Sense it! Connect it! Bus it! Solve it! BL20 ANWENDER- HANDBUCH ECO Gateway für Ethercat
Alle Marken- und Produktnamen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Titelhalter. Ausgabe 1113 Hans Turck GmbH, Mülheim an der Ruhr Alle Rechte, auch die der Übersetzung, vorbehalten. Kein Teil dieses Handbuches darf in irgendeiner Form (Druck, Fotokopie, Mikrofilm oder einem anderen Verfahren) ohne schriftliche Zustimmung der Firma Hans Turck GmbH & Co. KG, Mülheim an der Ruhr reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verar-beitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Änderungen vorbehalten.
1 Zu diesem Handbuch 1.1 Dokumentationskonzept...1-2 1.2 Erklärungen zu den verwendeten Symbolen...1-3 1.3 Allgemeine Hinweise...1-4 1.3.1 Bestimmungsgemäßer Gebrauch...1-4 1.4 Änderungsindex...1-5 2 BL20 Philosophie 2.1 Das Grundkonzept...2-2 2.1.1 Flexibilität...2-2 2.1.2 Kompaktheit...2-2 2.1.3 Einfache Handhabung...2-2 2.2 BL20 Komponenten...2-3 2.2.1 Gateways...2-3 2.2.2 Versorgungsmodule...2-4 2.2.3 Elektronikmodule (Standard)...2-5 2.2.4 ECO-Elektronikmodule...2-6 2.2.5 Basismodule...2-7 2.2.6 Abschlussplatte...2-8 2.2.7 Endwinkel...2-8 2.2.8 Querverbinder...2-9 2.2.9 Schirmanschluss Gateway... 2-10 3 EtherCAT in BL20 3.1 EtherCAT gemäß Modular Device Profile...3-2 3.1.1 EtherCAT - State Machine...3-3 3.1.2 SDO-Services...3-3 3.1.3 Communication Area...3-4 3.1.4 Module Object Area (0 6000-0 AFFF)...3-7 3.1.5 Device Parameter Area... 3-10 3.2 EtherCAT Geräte-Beschreibungs-Datei (ESI-Datei)... 3-15 4 Technische Eigenschaften 4.1 Funktion...4-2 4.2 Technische Daten...4-3 4.2.1 Blockschaltbild...4-4 4.2.2 Allgemeine technische Daten einer Station...4-4 4.2.3 Technische Daten der Push-in-Federzugklemmen...4-7 4.3 Anschlüsse am Gateway...4-8 4.3.1 Spannungsversorgung...4-8 4.3.2 Feldbusanschluss via Ethernet-Switch...4-9 4.3.3 Anschluss Service-Schnittstelle (Mini-USB-Buchse)... 4-10 4.4 Adressierung... 4-11 4.5 ESI-Datei... 4-11 4.6 Übernahme der Stationskonfiguration... 4-11 i
4.6.1 Übernahme per Software mittels Objektzugriff...4-11 4.6.2 Übernahme per Hardware mittels CFG-Schalter (Nr. 1)...4-11 4.7 Statusanzeigen/Diagnosemeldungen Gateway... 4-13 4.7.1 Diagnosemeldungen über LEDs...4-13 4.7.2 Device Status Objekt...4-15 4.7.3 Emergency-Telegramme...4-16 4.7.4 I/O-Modul-Diagnosen...4-18 4.8 Parameter der Module... 4-25 4.8.1 Digitale Eingabemodule...4-25 4.8.2 Analoge Eingabemodule...4-25 4.8.3 Analoge Ausgabemodule...4-32 4.8.4 Technologiemodule...4-38 5 Kopplung des EtherCAT -Gateways an die TwinCAT Soft-SPS 5.1 Anwendungsbeispiel... 5-2 5.1.1 Allgemeines... 5-2 5.1.2 Hinzufügen einer gerätespezifischen *.xml-datei... 5-3 5.1.3 Konfiguration der Hardware im TwinCAT System Manager... 5-3 5.1.4 Parametrieren von BL20-I/O-Modulen... 5-7 5.1.5 Programmierung der Soft-PLC... 5-8 5.1.6 Verknüpfung von Hardware und Programm...5-10 5.1.7 Prozessdatenaustausch...5-14 5.1.8 Diagnose in TwinCAT...5-16 5.1.9 EtherCAT -Treiber installieren...5-18 6 Integration der Technologiemodule 6.1 Integration des RS232-Moduls... 6-2 6.1.1 Datenabbild... 6-2 6.2 Integration des RS485/422-Moduls... 6-6 6.2.1 Datenabbild... 6-6 6.3 Integration des SSI-Moduls... 6-10 6.3.1 Datenabbild...6-10 6.4 Integration des SWIRE-Moduls BL20-E-1SWIRE... 6-16 6.4.1 Datenabbild...6-16 6.5 Integration des Encoder/PWM-Moduls BL20-E-2CNT-2PWM... 6-26 6.6 Integration der RFID-Module BL20-2RFID-S/-A... 6-26 7 Richtlinien für die Stationsprojektierung 7.1 Modulanordnung... 7-2 7.1.1 Beliebige Modulreihenfolge... 7-2 7.1.2 Lückenlose Projektierung... 7-2 7.1.3 Maximaler Stationsausbau... 7-3 7.2 Versorgung... 7-5 7.2.1 Versorgung des Gateways... 7-5 7.2.2 Modulbusauffrischung... 7-5 7.2.3 Bildung von Potenzialgruppen... 7-5 ii
7.2.4 C-Schiene (Cross Connection)...7-6 7.2.5 Direktverdrahtung von Relaismodulen...7-8 7.3 Schutz der Serviceschnittstelle am Gateway...7-9 7.4 Ziehen und Stecken von Elektronikmodulen...7-9 7.5 Erweiterung einer bestehenden Station...7-9 7.6 Firmware-Download... 7-10 8 Richtlinien für die elektrische Installation 8.1 Allgemeine Hinweise...8-2 8.1.1 Übergreifendes...8-2 8.1.2 Leitungsführung...8-2 8.1.3 Blitzschutz...8-3 8.1.4 Übertragungsmedien...8-3 8.2 Potenzialverhältnisse...8-4 8.2.1 Übergreifendes...8-4 8.3 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)...8-5 8.3.1 Sicherstellung der EMV...8-5 8.3.2 Massung inaktiver Metallteile...8-5 8.3.3 PE-Anschluss...8-5 8.3.4 Erdfreier Betrieb...8-5 8.3.5 Tragschienen...8-6 8.4 Schirmung von Leitungen...8-7 8.5 Potenzialausgleich...8-8 8.5.1 Beschaltung von Induktivitäten...8-8 8.5.2 Schutz gegen elektrostatische Entladung...8-8 9 BL20-Zulassungen für Zone 2/Division 2 10 Glossar 11 Index iii
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1 Zu diesem Handbuch 1.1 Dokumentationskonzept... 1-2 1.2 Erklärungen zu den verwendeten Symbolen... 1-3 1.3 Allgemeine Hinweise... 1-4 1.3.1 Bestimmungsgemäßer Gebrauch...1-4 1.4 Änderungsindex... 1-5 1-1
Zu diesem Handbuch 1.1 Dokumentationskonzept Dieses Handbuch enthält alle Informationen über das EtherCAT -Gateway der Produktreihe BL20-ECO (BL20-E-GW-EC). Die nachfolgenden Kapitel beinhalten eine kurze BL20-Systembeschreibung, eine Beschreibung des Feldbussystems EtherCAT, genaue Angaben zu Funktion und Aufbau des busspezifischen BL20- Gateways für EtherCAT sowie alle busspezifischen Informationen zur Anbindung an Automatisierungsgeräte, zum maximalem Systemausbau, usw. Die busunabhängigen I/O-Module des BL20-Systems sowie alle busübergreifenden Themen wie Montage, Beschriftung usw. sind in einem separaten Handbuch beschrieben. BL20 I/O-Module (TURCK-Dokumentationsnummer: deutsch D300716; englisch D300717) Darüber hinaus beinhaltet das Handbuch eine kurze Beschreibung des I/O-ASSISTANTs, der Projektierungs- und Konfigurationssoftware für TURCK I/O-Systeme. 1-2
Erklärungen zu den verwendeten Symbolen 1.2 Erklärungen zu den verwendeten Symbolen Gefahr Dieses Zeichen steht neben Warnhinweisen, die auf eine Gefahrenquelle hindeuten. Dieses kann sich auf Personenschäden und auf Beschädigungen der Systeme (Hard- und Software) beziehen. Für den Anwender bedeutet dieses Zeichen: Gehen Sie mit ganz besonderer Vorsicht zu Werke. Achtung Dieses Zeichen steht neben Warnhinweisen, die auf eine potenzielle Gefahrenquelle hindeuten. Dies kann sich auf mögliche Personenschäden und auf Beschädigungen der Systeme (Hardund Software) und Anlagen beziehen. Hinweis Dieses Zeichen steht neben allgemeinen Hinweisen, die auf wichtige Informationen zum Vorgehen hinsichtlich eines oder mehrerer Arbeitsschritte deuten. Die betreffenden Hinweise können die Arbeit erleichtern und zum Beispiel helfen, Mehrarbeit durch falsches Vorgehen zu vermeiden. 1-3
