KHB 13.0005 DE.Bi~ Ä.Bi~ä. Kommunikationshandbuch. Servo Drives 930 931K. EtherCAT

KHB 13.0005 DE.Bi~ Ä.Bi~ä Kommunikationshandbuch Servo Drives 930 931K EtherCAT

i Inhalt 1 Über diese Dokumentation................................................. 4 1.1 Dokumenthistorie.................................................... 5 1.2 Verwendete Konventionen............................................. 5 1.3 Verwendete Begriffe.................................................. 6 1.4 Verwendete Hinweise................................................. 7 2 Sicherheitshinweise........................................................ 8 2.1 Allgemeine Sicherheitshinweise........................................ 8 2.3 Geräte und anwendungsspezifische Sicherheitshinweise................... 9 3 Produktbeschreibung...................................................... 10 3.1 Produkteigenschaften................................................. 10 4 Technische Daten.......................................................... 11 4.1 Allgemeine Daten und Einsatzbedingungen............................. 11 5 Installation............................................................... 12 5.1 Elektrische Installation................................................ 12 5.1.1 EMV gerechte Verdrahtung (CE typisches Antriebssystem).......... 12 5.1.2 Netzwerk Topologie.......................................... 13 5.1.3 Ethernet Anschluss........................................... 14 6 Inbetriebnahme........................................................... 15 6.1 Konfiguration mit EtherCAT Konfigurationstool........................... 15 7 Parametrierung........................................................... 16 8 CANopen over EtherCAT (CoE)............................................... 18 8.1 Unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte.......................... 18 8.2 Neue Kommunikationsobjekte......................................... 18 8.2.1 Konfiguration der Kommunikationsschnittstelle................... 19 8.2.2 Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE... 21 8.2.3 Nicht unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE..... 27 8.3 EtherCAT Statusmaschine............................................. 28 8.3.1 Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT..... 30 8.4 Parameterdaten Transfer.............................................. 31 8.5 Prozessdaten Transfer................................................ 32 8.6 Fehlerzustände...................................................... 34 8.7 Emergency Telegramm................................................ 35 2

Inhalt i 8.8 Anpassung der Gerätebeschreibungsdatei................................ 36 8.8.1 Aufbau der Gerätebeschreibungsdatei........................... 36 8.8.2 Receive PDO Konfiguration im Knoten RxPDO..................... 38 8.8.3 Transmit PDO Konfiguration im Knoten TxPDO.................... 40 8.8.4 Initialisierungskommandos über den Knoten Mailbox.............. 40 8.9 Synchronisation mit "Distributed clocks" (DC)............................. 41 9 Stichwortverzeichnis....................................................... 42 3

1 Über diese Dokumentation 0Abb. 0Tab. 0 1 Über diese Dokumentation Inhalt Diese Dokumentation enthält Beschreibungen zum Bussystem EtherCAT bei Servo Umrichtern der Reihe 931. Hinweis! Diese Dokumentation ergänzt die dem Servo Umrichter 931 beiliegende Montageanleitung und das zugehörige Gerätehandbuch. Die Montageanleitung und das Gerätehandbuch enthalten Sicherheitshinweise, die Sie beachten müssen! ƒ Die Eigenschaften des Bussystems EtherCAT bei Servo Umrichtern der Reihe 931 sind ausführlich beschrieben. ƒ Diese Dokumentation enthält außerdem: die wesentlichen technischen Daten zur EtherCAT Kommunikation; Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des EtherCAT Netzwerkes; Informationen zum EtherCAT Datentransfer, zu EtherCAT Überwachungsfunktionen, zu kommunikationsrelevanten Parametern und zu unterschiedlichen Betriebsarten. Die theoretischen Zusammenhänge sind nur soweit erklärt, wie sie zum Verständnis der EtherCAT Kommunikation bei Servo Umrichtern der Reihe 931 notwendig sind. Alle in diesem Handbuch aufgeführten Markennamen sind Warenzeichen ihrer jeweiligen Besitzer. Informationen zur Gültigkeit Die Informationen in dieser Dokumentation sind gültig für Servo Umrichter der Reihe 931. Zielgruppe Diese Dokumentation wendet sich an alle Personen, die Servo Umrichter der Reihe 931 auslegen, installieren, in Betrieb nehmen und einstellen. Tipp! Dokumentationen und Software Updates zu weiteren Lenze Produkten finden Sie im Internet im Bereich "Services & Downloads" unter http://www.lenze.com 4

Über diese Dokumentation Dokumenthistorie 1 1.1 Dokumenthistorie Materialnummer Version Beschreibung.Bi~ 1.0 07/2010 TD34 Erstausgabe Ihre Meinung ist uns wichtig! Wir erstellten diese Anleitung nach bestem Wissen mit dem Ziel, Sie bestmöglich beim Umgang mit unserem Produkt zu unterstützen. Vielleicht ist uns das nicht überall gelungen. Wenn Sie das feststellen sollten, senden Sie uns Ihre Anregungen und Ihre Kritik in einer kurzen E Mail an: feedback docu@lenze.de Vielen Dank für Ihre Unterstützung. Ihr Lenze Dokumentationsteam 1.2 Verwendete Konventionen Diese Dokumentation verwendet folgende Konventionen zur Unterscheidung verschiedener Arten von Information: Informationsart Auszeichnung Beispiele/Hinweise Zahlenschreibweise Dezimaltrennzeichen Punkt Es wird generell der Dezimalpunkt verwendet. Zum Beispiel: 1234.56 Dezimal normale Zum Beispiel: 1234 Schreibweise Hexadezimal 0x[0... 9, A... F] Zum Beispiel: 0x60F4 Binär Nibble Textauszeichnung in Hochkommas Punkt Zum Beispiel: 100 Zum Beispiel: 0110.0100 Programmname» «PC Software Zum Beispiel:»Engineer«,»Global Drive Control«(GDC) Symbole Seitenverweis Verweis auf eine andere Seite mit zusätzlichen Informationen Zum Beispiel: 16 = siehe Seite 16 5

1 Über diese Dokumentation Verwendete Begriffe 1.3 Verwendete Begriffe Begriff EtherCAT Grundgerät Antriebsregler Master Slave Stationsalias Adresse Mit der Stationsalias Adresse wird dem EtherCAT Slave eine feste Adresse zugewiesen. Softwaresystem zur Echtzeitausführung, Programmierung, Konfiguration und Diagnose von Steuerungsprogrammen»Small Drives Control SDC«Hardware Software CANopen over EtherCAT Prozessdatenobjekt Servicedatenobjekt "Distributed clocks" zur Feldbus Synchronisation EtherCAT Konfigurationstool HW SW CoE PDO SDO DC Bedeutung Feldbussytem der EtherCAT Technology Group Lenze Antriebsregler mit denen das Bussystem eingesetzt werden kann. EtherCAT Teilnehmer, der im Feldbussytem die Master Funktion übernimmt. EtherCAT Teilnehmer, der im Feldbussytem einen Slave darstellt. 6

