Gerätehandbuch Drehgeber mit CANopen Schnittstelle RM7xxx RN7xxx 704434/01 08 / 2010 Ident-Nr. 685290-01
Inhalt 1 Vorbemerkung.................................................. 4 1.1 Verwendete Symbole......................................... 4 1.2 Verwendete Warnhinweise..................................... 4 2 Sicherheitshinweise.............................................. 4 3 Allgemeine Informationen.......................................... 5 3.1 Absolute Drehgeber.......................................... 5 3.2 CANopen-Technik........................................... 5 3.2.1 Zertifizierung der CANopen-Produkte........................ 5 3.3 Referenzen................................................. 5 3.3.1 Abkürzungen........................................... 6 4 Einbau des Drehgebers........................................... 6 4.1 Einstellungen innerhalb des Drehgebers.......................... 6 4.2 Knotenadresse.............................................. 7 4.3 Busabschluss............................................... 7 4.4 Baudrateschalter............................................ 7 4.5 Elektrischer Anschluss des Drehgebers........................... 8 4.6 BUS-Stränge............................................... 9 4.7 Abschirmung............................................... 10 4.8 EDS-Datei................................................ 10 4.9 Parametrierung..............................................11 4.10 LED-Anzeige..............................................11 4.10.1 Modul-LED............................................11 4.10.2 Status-LED........................................... 12 5 Profilübersicht.................................................. 12 6 Drehgeberfunktionalität........................................... 13 6.1 Grundlegende Funktionalität Drehgeber......................... 13 6.2 Default-Identifier............................................ 13 6.3 Boot-Message............................................. 14 6.4 Betriebsparameter.......................................... 15 6.5 Skalierfunktion............................................. 15 6.5.1 Übersicht............................................. 15 6.5.2 Skalierformeln......................................... 16 6.6 Presetwert................................................ 16 6.6.1 Übersicht............................................. 16 6.6.2 Presetberechnung...................................... 17 6.7 Nulleinstellung............................................. 18 6.8 Geschwindigkeit und Beschleunigung........................... 18 6.9 PDO Mapping.............................................. 18 6.9.1 PDO-Konfiguration...................................... 19 6.9.2 PDO-Konfigurationsbeispiel............................... 20 6.10 Heartbeat................................................ 21 6.11 IRT-Modus............................................... 21 2
6.11.1 Drehgeberdiagnose.................................... 22 6.11.2 Betriebszustand....................................... 22 6.12 Alarm- und Warnnachrichten................................. 22 7 Herstellerspezifische Objekte...................................... 23 7.1 Objekt 0x5003, Geschwindigkeitstyp............................ 23 7.2 Objekt 0x5A03, Seriennummer 2............................... 24 8 Beispiel Drehgeberkonfiguration.................................... 24 Lizenzen und Warenzeichen Microsoft, Windows, Windows XP und Windows Vista sind eingetragene Warenzeichen der Microsoft Corporation. Adobe und Acrobat sind eingetragenen Warenzeichen der Adobe Systems Inc. Alle benutzten Warenzeichen und Firmenbezeichnungen unterliegen dem Copyright der jeweiligen Firmen. 3
1 Vorbemerkung 1.1 Verwendete Symbole Handlungsanweisung > Reaktion, Ergebnis [ ] Bezeichnung von Tasten, Schaltflächen oder Anzeigen Querverweis Wichtiger Hinweis Fehlfunktionen oder Störungen sind bei Nichtbeachtung möglich. Information Ergänzender Hinweis 1.2 Verwendete Warnhinweise ACHTUNG Warnung vor Sachschäden. 2 Sicherheitshinweise Diese Anleitung ist Bestandteil des Gerätes. Sie enthält Texte und Abbildungen zum korrekten Umgang mit dem Gerät und muss vor einer Installation oder dem Einsatz gelesen werden. Befolgen Sie die Angaben dieser Anleitung. Nichtbeachten der Hinweise, Verwendung außerhalb der nachstehend genannten bestimmungsgemäßen Verwendung, falsche Installation oder Handhabung können Beeinträchtigungen der Sicherheit von Menschen und Anlagen zur Folge haben. Der Einbau und Anschluss muss den gültigen nationalen und internationalen Normen entsprechen. Die Verantwortung trägt derjenige, der das Gerät installiert. An den Anschlüssen dürfen nur die in den technischen Daten, bzw. auf dem Geräteaufdruck angegebenen Signale eingespeist werden. 4
3 Allgemeine Informationen 3.1 Absolute Drehgeber Bei einem absoluten Drehgeber wird jeder Winkelposition ein codierter Positionswert zugeordnet. Dieser wird von einer Codierscheibe mit mehreren parallelen feinen Codesegmenten, die einzeln abgefragt werden, erzeugt. Bei Singleturn- Drehgebern, d.h. einem Drehgeber, der innerhalb einer Umdrehung absolute Positionen erzeugt, wiederholt sich die absolute Positionsinformation bei jeder Umdrehung. Ein Multiturn-Drehgeber kann auch über eine Getriebebox mit Magneten, die individuell von Hall-Elementen erfasst werden, zwischen Umdrehungen unterscheiden. Die Anzahl der einzelnen Umdrehungen wird durch die Auflösung der Multiturn-Erfassung bestimmt und wiederholt sich, nachdem die Gesamtauflösung erreicht ist. 3.2 CANopen-Technik Das CANopen Kommunikationsprofil basiert auf der CAN-Application-Layer (CAL) Spezifikation von CiA (CAN in Automation). CANopen wird als robuster Feldbus mit hochflexiblen Konfigurationsmöglichkeiten angesehen. Er wird in vielen verschiedenen Applikationen eingesetzt, die alle auf verschiedenen Applikationsprofilen beruhen. CANopen umfasst ein Konzept zur Konfigurierung und Kommunikation von Echtzeitdaten unter Verwendung synchroner und asynchroner Nachrichten. Es werden vier Typen von Nachrichten (Objekte) unterschieden. 1. Administration Nachrichten (Layer Management, Network Management und Identifier Distribution) 2. Service Data Nachrichten (SDO) 3. Process Data Nachrichten (PDO) 4. Vordefinierte Nachrichten (Synchronisation, Time Stamp, Emergency) Weitere Informationen finden Sie in der CANopen-Spezifikation. 3.2.1 Zertifizierung der CANopen-Produkte Um Interoperabilität und geeignete Gerätefunktionalität zu erreichen, werden die CANopen-Produkte von externen Prüfstellen verifiziert. Eine Kopie des Zertifikats ist diesem Handbuch beigefügt. 3.3 Referenzen http://www.can-cia.org CAN Application Layer, DS 201 207 CiA Auf CAL basierendes Kommunikationsprofil, DS 301 CiA Geräte-Profile für Drehgeber, DS 406 CiA CAN-Spezifikation Version 2.0 A Robert Bosch GmbH CANary CAN-Steuerung Atmel 5
3.3.1 Abkürzungen CAN Controller Area Network CiA CAN in Automation CAL CAN Application Layer EDS Electronic Data Sheet DCF Device Configuration File SDO Service Data Object PDO Process Data Object TPDO Transmit PDO COB-ID Communication Object Identifier NMT Network Management IRT Isochronous Real Time 4 Einbau des Drehgebers 4.1 Einstellungen innerhalb des Drehgebers Die Knotenadresse des Drehgebers, die Baudrate und der Busabschluss müssen während der Inbetriebnahme des Gerätes konfiguriert werden. Dies geschieht durch Entfernen des Gehäusedeckels an der Rückseite. 1: Schalter Knotenadresse 2: Busabschluss ein/aus 3: Baudratenschalter 4: Busausgang 5: Buseingang 6
6: Versorgung +UB 7: Null -Setztaste 8: Schraubklemmen für Bus und Versorgungsanschluss 4.2 Knotenadresse Die Knotenadresse des Gerätes kann über zwei dezimale Drehschalter innerhalb des Gerätes eingestellt werden. Die Schrittweite, x10 und x1, ist neben den Schaltern angegeben. Der zulässige Adressbereich liegt zwischen 3 und 98. Der Adressbereich 0 bis 2 ist für den Master reserviert. Die Adresse 0 wird für Sammelnachrichten, d.h. die Master-Sammelnachrichten an die multiplen Slaves, benutzt. Beachten Sie, dass jede Adresse, die in einem CANopen-Netzwerk benutzt wird, einzigartig sein muss und nicht von anderen Geräten benutzt werden darf. Die Geräteadresse wird gelesen und übernommen, wenn die Drehgeberversorgung eingeschaltet ist (oder der NMT-Befehl Reset_Communication oder Reset_ Node). Beide Aktionen sind notwendig, um an den Adresseinstellungen vorgenommene Änderungen zu übernehmen. 4.3 Busabschluss In einem CANopen-Netzwerk sind alle Geräte in einer Busstruktur verbunden. Bis zu 32 Geräte (Master bzw. Slaves) können in einem Abschnitt angeschlossen werden. Wenn mehr Geräte benötigt werden, müssen Repeater eingesetzt werden, um die Signale zwischen den Segmenten zu verstärken. Am Anfang und am Ende von jedem Bussegment muss ein aktiver Abschluss hinzugefügt werden, um fehlerfreien Betrieb sicherzustellen. Diese Abschlüsse sind innerhalb des Gerätes eingebaut und können über Dip-Schalter aktiviert werden. Der aktive Abschluss ist nur aktiviert, wenn der Drehgeber eingeschaltet ist. Wenn das Gerät stromfrei ist, werden die CAN_H- und CAN_L-Leitungen intern von einem 121Ω Widerstand abgeschlossen. Bit 1 Bit 2 Auswirkung Ein Ein Zwischen CAN_H und CAN_L befindet sich ein 121 Ohm-Widerstand Ein Aus Keine gültige Einstellung Aus Ein Keine gültige Einstellung Aus Aus Zwischen CAN_H und CAN_L befindet sich kein Widerstand 4.4 Baudrateschalter Die Kommunikations-Baudrate kann mit Hilfe des Drehschalters innerhalb des Drehgebers eingestellt werden. Die Baudrate wird gemäß der folgendentabelle eingestellt. 7
Einstellungen Baudrateschalter Baudrate [kbit] Baudrateschalter 10 0 20 1 50 2 125 3 250 4 500 5 800 6 1000 7 400 8 4.5 Elektrischer Anschluss des Drehgebers ACHTUNG Das Gerät darf nur von einer Elektrofachkraft installiert werden. Anlage vor dem elektrischen Anschluss spannungsfrei schalten. 1: Spannungsversorgung UB 8 Funktion +U B (9...36 V DC) + 0 V - Klemme Die Kabeleinführungen des Drehgeber müssen immer mit einem abgeschirmten Spannungsversorgungskabel mit einem Leiterquerschnitt zwischen 0,34 mm 2 und 1,5 mm 2 versehen sein. Der zulässige äußere Kabeldurchmesser beträgt ø 8...ø 10 mm. Innerhalb des Deckels befinden sich zwei Schraubklemmen mit den erforderlichen Spannungsversorgungsklemmen mit der Markierung (+) und (-).
Die (+) Klemme wird für den Anschluss an den +U B -Strang (9...36 V DC) benutzt. Die (-) Klemme wird für den Anschluss an den 0 V-Strang benutzt. 4.6 BUS-Stränge 1: Busausgang 2: Buseingang Funktion CAN-Abschirmung CAN GND CAN_H CAN_L Klemme Kabeleinführung G H L Die Kabeleinführungen des Drehgeber müssen mit einem aus zwei verdrillten Einzeladern bestehenden Kabel gemäß EN50170 versehen sein. Die Richtlinien empfehlen einen Leiterquerschnitt > 0,34 mm 2. Der zulässige äußere Kabeldurchmesser beträgt ø 6... ø 8 mm. Im Anschlussraum befinden sich sechs Schraubklemmen mit den benötigten Busleitungsklemmen mit der Markierung H, L und G. (H)-Klemme an die CAN_H-Leitung anschliessen. (L)-Klemme an die CAN_L-Leitung anschliessen. (G)-Klemme an die CAN_G-Leitung anschliessen. Die G-, H- und L-Klemmen sind jeweils intern miteinander verbunden, so dass die Busleitungen mit irgendeinem Paar verbunden werden können. 9
4.7 Abschirmung Um den größtmöglichen Schutz vor Störspannungen und Verträglichkeit gegenüber anderen elektromagnetischen Störgrößen zu erreichen, müssen die Bus- und Stromversorgungskabel immer abgeschirmt sein. Die Abschirmung muss an beiden Kabelenden mit der Masse verbunden sein. In bestimmten Fällen kann ein Ausgleichsstrom über die Abschirmung fließen. Deswegen wird ein Ausgleichsdraht für das Potential empfohlen. 4.8 EDS-Datei Eine EDS-Datei kann von unserer Homepage heruntergeladen werden: www.ifm.com Inhalt der EDS-Datei: Die Kommunikationsfunktionen und Objekte, wie in dem CANopen-Kommunikationsprofil DS-301 festgelegt Die gerätespezifischen Objekte, wie in dem Drehgeber-Profil DS-406 festgelegt Herstellerspezifische Objekte. Die EDS-Datei dient als Schablone für unterschiedliche Konfigurationen eines Gerätetyps. Eine DCF-Datei wird von der EDS-Datei erzeugt und beschreibt eine bestimmte Gerätekonfiguration, einschließlich Objektwerte, gewählte Baudrate und Modul-ID. CANopen-Konfigurationswerkzeuge sind erhältlich, um die CANopen-Netzwerkkonfiguration und die Gerätekonfiguration über den CAN-Bus zu unterstützen. Die Informationen über das Gerät befinden sich in der EDS-Datei. Der EDS-Installationsprozess hängt von Ihrem Konfigurationswerkzeug ab; bitte setzen Sie sich mit Ihrem Steuerungshersteller in Verbindung, wenn Probleme auftreten. 10
4.9 Parametrierung Wenn sich das Gerät im Zustand Pre-Operational befindet, werden die Parameter mit Hilfe der in der EDS-Datei enthaltenen Objekte von dem Konfigurationswerkzeug eingestellt. Die Parameter können auch während der Laufzeit (Betriebszustand) geändert werden. Die Positionsdaten werden direkt durch einige Parameter beeinflusst und ändern sich direkt nach einer solchen Parameter-Nachricht. Skalierfunktionsparameter und die Codesequenz nur bei stillstehender Welle ändern. Der Parametrierprozess hängt von Ihrem Konfigurationstool ab; setzen Sie sich bei Problemen mit Ihrem Steuerungshersteller in Verbindung. 4.10 LED-Anzeige Auf dem Deckel des Drehgebers sind zwei LEDs sichtbar, die den Status des Drehgebers bestimmen. Die Modul-LED gibt den Status des Moduls selbst an. Die Status-LED gibt den Modulstatus auf dem Bus an. Die LEDs können permanent ein- oder ausgeschaltet sein, flashen oder blinken. Flashen: LED 200 ms ein, 200 ms aus Blinken: LED 200 ms ein, 1000 ms aus (Einzelblinken) LED 200 ms ein, 200 ms aus, 200 ms ein, 1000 ms aus (Doppelblinken) 4.10.1 Modul-LED Die Modul-LED ist eine zweifarbige LED mit folgender Funktionalität: LED aus grün Anzeige keine Spannungsversorgung Spannungsversorgung ok rot Positionsfehler, der Drehgeber kann keinen korrekten Positionswert angeben 3 x flashen grün, aus Null-Einstelltaste gedrückt und die Position auf Null gesetzt. Nach 3maligem Flashen geht die LED automatisch in den vorherigen Zustand zurück rot flashend falsche Schalteinstellungen 11
4.10.2 Status-LED Die Status-LED ist eine zweifarbige LED mit zwei Funktionen; eine grüne LED (Run-Status) und eine rote LED (Fehlerstatus). LED grün blinkend grün flashend grün leuchtend rot aus rot flashend rot doppelt flashend rot leuchtet Anzeige Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status Operational Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status Stopped Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status Pre-Operational kein Fehler Überlauf am Fehlerzähler Es ist ein Guard oder Heartbeat-Ereignis aufgetreten Der Drehgeber befindet sich im Bus-Off Zustand Wenn sich der Drehgeber auf fehlerfreier Kommunikation im Status Operational befindet, leuchtet die Modul-LED grün und die Status-LED blinkt grün. 5 12 Profilübersicht Das Drehgeberprofil definiert die Funktionen der an CANopen angeschlossenen Drehgeber. Die Betriebsfunktionen sind in zwei Geräte-Klassen eingeteilt: Klasse 1 Die obligatorische Klasse mit Grundfunktionen, die alle Drehgeber unterstützen müssen. Der Drehgeber der Klasse 1 kann optional ausgewählte Funktionen der Klasse 2 unterstützen. Diese Funktionen müssen jedoch entsprechend dem Profil realisiert werden. Klasse 2 Der Drehgeber muss alle Funktionen der Klasse 1 sowie alle in der Klasse 2 festgelegten Funktionen unterstützen. Funktionen der Klasse 2 Übertragung des absoluten Positionswertes mit Polling-, zyklischen oder SYNC-Modus. Geschwindigkeits- und Beschleunigungsausgabewerte Änderung der Codesequenz Voreinstellungen
Skalierung der Drehgeberauflösung Fortgeschrittene Diagnostik Drehgeberidentifizierung Betriebszustand Betriebszeit Alarmnachrichten und Warnungen Auf alle Programmier- und Diagnoseparameter kann über SDOs zugegriffen werden. Der Ausgabepositionswert des Drehgebers wird binär dargestellt. 6 Drehgeberfunktionalität 6.1 Grundlegende Funktionalität Drehgeber Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über die grundlegenden Funktionen des Drehgebers und wie deren Funktionalität im Drehgeber umgesetzt ist. Physikalische Position Grundfunktion Absolute Position Codefolge Singleturn-Auflösung Anzahl der unterscheidbaren Umdrehungen Messschritte pro Umdrehung Skalierfunktion gesamter Messbereich in Messschritten Skalierfunktion Steuerung/Status Presetfunktion Presetwert Offset-Wert Ausgang Positionswert 6.2 Default-Identifier Um den Konfigurationsaufwand zu mindern, wird eine Zuordnungsübersicht der Default-Identifier für CANopen Geräte festgelegt. Diese ID-Zuordnungsübersicht besteht aus einem Funktionsteil, das die Objektpriorität festlegt, und einem Modul- ID-Teil, das gleich der Knotennummer (1 bis 127) ist. Eine Sammelnachricht nicht bestätigter Dienste (NMT und SYNC) wird durch eine Modul-ID von Null angezeigt. Bei CANopen ist der 11-Bit-Identifier folgendermaßen aufgebaut Bit-Nr. 0...6 Knotennummer Bit-Nr. 7...10 Funktionscode 13
Bit-Nr 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Funktionscode Knotennummer Objekt Die folgenden Broadcast-Objekte mit Default-Identifier sind im Drehgeber vorhanden: Funktionscode (binär) daraus resultierender Identifier (COB-ID) Prioritätsgruppe NMT 0000 0 0 SYNC 0001 128 0 Die folgenden Punkt-zu-Punkt-Objekte (peer-to-peer) mit Default-Identifier sind im Drehgeber vorhanden: Objekt Funktionscode (binär) daraus resultierender Identifier (COB-ID) Prioritätsgruppe EMERGENCY 0001 129...255 0, 1 PDO1 (tx) 0011 385...511 1, 2 PDO2 (tx) 0101 641...767 2, 3 SDO (tx) 1011 1409...1535 6 SDO (rx) 1100 1537...1663 6, 7 Node Guard 1110 1793...1919-6.3 Boot-Message Der Drehgeber sendet nach dem Einschalten und der Initialisierung eine Boot- Nachricht. Diese Nachricht verwendet den Default-Emergency-Identifier und hat keine Datenbytes. Mit dieser Nachricht kann der Anwender den Sendeknoten direkt von dem verwendeten Identifier (COB-ID) bekommen, da dies eine Funktion der Knotennummer ist, Kapitel 6.2. 14
6.4 Betriebsparameter Objekt 6000h, Betriebsparameter, steuert die Funktionen für Codefolge und Skalierung. Bit Funktion Bit = 0 Bit = 1 Klasse 1 Klasse 2 0 Codefolge CW CCW M* M* 2 Skalierungsfunktionssteuerung ausgeschaltet freigegeben 4...11 reserviert für weitere Nutzung 12...15 Herstellerspezifische Parameter keine Angabe keine Angabe O O M O Die Codefolge definiert, ob steigende oder fallende Positionswerte ausgegeben werden, wenn sich die Drehgeberwelle im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn dreht (auf die Welle gesehen). Die Skalierfunktionssteuerung wird für die Freigabe / das Blockieren der Messschritte pro Umdrehung im Objekt (6001h) und für den gesamten Messbereich in Messschritten im Objekt (6001h) benutzt ( Kapitel 6.5) Wenn das Skalierfunktionsbit gesetzt ist, beeinflussen die Skalierparameter den Ausgabepositionswert. Ist das Skalierfunktionsbit auf 0 gesetzt, ist die Skalierfunktion ausgeschaltet. 6.5 Skalierfunktion 6.5.1 Übersicht Mit der Skalierfunktion wird der interne Zahlenwert des Drehgebers in der Software konvertiert, um die physikalische Auflösung des Drehgebers zu ändern. Die Parameter "Schritte pro Umdrehung" (Objekt 0x6001h) und "Gesamter Messbereich in Schritten" (Objekt 0x6002h) sind die Skalierparameter, die mit dem Skalierfunktions-Kontrollbit arbeiten. Wenn ein Multiturn-Drehgeber skaliert wird, muss der Parameter "Schritte pro Umdrehung" vor dem Parameter "Gesamter Messbereich in Schritten" gesendet werden. Der Datentyp für beide Skalierparameter ist 32 (ohne Vorzeichen) mit einem Wertebereich von 1 bis 2 32 (begrenzt durch die Drehgeberauflösung). Bei einem 25-Bit-Drehgeber mit einer Singleturn-Auflösung von 13 Bits liegt der zulässige Wert für "Schritte pro Umdrehung" zwischen 1 und 2 13 (8192) und für den "Gesamten Messbereich in Schritten" liegt der zulässige Wert zwischen 1 und 2 25 (33554432). Die Skalierparameter sind ausfallsicher abgelegt und werden bei jedem Start erneut geladen. 15
Format der Singleturn-Skalierparameter Byte 3 2 1 0 Bit 31-24 23-16 15-8 7-0 Daten 2 31-2 24 2 23-2 16 2 15-2 8 2 7-2 0 Objekt 6001h - Schritte pro Umdrehung Format der Multiturn-Skalierparameter Byte 3 2 1 0 Bit 31-24 23-16 15-8 7-0 Daten 2 31-2 24 2 23-2 16 2 15-2 8 2 7-2 0 Objekt 6002h - Gesamter Messbereich in Schritten 6.5.2 Skalierformeln Die Skalierfunktion, die im CANopen-Drehgeber verwendet wird, ist auf eine Singleturn-Auflösung innerhalb eines Schrittes begrenzt. Nach dem Herunterladen neuer Skalierparameter sollte die Presetfunktion verwendet werden, um den Anfangspunkt des Drehgebers einzustellen. Die Skalierfunktionsparameter nur bei stillstehender Welle ändern. In der folgenden Formel wird ein 25-Bit-Multiturn-Drehgeber mit einer Singleturn- Auflösung von 13 Bit als Beispiel verwendet. Formel für die Multiturn-Skalierfunktion: A = (singleturn_position x measuring_units_per_revolution) / 8192 output_position = (revolution_number x measuring_units_per_revolution) + A Wobei: singleturn_position = der absolute Singleturn-Positions-Wert revolution_number = die absolute Multiturn-Anzahl 6.6 Presetwert 6.6.1 Übersicht Die Presetfunktion (Objekt 0x6003h) unterstützt die Anpassung des Drehgeber an den mechanischen Nullpunkt oder an einem voreinzustellenden Wert. Die Presetfunktion wird nach der Skalierfunktion verwendet. Der voreingestellte Wert wird um den Messwert ausgegeben. Ein Preset wird von dem Drehgeber wie folgt ermittelt: 16
Der Drehgeber liest den aktuellen Positionswert und berechnet von dem Presetwert und dem gelesenen Positionswert einen Offsetwert. Der Positionswert wird mit dem berechneten Offsetwert verschoben. Der Offsetwert kann mit der Diagnosefunktion (Objekt 6509h) gelesen werden, ist ausfallsicher abgelegt und wird bei jedem Start wieder geladen. Die Presetfunktion nur bei stillstehender Welle anwenden. Format des Presetwertes Byte 3 2 1 0 Bit 31-24 23-16 15-8 7-0 Daten 2 31-2 24 2 23-2 16 2 15-2 8 2 7-2 0 6.6.2 Presetberechnung Objekt 6003h - Presetwert Es wird ein Offsetwert berechnet, wenn der Drehgeber den Presetwert empfängt, siehe nachstehende Setup Berechnung. Der Offsetwert wird anschließend während der Laufzeit verwendet, um die aktuelle Position auf die erforderliche Ausgabeposition zu verschieben, siehe nachstehende Laufzeitberechung. In den nachstehenden Formeln ist die aktuelle Position die absolute Position der Drehgeber-Scheibe nach der Skalierfunktion. Die Berechnungen erfolgen mit vorzeichenbehafteten Werten. Setup Berechung: offset_value = preset_value - current_value Ein zuvor eingestellter Offsetwert ist nicht in der aktuellen Position enthalten. Laufzeit Berechung: output_position = current_position + offset_value 17
6.7 Nulleinstellung Die Nulleinstellung kann durch 2 Verfahren vorgenommen werden. Einstellung per Software Wenn man das voreingestellte Objekt benutzt und den voreingestellten Wert auf Null setzt (00 00 00 00h) ergibt sich eine Nulleinstellung des Drehgebers. Einstellung per Taste Wenn die Nulleinstellungstaste mindestens 1 Sekunde lang gedrückt wird, wird die Position des Drehgebers auf Null gesetzt (00 00 00 00h). Anzeige Modul-LED grün, aus, grün, aus, grün, aus zur Bestätigung, dass der Positionswert auf Null gesetzt ist. 6.8 Geschwindigkeit und Beschleunigung Der Drehgeber unterstützt die Ausgabe sowohl vom Geschwindigkeitsobjekt (0x6030) als auch vom Beschleunigungsobjekt (0x6040). Um die Genauigkeit unabhängig von der Drehzahl des Drehgebers beizubehalten, können unterschiedliche Schritte eingestellt werden. Das Geschwindigkeitsobjekt ist auf einen 16-Bit- Wert mit Vorzeichen begrenzt. Eine Optimierung der angenommenen Drehzahl der Welle hinsichtlich der gewählten Auflösung ist notwendig, um einen Datenüberlauf zu vermeiden. Das Objekt 0x5003 (die Geschwindigkeitsart) ist ein herstellerspezifisches Objekt, das die Update-Zeit und die Auflösung (Schritte / Sekunde oder U / min) des Geschwindigkeitsobjekts (0x6030) und das Beschleunigungsobjekt (0x6040) einstellt. Das Geschwindigkeitstypobjekt wird in Kapitel 7.1 beschrieben. 6.9 PDO Mapping Dynamisches PDO-Mapping ermöglicht Änderungen an Objekten, die in ein PDO geschickt wurden. Die Drehgeber der Baureihen RM und RN können drei verschiedene Objekte in den PDOs abbilden. Name Objekt Subindex Länge Position 0x6004 4 Byte Geschwindigkeit 0x6030 1 2 Byte Beschleunigung 0x6040 1 2 Byte Der Drehgeber hat zwei Sende-PDOs. PDO1 (vom Cyclic_Timer zyklisch gesendet) und PDO2 (gesendet, wenn eine SYNC-Nachricht erhalten wurde). Beide PDOs werden standardmäßig abgebildet, um ausschließlich Positionsdaten zu senden. Beide PDOs können unabhängig geändert werden, um eine Kombination und Reihenfolge des obigen Objekts zu senden. 18
Die Struktur der Einträge des Objekts "Übertragung des PDO-Mapping Parameters" Subindex 1...3 ist wie folgt: Byte MSB Byte MSB - 1 Byte LSB + 1 Byte LSB Objekt Subindex Objektlänge (Anzahl der Bits) 6.9.1 PDO-Konfiguration Um das PDO-Mapping zu ändern, muss der Drehgeber im NMT-Modus preoperational sein. Das PDO muss auf "nicht gültig" gesetzt sein. Das geschieht, indem Bit 31 (MSB) im Subindex 1 "COB-ID verwendet von PDO " im Objekt "PDOKommuniktionsparameter übertragen" gelöscht wird. Das PDO muss deaktiviert sein, "PDO-Mapping-Parameter übertragen" Subindex 0 auf 0 setzen. Zum Umkonfigurieren des PDO-Mapping senden Sie die Daten des betroffenen Objekts, den Subindex und die Länge des ersten Objekts an "PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 1. Dann verfahren Sie genauso für das optionale zweite und dritte Objekt an "PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 2 und 3. Der "PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 0 muss auf die Anzahl der in dem PDO (1-3) abgebildeten Objekte gesetzt werden. Das neu konfigurierte PDO-Mapping muss von dem Einstellbit 31 (MSB) in Subindex 1 "COB-ID von PDO benutzt" im Objekt "PDO-Kommunikationsparameter übertragen" auf gültig" gesetzt werden. Nach Einstellen des Drehgebers im NMT- Modus Operational wird das neukonfigurierte PDO-Mapping freigeschaltet. Das PDO-Mapping kann sicher auf EEPROM durch das Objekt 0x1010 "Parameterfeld speichern" gespeichert werden (Subindex 1 Alle Parameter" oder Subindex 2 Kommunikationsparameter"). 19
6.9.2 PDO-Konfigurationsbeispiel Das folgende Kapitel zeigt, wie das PDO1 mit Position und Geschwindigkeit abgebildet wird (der Drehgeber hat die Adresse 0x0F, alle Daten in Hex-Format). Schritt ID Daten Hinweis 1 0 80 0F Einstellen des Drehgebers im NMT-Modus auf Pre-Operational 2 60F 23 00 18 01 8F 01 00 80 PDO1 auf nicht gültig und COB- ID auf 0x18F einstellen 3 60F 2F 00 1A 00 00 00 00 00 "PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 0 auf 0 einstellen (Mapping deaktiviert) 4 60F 23 00 1A 01 20 00 04 60 Position (Objekt 0x6004) auf die erste Position im PDO abbilden 5 60F 23 00 1A 02 10 01 30 60 Geschwindigkeit (Objekt 0x6030) auf die zweite Position im PDO abbilden 6 60F 2F 00 1A 00 02 00 00 00 "PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 0 auf 2 stellen (die Anzahl von Objekten, die im PDO abgebildet sind) 7 60F 23 00 18 01 8F 01 00 00 PDO1 auf gültig und COB-ID auf 0x18F einstellen 8 0 01 0F Den Drehgeber einstellen, wenn er sich im NMT-Modus Operational befindet Das Abbilden von PDO1 ist damit abgeschlossen. Die PDO1-Nachricht kann z.b. wie folgt aussehen: ID Daten 18F 4E C9 B2 00 53 01 wobei 4E C9 B2 00 Positionsdaten sind und 53 01 der Geschwindigkeitswert ist. 20
Zum Speichern des PDO-Mapping im EEPROM senden Sie: ID Daten Hinweis 60F 23 10 10 02 73 61 76 65 Speichern Sie alle Kommunikationsparameter, indem Sie den ASCII-Code für "SPEICHERN" an Objekt 0x1010, Subindex 2 senden 6.10 Heartbeat Die Drehgeber der Baureihen RM und RN können als Heartbeat-Producer agieren. Die Zeit zwischen den beiden Heartbeats wird im Objekt "Producer Heartbeat- Zeit" (0x1017) konfiguriert und liegt im Millisekundenbereich (1...65535). Wenn die "Producer Heartbeat-Zeit" (0x1017) Null (0) ist, ist Heartbeat deaktiviert. Das Objekt "Heartbeat-Zeit" (0x1017) wird sicher im EEPROM gespeichert und beim Anlauf wieder geladen. 6.11 IRT-Modus Um die Echtzeitcharakteristik zu verbessern, kann der Drehgeber im IRT-Modus (Isochronous Real Time = isochrone Echtzeit) arbeiten. Im normalen Betriebsmodus wird der Positionswert zyklisch alle 0,5ms aufgezeichnet. Wenn "Position bei Sync lesen" gesperrt ist, benutzt das PDO2 (Daten bei SYNC senden) die zuletzt aufgezeichnete Position des Drehgebers. Dadurch wird dem Ausgabepositionswert eine Nichtechtzeitcharakteristik hinzugefügt. Im IRT-Modus wird "Position bei SYNC lesen" gesetzt, der Positionswert wird nur aufgezeichnet, wenn die SYNC- Nachricht erhalten wird. Wenn das Bit "Position bei SYNC lesen" im Betriebsparameterobjekt (0x6000) gesetzt wird, werden die folgenden Änderungen vorgenommen: Das Geschwindigkeitsobjekt (0x6030) und das Beschleunigungsobjekt (0x6040) sind gesperrt, weil die zyklische Positionsaufzeichnung für das Berechnen dieser Werte obligatorisch ist. PDO1 (Daten zyklisch senden) ist gesperrt, Objekt 0x1800, Subindex 1, Bit 31 wird gesetzt und im EEPROM gespeichert. Das Objekt "PDO1 übertragen" (0x1800) wird nur dann gelesen, wenn das Bit "Position bei SYNC lesen" gesetzt ist. Das PDO2 (Daten bei SYNC senden) wird nur gesetzt, um Positionsdaten zu senden und das neue PDO2-Mapping wird im EEPROM gespeichert. Das Objekt "PDO2 tx-mapping" (0x1A01) wird nur dann gelesen, wenn das Bit "Position bei Sync lesen" gesetzt ist. Wenn die Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte während des Betriebs im IRT-Modus benötigt werden, wird empfohlen, diese Werte in der Masterapplikation zu berechnen und den Mastertakt (SYNC-Nachricht) als Referenz zu verwenden. 21
Bit Parameter 0 Codefolge 1 keine Angabe 2 Skalierungsfunktionskontrolle 3...14 keine Angabe 15 Position bei SYNC lesen Betriebsparameter (Objekt 0x6000) 6.11.1 Drehgeberdiagnose Die Drehgeberdiagnose kann von Objekten 65xxh gelesen werden. Die Betriebszustands-, Alarm- und Warndiagnose werden in den folgenden Kapiteln beschrieben. Für eine vollständige Übersicht der unterstützten Diagnose verweisen wir auf die EDS-Datei. 6.11.2 Betriebszustand Im Objekt 6500h kann der Betriebszustand gelesen werden. Die Funktion für jedes Bit entspricht den Betriebsparametern, siehe Kapitel 6.4. Die Skalierfunktionssteuerung (Bit 2) wird im Betriebszustand abhängig von der Einstellung in Betriebsparametern gesetzt. Zusätzlich können die tatsächlichen Skalierwerte, die im Drehgeber benutzt werden, als Diagnose ausgelesen werden, Objekt 6501h (Singleturn-Auflösung) und Objekt 6502h (Multiturn-Auflösung). 6.12 Alarm- und Warnnachrichten Wenn ein interner Alarm vom Drehgeber erfasst wird, geht er automatisch in den Status Pre-Operational über. Vom Drehgeber wird eine COB-ID EMCY-Nachricht (Objekt 0x1014h) gesendet. Diese überträgt, welcher Alarmtyp aufgetreten ist. Um wieder in den Betriebszustand zurückzukehren, muss ein NMT-Befehl gesendet werden. Der Drehgeber unterstützt die folgenden Alarm Nachrichten. Bit Supported_alarms / Alarmnachrichten 0 Positionsfehler 1-11 12 E2prom -Fehler 13...15 Alarmnachrichten (Objekt 0x6506/0x6505) Bit Supported_warnings / Warnnachrichten 0 1 Beleuchtungsregelung 22
Bit Supported_warnings / Warnnachrichten 2 Watchdog 3...15 Warnnachrichten (Objekt 0x6504/0x6503) 7 Herstellerspezifische Objekte 7.1 Objekt 0x5003, Geschwindigkeitstyp Das Objekt 0x5003 setzt die Updatezeit und die Auflösung (Schritte / Sekunde oder U / min) der Geschwindigkeitsinformation. Das Objekt beeinflusst sowohl das Geschwindigkeitsobjekt (0x6030) als auch das Beschleunigungsobjekt (0x6040). Geschwindigkeitstyp Einstellen 0 200 ms Updatezeit, Schritte / s 1 10 ms Updatezeit, Schritte / 10ms 2 100 ms Updatezeit, Schritte / 100ms 3 200 ms Updatezeit, U / min Das Geschwindigkeitsobjekt ist auf einen 16-Bit-Wert mit Vorzeichen beschränkt. Um einen Datenüberlauf zu vermeiden und die Genauigkeit zu optimieren wird empfohlen, die optimale Einstellung des Geschwindigkeitstyps zu berechnen. Übernehmen Sie auch die Skalierung in den Drehgeber. Die Datenmenge wird begrenzt und ein Überlauf vermieden, da die Berechnung des Geschwindigkeitswertes auf dem skalierten Singleturnwert basiert. Ist die Drehung der Welle schneller als 1000U / min. und der Geschwindigkeitstyp 0 (Schritte/s), tritt ein Datenüberlauf auf. In diesem Fall wird eine höhere Auflösung benötigt, d.h. Schritte / 100ms. Die Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung hängt von der gewählten Auflösung ab. Die Zahlen in dieser Tabelle sollten als Richtwerte betrachtet werden. Geschwindigkeitstyp Wellendrehung 0 > 100U / min 1 > 1000U / min 2 > 1000U / min 3 > 100U / min Die Tabelle zeigt von welcher Wellendrehzahl die Genauigkeit des Messwertes weniger als 1% abweicht. Im Allgemeinen verbessert sich die Genauigkeit unabhängig von dem gewählten Geschwindigkeitstyp, je höher die Wellendrehung ist. 23
7.2 Objekt 0x5A03, Seriennummer 2 Das Objekt 0x5A03 ist ein herstellerspezifisches Objekt, in dem die Seriennummer abgelesen werden kann. 8 Beispiel Drehgeberkonfiguration Dieses Beispiel zeigt einen einfachen Aufbau des Drehgebers für die zyklische Übertragung des Positionswertes. 1. Stellen Sie die physikalische Adresse (Knotennummer) des Drehgebers mit den Adress-Schaltern ein. Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 4. 2. Überprüfen Sie, dass die Baudrate Ihres CANopen-Netzwerks und die Baudrate des Drehgebers identisch sind. Weitere Informationen bzgl. der Einstellung der Baudrate des Drehgebers finden Sie in Kapitel 4.4. 3. Schalten Sie den Drehgeber ein. 4. Der Drehgeber sendet auf dem Default-Emergency-Identifier (ID = 128 + Drehgeberadresse) eine Boot-Meldung. Die Meldung hat keine Datenbytes. 5. Der nächste Schritt besteht in der Konfiguration des Drehgebers durch die SDO-Nachricht. Um eine zyklische Übertragung des Positionswertes mit einer Wiederholrate von 10 ms einzustellen, ist es notwendig, eine SDO-Anforderungsnachricht (ID = 1536 + Drehgeberadresse) an das zyklische Timer-Objekt (Objekt 6200h) mit den nachstehenden Daten zu senden. Die Bestätigung durch den Drehgeber erfolgt mit der SDO Antwortnachricht (ID = 1408 + Drehgeber-Adresse). Byte 0 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 Byte 6 Byte 7 0x22 0x00 0x62 0x00 0x0A 0x00 0x00 0x00 SDO-Anforderungsnachricht 6. Um den Drehgeber in Betrieb zu nehmen, müssen Sie eine NMT "Start Remote Node" Nachricht senden, ID = 0, zwei Datenbytes mit folgendem Inhalt: Byte 0 Byte 1 0x01 Drehgeberadresse (Knotennummer) Nachricht NMT "Start Remote Node" 7. Der Drehgeber befindet sich nun im Betriebszustand und die Positionsmeldung (ID = 384 + Drehgeberadresse) wird mit einer Wiederholrate von 10 ms übertragen. Wenn ein Fehler auftritt, schickt der Drehgeber eine Emergency- Meldung (ID = 128 + Drehgeberadresse). 24
25