Zu diesem Handbuch 1.3 Allgemeine Hinweise Achtung Diesen Abschnitt sollten Sie auf jeden Fall lesen, da die Sicherheit im Umgang mit elektrischen Geräten nicht dem Zufall überlassen werden darf. Dieses Handbuch enthält die erforderlichen Informationen für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des BL20-E-GW-EN. Es wurde speziell für qualifiziertes Personal mit dem nötigen Fachwissen konzipiert. 1.3.1 Bestimmungsgemäßer Gebrauch Der einwandfreie und sichere Betrieb der Geräte setzt sachgemäßen Transport, sachgerechte Lagerung, Aufstellung und Montage sowie sorgfältige Bedienung und Wartung voraus. Gefahr Die in diesem Handbuch beschriebenen Geräte dürfen nur für die in diesem Handbuch und in der jeweiligen technischen Beschreibung vorgesehenen Einsatzfälle und nur in Verbindung mit zertifizierten Fremdgeräten und -komponenten verwendet werden. 1-4
Änderungsindex 1.4 Änderungsindex Die folgenden Änderungen/ Ergänzungen wurden im Vergleich zur Vorgängerversion dieses Handbuchs vorgenommen. Tabelle 1-1: Änderungsindex Kapitel Thema neu Änderung 4 Anschlüsse am Gateway (Seite 4-8) x Übernahme der Stationskonfiguration (Seite 4-11) x 5 Verknüpfung von Hardware und Programm (Seite 5-10) x Hinweis Mit Erscheinen dieses Handbuchs verlieren alle vorherigen Ausgaben ihre Gültigkeit. 1-5
Zu diesem Handbuch 1-6
2 BL20 Philosophie 2.1 Das Grundkonzept... 2-2 2.1.1 Flexibilität...2-2 2.1.2 Kompaktheit...2-2 2.1.3 Einfache Handhabung...2-2 2.2 BL20 Komponenten... 2-3 2.2.1 Gateways...2-3 ECO-Gateways...2-3 Gateways mit integrierter Spannungsversorgung...2-4 Gateways ohne integrierte Spannungsversorgung...2-4 2.2.2 Versorgungsmodule...2-4 2.2.3 Elektronikmodule (Standard)...2-5 2.2.4 ECO-Elektronikmodule...2-6 2.2.5 Basismodule...2-7 2.2.6 Abschlussplatte...2-8 2.2.7 Endwinkel...2-8 2.2.8 Querverbinder...2-9 2.2.9 Schirmanschluss Gateway... 2-10 2-1
BL20 Philosophie 2.1 Das Grundkonzept BL20 ist ein modulares I/O-System für den Einsatz in der Industrieautomation. Es verbindet die Sensoren und Aktoren der Feldebene mit der übergeordneten Steuerung. BL20 bietet Module für nahezu alle Anwendungen: Digitale Ein- und Ausgabemodule Analoge Ein- und Ausgabemodule Technologiemodule (Zähler, RS232-Modul,...) In einer beliebigen Feldbusstruktur zählt die gesamte BL20-Station als ein Busteilnehmer und belegt damit eine Busadresse. Eine BL20-Station besteht aus Gateway, Versorgungs- und I/O-Modulen. Die Anbindung an den entsprechenden Feldbus erfolgt über das busspezifische Gateway, das damit der Kommunikation zwischen der BL20-Station und den anderen Feldbusteilnehmern dient. Innerhalb der BL20-Station erfolgt die Kommunikation zwischen dem Gateway und den einzelnen BL20-Modulen über einen internen Modulbus. Hinweis In einer BL20-Station ist nur das Gateway feldbusspezifisch. Alle BL20-Module sind feldbusunabhängig. 2.1.1 Flexibilität Sie können jede BL20-Station Ihrem Kanalbedarf anpassen, da die Module mit unterschiedlicher Kanalanzahl als Scheibe oder Block ausgeführt sind. Eine BL20-Station kann Module in beliebiger Kombination enthalten, so dass die Anpassung des Systems an nahezu alle Applikationen der Industrieautomation möglich ist. 2.1.2 Kompaktheit Die geringe Baubreite der BL20-Module (Standard-Gateway 50,4 mm; ECO-Gateway 34 mm; Standard- Scheibe 12,6 mm, ECO-Scheibe 13 mm, Block 100,8 mm) und ihre niedrige Einbauhöhe begünstigen den Einsatz des Systems auf kleinstem Raum. 2.1.3 Einfache Handhabung Alle BL20-Module der Standard-Reihe, das Gateway ausgenommen, bestehen aus einem Basismodul und einem Elektronikmodul. Das Gateway und die Basismodule sind auf eine Tragschiene zu rasten. Die Elektronikmodule werden einfach auf die dazugehörigen Basismodule gesteckt. Die Basismodule der Standard-Variante sind als Reihenklemmen ausgelegt. Die Verdrahtung erfolgt dabei über Zugfedertechnik oder Schraubanschluss. Die Elektronikmodule können bei der Inbetriebnahme oder im Wartungsfall nach Abschaltung der Last ohne Beeinträchtigung der Verdrahtung gesteckt und gezogen werden. Bei den Elektronikmodulen der BL20-ECO-Reihe wurden Basis- und Elektronikmodul in einem Gehäuse untergebracht. Alle BL20-ECO-Module lassen sich mit den Produkten der Standard-Reihe in Zugfeder- Anschlusstechnik kombinieren. 2-2
BL20 Komponenten 2.2 BL20 Komponenten 2.2.1 Gateways Das Gateway verbindet den Feldbus mit den I/O-Modulen. Es wickelt den gesamten Prozessdatenverkehr ab und generiert Diagnose-Informationen für das übergeordnete Steuerungssystem sowie für PACTware mit entsprechenden TURCK-DTMs. (I/O-ASSITANT). ECO-Gateways Bei den BL20-ECO-Gateways handelt es sich um eine Erweiterung des BL20-Produktportfolios. Die neuen ECO-Gateways zeichnen sich durch ein exzellentes Preis-/Leistungsverhältnis aus. Weitere Vorteile von Gateways im ECO-Gehäuse: Derzeit verfügbar für PROFIBUS-DP, DeviceNet, CANopen, Modbus TCP, EtherNet/IP, EtherCAT und PROFINET Geringer Platzbedarf: Gehäusebreite 34 mm Frei kombinierbar mit allen bestehenden Standard-Modulen in Zugfedertechnik und allen ECO-I/O- Modulen Einfache Verdrahtung durch Push-In-Klemmentechnik, bei DeviceNet über Open Style Connector oder bei Ethernet über RJ45-Buchsen Automatische Baudratenerkennung bei PROFIBUS-DP, DeviceNet Einstellung von Feldbusadresse und Busabschlusswiderstand (nur PROIFBUS-DP, DeviceNet, CANopen) über DIP-Schalter Serviceschnittstelle für Inbetriebnahme mit I/O-ASSISTANT 3 (FDT/DTM), ohne SPS) Abbildung 2-1: Gateway BL20-E-GW-EC 2-3
BL20 Philosophie Gateways mit integrierter Spannungsversorgung Alle Standard-BL20-Gateways BL20-GWBR-xxx sowie die BL20-Gateways für DPV1 und Ethernet (BL20- GW-DPV1, BL20-GW-EN, BL20-GW-EN-IP, BL20-GW-EN-PN, BL20-PG-EN und BL20-PG-EN-IP) verfügen zur Versorgung des Gateways und der angeschlossenen I/O-Module über eine integrierte Spannungsversorgung. Das Anlegen einer Versorgungsspannung an jedem einzelnen Modul ist daher nicht notwendig. Gateways ohne integrierte Spannungsversorgung Hinweis Diese Gateways benötigen ein zusätzliches Versorgungsmodul (Bus Refreshing Modul), durch das sowohl das Gateway als auch die angeschlossenen I/O-Module versorgt werden. 2.2.2 Versorgungsmodule An den Versorgungsmodulen wird die vom Gateway und von den I/O-Modulen benötigte Spannung eingespeist. Das separate Anlegen einer Versorgungsspannung an jedem einzelnen Modul ist daher nicht notwendig. Abbildung 2-2: Versorgungsmodul 2-4
