Benutzerhandbuch / User Manual
Rotary
Encoders
Linear Encoders Motion
System
D
GB
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CEV-58
•
Software/Support CD: 490-01001
- Soft-No.: 490-00423
Benutzerhandbuch / User Manual
Single-Turn / Multi-Turn
Absolute rotary encoder series CEx-58 with EtherCAT interface
•
Zusätzliche Sicherheitshinweise
•
Installation
•
Inbetriebnahme
•
Konfiguration / Parametrierung
•
Fehlerursachen und Abhilfen
•
Additional safety instructions
•
Installation
•
Commissioning
•
Configuration / Parameterization
•
Cause of faults and remedies
437734
TR-Electronic GmbH
D-78647 Trossingen
Eglishalde 6
Tel.: (0049) 07425/228-0
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Urheberrechtsschutz
Dieses Handbuch, einschließlich den darin enthaltenen Abbildungen, ist urheberrechtlich geschützt. Drittanwendungen dieses Handbuchs, welche von den urheberrechtlichen Bestimmungen abweichen, sind verboten. Die Reproduktion,
Übersetzung sowie die elektronische und fotografische Archivierung und
Veränderung bedarf der schriftlichen Genehmigung durch den Hersteller.
Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz.
Änderungsvorbehalt
Jegliche Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, vorbehalten.
Dokumenteninformation
Ausgabe-/Rev.-Datum: 11/17/2009
Dokument-/Rev.-Nr.:
TR - ECE - BA - DGB - 0069 - 02
Dateiname: TR-ECE-BA-DGB-0069-02.DOC
Verfasser: MÜJ
Schreibweisen
Kursive oder fette Schreibweise steht für den Titel eines Dokuments oder wird zur
Hervorhebung benutzt.
Courier-Schrift zeigt Text an, der auf dem Display bzw. Bildschirm sichtbar ist und
Menüauswahlen von Software.
″ < > ″ weist auf Tasten der Tastatur Ihres Computers hin (wie etwa <RETURN>).
Marken
EtherCAT
®
is registered trademark and patented technology, licensed by Beckhoff
Automation GmbH, Germany.
Alle anderen genannten Produkte, Namen und Logos dienen ausschließlich
Informationszwecken und können Warenzeichen ihrer jeweiligen Eigentümer sein, ohne dass eine besondere Kennzeichnung erfolgt.
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
4.6.2 Erweiterungen zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil ......................................... 17
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Inhaltsverzeichnis
Transmit PDO Mapping............................................................................. 39
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Änderungs-Index
Änderung
Funktionalität der LEDs überarbeitet, Kapitel „Bus-Statusanzeige“
EtherCAT
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Warenzeichen aufgenommen
Änderungs-Index
Datum Index
08.01.09 01
17.11.09 02
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Allgemeines
1 Allgemeines
Das vorliegende Benutzerhandbuch beinhaltet folgende Themen:
• Ergänzende Sicherheitshinweise zu den bereits in der Montageanleitung definierten grundlegenden Sicherheitshinweisen
• Installation
• Inbetriebnahme
• Konfiguration / Parametrierung
• Fehlerursachen und Abhilfen
Da die Dokumentation modular aufgebaut ist, stellt dieses Benutzerhandbuch eine
Ergänzung zu anderen Dokumentationen wie z.B. Produktdatenblätter,
Maßzeichnungen, Prospekte und der Montageanleitung etc. dar.
Das Benutzerhandbuch kann kundenspezifisch im Lieferumfang enthalten sein, oder kann auch separat angefordert werden.
1.1 Geltungsbereich
Dieses Benutzerhandbuch gilt ausschließlich für folgende Mess-System-Baureihen mit EtherCAT Schnittstelle:
• CEV-58
Die Produkte sind durch aufgeklebte Typenschilder gekennzeichnet und sind
Bestandteil einer Anlage.
Es gelten somit zusammen folgende Dokumentationen:
• anlagenspezifische Betriebsanleitungen des Betreibers,
Benutzerhandbuch,
• und die bei der Lieferung beiliegende
Montageanleitung TR-ECE-BA-DGB-0035
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Allgemeines
1.2 Referenzen
1.
EN 50325-4
2. CiA DS-301
3. CiA DS-406
4.
IEC/PAS 62407
5.
IEC 61158-1 - 6
6.
IEC 61784-2
Industrielle-Kommunikations-Systeme, basierend auf
ISO 11898 (CAN) für Controller-Device Interfaces.
