Dokumentation zu. EP7041-x00x. Schrittmotormodule mit Interface für Inkremental-Encoder. Version: Datum:

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1 Dokumentation zu EP7041-x00x Schrittmotormodule mit Interface für Inkremental-Encoder Version: Datum:

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3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Vorwort Hinweise zur Dokumentation Sicherheitshinweise Ausgabestände der Dokumentation Produktübersicht EtherCAT Box - Einführung Modulübersicht EP , EP Einführung EP Einführung EP , EP Einführung EP Technische Daten Installation Montage Abmessungen Befestigung Anzugsmomente für Steckverbinder Anschluss EtherCAT-Anschluss EtherCAT-LEDs Power-Anschluss Status-LEDs für die Spannungsversorgung Power-Kabel Leitungsverluste M Signalanschluss EP Status-LEDs Signalleitungen ATEX-Hinweise ATEX - Besondere Bedingungen BG Schutzgehäuse für EtherCAT Box ATEX-Dokumentation Inbetriebnahme/Konfiguration Einbinden in TwinCAT Einfügen in das EtherCAT-Netzwerk Konfiguration mit TwinCAT Einbindung in die NC-Konfiguration Konfiguration der wichtigsten Parameter Grundlagen zum Positioning Interface EP Prozessabbild Anwendungsbeispiel Wiederherstellen des Auslieferungszustandes CoE-Objekte EP , EP , EP Objektübersicht Objektbeschreibung und Parametrierung EP7041-x00x Version:

4 Inhaltsverzeichnis 4.3 CoE-Objekte EP , EP Objektübersicht Objektbeschreibung und Parametrierung Anhang Allgemeine Betriebsbedingungen EtherCAT Box- / EtherCAT-P-Box - Zubehör Support und Service Version: EP7041-x00x

5 Vorwort 1 Vorwort 1.1 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, EtherCAT P, 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. EP7041-x00x Version:

6 Vorwort 1.2 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 Hinweise In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Hinweise verwendet. Diese Hinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen! Akute Verletzungsgefahr! GEFAHR Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Verletzungsgefahr! WARNUNG Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! Schädigung von Personen! VORSICHT Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden! HINWEIS Schädigung von Umwelt/Geräten oder Datenverlust Wenn dieser Hinweis nicht beachtet wird, können Umweltschäden, Gerätebeschädigungen oder Datenverlust entstehen. Tipp oder Fingerzeig Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen. 6 Version: EP7041-x00x

7 Vorwort 1.3 Ausgabestände der Dokumentation Version Änderungen Sicherheitshinweise neues Layout Kapitel Montage aktualisiert EP hinzugefügt Migration Vorwort aktualisiert Kapitel Anzugsmomente für Steckverbinder aktualisiert Kapitel EtherCAT-Anschluss aktualisiert Kapitel Signalleitungen aktualisiert Kapitel Zubehör aktualisiert Kapitel Leitungsverluste aktualisiert Power-Anschluss aktualisiert Technische Daten aktualisiert Technische Daten aktualisiert Technische Daten aktualisiert Objektbeschreibungen aktualisiert Grundlagen zum Positions-Interface hinzugefügt Kapitel Zubehör aktualisiert Kapitel Anzugsmomente für Steckverbinder aktualisiert Kapitel Power-Anschluss aktualisiert Kapitel Konfiguration der wichtigsten Parameter aktualisiert Kapitel Zubehör hinzugefügt Technische Daten aktualisiert EP und EP hinzugefügt Übersicht der EtherCAT-Kabel erweitert Übersicht der Signalleitungen aktualisiert Beschreibung des Power-Anschlusses aktualisiert ATEX-Hinweise hinzugefügt Erweiterter Temperaturbereich für freigegebene Module dokumentiert Kapitel zu Inbetriebnahme und Konfiguration überarbeitet 0.6 EP hinzugefügt Objektbeschreibung aktualisiert Anzugsmomente für Steckverbinder hinzugefügt Übersicht der Signalleitungen hinzugefügt 0.5 Erste vorläufige Version für EP Firm- und Hardware-Stände Diese Dokumentation bezieht sich auf den zum Zeitpunkt ihrer Erstellung gültigen Firm- und Hardware- Stand. Die Eigenschaften der Module werden stetig weiterentwickelt und verbessert. Module älteren Fertigungsstandes können nicht die gleichen Eigenschaften haben, wie Module neuen Standes. Bestehende Eigenschaften bleiben jedoch erhalten und werden nicht geändert, so dass ältere Module immer durch neue ersetzt werden können. EP7041-x00x Version:

8 Vorwort Dokumentation Version EP EP EP EP EP Firmware Hardware Firmware Hardware Firmware Hardware Firmware Hardware Firmware Hardware Den Firm- und Hardware-Stand (Auslieferungszustand) können Sie der auf der Seite der EtherCAT Box aufgedruckten Batch-Nummer (D-Nummer) entnehmen. Syntax der Batch-Nummer (D-Nummer) WW YY FF HH WW - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: : 12 - Produktionswoche Produktionsjahr Firmware-Stand Hardware-Stand 00 8 Version: EP7041-x00x

9 Produktübersicht 2 Produktübersicht 2.1 EtherCAT Box - Einführung Das EtherCAT-System wird durch die EtherCAT-Box-Module in Schutzart IP67 erweitert. Durch das integrierte EtherCAT-Interface sind die Module ohne eine zusätzliche Kopplerbox direkt an ein EtherCAT- Netzwerk anschließbar. Die hohe EtherCAT-Performance bleibt also bis in jedes Modul erhalten. Die außerordentlich geringen Abmessungen von nur 126 x 30 x 26,5 mm (H x B x T) sind identisch zu denen der Feldbus Box Erweiterungsmodule. Sie eignen sich somit besonders für Anwendungsfälle mit beengten Platzverhältnissen. Die geringe Masse der EtherCAT-Module begünstigt u. a. auch Applikationen, bei denen die I/O-Schnittstelle bewegt wird (z. B. an einem Roboterarm). Der EtherCAT-Anschluss erfolgt über geschirmte M8-Stecker. Abb. 1: EtherCAT-Box-Module in einem EtherCAT-Netzwerk Die robuste Bauweise der EtherCAT-Box-Module erlaubt den Einsatz direkt an der Maschine. Schaltschrank und Klemmenkasten werden hier nicht mehr benötigt. Die Module sind voll vergossen und daher ideal vorbereitet für nasse, schmutzige oder staubige Umgebungsbedingungen. Durch vorkonfektionierte Kabel vereinfacht sich die EtherCAT- und Signalverdrahtung erheblich. Verdrahtungsfehler werden weitestgehend vermieden und somit die Inbetriebnahmezeiten optimiert. Neben den vorkonfektionierten EtherCAT-, Power- und Sensorleitungen stehen auch feldkonfektionierbare Stecker und Kabel für maximale Flexibilität zur Verfügung. Der Anschluss der Sensorik und Aktorik erfolgt je nach Einsatzfall über M8- oder M12-Steckverbinder. Die EtherCAT-Module decken das typische Anforderungsspektrum der I/O-Signale in Schutzart IP67 ab: digitale Eingänge mit unterschiedlichen Filtern (3,0 ms oder 10 μs) digitale Ausgänge mit 0,5 oder 2 A Ausgangsstrom analoge Ein- und Ausgänge mit 16 Bit Auflösung Thermoelement- und RTD-Eingänge Schrittmotormodule Auch XFC (extreme Fast Control Technology)-Module wie z. B. Eingänge mit Time-Stamp sind verfügbar. EP7041-x00x Version:

10 Produktübersicht Abb. 2: EtherCAT Box mit M8-Anschlüssen für Sensor/Aktoren Abb. 3: EtherCAT Box mit M12-Anschlüssen für Sensor/Aktoren Basis-Dokumentation zu EtherCAT Eine detaillierte Beschreibung des EtherCAT-Systems finden Sie in der System Basis-Dokumentation zu EtherCAT, die auf unserer Homepage ( unter Downloads zur Verfügung steht. XML-Dateien XML -Dateien (XML Device Description Files) zu EtherCAT-Modulen von Beckhoff finden Sie unter auf unserer Homepage ( unter Downloads im Bereich Konfigurations-Dateien. 10 Version: EP7041-x00x

11 Produktübersicht 2.2 Modulübersicht Abb. 4: EP7041 mit Schrittmotor Modul EP [} 12] EP [} 12] EP [} 13] EP [} 14] EP [} 14] Ausgangsstrom für Schrittmotor 2 x 3,5 A Nennstrom, 2 x 5,0 A Spitzenstrom 2 x 1,0 A Nennstrom, 2 x 1,5 A Spitzenstrom 2 x 3,5 A Nennstrom, 2 x 5,0 A Spitzenstrom 2 x 3,5 A Nennstrom, 2 x 5,0 A Spitzenstrom 2 x 3,5 A Nennstrom, 2 x 5,0 A Spitzenstrom Integrierter Anschluss für Motorversorgung Kommentar M12-Buchse Für besonders ruhigen und präzisen Motorlauf ausgelegt. M12-Buchse Für besonders ruhigen und präzisen Motorlauf ausgelegt. Kleinerer Ausgangsstrom für Schrittmotoren mit geringerer Leistungsaufnahme. M12-Stecker Für besonders ruhigen und präzisen Motorlauf ausgelegt. Eingebauter Anschluss für die Einspeisung der Motorversorgungsspannung mit Stiften (male) ausgeführt. M12-Stecker Für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt. Eingebauter Anschluss für die Einspeisung der Motorversorgungsspannung mit Stiften (male) ausgeführt. M12-Stecker Für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt. Eingebauter Anschluss für die Einspeisung der Motorversorgungsspannung mit Stiften (male) ausgeführt. Encoder-Versorgung: 5 V DC Sehen Sie dazu auch 2 EP , EP Einführung [} 12] 2 EP Einführung [} 13] 2 EP , EP Einführung [} 14] EP7041-x00x Version:

12 Produktübersicht 2.3 EP , EP Einführung Abb. 5: EP Schrittmotormodule mit Interface für Inkremental-Encoder Die EtherCAT Box Module EP und EP sind für den direkten Anschluss unterschiedlicher Schrittmotoren vorgesehen. Es sind zwei Versionen Verfügbar: EP : 2 x 3,5 A Nennstrom, (2 x 5,0 A Spitzenstrom) EP : 2 x 1,0 A Nennstrom, (2 x 1,5 A Spitzenstrom) Die PWM-Endstufen für zwei Motorspulen sind bei geringster Bauform, zusammen mit zwei Eingängen für Endlagenschalter, in der Baugruppe untergebracht und decken einen großen Spannungs- und Strombereich ab. Durch den Anschluss eines Inkremental-Encoders ist die Realisierung einer einfachen Servo-Achse möglich. Zwei digitale Eingänge und ein digitaler Ausgang (0,5 A) erlauben die Verbindung von Endschaltern und Motorbremse. Mit verschiedenen Parametern können die Module an den Motor und die Anwendung angepasst werden. Ein besonders ruhiger und präziser Motorlauf ist durch ein 64-faches Microstepping sichergestellt. Quick-Links Installation [} 16] Konfiguration [} 39] ATEX - Besondere Bedingungen [} 33] für ATEX-zugelassene Module 12 Version: EP7041-x00x

13 Produktübersicht 2.4 EP Einführung Abb. 6: EP Schrittmotormodul mit Interface für Inkremental-Encoder Die EtherCAT Box EP ist für den direkten Anschluss unterschiedlicher Schrittmotoren vorgesehen. Die PWM-Endstufen für zwei Motorspulen sind bei geringster Bauform, zusammen mit zwei Eingängen für Endlagenschalter, in der Baugruppe untergebracht und decken einen großen Spannungs- und Strombereich ab. Durch den Anschluss eines Inkremental-Encoders ist die Realisierung einer einfachen Servo-Achse möglich. Zwei digitale Eingänge und ein digitaler Ausgang (0,5 A) erlauben die Verbindung von Endschaltern und Motorbremse. Die externe Motoreinspeisung erfolgt über einen integrierten Stecker. Mit verschiedenen Parametern kann die EP an den Motor und die Anwendung angepasst werden. Ein besonders ruhiger und präziser Motorlauf ist durch ein 64-faches Microstepping sichergestellt. Quick-Links Installation [} 16] Konfiguration [} 39] EP7041-x00x Version:

14 Produktübersicht 2.5 EP , EP Einführung Abb. 7: EP und EP Schrittmotormodule mit Interface für Inkremental-Encoder Die EtherCAT-Box-Module EP und EP sind für den direkten Anschluss unterschiedlicher Schrittmotoren vorgesehen. Die PWM-Endstufen für zwei Motorspulen sind bei geringster Bauform, zusammen mit zwei Eingängen für Endlagenschalter, in der Baugruppe untergebracht und decken einen großen Spannungs- und Strombereich ab. Durch den Anschluss eines Inkremental-Encoders ist die Realisierung einer einfachen Servo-Achse möglich. Die Module versorgen den Inkremental-Encoder mit: EP : 24 V DC EP : 5 V DC Zwei digitale Eingänge und ein digitaler Ausgang (0,5 A) erlauben die Verbindung von Endschaltern und Motorbremse. Die externe Motoreinspeisung erfolgt über einen integrierten Stecker. EP und EP sind für höhere Geschwindigkeiten ausgelegt und können mit verschiedenen Parametern an den Motor und die Anwendung angepasst werden. Quick-Links Installation [} 16] Konfiguration [} 39] 14 Version: EP7041-x00x

