Handbuch. Neigungssensoren mit CANopen-Schnittstelle. reference. classic. basic IS1TK360-O-RL IS2TK090-O-RL IS1BP360-O-CL IS2BP090-O-CL

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1 Handbuch Neigungssensoren mit CANopen-Schnittstelle Version:. Datum:.5. reference ISTK6-O-RL ISTK9-O-RL classic ISBP6-O-CL ISBP9-O-CL basic ISSP6-O-BL ISSP9-O-BL GEMAC - Gesellschaft für Mikelektnikanwendung Chemnitz mbh Zwickauer Straße 7 96 Chemnitz Germany Telefon: Telefa: Web: info@gemac-chemnitz.de

2 Revisionsübersicht Revisionsübersicht Datum Revision Änderung(en).5. erste Version Copyright GEMAC - Gesellschaft für Mikelektnikanwendung Chemnitz mbh Unangekündigte Änderungen vorbehalten. Wir arbeiten ständig an der Weiterentwicklung unserer Pdukte. Änderungen des Lieferumfangs in Form, Ausstattung und Technik behalten wir uns vor. Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen dieser Dokumentation können keine Ansprüche abgeleitet werden. Jegliche Vervielfältigung, Weiterverarbeitung und Übersetzung dieses Dokumentes sowie Auszügen daraus bedürfen der schriftlichen Genehmigung durch die GEMAC - Gesellschaft für Mikelektnikanwendung Chemnitz mbh. Alle Rechte nach dem Gesetz über das Urheberrecht bleiben GEMAC - Gesellschaft für Mikelektnikanwendung Chemnitz mbh ausdrücklich vorbehalten. Hinweis: Zur Veendung der Neigungssensoren mit CANopen-Schnittstelle und zum Verständnis dieses Handbuchs sind allgemeine Kenntnisse über das Feldbussystem CAN-Bus notwendig. Dokument: -HB---D-IS-O-L I

3 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Übersicht.... Eigenschaften.... Einsatzgebiete... Technische Daten ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL... Technische Daten ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL... Technische Daten ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL Montage Anordnung der Befestigungsbohrungen Anschluss Steckverbinder-Belegung Bus-Abschlusswiderstand... 7 Funktionsbeschreibung Funktionsübersicht... 8 CANopen Schnittstelle CANopen Struktur CANopen Gerätemodell COB-IDs Netzwerkmanagement: NMT Pzessdaten: PDO (TPDO) PDO Kommunikationsarten Individuelle Abfrage (Polling) Zyklisches Senden Synchnisiertes Senden Ereignis gesteuertes Senden bei Winkeländerung (herstellerspezifisch) Parameterdaten: SDO Objektverzeichnis Kommunikationsparameter (nach CiA DS-) Fehlerregister (h) Herstellerstatusregister (h) Vordefiniertes Fehlerfeld (h) Parameter speichern (h) und wiederherstellen (h) Transmit PDO Übertragungstyp (8h ) Herstellerspezifischer Teil Automatische Bus-Off Erholung (h) Digitalfiltereinstellungen (h) TPDO Senden bei Winkeländerung (h) Pfilspezifischer Teil (nach CiA DS-) Auflösung (6h) Neigungswerte longitudinal und lateral (6h und 6h) Betriebsparameter (6h und 6h) Nullpunkteinstellung: Vorgabewert, Offsetwert, Differenzoffsetwert (6//h) Fehlermeldungen: Emergency... Dokument: -HB---D-IS-O-L II

4 Inhaltsverzeichnis 8.9 Ausfallübeachung Nodeguarding / Lifeguarding Heartbeat LSS: Layer Setting Service (nach CiA DSP-5) Einstellung von Node-ID und Baudrate Automatische Baudratenerkennung (nach CiA AN-8) Aktive Kompensation des Temperaturganges Status-LED (nach CiA DR--) Sensorkonfiguration Neigungssensor-Pgrammieradapter PC-Software ISDContl... 9 Bestellinformationen... Dokument: -HB---D-IS-O-L

5 Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tabelle : Technische Daten... Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV)... Tabelle : Technische Daten... Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV)...5 Tabelle 5: Technische Daten... 6 Tabelle 6: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV)...7 Tabelle 7: Berechnung der COB-IDs nach Pre-Defined Connection Set... Tabelle 8: TPDO Standardmapping Typ: IS6-O-...5 Tabelle 9: TPDO Standardmapping Typ: IS9-O-...5 Tabelle : Kommunikationsparameter im Objektverzeichnis...8 Tabelle : Fehlerregister (h)... 8 Tabelle : Herstellerstatusregister (h)... 9 Tabelle : Fehlereintrag im vordefinierte Fehlerfeld (h)...9 Tabelle : Transmit PDO - Übertragungstyp (8h/h)... Tabelle 5: Herstellerspezifischer Teil des Objektverzeichnisses... Tabelle 6: Filterauswahl... Tabelle 7: Pfilspezifischer Teil des Objektverzeichnisses... Tabelle 8: Betriebsparameter (6h und 6h)... Tabelle 9: Nullpunkteinstellung... Tabelle : Emergency Object... Tabelle : Emergency Err Code... Tabelle : Emergency: Manufacturer Specific Err Field... Tabelle : LSS Baudrateninde nach CiA DSP Tabelle : Betriebs- und Fehleranzeige der Status-LED...7 Tabelle 5: Bestellinformationen... Dokument: -HB---D-IS-O-L IV

6 Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung : Achsendefinitionen ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL Metallgehäuse (Werkszustand)... Abbildung : Achsendefinitionen ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL Kunststoffgehäuse (Werkszustand)...5 Abbildung : Achsendefinitionen ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL kleines Kunststoffgehäuse (Werkszustand)... 7 Abbildung : CiA CANopen Conformance Test Certificate...8 Abbildung 5: Befestigungsbohrungen Metallgehäuse...9 Abbildung 6: Befestigungsbohrungen Kunststoffgehäuse...9 Abbildung 7: Befestigungsbohrungen kleines Kunststoffgehäuse... Abbildung 8: M-Stecker-Belegung CAN-Bus... Abbildung 9: M-Buchse-Belegung CAN-Bus... Abbildung : M8-Steckverbinder-Belegung CAN-Bus... Abbildung : CANopen Struktur... Abbildung : NMT Zustandsdiagramm... Abbildung : SDO Ptokoll - Zugriff auf Objektverzeichnis...6 Abbildung : Impulsantwort und Amplitudenverlauf der beiden Filter... Abbildung 5: Starter-Kit... 8 Abbildung 6: PC-Software... 9 Dokument: -HB---D-IS-O-L V

7 Abkürzungs- und Begriffserklärung Abkürzungs- und Begriffserklärung Baudrate Datenübertragungsgeschwindigkeit ( Baud = Bit/s) BOOL Datentyp BOOLEAN (8 Bit, = FALSE, = TRUE) CAN Contller Area Network CANopen Standardisierte Applikationsschicht für CAN-Geräte CiA CAN in Automation e.v. CiA DS CiA Draft Standard (von der CiA veröffentlichte Spezifikation) CiA DS- Spezifikation der CANopen-Applikationsschicht und der Kommunikationsparameter im OV CiA DP CiA Device Pfile (von der CiA veröffentlichtes Gerätepfil) CiA DR CiA Draft Recommendation (von der CiA veröffentlichte Implementationsempfehlung) CiA DR-- Implementationsempfehlung für die Anzeige von CANopen-Gerätezuständen und Fehlern per LED(s) CiA DSP Draft Standard Pposal (von der CiA veröffentlichter Spezifikationsentwurf) CiA DSP- Spezifikationsentwurf des Gerätepfils für Neigungssensoren Client CANopen-Teilnehmer, der den Dienst eines Servers in Anspruch nimmt COB CANopen Communication Object COB-ID CAN-Identifier eines COB DOMAIN Datentyp DOMAIN (beliebige gße Datenmenge, z.b. Pgrammcode) EDS Electnical Data Sheet (Elektnisches Datenblatt eines CANopen-Gerätes) EMCY Emergency Object (Objekt zum Mitteilen von Fehlerzuständen) h/h Inde/Subinde, Positionsangabe eines OV-Parameters Heartbeat Übeachungsmechanismus für CANopen-Teilnehmer ID Identifier einer CAN-Nachricht INT8 Datentyp INTEGER8 (8 Bit, Zweierkomplement, ) INT6 Datentyp INTEGER6 (6 Bit, Zweierkomplement, ) longitudinal / lateral Achsenzuordnung (X/Y-Achse) LSS Layer Setting Service NMT Network Management Object (Objekt um CANopen-Gerätezustände zu setzen und prüfen) Node-ID Knotennummer eines CANopen-Gerätes (...7) Node- / Lifeguarding Übeachungsmechanismus für CANopen-Teilnehmer Operational CANopen-Gerätezustand (SDO, PDO, EMCY, NMT möglich) OV Objektverzeichnis (virtuelles Verzeichnis mit Geräteparametern, Adressierung per Inde und Subinde) PDO Pcess Data Object (Objekt zur Übertragung von Pzessdaten ohne Ptokolloffset) PDO Mapping Reihenfolge in der Pzessdaten in einem PDO angeordnet sind Pre-Operational CANopen-Gerätezustand (SDO, EMCY, NMT möglich) Pre-Defined Connecti- In der CiA DS- definiertes Schema, wie die COB-IDs der Kommunikationsobjekte in Abhängigkeit der Node-ID zu berechnen sind on Set read only, Zugriffsrecht nur lesen auf ein Objekt im Objektverzeichnis RTR Remote Transmit Request, Bit, welches den Empfänger zum Senden von Daten veranlasst write and read, Zugriffsrecht schreiben und lesen auf ein Objekt im Objektverzeichnis SDO Service Data Object (Objekt für Zugriff auf das Objektverzeichnis) Server CANopen-Teilnehmer, der einen Dienst für einen/mehrere Client(s) anbietet Stopped CANopen-Gerätezustand (nur NMT möglich) Datentyp UNSIGNED8 (8 Bit, vorzeichenlos,...55) UNS6 Datentyp UNSIGNED6 (6 Bit, vorzeichenlos, ) UNS Datentyp UNSIGNED ( Bit, vorzeichenlos, ) VSTR Datentyp VISIBLE STRING (ASCII-Zeichenkette inklusive Endekennung h) wo write only, Zugriffsrecht nur schreiben auf ein Objekt im Objektverzeichnis Dokument: -HB---D-IS-O-L VI

