Gerätehandbuch Drehgeber mit CANopen Schnittstelle RM7xxx

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Gerätehandbuch Drehgeber mit CANopen Schnittstelle RM7xxx
Gerätehandbuch
Drehgeber mit CANopen
Schnittstelle
704434/01
08 / 2010
Ident-Nr. 685290-01
RM7xxx
RN7xxx
DE
CANopen Drehgeber
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
CANopen Drehgeber
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
DE
CANopen Drehgeber
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
CANopen Drehgeber
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 SingleturnDrehgebern, 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
CAN-Spezifikation Version 2.0 A
Robert Bosch GmbH
CANary CAN-Steuerung
Atmel
CiA
5
DE
CANopen Drehgeber
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.
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6
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1: Schalter Knotenadresse
2: Busabschluss ein/aus
3: Baudratenschalter
4: Busausgang
5: Buseingang
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CANopen Drehgeber
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.
DE
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
CANopen Drehgeber
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.
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1: Spannungsversorgung UB
Funktion
Klemme
+UB (9...36 V DC)
+
0V
-
Die Kabeleinführungen des Drehgeber müssen immer mit einem abgeschirmten Spannungsversorgungskabel mit einem Leiterquerschnitt zwischen
0,34 mm2 und 1,5 mm2 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 (-).
8
CANopen Drehgeber
Die (+) Klemme wird für den Anschluss an den +UB-Strang (9...36 V DC) benutzt. Die (-) Klemme wird für den Anschluss an den 0 V-Strang benutzt.
4.6 BUS-Stränge
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DE
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��
��
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1: Busausgang
2: Buseingang
Funktion
Klemme
CAN-Abschirmung
Kabeleinführung
CAN GND
G
CAN_H
H
CAN_L
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 mm2. 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
CANopen Drehgeber
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
CANopen Drehgeber
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.
DE
►► 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
Anzeige
aus
keine Spannungsversorgung
grün
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
CANopen Drehgeber
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
Anzeige
grün blinkend
Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status
Operational
grün flashend
Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status
Stopped
grün leuchtend
Der Drehgeber befindet sich im NMT-Status
Pre-Operational
rot aus
kein Fehler
rot flashend
Überlauf am Fehlerzähler
rot doppelt flashend
Es ist ein Guard oder Heartbeat-Ereignis
aufgetreten
rot leuchtet
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 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
12
CANopen Drehgeber
●● Skalierung der Drehgeberauflösung
Fortgeschrittene Diagnostik
●● Drehgeberidentifizierung
●● Betriebszustand
●● Betriebszeit
DE
●● 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
← Codefolge
Grundfunktion
→ Singleturn-Auflösung
→ Anzahl der unterscheidbaren Umdrehungen
Absolute Position
↔ 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 ModulID-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...10Funktionscode
13
CANopen Drehgeber
Bit-Nr
10
9
8
7
6
5
Funktionscode
4
3
2
1
0
Knotennummer
Die folgenden Broadcast-Objekte mit Default-Identifier sind im Drehgeber vorhanden:
Objekt
Funktionscode (binär)
daraus resultierender Iden- Prioritätsgruppe
tifier (COB-ID)
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 daraus resultierender
(binär)
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 BootNachricht. 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
CANopen Drehgeber
6.4 Betriebsparameter
Objekt 6000h, Betriebsparameter, steuert die Funktionen für Codefolge und Skalierung.
Bit
Funktion
Bit = 0
Bit = 1
0
Codefolge
CW
CCW
M*
M*
2
Skalierungsfunktionssteuerung
ausgeschaltet
freigegeben
O
M
O
O
4...11
12...15
Klasse 1 Klasse 2
DE
reserviert für weitere Nutzung
Herstellerspezifische
Parameter
keine
Angabe
keine
Angabe
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 232 (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 213 (8192) und für den "Gesamten Messbereich in Schritten" liegt der zulässige Wert zwischen 1 und 225
(33554432). Die Skalierparameter sind ausfallsicher abgelegt und werden bei
jedem Start erneut geladen.
15
CANopen Drehgeber
Format der Singleturn-Skalierparameter
Byte
3
2
1
0
Bit
31 - 24
23 - 16
15 - 8
7 - 0
Daten
231 - 224
223 - 216
215 - 28
27 - 20
Objekt 6001h - Schritte pro Umdrehung
Format der Multiturn-Skalierparameter
Byte
3
2
1
0
Bit
31 - 24
23 - 16
15 - 8
7 - 0
Daten
231 - 224
223 - 216
215 - 28
27 - 20
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 SingleturnAuflösung 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
CANopen Drehgeber
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.
DE
Format des Presetwertes
Byte
3
2
1
0
Bit
31 - 24
23 - 16
15 - 8
7 - 0
Daten
231 - 224
223 - 216
215 - 28
27 - 20
Objekt 6003h - Presetwert
6.6.2 Presetberechnung
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
CANopen Drehgeber
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-BitWert 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
Geschwindigkeit
0x6030
1
2 Byte
Beschleunigung
0x6040
1
2 Byte
4 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
CANopen Drehgeber
Die Struktur der Einträge des Objekts "Übertragung des PDO-Mapping Parameters" Subindex 1...3 ist wie folgt:
Byte MSB
Byte MSB - 1
Objekt
Byte LSB + 1
Byte LSB
Subindex
Objektlänge (Anzahl der Bits)
DE
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 NMTModus 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
CANopen Drehgeber
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 COBID auf 0x18F einstellen
3
60F
2F 00 1A 00 00 00 00 00
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
"PDO-Mappingparameter übertragen" Subindex 0 auf 0 einstellen (Mapping deaktiviert)
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
CANopen Drehgeber
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
DE
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 HeartbeatZeit" (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 SYNCNachricht 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
CANopen Drehgeber
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
22
Beleuchtungsregelung
CANopen Drehgeber
Bit
Supported_warnings / Warnnachrichten
2
Watchdog
3...15
Warnnachrichten (Objekt 0x6504/0x6503)
DE
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
CANopen Drehgeber
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
0x01
Byte 1
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 EmergencyMeldung (ID = 128 + Drehgeberadresse).
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CANopen Drehgeber
DE
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