15 Produktübersicht 2.6 EP Technische Daten Technische Daten EP EP EP EP EP Feldbus Feldbusanschluss Anzahl Ausgänge Anzahl Eingänge EtherCAT 2 x M8 Buchse (grün) 1 Schrittmotor (2 Phasen) 1 digitaler Ausgang (24 V DC ) 2 Endlage, 4 Gebersystem (Encoder) Encoder-Spannung 24 V DC 5 V DC Anschluss Ein- und Ausgänge [} 29] M12-Buchsen M12-Buchsen, M12-Stecker Ausgangsstrom Schrittmotor Motorspannung Maximale Schrittfrequenz Auflösung Schrittmuster (automatische Umschaltung, geschwindigkeitsabhängig) Stromreglerfrequenz Encoder-Pulsfrequenz Eingangssignalspannung "0" Eingangssignalspannung "1" Eingangsstrom Diagnose LEDs Versorgung der Modulelektronik Stromaufnahme der Modulelektronik Stromaufnahme aus U P Anschluss Spannungsversorgung Prozessabbild Potenzialtrennung Gewicht Zulässige Umgebungstemperatur im Betrieb Zulässige Umgebungstemperatur bei Lagerung 2 x 3,5 A Nennstrom, (2 x 5,0 A Spitzenstrom) bei 50 C 2 x 1,0 A Nennstrom, (2 x 1,5 A Spitzenstrom) max. 50 V DC 1.000, 2.000, oder Vollschritte/s (konfigurierbar) 2 x 3,5 A Nennstrom, (2 x 5,0 A Spitzenstrom) bei 50 C ca Positionen in typischen Anwendungen (pro Umdrehung) bis zu 64-faches Microstepping ca. 30 khz max Inkremente/s (Vierfachauswertung) -3 V... 2 V 2,5 V V typisch 5 ma Fehler Strang A und B, Schrittverlust/Stillstand, Power, Enable aus der Steuerspannung Us typisch 120 ma Einspeisung: 1 x M8 Stecker, 4-polig (schwarz) Weiterleitung: 1 x M8 Buchse, 4-polig (schwarz) Input: 2 x 16 Bit Daten, 1 x 16 Bit Status Output: 2 x 16 Bit Daten, 1 x 16 Bit Control Steuerspannung / Feldbus: ja ca. 165 g -25 C C 0 C C (gemäß ATEX, siehe besondere Bedingungen [} 33]) -40 C C Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN / EN EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN / EN Schutzart IP65, IP66, IP67 (gemäß EN 60529) Einbaulage Zulassung CE, ATEX [} 33] bis zu 256-faches Microstepping bis 40 C Umgebungstemperatur: beliebig über 40 C Umgebungstemperatur: mindestens 20 mm Abstand zwischen 2 Schrittmotormodulen Sehen Sie dazu auch 2 Signalanschluss [} 29] 2 ATEX - Besondere Bedingungen [} 33] EP7041-x00x Version:

16 Installation 3 Installation 3.1 Montage Abmessungen Abb. 8: Dimensions Alle Maßangaben sind in Millimeter angegeben. Gehäuseeigenschaften EtherCAT Box Schmales Gehäuse Breite Gehäuse Gehäusematerial Vergussmasse PA6 (Polyamid) Polyuhrethan Montage zwei Befestigungslöcher Ø 3 mm für M3 zwei Befestigungslöcher Ø 3 mm für M3 zwei Befestigungslöcher Ø 4,5 mm für M4 Metallteile Kontakte Messing, vernickelt CuZn, vergoldet Stromweiterleitung max. 4 A (M8) max. 16 A (7/8 ) max. 15,5 A (B17 5G 1,5 mm 2 ) Einbaulage beliebig Schutzart im verschraubten Zustand IP65, IP66, IP67 (gemäß EN 60529) Abmessungen (H x B x T) ca. 126 x 30 x 26,5 mm ca. 126 x 60 x 26,5 mm ca. 150 x 60 x 26,5 mm (ohne 7/8, B17) 16 Version: EP7041-x00x

17 Installation Befestigung Anschlüsse vor Verschmutzung schützen! Schützen Sie während der Montage der Module alle Anschlüsse vor Verschmutzung! Die Schutzart IP65 ist nur gewährleistet, wenn alle Kabel und Stecker angeschlossen sind! Nicht benutzte Anschlüsse müssen mit den entsprechenden Steckern geschützt werden! Steckersets siehe Katalog. Module mit schmalem Gehäuse werden mit zwei M3-Schrauben montiert. Module mit breitem Gehäuse werden mit zwei M3-Schrauben an den in den Ecken angeordneten oder mit zwei M4-Schrauben an den zentriert angeordneten Befestigungslöchern montiert. Die Schrauben müssen länger als 15 mm sein. Die Befestigungslöcher der Module besitzen kein Gewinde. Beachten Sie bei der Montage, dass die Feldbusanschlüsse die Gesamthöhe noch vergrößert. Siehe Kapitel Zubehör. Montageschiene ZS Die Montageschiene ZS (500 mm x 129 mm) ermöglicht einen zeitsparenden Aufbau der Module. Die Schiene besteht aus rostfreiem Stahl (V2A), ist 1,5 mm stark mit passend vorgefertigten M3-Gewinden. Die Schiene hat 5,3 mm Langlöcher um sie mit M5-Schrauben an der Maschine zu befestigen. Abb. 9: Montageschiene ZS Die Montageschiene ist 500 mm lang und erlaubt bei einem Modulabstand von 2 mm die Montage von 15 schmalen Modulen. Sie kann applikationsspezifisch gekürzt werden. Montageschiene ZS Die Montageschiene ZS (500 mm x 129 mm) bietet neben den M3- auch vorgefertigte M4- Gewinde zur Befestigung der 60 mm breiten Module über deren mittlere Bohrungen. Bis zu 14 schmale oder 7 breite Module können gemischt montiert werden. EP7041-x00x Version:

18 Installation Anzugsmomente für Steckverbinder M8-Steckverbinder Es wird empfohlen die M8-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 0,4 Nm festzuziehen. Bei Verwendung des Drehmoment-Schraubendrehers ZB8800 ist auch ein max. Drehmoment von 0,5 Nm zulässig. Abb. 10: EtherCAT Box mit M8-Steckverbindern M12-Steckverbinder Es wird empfohlen die M12-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 0,6 Nm festzuziehen. Abb. 11: EtherCAT Box mit M8- und M12-Steckverbindern 18 Version: EP7041-x00x

19 Installation 7/8"-Steckverbinder Es wird empfohlen die 7/8"-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 1,5 Nm festzuziehen. Abb. 12: 7/8"-Steckverbinder Drehmomentschlüssel Abb. 13: Drehmomentschlüssel ZB8801 Korrektes Drehmoment sicherstellen Verwenden Sie die von Beckhoff lieferbaren Drehmomentschlüssel um die Steckverbinder festzuziehen (ZB8800, ZB )! 3.2 Anschluss EtherCAT-Anschluss Für den ankommenden und weiterführenden EtherCAT-Anschluss verfügt die EtherCAT Box (EPxxxx) über zwei grün gekennzeichnete M8-Buchsen die Koppler Box (FBB-x110) über zwei M12-Buchsen Abb. 14: EtherCAT Box: M8, 30 mm Gehäuse EP7041-x00x Version:

20 Installation Abb. 15: EtherCAT Box: M8 60 mm Gehäuse (am Beispiel EP9214) Abb. 16: Koppler Box: M12 Belegung Es gibt verschiedene Standards für die Belegung und Farben bei Steckverbindern und Leitung für Ethernet/ EtherCAT. Ethernet/EtherCAT Steckverbinder Leitung Norm Signal Beschreibung M8 M12 RJ45 1 ZB9010, ZB9020, ZB9030, ZB9032, ZK , ZK1090-3xxx-xxxx ZB9031 und alte Versionen von ZB9030, ZB9032, ZK1090-3xxxxxxx TIA-568B Tx + Transmit Data+ Pin 1 Pin 1 Pin 1 gelb 2 orange/weiß 3 weiß/orange Tx - Transmit Data- Pin 4 Pin 3 Pin 2 orange 2 orange 3 orange Rx + Receive Data+ Pin 2 Pin 2 Pin 3 weiß 2 blau/weiß 3 weiß/grün Rx - Receive Data- Pin 3 Pin 4 Pin 6 blau 2 blau 3 grün Shield Abschirmung Gehäuse Schirmblech Schirm Schirm Schirm 1 ) farbliche Markierungen nach EN im vierpoligen RJ45-Steckverbinder ZS ) Aderfarben nach EN ) Aderfarben Anpassung der Farbkodierung für die Leitungen ZB9030, ZB9032 und ZK1090-3xxxx-xxxx (mit M8-Steckverbindern) Zur Vereinheitlichung wurden die gängigen Leitungen ZB9030, ZB9032 und ZK1090-3xxx-xxxx, also die mit M8-Steckverbindern vorkonfektionierten Leitungen auf die Farben der EN61918 umgestellt (gelb, orange, weiß, blau). Es sind also verschiedene Farbkodierungen im Umlauf. Die elektrischen Eigenschaften sind aber absolut identisch! EtherCAT-Steckverbinder Die folgenden Steckverbinder sind für den Einsatz in EtherCAT-Systemen von Beckhoff lieferbar. 20 Version: EP7041-x00x

21 Installation Bezeichnung Steckverbinder Kommentar ZS RJ45 vierpolig, IP20, feldkonfektionierbar ZS M12-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar ZS RJ45 achtpolig, IP20, feldkonfektionierbar, geeignet GigaBit-Ethernet ZS M8-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar, für Kabel ZB903x ZS M8-Buchse vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar, für Kabel ZB903x ZS M8-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar bis OD = 6,5 mm ZS M8-Buchse vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar bis OD = 6,5 mm EtherCAT-LEDs Abb. 17: EtherCAT-LEDs LED-Anzeigen LED Anzeige Bedeutung IN L/A aus keine Verbindung zum vorhergehenden EtherCAT-Modul leuchtet blinkt LINK: Verbindung zum vorhergehenden EtherCAT-Modul ACT: Kommunikation mit vorhergehenden EtherCAT-Modul OUT L/A aus keine Verbindung zum nachfolgendem EtherCAT-Modul leuchtet blinkt LINK: Verbindung zum nachfolgendem EtherCAT-Modul ACT: Kommunikation mit nachfolgendem EtherCAT-Modul Run aus EtherCAT-Modul ist im Status Init blinkt schnell blinkt langsam leuchtet EtherCAT-Modul ist im Status Pre-Operational EtherCAT-Modul ist im Status Safe-Operational EtherCAT-Modul ist im Status Operational EtherCAT-Stati Die verschiedenen Stati, eines EtherCAT-Moduls sind in der System Basis-Dokumentation zu EtherCAT beschrieben, die auf unserer Homepage ( unter Downloads zur Verfügung steht. EP7041-x00x Version:

22 Installation Power-Anschluss Die Einspeisung und Weiterleitung der Versorgungsspannungen erfolgt über zwei M8-Steckverbinder am unteren Ende der Module: IN: linker M8-Steckverbinder zur Einspeisung der Versorgungsspannungen OUT: rechter M8-Steckverbinder zur Weiterleitung der Versorgungsspannungen Abb. 18: EtherCAT Box, Anschlüsse für die Versorgungsspannungen Abb. 19: Pinbelegung M8, Power In und Power Out Tab. 1: Kontaktbelegung Kontakt Spannung 1 Steuerspannung Us, +24 V DC 2 Peripheriespannung Up, +24 V DC 3 GNDs* *) können je nach Modul intern miteinander verbunden sein: siehe einzelne 4 GNDp* Modulbeschreibungen Die Kontakte der M8-Steckverbinder tragen einen maximalen Strom von 4 A. Zwei LEDs zeigen den Status der Versorgungsspannungen an. HINWEIS Power-Anschluss nicht mit EtherCAT-Anschluss verwechseln! Verbinden Sie die Powerkabel (M8, 24 V DC ) nie mit den grün gekennzeichneten EtherCAT-Buchsen der EtherCAT Box Module. Dies kann die Zerstörung der Module verursachen! Steuerspannung Us: 24 V DC Aus der 24 V DC Steuerspannung Us werden der Feldbus, die Prozessor-Logik, die Eingänge und auch die Sensorik versorgt. Die Steuerspannung ist galvanisch von Feldbusteil getrennt. Peripheriespannung Up: 24 V DC Die Peripheriespannung Up versorgt die digitalen Ausgänge, sie kann separat zugeführt werden. Wird die Lastspannung abgeschaltet, so bleiben die Feldbus-Funktion sowie Versorgung und Funktion der Eingänge erhalten. 22 Version: EP7041-x00x

23 Installation Weiterleitung der Versorgungsspannungen Die Power-Anschlüsse IN und OUT sind im Modul gebrückt. Somit können auf einfache Weise die Versorgungsspannungen Us und Up von EtherCAT Box zu EtherCAT Box weitergereicht werden. Maximalen Strom beachten! HINWEIS Beachten Sie auch bei der Weiterleitung der Versorgungsspannungen Us und Up, dass jeweils der für die M8-Steckverbinder maximal zulässige Strom von 4 A nicht überschritten wird! EP7041-x00x Version:

24 Installation Versorgung über PowerBox Module EP92x Benötigt die Maschine größere Ströme oder sind die EtherCAT Box Module weit vom Schaltschrank und der darin befindlichen Spannungsversorgung entfernt installiert, so empfiehlt sich der Einsatz der vierkanaligen Powerverteilungsmodule EP9214 oder EP9224 (mit integriertem Data Logging, siehe EP9224). Mit diesen Modulen lassen sich intelligente Powerverteilungskonzepte mit bis zu 2 x 16 A und maximal 2,5 mm² Leitungsquerschnitt im Feld realisieren. Abb. 20: EP92x4-0023, Anschlüsse Power In und Power Out Abb. 21: Pinbelegung 7/8, Power IN und Power Out 24 Version: EP7041-x00x