Teil 4: CANopen
CANopen Kommunikationsprofil auf CAL basierend
CANopen Profil für Encoder
Real-time Ethernet control automation technology
(EtherCAT); International Electrotechnical Commission
Digital data communications for measurement and control
- Fieldbus for use in industrial control systems
- Protokolle und Dienste, Typ 12 = EtherCAT
Digital data communications for measurement and control
- Additional profiles for ISO/IEC 8802-3 based
communication networks in real-time applications, 12 = EtherCAT
7.
ISO/IEC 8802-3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD)
Access Method and Physical Layer Specifications
8.
9.
ISO 15745-4 AMD 2 Industrial automation systems and integration
- Open systems application integration framework
- Part 4: Reference description for Ethernet-based control systems;
Amendment 2:
Profiles for Modbus TCP, EtherCAT and ETHERNET Powerlink
IEEE 1588-2002 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization
Protocol for Networked Measurement and Control Systems
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Allgemeines
1.3 Verwendete Abkürzungen / Begriffe
CEV
Absolut-Encoder mit optischer Abtastung ≤ 15 Bit Auflösung,
Ausführung mit Vollwelle
EG Europäische Gemeinschaft
EMV
ESD
IEC
Elektro-Magnetische-Verträglichkeit
Elektrostatische Entladung (Electro Static Discharge)
Internationale Elektrotechnische Kommission
VDE Verein Deutscher Elektrotechniker
Bus-spezifisch
EDS Electronic-Data-Sheet (elektronisches Datenblatt)
EtherCAT State Machine ESM
ETG
CAN
CiA
NMT
PDO
SDO
XML
Anwendervereinigung „EtherCAT Technology Group“
Controller Area Network. Datenstrecken-Schicht-Protokoll für serielle Kommunikation, beschrieben in der ISO 11898.
CAN in Automation. Internationale Anwender- und Herstellervereinigung e.V.: gemeinnützige Vereinigung für das Controller
Area Network (CAN).
Network Management. Eines der Serviceelemente in der Anwendungsschicht im CAN Referenz-Model. Führt die Initialisierung, Konfiguration und Fehlerbehandlung im Busverkehr aus.
Process Data Object. Objekt für den Datenaustausch zwischen mehreren Geräten.
Service Data Object. Punkt zu Punkt Kommunikation mit
Zugriff auf die Objekt-Datenliste eines Gerätes.
Extensible Markup Language, Beschreibungsdatei für die
Inbetriebnahme des Mess-Systems.
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2 Zusätzliche Sicherheitshinweise
2.1 Symbol- und Hinweis-Definition
WARNUNG !
Zusätzliche Sicherheitshinweise
bedeutet, dass Tod, schwere Körperverletzung oder erheblicher Sachschaden eintreten können, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden.
VORSICHT !
bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung oder ein
Sachschaden eintreten kann, wenn die entsprechenden
Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen werden. bezeichnet wichtige Informationen bzw. Merkmale und Anwendungstipps des verwendeten Produkts.
2.2 Ergänzende Hinweise zur bestimmungsgemäßen Verwendung
Das Mess-System ist ausgelegt für den Betrieb in 100Base-TX Fast Ethernet
Netzwerken mit max. 100 MBit/s, spezifiziert in ISO/IEC 8802-3. Die Kommunikation
über EtherCAT erfolgt gemäß IEC 61158 Teil 1 bis 6 und IEC 61784-2. Das
Geräteprofil entspricht dem „CANopen Device Profile für Encoder CiA DS-406“.
Die technischen Richtlinien zum Aufbau des Fast Ethernet Netzwerks sind für einen sicheren Betrieb zwingend einzuhalten.
Zur bestimmungsgemäßen Verwendung gehört auch:
• das Beachten aller Hinweise aus diesem Benutzerhandbuch,
• das Beachten der Montageanleitung, insbesondere das dort enthaltene
Kapitel "Grundlegende Sicherheitshinweise" muss vor Arbeitsbeginn gelesen und verstanden worden sein
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Zusätzliche Sicherheitshinweise
2.3 Organisatorische Maßnahmen
• Dieses Benutzerhandbuch muss ständig am Einsatzort des Mess-Systems griffbereit aufbewahrt werden.
• Das mit Tätigkeiten am Mess-System beauftragte Personal muss vor Arbeitsbeginn
- die Montageanleitung, insbesondere das Kapitel "Grundlegende
Sicherheitshinweise",
-
und dieses Benutzerhandbuch, insbesondere das Kapitel "Zusätzliche
gelesen und verstanden haben.
Dies gilt in besonderem Maße für nur gelegentlich, z.B. bei der
Parametrierung des Mess-Systems, tätig werdendes Personal.