8 Übersicht Übersicht. Eigenschaften -dimensionaler Neigungssensor mit Messbereich: 6 (±8 ) -dimensionaler Neigungssensor mit Messbereich: ±9 (X/Y) Hohe Abtastrate und Bandbreite Hohe Auflösung (, ) Hohe Genauigkeit (,5 ISTK-O-RL + ISBP-O-CL bzw., ISSP-O-BL) Kompensierter Temperaturgang für ISTK-O-RL ( besserer Temperaturkoeffizient als ISBP-O-CL) Kompensierte Querempfindlichkeit Parametrierbare Vibrationsunterdrückung Komfortable CANopen-Schnittstelle Erfüllt die CiA DS-, Gerätepfil CiA DSP- Baudraten von kbit/s bis MBit/s Automatische Baudratenerkennung Einstellung von Node-ID und Baudrate über LSS-Service Funktionen: Ein TPDO: dynamisch mappbar (RTR, zyklisch, ereignisgesteuert, synchnisiert) SYNC-Consumer (synch. Senden des TPDO nach Empfang eines SYNC-Telegramm) EMCY-Pducer Ausfallübeachung mittels Heartbeat oder Nodeguarding / Lifeguarding Metallgehäuse mit Edelstahlgrundplatte oder UV-beständiges, schlagzähes Kunststoffgehäuse Geeignet für industriellen Einsatz: Temperaturbereich: - C bis +8 C Gehäuseschutzart: IP65/67 Der -dimensionale Neigungssensor IS6-O- dient zum Messen von Neigungen im Bereich von 6, der -dimensionale Neigungssensor IS9-O- zum Messen von Neigungen in Achsen (X/Y) im Bereich von ±9. Zur Gewährleistung einer hohen Genauigkeit sind die Sensoren werksseitig kalibriert. Der kompakte und buste Aufbau macht den Sensor zu einem geeigneten Winkelmessgerät in rauer Umgebung für die unterschiedlichsten Einsatzfälle in Industrie und Fahrzeugtechnik. Über die CANopenSchnittstelle ist eine einfache Einstellung sämtlicher Parameter möglich.. Einsatzgebiete Solarthermie, Photovoltaik Land- und forstwirtschaftliche Maschinen Baumaschinen Kran- und Hebetechnik Dokument: -HB---D-IS-O-L

9 Technische Daten ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL Technische Daten ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL Allgemeine Parameter ISTK6-O-RL ISTK9-O-RL Messbereiche 6 ±9 Auflösung,, Genauigkeit Messbereich...6 typisch ±, Querempfindlichkeit (kompensiert) maimal ±, - Temperaturkoeffizient (Nullpunkt) typisch ±, ±, ±,8 ±,6 maimal ±,5 ±, ±, ±, typ. ±, %, ma. ±,5 % typ. ±,8 /K (typ. < ±. über Bereich - C C) Abtastrate Grenzfrequenz Messbereich bis ±6 bis ±7 bis ±8 bis ±85 8 Hz typ. Hz,.Ordnung (ohne Digitalfilter) /,... 5 Hz, 8.Ordnung (mit Digitalfilter) Arbeitstemperatur - C bis +8 C Eigenschaften Datenraten k, k, 5k, 6,5k, k, 5k, 5k, 5k, 8k Bit/s, MBit/s, Autom. Erkennung Funktionen Winkelabfrage, zyklisches und synchnisiertes Senden, zwei parametrierbare Digitalfilter (Tiefpass, 8.Ordnung), Konfiguration über Objektverzeichnis Elektrische Parameter Versorgungsspannung 8 bis 8 VDC Stmaufnahme < V (PPeak,8 W) Mechanische Parameter Anschluss CAN Steckverbinder 5-polig M (Stecker - Buchse, durchgeschleift) nach CiA - Gehäuseschutzart IP65/67 Abmessungen / Masse Metallgehäuse: 8 mm 8 mm 5 mm / ca. g CANopen Konformität, Zertifikat# CiA8-V/- CiA DS-, v.. Application layer and communication pfile CiA DS- Device pfile for inclinometer CiA DSP-5 Layer setting service (LSS) and ptocols CiA DR-- Indicator specification (Status-LED) CiA AN-8 Automatic bit-rate detection CE Konformität nach EG-Richtlinie 6//EG EG Richtlinien RL /8/EG EMV Richtlinie RL 6/95/EG Niederspannungsrichtlinie (LVD) Harmonisierte Normen DIN EN 598: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) - Pduktfamiliennorm für elektnische Geräte, die nachträglich in Fahrzeuge eingebaut werden EN 695-:6/A: Einrichtungen der Informationstechnik - Sicherheit EN ISO 98:9 Land- und forstwirtschaftliche Maschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit - Prüfverfahren und Bewertungskriterien DIN EN 9: Baumaschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit von Maschinen mit internem elektrischen Bordnetz Tabelle : Technische Daten alle angegebenen Winkelgenauigkeiten gelten nach einer Einlaufzeit von min bei 5 C, Grenzfrequenz, Hz absolute Kalibriergenauigkeit (bei 5 C): ±,5 Dokument: -HB---D-IS-O-L

10 Technische Daten ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Störaussendung Gestrahlte Störaussendung / Funkfeldstärke Grenzwertkurven breit- und schmalbandig nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz (vertikal und horizontal) Störfestigkeit gegen HF-Felder Streifenleitung nach ISO 5-5 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Absorberraum nach ISO 5- Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz vertikal /... MHz horizontal V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen (Bordnetz VDC) Impulse nach ISO 767-: Impuls -5 V a +7 V b + V a -5 V b +5 V - V 5a +7 V 5b +6 V Schärfegrad Ri = Ω Ri =,5 Ω Kriterium C B B A A B A A Störfestigkeit gegen elektmagnetische Endladung (ESD) ESD nach ISO 65:8 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen) Entladekombination pf / Ω Kontaktentladung 8 KV bipolar (metallische Teile) Luftentladung 5 KV bipolar Funktionszustand A Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Abbildung : Achsendefinitionen ISTK6-O-RL + ISTK9-O-RL Metallgehäuse (Werkszustand) Dokument: -HB---D-IS-O-L

