Ausgangskanal 6 Output 8 16 Ausgangskanal 8 EK18xx Version:

40 Parametrierung und Inbetriebnahme 6 Parametrierung und Inbetriebnahme 6.1 Übersicht Konfiguration Nähere Hinweise zur Konfigurationseinstellung finden Sie in der EtherCAT-Systemdokumentation auf der Beckhoff Website. 6.2 Übersicht Prozessdaten Tragen Sie im TwinCAT System Manager im Config-Mode unter Geräte den EK18xx als EtherCAT (Direct Mode) Gerät ein. Sollte der Buskoppler schon am Netzwerk angeschlossen sein, können Sie diesen auch einlesen. Dabei werden automatisch alle Buskoppler mit Busklemmen und Konfiguration hochgeladen. Diese können Sie dann nach Ihren Bedürfnissen anpassen EK1814 Abb. 34: TwinCAT Baum EK Version: 2.1 EK18xx

41 Parametrierung und Inbetriebnahme Prozessdatenumfang EK1814 Abb. 35: Prozessdatenumfang EK1814 TwinCAT EK18xx Version:

42 Parametrierung und Inbetriebnahme Abb. 36: Prozessdatenumfang EK1814 TwinCAT PDO-Zuordnung EK1814 SM1, PDO-Zuordnung 0x1C11 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x1A Channel 1 Index 0x6000:01 - Input 0x1A Channel 2 Index 0x6010:01 - Input 0x1A Channel 3 Index 0x6020:01 - Input 0x1A Channel 4 Index 0x6030:01 - Input SM0, PDO-Zuordnung 0x1C10 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 5 Index 0x7080:01 - Output 0x Channel 6 Index 0x7090:01 - Output 0x160A 0.1 Channel 7 Index 0x70A0:01 - Output 0x160B 0.1 Channel 8 Index 0x70B0:01 - Output Tab : PDO-Zuordnung der SyncManager EK Version: 2.1 EK18xx

43 Parametrierung und Inbetriebnahme EK1818 Abb. 37: TwinCAT Baum EK1818 EK18xx Version:

44 Parametrierung und Inbetriebnahme Prozessdatenumfang EK1818 Abb. 38: Prozessdatenumfang EK1818 TwinCAT 44 Version: 2.1 EK18xx

45 Parametrierung und Inbetriebnahme Abb. 39: Prozessdatenumfang EK1818 TwinCAT PDO-Zuordnung EK1818 SM1, PDO-Zuordnung 0x1C11 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x1A Channel 1 Index 0x6000:01 - Input 0x1A Channel 2 Index 0x6010:01 - Input 0x1A Channel 3 Index 0x6020:01 - Input 0x1A Channel 4 Index 0x6030:01 - Input 0x1A Channel 5 Index 0x6040:01 - Input 0x1A Channel 6 Index 0x6050:01 - Input 0x1A Channel 7 Index 0x6060:01 - Input 0x1A Channel 8 Index 0x6070:01 - Input SM0, PDO-Zuordnung 0x1C10 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 9 Index 0x7000:01 - Output 0x Channel 10 Index 0x7010:01 - Output 0x Channel 11 Index 0x7020:01 - Output 0x Channel 12 Index 0x7030:01 - Output Tab : PDO-Zuordnung der SyncManager EK1818 EK18xx Version:

46 Parametrierung und Inbetriebnahme EK1828 Abb. 40: TwinCAT Baum EK Version: 2.1 EK18xx

47 Parametrierung und Inbetriebnahme Prozessdatenumfang EK1828 Abb. 41: Prozessdatenumfang EK1828 TwinCAT EK18xx Version:

48 Parametrierung und Inbetriebnahme Abb. 42: Prozessdatenumfang EK1828 TwinCAT 48 Version: 2.1 EK18xx

49 Parametrierung und Inbetriebnahme Abb. 43: Prozessdatenumfang EK1828 TwinCAT PDO-Zuordnung EK1828 SM2, PDO-Zuordnung 0x1C12 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x1A Channel 1 Index 0x6000:01 - Input 0x1A Channel 2 Index 0x6010:01 - Input 0x1A Channel 3 Index 0x6020:01 - Input 0x1A Channel 4 Index 0x6030:01 - Input SM0, PDO-Zuordnung 0x1C10 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 5 Index 0x7000:01 - Output 0x Channel 6 Index 0x7010:01 - Output 0x Channel 7 Index 0x7020:01 - Output 0x Channel 8 Index 0x7030:01 - Output EK18xx Version:

50 Parametrierung und Inbetriebnahme SM1, PDO-Zuordnung 0x1C11 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 9 Index 0x7040:01 - Output 0x Channel 10 Index 0x7050:01 - Output 0x Channel 11 Index 0x7060:01 - Output 0x Channel 12 Index 0x7070:01 - Output Tab : PDO-Zuordnung der SyncManager EK EK Abb. 44: TwinCAT Baum EK Version: 2.1 EK18xx

51 Parametrierung und Inbetriebnahme Prozessdatenumfang EK Abb. 45: Prozessdatenumfang EK TwinCAT EK18xx Version:

52 Parametrierung und Inbetriebnahme Abb. 46: Prozessdatenumfang EK TwinCAT PDO-Zuordnung EK SM0, PDO-Zuordnung 0x1C10 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 1 Index 0x7000:01 - Output 0x Channel 2 Index 0x7010:01 - Output 0x Channel 3 Index 0x7020:01 - Output 0x Channel 4 Index 0x7030:01 - Output SM1, PDO-Zuordnung 0x1C11 Index Größe (Byte.Bit) Name PDO Inhalt 0x Channel 5 Index 0x7040:01 - Output 0x Channel 6 Index 0x7050:01 - Output 0x Channel 7 Index 0x7060:01 - Output 0x Channel 8 Index 0x7070:01 - Output Tab : PDO-Zuordnung der SyncManager EK Version: 2.1 EK18xx

53 Fehlerbehandlung und Diagnose 7 Fehlerbehandlung und Diagnose 7.1 Diagnose-LEDs Abb. 47: Diagnose-LEDs LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Anzeige Zustand Beschreibung Us grün aus - Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden an - 24 V DC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Up grün aus - Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden an - Spannungsversorgung 24 V DC an den Powerkontakten vorhanden LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand Beschreibung RUN grün aus Init Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand blinkt Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Einzelblitz Safe- Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational an Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational flackert Bootstrap Er wird eine Firmware geladen. EK18xx Version:

54 Fehlerbehandlung und Diagnose LEDs zur Feldbus-Diagnose LED Anzeige Zustand Beschreibung LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E- Bus grün aus - keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang an linked vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen blinkt active Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer grün aus - keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang an linked folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen blinkt active Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer grün aus - keine Verbindung interner E-Bus an linked Verbindung interner E-Bus blinkt active Verbindung/Kommunikation interner E-Bus LEDs zur Diagnose der digitalen Ein- und Ausgänge LED Anzeige Beschreibung INPUT** grün aus Signalspannung "0" (-3 V... 5 V) an Signalspannung "1" (11 V V) OUTPUT** grün aus Kein Ausgangssignal an Ausgangssignal 24 V DC am jeweiligen Ausgang **) je nach Ausführung 54 Version: 2.1 EK18xx

55 Anhang 8 Anhang 8.1 UL Hinweise Application The modules are intended for use with Beckhoff s UL Listed EtherCAT System only. Examination For culus examination, the Beckhoff I/O System has only been investigated for risk of fire and electrical shock (in accordance with UL508 and CSA C22.2 No. 142). For devices with Ethernet connectors Not for connection to telecommunication circuits. Im Beckhoff EtherCAT Produktbereich sind je nach Komponente zwei UL-Zertifikate anzutreffen: 1. UL-Zertifikation nach UL508. Solcherart zertifizierte Geräte sind gekennzeichnet durch das Zeichen: 2. UL-Zertifikation nach UL508 mit eingeschränkter Leistungsaufnahme. Die Stromaufnahme durch das Gerät wird begrenzt auf eine max. mögliche Stromaufnahme von 4 A. Solcherart zertifizierte Geräte sind gekennzeichnet durch das Zeichen Annähernd alle aktuellen EtherCAT Produkte (Stand 2010/05) sind uneingeschränkt UL zertifiziert. Anwendung Werden eingeschränkt zertifizierte Klemmen verwendet, ist die Stromaufnahme bei 24 V DC entsprechend zu beschränken durch Versorgung von einer isolierten, mit einer Sicherung (entsprechend UL248) von maximal 4 A geschützten Quelle, oder von einer Spannungsquelle die NEC class 2 entspricht. Eine Spannungsquelle entsprechend NEC class 2 darf nicht seriell oder parallel mit einer anderen NEC class 2 entsprechenden Spannungsquelle verbunden werden! Diese Anforderungen gelten für die Versorgung aller EtherCAT Buskoppler, Netzteilklemmen, Busklemmen und deren Power-Kontakte. EK18xx Version:

56 Anhang 8.2 Firmware Kompatibilität Die Koppler EK18xx verfügen über keine Firmware. Ein Update der XML-Gerätebeschreibung ist in Abhängigkeit vom Hardwarestand und der unten stehenden Revisionsnummer im Kapitel "Update der Gerätebeschreibung beschrieben [} 57]. Fehlfunktion möglich! Achtung Beachten Sie die Hinweise zum XML-Update auf der gesonderten Seite [} 57]. Stellen Sie sicher, dass die XML-Gerätebeschreibung für den Hardware-Stand des Gerätes geeignet ist! EK1814 Hardware (HW) Revision-Nr. 00 EK EK EK EK * 07 08* EK1818 Hardware (HW) Revision-Nr. 00 EK EK EK * 07* EK1828 Hardware (HW) Revision-Nr. 02 EK * EK * EK Hardware (HW) Revision-Nr. 02 EK EK * 06* *) Zum Zeitpunkt der Erstellung dieser Dokumentation ist dies der aktuelle kompatible Revision/Hardware- Stand. Überprüfen Sie auf der Beckhoff Webseite, ob eine aktuellere Dokumentation vorliegt. 56 Version: 2.1 EK18xx

57 Anhang 8.3 Firmware Update EL/ES/EM/EPxxxx In diesem Kapitel wird das Geräteupdate für Beckhoff EtherCAT Slaves der Serien EL/ES, EM, EK und EP beschrieben. Ein FW-Update sollte nur nach Rücksprache mit dem Beckhoff Support durchgeführt werden. Speicherorte In einem EtherCAT-Slave werden an bis zu 3 Orten Daten für den Betrieb vorgehalten: Je nach Funktionsumfang und Performance besitzen EtherCAT Slaves einen oder mehrere lokale Controller zur Verarbeitung von IO-Daten. Das darauf laufende Programm ist die sog. Firmware im Format *.efw. In bestimmten EtherCAT Slaves kann auch die EtherCAT Kommunikation in diesen Controller integriert sein. Dann ist der Controller meist ein so genannter FPGA-Chip mit der *.rbf-firmware. Darüber hinaus besitzt jeder EtherCAT Slave einen Speicherchip, um seine eigene Gerätebeschreibung (ESI; EtherCAT Slave Information) zu speichern, in einem sog. ESI-EEPROM. Beim Einschalten wird diese Beschreibung geladen und u.a. die EtherCAT Kommunikation entsprechend eingerichtet. Die Gerätebeschreibung kann von der Beckhoff Website ( im Downloadbereich heruntergeladen werden. Dort sind alle ESI-Dateien als Zip- Datei zugänglich. Kundenseitig zugänglich sind diese Daten nur über den Feldbus EtherCAT und seine Kommunikationsmechanismen. Beim Update oder Auslesen dieser Daten ist insbesondere die azyklische Mailbox-Kommunikation oder der Registerzugriff auf den ESC in Benutzung. Der TwinCAT Systemmanager bietet Mechanismen, um alle 3 Teile mit neuen Daten programmieren zu können, wenn der Slave dafür vorgesehen ist. Es findet üblicherweise keine Kontrolle durch den Slave statt, ob die neuen Daten für ihn geeignet sind, ggf. ist ein Weiterbetrieb nicht mehr möglich. Vereinfachtes Update per Bundle-Firmware Bequemer ist der Update per sog. Bundle-Firmware: hier sind die Controller-Firmware und die ESI- Beschreibung in einer *.efw-datei zusammengefasst, beim Update wird in der Klemme sowohl die Firmware, als auch die ESI verändert. Dazu ist erforderlich dass die Firmware in dem gepackten Format vorliegt: erkenntlich an dem Dateinamen der auch die Revisionsnummer enthält, z.b. ELxxxx-xxxx_REV0016_SW01.efw dass im Download-Dialog das Passwort=1 angegeben wird. Bei Passwort=0 (default Einstellung) wird nur das Firmware-Update durchgeführt, ohne ESI-Update. dass das Gerät diese Funktion unterstützt. Die Funktion kann in der Regel nicht nachgerüstet werden, sie wird Bestandteil vieler Neuentwicklungen ab Baujahr Nach dem Update sollte eine Erfolgskontrolle durchgeführt werden ESI/Revision: z.b. durch einen Online-Scan im TwinCAT ConfigMode/FreeRun dadurch wird die Revision bequem ermittelt Firmware: z.b. durch einen Blick ins Online-CoE des Gerätes Beschädigung des Gerätes möglich! Beim Herunterladen von neuen Gerätedateien ist zu beachten Achtung Das Herunterladen der Firmware auf ein EtherCAT-Gerät darf nicht unterbrochen werden Eine einwandfreie EtherCAT-Kommunikation muss sichergestellt sein, CRC-Fehler oder LostFrames dürfen nicht auftreten. Die Spannungsversorgung muss ausreichend dimensioniert, die Pegel entsprechend der Vorgabe sein Bei Störungen während des Updatevorgangs kann das EtherCAT-Gerät ggf. nur vom Hersteller wieder in Betrieb genommen werden! EK18xx Version:

58 Anhang Gerätebeschreibung ESI-File/XML Achtung ACHTUNG bei Update der ESI-Beschreibung/EEPROM Manche Slaves haben Abgleich- und Konfigurationsdaten aus der Produktion im EEPROM abgelegt. Diese werden bei einem Update unwiederbringlich überschrieben. Die Gerätebeschreibung ESI wird auf dem Slave lokal gespeichert und beim Start geladen. Jede Gerätebeschreibung hat eine eindeutige Kennung aus Slave-Name (9-stellig) und Revision-Nummer (4- stellig). Jeder im Systemmanager konfigurierte Slave zeigt seine Kennung im EtherCAT-Reiter: Abb. 48: Gerätekennung aus Name EL und Revision Die konfigurierte Kennung muss kompatibel sein mit der tatsächlich als Hardware eingesetzten Gerätebeschreibung, d.h. der Beschreibung die der Slave (hier: EL3204) beim Start geladen hat. Üblicherweise muss dazu die konfigurierte Revision gleich oder niedriger der tatsächlich im Klemmenverbund befindlichen sein. Weitere Hinweise hierzu entnehmen Sie bitte der EtherCAT System-Dokumentation. Hinweis Update von XML/ESI-Beschreibung Die Geräterevision steht in engem Zusammenhang mit der verwendeten Firmware bzw. Hardware. Nicht kompatible Kombinationen führen mindestens zu Fehlfunktionen oder sogar zur endgültigen Außerbetriebsetzung des Gerätes. Ein entsprechendes Update sollte nur in Rücksprache mit dem Beckhoff Support ausgeführt werden. Anzeige der Slave-Kennung ESI Der einfachste Weg die Übereinstimmung von konfigurierter und tatsächlicher Gerätebeschreibung festzustellen, ist im TwinCAT Modus Config/FreeRun das Scannen der EtherCAT-Boxen auszuführen: 58 Version: 2.1 EK18xx

59 Anhang Abb. 49: Rechtsklick auf das EtherCAT Gerät bewirkt im Config/FreeRun-Mode das Scannen des unterlagerten Feldes Wenn das gefundene Feld mit dem konfigurierten übereinstimmt, erscheint Abb. 50: Konfiguration identisch ansonsten erscheint ein Änderungsdialog, um die realen Angaben in die Konfiguration zu übernehmen. Abb. 51: Änderungsdialog In diesem Beispiel in Abb. Änderungsdialog. wurde eine EL vorgefunden, während eine EL konfiguriert wurde. In diesem Fall bietet es sich an, mit dem Copy Before-Button die Konfiguration anzupassen. Die Checkbox Extended Information muss gesetzt werden, um die Revision angezeigt zu bekommen. EK18xx Version:

