Winkelcodierer CRS als Teilnehmer im INTERBUS-S Zugehöriges Datenblatt : CRS 10133 CRS 10344 ED 04 / 2006 Anwenderhandbuch ENCOM - Profil K3 TWK- ELEKTRONIK GMBH 40041 DÜSSELDORF POSTFACH 10 50 63 HEINRICHSTR. 85 TEL. 02 11/63 20 67 FAX 02 11/63 77 05
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Seite 1. Einführung... 4 2. ENCOM Profil K3... 4 3. Parameterbeschreibung... 5 4. Defaulteinstellung der Parameter... 6 5. Kommunikation... 6-7 5.1. Kommunikation: Host an Encoder / OUT... 6 5.2. Kommunikation: Encoder an Host / IN... 6-7 6. Steuerwort... 7-8 7. Statuswort... 8-9 8. Steuerwort zum Lesen der Parameterwerte... 10-11 9. Parameterwertebereich... 11 10. Allgemeine Hinweise... 11 11. Beispiel für die Programmierung eines Winkelcodierers... 12-3 -
1. Einführung Das Schnittstellenprofil K3 ist von der ENCOM-Nutzergruppe unter der Nummer 71 beschrieben. Herausgeber: ENCOM-Nutzergruppe Telefon: 0 52 35/55 15 84 c/o Phoenix Contact Telefax: 0 52 35/55 11 54 Postfach 13 41 32825 Blomberg 2. ENCOM Profil K3 In der Profilklasse K3 werden Winkelcodierer eingeordnet, die 32 Bit Prozeßdaten liefern. Diese 32 Bit enthalten einen 25 Bit Positions-Istwert und 7 Bit Statusbits. Der Positions-Istwert ist in den Bits 0-24 des Prozeßdatenwortes rechtsbündig angeordnet. Die Bits 25-31 enthalten die Statusbits. Kommunikation: Encoder an Host / IN b31 b25 b24 b0 Statusbits Positions-Istwert Das Profil K3 zeichnet sich dadurch aus, daß der Winkelcodierer über den Prozeßdatenkanal vom Anwender parametriert werden kann. In diesem Fall sind die 32 Bit folgendermaßen aufgeteilt : Der Parameterwert ist in den Bits 0-24 des Prozeßdatenwortes rechtsbündig angeordnet. Die Bits 25-31 enthalten die Steuerbits. Kommunikation: Host an Encoder / OUT b31 b25 b24 b0 Steuerbits Parameterwert Programmierbare Parameter Parameter Wertebereich 1 Schritte 1-1.000.000 H 2 Umdrehungen 1-1.000 H 3 Positions-Istwert-Codierung Signed Dual CW, CCW Dual CW, CCW Gray CW, CCW Dual Tanne CW, CCW Gray Tanne CW, CCW 4 Presetwert (Referenzwert) ± Gesamtschrittzahl - 1 5 Nullpunktverschiebung ± Gesamtschrittzahl - 1 6 Offset ± Gesamtschrittzahl - 1 Hinweis: Mindestschrittzahl bei Signed Dual = 3-4 -
3. Parameterbeschreibung 1. Schritte (S): Der Parameter "Schritte" gibt die "Gesamtschrittzahl" des Winkel- (Gesamtschrittzahl) codierers an. Beide Begriffe werden im folgendem gleichbedeutend benutzt. Die Gesamtschrittzahl ist über den Bus programmierbar. 2. Umdrehungen (U): Der Parameter gibt den Meßbereich in Umdrehungen an. Der Parameter (Meßbereich) ist über den Bus programmierbar. 3. Positions-Istwert-Codierung: Die am Ausgang des Winkelcodierers anliegende Information über den Drehwinkel, der Positions-Istwert, wird codiert ausgegeben (z.b. Gray, Binär, Gray-Tanne, Binär-Tanne, vorzeichenbehaftet Binär). Gleichzeitig wird der Codeverlauf, in welcher Drehrichtung der Ausgabecode steigenden Werten entspricht, mit codiert. (z.b. Gray CW, Gray CCW usw.). 4. Referenzwert (PW): Der Referenzwert ist der Wert, der nach dem Auslösen des Steuerbe- (Presetwert) fehles " Set Nullpunktverschiebung " (REFERENZWERT SETZEN) zur Anzeige gebracht wird, wenn der Offset = 0 ist. 5. Nullpunktverschiebung (NPV): Die Differenz des Anlagennullpunktes zum Nullpunkt des Winkelcodierers. Der Steuerbefehl, der mit dem Steuerbit "Set-Nullpunktverschiebung" ausgelöst wird, setzt den Parameter Nullpunktverschiebung auf den Wert, der sich nach folgender Formel ergibt: NPV = PW - API 6. Offset (O): Zusätzliche Möglichkeit der Korrektur des Positions-Istwertes um einen bestimmten Betrag, den Offset. Absoluter Positions-Istwert (API): Der Absolute Positions-Istwert ist der physikalisch im Winkelcodierer anliegende Wert (Schrittzahl = SZ), umgewandelt durch die folgende Skalierungsfunktion API = SZ x S SZU U SZU = physikalische Schrittzahl des Winkelcodierers je Umdrehung S = Auflösung ermittelt aus den programmierbaren Parametern U S = Schritte (Gesamtschrittzahl) und U = Umdrehung (Meßbereich) Positions-Istwert (PI): Der Positions-Istwert ist der vom Winkelcodierer aktuell ausgegebene Wert. Er errechnet sich wie folgt: PI = API + NPV + O Rücksetzen Encoder: Die Parameter des Winkelcodierers werden auf die Defaultwerte gesetzt. - 5 -
4. Defaulteinstellung der Parameter Hexadezimal Dual Schritte 1.000.000 H 4096 x 4096 = 16.777.216 Umdrehungen 1.000 H 4096 Positions-Istwert-Codierung Gray, CW Presetwert 0 H 0 Nullpunktverstellung 0 H 0 Offset 0 H 0 5. Kommunikation 5.1. Kommunikation: Host an Encoder / OUT b31 b25 b24 b0 Steuerbits Parameterwert Beispiel: Umdrehungen mit dem Wert 234 H programmieren WORT 0 : 0400H WORT 1 : 0234H b31302928272625 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 Steuerbits Parameterwert 5.2. Kommunikation: Encoder an Host / IN b31 b25 b24 b0 Statusbits Positions-Istwert Beispiel: Parametrierung der Umdrehungen während der Codierer den Positionswert 1008H ausgibt. (Status: Parametrierung der Umdrehungen) WORT 0 : C400H WORT 1 : 1008H - 6 -
b31302928272625 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 Statusbits Positions-Istwert Beachte: Nach der Programmierung muß der Betrieb wieder freigegeben werden (8000H). Die Richtungsangabe der Prozeßdaten wird vom Bus gesehen, d. h. - Prozeßausgangsdaten werden vom Winkelcodierer aus dem Prozeßdatenkanal gelesen - OUT - Prozeßeingangsdaten werden vom Winkelcodierer in den Prozeßdatenkanal geschrieben - IN. 6. STEUERWORT Über das Steuerwort ( WORT 0 ) kann der Encoder gesteuert werden, d.h. z.b. parametriert werden. Es enthält die Steuerbits und den höherwertigen Teil der zu programmierenden Parameter. Im WORT 1 ist der niederwertige Teil des Parameterwertes untergebracht. Steuerwort (WORT 0) Parameter (WORT 1) Betrieb Freigeben 8000H Referenzwert setzen (Set Nullpunktverschiebung) Parameterübertragung Schritte z.b. = 800H Parameterübertragung Umdrehungen z.b. = 333H Parameterübertragung Preset z.b. = 74H Parameterübertragung Nullpunktverschiebung z.b. = 16879H Parameterübertragung Offset z.b. = 28888H 4000H 0200H 0400H 0800H 0A01H 0C02H 0800H 0333H 0074H 6879H 8888H Rücksetzen Encoder 0E00H Parameterübertragung Positions-Istwert Codierung Signed Dual CW Signed Dual CCW Dual CW Dual CCW Gray CW Gray CCW Dual Tanne CW Dual Tanne CCW Gray Tanne CW Gray Tanne CCW 0600H 0600H 0600H 0600H 0600H 0600H 07FFH 07FFH 07FFH 07FFH FFFFH 0001H 0001H 0002H 0002H 0003H 0003H 0004H 0004H 0005H 0005H 0006H 0006H FFFFH FFFEH FFFDH FFFCH FFFEH - 7 -
Beispiel 1: Steuerbefehl " Set Nullpunktverschiebung " auslösen: WORT 0 : 4000H WORT 1 : Kommunikation: Host an Encoder / OUT b31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Steuerbits Parameterwert Beispiel 2: Steuerwort (Bit 0-15) POSITIONS-ISTWERT-CODIERUNG DUAL Tanne CW WORT 0 : 07FFH WORT 1 : FFFFH Kommunikation: Host an Encoder / OUT b31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Steuerbits Parameterwert 7. STATUSWORT Über das Statuswort (WORT 0) zeigt der Encoder Informationen über seinen aktuellen Zustand oder Meldungen an. Es enthält die Statusbits und den höherwertigen Teil des Positions-Istwertes. Im WORT 1 ist der niederwertige Teil des Positions-Istwertes angeordnet. Das Prozeßdatenbit 24 (PD - Bit 24) ist das höchstwertigste Bit des Positions-Istwertes. Da der Zustand dieses Bits nicht vorhersagbar ist, wurden beide Zustände (0 / 1) in der nachfolgenden Tabelle berücksichtigt - um eine bessere Darstellung der Werte in HEX zu ermöglichen. Die mit X dargestellten Werte sind Bits des Positions-Istwertes, deren Zustände nicht vorhersagbar sind und für die Statusausgabe nicht relevant sind. Hinweis: PD - Bit 29 ist herstellerspezifisch (= 0). Parameterwert und Positions-Istwert sind rechtsbündig angeordnet. - 8 -
STATUSWORT ( WORT 0 ) PD - BIT 24 Betrieb 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X X X X X X 00XXH 0 0 0 0 0 0 0 1 X X X X X X X X 01XXH Set Nullpunkt- 1 1 0 0 0 0 0 0 X X X X X X X X C0XXH verschiebung 1 1 0 0 0 0 0 1 X X X X X X X X C1XXH Parametrierung 1 1 0 0 0 0 1 0 X X X X X X X X C2XXH Schritte 1 1 0 0 0 0 1 1 X X X X X X X X C3XXH Parametrierung 1 1 0 0 0 1 0 0 X X X X X X X X C4XXH Umdrehungen 1 1 0 0 0 1 0 1 X X X X X X X X C5XXH Parametrierung 1 1 0 0 0 1 1 0 X X X X X X X X C6XXH Position-Istwert-Code 1 1 0 0 0 1 1 1 X X X X X X X X C7XXH Parametrierung 1 1 0 0 1 0 0 0 X X X X X X X X C8XXH Preset-Wert 1 1 0 0 1 0 0 1 X X X X X X X X C9XXH Parametrierung 1 1 0 0 1 0 1 0 X X X X X X X X CAXXH Nullpunktverschiebung 1 1 0 0 1 0 1 1 X X X X X X X X CBXXH Parametrierung 1 1 0 0 1 1 0 0 X X X X X X X X CCXXH Offset 1 1 0 0 1 1 0 1 X X X X X X X X CDXXH Parametrierung 1 1 0 0 1 1 1 0 X X X X X X X X CEXXH Rücksetzen 1 1 0 0 1 1 1 1 X X X X X X X X CFXXH Störung 1 0 0 0 0 0 1 0 X X X X X X X X 82XXH Parameterwert 1 0 0 0 0 0 1 1 X X X X X X X X 83XXH Störung 1 0 0 0 0 1 0 0 X X X X X X X X 84XXH Parameternummer 1 0 0 0 0 1 0 1 X X X X X X X X 85XXH Störung 1 0 0 0 0 1 1 0 X X X X X X X X 86XXH CRC-Fehler 1 0 0 0 0 1 1 1 X X X X X X X X 87XXH Störung 1 0 0 1 1 0 0 0 X X X X X X X X 98XXH Interner Codiererfehler 1 0 0 1 1 0 0 1 X X X X X X X X 99XXH Störung herstellerspezifischer 1 0 0 1 1 0 1 0 X X X X X X X X 9AXXH Störungscode (nicht belegt) 1 0 0 1 1 0 1 1 X X X X X X X X 9BXXH Störung herstellerspezifischer 1 0 0 1 1 1 0 0 X X X X X X X X 9CXXH Störungscode (nicht belegt) 1 0 0 1 1 1 0 1 X X X X X X X X 9DXXH Störung herstellerspezifischer 1 0 0 1 1 1 1 0 X X X X X X X X 9EXXH Störungscode (nicht belegt) 1 0 0 1 1 1 1 1 X X X X X X X X 9FXXH Hinweis: PD - Bit 29 ist herstellerspezifisch (=0). Parameterwert und Positions-Istwert sind rechtsbündig angeordnet. - 9 -
8. Steuerwort zum Lesen der Parameterwerte (Utilities) Steuerwort (WORT 0) hexadezimal Steuerbits binär Bit 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 Schritte 2200 H 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Umdrehungen 2400 H 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Codeart 2600 H 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Presetwert 2800 H 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Nullpunkt 2A00 H 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Offset 2C00 H 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 tatsächliche Umdrehungen* tatsächliche Gesamtschrittzahl* 3200 H 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3400 H 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 * Die Begriffe der tatsächlichen Umdrehungen und tatsächlichen Gesamtschrittzahl werden anhand eines Beispiels erläutert. 1. Parameter lt. Encoder - Profildefinition ENCOM K3 Profil-Nr. 71: - Gesamtschrittzahl (Schritte) - Umdrehungen 2. Die Gesamtschrittzahl berechnet sich wie folgt: Gesamtschrittzahl (Schritte) = Auflösung (Schritte/ <) 360 ) x Anzahl der Umdrehungen 3. Zu beachten ist, daß intern im Codierer die Berechnung der Anzahl der Umdrehungen in 2 n -Potenzen erfolgt. Unabhängig von dieser Forderung kann der Anwender die gewünschte Gesamtschrittzahl sowie die gewünschte Anzahl der Umdrehungen entsprechend seiner Applikation programmieren. Der Winkelcodierer greift bei der Berechnung, bei Eingabe der Anzahl der Umdrehungen 2 n - Potenz, auf die nächst höhere 2 n - Potenz zu. Dieser Wert wird als tatsächliche Anzahl der Umdrehungen bzw. als tatsächliche Gesamtschrittzahl bezeichnet und als Ausgabewert angezeigt. - 10 -
Beispiel: Gewünschte Gesamtschrittzahl : 20480 (Schritte) Gewünschte Umdrehungen : 5 U Lt. Berechnung : Auflösung : 4096 S/U Interne Berechnung Winkelcodierer Tatsächliche Gesamtschrittzahl : 32768 Tatsächliche Umdrehungen : 8 U Auflösung : 4096 S/U Hinweis: 1. Status Lesen der Parameter beenden mit Betrieb freigeben (8000H, anschließend im Betriebszustand ). 2. Es ist nicht möglich Parameter zu programmieren, wenn sich der Encoder im Zustand LESEN befindet. Der Zustand muß erst verlassen werden. 3. Es ist nicht möglich Parameter zu LESEN, während sich der Encoder im Zustand Parametrierung befindet, um neue Parameterwerte zu programmieren. 9. Parameterwertebereich Gesamtschrittzahl = 1... 1000 000H Umdrehungen = 1... 1000H Auflösung = 1/1000H... 1000H Mindestschrittzahl bei Signed Dual = 3 Nullpunktverschiebung = ± Gesamtschrittzahl -1 Offset = ± Gesamtschrittzahl -1 Presetwert = ± Gesamtschrittzahl -1 10. Allgemeine Hinweise Es muß gewährleistet sein, daß man beim Senden eines Parameters nicht die gleiche Parameternummer sendet, wie die bereits vom Winkelcodierer quittierte. Das wiederholte Senden des gleichen Parameters, ohne den Zustand Parametrieren zu verlassen, ist nicht zulässig. Die Parameternummer muß konsistent sein. Beim Senden eines Parameters muß gewährleistet sein, daß die Parameternummer nicht vor dem Parameter ausgegeben wird. Wenn unzulässige bzw. unplausible Parameter geschickt werden, geht der Winkelcodierer beim Versuch, den Betrieb freizugeben, in den Zustand STÖRUNG. Im Fehlerfall erfolgt das Rücksetzen des Encoders mit dem Steuerwort 0E00 H. - 11 -
11. Beispiel: Programmierung eines Winkelcodierers Lfd. Nr.: Host an Encoder - OUT Encoder an Host - IN Bemerkung 1 0030H 2 0C00H 0100H 3 CC00H 0030H Encoder im Zustand Betrieb, Positions-Istwert = 30 H Parameter Offset mit 0100H programmieren (war vorher 0). Encoder im Zustand Parametrierung Offset. 4 8000H Betrieb freigeben 5 0130H 6 0800H 0050H 7 C800H 0130H Encoder im Zustand Betrieb Positions Istwert = 130H (30H + Offset) Parameter Presetwert mit 0050H programieren Encoder im Zustand Parametrierung Presetwert 8 8000H Betrieb freigeben 9 0130H 10 4000H Encoder im Zustand Betrieb, Positions-Istwert = 130H Steuerbefehl Set Nullpunktverschiebung auslösen 11 C000H 0130H Encoder im Zustand Parametrierung 12 8000H Betrieb freigeben 13 0150H Encoder im Zustand Betrieb, Positions- Istwert = 150H (Presetwert + Offset) - 12 -