11 Technische Daten ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL Technische Daten ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL Allgemeine Parameter ISBP6-O-CL ISBP9-O-CL Messbereiche 6 ±9 Auflösung,, Genauigkeit Messbereich...6 typisch ±, Querempfindlichkeit (kompensiert) maimal ±, - typisch ±, ±, ±,8 ±,6 maimal ±,5 ±, ±, ±, typ. ±, %, ma. ±,5 % Temperaturkoeffizient (Nullpunkt) typ. ±,8 /K Abtastrate Grenzfrequenz Messbereich bis ±6 bis ±7 bis ±8 bis ±85 8 Hz typ. Hz,.Ordnung (ohne Digitalfilter) /,... 5 Hz, 8.Ordnung (mit Digitalfilter) Arbeitstemperatur - C bis +8 C Eigenschaften Datenraten k, k, 5k, 6,5k, k, 5k, 5k, 5k, 8k Bit/s, MBit/s, Autom. Erkennung Funktionen Winkelabfrage, zyklisches und synchnisiertes Senden, zwei parametrierbare Digitalfilter (Tiefpass, 8.Ordnung), Konfiguration über Objektverzeichnis Elektrische Parameter Versorgungsspannung 8 bis 8 VDC Stmaufnahme < V Mechanische Parameter Anschluss CAN Steckverbinder 5-polig M (Stecker - Buchse, durchgeschleift) nach CiA - Gehäuseschutzart IP65/67 Abmessungen / Masse Kunststoffgehäuse: 66 mm 9 mm 6 mm / ca. 5 g CANopen Konformität, Zertifikat# CiA8-V/- CiA DS-, v.. Application layer and communication pfile CiA DS- Device pfile for inclinometer CiA DSP-5 Layer setting service (LSS) and ptocols CiA DR-- Indicator specification (Status-LED) CiA AN-8 Automatic bit-rate detection CE Konformität nach EG-Richtlinie 6//EG EG Richtlinien RL /8/EG EMV Richtlinie RL 6/95/EG Niederspannungsrichtlinie (LVD) Harmonisierte Normen DIN EN 598: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) - Pduktfamiliennorm für elektnische Geräte, die nachträglich in Fahrzeuge eingebaut werden EN 695-:6/A: Einrichtungen der Informationstechnik - Sicherheit EN ISO 98:9 Land- und forstwirtschaftliche Maschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit - Prüfverfahren und Bewertungskriterien DIN EN 9: Baumaschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit von Maschinen mit internem elektrischen Bordnetz Tabelle : Technische Daten alle angegebenen Winkelgenauigkeiten gelten nach einer Einlaufzeit von min bei 5 C, Grenzfrequenz, Hz absolute Kalibriergenauigkeit (bei 5 C): ±,5 Dokument: -HB---D-IS-O-L

12 Technische Daten ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Störaussendung Gestrahlte Störaussendung / Funkfeldstärke Grenzwertkurven breit- und schmalbandig nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz (vertikal und horizontal) Störfestigkeit gegen HF-Felder Streifenleitung nach ISO 5-5 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Absorberraum nach ISO 5- Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz vertikal /... MHz horizontal V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen (Bordnetz VDC) Impulse nach ISO 767-: Impuls -5 V a +7 V b + V a -5 V b +5 V - V 5a +7 V 5b +6 V Schärfegrad Ri = Ω Ri =,5 Ω Kriterium C B C A A B A A Störfestigkeit gegen elektmagnetische Endladung (ESD) ESD nach ISO 65:8 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen) Entladekombination pf / Ω Kontaktentladung 8 KV bipolar (metallische Teile) Luftentladung 5 KV bipolar Funktionszustand A Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Abbildung : Achsendefinitionen ISBP6-O-CL + ISBP9-O-CL Kunststoffgehäuse (Werkszustand) Dokument: -HB---D-IS-O-L 5

13 Technische Daten ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL Technische Daten ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL Allgemeine Parameter ISSP6-O-BL ISSP9-O-BL Messbereiche 6 ±9 Auflösung,, Genauigkeit Messbereich...6 typisch ±,5 Querempfindlichkeit (kompensiert) maimal ±,5 - typisch ±, ±, maimal ±, ±, typ. ±, %, ma. ±,5 % Temperaturkoeffizient (Nullpunkt) typ. ±, /K Abtastrate Grenzfrequenz Messbereich bis ±6 bis ±8 8 Hz typ. Hz,.Ordnung (ohne Digitalfilter) /,... 5 Hz, 8.Ordnung (mit Digitalfilter) Arbeitstemperatur - C bis +8 C Eigenschaften Datenraten k, k, 5k, 6,5k, k, 5k, 5k, 5k, 8k Bit/s, MBit/s, Autom. Erkennung Funktionen Winkelabfrage, zyklisches und synchnisiertes Senden, zwei parametrierbare Digitalfilter (Tiefpass, 8.Ordnung), Konfiguration über Objektverzeichnis Elektrische Parameter Versorgungsspannung 8 bis 5 VDC Stmaufnahme <6 V Mechanische Parameter Anschluss CAN Sensorsteckverbinder 5-polig M8 (Stecker) Gehäuseschutzart IP65/67 Abmessungen / Masse kleines Kunststoffgehäuse: 68 mm 6, mm,7 mm / ca. g CANopen Konformität, Zertifikat# CiA8-V/- CiA DS-, v.. Application layer and communication pfile CiA DS- Device pfile for inclinometer CiA DSP-5 Layer setting service (LSS) and ptocols CiA DR-- Indicator specification (Status-LED) CiA AN-8 Automatic bit-rate detection CE Konformität nach EG-Richtlinie 6//EG EG Richtlinien RL /8/EG EMV Richtlinie RL 6/95/EG Niederspannungsrichtlinie (LVD) Harmonisierte Normen DIN EN 598: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) - Pduktfamiliennorm für elektnische Geräte, die nachträglich in Fahrzeuge eingebaut werden EN 695-:6/A: Einrichtungen der Informationstechnik - Sicherheit EN ISO 98:9 Land- und forstwirtschaftliche Maschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit - Prüfverfahren und Bewertungskriterien DIN EN 9: Baumaschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit von Maschinen mit internem elektrischen Bordnetz Tabelle 5: Technische Daten alle angegebenen Winkelgenauigkeiten gelten nach einer Einlaufzeit von min bei 5 C, Grenzfrequenz, Hz absolute Kalibriergenauigkeit (bei 5 C): ±,5 Dokument: -HB---D-IS-O-L 6

14 Technische Daten ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Störaussendung Gestrahlte Störaussendung / Funkfeldstärke Grenzwertkurven breit- und schmalbandig nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz (vertikal und horizontal) Störfestigkeit gegen HF-Felder Streifenleitung nach ISO 5-5 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Absorberraum nach ISO 5- Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen)... MHz vertikal /... MHz horizontal V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen (Bordnetz VDC) Impulse nach ISO 767-: Impuls -5 V a +7 V b + V a -5 V b +5 V - V 5a +7 V 5b +6 V Schärfegrad Ri = Ω Ri =,5 Ω Kriterium C B C A A B A A Störfestigkeit gegen elektmagnetische Endladung (ESD) ESD nach ISO 65:8 Grenzwerte nach EN ISO 98 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 9 (Baumaschinen) Entladekombination pf / Ω Kontaktentladung 8 KV bipolar (metallische Teile) Luftentladung 5 KV bipolar Funktionszustand A Tabelle 6: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Abbildung : Achsendefinitionen ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL kleines Kunststoffgehäuse (Werkszustand) Dokument: -HB---D-IS-O-L 7

15 Technische Daten ISSP6-O-BL + ISSP9-O-BL Abbildung : CiA CANopen Conformance Test Certificate Der Device-Typ ISD 9 P entspricht den Gerätetypen ISTK9-O-RL, ISBP9-O-CL und ISSP9-O-BL. Dokument: -HB---D-IS-O-L 8

16 5 Montage 5 Montage 5. Anordnung der Befestigungsbohrungen Die Bohrungen zum Verschrauben des Sensors (Abbildung 5, Abbildung 6 und Abbildung 7) befinden sich in der Grundplatte des Neigungssensors. (Maße in mm) Abbildung 5: Befestigungsbohrungen Metallgehäuse Abbildung 6: Befestigungsbohrungen Kunststoffgehäuse Dokument: -HB---D-IS-O-L 9

17 5 Montage 68 7,7 9,7,9 6, O5 57,7 Abbildung 7: Befestigungsbohrungen kleines Kunststoffgehäuse Dokument: -HB---D-IS-O-L