Über diese Dokumentation Verwendete Hinweise 1 1.4 Verwendete Hinweise Um auf Gefahren und wichtige Informationen hinzuweisen, werden in dieser Dokumentation folgende Piktogramme und Signalwörter verwendet: Sicherheitshinweise Aufbau der Sicherheitshinweise: Gefahr! (kennzeichnet die Art und die Schwere der Gefahr) Hinweistext (beschreibt die Gefahr und gibt Hinweise, wie sie vermieden werden kann) Piktogramm und Signalwort Gefahr! Gefahr! Stop! Bedeutung Gefahr von Personenschäden durch gefährliche elektrische Spannung Hinweis auf eine unmittelbar drohende Gefahr, die den Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben kann, wenn nicht die entsprechenden Maßnahmen getroffen werden. Gefahr von Personenschäden durch eine allgemeine Gefahrenquelle Hinweis auf eine unmittelbar drohende Gefahr, die den Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben kann, wenn nicht die entsprechenden Maßnahmen getroffen werden. Gefahr von Sachschäden Hinweis auf eine mögliche Gefahr, die Sachschäden zur Folge haben kann, wenn nicht die entsprechenden Maßnahmen getroffen werden. Anwendungshinweise Piktogramm und Signalwort Hinweis! Tipp! Bedeutung Wichtiger Hinweis für die störungsfreie Funktion Nützlicher Tipp für die einfache Handhabung Verweis auf andere Dokumentation 7

2 Sicherheitshinweise Allgemeine Sicherheitshinweise 2 Sicherheitshinweise Hinweis! Halten Sie die angegebenen Sicherheitsmaßnahmen unbedingt ein, um schwere Personenschäden und Sachschäden zu vermeiden! Bewahren Sie diese Dokumentation während des Betriebs immer in der Nähe des Produktes auf. 2.1 Allgemeine Sicherheitshinweise Gefahr! Wenn Sie die folgenden grundlegenden Sicherheitsmaßnahmen missachten, kann dies zu schweren Personenschäden und Sachschäden führen: ƒ Lenze Antriebskomponenten...... ausschließlich bestimmungsgemäß verwenden.... niemals trotz erkennbarer Schäden in Betrieb nehmen.... niemals technisch verändern.... niemals unvollständig montiert in Betrieb nehmen.... niemals ohne erforderliche Abdeckungen betreiben.... können während des Betriebs ihrer Schutzart entsprechend spannungsführende, auch bewegliche oder rotierende Teile haben. Oberflächen können heiß sein. ƒ Für Lenze Antriebskomponenten...... nur das zugelassene Zubehör verwenden.... nur Original Ersatzteile des Herstellers verwenden. ƒ Alle Vorgaben der beiliegenden und zugehörigen Dokumentation beachten. Dies ist Voraussetzung für einen sicheren und störungsfreien Betrieb sowie für das Erreichen der angegebenen Produkteigenschaften. Die in diesem Dokument dargestellten verfahrenstechnischen Hinweise und Schaltungsausschnitte sind Vorschläge, deren Übertragbarkeit auf die jeweilige Anwendung überprüft werden muss. Für die Eignung der angegebenen Verfahren und Schaltungsvorschläge übernimmt der Hersteller keine Gewähr. ƒ Alle Arbeiten mit und an Lenze Antriebskomponenten darf nur qualifiziertes Fachpersonal ausführen. Nach IEC 60364 bzw. CENELEC HD 384 sind dies Personen,...... die mit Aufstellung, Montage, Inbetriebsetzung und Betrieb des Produkts vertraut sind.... die über die entsprechenden Qualifikationen für ihre Tätigkeit verfügen.... die alle am Einsatzort geltenden Unfallverhütungsvorschriften, Richtlinien und Gesetze kennen und anwenden können. 8

Sicherheitshinweise Geräte und anwendungsspezifische Sicherheitshinweise 2 2.2 Geräte und anwendungsspezifische Sicherheitshinweise ƒ Verwenden Sie ausschließlich Kabel, die den aufgeführten Spezifikationen entsprechen. Dokumentation zu Grundgerät, Steuerungssystem, Anlage/Maschine Ergreifen Sie zusätzlich alle Maßnahmen, die in diesen Dokumentationen vorgeschrieben werden. Beachten Sie die enthaltenen Sicherheits und Anwendungshinweise. 9

3 Produktbeschreibung Produkteigenschaften 3 Produktbeschreibung 3.1 Produkteigenschaften ƒ EtherCAT entsprechend IEEE 802.3u ( 100Base TX ) mit 100Mbps ( vollduplex ) ƒ Stern und Linientopologie ƒ Steckverbinder: zwei M12 Buchsen, geschirmt und D codiert, 4 polig ƒ Potential getrennte EtherCAT Schnittstelle ƒ Kommunikationszyklus: 1.6ms Task ƒ Max. 127 Slaves ƒ EtherCAT Slave Implementierung basiert auf dem FPGA Image ESC10 10

Technische Daten Allgemeine Daten und Einsatzbedingungen 4 4 Technische Daten 4.1 Allgemeine Daten und Einsatzbedingungen Bereich Kommunikationsprofil Werte EtherCAT Kommunikationsmedium S/FTP (Screened Foiled Twisted Pair, ISO/IEC 11801 bzw. EN 50173), CAT 5e Schnittstelle 2 M12 Buchsen, Standard Ethernet (nach IEEE 802.3), 100Base TX (Fast Ethernet) Netzwerk Topologie Linie, Stern Teilnehmeranzahl max. 127 Max. Leitungslänge 100 m (typisch) Teilnehmertyp EtherCAT Slave Übertragungsrate 100 MBit/s Konformitäten, Approbationen CE 11

5 Installation Elektrische Installation EMV gerechte Verdrahtung (CE typisches Antriebssystem) 5 Installation 5.1 Elektrische Installation 5.1.1 EMV gerechte Verdrahtung (CE typisches Antriebssystem) Für eine EMV gerechte Verdrahtung beachten Sie folgende Punkte: Hinweis! ƒ Steuer /Datenleitungen getrennt von Motorleitungen verlegen. ƒ Legen Sie die Schirme der Steuer /Datenleitungen bei digitalen Signalen beidseitig auf. ƒ Zur Vermeidung von Potenzialdifferenzen zwischen den Kommunikationsteilnehmern eine Ausgleichsleitung mit einem Querschnitt von mindestens 16 mm 2 einsetzen (Bezug: PE). ƒ Beachten Sie die weiteren Hinweise zur EMV gerechten Verdrahtung in der Dokumentation des Grundgerätes. Vorgehensweise bei der Verdrahtung 1. Bustopologie einhalten. 2. Hinweise und Verdrahtungsvorschriften in den Unterlagen zum Steuerungssystem beachten. 3. Nur Kabel verwenden, die den aufgeführten Spezifikationen entsprechen. 12