25 Installation Galvanische Trennung Digitale Module Bei den digitalen Ein-/Ausgabemodulen sind die Massen von Steuerspannung (GNDs) und Peripheriespannung (GNDp) ggfs. miteinander verbunden! Überprüfen Sie dies in der Dokumentation jeder verwendeten EtherCAT Box. Analoge Module Bei den analogen Ein-/Ausgabemodulen sind die Massen von Steuerspannung (GNDs) und Peripheriespannung (GNDp) galvanisch voneinander getrennt, um die galvanische Trennung der Analogsignale von der Steuerspannung zu gewährleisten. Bei einigen Analogmodulen wird die Sensorik bzw. Aktorik aus Up versorgt - damit kann z.b. bei 0 bis 10 V Eingängen eine beliebige Referenzspannung (0 bis 30 V) an Up angeschlossen werden. Diese steht dann den Sensoren zur Verfügung (z.b. geglättete 10 V für Messpotentiometer). Details der Spannungsversorgung entnehmen sie bitte den einzelnen Modulbeschreibungen. HINWEIS Galvanische Trennung kann aufgehoben werden! Wenn Sie unterschiedliche EtherCAT Boxen direkt über vierpolige Powerleitungen verbinden, so kann die galvanische Trennung der Analogsignale u.u. nicht mehr gegeben sein! Status-LEDs für die Spannungsversorgung Abb. 22: Status-LEDs für die Spannungsversorgung LED-Anzeigen LED Anzeige Bedeutung Us (Steuerspannung) aus Versorgungsspannung Us nicht vorhanden Up (Peripheriespannung) aus leuchtet grün leuchtet rot leuchtet grün Versorgungsspannung Us vorhanden Wegen Überlastung (Strom > 0,5 A) wurde die aus Versorgungsspannung Us erzeugte Sensorversorgung für alle daraus gespeisten Sensoren abgeschaltet. Versorgungsspannung Up nicht vorhanden Versorgungsspannung Up vorhanden EP7041-x00x Version:

26 Installation Power-Kabel Bestelldaten Bestellbezeichnung Power-Kabel Schraub-Steckverbinder Kontakte Querschnitt Länge ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK ZK Buchse gerade, offenes Ende Buchse gewinkelt, offenes Ende Buchse gerade, Stecker gerade Buchse gewinkelt, Stecker gewinkelt M8 4-polig 0,34 mm 2 2,00 m 5,00 m 10,00 m 2,00 m 5,00 m 10,00 m 0,15 m 0,50 m 1,00 m 2,00 m 5,00 m 0,15 m 0,50 m 1,00 m 2,00 m 5,00 m Weitere verfügbare Powerkabel und die dazugehörigen Datenblätter finden Sie im Beckhoff Katalog oder auf unseren Internet-Seiten ( Technische Daten Daten Bemessungsspannung nach IEC V DC Verschmutzungsgrad nach IEC /2 Isolationswiderstand IEC Strombelastbarkeit IEC Durchgangswiderstand IEC Schutzart nach IEC Umgebungstemperatur >10 9 Ω 4 A < 5 mω IP65/IP66/IP67, im verschraubten Zustand -30 C bis +80 C 26 Version: EP7041-x00x

27 Installation Leitungsverluste M8 Bei den Powerkabeln ZK2020-xxxx-yyyy sollten 15 m Gesamtlänge bei 4 A (mit Weiterleitung) nicht überschritten werden. Achten Sie bei der Verkabelung darauf, dass bei 24 V Nennspannung ab einem Spannungsabfall von 6 V die Funktionalität der Module nicht mehr gewährleistet werden kann. Außerdem sind Spannungsschwankungen des Netzteils zu berücksichtigen. Abb. 23: Leitungsverluste auf den Powerkabeln Beispiel 8 m Powerkabel mit 0,34 mm² hat bei 4 A Belastung einen Spannungsabfall von 3,2 V. Powerverteilungs-Module EP92x Mit den Powerverteilungs-Modulen EP9214 und EP9224 sind intelligente Spannungsverteilungskonzepte verfügbar. Weitere Information finden sie unter EP7041-x00x Version:

28 Installation Signalanschluss Abb. 24: Signalanschluss EP HINWEIS Beachten Sie die Nummerierung der M12-Buchsen Das Verwechseln der M12-Steckverbinder kann das Modul beschädigen. M12-Buchse Nr. 1: Schrittmotoranschluss Abb. 25: Schrittmotoranschluss M12-Buchse Nr. 2: Anschluss für Motorversorgung Abb. 26: Anschluss für Motorversorgung bei EP [} 12] und EP [} 12] 28 Version: EP7041-x00x

29 Installation Abb. 27: Anschluss für Motorversorgung bei EP [} 13] und EP [} 14] M12-Buchse Nr. 3: Anschluss für Binäre Ein- und Ausgänge Das Modul erfasst die binären Steuersignale aus der Prozessebene und transportieren sie zum übergeordneten Automatisierungsgerät. schaltet die binären Steuersignale des Automatisierungsgerätes zur Prozessebene an die Aktoren weiter. Der Signalanschluss der binären Ein- und Ausgänge erfolgt über M12-Steckverbinder. Abb. 28: Anschluss für Binäre Ein- und Ausgänge Die Sensoren werden aus der Steuerspannung Us mit einem gemeinsamen, maximalen Strom von 0,5 A versorgt. Der Ausgang ist kurzschlussfest und verpolungsgeschützt. Leuchtdioden zeigen den Signalzustand der Ein- und Ausgänge an. M12-Buchse Nr. 4: Encoder-Anschluss Encoder Abb. 29: Encoder-Anschluss EP7041-x00x Version:

30 Installation EP Status-LEDs Abb. 30: LEDs EP Status-LEDs an den M12-Anschlüssen Anschluss LED Anzeige Bedeutung M12-Buchse Nr. 1: Schrittmotor M12-Buchse Nr. 2: Motorversorgung M12-Buchse Nr. 3: binäre Eingänge binärer Ausgang M12-Buchse Nr. 4: Encoder R links L rechts R links L rechts R links L rechts R links L rechts grün gelb Motoransteuerung ist frei geschaltet (Index 0x6010:02 [} 104] ist gesetzt) und EP7041 ist betriebsbereit Wenn Motor disabled: Motoransteuerung im Stand By Wenn Motor enabled: Warning, Konfigurationsfehler. Überprüfen Sie den Motor-Status. rot Error: Überprüfen Sie DiagData (Index 0xA010 [} 105]) grün rot aus grün Motor dreht interner Fehler Motorversorgungsspannung nicht vorhanden Motorversorgungsspannung vorhanden aus Binärer Ausgang (M12-Buchse Nr. 3, Pin 5) ausgeschaltet (0 V) grün Binärer Ausgang (M12-Buchse Nr. 3, Pin 5) eingeschaltet (24 V) aus grün aus grün blinkt blinkt am binären Eingang 1 (M12-Buchse Nr. 3, Pin 4) liegt kein Signal (0 V) an am binären Eingang 1 (M12-Buchse Nr. 3, Pin 4) liegt ein Signal (24 V) an am binären Eingang 2 (M12-Buchse Nr. 3, Pin 2) liegt kein Signal (0 V) an am binären Eingang 2 (M12-Buchse Nr. 3, Pin 2) liegt ein Signal (24 V) an Encoder-Spur C Encoder-Spur A 30 Version: EP7041-x00x

31 Installation Signalleitungen Es folgt eine Auswahl an Motorleitungen und Encoder-Leitungen. Weitere Kabel in verschiedenen Längen finden Sie im Beckhoff Gesamtkatalog und unter Detaillierte Informationen zu den Kabeln finden Sie in den zugehörigen Datenblättern. Motorleitungen ZK xxx 4 x 0,5 mm², beidseitig konfektioniert Verwendung: Motorleitung für EP7041 mit Schrittmotor AS1010, AS1020, AS1030, AS1050 oder AS1060 ZK Länge 0,5 m 1,0 m 2,0 m 10,0 m ZK xxx 4 x 0,5 mm², M12-Stecker - offenes Ende Verwendung: Motorleitung für EP7041 mit anderen Schrittmotoren Leitung für Einspeisung der Motorversorgung in EP [} 12] und EP [} 12] ZK Länge 1,0 m 2,0 m 5,0 m 10,0 m ZK xxx 4 x 0,5 mm², M12-Buchse - offenes Ende Verwendung: Leitung für Einspeisung der Motorversorgung in EP [} 13] und EP [} 14] Motorleitung für Schrittmotor AS1010, AS1020, AS1030, AS1050 oder AS1060 an Schrittmotorklemmen der Serien ELxxxx (E-Bus) oder KLxxxx (K-Bus) ZK Länge 1,0 m 3,0 m 5,0 m 8,0 m 10,0 m EP7041-x00x Version:

32 Installation Encoder-Leitungen ZK xxx 4 x 0,35 mm², geschirmt, beidseitig konfektioniert Verwendung: Encoder-Leitung für Schrittmotor AS1020, AS1050 oder AS1060 ZK Länge 0,5 m 1,0 m 2,0 m 10,0 m ZK xxx 4 x 0,35 mm², geschirmt, M12-Buchse - offenes Ende Verwendung: Encoder-Leitung für andere Encoder ZK Länge 1,0 m 3,0 m 5,0 m 8,0 m 10,0 m 32 Version: EP7041-x00x

33 Installation 3.3 ATEX-Hinweise ATEX - Besondere Bedingungen WARNUNG Beachten Sie die besonderen Bedingungen für die bestimmungsgemäße Verwendung von EtherCAT-Box-Modulen in explosionsgefährdeten Bereichen Richtlinie 94/9/EG! Die zertifizierten Komponenten sind mit dem Schutzgehäuse BG [} 34] zu errichten, das einen Schutz gegen mechanische Gefahr gewährleistet! Wenn die Temperaturen bei Nennbetrieb an den Einführungsstellen der Kabel, Leitungen oder Rohrleitungen höher als 70 C oder an den Aderverzweigungsstellen höher als 80 C ist, so müssen Kabel ausgewählt werden, deren Temperaturdaten den tatsächlich gemessenen Temperaturwerten entsprechen! Beachten Sie beim Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen in explosionsgefährdeten Bereichen den zulässigen Umgebungstemperaturbereich von 0-55 C! Es müssen Maßnahmen zum Schutz gegen Überschreitung der Nennbetriebsspannung durch kurzzeitige Störspannungen um mehr als 40% getroffen werden! Die Anschlüsse der zertifizierten Komponenten dürfen nur verbunden oder unterbrochen werden, wenn die Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen Atmosphäre! Normen Die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen werden durch Übereinstimmung mit den folgenden Normen erfüllt: EN : 2006 EN : 2005 Kennzeichnung Die für den explosionsgefährdeten Bereich zertifizierten EtherCAT-Box-Module tragen folgende Kennzeichnung: oder II 3 G Ex na II T4 DEKRA 11ATEX0080 X Ta: 0-55 C II 3 G Ex na nc IIC T4 DEKRA 11ATEX0080 X Ta: 0-55 C Batch-Nummer (D-Nummer) Die EtherCAT-Box-Module tragen eine Batch-Nummer (D-Nummer), die wie folgt aufgebaut ist: D: KW JJ FF HH WW - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: : EP7041-x00x Version:

34 Installation 29 - Produktionswoche Produktionsjahr Firmware-Stand Hardware-Stand BG Schutzgehäuse für EtherCAT Box WARNUNG Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich! Setzen Sie das EtherCAT-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage, Demontage oder Verdrahtung der Module beginnen! ATEX Das Schutzgehäuse BG wird über eine einzelne EtherCAT Box montiert, um die Einhaltung der besonderen Bedingungen gemäß ATEX [} 33] zu erfüllen. Installation Schieben Sie die Anschlussleitungen für EtherCAT, Spannungsversorgung und die Sensoren/Aktoren durch die Öffnung des Schutzgehäuses BG Abb. 31: BG , Anschlussleitungen durchschieben Schrauben Sie die Anschlussleitungen für die EtherCAT, Spannungsversorgung und die Sensoren/Aktoren an der EtherCAT Box fest. 34 Version: EP7041-x00x

35 Installation Abb. 32: BG , Anschlussleitungen festschrauben Montieren Sie das Schutzgehäuses BG über der EtherCAT Box. Abb. 33: BG , Schutzgehäuse montieren ATEX-Dokumentation Hinweise zum Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen (EPxxxx-xxxx) in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX) Beachten Sie auch die weiterführende Dokumentation Hinweise zum Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen (EPxxxx-xxxx) in explosionsgefährdeten Bereichen (ATEX) die Ihnen auf der Beckhoff-Homepage im Bereich Download zur Verfügung steht! EP7041-x00x Version:

36 4 Inbetriebnahme/Konfiguration 4.1 Einbinden in TwinCAT Einfügen in das EtherCAT-Netzwerk Installation der neuesten XML-Device-Description Stellen Sie sicher, dass Sie die entsprechende aktuellste XML-Device-Description in TwinCAT installiert haben. Diese kann im Download-Bereich auf der Beckhoff Website heruntergeladen ( und entsprechend der Installationsanweisungen installiert werden. Der Konfigurationsbaum im Beckhoff TwinCAT SystemManager kann auf 2 Wegen erstellt werden: durch Einscannen [} 36] vorhandener Hardware (genannt "online") und durch manuelles Einfügen/Anhängen [} 36] von Feldbus-Geräten, Kopplern und Slaves. Automatisches Einscannen der Box Das EtherCAT-System muss sich in einem sicheren, spannungslosen Zustand befinden bevor Sie die EtherCAT-Module an das EtherCAT-Netzwerk anschließen. Nach Einschalten der Betriebsspannung öffnen Sie den TwinCAT System Manager [} 39] (Config- Mode) und scannen Sie die Geräte ein. Bestätigen Sie alle folgenden Dialoge mit OK, so dass sich die Konfiguration im Modus FreeRun befindet. Abb. 34: Einscannen der Konfiguration (E/A-Geräte -> Rechte Maustaste -> Geräte suchen...) Manuelles Anfügen eines Moduls Das EtherCAT-System muss sich in einem sicheren, spannungslosen Zustand befinden bevor Sie die EtherCAT-Module an das EtherCAT-Netzwerk anschließen. Nach Einschalten der Betriebsspannung öffnen Sie den TwinCAT System Manager [} 39] (Config- Mode) Fügen Sie ein neues E/A-Gerät an. Im nachfolgenden Dialog wählen Sie das Gerät EtherCAT (Direct Mode), bestätigen Sie mit OK. 36 Version: EP7041-x00x

37 Abb. 35: Anfügen eines neuen E/A-Gerätes (E/A-Geräte -> Rechte Maustaste -> Gerät anfügen...) Abb. 36: Auswahl des Gerätes (EtherCAT) Fügen Sie eine neue Box an. Abb. 37: Anfügen einer neuen Box (Gerät -> Rechte Maustaste -> Box anfügen...) Im angezeigten Dialog wählen Sie die gewünschte Box (z.b.: EP ), bestätigen Sie mit OK. EP7041-x00x Version:

38 Abb. 38: Auswahl einer Box (z.b.: EP ) Abb. 39: Angefügte Box im TwinCAT-Baum 38 Version: EP7041-x00x

39 4.1.2 Konfiguration mit TwinCAT Klicken Sie im linken Fenster des TwinCAT System Managers auf den Baumzweig der EtherCAT Box die Sie konfigurieren möchten (in diesem Beispiel EP ). Abb. 40: Baumzweig der zu konfigurierende EtherCAT Box Im rechten Fenster des TwinCAT System Managers stehen Ihnen nun verschiedene Karteireiter zur Konfiguration der EtherCAT Box zur Verfügung. Karteireiter Allgemein Abb. 41: Karteireiter Allgemein Name Id Typ Kommentar Disabled Symbole erzeugen Name des EtherCAT-Geräts Laufende Nr. des EtherCAT-Geräts Typ des EtherCAT-Geräts Hier können Sie einen Kommentar (z.b. zum Anlagenteil) hinzufügen. Hier können Sie das EtherCAT-Gerät deaktivieren. Nur wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, können Sie per ADS auf diesen EtherCAT-Slave zugreifen. EP7041-x00x Version:

40 Karteireiter EtherCAT Abb. 42: Karteireiter EtherCAT Typ Typ des EtherCAT-Geräts Product/Revision Produkt- und Revisions-Nummer des EtherCAT-Geräts Auto Inc Adr. Auto-Inkrement-Adresse des EtherCAT-Geräts. Die Auto-Inkrement-Adresse kann benutzt werden, um jedes EtherCAT-Gerät anhand seiner physikalischen Position im Kommunikationsring zu adressieren. Die Auto-Inkrement-Adressierung wird während der Start-Up-Phase benutzt, wenn der EtherCAT-master die Adressen an die EtherCAT-Geräte vergibt. Bei der Auto-Inkrement-Adressierung hat der erste EtherCAT-Slave im Ring die Adresse 0000 hex und für jeden weiteren Folgenden wird die Adresse um 1 verringert (FFFF hex, FFFE hex usw.). EtherCAT Adr. Feste Adresse eines EtherCAT-Slaves. Diese Adresse wird vom EtherCAT-Master während der Start-Up-Phase vergeben. Um den Default-Wert zu ändern, müssen Sie zuvor das Kontrollkästchen links von dem Eingabefeld markieren. Vorgänger Port Name und Port des EtherCAT-Geräts, an den dieses Gerät angeschlossen ist. Falls es möglich ist, dieses Gerät mit einem anderen zu verbinden, ohne die Reihenfolge der EtherCAT-Geräte im Kommunikationsring zu ändern, dann ist dieses Kombinationsfeld aktiviert und Sie können das EtherCAT-Gerät auswählen, mit dem dieses Gerät verbunden werden soll. Weitere Einstellungen Diese Schaltfläche öffnet die Dialoge für die erweiterten Einstellungen. Der Link am unteren Rand des Karteireiters führt Sie im Internet auf die Produktseite dieses EtherCAT- Geräts. Karteireiter Prozessdaten Zeigt die Konfiguration der Prozessdaten an. Die Eingangs- und Ausgangsdaten des EtherCAT-Slaves werden als CANopen Prozess-Daten-Objekte (PDO) dargestellt. Falls der EtherCAT-Slave es unterstützt, ermöglicht dieser Dialog dem Anwender ein PDO über PDO-Zuordnung auszuwählen und den Inhalt des individuellen PDOs zu variieren. 40 Version: EP7041-x00x

41 Abb. 43: Karteireiter Prozessdaten Sync-Manager Listet die Konfiguration der Sync-Manager (SM) auf. Wenn das EtherCAT-Gerät eine Mailbox hat, wird der SM0 für den Mailbox-Output (MbxOut) und der SM1 für den Mailbox-Intput (MbxIn) benutzt. Der SM2 wird für die Ausgangsprozessdaten (Outputs) und der SM3 (Inputs) für die Eingangsprozessdaten benutzt. Wenn ein Eintrag ausgewählt ist, wird die korrespondierende PDO-Zuordnung in der darunter stehenden Liste PDO-Zuordnung angezeigt. PDO-Zuordnung PDO-Zuordnung des ausgewählten Sync-Managers. Hier werden alle für diesen Sync-Manager-Type definierten PDOs aufgelistet: Wenn in der Sync-Manager-Liste der Ausgangs-Sync-Manager (Outputs) ausgewählt ist, werden alle RxPDOs angezeigt. Wenn in der Sync-Manager-Liste der Eingangs-Sync-Manager (Inputs) ausgewählt ist, werden alle TxPDOs angezeigt. Die markierten Einträge sind die PDOs, die an der Prozessdatenübertragung teilnehmen. Diese PDOs werden in der Baumdarstellung das System-Managers als Variablen des EtherCAT-Geräts angezeigt. Der Name der Variable ist identisch mit dem Parameter Name des PDO, wie er in der PDO-Liste angezeigt wird. Falls ein Eintrag in der PDO-Zuordnungsliste deaktiviert ist (nicht markiert und ausgegraut), zeigt dies an, das dieser Eintrag von der PDO-Zuordnung ausgenommen ist. Um ein ausgegrautes PDO auswählen zu können, müssen Sie zuerst das aktuell angewählte PDO abwählen. EP7041-x00x Version:

42 Aktivierung der PDO-Zuordnung der EtherCAT-Slave einmal den Statusübergang PS (von Pre-Operational zu Safe-Operational) durchlaufen (siehe Karteireiter Online [} 46]) der System Manager die EtherCAT-Slaves neu laden (Schaltfläche ) PDO-Liste Liste aller von diesem EtherCAT-Gerät unterstützten PDOs. Der Inhalt des ausgewählten PDOs wird der Liste PDO-Content angezeigt. Durch Doppelklick auf einen Eintrag können Sie die Konfiguration des PDO ändern. Spalte Index Size Name Beschreibung Index des PDO. Größe des PDO in Byte. Name des PDO. Wenn dieses PDO einem Sync-Manager zugeordnet ist, erscheint es als Variable des Slaves mit diesem Parameter als Namen. Flags F Fester Inhalt: Der Inhalt dieses PDO ist fest und kann nicht vom System-Manager geändert werden. SM SU M Obligatorisches PDO (Mandatory). Dieses PDO ist zwingend Erforderlich und muss deshalb einem Sync-Manager Zugeordnet werden! Als Konsequenz können Sie dieses PDO nicht aus der Liste PDO-Zuordnungen streichen Sync-Manager, dem dieses PDO zugeordnet ist. Falls dieser Eintrag leer ist, nimmt dieses PDO nicht am Prozessdatenverkehr teil. Sync-Unit, der dieses PDO zugeordnet ist. PDO-Inhalt Zeigt den Inhalt des PDOs an. Falls das Flag F (fester Inhalt) des PDOs nicht gesetzt ist, können Sie den Inhalt ändern. Download Falls das Gerät intelligent ist und über eine Mailbox verfügt, können die Konfiguration des PDOs und die PDO-Zuordnungen zum Gerät herunter geladen werden. Dies ist ein optionales Feature, das nicht von allen EtherCAT-Slaves unterstützt wird. PDO-Zuordnung Falls dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird die PDO-Zuordnung die in der PDO-Zuordnungsliste konfiguriert ist beim Startup zum Gerät herunter geladen. Die notwendigen, zum Gerät zu sendenden Kommandos können in auf dem Karteireiter Startup [} 42] betrachtet werden. PDO-Konfiguration Falls dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird die Konfiguration des jeweiligen PDOs (wie sie in der PDO- Liste und der Anzeige PDO-Inhalt angezeigt wird) zum EtherCAT-Slave herunter geladen. Karteireiter Startup Der Karteireiter Startup wird angezeigt, wenn der EtherCAT-Slave eine Mailbox hat und das Protokoll CANopen over EtherCAT (CoE) oder das Protokoll Servo drive over EtherCAT unterstützt. Mit Hilfe dieses Karteireiter können Sie betrachten, welche Download-Requests während des Startups zur Mailbox gesendet werden. Es ist auch möglich neue Mailbox-Requests zur Listenanzeige hinzuzufügen. Die Download- Requests werden in der selben Reihenfolge zum Slave gesendet, wie sie in der Liste angezeigt werden. 42 Version: EP7041-x00x

43 Abb. 44: Karteireiter Startup Spalte Transition Protokoll Index Data Kommentar Beschreibung Übergang, in den der Request gesendet wird. Dies kann entweder der Übergang von Pre-Operational to Safe-Operational (PS) oder der Übergang von Safe-Operational to Operational (SO) sein. Wenn der Übergang in "<>" eingeschlossen ist (z.b. <PS>), dann ist der Mailbox Request fest und kann vom Anwender nicht geändert oder gelöscht werden. Art des Mailbox-Protokolls Index des Objekts Datum, das zu diesem Objekt heruntergeladen werden soll. Beschreibung des zu der Mailbox zu sendenden Requests Move Up Diese Schaltfläche bewegt den markierten Request in der Liste um eine Position nach oben. Move Down Diese Schaltfläche bewegt den markierten Request in der Liste um eine Position nach unten. New Diese Schaltfläche fügt einen neuen Mailbox-Download-Request, der währen des Startups gesendet werden soll hinzu. Delete Diese Schaltfläche löscht den markierten Eintrag. Edit Diese Schaltfläche editiert einen existierenden Request. Karteireiter CoE - Online Wenn der EtherCAT-Slave das Protokoll CANopen over EtherCAT (CoE) unterstützt, wird der zusätzliche Karteireiter CoE - Online angezeigt. Dieser Dialog listet den Inhalt des Objektverzeichnisses des Slaves auf (SDO-Upload) und erlaubt dem Anwender den Inhalt eines Objekts dieses Verzeichnisses zu ändern. Details zu den Objekten der einzelnen EtherCAT-Geräte finden Sie in den gerätespezifischen Objektbeschreibungen. EP7041-x00x Version:

44 Abb. 45: Karteireiter CoE - Online Darstellung der Objekt-Liste Spalte Index Name Beschreibung Index und Subindex des Objekts Name des Objekts Flags RW Das Objekt kann ausgelesen und Daten können in das Objekt geschrieben werden (Read/Write) Wert RO P Das Objekt kann ausgelesen werden, es ist aber nicht möglich Daten in das Objekt zu schreiben (Read only) Ein zusätzliches P kennzeichnet das Objekt als Prozessdatenobjekt. Wert des Objekts 44 Version: EP7041-x00x

45 Update List Auto Update Advanced Die Schaltfläche Update List aktualisiert alle Objekte in der Listenanzeige Wenn dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird der Inhalt der Objekte automatisch aktualisiert. Die Schaltfläche Advanced öffnet den Dialog Advanced Settings. Hier können Sie festlegen, welche Objekte in der Liste angezeigt werden. Abb. 46: Erweiterte Einstellungen Online - über SDO-Information Offline - über EDS-Datei Wenn dieses Optionsfeld angewählt ist, wird die Liste der im Objektverzeichnis des Slaves enthaltenen Objekte über SDO-Information aus dem Slave hochgeladen. In der untenstehenden Liste können Sie festlegen welche Objekt- Typen hochgeladen werden sollen. Wenn dieses Optionsfeld angewählt ist, wird die Liste der im Objektverzeichnis enthaltenen Objekte aus einer EDS-Datei gelesen, die der Anwender bereitstellt. EP7041-x00x Version:

46 Karteireiter Online Abb. 47: Karteireiter Online Status Maschine Init Pre-Op Op Bootstrap Safe-Op Fehler löschen Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Init zu setzen. Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Pre-Operational zu setzen. Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Operational zu setzen. Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Bootstrap zu setzen. Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Safe-Operational zu setzen. Diese Schaltfläche versucht die Fehleranzeige zu löschen. Wenn ein EtherCAT- Slave beim Statuswechsel versagt, setzt er eine Fehler-Flag. Beispiel: ein EtherCAT-Slave ist im Zustand PREOP (Pre-Operational). Nun fordert der Master den Zustand SAFEOP (Safe-Operational) an. Wenn der Slave nun beim Zustandswechsel versagt, setzt er das Fehler-Flag. Der aktuelle Zustand wird nun als ERR PREOP angezeigt. Nach Drücken der Schaltfläche Fehler löschen ist das Fehler-Flag gelöscht und der aktuelle Zustand wird wieder als PREOP angezeigt. Aktueller Status Zeigt den aktuellen Status des EtherCAT-Geräts an. Angeforderter Status Zeigt den für das EtherCAT-Gerät angeforderten Status an. DLL-Status Zeigt den DLL-Status (Data-Link-Layer-Status) der einzelnen Ports des EtherCAT-Slave an. Der DLL-Status kann vier verschiedene Zustände annehmen: Status No Carrier / Open No Carrier / Closed Carrier / Open Carrier / Closed Beschreibung Kein Carrier-Signal am Port vorhanden, der Port ist aber offen. Kein Carrier-Signal am Port vorhanden und der Port ist geschlossen. Carrier-Signal ist am Port vorhanden und der Port ist offen. Carrier-Signal ist am Port vorhanden, der Port ist aber geschlossen. 46 Version: EP7041-x00x

47 File Access over EtherCAT Download Upload Mit dieser Schaltfläche können Sie eine Datei zum EtherCAT-Gerät schreiben. Mit dieser Schaltfläche können Sie eine Datei vom EtherCAT-Gerät lesen. EP7041-x00x Version:

48 4.1.3 Einbindung in die NC-Konfiguration (Master: TwinCAT 2.11) Installation der neuesten XML-Device-Description Stellen Sie sicher, dass Sie die entsprechende aktuellste XML-Device-Description in TwinCAT installiert haben. Diese kann im Download-Bereich auf der Beckhoff Website heruntergeladen ( und entsprechend der Installationsanweisungen installiert werden. Die Einbindung an die NC kann wie folgt durchgeführt werden: Die Klemme muss bereits unter E/A-Geräte manuell eingefügt oder vom System eingescannt worden sein (siehe Kapitel "Einsetzen der Klemme in den EtherCAT-Klemmenverbund"). Fügen Sie zuerst einen neuen Task an. Dazu klicken Sie mit der rechten Maustaste auf NC- Konfiguration und wählen Sie "Task Anfügen..." aus (siehe Abb. Neuen Task einfügen). Benennen Sie gegebenenfalls den Task um und bestätigen Sie mit OK. Abb. 48: Neuen Task einfügen Wählen Sie mit der rechten Maustaste Achsen aus und fügen anschließend eine neue Achse an (siehe Abb. Verknüpfung der Achse mit der Klemme). Abb. 49: Auswahl einer neuen Achse Wählen Sie unter Typ eine Kontinuierliche Achse aus und bestätigen Sie mit OK (siehe Abb. 3). 48 Version: EP7041-x00x

49 Abb. 50: Achsentyp auswählen und bestätigen Markieren Sie Ihre Achse mit der linken Maustaste. Unter der Registerkarte Einstellungen wählen Sie "Verknüpft mit..." aus (siehe Abb. Verknüpfung der Achse mit der Klemme). Abb. 51: Verknüpfung der Achse mit der Klemme Wählen Sie die passende Klemme aus (Stepper Drive (MDP 703)) und bestätigen Sie mit "OK ". EP7041-x00x Version:

50 Abb. 52: Auswahl der richtigen Klemme Alle wichtigen Verknüpfungen zwischen der NC-Konfiguration und der Klemme werden dadurch automatisch durchgeführt (siehe Abb. Automatische Verknüpfung aller wichtigen Variablen) Abb. 53: Automatische Verknüpfung aller wichtigen Variablen Damit der Motor in Betrieb genommen werden kann, müssen noch einige Parameter eingestellt werden. Die Werte entnehmen Sie dem Kapitel "Konfiguration der wichtigsten Parameter [} 52]". Stellen Sie bitte diese Parameter ein, bevor Sie mit der Inbetriebnahme des Motors fortführen. Inbetriebnahme des Motors mit der NC Sind die Parameter eingestellt, dann ist der Motor prinzipiell betriebsbereit. Einzelne weitere Parameter müssen der jeweiligen Applikation angepasst werden. Um die Achse in Betrieb zu nehmen, aktivieren Sie die Konfiguration (Ctrl+Shift+F4), markieren die Achse, wählen die Registerkarte Online aus und geben unter Set die Achse frei. Setzen Sie alle Häkchen und stellen Sie Override auf 100 (siehe Abb. 7). Anschließend kann die Achse bewegt werden. 50 Version: EP7041-x00x

51 Abb. 54: Achse freigeben Sie können nun die Achse mit Hilfe der Funktionstasten F1, F2 (Rückwärts) und F3, F4 (Vorwärts) bewegen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, unter der Registerkarte Funktionen die Achse anzusteuern. Beispiel Wählen Sie als Starttyp Reversing Sequence. Geben Sie eine gewünschte Zielposition1 an, z. B Geben Sie eine gewünschte Zielgeschwindigkeit an, z. B /s. Geben Sie eine gewünschte Zielposition2 an, z. B. 0. Geben Sie den gewünschte Idle Time an, z. B. 1 s. Wählen Sie Start. EP7041-x00x Version:

52 Abb. 55: Achse ansteuern, Reiter Funktionen Der Motor fährt nun auf die Position 1, verbleibt dort 1 s und fährt wieder auf die Position 2. Das wird wiederholt, bis Sie mit Klick auf "Stop" beenden Konfiguration der wichtigsten Parameter Die hier angegebenen Daten sind beispielhaft für einen Schrittmotor AS aufgeführt. Bei anderen Motoren können die Werte je nach Applikation variieren. Einstellen der CoE-Objekte Ausführung von Änderungen Änderungen der CoE-Objekte werden erst ausgeführt, nachdem das Modul in den Status Init gebracht wurde. Erst danach sind die Änderungen aktiv. Anpassung von Strom und Spannung Überhitzung des Motors möglich! HINWEIS Um den angeschlossenen Motor nicht zu überhitzen, ist es wichtig Strom und Spannung, die vom Stepper- Interface ausgegeben werden, an den Motor anzupassen. Dazu müssen im CoE-Register der Index 0x8010:01 [} 93]Maximal current und der Index 0x8010:03 [} 93]Nominal voltage passend eingestellt werden (siehe Abb. Anpassung von Strom und Spannung). Im Index 0x8010:02 [} 93] kann der Reduced current eingestellt werden. Dadurch wird der Spulenstrom im Stillstand (und damit auch die Verlustleistung) reduziert. Es ist zu beachten, dass sich damit auch das Drehmoment reduziert. 52 Version: EP7041-x00x

53 Abb. 56: Anpassung von Strom und Spannung Auswahl der Grundfrequenz Das Microstepping ist fest auf 1/64 eingestellt und kann nicht verändert werden. Es kann jedoch die Grundfrequenz verändert werden (default: 2000). Dazu markieren Sie das Modul und wählen die Registerkarte CoE-Online aus. Mit einem Doppelklick auf den Index 0x8012:05 [} 94]Speed range können Sie die Grundfrequenz verändern (Abb. Grundfrequenz einstellen). Abb. 57: Grundfrequenz einstellen Auswahl des Feedbacksystems Das Modul mit Encoder-Anschlüssen stellt 2 Möglichkeiten für das Feedback-System zur Auswahl: EP7041-x00x Version:

54 Internal Counter (default): Internen Zähler zur Positionsrückführung nutzen Encoder: Externen Encoder zur Positionsrückführung nutzen Einstellen des Feedback-Typs In der Grundeinstellung ist das Steppermodul auf den internen Zähler gesetzt. Wenn ein externer Encoder eingesetzt wird, muss die Einstellung mit einem Doppelklick auf den Index 0x8012:08 [} 94] Feedback type im Enum-Menü geändert werden (Abb. Feedbacksystem auswählen). Abb. 58: Feedbacksystem auswählen K A -Faktor (nur EP [} 12] und EP [} 12]) Mit dem K A -Faktor kann der Strom in den Beschleunigungsphasen angepasst werden. Die Stromerhöhung wird wie folgt berechnet. Stromerhöhung in ma = Geschwindigkeitsdifferenz x K A / 1000 Je steiler also die Geschwindigkeitsrampen sind, desto höher ist die Erhöhung des Stroms. 54 Version: EP7041-x00x

55 Abb. 59: Geschwindigkeitsrampen Dieser Wert lässt sich im Index 0x8011:07 [} 93]Ka factor (curr.) einstellen (siehe Abb. K A -Faktor einstellen). Abb. 60: K A -Faktor einstellen Einstellungen in der NC Auswahl der Bezugsgeschwindigkeit Die Maximalgeschwindigkeit errechnet sich anhand der Grundfrequenz und der Motorfrequenz. v max = Grundfrequenz / Motorfrequenz = (2000 Fullsteps / s) / (200 Fullsteps / Umdrehung) = 10 Umdre hungen / s Multipliziert man die Maximalgeschwindigkeit mit dem Weg pro Umdrehung, erhält man die Bezugsgeschwindigkeit. EP7041-x00x Version:

56 v ref = 10 Umdrehungen / s x 360 = 3600 / s Abb. 61: Parameter Bezugsgeschwindigkeit Totzeitkompensation Die Totzeitkompensation sollte theoretisch 3 Zyklen der NC-Zykluszeit betragen, besser haben sich jedoch 4 Zyklen der NC-Zykluszeit erwiesen. Bei einer Zykluszeit von 2 ms sollte diese somit 0,008 s betragen. Sie finden die Totzeitkompensation unter Weitere Einstellungen der Encoder-Parameter. Abb. 62: Parameter Totzeitkompensation Skalierungsfaktor Den Skalierungsfaktor können Sie ändern, wenn Sie in der NC Achse 1_Enc und die Registerkarte Parameter auswählen (siehe Abb. Skalierungsfaktor einstellen (Beispiel mit Encoder)). Der Wert lässt sich mit den unten angegebenen Formeln berechnen. 56 Version: EP7041-x00x

57 Abb. 63: Skalierungsfaktor einstellen (Beispiel mit Encoder) Berechnung des Skalierungsfaktors mit Encoder: SF = Weg pro Umdrehung / Inkremente x 4 = 360 / 1024 x 4 = 0, mm / INC ohne Encoder: SF = Weg pro Umdrehung / Fullsteps x Microsteps = 360 / 200 x 64 = 0, mm / INC Schleppüberwachung Position Die Schleppabstandsüberwachung überwacht, ob der aktuelle Schleppabstand einer Achse einen Grenzwert überschreitet. Als Schleppabstand wird die Differenz zwischen ausgegebenem Sollwert (Stellgröße) und zurückgemeldetem Istwert bezeichnet. Sind die Parameter der Klemme noch unzureichend eingestellt, kann es dazu führen, dass beim Verfahren der Achse die Schleppabstandsüberwachung einen Fehler ausgibt. Bei der Inbetriebnahme kann es deswegen eventuell von Vorteil sein, wenn man die Grenzen der Schleppüberwachung Position etwas erhöht. HINWEIS ACHTUNG: Beschädigung von Geräten, Maschinen und Peripherieteilen möglich! Bei der Parametrierung der Schleppüberwachung können durch Einstellen zu hoher Grenzwerte Geräte, Maschinen und Peripherieteile beschädigt werden! EP7041-x00x Version:

58 Abb. 64: Schleppüberwachung einstellen K v -Faktoren (nur mit externem Encoder) In der NC lassen sich unter Achse 1_Ctrl in der Registerkarte Parameter zwei Proportionalfaktoren K v einstellen. Wählen Sie jedoch vorher unter der Registerkarte NC-Controller den Typ Positionsregler mit zwei P-Konstanten (mit Ka) aus. Die beiden P-Konstanten sind einmal für den Bereich Stillstand und ein weiteres Mal für den Bereich Fahren (siehe Abb. Proportionalfaktor K V einstellen). Damit hat man die Möglichkeit, im Anfahrmoment und im Bremsmoment ein anderes Drehmoment einzustellen als beim Fahren. Der Schwellwert lässt sich direkt darunter (Pos-Regelung: Geschw.schwelle V dyn) zwischen 0.0 (0%) und 1.0 (100%) einstellen. In der (Abb. Geschwindigkeitsrampe mit Grenzwerten des K V -Faktors) ist eine Geschwindigkeitsrampe mit Schwellwerten von 30% dargestellt. Im Bereich Stillstand (t 1 und t 3 ) kann dann ein unterschiedlicher K v -Faktor eingestellt werden als im Bereich Fahren (t 2 ). In diesem Fall ist jeweils der gleiche Faktor verwendet worden, da bei Steppermotoren diese Funktion nicht so ausschlaggebend ist, wie bei DC-Motoren. Abb. 65: Geschwindigkeitsrampe mit Grenzwerten des K V -Faktors 58 Version: EP7041-x00x

59 Abb. 66: Proportionalfaktor K V einstellen Totzone für Positionsfehler Mit Hilfe des Microstepping können 200 x 64 = Positionen angefahren werden. Da der Encoder nur 1024 x 4 = 4096 Positionen abfragen kann, wird unter Umständen eine Position, die sich zwischen zwei Abtastpunkten des Encoders befindet, nicht richtig erfasst und die Klemme regelt um diese Position herum. Mit Hilfe der Totzone für Positionsfehler kann eine Toleranz angegeben werden, innerhalb der die Position als "erreicht" gesehen wird (Abb. Totzone für Positionsfehler). Abb. 67: Totzone für Positionsfehler Einstellung der Hochlaufzeit Um eventuell auftretende Resonanzen schnell zu durchfahren, sollten Hochlaufzeit und Bremszeit möglichst mit steilen Rampen gefahren werden. EP7041-x00x Version:

60 Abb. 68: Einstellung der Hochlaufzeit Grundlagen zum Positioning Interface Das Positioning interface bietet dem Anwender eine Möglichkeit direkt auf der Klemme Fahraufträge auszuführen Predefined PDO Assignment Eine vereinfachte Auswahl der Prozessdaten ermöglicht das "Predefined PDO Assignment". Am unteren Teil des Prozessdatenreiters wählen Sie die Funktion "Positioning interface" oder "Positioning interface compact aus. Es werden dadurch alle benötigten PDOs automatisch aktiviert, bzw. die nicht benötigten deaktiviert. Abb. 69: Predefined PDO Assignment Parametersatz Für die Konfiguration stehen dem Anwender im CoE zwei Objekte zur Verfügung, die "POS Settings" (Index 0x8020) und die "POS Features" (Index 0x8021). 60 Version: EP7041-x00x

61 Abb. 70: Settings-Objekte im CoE POS Settings: Velocity min.: Die Klemme benötigt aus Gründen der Performance beim Herunterrampen auf die Zielposition einen Sicherheitsbereich von 0,5 %. Das bedeutet, dass abhängig von der erreichten Maximalgeschwindigkeit und der konfigurierten Verzögerung der Zeitpunkt errechnet wird, an dem die Bremsrampe beginnt. Um immer sicher ins Ziel zu gelangen, werden von der ermittelten Position 0,5% abgezogen. Ist die Bremsrampe beendet und das Ziel noch nicht erreicht, fährt die Klemme mit der Geschwindigkeit "Velocity min." bis ins Ziel hinein. Sie muss so konfiguriert werden, dass der Motor in der Lage ist abrupt und ohne einen Schrittverlust mit dieser Geschwindigkeit abzustoppen. Velocity max.: Die maximale Geschwindigkeit, mit der der Motor während eines Fahrauftrages fährt Speed range" (Index 0x8012:05) [gilt für EL70x1] Velocity min./max. sind auf die konfigurierte "Speed range" (Index 0x8012:05) normiert. Das bedeutet, dass bei einer Speed range von beispielsweise 4000 Vollschritten/Sekunde für eine Geschwindigkeitsausgabe von 100% (d.h Vollschritte/Sekunde) in Velocity max. eine und bei 50% (d.h Vollschritte/Sekunde) eine 5000 eingetragen werden muss Acceleration pos.: Beschleunigungszeit in positiver Drehrichtung. Die 5 Parameter der Beschleunigung beziehen sich ebenfalls auf die eingestellte "Speed range" und werden in ms angegeben. Mit der Einstellung von 1000 beschleunigt die Klemme den Motor in 1000 ms von 0 auf 100%. Bei einer Geschwindigkeit von 50% verringert sich die Beschleunigungszeit dementsprechend linear auf die Hälfte. Acceleration neg.: Beschleunigungszeit in negativer Drehrichtung. Deceleration pos.: Verzögerungszeit in positiver Drehrichtung. EP7041-x00x Version:

62 Deceleration neg.: Verzögerungszeit in negativer Drehrichtung. Emergency deceleration: Notfall-Verzögerungszeit (beide Drehrichtungen). Ist im entsprechenden PDO "Emergency stop" gesetzt, wird der Motor innerhalb dieser Zeit gestoppt. Calibration position: Der aktuelle Zählerstand wird nach erfolgter Kalibrierung mit diesem Wert geladen. Calibration velocity (towards plc cam): Geschwindigkeit, mit der der Motor, während der Kalibrierung auf die Nocke fährt. Calibration velocity (off plc cam): Geschwindigkeit, mit der der Motor, während der Kalibrierung von der Nocke herunter fährt. Target window: Zielfenster der Fahrwegsteuerung. Kommt der Motor innerhalb dieses Zielfensters zum Stillstand, wird "In- Target" gesetzt In-Target timeout: Steht der Motor nach Ablauf der Fahrwegsteuerung nach dieser eingestellten Zeit nicht im Zielfenster, wird "In-Target" nicht gesetzt. Dieser Zustand kann nur durch Kontrolle der negativen Flanke von "Busy" erkannt werden. Dead time compensation: Kompensation der internen Laufzeiten. Dieser Parameter muss bei Standardanwendungen nicht geändert werden. Modulo factor: Der "Modulo factor" wird zur Berechnung der Zielposition und der Drehrichtung in den Modulo-Betriebsarten herangezogen. Er bezieht sich auf das angesteuerte System. Modulo tolerance window: Toleranzfenster zur Ermittlung der Startbedingung der Modulo-Betriebsarten. POS Features: Start type: Der "Start type" bestimmt die Art der Berechnung für die Ermittlung der Zielposition (siehe unten). Time information: Durch diesen Parameter wird die Bedeutung der angezeigten "Actual drive time" konfiguriert. Zurzeit kann dieser Wert nicht verändert werden, da es keine weitere Auswahlmöglichkeit gibt. Es wird die abgelaufene Zeit des Fahrauftrages angezeigt. Invert calibration cam search direction: Bezogen auf eine positive Drehrichtung wird hier die Richtung der Suche nach der Kalibrier-Nocke konfiguriert (auf die Nocke fahren). Invert sync impulse search direction: Bezogen auf eine positive Drehrichtung wird hier die Richtung der Suche nach dem HW-Sync-Impuls konfiguriert (von der Nocke herunter fahren) Informations- und Diagnosedaten Über die Informations- und Diagnosedaten kann der Anwender eine genauere Aussage darüber erhalten, welcher Fehler während eines Fahrauftrages aufgetreten ist. 62 Version: EP7041-x00x

63 Abb. 71: Diagnose-Objekte im CoE POS Info data: Status word: Das "Status word" spiegelt die im Index 0xA020 verwendeten Status-Bits in einem Datenwort, um diese in der PLC einfacher verarbeiten zu können. Die Positionen der Bits entsprechen der Nummer des Subindizes-1. Bit 0: Command rejected Bit 1: Command aborded Bit 2: Target overrun State (drive controller): Hier wird der aktuelle Status der internen Statemachine eingeblendet (siehe unten). POS Diag data: Command rejected: Eine dynamische Änderung der Zielposition wird nicht zu jedem Zeitpunkt von der Klemme übernommen, da dies dann nicht möglich ist. Der neue Auftrag wird in diesem Fall abgewiesen und durch setzen dieses Bits signalisiert. Diese 3 Diagnose-Bits werden durch Setzten von "Warning" im PDO zur Steuerung synchron übertragen. Command aborted: Der aktuelle Fahrauftrag wurde durch einen internen Fehler oder durch ein "Emergency stop" vorzeitig abgebrochen. Target overrun: Bei einer dynamischen Änderung der Zielposition kann es vorkommen, dass die Änderung zu einem relativ späten Zeitpunkt erfolgt. Dies kann zur Folge haben, dass ein Drehrichtungswechsel erforderlich ist und ggf. die neue Zielposition überfahren wird. Tritt dies ein, so wird "Target overrun" gesetzt Zustände der internen Statemachine Der State (drive controller) (Index 0x9020:03) gibt Auskunft über den aktuellen Zustand der internen Statemachine. Zu Diagnosezwecken kann dieser zur Laufzeit von der PLC ausgelesen werden. Der interne Zyklus arbeitet konstant mit 250 µs. Ein angeschlossener PLC-Zyklus ist großer Wahrscheinlichkeit nach langsamer (z. B. 1 ms). Daher kann es vorkommen, dass manche Zustände in der PLC überhaupt nicht sichtbar sind, da diese teilweise nur einen internen Zyklus durchlaufen werden. EP7041-x00x Version:

64 Name ID Beschreibung INIT 0x0000 Initialisierung/Vorbereitung für den nächsten Fahrauftrag. IDLE 0x0001 Warten auf den nächsten Fahrauftrag. START 0x0010 Das neue Kommando wird ausgewertet und die entsprechenden Berechnungen durchgeführt. ACCEL 0x0011 Beschleunigungs-Phase. CONST 0x0012 Konstant-Phase DECEL 0x0013 Verzögerungs-Phase EMCY 0x0020 Es wurde ein Emergency stop ausgelöst. STOP 0x0021 Der Motor ist gestoppt. CALI_START 0x0100 Start eines Kalibrierkommandos. CALI_GO_CAM 0x0110 Der Motor wird auf die Nocke gefahren. CALI_ON_CAM 0x0111 Die Nocke wurde erreicht. CALI_GO_SYNC 0x0120 Der Motor wird in Richtung des HW-Sync-Impulses gefahren. CALI_LEAVE_CAM 0x0121 Der Motor wird von der Nocke herunter gefahren. CALI_STOP 0x0130 Ende der Kalibrier-Phase. CALIBRATED 0x0140 Der Motor ist kalibriert. NOT_CALIBRATED 0x0141 Der Motor ist nicht kalibriert. PRE_TARGET 0x1000 Sollposition ist erreicht, der Positionsregler "zieht" den Motor weiter ins Ziel, In-Target timeout wird hier gestartet. TARGET 0x1001 Der Motor hat das Zielfenster innerhalb des Timeouts erreicht. TARGET_RESTART 0x1002 Eine dynamische Änderung der Zielposition wird hier verarbeitet. END 0x2000 Ende der Positionier-Phase. WARNING 0x4000 Während des Fahrauftrages ist ein Warn-Zustand aufgetreten, dieser wird hier verarbeitet. ERROR 0x8000 Während des Fahrauftrages ist ein Fehler-Zustand aufgetreten, dieser wird hier verarbeitet. UNDEFINED 0xFFFF Undefinierter Zustand (kann z.b. auftreten, wenn die Treiberstufe keine Steuerspannung hat) Standard Ablauf eines Fahrauftrags Im folgenden Ablaufdiagramm ist ein "normaler" Ablauf eines Fahrauftrags dargestellt. Es wird grob zwischen diesen vier Stufen unterschieden: Startup Überprüfung des Systems und der Betriebsbereitschaft des Motors. Start positioning Schreiben aller Variablen und Berechnung der gewünschten Zielposition mit dem entsprechenden "Start type". Anschließend den Fahrauftrag starten. Evaluate status Überwachung des Klemmen-Status und ggf. dynamische Änderung der Zielposition. Error handling Im Falle eines Fehlers die nötigen Informationen aus dem CoE beziehen und auswerten. 64 Version: EP7041-x00x

65 Abb. 72: Ablauf-Diagramm eines Fahrauftrages Starttypen Das Positioning Interface bietet verschiedene Arten der Positionierung. Die folgende Tabelle enthält alle unterstützten Kommandos, diese sind in vier Gruppen aufgeteilt. EP7041-x00x Version:

66 Unterstützte Start Types des Positioning Interfaces Name Kommando Gruppe Beschreibung ABSOLUTE 0x0001 Standard [} 66] Absolute Positionierung auf eine vorgegebene Zielposition RELATIVE 0x0002 Relative Positionierung auf eine berechnete Zielposition, ein vorgegebener Positionsunterschied wird zur aktuelle Position addiert ENDLESS_PLUS 0x0003 Endlos fahren in positiver Drehrichtung (direkte Vorgabe einer Geschwindigkeit) ENDLESS_MINUS 0x0004 Endlos fahren in negativer Drehrichtung (direkte Vorgabe einer Geschwindigkeit) ADDITIVE 0x0006 Additive Positionierung auf eine berechnete Zielposition, ein vorgegebener Positionsunterschied wird zur letzten Zielposition addiert ABSOLUTE_CHANGE 0x1001 Standard Ext. [} 67] Dynamische Änderung der Zielposition währen eines Fahrauftrages auf eine neue, absolute Position RELATIVE_CHANGE 0x1002 Dynamische Änderung der Zielposition währen eines Fahrauftrages auf eine neue, relative Position (es wird hier ebenfalls der aktuelle, sich verändernde Positionswert verwendet) ADDITIVE_CHANGE 0x1006 Dynamische Änderung der Zielposition währen eines Fahrauftrages auf eine neue, additive Position (es wird hier die letzte Zielposition verwendet) MODULO_SHORT 0x0105 Modulo [} 69] Modulo Positionierung auf kürzestem Weg zur Moduloposition (positiv oder negativ), berechnet durch den konfigurierten "Modulo factor" (Index 0x8020:0E) MODULO_SHORT_EXT 0x0115 Modulo Positionierung auf kürzestem Weg zur Moduloposition, das "Modulo tolerance window" (Index 0x8020:0F) wird ignoriert MODULO_PLUS 0x0205 Modulo Positionierung in positiver Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition MODULO_PLUS_EXT 0x0215 Modulo Positionierung in positiver Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition, das "Modulo tolerance window" wird ignoriert MODULO_MINUS 0x0305 Modulo Positionierung in negativer Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition MODULO_MINUS_EXT 0x0315 Modulo Positionierung in negativer Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition, das "Modulo tolerance window" wird ignoriert MODULO_CURRENT 0x0405 Modulo Positionierung mit der letzten Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition MODULO_CURRENT_EXT 0x0415 Modulo Positionierung mit der letzten Drehrichtung auf die berechnete Moduloposition, das "Modulo tolerance window" wird ignoriert CALI_PLC_CAM 0x6000 Calibration [} 68] Starten einer Kalibrierung mit Nocke (digitale Eingänge) CALI_HW_SYNC 0x6100 Starten einer Kalibrierung mit Nocke und HW-Sync-Impuls (C-Spur) SET_CALIBRATION 0x6E00 Manuelles Setzen der Klemme auf "Kalibriert" SET_CALIBRATION_AUTO 0x6E01 Automatisches Setzen der Klemme auf "Kalibriert" bei der ersten steigenden Flanke von "Enable" CLEAR_CALIBRATION 0x6F00 Manuelles Löschen der Kalibrierung ABSOLUTE Die absolute Positionierung stellt den einfachsten Fall einer Positionierung dar. Es wird eine Position B vorgegeben, welche vom Startpunkt A aus angefahren wird. Abb. 73: Absolute Positionierung RELATIVE Bei der relativen Positionierung gibt der Anwender ein Positionsdelta S vor, welches zur aktuellen Position A addiert wird und die Zielposition B ergibt. 66 Version: EP7041-x00x