18 6 Anschluss 6 Anschluss 6. Steckverbinder-Belegung Die Neigungssensoren ISTK6-O-RL, ISTK9-O-RL, ISBP6-O-CL und ISBP9-O-CL sind mit einem üblichen 5-poligen Rundstecker M (A-kodiert) und einer 5-poligen M-Buchse (A-kodiert) ausgestattet. Die Pinbelegung entspricht CiA DR-- (Abbildung 8 + Abbildung 9). Pin Signal Belegung CAN_SHLD Schirm CAN_V+ Versorgungsspannung (+ V) CAN_GND GND / V / V- CAN_H CAN_H Busleitung 5 CAN_L CAN_L Busleitung Abbildung 8: M-Stecker-Belegung CAN-Bus Pin Signal Belegung CAN_SHLD Schirm CAN_V+ Versorgungsspannung (+ V) CAN_GND GND / V / V- CAN_H CAN_H Busleitung 5 CAN_L CAN_L Busleitung 5 Abbildung 9: M-Buchse-Belegung CAN-Bus (Ansicht von außen) Die Neigungssensoren ISSP6-O-BL und ISSP9-O-BL sind mit einem 5-poligen M8-Stecker (B-kodiert) ausgestattet. Die Pinbelegung entspricht der DeviceNet Spezifikation DSE-6-. (Abbildung ) Pin Signal Belegung CAN_SHLD Schirm CAN_V+ Versorgungsspannung (+ V) CAN_H CAN_H Busleitung CAN_GND GND / V / V- 5 CAN_L CAN_L Busleitung 5 Abbildung : M8-Steckverbinder-Belegung CAN-Bus (Ansicht von außen) 6. Bus-Abschlusswiderstand Die Neigungssensoren besitzen keinen internen Abschlusswiderstand. Dokument: -HB---D-IS-O-L

19 7 Funktionsbeschreibung 7 Funktionsbeschreibung 7. Funktionsübersicht Die Neigungssensoren IS6-O- und IS9-O- besitzen eine standardisierte CANopen Schnittstelle gemäß CiA DS- und ein Gerätepfil nach CiA DS-. Sämtliche Messwerte und Parameter sind über das Objektverzeichnis (OV) zugängig. Die individuelle Konfiguration kann im internen Permanentspeicher (EEPROM) gesichert werden. Folgende CANopen Funktionen sind verfügbar: ein Sende-Datenobjekt (TPDO), dynamisch mappbar in vier möglichen Betriebsmodi: individuelle Abfrage per Remote-Transmit-Request-Telegramm (RTR) zyklisches Senden per Intervallzeit ereignisgesteuertes Senden bei Winkeländerung synchnisiertes Senden nach Empfang eines SYNC-Telegramm ein Service-Datenobjekt (Standard-SDO) Fehlermeldungen per Emergency-Objekt (EMCY) mit Unterstützung: des allgemeinen Fehlerregisters (Err Register) des herstellerspezifischen Statusregisters (Manufacturer Status) der Fehlerliste (Pre-defined Err Field) Übeachungsmechanismen Heartbeat sowie Nodeguarding / Lifeguarding Speicher- und Wiederherstellungsfunktion aller Parameter (Store und Load Parameter Field) Zustands- und Fehleranzeige per Zweifarb-LED (nach CiA DR--) Zusätzlich zur CiA DS--Funktionalität eistieren weitere hersteller- bzw. pfilspezifische Eigenschaften: frei konfigurierbare Grenzfrequenz (Digitalfilter) Konfiguration der minimalen Winkeländerung für TPDO-Sendeereignis Richtungsumschaltung der Neigungswinkel Nullpunkteinstellung der Neigungswinkel Einstellung von Node-ID und Baudrate über LSS-Service nach CiA DSP-5 automatische Baudratenerkennung nach CiA AN-8 Dokument: -HB---D-IS-O-L

20 8 CANopen Schnittstelle 8 CANopen Schnittstelle 8. CANopen Struktur CANopen ist ein auf CAN basierender offener Ptokollstandard in der Automatisierungstechnik und wurde im Verband CAN in Automation (CiA) standardisiert. Wie praktisch alle Feldbusse setzt auch CANopen auf dem ISO/OSI 7-Schichtmodel auf. Das Ptokoll nutzt den CAN-Bus als Übertragungsmedium und definiert die Elemente für das Netzwerkmanagement, die Veendung der CAN-Identifier (Nachrichtenadresse), das zeitliche Verhalten auf dem Bus, die Art der Datenübertragung, und anwendungsbezogene Pfile. Dies soll gewährleisten, dass CANopen Geräte unterschiedlicher Hersteller kombiniert werden können. Pfile IO Pfile Motion Pfile Inclinometer Device-, Application Pfile CiA DS- other Pfiles ISO/OSI Layer 7: Application Layer Communication Pfile CiA DS- ISO/OSI Layer : Data Link Layer CAN ISO/OSI Layer : Physical Layer Standard ISO 898 CAN Abbildung : CANopen Struktur CANopen beschreibt die ISO/OSI-Schicht 7 (Application Layer) als Kommunikationspfil, das von der CiA im Standard CiA DS- spezifiziert wurde. Dieses legt die Art der Kommunikation für alle Geräte einheitlich fest. Darüber hinaus sind noch Geräte- und Anwendungspfile für bestimmte Geräteklassen und Anwendungen im Standard CiA DS- definiert. 8. CANopen Gerätemodell Der Datenaustausch zwischen CANopen Geräten erfolgt über Datenobjekte. Das CANopen Kommunikationspfil sieht dazu folgende Objektarten vor. Die Pzessdatenobjekte (PDOs) sind hochpriore Telegramme dienen zum Austausch von Pzessdaten. Über die Service-Datenobjekte (SDOs) erfolgt der Zugriff auf die Parameter des Objektverzeichnis eines Gerätes. Netzwerkmanagement Objekte dienen der Steuerung des Zustandsautomaten des CANopen Geräts und zur Übeachung der Knoten. Des weiteren gibt es noch Spezialobjekte für Fehlermeldungen (Emergency), Synchnisation (SYNC) und Zeitstempel. Jedes CANopen Gerät besitzt ein CANopen Objektverzeichnis, in dem die Parameter für alle CANopen Objekte einge tragen sind. Dokument: -HB---D-IS-O-L

21 8 CANopen Schnittstelle 8. COB-IDs Die CAN-Identifier der Kommunikationsobjekte werden entsprechend des Pre-Defined Connection Set bei jedem Reset (Communication, Application und Hardware Reset) in Abhängigkeit der eingestellten Node-ID bestimmt. Die Tabelle 7 zeigt die Berechnungsgrundlage und die Standardwerte (Node-ID = ). Kommunikationsobjekt (COB) Berechnung der COB-ID Standardwert (Node-ID = ) NMT h h SYNC 8h 8h EMCY 8h + Node-ID 8Ah TPDO 8h + Node-ID 8Ah Standard-SDO (Client > Server) 6h + Node-ID 6Ah Standard-SDO (Server > Client) 58h + Node-ID 58Ah Heartbeat 7h + Node-ID 7Ah Tabelle 7: Berechnung der COB-IDs nach Pre-Defined Connection Set 8. Netzwerkmanagement: NMT Abbildung zeigt das NMT Zustandsdiagramm eines CANopen Gerätes. Nach der Initialisierung geht der das Gerät automatisch in den Zustand Pre-Operational über. Dabei sendet das Gerät eine Boot-Up Nachricht. In diesem Zustand kann es über das Objektverzeichnis konfiguriert werden, denn die ServiceDatenobjekte (SDO) sind bereits aktiv. Die Pzessdatenobjekte sind hingegen noch gesperrt. Initialization Automatische Baudratenerkennung Boot-Up Nachricht Pre-Operational Stopped Operational Abbildung : NMT Zustandsdiagramm Durch das Senden der CAN-Nachricht Start Remote Node wechselt das Gerät in den Zustand Operational. Jetzt sind auch die Pzessdatenobjekte aktiv. Im Zustand Stopped ist keine Kommunikation mit Ausnahme von Node-Guarding und Heartbeat mehr möglich. Dokument: -HB---D-IS-O-L