Installation Elektrische Installation Netzwerk Topologie 5 5.1.2 Netzwerk Topologie EtherCAT unterstützt Linien und Switch Topologien. Linien Topologie M SD SD SD Abb. 5 1 ƒ ƒ ƒ Linien Topologie M Master SD Slave Device Die Geräte werden nacheinander verschaltet. E94AYCET006 Für einen ordnungsgemäßen Betrieb ist es notwendig die Ethernet Buchsen IN und OUT richtig zu belegen. Die Datentransferrichtung ist dabei vom Master zu den Slaves. Tipp! Die Terminierung des letzten Teilnehmers erfolgt automatisch durch den Slave. Switch Topologie M S SD SD Abb. 5 2 Switch Topologie M Master S Switch SD Slave Device E94AYCET006 Die Verschaltung kann auch in einer Sternstruktur über einen geeigneten Switch erfolgen. Berücksichtigen Sie dabei die zusätzlichen Laufzeiten. 13

5 Installation Elektrische Installation Ethernet Anschluss 5.1.3 Ethernet Anschluss Zum Anschluss an das Bussystem EtherCAT eignet sich ein handelsübliches 4 poliges Standard Ethernetkabel. Pinbelegung M12 Buchse Pin Signal 3 4 2 1 1 Tx + 2 Rx + 3 Tx 931K_001 4 Rx Spezifikation des Ethernet Kabels Hinweis! Verwenden Sie ausschließlich Kabel, die den aufgeführten Spezifikationen entsprechen. Spezifikation des Ethernet Kabels Ethernet Standard Standard Ethernet (nach IEEE 802.3), 100Base TX (Fast Ethernet) Kabeltyp S/FTP (Screened Foiled Twisted Pair, ISO/IEC 11801 oder EN 50173), CAT 5e Dämpfung 23.2 db (bei 100 MHz und je 100 m) Nebensprechdämpfung 24 db (bei 100 MHz und je 100 m) Rückflussdämpfung 10 db (je 100 m) Wellenwiderstand 100 Aufbau des Ethernet Kabels Abb. 5 3 Aufbau des Ethernet Kabels (S/FTP, CAT 5e) A Kabelisolierung B Schirmgeflecht C Folienabschirmung der Adernpaare TP1... TP4 Miteinander verdrillte Adernpaare 1... 4 E94YCEP016 14

Inbetriebnahme Konfiguration mit EtherCAT Konfigurationstool 6 6 Inbetriebnahme 6.1 Konfiguration mit EtherCAT Konfigurationstool Zur Inbetriebnahme des EtherCAT Netzwerks ist folgendes Konfigurationstool erforderlich: ƒ Lenze»Small Drives Control SDC«Dies ist ein Softwaresystem zur Echtzeitausführung, Programmierung, Konfiguration und Diagnose von Steuerungsprogrammen. ƒ ƒ Die grundlegenden Parameter des EtherCAT Bussystems sind im internen Konfigurationsspeicher abgelegt und können bei der Teilnehmererkennung vom Master verwendet werden. Bei der Teilnehmersuche (Busscan) werden die entsprechenden Gerätebeschreibungen herangezogen. 15

7 Parametrierung 7 Parametrierung Das EtherCAT Interface wird unter dem Menü Parameter Feldbus EtherCAT Betriebsparameter parametriert: 931K_100 Für die Aktivierung der EtherCAT Schnittstelle muss folgender Parameter eingestellt werden: ƒ Basisknotennummer Zur eindeutigen Identifizierung im Netzwerk muss jedem Teilnehmer eine Knotennummer zugeteilt werden, die nur einmal im Netzwerk vorkommen darf. Über diese Knotennummer wird das Gerät adressiert. Als zusätzliche Option besteht die Möglichkeit, die Knotennummer des Servopositionierreglers 931K von der äußeren Beschaltung abhängig zu machen. Zur Basis Knotennummer wird einmalig nach dem Reset die Eingangskombination der digitalen Eingänge DIN0...DIN3 addiert. Letztlich kann das EtherCAT Protokoll im Servopositionierregler 931K aktiviert werden. Beachten Sie, dass Sie die genannten Parameter nur ändern können, wenn das Protokoll deaktiviert ist. Hinweis! Beachten Sie, dass die Parametrierung der EtherCAT Funktionalität nach einem Reset nur erhalten bleibt, wenn der Parametersatz im Servopositionierreglers 931K gesichert wurde. Die EtherCAT Kommunikation kann über den PDO Editor Parameter Feldbus EtherCAT PDO Editor im Small Drives Control ebenfalls beobachtet werden. Über dieses Feld sollte im ersten Schritt nur die Kommunikation beobachtet werden. Währen der Initialisierung legt die Steuerung den PDO Datentransferbereich fest und ordnet je nach XML Gerätebeschreibung und Startup Einstelllungen der Steuerung einen Datenbereich (verschiedene Objekte) zu. In der folgenden Grafik ist der PDO Bereich zu sehen, der bei unveränderter Einstellung ab Werk angezeigt wird. Im Feld NMT Status ist zu sehen, dass das Gerät sich im Zustand Pre operational befindet. 16

Parametrierung 7 Es ist nicht mit einer Steuerung verbunden und nicht "aktiviert". 931K_101 Wurde das Gerät über eine EtherCAT Steuerung mit entsprechender XML Datei angesprochen und ist aktiv, so ändern sich die Anzeigen des PDO Editors. 931K_102 Im Feld NMT Status ist zu erkennen, dass das Gerät Operational ist. Die Endstufe ist aktiv und der Antrieb kann mit Sollwerten angesteuert werden. Der Daten Eingangsbereich (Receive PDOs) und der Daten Ausgangsbereich (Transmit PDOs) wurde von der Steuerung nach den Vorgaben der XML Datei der Geräte verändert. Die aktuellen Parameter des Gerätes im Eingangsbereich werden hinter den Objekten in Klammern angezeigt. Wählt man ein Objekt im linken Feld des PDO Editors mit dem Cursor an, so werden die Werte ebenfalls im Editor Feld unten rechts dargestellt. 17

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte 8 CANopen over EtherCAT (CoE) 8.1 Unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte Wie bereits in den vorherigen Kapiteln beschrieben, werden die Anwenderprotokolle über EtherCAT getunnelt. Für das vom 931K unterstützte CANopen over EtherCAT (CoE) Protokoll werden für die Kommunikationsschicht die meisten Objekte nach der CiA DS301 Norm von EtherCAT unterstützt. Hier handelt es sich weitestgehend um Objekte zur Einrichtung der Kommunikation zwischen Master und Slave. Für das CANopen Motion Profil nach CiA DSP402 werden die meisten Objekte unterstützt, die auch über den normalen CANopen Feldbus bedient werden können. Grundsätzlich werden folgende Dienste und Objektgruppen von der EtherCAT CoE Implementation im Servopositionierregler 931K unterstützt: Objekt Beschreibung SDO Service Data Object Werden zur normalen Parametrierung des Reglers verwendet. PDO Process Data Object Schneller Austausch von Prozessdaten (z.b. Istdrehzahl) möglich. EMCY Emergency Message Übermittlung von Fehlermeldungen. Dabei werden die einzelnen Objekte, die über das CoE Protokoll im Servopositionierregler 931K angesprochen werden können, reglerintern an die bestehende CANopen Implementierung weitergereicht und dort verarbeitet. 8.2 Neue Kommunikationsobjekte Allerdings wurden unter der CoE Implementierung unter EtherCAT einige neue CANopen Objekte hinzugefügt, die für die spezielle Anbindung über CoE notwendig sind. Dieses resultiert aus der geänderten Kommunikationsschnittstelle zwischen dem EtherCAT Protokoll und dem CANopen Protokoll. Dort wird ein sogenannter Sync Manager eingesetzt, um die Übertragung von PDOs und SDOs über die beiden EtherCAT Transferarten (Mailbox und Prozessdatenprotokoll) zu steuern. Außerdem werden einige CANopen Objekte des 931K, die unter einer normalen CANopen Anbindung verfügbar sind, über eine CoE Anbindung über EtherCAT nicht unterstützt. 18

CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Konfiguration der Kommunikationsschnittstelle 8 8.2.1 Konfiguration der Kommunikationsschnittstelle Das EtherCAT Protokoll benutzt zwei verschiedene Transferarten zur Übertragung der Geräte und Anwenderprotokolle, wie z.b. das vom 931K verwendete CANopen over Ether- CAT (CoE) Protokoll. Diese beiden Transferarten sind das Mailbox Telegrammprotokoll für azyklische Daten und das Prozessdaten Telegrammprotokoll für die Übertragung von zyklischen Daten. Für das CoE Protokoll werden diese beiden Transferarten für die verschiedenen CANopen Transferarten verwendet. Dabei werden sie wie folgt benutzt: ƒ ƒ Mailbox Telegrammprotokoll Diese Transferart dient der Übertragung der unter CANopen definierten Service Data Objekts (SDOs). Sie werden in EtherCAT in SDO Frames übertragen. Prozessdaten Telegrammprotokoll Diese Transferart dient der Übertragung der unter CANopen definierten Prozess Data Objekts (PDOs), die zum Austausch von zyklischen Daten benutzt werden. Sie werden in EtherCAT in PDO Frames übertragen. Grundsätzlich können über diese beiden Transferarten alle PDOs und SDOs genau so benutzt werden, wie sie für das CANopen Protokoll für den 931K definiert sind. Hierzu sei auf das Kommunikationshandbuch CANopen 931E/K verwiesen. Allerdings unterscheidet sich die Parametrierung der PDOs und SDOs zum Versenden der Objekte über EtherCAT von den Einstellungen, die unter CANopen gemacht werden müssen. Um die CANopen Objekte, die über PDO, oder SDO Transfers zwischen Master und Slave ausgetauscht werden sollen, in das EtherCAT Protokoll einzubinden, ist unter Ether- CAT ein sogenannter Sync Manager implementiert. Dieser Sync Manager dient dazu, die Daten der zu sendenden PDOs und SDOs in die Ether- CAT Telegramme einzubinden. Zu diesem Zweck stellt der Sync Manager mehrere Sync Kanäle zur Verfügung, die jeweils einen CANopen Datenkanal (Receive SDO, Transmit SDO, Receive PDO oder Transmit PDO) auf das EtherCAT Telegramm umsetzen können. ESC10 SYNC-Kanal 0 Receive SDO EtherCAT Bus SYNC-Kanal 1 SYNC-Kanal 2 Transmit SDO Receive PDO (1/2) SYNC-Kanal 3 Transmit PDO (1/2) 931K_002 Alle Objekte werden über so genannte Sync Kanäle verschickt. Die Daten dieser Kanäle werden automatisch in den EtherCAT Datenstrom eingebunden und übertragen. Die EtherCAT Implementierung im Servopositionierregler 931K unterstützt vier solcher Sync Kanäle. Aus diesem Grund ist gegenüber CANopen ein zusätzlich Mapping der SDOs und PDOs auf die Sync Kanäle notwendig. Dieses geschieht über die so genannten Sync Manager Objekte (Objekte 0x1C00 und 0x1C10 bis 0x1C13 ). Diese Objekte sind nachfolgend näher be- 19

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Konfiguration der Kommunikationsschnittstelle schrieben: Der 931K verfügt über vier einzelne Sync Kanäle. Die Zuordnung dieser Sync Kanäle zu den einzelnen Transferarten ist fest und kann vom Anwender nicht geändert werden. Die Belegung ist wie folgt: ƒ ƒ Sync Kanal 0: Mailbox Telegrammprotokoll für eingehende SDOs (Master Slave) Sync Kanal 1: Mailbox Telegrammprotokoll für ausgehende SDOs (Master Slave) ƒ Sync Kanal 2: Prozessdaten Telegrammprotokoll für eingehende PDOs (Master Slave) Hier ist das Objekt 0x1C12 zu beachten. ƒ Sync Kanal 3: Prozessdaten Telegrammprotokoll für ausgehende PDOs (Master Slave) Hier ist das Objekt 0x1C13 zu beachten. Die Parametrierung der einzelnen PDOs wird über die Objekte 0x1600 und 0x1601 (Receive PDOs) und 0x1A00 und 0x1A01 (Transmit PDOs) eingestellt. Die Parametrierung der PDOs wird im Auslieferzustand über die Steuerung durchgeführt. Kann aber auch über den PDO Editor des SDC erfolgen. Grundsätzlich kann die Einstellung der Sync Kanäle und die Konfiguration der PDOs nur im Zustand Pre Operational durchgeführt werden. Hinweis! Unter EtherCAT ist es nicht vorgesehen, die Parametrierung des Slave selbst durchzuführen. Zu diesem Zweck stehen die Gerätebeschreibungsdateien zur Verfügung. In ihnen ist die gesamte Parametrierung, inklusive der PDO Parametrierung vorgegeben und wird vom Master während der Initialisierung so verwendet. Sämtliche Änderungen der Parametrierung sollten daher nicht per Hand, sondern in den Gerätebeschreibungsdateien erfolgen. Zu diesem Zweck sind die für den Anwender wichtigen Sektionen der Gerätebeschreibungsdateien in den nachfolgenden Kapiteln näher beschrieben. Für die meisten Anwendungsfälle stellt Lenze fertige Gerätebeschreibungsdateien für den 931K zur Verfügung. Hinweis! Die hier beschriebenen Sync Kanäle entsprechen NICHT den von CANopen bekannten Sync Telegrammen. CANopen Sync Telegramme können weiterhin als SDOs über die unter CoE implementierte SDO Schnittstelle übertragen werden, beeinflussen aber nicht direkt die oben beschriebenen Sync Kanäle. 20

CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8 8.2.2 Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die verwendeten Indizes und Subindizes für die CANopen kompatiblen Kommunikationsobjekte, die für das Feldbussystem EtherCAT im Bereich von 0x1000h bis 0x1FFFh eingefügt wurden. Diese ersetzen hauptsächlich die Kommunikationsparameter nach der CiA Norm DS301. Identifier Name Bedeutung 0x1000 Device Type Identifier der Gerätesteuerung 0x1018 Identity Object Vendor ID, Product Code, Revision. Seriennr. 0x1100 EtherCAT fixed station address Feste Adresse, die dem Slave während der Initialisierung durch den Master zugewiesen wird 0x1600 1. RxPDO Mapping Identifier des 1. Receive PDO 0x1601 2. RxPDO Mapping Identifier des 2. Receive PDO 0x1A00 1. TxPDO Mapping Identifier des 1. Transmit PDO 0x1A01 2. TxPDO Mapping Identifier des 2. Transmit PDO 0x1C00 Sync Manager Communication Type Objekt zur Konfiguration der einzelnen Sync Kanäle (SDO oder PDO Transfer) 0x1C10 0x1C11 0x1C12 0x1C13 Sync Manager PDO Mapping for Sync channel 0 Sync Manager PDO Mapping for Sync channel 1 Sync Manager PDO Mapping for Sync channel 2 Sync Manager PDO Mapping for Sync channel 3 Zuordnung des Sync Kanal 0 zu einem PDO/SDO (Kanal 0 ist immer reserviert für den Mailbox Receive SDO Transfer) Zuordnung des Sync Kanal 1 zu einem PDO/SDO (Kanal 1 ist immer reserviert für den Mailbox Send SDO Transfer) Zuordnung des Sync Kanal 2 zu einem PDO (Kanal 2 ist reserviert für Receive PDOs) Zuordnung des Sync Kanal 3 zu einem PDO (Kanal 3 ist reserviert für Transmit PDOs) In den nachfolgenden Kapitel werden die Objekte 0x1C00 und 0x1C10 bis 0x1C13 genauer beschrieben, da sie nur unter dem EtherCAT CoE Protokoll definiert und implementiert sind und daher im CANopen Handbuch nicht gefunden werden können. Hinweis! ƒ Der Servopositionierregler 931K mit dem Technologiemodul EtherCAT unterstützt zwei Receive PDOs (RxPDO) und zwei Transmit PDOs (TxPDO). ƒ Die Objekte 0x1008, 0x1009 und 0x100A werden vom 931K nicht unterstützt, da keine Klartext Strings aus dem Servopositionierregler gelesen werden können. 21

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE Objekt 0x1100 EtherCAT fixed station address Über dieses Objekt wird dem Slave während der Initialisierungsphase eine eindeutige Adresse zugewiesen. Das Objekt hat die folgende Bedeutung: EtherCAT fixed station address Index 0x1100 Name EtherCAT fixed station address Object Code VAR Data Type UINT16 EtherCAT fixed station address Access ro PDO Mapping no Value Range 0 Default Value 0 Objekt 0x1C00 Sync Manager Communication Type Über dieses Objekt kann die Transferart für die verschiedenen Kanäle des EtherCAT Sync Managers ausgelesen werden. Da der 931K unter dem EtherCAT CoE Protokoll nur die ersten vier Sync Kanäle unterstützt, sind die folgenden Objekte nur lesbar. Dadurch ist die Konfiguration des Sync Managers für den 931K fest konfiguriert. Die Objekte haben die folgende Bedeutung: Sync Manager Communication Type Index 0x1C00 Name Sync Manager Communication Type Object Code Array Data Type UINT8 Sync Manager Communication Type Subindex 0 Description Number of used Sync Manager Channels Access ro PDO Mapping no Value Range 4 Default Value 4 Sync Manager Communication Type Subindex 1 Description Communication Type Sync Channel 0 Access ro PDO Mapping no Value Range 1: Mailbox Receive (Master Slave) Default Value 1: Mailbox Receive (Master Slave) 22

CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8 Sync Manager Communication Type Subindex 2 Description Communication Type Sync Channel 1 Access ro PDO Mapping no Value Range 2: Mailbox Transmit (Master Slave) Default Value 2: Mailbox Transmit (Master Slave) Sync Manager Communication Type Subindex 3 Description Communication Type Sync Channel 2 Access ro PDO Mapping no Value Range 0: unused 3: Process Data Output (TxPDO / Master Slave) Default Value 3 Sync Manager Communication Type Subindex 4 Description Communication Type Sync Channel 3 Access ro PDO Mapping no Value Range 0: unused 4: Process Data Output (TxPDO / Master Slave) Default Value 4 23

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE Objekt 0x1C10 Sync Manager Channel 0 (Mailbox Receive) Über dieses Objekt kann ein PDO für den Sync Kanal 0 konfiguriert werden. Da der Sync Kanal 0 immer durch das Mailbox Telegrammprotokoll belegt ist, kann dieses Objekt vom Anwender nicht geändert werden. Das Objekt hat daher immer die folgenden Werte: Sync Manager Channel 0 (Mailbox Receive) Index 0x1C10 Name Sync Manager Channel 0 (Mailbox Receive) Object Code Array Data Type UINT8 Sync Manager Channel 0 (Mailbox Receive) Subindex 0 Description Number of assigned PDOs Access ro PDO Mapping no Value Range 0 (no PDO assigned to this channel) Default Value 0 (no PDO assigned to this channel) Hinweis! Der durch die EtherCAT Spezifikation für den Subindex 0 dieser Objekte festgelegte Name "Number of assigned PDOs ist hier irreführend, da die Sync Manager Kanäle 0 und 1 immer durch das Mailbox Telegramm belegt sind. In dieser Telegrammart werden unter EtherCAT CoE immer SDOs übertragen. Der Subindex 0 dieser beiden Objekte bleibt also unbenutzt. Objekt 0x1C11 Sync Manager Channel 1 (Mailbox Send) Über dieses Objekt kann ein PDO für den Sync Kanal 1 konfiguriert werden. Da der Sync Kanal 1 immer durch das Mailbox Telegrammprotokoll belegt ist, kann dieses Objekt vom Anwender nicht geändert werden. Das Objekt hat daher immer die folgenden Werte: Sync Manager Channel 1 (Mailbox Send) Index 0x1C11 Name Sync Manager Channel 1 (Mailbox Send) Object Code Array Data Type UINT8 Sync Manager Channel 1 (Mailbox Send) Subindex 0 Description Number of assigned PDOs Access ro PDO Mapping no Value Range 0 (no PDO assigned to this channel) Default Value 0 (no PDO assigned to this channel) 24

CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8 Objekt 0x1C12 Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Über dieses Objekt kann ein PDO für den Sync Kanal 2 konfiguriert werden. Der Sync Kanal 2 ist fest für den Empfang von Receive PDOs (Master Slave) vorgesehen. In diesem Objekt muss unter dem Subindex 0 die Anzahl der PDOs eingestellt werden, die diesem Sync Kanal zugeordnet sind. In den Subindizes 1 bis 2 wird anschließend die Objektnummer des PDOs eingetragen, dass dem Kanal zugeordnet werden soll. Dabei können hier nur die Objektnummern der vorher konfigurierten Receive PDOs benutzt werden (0x1600 und 0x1601). Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Index 0x1C12 Name Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Object Code Array Data Type UINT16 Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Subindex 0 Description Number of assigned PDOs Access rw PDO Mapping no Value Range 0: no PDO assigned to this channel 1: one PDO assigned to this channel 2: two PDOs assigned to this channel Default Value 2: two PDOs assigned to this channel Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Subindex 1 Description PDO Mapping object Number of assigned RxPDO Access rw PDO Mapping no Value Range 0x1600: first Receive PDO 0x1601: second Receive PDO Default Value 0x1600: first Receive PDO Sync Manager Channel 2 (Process Data Output) Subindex 2 Description PDO Mapping object Number of assigned RxPDO Access rw PDO Mapping no Value Range 0x1600: first Receive PDO 0x1601: second Receive PDO Default Value 0x1601: second Receive PDO 25