BL20 Komponenten 2.2.3 Elektronikmodule (Standard) Die Standard-Elektronikmodule enthalten die I/O-Funktionen der BL20-Module (Versorgungsmodule, digitale und analoge Ein- und Ausgabemodule, Technologiemodule). Sie werden auf die Basismodule gesteckt und sind unabhängig von der Verdrahtung. Bei der Inbetriebnahme oder im Wartungsfall können die Elektronikmodule gezogen und gesteckt werden, ohne dass die Feldverdrahtung gelöst werden muss. Abbildung 2-3: Elektronikmodul in Scheibenausführung (links) und in Blockausführung (rechts) 2-5
BL20 Philosophie 2.2.4 ECO-Elektronikmodule Die ECONOMY-Module mit großer Signaldichte und extrem günstigen Kanalpreis erweitern das I/O- Busklemmensystem BL20. Auf nur 13 mm Breite lassen sich je nach Ausführung bis zu 16 digitale Ein- oder Ausgänge anschließen. Diese hohe Anschlussdichte verringert die Baubreite typischer Applikationen deutlich. Die Vorteile auf einen Blick: Platzersparnis durch 16 Kanäle auf 13 mm Breite Kostenersparnis durch Elektronik mit integrierter Anschlussebene Hohe Signaldichte Werkzeugloser Anschluss über Push-in -Federzugtechnik für einfache und schnelle Montage Flexible Kombinierbarkeit mit den Standard-I/O-Modulen in Zugfedertechnik, den Standard-Gateways und den ECO-Gateways. Einfacher Aufbau reduziert Fehlerquellen Abbildung 2-4: ECO-I/O-Modul 2-6
BL20 Komponenten 2.2.5 Basismodule Der Anschluss der Feldverdrahtung erfolgt bei den Standard-Elektronikmodule an den Basismodulen. Sie sind als Reihenklemmen in Scheiben- und Blockausführung konstruiert und stehen in folgenden Varianten mit Zugfeder- oder Schraubanschluss zur Verfügung: 2-/3-Leiter (2-Kanal), 4-Leiter (2-Kanal) und 4 2-/3-Leiter (4-Kanal). Abbildung 2-5: Basismodul mit Zugfederanschluss Abbildung 2-6: Basismodul mit Schraubanschluss Abbildung 2-7: Basismodul in Blockausführung 2-7
BL20 Philosophie 2.2.6 Abschlussplatte Der mechanische Abschluss am rechten Ende der BL20-Stationen wird durch eine Abschlussplatte realisiert. In der Abschlussplatte integriert, sorgt ein Endwinkel für die rüttelfeste Befestigung der BL20- Station auf der Tragschiene. Abbildung 2-8: Abschlussplatte 2.2.7 Endwinkel Neben dem in der Abschlussplatte integrierten Endwinkel ist ein weiterer Endwinkel links neben dem Gateway zur Befestigung der Station notwendig. Abbildung 2-9: Endwinkel Hinweis Die Abschlussplatte und 2 Endwinkel sind im Lieferumfang jedes BL20-Gateways enthalten. 2-8
BL20 Komponenten 2.2.8 Querverbinder Die Querverbinder (QVRs) dienen zur Brückung einer Anschlussebene in einem 4-Leiter-Basismodul. Bei Relaismodulen können sie zur Verbindung der Potenziale eingesetzt werden (Brückung der Relaiswurzel). Der Verdrahtungsaufwand wird so erheblich verringert. Abbildung 2-10: Querverbinder Etiketten: zur Beschriftung der BL20-Elektronikmodule. Markierer: zur farbigen Kennzeichnung der Anschlussebenen von BL20-Basismodulen. Dekafix-Verbindermarkierer: zur Steckplatznummerierung der BL20-Basismodule Abbildung 2-11: Markierungsmaterial 2-9
BL20 Philosophie 2.2.9 Schirmanschluss Gateway Im Falle der Direktverdrahtung des Gateways beim Anschluss an den Feldbus, kann die Schirmung des Anschlusses mit Hilfe eines Gateway-Schirmanschluss es (BS3511/KLBUE4-31.5) realisiert werden. Abbildung 2-12: Schirmanschluss (Gateway) 2-10
3 EtherCAT in BL20 3.1 EtherCAT gemäß Modular Device Profile... 3-2 3.1.1 EtherCAT - State Machine...3-3 3.1.2 SDO-Services...3-3 3.1.3 Communication Area...3-4 Error Register (0 1001)...3-5 Identity Objekt (0 1018)...3-5 Diagnosis History-Objekt (0 10F3)...3-5 RxPDO und TxPDO Mapping Objekte (0 1600-0 17FF und 0 1A00-0 1BFF)...3-5 Sync Manager Communication Type (0 1C00)...3-6 Sync Manager PDO Assign (0 1C12 und 0 1C13)...3-6 Sync Manager Synchronization (0 1C32 und 0 1C33)...3-6 3.1.4 Module Object Area (0 6000-0 AFFF)...3-7 Input Data Object Area (0 6xxx)...3-7 Output Data Object Area (0 7xxx0)...3-7 Configuration Data Object Area (0 8xxx)...3-7 Information Data Object Area (0 9xxx)...3-9 Diagnosis Data Object Area(0 Axxx)...3-9 3.1.5 Device Parameter Area... 3-10 Modular Device Profile (0 F000)... 3-10 Detected Module Command (0 F002)... 3-11 Configured Module Ident List (0 F030)... 3-12 Detected Address List (0 F040)... 3-12 Detected Module Ident List (0 F050)... 3-13 Device Status Object (0 F100)... 3-13 Device Control Object (0 F200)... 3-13 Module List Handling Object (0 2000)... 3-14 3.2 EtherCAT Geräte-Beschreibungs-Datei (ESI-Datei)... 3-15 3-1
EtherCAT in BL20 3.1 EtherCAT gemäß Modular Device Profile Das EtherCAT -Gateway für BL20-ECO entspricht dem Modular Device Profile (MDP) gemäß EtherCAT -Spezifikation (ETG 5001). Das BL20-Gateway für EtherCAT unterstützt CANopen über EtherCAT (CoE). Hinweis File Access over EtherCAT (FoE), Servo Profile over EtherCAT (SoE) und Ethernet over Ether- CAT (EoE) werden derzeit nicht unterstützt. Ein Modular Device gemäß EtherCAT ist ein Gerät mit physikalisch vorhandenen/anschließbaren Modulen und/oder einigen funktionalen Modulen. Daher gibt es im Gateway nur ein einziges Objektverzeichnis. Jedes BL20-I/O-Modul verfügt über Einträge für Ein- und Ausgangsdaten, für Konfigurations- und Informationsdaten sowie für RxPDOs und TxPDOs. Gemäß MDP gibt es zwei definierte Bereiche im Objektverzeichnis. Communication Area Device Parameter Area Das Objektverzeichnis ist dynamisch aufgebaut und immer abhängig von den am Gateway angehängten Modulen. Das Objektverzeichnis wird bei jedem Neustart des Gateways im RAM des Gerätes abgespeichert. Es gibt nur ein Objektverzeichnis für die komplette Station. 3-2
EtherCAT gemäß Modular Device Profile 3.1.1 EtherCAT - State Machine Abbildung 3-1: EtherCAT - State Machine Init Pre-Operational Bootstrap (not supported) Safe-Operational Operational Tabelle 3-1: State Machine Zustand Init Bedeutung Gerät startet, kein SDO-und kein PDO-Transfer Pre-Operational Safe Operational Operational SDO-Transfer, kein PDO-Transfer SDO- und PDO-Transfer (Eingangsdaten) Die Eingangsdaten werden zyklisch aktualisiert, alle Ausgänge des Slaves gehen in den sicheren Zustand, bei BL20 auf 0. SDO- und PDO-Transfer, Ein- und Ausgangsdaten gültig 3.1.2 SDO-Services Alle SDO-Services sind gemäß ETG 1000.5 implementiert. 3-3