60 Anhang Änderung der Slave-Kennung ESI Die ESI/EEPROM-Kennung kann unter TwinCAT wie folgt aktualisiert werden: Es muss eine einwandfreie EtherCAT-Kommunikation zum Slave hergestellt werden Der State des Slave ist unerheblich Rechtsklick auf den Slave in der Online-Anzeige führt zum Dialog EEPROM Update, Abb. EEPROM Update Abb. 52: EEPROM Update Im folgenden Dialog wird die neue ESI-Beschreibung ausgewählt, s. Abb. Auswahl des neuen ESI. Die CheckBox Show Hidden Devices zeigt auch ältere, normalerweise ausgeblendete Ausgaben eines Slave. Abb. 53: Auswahl des neuen ESI Ein Laufbalken im Systemmanager zeigt den Fortschritt - erst erfolgt das Schreiben, dann das Veryfiing. Hinweis Änderung erst nach Neustart wirksam Die meisten EtherCAT-Geräte lesen eine geänderte ESI-Beschreibung umgehend bzw. nach dem Aufstarten aus dem INIT ein. Einige Kommunikationseinstellungen wie z.b. Distributed Clocks werden jedoch erst bei PowerOn gelesen. Deshalb ist ein kurzes Abschalten des EtherCAT Slave nötig, damit die Änderung wirksam wird. 60 Version: 2.1 EK18xx

61 Anhang Versionsbestimmung der Firmware Versionsbestimmung nach Laseraufdruck Auf einem Beckhoff EtherCAT Slave ist eine Seriennummer aufgelasert. Der Aufbau der Seriennummer lautet: KK YY FF HH KK - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: : 12 - Produktionswoche Produktionsjahr Firmware-Stand Hardware-Stand 02 Versionsbestimmung mit dem System-Manager Der TwinCAT System-Manager zeigt die Version der Controller-Firmware an, wenn der Slave online für den Master zugänglich ist. Klicken Sie hierzu auf die E-Bus-Klemme deren Controller-Firmware Sie überprüfen möchten (im Beispiel Klemme 2 (EL3204) und wählen Sie den Karteireiter CoE-Online (CAN over EtherCAT). Hinweis CoE-Online und Offline-CoE Es existieren 2 CoE-Verzeichnisse: online: es wird im EtherCAT Slave vom Controller angeboten, wenn der EtherCAT Slave dies unterstützt. Dieses CoE-Verzeichnis kann nur bei angeschlossenem und betriebsbereitem Slave angezeigt werden. offline: in der EtherCAT Slave Information ESI/XML kann der Default-Inhalt des CoE enthalten sein. Dieses CoE-Verzeichnis kann nur angezeigt werden, wenn es in der ESI (z.b. "Beckhoff EL5xxx.xml") enthalten ist. Die Umschaltung zwischen beiden Ansichten kann über den Button Advanced vorgenommen werden. In Abb. Anzeige FW-Stand EL3204 wird der FW-Stand der markierten EL3204 in CoE-Eintrag 0x100A mit 03 angezeigt. Abb. 54: Anzeige FW-Stand EL3204 EK18xx Version:

62 Anhang TwinCAT 2.11 zeigt in (A) an, dass aktuell das Online-CoE-Verzeichnis angezeigt wird. Ist dies nicht der Fall, kann durch die erweiterten Einstellungen (B) durch Online und Doppelklick auf All Objects das Online- Verzeichnis geladen werden. Update Controller-Firmware *.efw Hinweis CoE-Verzeichnis Das Online-CoE-Verzeichnis wird vom Controller verwaltet und in einem eigenen EEPROM gespeichert. Es wird durch ein FW-Update i.allg. nicht verändert. Um die Controller-Firmware eines Slave zu aktualisieren, wechseln Sie zum Karteireiter Online, s. Abb. Firmware Update. Abb. 55: Firmware Update Es ist folgender Ablauf einzuhalten, wenn keine anderen Angaben z.b. durch den Beckhoff Support vorliegen. Slave in INIT schalten (A) Slave in BOOTSTRAP schalten Kontrolle des aktuellen Status (B, C) Download der neuen *efw-datei Nach Beendigung des Download in INIT schalten, dann in OP Slave kurz stromlos schalten FPGA-Firmware *.rbf Falls ein FPGA-Chip die EtherCAT Kommunikation übernimmt, kann ggf. mit einer *.rbf-datei ein Update durchgeführt werden. Controller-Firmware für die Aufbereitung der E/A-Signale FPGA-Firmware für die EtherCAT-Kommunikation (nur für Klemmen mit FPGA) Die in der Seriennummer der Klemme enthaltene Firmware-Versionsnummer beinhaltet beide Firmware- Teile. Wenn auch nur eine dieser Firmwarekomponenten verändert wird, dann wird diese Versionsnummer fortgeschrieben. 62 Version: 2.1 EK18xx