22 8 CANopen Schnittstelle 8.5 Pzessdaten: PDO (TPDO) Jeder Neigungssensor besitzt genau ein Sende-Pzessdatenobjekt (TPDO). Dieses enthält die aktuellen Neigungswerte (aial oder longitudinal und lateral). Das PDO Mapping der Messwerte ist dynamisch ein stellbar. Das Standardmapping ist in Tabelle 8/9 dargestellt. Datenteil des CAN-Telegramms des TPDO Byte Byte Byte Byte Byte Neigungswert aial (OV: 6h) Byte5 Byte6 Byte7 Byte6 Byte7 unbenutzt Tabelle 8: TPDO Standardmapping Typ: IS6-O- Datenteil des CAN-Telegramms des TPDO Byte Byte Neigungswert longitudinal (X-Achse, OV: 6h) Byte Byte Byte Neigungswert lateral (Y-Achse, OV: 6h) Byte5 unbenutzt Tabelle 9: TPDO Standardmapping Typ: IS9-O PDO Kommunikationsarten Individuelle Abfrage (Polling) Das TPDO kann jederzeit durch Senden eines Remote-Transmit-Request-Telegramms (RTR) abgefragt werden Zyklisches Senden Das zyklische Senden des TPDO ist aktiviert, wenn der Eintrag 8h/5h (Intervallzeit in Millisekunden) einen Wert größer enthält. Weiterhin muss der Eintrag 8h/h (Übertragungstyp) den Wert 5 (asynchn, herstellerspezifisch) enthalten. Der Neigungssensor sendet dann im Zustand OPERATIONAL zyklisch das TPDO mit der eingestellten Periodendauer Synchnisiertes Senden Das synchnisierte Senden dient dem gleichzeitigen Abfragen der Winkelwerte von mehreren Neigungssensoren. CANopen stellt hierzu das SYNC Objekt zur Verfügung, ein CAN-Telegramm hoher Priorität ohne Nutzdaten. Es wird von einem Busteilnehmer (in der Regel vom Master) zyklisch in festen Intervallen versandt. Alle Neigungssensoren lesen ihre aktuellen Winkelwert nach jedem n-ten Empfang des SYNC Ob jekts aus und senden das TPDO direkt anschließend, sobald der Bus dies zulässt. Dafür muss der Eintrag 8h/h (Übertragungstyp) den Wert n =... enthalten Ereignis gesteuertes Senden bei Winkeländerung (herstellerspezifisch) Die Buslast durch PDOs kann verringert werden, indem nur dann das TPDO gesendet wird, wenn eine entsprechende Winkeländerung eingetreten ist. Diese Funktionalität ist im herstellerspezifischen Teil des Objektverzeichnisses unter dem Inde h konfigurierbar. Der Eintrag 8h/h (Übertragungstyp) muss dazu den Wert 5 (asynchn, herstellerspezifisch) enthalten. Dokument: -HB---D-IS-O-L 5

23 8 CANopen Schnittstelle 8.6 Parameterdaten: SDO Die im Objektverzeichnis aufgeführten Parameter werden über Service-Daten-Objekte (SDOs) gelesen und beschrieben. Wie in Tabelle ersichtlich ist, besitzen die Objektdaten einen 6-Bit Inde, über den ein Parameter direkt adressiert werden kann. Zudem eistiert noch zu jedem Inde ein 8-Bit Sub-Inde, der eine weitere Auswahl innerhalb eines Indees ermöglicht. Die 8 Byte des SDOs sind im Datenbereich der CANNachricht untergebracht. Byte Byte...: Datenadressierung Command Specifier 6 Bit Inde - Upload - Download - Anzahl Datenbytes - Request - Response - Abbruch Byte...7:... Byte Parameterdaten 8 Bit Subinde O b j Data e Data k t Inde Subinde h h h v Data e r Data z e i c h n Beschreibung Parameter Gerätetyp 9Ah h Identity Object h h Vendor ID 59h h Pduct Code 5A7h (5dec) h Revision number h h Serial number 5678h Slope Long6 599 (5,99 ) h h i s Abbildung : SDO Ptokoll - Zugriff auf Objektverzeichnis 8.7 Objektverzeichnis Das Objektverzeichnis enthält alle Datenobjekte, die von außen zugänglich sind und die das Verhalten von Kommunikation, Applikation und Statusmaschinen beeinflussen. Es ist in drei Teile gegliedert: kommunikationsspezifischer Teil (Inde: FFF) herstellerspezifischer Teil (Inde: 5FFF) pfilspezifischer Teil (Inde: 6 9FFF) Die enthaltenen Parameter können mittels des Standard SDO über Inde und Subinde gelesen und ge schrieben werden. Die folgenden Abschnitte beschreiben alle Parameter im Objektverzeichnis eines Neigungssensors mit Inde, Subinde, Datentyp, Zugriffsrecht und Standardwert (Werkseinstellung). Die Spalte Speichern kennzeichnet, ob ein Parameter im internen Permanentspeicher ( save -Signatur in OV-Inde h/h schreiben) gespeichert werden kann. Dokument: -HB---D-IS-O-L 6

24 8 CANopen Schnittstelle 8.7. Inde Kommunikationsparameter (nach CiA DS-) Sub- Parameter Inde Datentyp UNS Zugriff Standardwert h Gerätetyp (Gerätepfil ), Typ IS6-O- / IS9-O- h Fehlerregister h Herstellerstatusregister UNS Anzahl Fehlereinträge UNS Fehler-Code (ältester Fehler auf höchstem Inde) UNS Speichern const 9Ah/9Ah h vordefiniertes Fehlerfeld..5 5h COB-ID Sync-Nachricht UNS 8h 8h Gerätename VSTR const {typabh.} Ah Softwareversion ( V.yy ) VSTR const {typabh.} Ch Guard Time (Vielfaches von ms) UNS6 Dh Life Time Factor UNS h Parameter speichern (Signatur: 's','a','v','e' h auf SubInde...) höchster unterstützter Subinde Alle Parameter speichern (OV: -9FFF) UNS Kommunikationsparameter speichern (OV: -FFF) UNS Applikationsparameter speichern (OV: 6-9FFF) UNS Herstellerparameter speichern (OV: -5FFF) UNS UNS h Standardparameter wiederherstellen (Signatur: 'l','o','a','d' - 666F6Ch auf SubInde...) höchster unterstützter Subinde Alle Parameter wiederherstellen (OV: -9FFF) UNS Kommunikationsparameter wiederherstellen (OV: -FFF) UNS Applikationsparameter wiederherstellen (OV: 6-9FFF) UNS Herstellerparameter wiederherstellen (OV: -5FFF) UNS h COB-ID Emergency-Nachricht UNS 8h + Node-ID 5h Sperrzeit zwischen zwei EMCY-Nachrichten (Vielfaches von µs) UNS6 7h Heartbeat-Intervallzeit (Vielfaches von ms, deaktiviert) UNS6 8h Identity-Objekt höchster unterstützter Subinde Vendor-ID (Herstellerkennung GEMAC mbh) UNS 59h Pdukt-Code UNS {typabh.} Revisionsnummer UNS {typabh.} Seriennummer UNS {typabh.} h Server SDO Parameter höchster unterstützter Subinde COB-ID Client > Server UNS 6h + Node-ID COB-ID Server > Client UNS 58h + Node-ID 5 8h Transmit PDO Kommunikationsparameter höchster unterstützter Subinde COB-ID UNS 8h + Node-ID Übertragungstyp (synchn / asynchn-herstellerspezifisch) Sperrzeit zwischen zwei TPDO-Nachrichten ( Vielfaches von µs) UNS6 Kompatibilitätseintrag Dokument: -HB---D-IS-O-L 7

25 8 CANopen Schnittstelle 5 Intervallzeit für zykl. Senden (Vielfaches von ms, deaktiviert) UNS6 {typabh.} Ah Transmit PDO Mappingparameter höchster unterstützter Subinde Mapping Eintrag, beide Typen: IS6-O- / IS9-O- 6 Mapping Eintrag, Typ: IS6-O- / IS9-O- / 6 Mapping Eintrag Mapping Eintrag 5 Mapping Eintrag 5 6 Mapping Eintrag 6 7 Mapping Eintrag 7 8 Mapping Eintrag 8 F5h Pgrammdownload - Daten höchster unterstützter Subinde DOMAIN Bereich Firmware DOMAIN wo - Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) DOMAIN wo - Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) DOMAIN wo - F5h Pgrammdownload - Steuerung höchster unterstützter Subinde Bereich Firmware Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) Tabelle : Kommunikationsparameter im Objektverzeichnis Fehlerregister (h) Das Fehlerregister zeigt den allgemeinen Fehlerstatus des Gerätes an. Jedes Bit steht dabei für einen Fehlergruppe. Ist ein Bit gesetzt (= ), so ist mindestens ein Fehler dieser Gruppe gerade aktiv. Der Inhalt dieses Registers wird in jeder EMCY-Nachricht übertragen. Folgende Fehlergruppen können auftreten: Fehlerregister (h) Bit7 Bit6 Bit5 Bit Herstellerspezifischer Fehler Accuracy Warning Pfilspezifischer Fehler Kommunikationfehler Bit Bit unbenutzt Bit Bit mind. ein Fehler aktiv Tabelle : Fehlerregister (h) Befindet sich das Gerät im Fehlerzustand (mindestens ein Fehler aktiv), wird dies durch das gesetzte Bit angezeigt. Bei Auftreten eines Kommunikationsfehlers (Überlauf der Sende-/Empfangspuffer, Guardingfehler oder CAN-Contller im Modus Passiv/Bus-Off) wird das Bit gesetzt. Ein pfilspezifischer Fehler (Sensorfehler) wird durch das Bit5 angezeigt. Das Bit7 signalisiert einen herstellerspezifischen Fehler (EEPROM-Fehler). Das Bit Accuracy Warning wird zurückgesetzt, wenn die konstante Temperatur zur Kompensation des Temperaturganges erreicht ist. Erst dann gelten die technischen Angaben zur Genauigkeit aus Tabelle Herstellerstatusregister (h) Dieses Register zeigt den aktuellen Zustand sämtlicher detektierbaren Fehler an. Jedes Bit steht dabei für einen bestimmten Fehler. Ist ein Bit gesetzt (= ), so ist dieser Fehler gerade aktiv. Die niedeertigen 6 Bit Dokument: -HB---D-IS-O-L 8