EtherCAT in BL20 3.1.3 Communication Area Alle Pflichtobjekte (Mandatory Objects) der Communication Area werden unterstützt. Manche Pflichtobjekte sind Communication Area sind bedingte Objekte (Conditional Objects), d. h. sie erscheinen nur im Objektverzeichnis, wenn die am Gateway angeschlossenen Module sie erfordern (RxPDO-Mapping- Objekte werden beispielsweise nur eingebunden, wenn Ausgangsmodule in der Station gesteckt sind). Tabelle 3-2: Implementierte Objekte der Communication Area Index Verwendung M = mandatory O = optional C = conditional Beschreibung (Wert) 0 1000 M Device Type (0 00001389) 0 1001 O Error Register, siehe Seite 3-5 0 1008 M Device Name (BL20-E-GW-EC) 0 1009 M Hardware Version 0 100A M Software Version 0 1018 M Identity (Geräte Identifizierung), siehe Seite 3-5 0 10F3 O Diagnosis History, siehe Seite 3-5 0 1600-0 17FF C RxPDO Mapping, siehe Seite 3-5 Pflichtobjekt, wenn Ausgangsmodule in der Station stecken (siehe unten) 0 1A00-0 1BFF) C TxPDO Mapping, siehe Seite 3-5 Pflichtobjekt, wenn Eingangsmodule in der Station stecken (siehe unten) 0 1C00 C Sync Manager Communication Type, siehe Seite 3-6 0 1C12 C Sync Manager 2 PDO Assignment Pflichtobjekt, wenn Ausgangsmodule in der Station stecken, siehe Seite 3-6 0 1C13 C Sync Manager 3 PDO Assignment Pflichtobjekt, wenn Eingangsmodule in der Station stecken, siehe Seite 3-6 0 1C32 C Sync Manager 2 Synchronization, siehe Seite 3-6 0 1C33 C Sync Manager 3 Synchronization, siehe Seite 3-6 3-4
EtherCAT gemäß Modular Device Profile Error Register (0 1001) Das Error-Register ist wie folgt aufgebaut: Tabelle 3-3: Aufbau des Error Registers Error-Register Verwendung M = mandatory O = optional Bedeutung Bit 0 M Generische Fehlermeldung Bit 1 O Strom-Fehler Bit 2 O Spannungsfehler Bit 3 O Temperatur-Fehler Bit 4 O Kommunikations-Fehler (Overrun, Error State) Bit 5 O Geräteprofil-spezifischer Fehler Bit 6 O reserviert Bit 7 O herstellerspezifischer Fehler Identity Objekt (0 1018) Das Identity Objekt einthält die Hersteller-ID (Turck 0 0000009C), die Ident-Nummer (6827380), die Revision und sie Seriennummer. Dieses Pflichtobjekt mit den 4 Sub-Objekten enthält die Werte, aus der Slave Information Interface (SII EEPROM). Auf das Objekt kann nur lesend zugegriffen werden. Diagnosis History-Objekt (0 10F3) Im Diagnosis History-Objekt werden bis zu 50 Diagnosemeldungen vom Gateway und von I/O-Modulen gespeichert. Evtl. weiterführende Erläuterungen der Diagnosemeldungen des Gateways finden Sie unter Device Status Objekt (Seite 4-15), die der I/O-Module finden Sie in Kapitel 4, I/O-Modul-Diagnosen (Seite 4-18). RxPDO und TxPDO Mapping Objekte (0 1600-0 17FF und 0 1A00-0 1BFF) Zugriff: RO Die PDO-Mapping-Objekte werden genutzt, um den Aufbau der PDOs gemäß ETG 1000.6 (Application Layer Protocol Spezifikation) zu definieren. Die Nummerierung der PDOs hängt dabei ab von der Steckplatz-Nummer des Moduls in der BL20-Station und wird wie folgt generiert: Index = 0 1600 + (Slot-Nummer -1) für Ausgangsmodule und Index = 0 1A00 + (Slot-Nummer-1) für Eingangsmodule Jedes Objekt besteht dabei aus einem oder mehreren Sub-Objekten. Jedes Sub-Objekt repräsentiert einen Modulkanal und referenziert auf Ein- oder Ausgangsobjekte, siehe Input Data Object Area (0 6xxx) (Seite 3-7) und Output Data Object Area (0 7xxx0) (Seite 3-7). Für jedes Modul werden 2 spezielle RxPDO- bzw. TxPDO-Objekte angelegt, die in Abhängigkeit vom Modulnamen und der Art des Moduls benannt werden. Beispiel: Mapping RxPDO BL20-E-4AO-U/I Die entsprechenden Sub-Objekte werden nach der Kanalnummer benannt. Beispiel: Output Mapping Area 2 für Kanal 2. 3-5
EtherCAT in BL20 Sync Manager Communication Type (0 1C00) Dieses Objekt beschreibt den Gebrauch der Sync Manager-Kanäle Tabelle 3-4: Sync Manager Communication Type Sync Manager Channel Beschreibung 0 Mailbox Write (EtherCAT -Master view) 1 Mailbox Read (EtherCAT -Master view) 2 Prozessausgangsdaten (aus EtherCAT -Master-Sicht) 3 Prozesseingangsdaten (aus EtherCAT -Master-Sicht) Sync Manager PDO Assign (0 1C12 und 0 1C13) Die PDO Assign-Objekte definieren, welche PDOs mit den EtherCAT -Ein- bzw. Ausgangsdaten übertragen werden sollen. Zugriff: RO Die Sub-Objekte der Assign-Objekte referenzieren auf die RxPDO- und Tx-Mapping-Objekte. Das Mapping der Ein- und Ausgangsdaten erfolgt nach dem folgenden Prinzip: 1 Die PDOs aller analogen und Technologiemodule werden zuerst gemappt 2 darauf folgen die PDOs der digitalen Module. 3 Nach den digitalen Modulen wird ggf. ein zusätzliches PDO eingefügt, das das Wordalignment der Prozessdaten sicherstellt. Das zusätzlich eingefügte PDO ist im Objektverzeichnis nicht sichtbar. 4 Nach den Prozessdaten-PDOs wird das Gateway-Status-PDO und das Gateway-Control-PDO eingefügt. Diese speziellen PDOs beinhalten die Objekte 0 F100 (Status, siehe Device Status Object (0 F100) (Seite 3-13)) und 0 F200 (Control, siehe Device Control Object (0 F200) (Seite 3-13)). Der Aufbau des Prozessabbildes einer BL20-Station hängt demnach immer von den Modulen ab, die zum Gateway hinzugefügt werden und ist für eine spezifische Stationskonfiguration immer konstant. Beispiel-Mapping Ein Beispielmapping finden Sie in Kapitel 5, Hinzufügen einer gerätespezifischen *.xml-datei (Seite 5-3). Sync Manager Synchronization (0 1C32 und 0 1C33) Diese Objekte beinhalten Informationen zum Synchronisationsverhalten gemäß ETG1020 (EtherCAT Protocol Enhancements). Device Status Object (0 F100) (Seite 3-13) BL20 unterstützt nur die FreeRun-Synchronisation, das heißt, dass der EtherCAT -Slave ist nicht mit EtherCAT synchronisiert ist. Der Slave arbeitet nicht synchron mit dem EtherCAT -Zyklus, sondern hat seinen eigenen Zyklus. Zugriff: RO 3-6
EtherCAT gemäß Modular Device Profile 3.1.4 Module Object Area (0 6000-0 AFFF) Tabelle 3-5: Modul Objekte Objektbereich Index-Bereich Modular Device Eingangsdaten, siehe Seite 3-7 0 6xxx Conditional Ausgangsdaten, siehe Seite 3-7 0 7xxx Conditional Konfigurationsdaten, siehe Seite 3-7 0 8xxx Optional Informationsdaten, siehe Seite 3-9 0 9xxx Optional Diagnosedaten, siehe Seite 3-9 0 Axxx Optional Input Data Object Area (0 6xxx) Jedem Modul ist ein Eingangsdatenobjekt mit mehreren Sub-Objekten zugeordnet, wobei die Anzahl der Sub-Objekte von der Kanalanzahl des Moduls abhängt. Eingangsdatenobjekte werden auf TxPDOs gemappt, die zyklisch vom Master gelesen werden. Pro Modul ist ein TxPDO definiert. Der Index der Eingangsdatenobjekte hängt von der Slot-Nummer des Moduls in der BL20-Station ab: Index = 0 6000 + (Slot-Nummer-1) x 0 0010 Modul 1 = 0 6000, Modul 2 = 0 6010, Modul 3 = 0 6020, etc.) Sowohl die Eingangsdatenobjekte als auch die TxPDOs werden nur generiert, wenn das entsprechende Module Eingangsdaten hat. Output Data Object Area (0 7xxx0) Jedem Modul ist ein Ausgangsdatenobjekt mit mehreren Sub-Objekten zugeordnet, wobei die Anzahl der Sub-Objekte von der Kanalanzahl des Moduls abhängt. Ausgangsdatenobjekte werden in RxPDOs gemappt, die zyklisch vom Master gelesen werden. Pro Modul ist ein RxPDO definiert. Der Index der Ausgangsdatenobjekte hängt von der Slot-Nummer des Moduls in der BL20-Station ab: Index = 0 7000 + (Slot-Nummer-1) x 0 0010 Modul 1 = 0 7000, Modul 2 = 0 7010, Modul 3 = 0 7020, etc.) Sowohl die Ausgangsdatenobjekte als auch die RxPDOs werden nur generiert, wenn das entsprechende Module Ausgangsdaten hat. Configuration Data Object Area (0 8xxx) Jedem Modul ist ein Konfigurationsdatenobjekt mit mehreren Sub-Objekten zugeordnet, wobei die Anzahl der Sub-Objekte von der Kanalanzahl des Moduls abhängt. Der Index der Konfigurationsdatenobjekte hängt von der Slot-Nummer des Moduls in der BL20-Station ab: Index = 0 8000 + (Slot-Nummer-1) x 0 0010 Modul 1 = 0 8000, Modul 2 = 0 8010, Modul 3 = 0 8020, etc.) Manche Sub-Indices enthalten Modulparameter. Der EtherCAT -Master schreibt sie beim Übergang vom PRE-OP zum SAFE-OP-Status (siehe EtherCAT - State Machine (Seite 3-3)) ins Gateway bzw. die Module. 3-7
EtherCAT in BL20 Die Modulparameter werden durch die EtherCAT Geräte-Beschreibungs-Datei (ESI-Datei) (Seite 3-15) definiert. Tabelle 3-6: Configuration Data Objects Sub- Index Name Datentyp Verwendung M = mandat. O = optional C = conditional Details 0 01 Module address UNSIGNED 16 C 0 02 Type string VISIBLE STRING O nicht unterstützt 0 03 Name string VISIBLE STRING O Enthält den Modulnamen 0 04 Device type UNSIGNED 32 C/M Pflichtobjekt für Module die CoE oder ein herstellerspezifisches Profil unterstützen (BL20). 0 05 Vendor ID UNSIGNED 32 C nicht unterstützt 0 06 Product code 0 07 Revision number 0 08 Serial number 0 09 Module PDO group UNSIGNED 32 C Enthält den Produktcode (Ident-Nr.) Pflichtobjekt wenn unterstützt. UNSIGNED 32 C Enthält die Revision-Nr. Pflichtobjekt wenn unterstützt. UNSIGNED 32 C nicht unterstützt UNSIGNED 16 C Für Module mit unterschiedlicher Mapping-Reihenfolge. Definiert die Mapping- Reihenfolge. Für BL20 wurden die folgenden Modulgruppen definiert. 0 = Gateway 1 = analoge Module und Technologiemodule 2 = digitale Module 0 0A Module ident UNSIGNED 32 Identifiziert die einzelnen Module in der Station. 0 0B Slot UNSIGNED 16 Definiert die Position des Moduls in der Station. 0 0C Slot group UNSIGNED 16 nicht unterstützt 0 0D bis 0 1D reserviert 0 1E Network segment address 0 1F Network port OCTET- STRING[6] UNSIGNED 32 nicht unterstützt nicht unterstützt 3-8
EtherCAT gemäß Modular Device Profile Tabelle 3-6: Configuration Data Objects Sub- Index Name Datentyp Verwendung M = mandat. O = optional C = conditional Details 0 20 bis 0 FF Vendor/ profile specific O Parameter der Module. Abhängig von den Modulen, die in der BL20-Station auf das Gateway folgen. Wenn ein Modul Parameter besitzt, starten die Parameter im Sub-Index 0 20 des Objektes 0 8000. Information Data Object Area (0 9xxx) Jedem Modul ist ein Informationsdatenobjekt zugeordnet. Der Index der Informationsdatenobjekt hängt von der Slot-Nummer des Moduls in der BL20-Station ab: Index = 0 9000 + (Slot-Nummer-1) x 0 0010 Modul 1 = 0 9000, Modul 2 = 0 9010, Modul 3 = 0 9020, etc.) Dieses Objekt ist genauso aufgebaut wie das Konfigurationsdatenobjekt und enthält dieselben Sub- Indices, mit Ausnahme der Parameter-Indices. (0 20 bis 0 FF). Diagnosis Data Object Area(0 Axxx) Jedem Modul ist ein Diagnosedatenobjekt zugeordnet. Der Index der Diagnosedatenobjekte hängt von der Slot-Nummer des Moduls in der BL20-Station ab: Index = 0 A000 + (Slot-Nummer-1) x 0 0010 Modul 1 = 0 A000, Modul 2 = 0 A010, Modul 3 = 0 A020, etc.) Jedem Kanal ist ein Sub-Index im Diagnosedatenobjekt zugeordnet, wobei der erste Sub-Index der Sub-Index mit der Nummer 1 ist. Hier kann nur die letzte Diagnosemeldung eines Kanals ausgelesen werden. Hinweis Ältere Diagnosemeldungen sind im Diagnosis History Objekt enthalten (siehe Diagnosis History-Objekt (0 10F3) (Seite 3-5)). Dieses Objekt und die dazugehörigen Sub-Objekte existieren nur, wenn das entsprechende Modul Diagnosen unterstütz. 3-9
EtherCAT in BL20 3.1.5 Device Parameter Area Die Device Parameter Area enthält alle Parameter, die zum EtherCAT -Gerät (Gateway) gehören. Das BL20-Gateway unterstützt alle Pflichtobjekte des Modular Device Profile sowie die Objekte 0 F100 und 0 F200, die in die Prozessdaten gemappt werden. Tabelle 3-7: Device parameter area für BL20 Index Name 0 F000 Modular Device Profile, siehe Seite 3-10. 0 F002 Detected Module Command Scannen des Modulbusses nach den tatsächlich angeschlossenen Modulen nach evtl. Modulaustausch, siehe Seite 3-11. 0 F030 Configured Module Ident List Liste der konfigurierten Module, siehe Seite 3-12. 0 F040 Detected Address List Liste der Slot-Nummern der I/O-Module am Gateway. Ein Leerplatz wird mit 0 angezeigt, siehe Seite 3-12. 0 F050 Detected Module Ident List Liste der vom Gateway erkannten Module, siehe Seite 3-13 0 F100 Device status (TxPDO mappable), siehe Seite 3-13 0 F200 Device control (RxPDO mappable), siehe Seite 3-13 0 2000 Module List Handling Object, siehe Seite 3-14 Modular Device Profile (0 F000) Das Modular Device Profile-Objekt enthält alle Informationen, die zur Interpretation der Modulobjekte der Object Area notwendig sind. Zugriff: RO nicht PDO-mappbar. Tabelle 3-8: Modular Device Profile Sub- Index Name Datentyp Verwendung M = mandat. O = optional C = conditional Details 0 Number of entries Padding 1 Index distance 2 Maximale Anzahle der Module UNSIGNED8 M BL20 = 5 UNSIGNED8 UNSIGNED16 M Maximale Anzahl der Objekte pro Modul. BL20 = 10 UNSIGNED16 M BL20 = max. 72 Module am Gateway 3-10
EtherCAT gemäß Modular Device Profile Tabelle 3-8: Modular Device Profile Sub- Index Name Datentyp Verwendung M = mandat. O = optional C = conditional Details 3 General configuration 4 General information 5 Module PDO group of device UNSIGNED32 C Zur Verfügung stehende Sub-Indices in den allgemeinen Konfigurationsobjekten 0 8xx0, siehe auch Configuration Data Object Area (0 8xxx) (Seite 3-7)) Bit 0 = 1 0 8xx0:Sub-index 1 Bit 1 = 1 0 8xx0:Sub-index 2 etc. UNSIGNED32 C Zur Verfügung stehende Sub-Indices in den allgemeinen Informationsobjekten 0 8xx0, siehe auch Information Data Object Area (0 9xxx) (Seite 3-9)) Bit 0 = 1 0 9xx0:Sub-index 1 Bit 1 = 1 0 9xx0:Sub-index 2 etc. UNSIGNED16 C BL20 = 0 Detected Module Command (0 F002) Dieses Objekt ermöglicht, im Falle eines notwendigen Modulaustauschs, das gezielte Scannen des Modulbusses. Das Objekt hat 3 Sub-Indices: Tabelle 3-9: Detected Module Command Sub-Index 0 F002:01 0 F002:02 0 F002:03 Bedeutung Command Status Response Ausführen des Detected Module Command 1 Das Schreiben eines beliebigen Wertes in Sub-Index 0 F002:01 löst einen Scan des Modulbusses aus. 2 Hat Sub-Index 0 F002:03 (Response) nach dem Scan den Wert 0, war der Scan erfolgreich. 3 Werden neue oder fehlende Module erkannt, wird sowohl die Liste der Modul-IDs Detected Module Ident List (0 F050) als auch die Liste der Slot-Nummern Detected Address List (0 F040) aktualisiert. 4 Alle anderen Objekte bleiben unberührt und werden erst nach einem Spannungs-Reset am Gateway aktualisiert. 3-11
EtherCAT in BL20 Configured Module Ident List (0 F030) Enthält die Ident-Nummern der im Master für die BL20-Station konfigurierten Module. Der EtherCAT -Master lädt die Liste der Ident-Nummern ins BL20-Gateway und das Gateway vergleicht die Liste mit der Soll-Konfiguration der Station. Stimmen die Liste des Masters und die Liste in Objekt 0 F050 (Detected Module Ident List (0 F050) (Seite 3-13)), nicht überein, wird das Schreibkommando auf das entsprechende Sub-Objekt mit dem SDO Abort Code 0 08000020 abgebrochen. Tabelle 3-10: Configured Module Ident List Sub-Index Datentyp Beschreibung 1 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das an Slot 1 nach dem Gateway konfiguriert wurde. 2 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das an Slot 2 nach dem Gateway konfiguriert wurde. 72 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das an Slot 72 nach dem Gateway konfiguriert wurde. Detected Address List (0 F040) Das Objekt enthält eine Liste der Slot-Nummern (Adressen) der tatsächlich erkannten Module am Gateway während eines Neustarts oder, wenn ein Detected Module Command (0 F002) ausgeführt wurde. Ein Leerplatz wird durch 0 angezeigt. Tabelle 3-11: Detected Address List Sub-Index Datentyp Beschreibung 1 UNSIGNED16 Adresse des Moduls, das sich an Slot 1 nach dem Gateway befindet 2 UNSIGNED16 Adresse des Moduls, das sich an Slot 2 nach dem Gateway befindet 72 UNSIGNED16 Adresse des Moduls, das sich an Slot 72 nach dem Gateway befindet 3-12
EtherCAT gemäß Modular Device Profile Detected Module Ident List (0 F050) Enthält die Ident-Nummern der tatsächlich in der BL20-Station vorhandenen Module. Tabelle 3-12: Detected Module Ident List Sub-Index Datentyp Beschreibung 1 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das sich tatsächlich an Slot 1 nach dem Gateway befindet 2 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das sich tatsächlich an Slot 2 nach dem Gateway befindet 72 UNSIGNED32 Ident-Nummer des Moduls, das sich tatsächlich an Slot 72 nach dem Gateway befindet Device Status Object (0 F100) Das Objekt enthält das Status-Word des Gateways. Das Objekt ist in ein TxPDO gemappt und kann so zyklisch vom EtherCAT -Master ausgelesen werden. Byte Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 0 Summarized I/O configuration chan- - message Diagnosis Under voltage U L error module dia- Module bus - ged available gnosis 1 Module bus failure Force mode active Master configuration error - - Under voltage U sys Over voltage U sys Weiterführende Informationen entnehmen Sie bitte dem Abschnitt Device Status Objekt (Seite 4-15). Device Control Object (0 F200) Dieses Objekt wird derzeit nicht unterstützt. Für zukünftigen Gebrauch reserviert. 3-13
EtherCAT in BL20 Module List Handling Object (0 2000) Dieses Objekt dient zum manuellen Abgleich der beiden Modullisten (Configured Module Ident List (0 F030) und Detected Module Ident List (0 F050) im Gateway. Sub-Index 01: Das Beschreiben des Sub-Indices mit einem beliebigen Wert führt dazu, dass die Detected Module Ident List (0 F050) in die Configured Module Ident List (0 F030) kopiert wird. Sub-Index 02: Das Beschreiben des Sub-Indices mit einem beliebigen Wert führt dazu, dass die Configured Module Ident List (0 F030) gelöscht wird. Hinweis Bitte beachten Sie, dass nach dem Beschreiben des Module Handling Objects immer ein Spannungs-Reset am Gateway durchgeführt werden muss! Die Änderungen werden ohne Spannungs-Reset nicht übernommen. 3-14
EtherCAT Geräte-Beschreibungs-Datei (ESI-Datei) 3.2 EtherCAT Geräte-Beschreibungs-Datei (ESI-Datei) EtherCAT nutzt eine *.xml-datei, die EtherCAT Slave Information (ESI), um ein Gerät zu beschreiben. Diese Datei kann in das EtherCAT Steuerungsprogramm importiert werden. 3-15
EtherCAT in BL20 3-16
4 Technische Eigenschaften 4.1 Funktion... 4-2 4.2 Technische Daten... 4-3 4.2.1 Blockschaltbild...4-4 4.2.2 Allgemeine technische Daten einer Station...4-4 Zulassungen und Prüfungen...4-7 4.2.3 Technische Daten der Push-in-Federzugklemmen...4-7 4.3 Anschlüsse am Gateway... 4-8 4.3.1 Spannungsversorgung...4-8 4.3.2 Feldbusanschluss via Ethernet-Switch...4-9 4.3.3 Anschluss Service-Schnittstelle (Mini-USB-Buchse)... 4-10 4.4 Adressierung... 4-11 4.5 ESI-Datei... 4-11 4.6 Übernahme der Stationskonfiguration... 4-11 4.6.1 Übernahme per Software mittels Objektzugriff... 4-11 4.6.2 Übernahme per Hardware mittels CFG-Schalter (Nr. 1)... 4-11 4.7 Statusanzeigen/Diagnosemeldungen Gateway... 4-13 4.7.1 Diagnosemeldungen über LEDs... 4-13 LED-Anzeigen... 4-13 4.7.2 Device Status Objekt... 4-15 4.7.3 Emergency-Telegramme... 4-16 Struktur der Emergency-Telegramme... 4-16 4.7.4 I/O-Modul-Diagnosen... 4-18 4.8 Parameter der Module... 4-25 4.8.1 Digitale Eingabemodule... 4-25 4.8.2 Analoge Eingabemodule... 4-25 4.8.3 Analoge Ausgabemodule... 4-32 4.8.4 Technologiemodule... 4-38 4-1
Technische Eigenschaften 4.1 Funktion Das Gateway ist die Verbindung zwischen den BL20-I/O-Modulen und einem EtherCAT -Netzwerk. Es wickelt den kompletten Prozessdatenverkehr zwischen der I/O-Ebene und dem Feldbus ab und generiert Diagnosedaten für übergeordnete Busteilnehmer. 4-2
! Technische Daten 4.2 Technische Daten Abbildung 4-1: Draufsicht A LEDs für BL20- Modulbus B Service-Schnittstelle C LEDs für die EtherCAT - Kommunikation D EtherNet-Switch mit EtherNet- LEDs E Feldversorgungsklemmen F Systemversorgungsklemmen SERVICE GW IOs A B RUN C ERR Unlock end-bracket before dismounting Slide top cover for configuration and service ETH1 ETH2 UL GNDL D E USYS F GNDSYS 4-3