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Technische Daten
3 Technische Daten
3.1 Elektrische Kenndaten
Versorgungsspannung:................... 11…27 V DC, paarweise verdrillt und geschirmt
Stromaufnahme ohne Last:............. < 300 mA bei 11 V DC, < 110 mA bei 27 V DC
* Gesamtauflösung
Standard: ...................................
≤ 25 Bit
Erweitert:....................................
≤ 30 Bit
Schrittzahl / Umdrehung
Standard: ...................................
≤ 8.192
Erweitert:....................................
≤ 32.768
* Anzahl Umdrehungen
Standard: ...................................
≤ 4.096
Erweitert:....................................
≤ 32.768
EtherCAT ........................................... nach IEC 61158-1 – 6 und IEC 61784-2
Ausgabecode............................. Binär
Geräteprofil:............................... CANopen over EtherCAT (CoE), CiA DS-406
Zykluszeiten:.............................. 62,5 µs…32 ms, Distributed Clocks
Übertragungsrate:...................... 100 MBit/s
Übertragung:.............................. CAT-5 Kabel, geschirmt (STP), ISO/IEC 11801
Besondere Merkmale: ...................... Programmierung nachfolgender Parameter
über den EtherCAT-BUS:
- Zählrichtung
- Anzahl Umdrehungen
- Gesamtmesslänge in Schritten
- Presetwert
EMV
Störaussendung: .......................... DIN EN 61000-6-3: 2007
Störfestigkeit: ............................... DIN EN 61000-6-2: 2006
* parametrierbar über EtherCAT
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EtherCAT Informationen
4 EtherCAT Informationen
EtherCAT (Ethernet for Control and Automation Technology) ist eine Echtzeit-
Ethernet-Technologie und ist besonders geeignet für die Kommunikation zwischen
Steuerungssystemen und Peripheriegeräten wie z.B. E/A-Systeme, Antriebe,
Sensoren und Aktoren.
EtherCAT wurde 2003 von der Firma Beckhoff Automation GmbH entwickelt und wird als offener Standard propagiert. Zur Weiterentwicklung der Technologie wurde die
Anwendervereinigung „EtherCAT Technology Group“ (ETG) gegründet.
EtherCAT ist eine öffentlich zugängliche Spezifikation, die durch die IEC
(IEC/Pas 62407) im Jahr 2005 veröffentlicht worden ist und ist Teil der ISO 15745-4.
Dieser Teil wurde in den neuen Auflagen der internationalen Feldbusstandards
IEC 61158 (Protokolle und Dienste), IEC 61784-2 (Kommunikationsprofile) und
IEC 61800-7 (Antriebsprofile und -kommunikation) integriert.
4.1 EtherCAT-Funktionsprinzip
Mit der EtherCAT-Technologie werden die allgemein bekannten Einschränkungen anderer Ethernet-Lösungen überwunden:
Das Ethernet Paket wird nicht mehr in jedem Slave zunächst empfangen, dann interpretiert und die Prozessdaten weiterkopiert. Der Slave entnimmt seine die für ihn bestimmten Daten, während das Telegramm das Gerät durchläuft. Ebenso werden
Eingangsdaten im Durchlauf in das Telegramm eingefügt. Die Telegramme werden dabei nur wenige Nanosekunden verzögert. Der letzte Slave im Segment schickt das bereits vollständig verarbeitete Telegramm an den ersten Slave zurück. Dieser leitet das Telegramm sozusagen als Antworttelegramm zur Steuerung zurück. Somit ergibt sich für Kommunikation eine logische Ringstruktur. Da Fast-Ethernet mit Voll-Duplex arbeitet, ergibt sich auch physikalisch eine Ringstruktur.
Abbildung 1: EtherCAT-Funktionsprinzip
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EtherCAT Informationen
4.2 Protokoll
Das für Prozessdaten optimierte EtherCAT-Protokoll wird über einen speziellen
Ethertype direkt im Ethernet-Frame transportiert. Eine komplette Übertragung kann hierbei aus mehreren Subtelegrammen bestehen. Die datentechnische Reihenfolge ist dabei unabhängig von der physikalischen Reihenfolge der Slaves im Netz. Die
Adressierung kann wahlfrei vorgenommen werden:
Broadcast, Multicast und Querkommunikation zwischen Slaves sind möglich.
Das Protokoll unterstützt auch die azyklische Parameterkommunikation. Die Struktur und Bedeutung der Parameter wird hierbei durch das Geräteprofil „CANopen Device
Profile für Encoder CiA DS-406“ vorgegeben.