26 8 CANopen Schnittstelle dieses Registers (Bit5...Bit) werden in jeder EMCY-Nachricht in den ersten zwei Bytes des herstellerspezifischen Teils übertragen und ebenfalls in das Zusatzinformationsfeld (Bit-Bit6) des vordefinierten Fehlerfelds h eingetragen. Die Definitionen der einzelnen Bits in den Bitfeldern Gerätefehler und Kommunikationsfehler sind in Tabelle dargestellt. Herstellerstatusregister (h) Bit...Bit6 Bit5...Bit8 Bit7...Bit unbenutzt Bitfeld Kommunikationsfehler Bitfeld Gerätefehler Tabelle : Herstellerstatusregister (h) Vordefiniertes Fehlerfeld (h) Jeder Neigungssensor führt eine Fehlerliste über die fünf zuletzt aufgetretenen Fehler. Der Eintrag h/h enthält die Anzahl Fehlereinträge im Fehlerfeld. Alle anderen Subindizes beinhalten sämtliche aufgetretene Fehlerzustände in chnologischer Reihenfolge, wobei der zuletzt aufgetretene Fehler immer unter Subinde h zu finden ist. Der älteste Fehler befindet sich im höchsten verfügbaren Subinde (Wert von h/h) und wird als erstes bei Auftreten von mehr als fünf Fehlern aus der Liste entfernt. Tritt ein Fehler ein, so wird ein neuer Fehlereintrag in h hinzugefügt und ebenfalls per EMCY-Nachricht mitgeteilt. Ein Fehlereintrag ist wie folgt aufgebaut: Fehlereintrag im vordefinierten Fehlerfeld (h) Zusatzinformationsfeld (Bit...Bit6) Bit5...Bit des Herstellerstatusregisters h (zum Zeitpunkt des Fehlereintritts) Bitfeld Kommunikationsfehler Bitfeld Gerätefehler Fehler-Code (Bit5...Bit) Fehler rückgesetzt oder kein Fehler mehr vorhanden Sensorfehler / Sensorfehler-X Sensorfehler-Y Empfangs-/Sendepuffer-Überlauf CAN Warning Limit überschritten Node Guard Event Bus-Off Zustand verlassen Tabelle : Fehlereintrag im vordefinierte Fehlerfeld (h) Die Fehlerliste kann komplett gelöscht werden, indem der Eintrag h/h mit beschrieben wird Parameter speichern (h) und wiederherstellen (h) Werden Parameter im Objektverzeichnis geändert, so treten die Änderungen sofort in Kraft. Damit die geänderten Parameter auch nach einem Reset weiterhin aktiv sind, müssen diese im internen Permanentspeicher gesichert werden. Durch das Schreiben der Signatur save (657667h) auf den Eintrag h/h werden alle aktuellen Parameter des Objektverzeichnis in den Permanentspeicher übertragen. Das Objektverzeichnis kann über den Eintrag h/h auf Werkseinstellungen zurückversetzt werden, indem die Signatur load (666F6Ch) auf diesen Eintrag geschrieben wird. Damit werden die Werksparameter in den Permanentspeicher geschrieben. Nach einem Reset Application (NMT-Kommando) bzw. einem Hardware-Reset treten die Änderungen in Kraft (wird lediglich ein Reset Communication (NMT-Kommando) gesendet, so werden zunächst nur die Werkseinstellungen der Kommunikationsparameter wirksam). Durch Schreiben der Signatur auf Subinde: h, h oder h besteht die Möglichkeit nur Teile des Ob jektverzeichnisses zu speichern oder zu laden. Dokument: -HB---D-IS-O-L 9

27 8 CANopen Schnittstelle Transmit PDO Übertragungstyp (8h ) Über den Eintrag 8h/h kann festgelegt werden, wie das Versenden des PDOs ausgelöst wird. Transmit PDO - Übertragungstyp (8h/h) Übertragungstyp Beschreibung... Synchn (zyklisch) Übertragung nach jedem...ten Empfang des SYNC Objektes nur Synchnisierte Übertragung mittels SYNC möglich 5 Übertragung ausschließlich mit RTR 5 Asynchn, herstellerspezifisch Zyklisches Senden und/oder Senden bei Winkeländerung durch entsprechende Konfiguration aktivierbar. Tabelle : Transmit PDO - Übertragungstyp (8h/h) 8.7. Inde h Herstellerspezifischer Teil Sub- Parameter Inde Automatische Bus-Off Erholung Datentyp Zugriff Standardwert Speichern BOOL h Digitalfiltereinstellungen höchster unterstützter Subinde UNS6 Filtertyp (=aus, =Butteorth, =Kritisch gedämpft) UNS6 Grenzfrequenz Digitalfilter (...5/8, in mhz) UNS6 h TPDO Senden bei Winkeländerung, Typ IS6-O- höchster unterstützter Subinde UNS6 Senden bei Winkeländerung aktivieren/deaktivieren (/) UNS6 minimale Winkeländerung für aiale Achse (in /) UNS6 h TPDO Senden bei Winkeländerung, Typ IS9-O- höchster unterstützter Subinde UNS6 Senden bei Winkeländerung aktivieren/deaktivieren (/) UNS6 min. Winkeländerung für longitudinale (X) Achse (in /) UNS6 min. Winkeländerung für laterale UNS6 (Y) Achse (in /) 5555h reservierter Inde (ausschließlich für Herstellerzugriff) Tabelle 5: Herstellerspezifischer Teil des Objektverzeichnisses Automatische Bus-Off Erholung (h) Diese Eigenschaft regelt das Verhalten des Neigungssensors, wenn er sich im Zustand Bus-Off befindet. Falls aktiviert, so kann der Neigungssensor aus diesem wieder in den fehler-aktiven Zustand mit zurückgesetzten Fehlerzählern wechseln. Dazu muss er 8 mal aufeinanderfolgende rezessiven Bits auf dem Bus detektieren. Falls deaktiviert, bleibt der Neigungssensor im Zustand Bus-Off Digitalfiltereinstellungen (h) Der Neigungssensor bietet die Möglichkeit, den kontinuierlich entstehenden Winkelwert gegenüber eternen, störenden Schwingungen unempfindlicher zu machen. Mit Hilfe der parametrierbaren Tiefpassfilter achter Ordnung können parasitäre Schwingungen/Vibrationen bis zu, Hz unterdrückt werden. Im Sensor Dokument: -HB---D-IS-O-L