Technische Eigenschaften 4.2.1 Blockschaltbild Abbildung 4-2: Blockschaltbild BL20-E-GW-EC Service USB CPU Module bus Switch 5 V 24 V Eth1 Eth2 U sys U L Gateway 4.2.2 Allgemeine technische Daten einer Station Achtung Die Hilfsenergie muss den Bedingungen der Sicherheitskleinspannung (SELV = Safety extra low voltage) nach 364-4-41 entsprechen. Tabelle 4-1: Allgemeine technische Daten einer Station Versorgungsspannung/Hilfsenergie U sys (Nennwert) Bereitstellung für andere Module I sys (bei maximalem Stationsausbau siehe ab Seite 7-3) U L (Nennwert) I Lmax (maximaler Feldversorgungsstrom) Zulässiger Bereich 24 V DC ca. 600 ma 24 V DC 8 A nach EN 61131-2 (18 bis 30 V DC) Restwelligkeit nach EN 61131-2 Isolationsspannung (U L gegen U SYS ) 500 V eff Spannungsanomalien nach EN 61131-2 I MB (Versorgung der Modulbusteilnehmer) Anschlusstechnik 700 ma Push-in-Federzugklemmen, LSF der Fa. Weidmueller Physikalische Schnittstellen Feldbus Ethernet 4-4
Technische Daten Übertragungsrate Anschließbar sind passive LWL Adapter Feldbusanschlusstechnik Feldbusschirmanschluss Service-Schnittstelle Adresseinstellung 100 Mbit/s, Auto-MDIX Stromaufnahme max. 100 ma RJ45-Buchse, RJ45-Stecker über Ethernet-Kabel mini USB bei EtherCAT nicht notwendig, Adresschalter ohne Funktion Trennspannungen U BL (U sys gegen Service-Schnittstelle) - U ETH (Versorgung gegen Ethernet) 500 V AC U USB (Versorgung gegen U SB ) - U ETHETH (ETH1 gegen ETH2) 500 V AC Umgebungsbedingungen Umgebungstemperatur t Ambient 0 bis +55 C t Store - 25 bis +85 C relative Feuchte nach EN 61131-2/EN 50178 5 bis 95 % (indoor), Level RH-2, keine Kondensation (Lagerung bei 45 C, keine Funktionsprüfung) Klimatests nach IEC 61131-2 Vibrationsfestigkeit 10 bis 57 Hz, konstante Amplitude 0,075 mm, 1 g 57 bis 150 Hz, konstante Beschleunigung 1 g Schwingungsart Schwingungsdauer Schockfestigkeit gemäß IEC 68-2-27 Dauerschockfestigkeit gemäß IEC 68-2-29 ja ja Frequenzdurchläufe mit einer Änderungsgeschwindigkeit von 1 Oktave/min 20 Frequenzdurchläufe pro Koordinatenachse 18 Schocks, Halbsinus 15 g Scheitelwert/11 ms, jeweils in ± Richtung pro Raumkoordinate 1000 Schocks, Halbsinus 25 g Scheitelwert/6 ms, jeweils in ± Richtung pro Raumkoordinate 4-5
Technische Eigenschaften Kippfallen und Umstürzen Fallhöhe (Gewicht < 10 kg) Fallhöhe (Gewicht 10 bis 40 kg) 1,0 m 0,5 m Testläufe 7 Gerät mit Verpackung, Leiterplatten elektrisch geprüft Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gemäß EN 50 082-2 (Industrie) Statische Elektrizität nach EN 61000-4-2 Luftentladung (direkt) Relaisentladung (indirekt) Elektromagnetische HF-Felder nach EN 61 000-4-3 und ENV 50 204 Leitungsgebundene Störgrößen, induziert durch HF-Felder nach EN 61 000-4-6 8 kv 4 kv 10 V/m 10 V Schnelle Transienten (Burst) nach EN 61 000-4-4 Störaussendung nach EN 50 081-2 (Industrie) nach EN 55 011 Klasse A, Gruppe 1 Hinweis Dieses Gerät kann im Wohnbereich und in der Kleinindustrie (Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich, Kleinbetrieb) Funkstörungen verursachen. In diesem Fall kann vom Betreiber verlangt werden, angemessene Maßnahmen auf seine Kosten durchzuführen. 4-6
Technische Daten Zulassungen und Prüfungen Tabelle 4-2: Zulassungen und Prüfungen einer BL20-Station Bezeichnung Zulassungen UL CSA Prüfungen (EN 61131-2) in Vorbereitung Kälte DIN IEC 68-2-1, Temperatur -25 C, Dauer 96 h; Gerät nicht in Betrieb Trockene Wärme DIN IEC 68-2-2, Temperatur +85 C, Dauer 96 h; Gerät nicht in Betrieb Feuchte Wärme, zyklisch Lebensdauer MTBF DIN IEC 68-2-30, Temperatur +55 C, Dauer 2 Zyklen à 12 h; Gerät in Betrieb 120 000 h Verschmutzungsgrad nach IEC 664 (EN 61 131) 2 Schutzart nach IEC 529/EN 60529 IP20 4.2.3 Technische Daten der Push-in-Federzugklemmen Tabelle 4-3: Technische Daten Push-in-Federzugklemmen Bezeichnung Schutzart IP20 Abisolierlänge 8 mm + 1 max. Klemmbereich 0,14 bis 1,5 mm 2 klemmbare Leiter e eindrähtig H05(07) V-U 0,14 bis 1,5 mm 2 f feindrähtig H05(07) V-K 0,5 bis 1,5 mm 2 f mit Aderendhülsen nach DIN 46 228/1 (Aderendhülsen gasdicht aufgecrimpt) 0,25 bis 1,5 mm 2 4-7
! Technische Eigenschaften 4.3 Anschlüsse am Gateway Der Feldbusanschluss erfolgt über einen integrierten RJ45-Ethernet-Switch, der Anschluss der Versorgungsspannung über Push-in-Federzugklemmen. Abbildung 4-3: Anschlussebene am Gateway Unlock end-bracket before dismounting Slide top cover for configuration and service ETH1 ETH2 UL GNDL USYS GNDSYS + + EtherCAT OUT EtherCAT IN Feldversorgung Systemversorgung 4.3.1 Spannungsversorgung Das BL20-E-GW-EC verfügt über eine integrierte Versorgungseinheit und hat Anschlussklemmen für: Feldversorgungsspannung (U L, GND L ) und Systemversorgungsspannung (U SYS, GND SYS ) Hinweis Das Gateway geht nur in den Datenaustausch, wenn beide Spannungen angelegt sind. 4-8
Anschlüsse am Gateway 4.3.2 Feldbusanschluss via Ethernet-Switch Die BL20-ECO-Gateways für Ethernet verfügen über einen integrierten RJ45-Ethernet-Switch mit LED- Link-Statusanzeige. Abbildung 4-4: RJ45-Buchse 87654321 1 = TX + 2 = TX 3 = RX + 4 = n.c. 5 = n.c. 6 = RX 7 = n.c. 8 = n.c. Tabelle 4-4: Pinbelegung des RJ45 Pin-Nr. Signal Farbe 1 TX+ Sendedaten + YE gelb 2 TX Sendedaten OG orange 3 RX+ Empfangsdaten + WH weiß 4 nicht verbunden - - 5 nicht verbunden - - 6 RX Empfangsdaten BU blau 7 nicht verbunden - - 8 nicht verbunden - - Ethernet-Port-Eigenschaften: Datenübertragungsrate: 100 Mbit/s, Auto-MDIX Ethernet LED-Status Siehe hierzu LEDs LNK- und ACT im Abschnitt Diagnosemeldungen über LEDs (Seite 4-13). 4-9
Technische Eigenschaften 4.3.3 Anschluss Service-Schnittstelle (Mini-USB-Buchse) Die Service-Schnittstelle dient zum Anschluss des Gateways an die Projektierungs- und Diagnosesoftware I/O-ASSISTANT. Die Schnittstelle ist als 5-polige Mini-USB-Buchse ausgeführt. Um die Service-Schnittstelle des Gateways mit dem PC zu verbinden, wird ein handelsübliches Kabel mit Mini-USB-Stecker (wie z.b. bei Digitalkameras) verwendet. Abbildung 4-5: Mini-USB-Buchse am Gateway GW IOs SERVICE RUN ERR 4-10