63 Anhang Versionsbestimmung mit dem System-Manager Der TwinCAT System-Manager zeigt die Version der FPGA-Firmware an. Klicken Sie hierzu auf die Ethernet-Karte Ihres EtherCAT-Stranges (im Beispiel Gerät 2) und wählen Sie den Karteireiter Online. Die Spalte Reg:0002 zeigt die Firmware-Version der einzelnen EtherCAT-Geräte in hexadezimaler und dezimaler Darstellung an. Abb. 56: Versionsbestimmung FPGA-Firmware Falls die Spalte Reg:0002 nicht angezeigt wird, klicken sie mit der rechten Maustaste auf den Tabellenkopf und wählen im erscheinenden Kontextmenü, den Menüpunkt Properties. Abb. 57: Kontextmenu "Eigenschaften" (Properties) In dem folgenden Dialog Advanced Settings können Sie festlegen, welche Spalten angezeigt werden sollen. Markieren Sie dort unter Diagnose/Online Anzeige das Kontrollkästchen vor '0002 ETxxxx Build' um die Anzeige der FPGA-Firmware-Version zu aktivieren. EK18xx Version:

64 Anhang Abb. 58: Dialog "Advanced settings" Update Für das Update der FPGA-Firmware eines EtherCAT-Kopplers, muss auf auf diesem Koppler mindestens die FPGA-Firmware-Version 11 vorhanden sein. einer E-Bus-Klemme, muss auf auf dieser Klemme mindestens die FPGA-Firmware-Version 10 vorhanden sein. Ältere Firmwarestände können nur vom Hersteller aktualisiert werden! Update eines EtherCAT-Geräts Wählen Sie im TwinCAT System-Manager die Klemme an, deren FPGA-Firmware Sie aktualisieren möchten (im Beispiel: Klemme 5: EL5001) und kicken Sie auf dem Karteireiter EtherCAT auf die Schaltfläche Weitere Einstellungen. 64 Version: 2.1 EK18xx

65 Anhang Abb. 59: Dialog "Weitere Eimstellungen" wählen Im folgenden Dialog Advanced Settings klicken Sie im Menüpunkt ESC-Zugriff/E²PROM/FPGA auf die Schaltfläche Schreibe FPGA, Abb. 60: Dialog "Schreibe FPGA" wählen EK18xx Version:

66 Anhang Abb. 61: Datei auswählen Wählen Sie die Datei (*.rbf) mit der neuen FPGA-Firmware aus und übertragen Sie diese zum EtherCAT- Gerät. Achtung Beschädigung des Gerätes möglich! Das Herunterladen der Firmware auf ein EtherCAT-Gerät dürfen Sie auf keinen Fall unterbrechen! Wenn Sie diesen Vorgang abbrechen, dabei die Versorgungsspannung ausschalten oder die Ethernet-Verbindung unterbrechen, kann das EtherCAT-Gerät nur vom Hersteller wieder in Betrieb genommen werden! Um die neue FPGA-Firmware zu aktivieren ist ein Neustart (Aus- und Wiedereinschalten der Spannungsversorgung) des EtherCAT-Geräts erforderlich. Gleichzeitiges Update mehrerer EtherCAT-Geräte Die Firmware von mehreren Geräten kann gleichzeitig aktualisiert werden, ebenso wie die ESI- Beschreibung. Voraussetzung hierfür ist, das für diese Geräte die gleiche Firmware-Datei/ESI gilt. Abb. 62: Mehrfache Selektion und FW-Update Wählen Sie dazu die betreffenden Slaves aus und führen Sie das Firmware-Update im BOOTSTRAP Modus wie o.a. aus. 66 Version: 2.1 EK18xx