28 8 CANopen Schnittstelle stehen zwei Digitalfilter zur Verfügung, die entsprechend dem Anwendungsgebiet des Sensor ausgewählt werden können. Filter einstellbarer Frequenzbereich Einsatzfälle Butteorth, Hz... 5 Hz statische Neigungsmessung bei hoher Dämpfung gegenüber Vibrationen Kritisch gedämpft, Hz... 8 Hz Neigungsmessung bei Anwendungen, die einer gewissen Dynamik unterliegen, ohne Überschwingen bei Winkeländerungen bei gleichzeitig guter Dämpfung Tabelle 6: Filterauswahl Über den Eintrag h/h wird der Digitalfilter ausgewählt. Die Grenzfrequenz wird über das Objekt h/ eingestellt. Dabei sind Werte von (=, Hz) bis 5 (= 5 Hz) zulässig. Sprungantwort Filter 8. Ordnung Amplitudengang Filter 8. Ordnung Winkel [ ] Dämpfung [db] Sprung 5 Zeit [s] 6 7 Butteorth, f c = Hz Butteorth, f c =.5 Hz -6 Butteorth, f c = Hz Butteorth, f c =.5 Hz kritisch gedämpft, f c = Hz kritisch gedämpft, f c =.5 Hz -7 kritisch gedämpft, f c = Hz kritisch gedämpft, f c =.5 Hz Frequenz [Hz] Abbildung : Impulsantwort und Amplitudenverlauf der beiden Filter TPDO Senden bei Winkeländerung (h) Über den Eintrag h/h kann das ereignisgesteuerte Senden des TPDO bei Winkeländerung aktiviert (= ) bzw. deaktiviert (= ) werden. Für die Aktivierung muss der Übertragungstyp des TPDO auf Asynchn, herstellerspezifisch stehen (8h/h = 5). Subinde h und h ermöglichen das getrennte Einstellen der minimal notwendigen Winkeländerung für die longitudinale (X) und laterale (Y) Achse. Diese beiden Winkelwerte sind in / angegeben (facher Winkelwert) und können ab (=, ) frei eingestellt werden. Ist das Senden bei Winkeländerung aktiviert, so gibt der Neigungssensor im Zustand OPERATIONAL stets dann das TPDO neu aus, wenn sich der Neigungswert der longitudinalen und/oder der lateralen Achse um den unter h/h und h eingestellten Winkelwert geändert hat. Dabei wird die Winkeldifferenz stets zwischen dem aktuellen Neigungswert und dem zuletzt durch das TPDO gesendeten Winkelwertes ermittelt und geprüft. Bei jedem Übergang in den Zustand OPERATIONAL teilt der Neigungssensor die aktuelle Position durch einmaliges Aussenden des TPDO mit (nur, wenn h/h = ). Hinweis: Sollten geringe Winkeldifferenzen unter h/h und h eingetragen werden, so empfiehlt sich die Aktivierung des Digitalfilters (Inde h), um den Einfluss von Vibrationen und damit das häufige Ausgeben des TPDO zu vermindern. Dokument: -HB---D-IS-O-L

29 8 CANopen Schnittstelle 8.7. Inde Pfilspezifischer Teil (nach CiA DS-) Sub- Parameter Inde Datentyp Zugriff Standardwert Speichern 6h Auflösung (Vielfaches von, ) UNS6 6h Neigungswert longitudinal (X-Achse, facher Winkelwert in ) INT6-6h Betriebsparameter longitudinal (Invertierung, Nullpunkteinstellung) 6h Vorgabewert für longitudinale (X) Achse INT6 6h Offsetwert für longitudinale (X) Achse INT6 6h Differenzoffsetwert für longitudinale (X) Achse INT6 6h Neigungswert lateral (Y-Achse, facher Winkelwert in ) INT6-6h Betriebsparameter lateral (Invertierung, Nullpunkteinstellung) 6h Vorgabewert für laterale (Y) Achse INT6 6h Offsetwert für laterale (Y) Achse INT6 6h Differenzoffsetwert für laterale (Y) Achse INT6 Tabelle 7: Pfilspezifischer Teil des Objektverzeichnisses Auflösung (6h) Die Auflösung ist aller Neigungssensoren beträgt fest, (default: *, ). Alle Winkelwerte im Ob jektverzeichnis (6h, 6h, 6h, 6h sowie 6h, 6h, 6h, 6h) sind als Vielfaches von, zu interpretieren. Beispiel: Winkelwert = -7, -, Neigungswerte longitudinal und lateral (6h und 6h) Die aktuellen Winkelwerte der Neigungsachsen sind sowohl per SDO-Zugriff auf das Objektverzeichnis (in jedem Gerätezustand) als auch per TPDO zugängig. Bei aktivierter Nullpunkteinstellung (Betriebsparameter: 6h und 6h) wird der Neigungswert wie folgt berechnet: Neigungswert = physikalisch gemessener Neigungswert + Differenzoffsetwert + Offsetwert Bei deaktivierter Nullpunkteinstellung: Neigungswert = physikalisch gemessener Neigungswert Die Umrechnung des fachen, vorzeichenbehafteten 6-Bit-Neigungswertes (Zweierkomplement) ist im Punkt beschrieben. Beispiel: Wertebereich Typ IS6-O-: Wertebereich Typ IS9-O-: , ,99 =...59, , , Betriebsparameter (6h und 6h) Die Betriebsparametereinstellungen eines Neigungssensors (6h und 6h) erlauben das Umstellen des mathematischen Vorzeichens des Neigungswertes als auch eine Nullpunkteinstellung. Werksseitig sind Dokument: -HB---D-IS-O-L

30 8 CANopen Schnittstelle diese Optionen deaktiviert, d.h. die Richtung des Winkelwertes (Polarität der Achsen) entspricht der auf dem Typschild des Gerätes dargestellten Zuordnung. Betriebsparameter (6h und 6h) Bit7 Bit6 Bit5 Bit Bit Bit Bit Bit Nullpunkteinstellung Invertierung = /inaktiv = aktiv = /inaktiv = aktiv unbenutzt Tabelle 8: Betriebsparameter (6h und 6h) Nullpunkteinstellung: Vorgabewert, Offsetwert, Differenzoffsetwert (6//h) Mit Hilfe der Werte für Vorgabewert, Offsetwert und Differenzoffsetwert lässt sich eine Nullpunkteinstellung des Neigungswinkels vornehmen. Diese ist nur aktiv, wenn das Bit im Betriebsparameter (6h/6h) gesetzt ist. Wert Objekt Beschreibung Vorgabewert 6h 6h Vorgabewert für die Nullpunkteinstellung Wertebereich abhängig von Einstellung in Objekt 6h Offsetwert 6h 6h Berechneter Offsetwert beim Schreiben auf Objekt 6h oder 6 Berechneter Offsetwert = Vorgabewert bei tacc physikalisch gemessener Neigungswert bei tacc Differenzoffsetwert tacc: Zeitpunkt des schreibenden Zugriffs auf den Vorgabewert (6h,6h) Differenzoffsetwert 6h 6h Zusätzlicher Offset, unabhängig von Objekt 6h und 6h / 6h und 6h Der hier eingegebene Wert wird direkt auf den aktuellen Neigungswert aufaddiert. Tabelle 9: Nullpunkteinstellung Dokument: -HB---D-IS-O-L

31 8 CANopen Schnittstelle 8.8 Fehlermeldungen: Emergency Mit Hilfe von Emergency-Nachrichten werden wichtige interne Gerätefehler und CAN-Kommunikationsfehler an andere Teilnehmer im Bus übermittelt. Tritt einer dieser Fehler ein, so werden die OV-Einträge h (Fehlerregister), h (Herstellerstatusregister) und h (vordefiniertes Fehlerfeld) aktualisiert. Wenn ein Fehler beseitigt wird, so wird eine Emergency-Nachrichten mit dem Err Code gesendet. Dabei werden noch aktuelle Fehler im Byte (Err Register) und den Bytes, des herstellerspezifischen Fehlerfeldes signalisiert. Nachdem das Gerät fehlerfrei ist, sendet es eine Emergency-Nachricht welches nur Nullen enthält. Der aktuelle Gerätezustand (Pre-Operational, Operational oder Stopped) wird von den Fehlerzuständen außer beim Guardingfehler nicht beeinflusst. Emergency-Nachrichten werden mit hoher Priorität auf dem Bus gesendet und sind stets 8 Byte lang. Der Aufbau des Telegrammes ist in Tabelle dargestellt: Emergency Object Byte Byte Emergency Err Code Byte Err Register (h) Byte Byte Bitfeld Kommunikationsfehler Bitfeld Gerätefehler Byte5 Byte6 Byte7 Herstellerspezifisches Fehlerfeld Tabelle : Emergency Object Emergency Err Codes Ein Fehler wurde rückgesetzt oder kein Fehler mehr vorhanden (Err Register = ) 5 Sensorfehler / Sensorfehler-X, Winkelwert außerhalb des Messbereiches 5 Sensorfehler-Y, Winkelwert außerhalb des Messbereiches 8 Empfangs-/Sendepuffer-Überlauf, CAN Nachrichten gingen verloren 8 CAN Warning Limit überschritten 8 Der Ausfall des Guarding-Masters wurde erkannt (Node Guard Event) 8 Bus-Off Zustand verlassen Tabelle : Emergency Err Code Bitfeld Gerätefehler Sensorfehler nur Typ: IS6-O- Sensorfehler X-Achse nur Typ: IS9-O- Sensorfehler Y-Achse nur Typ: IS9-O- 8 EEPROM Fehler: Beim Speichern der Konfiguration ist ein Fehler aufgetreten Bitfeld Kommunikationsfehler CAN Warning Limit überschritten (zu viele Err Frames) CAN Bus-Off Zustand wurde erreicht. Es wird eine Emergency-Nachricht nach automatischen Verlassen des Bus-Off Zustandes gesendet. Receive Queue Overrun, Empfangspuffer-Überlauf, CAN Nachrichten gingen verloren 8 Transmit Queue Overrun, Sendepuffer-Überlauf, CAN Nachrichten gingen verloren 8 Guarding Err, Der Ausfall des Guarding-Masters wurde erkannt (Node Guard Event) Tabelle : Emergency: Manufacturer Specific Err Field Dokument: -HB---D-IS-O-L

32 8 CANopen Schnittstelle 8.9 Ausfallübeachung Da sich in einem CANopen Netzwerk die Knoten bei der ereignisgesteuerten Übertragung nicht regelmäßig melden, stehen für die Ausfallübeachung Heartbeat- sowie Nodeguarding-/ Lifeguarding-Mechanismen zu Verfügung. Es kann nur eine der beiden Übeachungsmethoden zum Einsatz kommen Nodeguarding / Lifeguarding Nodeguarding ist die Übeachung eines oder mehrerer Knoten durch den NMT-Master. Dazu sendet die ser periodisch ein RTR-Telegramm an den zu übeachenden Slave, welcher darauf mit seinem Status sowie einem Toggle-Bit antwortet. Falls Status oder Toggle-Bit nicht mit den vom Guarding-Master earteten übereinstimmen oder falls keine Antwort erfolgt geht der Master von einem Fehler des Slaves aus. Mit diesem Mechanismus kann der zu übeachende Knoten auch den Ausfall des Guarding-Masters erkennen. Dazu werden zwei Parameter veendet. Die Intervallzeit, mit der der Guarding-Master den zu übeachenden Neigungssensor abfragt ist die Guard Time (Ch). Ein zweiter Parameter, der Life Time Factor (Dh) definiert einen Multiplikator, nach welcher die Verbindung als unterbchen gilt. Diese Zeit wird als Lebenszeit des Knotens ( Node Life Time ) bezeichnet. Node Life Time = Guard Time Life Time Factor Sollte der Neigungssensor innerhalb dieser parametrierten Zeit keine Guarding-Anforderung vom Master erhalten, so geht er von einem Masterausfall aus, sendet ein Emergency Telegramm und geht in den Zustand Pre-Operational zurück. Falls einer der beiden Parameter ist (Default-Einstellung), erfolgt keine Übeachung des Masters (kein Lifeguarding) Heartbeat Heartbeat ist ein Ausfallübeachungsmechanismus der ohne die Veendung von RTR-Telegrammen auskommt. Dazu sendet der Neigungssensor zyklisch eine Heartbeat-Nachricht, welche den Status des Gerätes enthält. Der Master kann diese Telegramme übeachen. Heartbeat wird aktiviert sobald im Register Heartbeat-Intervallzeit (7h) ein Wert größer eingetragen ist. Hinweis: Heartbeat hat eine erheblichen Einfluss auf die Buslast des CANopen Netzwerkes erzeugt aber nur eine halb so hohe Buslast wie Nodeguarding / Lifeguarding. Dokument: -HB---D-IS-O-L 5

33 8 CANopen Schnittstelle 8. LSS: Layer Setting Service (nach CiA DSP-5) 8.. Einstellung von Node-ID und Baudrate Die Einstellung der Teilnehmeradresse (Node-ID) und der Baudrate wird über den LSS (Layer Setting Service) realisiert. Für die Kommunikation zwischen LSS-Master und LSS-Slave (Neigungssensor) dienen zwei CAN-Identifier (7E5h und 7Eh). Jeder Neigungssensor besitzt eine eindeutige 8 Bit LSS-Adresse über die er im CAN-Netzwerk angespchen werden kann. Diese setzt sich aus den drei Bit Parametern des Identity-Objekts 8h und der Seriennummer zusammen: Vendor-ID 59h (Herstellerkennung: GEMAC mbh) Pdukt-Code 5A7h (5A7h = 5dec = PR-5-) Revisionsnummer Eh (Eh = PR-5-) Seriennummer h (jeweilige Seriennummer des Neigungssensor Typschild) = dec Die Standardwerte für Node-ID und Baudrate bei Auslieferung (Werksparameter) sind: Node-ID Baudrate automatische Baudratenerkennung Inde Baudrate MBit/s 8 kbit/s 5 kbit/s 5 kbit/s 5 kbit/s 5 unbenutzt 6 5 kbit/s 7 kbit/s 8 kbit/s 9 Automatische Baudratenerkennung Tabelle : LSS Baudrateninde nach CiA DSP-5 8. Automatische Baudratenerkennung (nach CiA AN-8) Die automatische Baudratenerkennung dient der automatischen Einstellung der Baudrate des Neigungssensors auf die im Netzwerk vorhandene Baudrate. Dazu befindet sich der Neigungssensor nach dem Einschalten der Stmversorgung im sogenannten Listen-Only -Modus, in welchem er die auf dem CAN-Bus befindlichen Telegramme beobachtet aber selbst kein Acknowledge gibt. Dieser Betriebszustand ist durch das Flackern der RUN-LED gekennzeichnet (siehe auch Kapitel 8. Status-LED (nach CiA DR--) ). In diesem testet er alle verfügbaren Baudraten. Bei Empfang eines gültigen CAN-Telegrammes ist die richtige Baudrate gefunden und wird eingestellt. Anschließend startet der Neigungssensor auf, meldet sich mit einer Boot-Up Nachricht und geht in den Modus Pre-Operational (siehe auch Abbildung ). Hinweis: Für die korrekte Funktion der automatischen Baudratenerkennung müssen Telegramme von anderen BusTeilnehmer vorhanden sein. Dokument: -HB---D-IS-O-L 6

34 8 CANopen Schnittstelle 8. Aktive Kompensation des Temperaturganges Der Neigungssensor im Metallgehäuse verfügt gegenüber der Version im Kunststoffgehäuse über eine akti ve Kompensation des Temperaturganges. Dieser wird verbessert, indem das Sensorelement auf einer kon stanten Temperatur gehalten wird, die unabhängig von der Einsatztemperatur des Neigungssensors ist. 8. Status-LED (nach CiA DR--) Die eingebaute Status-LED zeigt den aktuellen Gerätezustand (RUN LED, grün) sowie eventuell eingetretene CAN-Kommunikationsfehler an (ERROR LED, t). Anhand der Farbe und Blinkfrequenz werden die in dargestellten Zustände unterschieden. Status-LED RUN LED LED-Zustand Beschreibung... Aus Das Gerät ist im Zustand Reset oder keine Stmversorgung vorhanden... Flackert Automatische Baudratenerkennung läuft gerade (aktiv)... Blinken Das Gerät ist im Zustand Pre-Operational... Einfach Flash Das Gerät ist im Zustand Stopped... Ein ERROR LED Das Gerät ist im Zustand Operational LED-Zustand Beschreibung... Aus Das Gerät arbeitet fehlerfrei... Einfach Flash Fehlerzähler CAN-Contller hat seine Warngrenze erreicht oder überschritten.... Doppelt Flash Das Gerät hat den Ausfall des Guarding-Masters erkannt (Node Guard Event)... Ein Legende: LED aus LED an Das Gerät ist im Zustand Bus Off LED flackert (5 ms an/aus) Dauer eines / : ms Tabelle : Betriebs- und Fehleranzeige der Status-LED Dokument: -HB---D-IS-O-L 7

35 9 Sensorkonfiguration 9 Sensorkonfiguration 9. Neigungssensor-Pgrammieradapter Der separat erhältliche Neigungssensor-Pgrammieradapter (Starter-Kit) dient der komfortablen Einstellung aller Neigungssensoren mit CAN/CANopen sowie mit Stm-/Spannungsschnittstelle. Es besteht aus einem Pgrammieradapter, der über USB mit einem PC verbunden wird. Über verschiedene, ebenfalls beiliegende Adapterkabel, erfolgt die Verbindung der Neigungssensoren mit dem Pgrammieradapter. Die Neigungssensoren werden über diesen mit Spannung versorgt. Eine zusätzliche Spannungsversorgung ist nicht notwendig. Abbildung 5: Starter-Kit Dokument: -HB---D-IS-O-L 8

36 9 Sensorkonfiguration 9. PC-Software ISDContl Über die allen Starter-Kits beiliegende PC-Software ISDContl erfolgt die Parametrierung aller einstellbaren Werte. Jede Konfiguration kann dabei in einer Datei gespeichert werden. Eigenschaften: komfortable Konfiguration aller Parameter des Neigungssensors D-Darstellung und Anzeige der aktuellen Neigungswinkel Oszilloskop-Darstellung der aktuellen Neigungswinkel Firmwaredownloadmöglichkeit Automatische Neigungssensorsuche bei unbekannten Kommunikationsparametern Abbildung 6: PC-Software Dokument: -HB---D-IS-O-L 9