Adressierung 4.4 Adressierung Bei EtherCAT erfolgt eine automatische Adressierung der Netzwerkteilnehmer durch den EtherCAT - Master. Eine hardwareseitige Adressierung am BL20-Gateway erfolgt nicht. 4.5 ESI-Datei Die aktuelle ESI-Datei (ESI = EtherCAT Slave Information) des Gateways BL20-E-GW-EC (BL20-E-GW-EC.xml) steht Ihnen auf unserer Homepage www.turck.de zum Download zur Verfügung. Zur Verwendung der *.xml-datei in TwinCAT siehe bitte Hinzufügen einer gerätespezifischen *.xml- Datei (Seite 5-3). 4.6 Übernahme der Stationskonfiguration Die Übernahme der Ist-Konfiguration (Configured Module Ident List (0 F030)) der BL20-Station als Referenzkonfiguration (Detected Module Ident List (0 F050)) in den nicht-flüchtigen Speicher des Gateways kann bei den EtherCAT -Gateways entweder über einen Objektzugriff oder über den DIP- Schalter Nr. 1 am Gateway erfolgen. 4.6.1 Übernahme per Software mittels Objektzugriff Siehe Module List Handling Object (0 2000) (Seite 3-14). 4.6.2 Übernahme per Hardware mittels CFG-Schalter (Nr. 1) Die DIP-Schalter befinden sich unter der Abdeckung des Gateways. Zum Einstellen des DIP-Schalters entfernen Sie die Abdeckung. Abbildung 4-6: Gateway- Draufsicht A DIP-Schalter (CFG, Nr. 1) zur Übernahme der Stationskonfiguration Draufsicht mit Einsteckschild: GW IOs SERVICE Draufsicht ohne Einsteckschild: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 NO A RUN ERR 4-11
Technische Eigenschaften Ein Umschalten auf ON startet die Speicherung der Ist-Konfiguration als Referenzkonfiguration. Ablauf: Umschalten des DIP-Schalters auf ON Start des Speichervorgangs LED IOs blinkt grün (1 Hz) LED IOs leuchtet kurz orange Speichervorgang aktiv Zurücksetzen des DIP-Schalters Speichervorgang erfolgreich abgeschlossen, wenn LEDs IOs und GW konstant grün Hinweis Wird der DIP-Schalter nicht zurückgesetzt, startet das Gateway immer wieder von Neuem einen Speichervorgang. Erst das Zurücksetzen des DIP-Schalters beendet diesen Vorgang. 4-12
Statusanzeigen/Diagnosemeldungen Gateway 4.7 Statusanzeigen/Diagnosemeldungen Gateway Diagnosemeldungen werden auf zwei Arten angezeigt: über die einzelnen LEDs über die Software des jeweiligen Feldbusmasters (zum Beispiel SPS) 4.7.1 Diagnosemeldungen über LEDs Jedes BL20-Gateway besitzt folgende als LED ausgeführte Statusanzeigen: 2 LEDs für die Modulbus-Kommunikation (Modulbus-LEDs): GW und IOs 2 LEDs für die EtherCAT -Kommunikation (Feldbus-LEDs): RUN und ERR 4 LEDs für die EtherNet-Link-Anzeige: LNK und ACT (an beiden Buchsen des Ethernet-Switches). LED-Anzeigen Tabelle 4-5: LED-Anzeigen LED Status Bedeutung Abhilfe GW AUS CPU wird nicht mit Spannung versorgt. Prüfen Sie die am Gateway anliegende Spannungsversorgung des Systems. grün grün blinkend, 1 Hz grün blinkend, 4 Hz rot rot/grün blinkend, 4 Hz Firmware aktiv, Gateway betriebsbereit Firmware nicht aktiv. Firmware aktiv; Hardware des Gateways defekt. Hardwarefehler, keine Kommunikation möglich WINK - Wenn LED IOs rot, dann Firmwaredownload notwendig Tauschen Sie das Gateway aus. Tauschen Sie das Gateway aus. Die WINK-Funktion wird ausgeführt (dient zur Identifizierung des Gerätes) IOs AUS CPU wird nicht mit Spannung versorgt. Prüfen Sie die am Gateway anliegende Spannungsversorgung des Systems. grün grün blinkend,1 Hz Modulbus läuft, wenn MS-LED grün Station befindet sich im Force Mode des I/O-ASSISTANT. Konfigurierte Module entsprechen den gesteckten Modulen Deaktivieren Sie den Force Mode des I/O-ASSISTANT. rot Hardwarefehler Tauschen Sie das Gateway aus. rot blinkend, 1 Hz rot blinkend, 4 Hz Die aktuelle und die projektierte Modulliste stimmen nicht überein, keine Kommunikation. Keine Kommunikation über den Modulbus. Prüfen Sie Ihre BL20-Station auf gezogene oder neue, nicht projektierte Module. Mindestens 1 Elektronikmodul muss gesteckt sein und mit dem Gateway kommunizieren können 4-13
Technische Eigenschaften Tabelle 4-5: LED-Anzeigen LED Status Bedeutung Abhilfe IOs rot/grün blinkend, 1 Hz Die aktuelle und die projektierte Modulliste stimmen nicht überein, der Datenaustausch findet aber weiterhin statt. Prüfen Sie Ihre BL20-Station auf gezogene oder neue, nicht projektierte Module. RUN AUS Das Gerät befindet sich im Status INITIALIZATION siehe EtherCAT - State Machine (Seite 3-3) grün, blinkend 200 ms ein/ 200 ms aus (Blinking) grün, blinkend 200 ms ein/ 1000 ms aus (Single Flash) grün Das Gerät befindet sich im Status PRE-OPERATIONAL Das Gerät befindet sich im Status SAFE-OPERATIONAL Das Gerät befindet sich im Status OPERATIONAL ERR AUS Prozessdatenaustausch rot rot, blinkend 200 ms ein/ 200 ms aus (Blinking) rot, blinkend 200 ms ein/ 1000 ms aus (Single Flash) Kritischer Kommunikationsfehler oder Controllerfehler aufgetreten Ungültige Konfiguration Lokaler Fehler Das Gerät geht aufgrund eines internen Fehlers in den Status SAFE-OPERATIONAL (siehe EtherCAT - State Machine (Seite 3-3)) Führen Sie einen Spannungsreset durch, ggf. ist das Gerät auszutauschen Überprüfen Sie, ob die Konfiguration Ihres Gerätes der projektierten Station entspricht. LNK/ ACT (linke LED) grün grün blinkend Link hergestellt 100 MBit/s Datenaustausch (Ethernet- Traffic, 100 Mbit/s) AUS kein Link Überprüfen Sie die Ethernet-Verbindung 4-14
Statusanzeigen/Diagnosemeldungen Gateway 4.7.2 Device Status Objekt Das Gateways sendet ein Gateway-Status-Word. Dieses kann aus dem Device Status Objekt, dem Objekt 0 F100, ausgelesen werden. Das Objekt ist in ein TxPDO gemappt und kann so zyklisch vom EtherCAT -Master ausgelesen werden. Byte Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 0 1 Under voltage U L - - - Module bus failure Force mode active - - I/O configuration changed Master configuration error Module bus error - Diagnosis message available Under voltage U sys Summarized module diagnosis Over voltage U sys Tabelle 4-6: Status Word Bedeutung Diagnosemeldung Summarized module diagnosis Diagnosis message available Module bus error I/O configuration changed Undervoltage U L Undervoltage U sys Overvoltage U sys Bedeutung Modul-Diagnose liegt vor Mindestens ein Modulbusteilnehmer mit Diagnosefunktion meldet eine Diagnose. Neue Diagnosemeldung liegt vor Das Diagnosis History Object enthält eine neue Diagnosemeldung. Modulbusfehler Es sind keine Module angeschlossen oder die Kommunikation mit den Modulen ist gestört. Abweichende Konfiguration Die Liste der konfigurierten Module (Configured Module Ident List (0 F030) (Seite 3-12)) weicht von der Liste der erkannten Module im Gateway (Detected Module Ident List (0 F050) (Seite 3-13)) ab. Es können jedoch weiterhin Prozessdaten mit den Modulbus- Teilnehmern, die sich zurzeit am Modulbus befinden, ausgetauscht werden. Unterspannung U L Die Feldversorgung befindet sich nicht mehr im zulässigen Bereich. Unterspannung U sys Die Systemversorgung befindet sich nicht mehr im zulässigen Bereich. Überspannung U sys Die Systemversorgung befindet sich nicht mehr im zulässigen Bereich. 4-15