67 Abb. 74: Relative Positionierung ENDLESS_PLUS / ENDLESS_MINUS Die beiden Starttypen ENDLESS_PLUS und ENDLESS_MINUS bieten im Positioning Interface die Möglichkeit dem Motor eine direkte Geschwindigkeit vorzugeben, um endlos in positiver oder negativer Richtung, mit den vorgegebenen Beschleunigungen, zu fahren. Abb. 75: Endlos fahren ADDITIVE Für die additive Positionierung wird, zur Berechnung der Zielposition B, das vom Anwender vorgegebene Positionsdelta S mit der beim letzten Fahrauftrag verwendeten Zielposition E addiert. Diese Art der Positionierung ähnelt der relativen Positionierung, hat aber doch einen Unterschied. Wurde der letzte Fahrauftrag mit Erfolg abgeschlossen, ist die neue Zielposition gleich. Gab es aber einen Fehler, sei es dass der Motor in eine Stallsituation geraten ist oder ein Emergency stop ausgelöst wurde, ist die aktuelle Position beliebig und nicht vorausschaubar. Der Anwender hat jetzt den Vorteil, dass er die letzte Zielposition für die Berechnung der folgenden Zielposition nutzen kann. Abb. 76: Additive Positionierung ABSOLUTE_CHANGE / RELATIVE_CHANGE / ADDITIVE_CHANGE Diese drei Positionierarten sind komplett identisch zu den oben beschrieben. Der wichtige Unterschied dabei ist, dass der Anwender während eines aktiven Fahrauftrags diese Kommandos nutzt, um dynamisch eine neue Zielposition vorzugeben. Es gelten dabei die gleichen Regeln und Voraussetzungen, wie bei den "normalen" Starttypen. ABSOLUTE_CHANGE und ADDITIVE_CHANGE sind in der Berechnung der Zielposition eindeutig d.h. bei der absoluten Positionierung wird eine absolute Position vorgegeben und bei der additiven Positionierung wird ein Positionsdelta zu der gerade aktiven Zielposition addiert. EP7041-x00x Version:

68 HINWEIS Vorsicht bei der Verwendung der Positionierung RELATIVE_CHANGE Die Änderung per RELATIVE_CHANGE muss mit Vorsicht angewendet werden, da auch hier die aktuelle Position des Motors als Startposition verwendet wird. Durch Laufzeiten des Systems stimmt die im PDO angezeigte Position nie mit der realen Position des Motors überein! Daher wird sich bei der Berechnung des übergebenen Positionsdeltas immer eine Differenz zur gewünschten Zielposition einstellen. Zeitpunkt der Änderung der Zielposition Eine Änderung der Zielposition kann nicht zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgen. Falls die Berechnung der Ausgabeparameter ergibt, dass die neue Zielposition nicht ohne weiteres erreicht werden kann, wird das Kommando von der Klemme abgewiesen und das Bit Command rejected [} 62] gesetzt. Dies ist z. B. im Stillstand (da die Klemme hier eine Standard Positionierung erwartet) und in der Beschleunigungsphase (da zu diesem Zeitpunkt der Bremszeitpunkt noch nicht berechnet werden kann) der Fall. CALI_PLC_CAM / CALI_HW_SYNC / SET_CALIBRATION / SET_CALIBRATION_AUTO / CLEAR_CALIBRATION Der einfachste Fall einer Kalibrierung ist der, nur per Nocke (an einem dig. Eingang angeschlossen) zu kalibrieren. Hier bei fährt der Motor im 1. Schritt mit der Geschwindigkeit 1 (Index 0x8020:09) in Richtung 1 (Index 0x8021:13) auf die Nocke. Anschließend im 2. Schritt mit der Geschwindigkeit 2 (Index 0x8020:0A) in Richtung 2 (Index 0x8021:14) von der Nocke herunter. Nachdem das In-Target timeout (Index 0x8020:0C) abgelaufen ist wird die Kalibrierposition (Index 0x8020:08) als aktuelle Position von der Klemme übernommen. HINWEIS Schalthysterese des Nockenschalters beachten Bei dieser einfachen Kalibrierung muss beachtet werden, dass die Positionserfassung der Nocke nur bedingt genau ist. Die digitalen Eingänge sind nicht Interrupt gesteuert und werden "nur" gepollt. Durch die internen Laufzeiten kann sich deshalb eine systembedingte Positionsdifferenz ergeben. Abb. 77: Kalibrierung mit Nocke Für eine genauere Kalibrierung wird zusätzlich zu der Nocke ein HW-Sync-Impuls (C-Spur) verwendet. Der Ablauf dieser Kalibrierung erfolgt genau wie oben beschrieben, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Motor von der Nocke herunterfährt. Jetzt wird nicht sofort gestoppt, sondern erst auf den Sync-Impuls gewartet. Anschließend läuft wieder das In-Target timeout ab und die Kalibrierposition wird als aktuelle Position von der Klemme übernommen. Abb. 78: Kalibrierung mit Nocke und C-Spur 68 Version: EP7041-x00x

69 Falls eine Kalibrierung per Hardware, aufgrund der applikatorischen Umstände, nicht möglich ist, kann der Anwender das Bit Calibrated auch manuell bzw automatisch setzen. Das manuelle Setzen bzw. Löschen erfolgt mit den Kommandos SET_CALIBRATION und CLEAR_CALIBRATION. Einfacher ist es aber, wenn man den Standard-Starttypen (Index 0x8021:01) auf SET_CALIBRATION_AUTO konfiguriert. Jetzt wird bei der ersten steigenden Flanke von Enable das Bit Calibrated automatisch gesetzt. Das Kommando ist nur für diesen Zweck konzipiert, daher ist es nicht sinnvoll es über den synchronen Datenaustausch zu benutzen Modulo - allgemeine Beschreibung MODULO Die Modulo-Position der Achse ist eine zusätzliche Information zur absoluten Achsposition und die Modulo- Positionierung stellt die gewünschte Zielposition auf eine andere Art dar. Im Gegensatz zu den Standard- Positionierarten, birgt die Modulo-Positionierung einige Tücken, da die gewünschte Zielposition unterschiedlich interpretiert werden kann. Die Modulo-Positionierung bezieht sich grundsätzlich auf den im CoE einstellbaren Modulo factor (Index 0x8020:0E). In den folgenden Beispielen wird von einer rotatorischen Achse mit einem Modulo factor von umgerechnet 360 Grad ausgegangen. Das Modulo tolerance window (Index 0x8020:0F) definiert ein Positionsfenster um die aktuelle Modulo- Sollposition der Achse herum. Die Fensterbreite entspricht dem doppelten angegebenen Wert (Sollposition ± Toleranzwert). Auf das Toleranzfenster wird im Folgenden näher eingegangen. Die Positionierung einer Achse bezieht sich immer auf deren aktuellen Ist-Position. Die Ist-Position der Achse ist im Normalfall die Position, die mit dem letzten Fahrauftrag angefahren wurde. Unter Umständen (fehlerhafte Positionierung durch einen Stall der Achse, oder eine sehr grobe Auflösung des angeschlossenen Encoders) kann sich aber eine vom Anwender nicht erwartete Position einstellen. Wenn dieser Umstand nicht berücksichtigt wird, kann sich eine nachfolgende Positionierung unerwartet verhalten. EP7041-x00x Version:

70 Abb. 79: Wirkung des Modulo-Toleranzfensters - Modulo-Zielposition 0 in positiver Richtung Beispiel Eine Achse wird auf 0 positioniert, wodurch die Ist-Position der Achse anschließend exakt 0 beträgt. Ein weiterer Modulo-Fahrauftrag auf 360 in positiver Richtung führt zu einer vollen Umdrehung und die Modulo- Position der Achse ist anschließend wieder exakt 0. Kommt die Achse bedingt durch die Mechanik etwas vor oder hinter der Zielposition zum Stehen, so verhält sich das nächste Fahrkommando ggf. nicht so, wie man es erwartet. Liegt die Ist-Position leicht unter 0 (siehe Abb. Kalibrierung mit Nocke, links unten), so führt ein neues Fahrkommando auf 0 in positiver Richtung nur zu einer minimalen Bewegung. Die vorher entstandene Abweichung wird ausgeglichen und die Position ist anschließend wieder exakt 0. Liegt aber die Position leicht über 0, so führt dasselbe Fahrkommando zu einer vollen Umdrehung um wieder die exakte Position von 0 zu erreichen. Diese Problematik tritt auf, wenn volle Umdrehungen um 360 oder ein Vielfaches von 360 beauftragt werden. Bei Positionierungen auf einen von der aktuellen Modulo-Position entfernten Winkel ist der Fahrauftrag eindeutig. Um das Problem zu lösen, kann ein Modulo tolerance window (Index 0x8020:0F) parametriert werden. Kleine Abweichungen der Position, die innerhalb des Fensters liegen, führen damit nicht mehr zu einem unterschiedlichen Verhalten der Achse. Wird beispielsweise ein Fenster von 1 parametriert, so verhält sich die Achse im oben beschriebenen Fall gleich, solange die Ist-Position zwischen 359 und 1 liegt. Wenn jetzt 70 Version: EP7041-x00x

71 die Position weniger als 1 über 0 liegt, wird die Achse bei einem Modulo-Start in positiver Richtung zurückpositioniert. Bei einer Zielposition von 0 wird also in beiden Fällen eine Minimalbewegung auf exakt 0 ausgeführt und bei einer Zielposition von 360 wird in beiden Fällen eine ganze Umdrehung gefahren. Das Modulo-Toleranzfenster kann also innerhalb des Fensters zu Bewegungen gegen die beauftragte Richtung führen. Bei einem kleinen Fenster ist das normalerweise unproblematisch, weil auch Regelabweichungen zwischen Soll- und Ist-Position in beide Richtungen ausgeglichen werden. Das Toleranzfenster lässt sich also auch bei Achsen verwenden, die konstruktionsbedingt nur in einer Richtung verfahren werden dürfen. Modulo-Positionierung um weniger als eine Umdrehung Die Modulo-Positionierung von einer Ausgangsposition auf eine nicht identische Zielposition ist eindeutig und birgt keine Besonderheiten. Eine Modulo-Zielposition im Bereich [0 Position < 360] führt in weniger als einer ganzen Umdrehung zum gewünschten Ziel. Ist die Zielposition mit der Ausgangsposition identisch, so wird keine Bewegung ausgeführt. Bei Zielpositionen ab 360 aufwärts werden ein oder mehr vollständige Umdrehungen ausgeführt, bevor die Achse auf die gewünschte Zielposition fährt. Für eine Bewegung von 270 auf 0 darf demnach nicht 360, sondern es muss 0 als Modulo-Zielposition beauftragt werden, da 360 außerhalb des Grundbereiches liegt und zu einer zusätzlichen Umdrehung führen würde. Die Modulo-Positionierung unterscheidet drei Richtungsvorgaben, positive Richtung, negative Richtung und auf kürzestem Weg (MODULO_PLUS, MODULO_MINUS, MODULO_SHORT). Bei der Positionierung auf kürzestem Weg sind Zielpositionen ab 360 nicht sinnvoll, da das Ziel immer direkt angefahren wird. Im Gegensatz zur positiven oder negativen Richtung können also nicht mehrere Umdrehungen ausgeführt werden, bevor das Ziel angefahren wird. Nur Grundperioden kleiner 360 sind erlaubt HINWEIS Bei Modulo-Positionierungen mit dem Start-Typ MODULO_SHORT sind nur Modulo-Zielpositionen in der Grundperiode (z. B. kleiner als 360 ) erlaubt, anderenfalls wird ein Fehler zurückgegeben. Positionierung ohne Modulo-Toleranzfenster Bei den "normalen" Modulo-Positionierarten wird immer das "Modulo tolerance window" (Index 0x8020:0F) berücksichtigt. In manchen Situationen ist dies aber eher unerwünscht. Um diesen "Nachteil" zu eliminieren, können die vergleichbaren Starttypen "MODULO_SHORT_EXT", "MODU- LO_PLUS_EXT", "MODULO_MINUS_EXT" und "MODULO_CURRENT_EXT" verwendet werden, welche das Modulo-Toleranzfenster ignorieren. Die folgende Tabelle zeigt Beispiele zur Modulo-Positionierung bei weniger als einer Umdrehung. Modulo-Starttyp Absolute Anfangsposition Modulo- Zielposition Relativer Verfahrweg Absolute Endposition Modulo Endposition MODULO_PLUS MODULO_PLUS MODULO_PLUS MODULO_MINUS MODULO_MINUS MODULO_MINUS MODULO_SHORT Modulo-Positionierung um ganze Umdrehungen Modulo-Positionierungen um ein oder mehrere ganze Umdrehungen verhalten sich grundsätzlich nicht anders als Positionierungen auf von der Ausgangsposition entfernt liegende Winkel. Wenn die beauftragte Zielposition gleich der Ausgangsposition ist, so wird keine Bewegung ausgeführt. Für eine ganze Umdrehung muss zur Ausgangsposition 360 addiert werden. Das beschriebene Verhalten im Beispiel zeigt, dass Positionierungen mit ganzzahligen Umdrehungen besonders beachtet werden müssen. Die EP7041-x00x Version:

72 nachfolgende Tabelle zeigt Positionierbeispiele für eine Ausgangsposition von ungefähr 90. Das Modulo- Toleranzfenster ist hier auf 1 eingestellt. Besondere Fälle, in denen die Ausgangsposition außerhalb dieses Fensters liegt, sind gekennzeichnet. Die folgende Tabelle zeigt Beispiele zur Modulo-Positionierung bei ganzen Umdrehungen. Modulo-Starttyp Absolute Anfangsposition Modulo- Zielposition Relativer Verfahrweg Absolute Endposition Modulo Endposition MODULO_PLUS 90,00 90,00 0,00 90,00 90,00 MODULO_PLUS 90,90 90,00-0,90 90,00 90,00 Anmerkung MODULO_PLUS 91,10 90,00 358,90 450,00 90,00 außerhalb TF MODULO_PLUS 89,10 90,00 0,90 90,00 90,00 MODULO_PLUS 88,90 90,00 1,10 90,00 90,00 außerhalb TF MODULO_PLUS 90,00 450,00 360,00 450,00 90,00 MODULO_PLUS 90,90 450,00 359,10 450,00 90,00 MODULO_PLUS 91,10 450,00 718,90 810,00 90,00 außerhalb TF MODULO_PLUS 89,10 450,00 360,90 450,00 90,00 MODULO_PLUS 88,90 450,00 361,10 450,00 90,00 außerhalb TF MODULO_PLUS 90,00 810,00 720,00 810,00 90,00 MODULO_PLUS 90,90 810,00 719,10 810,00 90,00 MODULO_PLUS 91,10 810, , ,00 90,00 außerhalb TF MODULO_PLUS 89,10 810,00 720,90 810,00 90,00 MODULO_PLUS 88,90 810,00 721,10 810,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 90,00 90,00 0,00 90,00 90,00 MODULO_MINUS 90,90 90,00-0,90 90,00 90,00 MODULO_MINUS 91,10 90,00-1,10 90,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 89,10 90,00 0,90 90,00 90,00 MODULO_MINUS 88,90 90,00-358,90-270,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 90,00 450,00-360,00-270,00 90,00 MODULO_MINUS 90,90 450,00-360,90-270,00 90,00 MODULO_MINUS 91,10 450,00-361,10-270,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 89,10 450,00-359,10-270,00 90,00 MODULO_MINUS 88,90 450,00-718,90-630,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 90,00 810,00-720,00-630,00 90,00 MODULO_MINUS 90,90 810,00-720,90-630,00 90,00 MODULO_MINUS 91,10 810,00-721,10-630,00 90,00 außerhalb TF MODULO_MINUS 89,10 810,00-719,10-630,00 90,00 MODULO_MINUS 88,90 810, ,90-990,00 90,00 außerhalb TF 72 Version: EP7041-x00x

73 Beispiele von zwei Fahraufträgen mit dynamischer Änderung der Zielposition Ohne Überfahren der Zielposition Zeitpunkt POS Outputs POS Inputs Beschreibung t1: Execute = 1 Target position = Velocity = 2000 Start type = 0x0001 Acceleration = 1000 Deceleration = 1000 Busy = 1 Accelerate = 1 Vorgabe der ersten Parameter Beginn der Beschleunigungsphase t2: Accelerate = 0 Ende der Beschleunigungsphase t3: Target position = Velocity = 1500 Start type = 0x1001 Acceleration = 2000 Deceleration = 2000 Änderung der Parameter Aktivierung durch neuen Starttypen t4: Decelerate = 1 Beginn der Verzögerungsphase t5: Execute = 0 Busy = 0 In-Target = 1 Decelerate = 0 Ende der Verzögerungsphase Motor ist auf neuer Zielposition t6 - t9: Absolute Fahrt zurück auf die Startposition 0 Abb. 80: Scope-Aufnahme ohne Überfahren der Zielposition Die Achsen-Skalierung bezieht sich nur auf die Positionen, nicht auf die Geschwindigkeit und die Status-Bits. EP7041-x00x Version:

74 Mit Überfahren der Zielposition Zeitpunkt POS Outputs POS Inputs Beschreibung t1 Execute = 1 Target position = Velocity = 5000 Start type = 0x0001 Acceleration = 3000 Deceleration = 5000 Busy = 1 Accelerate = 1 Vorgabe der 1. Parameter Beginn der 1. Beschleunigungsphase t2: Accelerate = 0 Ende der 1. Beschleunigungsphase t3 Target position = Velocity = 1500 Start type = 0x1001 Acceleration = 1000 Deceleration = 2000 Warning = 1 Änderung der Parameter Decelerate = 1 Aktivierung durch neuen Starttypen Warnung vor dem Überfahren der Zielposition Beginn der 1. Verzögerungsphase t4 Accelerate = 1 Ende der 1. Verzögerungsphase Decelerate = 0 Beginn der 2. Beschleunigungsphase in Gegenrichtung t5 Accelerate = 0 Ende der 2. Beschleunigungsphase Decelerate = 1 Beginn der 2. Verzögerungsphase t6 Execute = 0 Busy = 0 Ende der 2.Verzögerungsphase In-Target = 1 Motor ist auf neuer Zielposition Decelerate = 0 t7 - t10 Absolute Fahrt zurück auf die Startposition 0 Abb. 81: Scope-Aufnahme mit Überfahren der endgültigen Zielposition Die Achsen-Skalierung bezieht sich nur auf die Positionen, nicht auf die Geschwindigkeit und die Status-Bits. 74 Version: EP7041-x00x

75 4.1.6 EP Prozessabbild Der TwinCAT System Manager zeigt die Daten der EP7041 in einer Baumstruktur an. Der Baum zeigt ENC Status compact: Encoder Status STM Status: Stepper Motor Status ENC Control compact: Encoder Control STM Control: Stepper Motor Control STM Velocity: Stepper Motor Velocity ENC Status compact Unter ENC Status compact finden Sie die Statusinformationen des Encoders. EP7041-x00x Version:

76 STM Status Unter STM Status finden Sie die Statusinformationen des Schrittmotors (Stepper Motors). ENC Control compact Unter ENC Control compact finden Sie Control- Parameter für den Encoder. STM Control Unter STM Control finden Sie Control-Parameter für den Schrittmotors (Stepper Motor). 76 Version: EP7041-x00x

77 STM Velocity Unter STM Velocity finden Sie die Geschwindigkeitsvorgaben für den Schrittmotor (Stepper Motor) Anwendungsbeispiel EtherCAT XML Device Description Die Darstellung entspricht der Anzeige der CoE-Objekte aus der EtherCAT XML Device Description. Es wird empfohlen, die entsprechende aktuellste XML-Datei im Download-Bereich auf der Beckhoff Website herunterzuladen und entsprechend der Installationsanweisungen zu installieren. Motoransteuerung mit Visualisierung Beispielprogramm ( Verwendeter Master: TwinCAT 2.11 (bei älteren Versionen muss der Regelkreis manuell programmiert werden, der in diesem Fall bereits in der NC implementiert ist). Mit diesem Anwendungsbeispiel lässt sich ein Motor mit Hilfe der Visualisierung in eine beliebige Position fahren oder im Endlosmodus betreiben. Dabei kann die Geschwindigkeit, die Anfahrbeschleunigung und die Bremsbeschleunigung festgelegt werden. Das Beispielprogramm besteht aus 2 Dateien (PLC-Datei und System Manager Datei). Öffnen Sie zunächst die PLC-Datei und kompilieren Sie die Datei, damit Sie für den System Manager die *.tpy Datei zur Verfügung haben. Beachten Sie, dass Sie im PLC-Programm gegebenenfalls die Zielplattform anpassen müssen (default: PC oder CX 8x86). Sollten Sie das ändern müssen, können Sie unter der Registerkarte Ressourcen -> Steuerungskonfiguration die richtige Zielplattform auswählen. EP7041-x00x Version:

78 Abb. 82: Auswahl der Zielplattform Bei der System Manager Datei muss folgendes beachtet werden: Starten Sie den System Manager im Konfig-Modus. Stellen Sie sicher, dass die E/A-Konfiguration mit Ihrer tatsächlichen Konfiguration übereinstimmt. Im Beispielprogramm ist nur eine EL7041 integriert. Wenn Sie weitere Klemmen angeschlossen haben, müssen Sie diese zusätzlich einfügen oder Ihre Konfiguration neu einscannen. Sie müssen die MAC-Adresse anpassen. Klicken Sie dazu auf Ihr EtherCAT-Gerät, anschließend wählen Sie die Registerkarte Adapter und klicken hinter der MAC-Adresse auf Suchen (siehe Abb. Auswahl der MAC-Adresse). Dort wählen Sie den richtigen Adapter aus. Abb. 83: Auswahl der MAC-Adresse 78 Version: EP7041-x00x

79 Bei der SPS-Konfiguration muss der Pfad des SPS-Programms angepasst werden. Klicken Sie dazu auf das angefügte SPS-Programm und wählen Sie die Registerkarte IEC1131 aus (siehe Abb. Ändern des SPS-Pfades). Dort müssen Sie Ändern anwählen und den richtigen Pfad bestimmen. Abb. 84: Ändern des SPS-Pfades Unter NC-Konfiguration ist bereits eine EL7041 mit der NC verknüpft. Sollten Sie diese neu verknüpfen müssen oder zusätzliche hinzufügen wollen, dann gehen Sie bitte wie im Kapitel "Einbindung in die NC-Konfiguration" vor. Das PLC-Programm setzt sich wie folgt zusammen. Die Bibliotheken TcMC.lib und TcNC.lib müssen eingebunden werden (siehe Abb. Erforderliche Bibliotheken). Abb. 85: Erforderliche Bibliotheken Anschließend werden einige globale Variablen deklariert (siehe Abb. Globale Variablen). Die Datentypen PLCTONC_AXLESTRUCT und NCTOPLC_AXLESTRUCT sorgen für die Kommunikation zwischen der PLC und der NC. EP7041-x00x Version:

80 Abb. 86: Globale Variablen Nachdem die globalen Variablen deklariert worden sind, können Sie mit der Programmierung starten. Dazu deklarieren Sie vorerst die lokalen Variablen (siehe Abb. Lokale Variablen). MC_Direction ist ein Aufzählungstyp, der dem Baustein MC_MoveVelocity die Bewegungsrichtung vorgibt, der wiederum eine Endlosfahrt des Motors durchführt. Mit dem Funktionsbaustein MC_Reset wird ein Reset der Achse durchgeführt. MC_MoveAbsolute ist ein Funktionsbaustein mit dem eine absolute Positionierung durchgeführt wird. Mit dem Funktionsbaustein MC_ReadActualPosition kann die aktuelle Position der Achse gelesen werden. MC_Power gibt die Achse frei und MC_Stop wird für das Stoppen der Achse benötigt. Abb. 87: Lokale Variablen Der Programmcode lautet wie folgt (siehe Abb. Programmcode): 80 Version: EP7041-x00x

81 Abb. 88: Programmcode Mit Hilfe der folgenden Visualisierung (siehe Abb. Visualisierung) kann der Motor anschließend betrieben werden. Bitte betätigen Sie den Taster Enable, um die Freigaben für die Achse zu setzen. Sie können jetzt im "Free run mode" den Taster Left oder Right betätigen und der Motor dreht sich mit einer im fbmovevelocity_axis_1 definierten Geschwindigkeit, in die ausgewählte Richtung, oder Sie können im "Absolute mode" Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bremsbeschleunigung und die anzufahrende Position angeben und mit Start Job die Fahrt starten. Wenn Sie bei der Beschleunigung und der Bremsbeschleunigung nichts angeben, wird der Default-Wert der NC benutzt. EP7041-x00x Version:

82 Abb. 89: Visualisierung Informationen zu Funktionsbausteinen und Datentypen Weitere Informationen zu den verwendeten Funktionsbausteinen und Datentypen erhalten Sie im aktuellen Beckhoff Information System. 82 Version: EP7041-x00x

83 4.1.8 Wiederherstellen des Auslieferungszustandes Um den Auslieferungszustand der Backup-Objekte bei den ELxxxx-Klemmen / EPxxxx-Boxen wiederherzustellen, kann im TwinCAT System Manger (Config-Modus) das CoE-Objekt Restore default parameters, Subindex 001 angewählt werden). Abb. 90: Auswahl des PDO Restore default parameters Durch Doppelklick auf SubIndex 001 gelangen Sie in den Set Value -Dialog. Tragen Sie im Feld Dec den Wert oder alternativ im Feld Hex den Wert 0x64616F6C ein und bestätigen Sie mit OK. Alle Backup-Objekte werden so in den Auslieferungszustand zurückgesetzt. Abb. 91: Eingabe des Restore-Wertes im Set Value Dialog Alternativer Restore-Wert Bei einigen Modulen älterer Bauart lassen sich die Backup-Objekte mit einem alternativen Restore- Wert umstellen: Dezimalwert: Hexadezimalwert: 0x6C6F6164 Eine falsche Eingabe des Restore-Wertes zeigt keine Wirkung! EP7041-x00x Version: