Handbuch Neigungssensoren mit CANopen-Schnittstelle Version:. Datum: 9.7. GEMAC - Gesellschaft für Mikelektnikanwendung Chemnitz mbh Zwickauer Straße 7 96 Chemnitz Germany Telefon: Telefa: E-Mail: Web: +49 37 3377 - +49 37 3377-7 info@gemac-chemnitz.de www.gemac-chemnitz.de
Revisionsübersicht Revisionsübersicht Datum Revision Änderung(en) 4.. vorläufig.7. erste Version 9.7. Ergänzung Metallgehäuse, Ergänzung kritisch gedämpfter Digitalfilter 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. Alle Rechte nach dem Gesetz über das Urheberrecht bleiben GEMAC ausdrücklich vorbehalten. Hinweis: Zur Veendung der Neigungssensoren mit CAN-Bus Schnittstelle und zum Verständnis dieses Handbuchs sind allgemeine Kenntnisse über das Feldbussystem CAN-Bus notwendig. Dokument: 3-HB---D-ISDP I
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Übersicht.... Eigenschaften.... Einsatzgebiete... Technische Daten... 3 Montage... 5 3. Anordnung der Befestigungsbohrungen... 5 3. Definition der Achsen... 6 4 Anschluss... 7 4. Steckverbinder-Belegung... 7 4. Bus-Abschlusswiderstand... 7 5 Funktionsbeschreibung... 8 5. Funktionsübersicht... 8 6 CANopen Schnittstelle... 9 6. CANopen Struktur... 9 6. CANopen Gerätemodell... 9 6.3 COB-IDs... 6.4 Netzwerkmanagement: NMT... 6.5 Pzessdaten: PDO (TPDO)... 6.5. PDO Kommunikationsarten... 6.5.. Individuelle Abfrage (Polling)... 6.5.. Zyklisches Senden... 6.5..3 Synchnisiertes Senden... 6.5..4 Ereignis gesteuertes Senden bei Winkeländerung (herstellerspezifisch)... 6.6 Parameterdaten: SDO... 6.7 Objektverzeichnis... 6.7. Kommunikationsparameter (nach CiA DS-3)...3 6.7.. Fehlerregister (h)... 4 6.7.. Herstellerstatusregister (h)... 4 6.7..3 Vordefiniertes Fehlerfeld (3h)...5 6.7..4 Parameter speichern (h) und wiederherstellen (h)...5 6.7..5 Transmit PDO Übertragungstyp (8h )...6 6.7. Herstellerspezifischer Teil... 6 6.7.. Automatische Bus-Off Erholung (h)...6 6.7.. Digitalfiltereinstellungen (3h)... 6 6.7..3 TPDO Senden bei Winkeländerung (3h)...7 6.7.3 Pfilspezifischer Teil (nach CiA DS-4)...8 6.7.3. Auflösung (6h)... 8 6.7.3. Neigungswerte longitudinal und lateral (6h und 6h)...8 6.7.3.3 Betriebsparameter (6h und 6h)...8 Dokument: 3-HB---D-ISDP II
Inhaltsverzeichnis 6.7.3.4 Nullpunkteinstellung: Vorgabewert, Offsetwert, Differenzoffsetwert (6//3h)...9 6.8 Fehlermeldungen: Emergency... 6.9 Ausfallübeachung... 6.9. Nodeguarding / Lifeguarding... 6.9. Heartbeat... 6. LSS: Layer Setting Service (nach CiA DSP-35)... 6.. Einstellung von Node-ID und Baudrate... 6. Automatische Baudratenerkennung (nach CiA AN-8)... 6. Aktive Kompensation des Temperaturganges...3 6.3 Status-LED (nach CiA DR-33-3)... 3 7 Sensorkonfiguration... 4 7. Neigungssensor-Pgrammieradapter... 4 7. PC-Software ISDContl... 5 8 Bestellinformationen... 6 Dokument: 3-HB---D-ISDP III
Tabellenverzeichnis Tabellenverzeichnis Tabelle : Technische Daten... Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV)...3 Tabelle 3: Berechnung der COB-IDs nach Pre-Defined Connection Set... Tabelle 4: TPDO Standardmapping Typ: ISD P... Tabelle 5: TPDO Standardmapping Typ: ISD 9 P... Tabelle 6: Kommunikationsparameter im Objektverzeichnis...4 Tabelle 7: Fehlerregister (h)... 4 Tabelle 8: Herstellerstatusregister (h)... 5 Tabelle 9: Fehlereintrag im vordefinierte Fehlerfeld (3h)...5 Tabelle : Transmit PDO - Übertragungstyp (8h/h)...6 Tabelle : Herstellerspezifischer Teil des Objektverzeichnisses...6 Tabelle : Filterauswahl... 7 Tabelle 3: Pfilspezifischer Teil des Objektverzeichnisses...8 Tabelle 4: Betriebsparameter (6h und 6h)...9 Tabelle 5: Nullpunkteinstellung... 9 Tabelle 6: Emergency Object... Tabelle 7: Emergency Err Code... Tabelle 8: Emergency: Manufacturer Specific Err Field... Tabelle 9: LSS Baudrateninde nach CiA DSP-35... Tabelle : Betriebs- und Fehleranzeige der Status-LED...3 Tabelle : Bestellinformationen... 6 Dokument: 3-HB---D-ISDP IV
Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung : CiA CANopen Conformance Test Certificate...4 Abbildung : Befestigungsbohrungen Metallgehäuse...5 Abbildung 3: Befestigungsbohrungen Kunststoffgehäuse...5 Abbildung 4: Achsendefinitionen Metallgehäuse (Werkszustand)...6 Abbildung 5: Achsendefinitionen Kunststoffgehäuse (Werkszustand)...6 Abbildung 6: Steckverbinder-Belegung CAN-Bus... 7 Abbildung 7: CANopen Struktur... 9 Abbildung 8: NMT Zustandsdiagramm... Abbildung 9: SDO Ptokoll - Zugriff auf Objektverzeichnis... Abbildung : Impulsantwort und Amplitudenverlauf der beiden Filter...7 Abbildung : Starter-Kit... 4 Abbildung : PC-Software... 5 Dokument: 3-HB---D-ISDP V
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-3 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-33-3 Implementationsempfehlung für die Anzeige von CANopen-Gerätezuständen und Fehlern per LED(s) CiA DSP Draft Standard Pposal (von der CiA veröffentlichter Spezifikationsentwurf) CiA DSP-4 Spezifikationsentwurf des Gerätepfils 4 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, -8...7) INT6 Datentyp INTEGER6 (6 Bit, Zweierkomplement, -3768...3767) 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-3 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,...65535) Datentyp UNSIGNED3 (3 Bit, vorzeichenlos,...49496796) VSTR Datentyp VISIBLE STRING (ASCII-Zeichenkette inklusive Endekennung h) wo write only, Zugriffsrecht nur schreiben auf ein Objekt im Objektverzeichnis Dokument: 3-HB---D-ISDP VI
Übersicht Übersicht. Eigenschaften -dimensionaler Neigungssensor mit Messbereich: 36 (±8 ) -dimensionaler Neigungssensor mit Messbereich: ±9 (X/Y) Hohe Abtastrate und Bandbreite Hohe Auflösung (, ) und Genauigkeit (,5 ) Kompensierter Temperaturgang für Metallgehäuse ( besserer Temperaturkoeffizient als Kunststoffgehäuse) Kompensierte Querempfindlichkeit Parametrierbare Vibrationsunterdrückung Komfortable CANopen-Schnittstelle Erfüllt die CiA DS-3, Gerätepfil CiA DSP-4 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: -4 C bis +8 C Gehäuseschutzart: IP65/67 Der -dimensionale Neigungssensor ISD P dient zum Messen von Neigungen im Bereich von 36, der -dimensionale Neigungssensor ISD 9 P zum Messen von Neigungen in Bereichen (X/Y) 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 Um gebung für die unterschiedlichsten Einsatzfälle in Industrie und Fahrzeugtechnik. Über die CANo pen-schnittstelle ist eine einfache Einstellung sämtlicher Parameter möglich.. Einsatzgebiete Solarthermie, Photovoltaik Land- und forstwirtschaftliche Maschinen Baumaschinen Kran- und Hebetechnik Dokument: 3-HB---D-ISDP
Technische Daten Technische Daten Allgemeine Parameter Messbereiche 36, ±9 Auflösung, Genauigkeit (Typ: ISD P) Messbereich...36 typisch ±,4 maimal ±, Genauigkeit (Typ: ISD 9 P) Messbereich bis ±6 bis ±7 bis ±8 bis ±85 typisch ±, ±,4 ±,8 ±,6 maimal ±,5 ±, ±, ±,4 Querempfindlichkeit komp. (ISD 9 P) typ. ±,%, ma. ±,5% Temperaturkoeffizient (Nullpunkt) Metallgehäuse: typ. ±,8 /K Kunststoffgehäuse: typ. ±,8 /K (typ. < ±. über Bereich -4 C... +8 C) Abtastrate 8 Hz Grenzfrequenz typ. Hz,.Ordnung (ohne Digitalfilter) /,... 5 Hz, 8.Ordnung (mit Digitalfilter) Arbeitstemperatur -4 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 Digitalfil ter (Tiefpass, 8.Ordnung), Konfiguration über Objektverzeichnis Elektrische Parameter Versorgungsspannung 8 bis 48 VDC Stmaufnahme Metallgehäuse: < ma @ 4 V Kunststoffgehäuse: <33 ma @ 4 V (PPeak 4,8 W) Mechanische Parameter Anschluss CAN Steckverbinder 5-polig M (Stecker - Buchse, durchgeschleift) nach CiA 33- Gehäuseschutzart IP65/67 Abmessungen / Masse Metallgehäuse: 8 mm 8 mm 5 mm / ca. 3 g Kunststoffgehäuse: 66 mm 9 mm 36 mm / ca. 5 g CANopen Konformität, Zertifikat# CiA8-3V4/-43 CiA DS-3, v4.. Application layer and communication pfile CiA DS-4 Device pfile for inclinometer CiA DSP-35 Layer setting service (LSS) and ptocols CiA DR-33-3 Indicator specification (Status-LED) CiA AN-8 Automatic bit-rate detection CE Konformität nach EG-Richtlinie 6/4/EG EG Richtlinien RL 4/8/EG EMV Richtlinie RL 6/95/EG Niederspannungsrichtlinie (LVD) Harmonisierte Normen DIN EN 5498: Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) - Pduktfamiliennorm für elektnische Gerä te, die nachträglich in Fahrzeuge eingebaut werden EN 695-:6/A: Einrichtungen der Informationstechnik - Sicherheit EN ISO 498:9 Land- und forstwirtschaftliche Maschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit - Prüfver fahren und Bewertungskriterien DIN EN 339: Baumaschinen - Elektmagnetische Verträglichkeit von Maschinen mit internem elektri schen Bordnetz Tabelle : Technische Daten alle angegebenen Winkelgenauigkeiten gelten nach einer Einlaufzeit von min bei 5 C, Grenzfrequenz,3 Hz absolute Kalibriergenauigkeit (bei 5 C): ±,5 Dokument: 3-HB---D-ISDP
Technische Daten Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) Störaussendung Gestrahlte Störaussendung / Funkfeldstärke Grenzwertkurven breit- und schmalbandig nach EN ISO 498 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 339 (Baumaschinen) 3... MHz (vertikal und horizontal) Störfestigkeit gegen HF-Felder Streifenleitung nach ISO 45-5 Grenzwerte nach EN ISO 498 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 339 (Baumaschinen)... 4 MHz V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Absorberraum nach ISO 45- Grenzwerte nach EN ISO 498 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 339 (Baumaschinen)... MHz vertikal / 4... MHz horizontal V/m ( KHz-AM) Funktionszustand A Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen (Bordnetz 4 VDC) Impulse nach ISO 7637-:4 Impuls -45 V a +37 V b + V 3a -5 V 3b +5 V 4 - V 5a +7 V 5b +36 V Schärfegrad III III III III III III Ri = Ω ( Ω*) Ri =,5 Ω Kriterium C B C (B*) A A B A A Störfestigkeit gegen elektmagnetische Endladung (ESD) ESD nach ISO 65:8 Grenzwerte nach EN ISO 498 (Land- und Forstwirtschaft) bzw. EN ISO 339 (Baumaschinen) Entladekombination 33 pf / 33 Ω Kontaktentladung 8 KV bipolar (metallische Teile) Luftentladung 5 KV bipolar Funktionszustand A Tabelle : Elektmagnetische Verträglichkeit (EMV) * Metallgehäuse Dokument: 3-HB---D-ISDP 3
Technische Daten Abbildung : CiA CANopen Conformance Test Certificate Dokument: 3-HB---D-ISDP 4
3 Montage 3 Montage 3. Anordnung der Befestigungsbohrungen Die Bohrungen zum Verschrauben des Sensors (Abbildung und Abbildung 3) befinden sich in der Grund platte des Neigungssensors. Abbildung : Befestigungsbohrungen Metallgehäuse Abbildung 3: Befestigungsbohrungen Kunststoffgehäuse Dokument: 3-HB---D-ISDP 5
3 Montage 3. Definition der Achsen Abbildung 4: Achsendefinitionen Metallgehäuse (Werkszustand) Abbildung 5: Achsendefinitionen Kunststoffgehäuse (Werkszustand) Dokument: 3-HB---D-ISDP 6
4 Anschluss 4 Anschluss 4. Steckverbinder-Belegung Die Neigungssensoren ISD P und ISD 9 P sind mit einem üblichen 5-poligen Rundstecker M (A-kodiert) ausgestattet. Die Pinbelegung entspricht CiA DR-33- (Abbildung 6). Pin Signal Belegung CAN_SHLD Schirm CAN_V+ Versorgungsspannung (+4 V) 3 CAN_GND GND / V / V- 4 CAN_H CAN_H Busleitung 5 CAN_L CAN_L Busleitung Abbildung 6: Steckverbinder-Belegung CAN-Bus 4. Bus-Abschlusswiderstand Die Neigungssensoren besitzen keinen internen Abschlusswiderstand. Dokument: 3-HB---D-ISDP 7
5 Funktionsbeschreibung 5 Funktionsbeschreibung 5. Funktionsübersicht Die Neigungssensoren ISD P und ISD 9 P besitzen eine standardisierte CANopen Schnittstelle gemäß CiA DS-3 und ein Gerätepfil nach CiA DS-4. 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-33-3) Zusätzlich zur CiA DS-3-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-35 automatische Baudratenerkennung nach CiA AN-8 Dokument: 3-HB---D-ISDP 8
6 CANopen Schnittstelle 6 CANopen Schnittstelle 6. 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-4 other Pfiles ISO/OSI Layer 7: Application Layer Communication Pfile CiA DS-3 ISO/OSI Layer : Data Link Layer CAN ISO/OSI Layer : Physical Layer Standard ISO 898 CAN Abbildung 7: CANopen Struktur CANopen beschreibt die ISO/OSI-Schicht 7 (Application Layer) als Kommunikationspfil, das von der CiA im Standard CiA DS-3 spezifiziert wurde. Dieses legt die Art der Kommunikation für alle Geräte einheitlich fest. Darüber hinaus sind noch Geräte- und Anwendungspfile für bestimmte Geräteklassen und Anwen dungen im Standard CiA DS-4 definiert. 6. CANopen Gerätemodell Der Datenaustausch zwischen CANopen Geräten erfolgt über Datenobjekte. Das CANopen Kommunikati onspfil sieht dazu folgende Objektarten vor. Die Pzessdatenobjekte (PDOs) sind hochpriore Telegram me 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 eingetragen sind. Dokument: 3-HB---D-ISDP 9
6 CANopen Schnittstelle 6.3 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 3 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 3: Berechnung der COB-IDs nach Pre-Defined Connection Set 6.4 Netzwerkmanagement: NMT Abbildung 8 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 Nach richt. In diesem Zustand kann es über das Objektverzeichnis konfiguriert werden, denn die Service-Daten objekte (SDO) sind bereits aktiv. Die Pzessdatenobjekte sind hingegen noch gesperrt. Initialization Automatische Baudratenerkennung Boot-Up Nachricht Pre-Operational Stopped Operational Abbildung 8: NMT Zustandsdiagramm Durch das Senden der CAN-Nachricht Start Remote Node wechselt das Gerät in den Zustand Operatio nal. Jetzt sind auch die Pzessdatenobjekte aktiv. Im Zustand Stopped ist keine Kommunikation mit Aus nahme von Node-Guarding und Heartbeat mehr möglich. Dokument: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6.5 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 4/5 dargestellt. Datenteil des CAN-Telegramms des TPDO Byte Byte Byte Byte3 Byte4 Neigungswert aial (OV: 6h) Byte5 Byte6 Byte7 Byte6 Byte7 unbenutzt Tabelle 4: TPDO Standardmapping Typ: ISD P Datenteil des CAN-Telegramms des TPDO Byte Byte Neigungswert longitudinal (X-Achse, OV: 6h) Byte Byte3 Byte4 Neigungswert lateral (Y-Achse, OV: 6h) Byte5 unbenutzt Tabelle 5: TPDO Standardmapping Typ: ISD 9 P 6.5. PDO Kommunikationsarten 6.5.. Individuelle Abfrage (Polling) Das TPDO kann jederzeit durch Senden eines Remote-Transmit-Request-Telegramms (RTR) abgefragt werden. 6.5.. 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 54 (asyn chn, herstellerspezifisch) enthalten. Der Neigungssensor sendet dann im Zustand OPERATIONAL zy klisch das TPDO mit der eingestellten Periodendauer. 6.5..3 Synchnisiertes Senden Das synchnisierte Senden dient dem gleichzeitigen Abfragen der Winkelwerte von mehreren Neigungs sensoren. 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 ver sandt. 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 =...4 enthalten. 6.5..4 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 3h konfigurierbar. Der Eintrag 8h/h (Übertragungstyp) muss dazu den Wert 54 (asynchn, herstellerspezifisch) enthalten. Dokument: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6.6 Parameterdaten: SDO Die im Objektverzeichnis aufgeführten Parameter werden über Service-Daten-Objekte (SDOs) gelesen und beschrieben. Wie in Tabelle 6 ersichtlich ist, besitzen die Objektdaten einen 6-Bit Inde, über den ein Para meter 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...3: Datenadressierung Command Specifier 6 Bit Inde - Upload - Download - Anzahl Datenbytes - Request - Response - Abbruch Byte4...7:...4 Byte Parameterdaten 8 Bit Subinde O b j Data e Data k t Inde Subinde h h...... 8h v Data e r Data3 z e i c h n Beschreibung Parameter Gerätetyp 9Ah...... h Identity Object 4h h Vendor ID 59h h Pduct Code 5A7h (354dec) 3h Revision number h 4h Serial number 345678h...... Slope Long6 599 (5,99 )............ 6h h...... i s Abbildung 9: SDO Ptokoll - Zugriff auf Objektverzeichnis 6.7 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 In de, Subinde, Datentyp, Zugriffsrecht und Standardwert (Werkseinstellung). Die Spalte Speichern kenn zeichnet, ob ein Parameter im internen Permanentspeicher ( save -Signatur in OV-Inde h/h schrei ben) gespeichert werden kann. Dokument: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6.7. Inde Kommunikationsparameter (nach CiA DS-3) Sub Parameter Inde Datentyp Zu griff Standardwert h Gerätetyp (Gerätepfil 4), Typ ISD P / ISD 9 P h Fehlerregister h Herstellerstatusregister Anzahl Fehlereinträge Fehler-Code (ältester Fehler auf höchstem Inde) Spei chern const 9Ah/9Ah 3h vordefiniertes Fehlerfeld..5 5h COB-ID Sync-Nachricht 8h 8h Gerätename VSTR const {typabh.} Ah Softwareversion ( V.yy ) VSTR const {typabh.} Ch Guard Time (Vielfaches von ms) UNS6 Dh Life Time Factor 4 h Parameter speichern (Signatur: 's','a','v','e' - 6576673h auf SubInde...4) höchster unterstützter Subinde Alle Parameter speichern (OV: -9FFF) Kommunikationsparameter speichern (OV: -FFF) 3 Applikationsparameter speichern (OV: 6-9FFF) 4 Herstellerparameter speichern (OV: -5FFF) 4 h Standardparameter wiederherstellen (Signatur: 'l','o','a','d' - 6466F6Ch auf SubInde...4) höchster unterstützter Subinde Alle Parameter wiederherstellen (OV: -9FFF) Kommunikationsparameter wiederherstellen (OV: -FFF) 3 Applikationsparameter wiederherstellen (OV: 6-9FFF) 4 Herstellerparameter wiederherstellen (OV: -5FFF) 4h COB-ID Emergency-Nachricht 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 4 Vendor-ID (Herstellerkennung GEMAC mbh) 59h Pdukt-Code {typabh.} 3 Revisionsnummer {typabh.} 4 Seriennummer {typabh.} h Server SDO Parameter höchster unterstützter Subinde COB-ID Client > Server 6h + Node-ID COB-ID Server > Client 58h + Node-ID 5 8h Transmit PDO Kommunikationsparameter höchster unterstützter Subinde COB-ID 8h + Node-ID Übertragungstyp (synchn / asynchn-herstellerspezifisch) 3 Sperrzeit zwischen zwei TPDO-Nachrichten ( Vielfaches von µs) UNS6 4 Kompatibilitätseintrag Dokument: 3-HB---D-ISDP 3
6 CANopen Schnittstelle 5 Intervallzeit für zykl. Senden (Vielfaches von ms, deaktiviert) UNS6 {typabh.} Ah Transmit PDO Mappingparameter höchster unterstützter Subinde Mapping Eintrag, beide Typen: ISD P / ISD 9 P 6 Mapping Eintrag, Typ: ISD P / ISD 9 P / 6 3 Mapping Eintrag 3 4 Mapping Eintrag 4 5 Mapping Eintrag 5 6 Mapping Eintrag 6 7 Mapping Eintrag 7 8 Mapping Eintrag 8 F5h Pgrammdownload - Daten höchster unterstützter Subinde DOMAIN 3 Bereich Firmware DOMAIN wo - Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) DOMAIN wo - 3 Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) DOMAIN wo - F5h Pgrammdownload - Steuerung höchster unterstützter Subinde 3 Bereich Firmware Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) 3 Bereich Konfiguration, (Zugriff nur für Hersteller) Tabelle 6: Kommunikationsparameter im Objektverzeichnis 6.7.. 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 Bit4 Herstellerspezi fischer Fehler Accuracy Warning Pfilspezifi scher Fehler Kommunika tionfehler Bit3 Bit unbenutzt Bit Bit mind. ein Feh ler aktiv Tabelle 7: 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, Guardingfeh ler oder CAN-Contller im Modus Passiv/Bus-Off) wird das Bit4 gesetzt. Ein pfilspezifischer Fehler (Sen sorfehler) wird durch das Bit5 angezeigt. Das Bit7 signalisiert einen herstellerspezifischen Fehler (EE PROM-Fehler). Das Bit Accuracy Warning wird zurückgesetzt, wenn die konstante Temperatur zur Kom pensation des Temperaturganges erreicht ist. Erst dann gelten die technischen Angaben zur Genauigkeit aus Tabelle. 6.7.. 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: 3-HB---D-ISDP 4
6 CANopen Schnittstelle dieses Registers (Bit5...Bit) werden in jeder EMCY-Nachricht in den ersten zwei Bytes des herstellerspe zifischen Teils übertragen und ebenfalls in das Zusatzinformationsfeld (Bit3-Bit6) des vordefinierten Feh lerfelds 3h eingetragen. Die Definitionen der einzelnen Bits in den Bitfeldern Gerätefehler und Kom munikationsfehler sind in Tabelle 8 dargestellt. Herstellerstatusregister (h) Bit3...Bit6 Bit5...Bit8 Bit7...Bit unbenutzt Bitfeld Kommunikationsfehler Bitfeld Gerätefehler Tabelle 8: Herstellerstatusregister (h) 6.7..3 Vordefiniertes Fehlerfeld (3h) Jeder Neigungssensor führt eine Fehlerliste über die fünf zuletzt aufgetretenen Fehler. Der Eintrag 3h/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 3h/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 3h hinzugefügt und ebenfalls per EMCY-Nachricht mitge teilt. Ein Fehlereintrag ist wie folgt aufgebaut: Fehlereintrag im vordefinierten Fehlerfeld (3h) Zusatzinformationsfeld (Bit3...Bit6) Bit5...Bit des Herstellerstatusregisters h (zum Zeitpunkt des Fehlereintritts) Bitfeld Kommunikationsfehler Bitfeld Gerätefehler Fehler-Code (Bit5...Bit) 5 5 8 8 83 84 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 9: Fehlereintrag im vordefinierte Fehlerfeld (3h) Die Fehlerliste kann komplett gelöscht werden, indem der Eintrag 3h/h mit beschrieben wird. 6.7..4 Parameter speichern (h) und wiederherstellen (h) Werden Parameter im Objektverzeichnis geändert, so treten die Änderungen sofort in Kraft. Damit die ge änderten Parameter auch nach einem Reset weiterhin aktiv sind, müssen diese im internen Permanentspei cher gesichert werden. Durch das Schreiben der Signatur save (6576673h) 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, in dem die Signatur load (6466F6Ch) auf diesen Eintrag geschrieben wird. Damit werden die Werkspara meter in den Permanentspeicher geschrieben. Nach einem Reset Application (NMT-Kommando) bzw. ei nem Hardware-Reset treten die Änderungen in Kraft (wird lediglich ein Reset Communication (NMT-Kom mando) gesendet, so werden zunächst nur die Werkseinstellungen der Kommunikationsparameter wirk sam). Durch Schreiben der Signatur auf Subinde: h, 3h oder 4h besteht die Möglichkeit nur Teile des Ob jektverzeichnisses zu speichern oder zu laden. Dokument: 3-HB---D-ISDP 5
6 CANopen Schnittstelle 6.7..5 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...4 Synchn (zyklisch) Übertragung nach jedem...4ten Empfang des SYNC Objektes nur Synchnisierte Übertragung mittels SYNC möglich 53 Übertragung ausschließlich mit RTR 54 Asynchn, herstellerspezifisch Zyklisches Senden und/oder Senden bei Winkeländerung durch entsprechende Konfiguration aktivierbar. Tabelle : Transmit PDO - Übertragungstyp (8h/h) 6.7. Inde h Herstellerspezifischer Teil Sub Parameter Inde Automatische Bus-Off Erholung Datentyp Zu griff Standardwert Spei chern BOOL 3h Digitalfiltereinstellungen höchster unterstützter Subinde UNS6 Filtertyp (=aus, =Butteorth, =Kritisch gedämpft) UNS6 Grenzfrequenz Digitalfilter (...5/8, in mhz) UNS6 3h TPDO Senden bei Winkeländerung, Typ ISD P höchster unterstützter Subinde UNS6 Senden bei Winkeländerung aktivieren/deaktivieren (/) UNS6 minimale Winkeländerung für aiale Achse (in /) UNS6 3h TPDO Senden bei Winkeländerung, Typ ISD 9 P höchster unterstützter Subinde UNS6 3 Senden bei Winkeländerung aktivieren/deaktivieren (/) UNS6 min. Winkeländerung für longitudinale (X) Achse (in /) UNS6 3 min. Winkeländerung für laterale UNS6 (Y) Achse (in /) 5555h reservierter Inde (ausschließlich für Herstellerzugriff) Tabelle : Herstellerspezifischer Teil des Objektverzeichnisses 6.7.. 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 zurückge setzten Fehlerzählern wechseln. Dazu muss er 8 mal aufeinanderfolgende rezessiven Bits auf dem Bus detektieren. Falls deaktiviert, bleibt der Neigungssensor im Zustand Bus-Off. 6.7.. Digitalfiltereinstellungen (3h) Der Neigungssensor bietet die Möglichkeit, den kontinuierlich entstehenden Winkelwert gegenüber eter nen, störenden Schwingungen unempfindlicher zu machen. Mit Hilfe der parametrierbaren Tiefpassfilter achter Ordnung können parasitäre Schwingungen/Vibrationen bis zu, Hz unterdrückt werden. Im Sensor Dokument: 3-HB---D-ISDP 6
6 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 : Filterauswahl Über den Eintrag 3h/h wird der Digitalfilter ausgewählt. Die Grenzfrequenz wird über das Objekt 3h/ eingestellt. Dabei sind Werte von (=, Hz) bis 5 (= 5 Hz) zulässig. Sprungantwort Filter 8. Ordnung Amplitudengang Filter 8. Ordnung 5 - - Winkel [ ] Dämpfung [db] 5-3 -4-5 Sprung 3 4 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 8 9-8.. Frequenz [Hz] Abbildung : Impulsantwort und Amplitudenverlauf der beiden Filter 6.7..3 TPDO Senden bei Winkeländerung (3h) Über den Eintrag 3h/h kann das ereignisgesteuerte Senden des TPDO bei Winkeländerung aktiviert (= ) bzw. deaktiviert (= ) werden. Für die Aktivierung muss der Übertragungstyp des TPDO auf Asyn chn, herstellerspezifisch stehen (8h/h = 54). Subinde h und 3h 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 3h/h und 3h eingestellten Winkelwert geändert hat. Dabei wird die Winkeldifferenz stets zwischen dem aktuellen Neigungswert und dem zuletzt durch das TPDO gesendeten Winkelwertes ermit telt und geprüft. Bei jedem Übergang in den Zustand OPERATIONAL teilt der Neigungssensor die aktuelle Position durch einmaliges Aussenden des TPDO mit (nur, wenn 3h/h = ). Hinweis: Sollten geringe Winkeldifferenzen unter 3h/h und 3h eingetragen werden, so empfiehlt sich die Akti vierung des Digitalfilters (Inde 3h), um den Einfluss von Vibrationen und damit das häufige Ausgeben des TPDO zu vermindern. Dokument: 3-HB---D-ISDP 7
6 CANopen Schnittstelle 6.7.3 Inde Pfilspezifischer Teil (nach CiA DS-4) Sub Parameter Inde Datentyp Zu griff Standardwert Spei chern 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 63h Offsetwert für longitudinale (X) Achse INT6 64h 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 63h Offsetwert für laterale (Y) Achse INT6 64h Differenzoffsetwert für laterale (Y) Achse INT6 Tabelle 3: Pfilspezifischer Teil des Objektverzeichnisses 6.7.3. Auflösung (6h) Die Auflösung ist aller Neigungssensoren beträgt fest, (default: *, ). Alle Winkelwerte im Ob jektverzeichnis (6h, 6h, 63h, 64h sowie 6h, 6h, 63h, 64h) sind als Vielfaches von, zu interpretieren. Beispiel: Winkelwert = -37, -3,7 6.7.3. 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 (Betriebsparame ter: 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 6.7.3.3 beschrieben. Beispiel: Wertebereich Typ ISD P: Wertebereich Typ ISD 9 P: 6.7.3.3-8... +7999-8,... +79,99 =...359,99-9... +9-9,... + 9, 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: 3-HB---D-ISDP 8
6 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 Bit4 Bit3 Bit Bit Bit Nullpunktein stellung Invertierung = /inaktiv = aktiv = /inaktiv = aktiv unbenutzt Tabelle 4: Betriebsparameter (6h und 6h) 6.7.3.4 Nullpunkteinstellung: Vorgabewert, Offsetwert, Differenzoffsetwert (6//3h) Mit Hilfe der Werte für Vorgabewert, Offsetwert und Differenzoffsetwert lässt sich eine Nullpunktein stellung 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 63h 63h 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 64h 64h Zusätzlicher Offset, unabhängig von Objekt 6h und 63h / 6h und 63h Der hier eingegebene Wert wird direkt auf den aktuellen Neigungswert aufaddiert. Tabelle 5: Nullpunkteinstellung Dokument: 3-HB---D-ISDP 9
6 CANopen Schnittstelle 6.8 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 3h (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 3,4 des herstellerspezifischen Fehler feldes signalisiert. Nachdem das Gerät fehlerfrei ist, sendet es eine Emergency-Nachricht welches nur Nul len enthält. Der aktuelle Gerätezustand (Pre-Operational, Operational oder Stopped) wird von den Fehlerzu ständen 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 6 dargestellt: Emergency Object Byte Byte Emergency Err Code Byte Err Register (h) Byte3 Byte4 Bitfeld Kommunikati onsfehler Bitfeld Gerätefehler Byte5 Byte6 Byte7 Herstellerspezifisches Fehlerfeld Tabelle 6: 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 83 Der Ausfall des Guarding-Masters wurde erkannt (Node Guard Event) 84 Bus-Off Zustand verlassen Tabelle 7: Emergency Err Code Bitfeld Gerätefehler Sensorfehler nur Typ: ISD P Sensorfehler X-Achse nur Typ: ISD 9 P Sensorfehler Y-Achse nur Typ: ISD 9 P 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. 4 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 8: Emergency: Manufacturer Specific Err Field Dokument: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6.9 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. 6.9. 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 so wie 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 er kennen. 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 er halten, 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 Übea chung des Masters (kein Lifeguarding). 6.9. Heartbeat Heartbeat ist ein Ausfallübeachungsmechanismus der ohne die Veendung von RTR-Telegrammen aus kommt. Dazu sendet der Neigungssensor zyklisch eine Heartbeat-Nachricht, welche den Status des Gerä tes 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: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6. LSS: Layer Setting Service (nach CiA DSP-35) 6.. Einstellung von Node-ID und Baudrate Die Einstellung der Teilnehmeradresse (Node-ID) und der Baudrate wird über den LSS (Layer Setting Ser vice) realisiert. Für die Kommunikation zwischen LSS-Master und LSS-Slave (Neigungssensor) dienen zwei CAN-Identifier (7E5h und 7E4h). Jeder Neigungssensor besitzt eine eindeutige 8 Bit LSS-Adresse über die er im CAN-Netzwerk angespchen werden kann. Diese setzt sich aus den drei 3 Bit Parametern des Identity-Objekts 8h und der Seriennummer zusammen: Vendor-ID 59h (Herstellerkennung: GEMAC mbh) Pdukt-Code 5A7h (5A7h = 354dec = PR-354-3) Revisionsnummer Eh (Eh = PR-354-3) Seriennummer h (jeweilige Seriennummer des Neigungssensor Typschild) = 3dec 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 3 5 kbit/s 4 5 kbit/s 5 unbenutzt 6 5 kbit/s 7 kbit/s 8 kbit/s 9 Automatische Baudratenerkennung Tabelle 9: LSS Baudrateninde nach CiA DSP-35 6. Automatische Baudratenerkennung (nach CiA AN-8) Die automatische Baudratenerkennung dient der automatischen Einstellung der Baudrate des Neigungs sensors auf die im Netzwerk vorhandene Baudrate. Dazu befindet sich der Neigungssensor nach dem Ein schalten 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 6.3 Status-LED (nach CiA DR-33-3) ). 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 8). Hinweis: Für die korrekte Funktion der automatischen Baudratenerkennung müssen Telegramme von anderen BusTeilnehmer vorhanden sein. Dokument: 3-HB---D-ISDP
6 CANopen Schnittstelle 6. 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. 6.3 Status-LED (nach CiA DR-33-3) Die eingebaute Status-LED zeigt den aktuellen Gerätezustand (RUN LED, grün) sowie eventuell eingetrete ne 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: 3-HB---D-ISDP 3
7 Sensorkonfiguration 7 Sensorkonfiguration 7. Neigungssensor-Pgrammieradapter Der separat erhältliche Neigungssensor-Pgrammieradapter (Starter-Kit) dient der komfortablen Einstel lung 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 bei liegende Adapterkabel, erfolgt die Verbindung der Neigungssensoren mit dem Pgrammieradapter. Die Neigungssensoren werden über diesen mit Spannung versorgt. Eine zusätzliche Spannungsversorgung ist nicht notwendig. Abbildung : Starter-Kit Dokument: 3-HB---D-ISDP 4
7 Sensorkonfiguration 7. 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 3D-Darstellung und Anzeige der aktuellen Neigungswinkel Oszilloskop-Darstellung der aktuellen Neigungswinkel Firmwaredownloadmöglichkeit Automatische Neigungssensorsuche bei unbekannten Kommunikationsparametern Abbildung : PC-Software Dokument: 3-HB---D-ISDP 5
8 Bestellinformationen 8 Bestellinformationen Artikelnummer Pdukttyp Beschreibung/Unterscheidung PR-35-3 ISD P CANopen, -dimensional, 36, Kunststoffgehäuse PR-3-3 ISD P CANopen, -dimensional, 36, Metallgehäuse PR-354-3 ISD 9 P CANopen, -dimensional, ±9, Kunststoffgehäuse PR-34-3 ISD 9 P CANopen, -dimensional, ±9, Metallgehäuse PR-3999- ISPA Neigungssensor Pgrammieradapter (Starterkit bestehend aus Pgrammieradapter, Kabel und PC-Software) Tabelle : Bestellinformationen Dokument: 3-HB---D-ISDP 6