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Neue und geänderte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE Objekt 0x1C13 Sync Manager Channel 3 (Process Data Input) Über dieses Objekt kann ein PDO für den Sync Kanal 3 konfiguriert werden. Der Sync Kanal 3 ist fest für das Senden von Transmit PDOs (Master Slave) vorgesehen. In diesem Objekt muss unter dem Subindex 0 die Anzahl der PDOs eingestellt werden, die diesem Sync Kanal zugeordnet sind. In den Subindizes 1 bis 2 wird anschließend die Objektnummer des PDOs eingetragen, dass dem Kanal zugeordnet werden soll. Dabei können hier nur die Objektnummern der vorher konfigurierten Transmit PDOs benutzt werden (0x1A00 und 0x1A01). Sync Manager Channel 3 (Process Data Intput) Index 0x1C13 Name Sync Manager Channel 3 (Process Data Intput) Object Code Array Data Type UINT8 Sync Manager Channel 3 (Process Data Intput) Subindex 0 Description Number of assigned PDOs Access rw PDO Mapping no Value Range 0: no PDO assigned to this channel 1: one PDO assigned to this channel 2: two PDOs assigned to this channel Default Value 2: two PDOs assigned to this channel Sync Manager Channel 3 (Process Data Intput) Subindex 1 Description PDO Mapping object Number of assigned TxPDO Access rw PDO Mapping no Value Range 0x1A00: first Transmit PDO 0x1A01: second Transmit PDO Default Value 0x1A00: first Transmit PDO Sync Manager Channel 3 (Process Data Intput) Subindex 2 Description PDO Mapping object Number of assigned TxPDO Access rw PDO Mapping no Value Range 0x1A00: first Transmit PDO 0x1A01: second Transmit PDO Default Value 0x1A01: second Transmit PDO 26

CANopen over EtherCAT (CoE) Neue Kommunikationsobjekte Nicht unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8 8.2.3 Nicht unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE Bei einer Anbindung des 931K unter CANopen over EtherCAT werden einige CANopen Objekte nicht unterstützt, die unter einer direkten Anbindung des 931K über CANopen vorhanden sind. Diese Objekte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt: Identifier Name Bedeutung 0x1008 Manufacturer Device Name Gerätename (not supported by 931K) (String) 0x1009 Manufacturer Hardware Version HW Version (not supported by 931K) (String) 0x100A Manufacturer Software Version SW Version (not supported by 931K) (String) 0x6089 position_notation_index gibt die Anzahl der Nachkommastellen zur Anzeige von Positionswerten in der Steuerung an 0x608A position_dimension_index gibt die Einheit zur Anzeige von Positionswerten in der Steuerung an 0x608B velocity_notation_index gibt die Anzahl der Nachkommastellen zur Anzeige von Geschwindigkeitswerten in der Steuerung an 0x608C velocity_dimension_index gibt die Einheit zur Anzeige von Geschwindigkeitswerten in der Steuerung an 0x608D acceleration_notation_index gibt die Anzahl der Nachkommastellen zur Anzeige von Beschleunigungswerten in der Steuerung an 0x608E acceleration_dimension_index gibt die Einheit zur Anzeige von Beschleunigungswerten in der Steuerung an 0x60C4 interpolated_data_configuration definiert einen Datenpuffer für die Positionsdaten im interpolierenden Modus Hinweis! Die Objekte 0x6089 bis 0x608E haben in der jetzigen CANopen Implementation für den Servopositionierregler 931K keinen direkten Einfluss. Deswegen können diese Objekte in der EtherCAT CoE Implementation entfallen. 27

8 CANopen over EtherCAT (CoE) EtherCAT Statusmaschine Nicht unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8.3 EtherCAT Statusmaschine Wie in fast allen Feldbusanschaltungen für Servopositionierregler muss der angeschlossene Slave (hier der Servopositionierregler 931K) vom Master erst initialisiert werden, bevor er in einer Anwendung durch den Master verwendet werden kann. Zu diesem Zweck wird eine Zustandsmaschine (Statemachine) implementiert, die einen festen Handlungsablauf für eine solche Initialisierung festlegt. Solch eine Statemachine ist auch für das EtherCAT Interface definiert. Dabei dürfen Wechsel zwischen den einzelnen Zuständen der Statemachine nur zwischen bestimmten Zuständen stattfinden und werden immer durch den Master initiiert. Ein Slave darf von sich aus keinen Zustandswechsel vornehmen. Die einzelnen Zustände und die erlaubten Zustandswechsel sind in den folgenden Tabellen und Abbildungen beschrieben. Init (IP) (PI) Pre-Operational (SI) (OI) (PS) (SP) (OP) Safe-Operational (SO) (OS) Operational 931K_003 Zustand Power ON Init Pre Operational Safe Operational Operational Beschreibung Das Gerät wurde eingeschaltet. Es initialisiert sich selbst und schaltet direkt in den Zustand Init. In diesem Zustand wird der EtherCAT Feldbus durch den Master synchronisiert. Dazu gehört auch das Einrichten der asynchronen Kommunikation zwischen Master und Slave (Mailbox Telegrammprotokoll). Es findet noch keine direkte Kommunikation zwischen Master und Slave statt. Wenn alle Geräte, die an den Bus angeschlossen sind konfiguriert wurden, wird in den Zustand Pre Operational gewechselt. In diesem Zustand ist die asynchrone Kommunikation zwischen Master und Slave aktiv. Dieser Zustand wird vom Master benutzt, um mögliche zyklische Kommunikation über PDOs einzurichten und notwendige Parametrierungen über die azyklische Kommunikation vorzunehmen. Wenn dieser Zustand fehlerfrei durchlaufen wurde, wechselt der Master in den Zustand Safe Operational. Dieser Zustand wird benutzt, um alle Geräte, die an den EtherCAT Bus angeschlossen sind, in einen sicheren Zustand zu versetzen. Dabei sendet der Slave aktuelle Istwerte and den Master, ignoriert allerdings neue Sollwerte vom Master und benutzt stattdessen sichere Defaultwerte. Wenn dieser Zustand fehlerfrei durchlaufen wurde, wechselt der Master in den Zustand Operational. In diesem Zustand ist sowohl die azyklische, als auch die zyklische Kommunikation aktiv. Master und Slave tauschen Soll und Istwertdaten aus. In diesem Zustand kann der 931K über das CoE Protokoll freigegeben und verfahren werden. Zwischen den einzelnen Zuständen sind nur die folgenden Übergänge erlaubt. 28

CANopen over EtherCAT (CoE) EtherCAT Statusmaschine Nicht unterstützte CANopen Kommunikationsobjekte unter CoE 8 Statusübergang IP PI PS SP SO OS OP SI OI Status Start der azyklischen Kommunikation (Mailbox Telegrammprotokoll) Stop der azyklischen Kommunikation (Mailbox Telegrammprotokoll) Start der zyklischen Kommunikation (Process Data Telegrammprotokoll) Slave sendet Istwerte an Master Slave ignoriert Sollwerte vom Master und benutzt interne Defaultwerte Stop der zyklischen Kommunikation (Process Data Telegrammprotokoll) Slave hört auf Istwerte an Master zu senden Slave wertet aktuelle Sollwertvorgaben des Master aus Slave ignoriert Sollwerte vom Master und benutzt interne Defaultwerte Stop der zyklischen Kommunikation (Process Data Telegrammprotokoll) Slave hört auf Istwerte an Master zu senden Master hört auf, Sollwerte an Slave zu schicken Stop der zyklischen Kommunikation (Process Data Telegrammprotokoll) Stop der azyklischen Kommunikation (Mailbox Telegrammprotokoll) Slave hört auf Istwerte an Master zu senden Master hört auf, Sollwerte an Slave zu schicken Stop der zyklischen Kommunikation (Process Data Telegrammprotokoll) Stop der azyklischen Kommunikation (Mailbox Telegrammprotokoll) Slave hört auf Istwerte an Master zu senden Master hört auf, Sollwerte an Slave zu schicken Hinweis! In der EtherCAT Statemachine ist zusätzlich zu den hier aufgeführten Zuständen die Zustand "Bootstrap" spezifiziert. Dieser Zustand ist angedacht, um bei laufendem EtherCAT Protokoll eine neue Firmware in den Slave zu laden. Da ein Firmwaredownload beim Servopositionierregler 931K über die RS232 Schnittstelle durchgeführt wird, ist dieser Zustand für den Servopositionierregler 931K nicht implementiert. 29

8 CANopen over EtherCAT (CoE) EtherCAT Statusmaschine Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8.3.1 Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT Beim Betrieb des 931K über das EtherCAT CoE Protokoll, wird an Stelle der CANopen Statemachine die EtherCAT Statemachine verwendet. Diese unterscheidet sich in einigen Punkten von der CANopen Statemachine. Die Unterschiede im Verhalten der Statemachine zwischen CANopen und EtherCAT sind nachfolgend aufgeführt: ƒ ƒ ƒ Kein direkter Übergang von Pre Operational nach Power On Kein Zustand "Stopped", sondern direkter Übergang in den Zustand "Init" Zusätzlicher Zustand: Safe Operational CANopen State Power On Init Safe Operational Operational EtherCAT State Power On (Initialisierung) Stopped Operational 30

CANopen over EtherCAT (CoE) Parameterdaten Transfer Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8 8.4 Parameterdaten Transfer Alle Daten eines SDO Transfers werden bei CoE über SDO Frames übertragen. Aufbau eines EtherCAT SDO Frames Mailbox Header CoE Header SDO Control Byte Index Subindex Data Data 6 Byte 2 Byte 1 Byte 2 Byte 1 Byte 4 Bytes 1... n Byte SDO Frame Bereich Beschreibung Mailbox Header Daten für die Mailbox Kommunikation ( Länge, Adresse und Typ ) CoE Header Kennung des CoE Services SDO Control Byte Kennung für einen Lese oder Schreibbefehl Index Hauptindex des CANopen Kommunikationsobjekts Subindex Subindex des CANopen Kommunikationsobjekts Data Dateninhalt des CANopen Kommunikationsobjekts Data (optional) Weitere optionale Daten Diese Option wird vom Servopositionierregler 931K nicht unterstützt, da nur Standard CANopen Objekte angesprochen werden können. Die maximale Größe dieser Objekte ist 32 Bit. Um ein Standard CANopen Objekt über einen solchen SDO Frame zu übertragen, wird der eigentliche CANopen SDO Frame in ein EtherCAT SDO Frame verpackt und übertragen. Standard CANopen SDO Frames können verwendet werden für: ƒ Initialisierung des SDO Downloads ƒ Download des SDO Segments ƒ Initialisierung des SDO Uploads ƒ Upload des SDO Segments ƒ Abbruch des SDO Transfers ƒ SDO upload expedited request ƒ SDO upload expedited response Hinweis! Alle oben angegebenen Transferarten werden vom Servopositionierregler 931K unterstützt. Da bei Verwendung der CoE Implementierung des 931K nur die Standard CANopen Objekte angesprochen werden können, deren Größe auf 32 Bit (4 Byte) begrenzt ist, werden die Transferarten nur bis zu einer maximalen Datenlänge von 32 Bit (4 Byte) unterstützt. 31

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Prozessdaten Transfer Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8.5 Prozessdaten Transfer Die Process Data Objects (PDO) dienen der zyklischen Übertragung von Soll und Istwertdaten zwischen Master und Slave. Sie müssen vor dem Betrieb des Slave im Zustand Pre Operational durch den Master konfiguriert werden. Anschließend werden sie in PDO Frames übertragen. Diese PDO Frames haben den folgenden Aufbau. Aufbau eines EtherCAT PDO Frames Process Data (Standard CANopen PDO frame) Process Data (optional) 1 8 Byte 1... n Byte PDO Frame Bereich Process Data Process Data (optional) Beschreibung Dateninhalt des PDOs (Process Data Object) Weitere optionale Dateninhalte weiterer PDOs (Process Data Object) Um ein PDO über das EtherCAT CoE Protokoll zu übertragen, müssen die Transmit und Receive PDOs zusätzlich zur PDO Konfiguration (PDO Mapping) einen Übertragungskanal des Sync Managers zugeordnet werden. Dabei findet der Datenaustausch von PDOs für den Servopositionierregler 931K ausschließlich über das EtherCAT Prozessdaten Telegrammprotokoll statt. Hinweis! Die Übertragung von CANopen Prozessdaten (PDOs) über die azyklische Kommunikation (Mailbox Telegrammprotokoll) wird vom Servopositionierregler 931K nicht unterstützt. Da intern im Servopositionierregler 931K alle über das EtherCAT CoE Protokoll ausgetauschten Daten direkt an die interne CANopen Implementierung weitergereicht werden, wird auch das PDO Mapping wie im CANopen Handbuch 931E/K beschriebenen realisiert. Object Dictionary Mapping Object Index 1ZZZh 1ZZZh 1ZZZh Sub 01h 02h 03h Object contents 6TTTh TTh 6UUUh UUh 6WWWh WWh 8 8 16 32 PDO_1 PDO-Length: 32 Bit Object A Object B Object D Application Object 6TTTh TTh 6UUUh UUh 6VVVh VVh 6WWWh WWh 6XXXh 6YYYh 6ZZZh XXh YYh ZZh Object A Object B Object C Object D Object E Object F Object G 931K_004 32

CANopen over EtherCAT (CoE) Prozessdaten Transfer Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8 Durch die einfache Weitergabe der über CoE empfangenen Daten an das im 931K implementierten CANopen Protokoll, können für die zu parametrierenden PDOs neben dem Mapping der CANopen Objekte auch die für das CANopen Protokoll für den 931K vorhandenen Transmission Typs der PDOs verwendet werden. Eine Ausnahme hiervon ist der Transmission Type "Sync Message". Dieser Transmission Type kann unter der EtherCAT CoE Implementation für den Servopositionierregler 931K nicht verwendet werden, da es unter EtherCAT CoE keine äquivalenten Telegramme für die unter CANopen definierten Sync Telegramme gibt und der im Servopositionierregler 931K verwendete FPGA Baustein ESC10 keine Synchronisation über die unter EtherCAT spezifizierten Distributed Clocks "verteilte Uhren" unterstützt. Für weitergehende Informationen sei hier auf das CANopen Handbuch des Servopositionierregler 931K verwiesen. Hinweis! Der Servopositionierregler 931K mit dem Technologiemodul EtherCAT unterstützt die Funktionen: ƒ Zyklisches PDO Frame Telegramm durch das Prozessdaten Telegrammprotokoll. Hinweis! Der Servopositionierregler 931K mit dem Technologiemodul EtherCAT unterstützt zwei Receive PDOs (RxPDO) und zwei Transmit PDOs (TxPDO). Beide RxPDOs, bzw. beide TxPDOs müssen auf jeweils einen Sync Kanal des Sync Managers gemappt werden. 33

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Fehlerzustände Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8.6 Fehlerzustände Die EtherCAT CoE Implementation für den Servopositionierregler 931K überwacht folgende Fehlerzustände des EtherCAT Feldbus: ƒ ƒ FPGA ist nicht bereit bei Start des Systems Es ist ein Busfehler aufgetreten ƒ Es ist ein Fehler auf dem Mailbox Kanal aufgetreten. Folgende Fehler werden hier überwacht Es wird ein unbekannter Service angefragt Es soll ein anderes Protokoll als CANopen over EtherCAT (CoE) verwendet werden Es wird ein unbekannter Sync Manager angesprochen Alle diese Fehler werden in die Liste der Fehlermeldungen für den Servopositionierregler 931K aufgenommen. Tritt einer der oben genannten Fehler auf, wird er über einen Standard Emergency Frame an die Steuerung übertragen. Hinweis! Der Servopositionierregler 931K mit EtherCAT unterstützt die Funktion: ƒ Application Controller übermittelt aufgrund eines Ereignis eine definierte Fehlermeldungsnummer (Error Control Frame Telegramm vom Regler) 34

CANopen over EtherCAT (CoE) Emergency Telegramm Unterschiede in der Statemachine unter CANopen und EtherCAT 8 8.7 Emergency Telegramm Über den EtherCAT CoE Emergency Frame werden Fehlermeldungen zwischen Master und Slave ausgetauscht. Die CoE Emergency Frames dienen dabei direkt der Übertragung der unter CANopen definierten Emergency Messages. Dabei werden die CANopen Telegramme, wie für die SDO und PDO Übertragung auch, einfach durch die CoE Emergency Frames getunnelt. Aufbau eines EtherCAT Emergency Frames Mailbox Header CoE Header ErrorCode Error Register Data Data (optional) 6 Byte 2 Byte 2 Byte 1 Byte 5 Byte 1... n Byte Emergency Frame Bereich Beschreibung Mailbox Header Daten für die Mailbox Kommunikation ( Länge, Adresse und Typ ) CoE Header Kennung des CoE Services ErrorCode Error Code der CANopen EMERGENCY Message Error Register Error Register der CANopen EMERGENCY Message Data Dateninhalt der CANopen EMERGENCY Message Data (optional) Weitere optionale Daten Da in der CoE Implementation für den Servopositionierregler 931K nur die Standard CANopen Emergency Frames unterstützt werden, wird das Data (optional) Feld nicht unterstützt. Da auch hier eine einfache Weitergabe der über CoE empfangenen und gesendeten Emergency Messages an das im Servopositionierregler 931K implementierte CANopen Protokoll stattfindet, können alle Fehlermeldungen im CANopen Handbuch für den Servopositionierregler 931K nachgeschlagen werden. 35

8 CANopen over EtherCAT (CoE) Anpassung der Gerätebeschreibungsdatei Aufbau der Gerätebeschreibungsdatei 8.8 Anpassung der Gerätebeschreibungsdatei Unter EtherCAT wird jedes Gerät über eine Gerätebeschreibungsdatei beschrieben. Diese Datei kann zur einfachen Anbindung der EtherCAT Geräte an eine EtherCAT Steuerung verwendet werden. In dieser Datei ist die komplette Parametrierung des Slave, inklusive Parametrierung des Sync Managers und der PDOs, enthalten. Aus diesem Grund kann einer Änderung der Konfiguration des Slave über diese Datei geschehen. Für den Servopositionierregler 931K hat Lenze solch eine Gerätebeschreibungsdatei erstellt. Sie kann von der Lenze Hompepage heruntergeladen werden. Um es dem Anwender zu ermöglichen, diese Datei an seine Applikation anzupassen, wird ihr Inhalt hier genauer erklärt. 8.8.1 Aufbau der Gerätebeschreibungsdatei Die EtherCAT Gerätebeschreibungsdatei ist im XML Format gehalten. Dieses Format hat den Vorteil, dass es mit einem Standard Texteditor gelesen und editiert werden kann. Eine XML Datei beschreibt dabei immer eine Baumstruktur. In ihr sind einzelne Zweige durch Knoten definiert. Diese Knoten haben eine Anfangs und Endmarkierung. Innerhalb eines Knotens können beliebig viele Unterknoten enthalten sein. Die Gerätebeschreibungsdatei für den Servopositionierregler 931K unter EtherCAT CoE gliedert sich in folgende Unterpunkte: Hauptgliederungspunkte der Gerätebeschreibungsdatei Knotenname Bedeutung Anpassbar Vendor Dieser Knoten enthält den Namen und die ID des Herstellers des Gerätes, nein zu dem diese Beschreibungsdatei gehört. Zusätzlich ist der Binär- code einer Bitmap mit dem Logo des Herstellers enthalten. Descriptions Dieser Unterpunkt enthält die eigentliche Gerätebeschreibung samt Konfiguration und Initialisierung. teilweise Unterpunkte des Knotens Descriptions Knotenname Bedeutung Anpassbar Groups Dieser Knoten enthält die Zuordnung des Gerätes zu einer Gerätegruppe. nein Diese Gruppen sind festgelegt und dürfen vom Anwender nicht verändert werden. Devices Dieser Unterpunkt enthält die eigentliche Beschreibung des Gerätes. teilweise In der folgenden Tabelle werden ausschließlich die Unterknoten des Knotens Descriptions beschrieben, die für die Parametrierung des Servopositionierreglers 931K unter CoE notwendig sind. Alle anderen Knoten sind fest und dürfen vom Anwender nicht verändert werden. 36