UDP/IP-Datagramme werden nicht unterstützt. Dies bedeutet, dass sich der Master und die EtherCAT-Slaves im gleichen Subnetz befinden müssen. Die Kommunikation
über Router hinweg in andere Subnetze ist somit nicht möglich.
EtherCAT verwendet ausschließlich Standard-Frames nach IEEE802.3 und werden nicht verkürzt. Damit können EtherCAT-Frames von beliebigen Ethernet-Controllern verschickt (Master), und Standard-Tools (z. B. Monitor) eingesetzt werden.
Abbildung 2: Ethernet Frame Struktur
4.3 Verteilte Uhren
Wenn räumlich verteilte Prozesse gleichzeitige Aktionen erfordern, ist eine exakte
Synchronisierung der Teilnehmer im Netz erforderlich. Zum Beispiel bei
Anwendungen, bei denen mehrere Servoachsen gleichzeitig koordinierte Abläufe ausführen müssen.
Hierfür steht beim EtherCAT die Funktion „Verteilte Uhren“ nach dem Standard
IEEE 1588 zur Verfügung.
Da die Kommunikation eine Ringstruktur nutzt, kann die Master-Uhr den
Laufzeitversatz zu den einzelnen Slave-Uhren exakt ermitteln, und auch umgekehrt.
Auf Grund dieses ermittelnden Wertes können die verteilten Uhren netzwerkweit nachgeregelt werden. Der Jitter dieser Zeitbasis liegt deutlich unter 1µs.
Auch bei der Wegerfassung können verteilte Uhren effizient eingesetzt werden, da sie exakte Informationen zu einem lokalen Zeitpunkt der Datenerfassung liefern. Durch das System hängt die Genauigkeit einer Geschwindigkeitsberechnung nicht mehr vom Jitter des Kommunikationssystems ab.
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EtherCAT Informationen
4.4 Geräteprofil
Das Geräteprofil beschreibt die Anwendungsparameter und das funktionale Verhalten des Gerätes, einschließlich der geräteklassenspezifischen Zustandsmaschine. Bei
EtherCAT verzichtet man darauf eigene Geräteprofile für Geräteklassen zu entwickeln. Stattdessen werden einfache Schnittstellen für bestehende Geräteprofile bereitgestellt:
Das Mess-System unterstützt das CANopen-over-EtherCAT (CoE) Mailbox-
Protokoll, und damit das vom CANopen her bekannte „Device Profile for Encoder“,
CiA DS-406.
Abbildung 3: CANopen over EtherCAT Kommunikationsmechanismus
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EtherCAT Informationen
4.4.1 CANopen over EtherCAT (CoE)
EtherCAT kann die gleichen Kommunikationsmechanismen zur Verfügung stellen, wie sie von
• Objektverzeichnis
Prozess-Daten-Objekte
• SDO,
Netzwerkmanagement
EtherCAT kann so auf Geräten, die bisher mit CANopen ausgestattet waren, mit minimalem Aufwand implementiert werden. Weite Teile der CANopen-Firmware können wieder verwendet werden. Die Objekte lassen sich dabei optional erweitern.
Vergleich CANopen / EtherCAT im ISO/OSI-Schichtenmodell
Abbildung 4: CANopen eingeordnet im ISO/OSI-Schichtenmodell
Abbildung 5: EtherCAT eingeordnet im ISO/OSI-Schichtenmodell
1
EN 50325-4: Industrielle-Kommunikations-Systeme, basierend auf ISO 11898 (CAN) für Controller-Device
Interfaces. Teil 4: CANopen.
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EtherCAT Informationen
4.5 Objektverzeichnis
Das Objektverzeichnis strukturiert die Daten eines EtherCAT-Gerätes in einer
übersichtlichen tabellarischen Anordnung. Es enthält sowohl sämtliche
Geräteparameter als auch alle aktuellen Prozessdaten, die damit auch über das SDO zugänglich sind.
Index (hex) Objekt
0x0000-0x0FFF
0x1000-0x1FFF
0x2000-0x5FFF
0x6000-0x9FFF
0xA000-0xFFFF
Datentyp Definitionen
CoE Kommunikations-Profilbereich (CiA DS-301)
Herstellerspezifischer-Profilbereich
Geräte-Profilbereich (CiA DS-406)
Reserviert
Abbildung 6: Aufbau des Objektverzeichnisses
4.6 Prozess- und Service-Daten-Objekte
Prozess-Daten-Objekt (PDO)
Prozess-Daten-Objekte managen den Prozessdatenaustausch, z.B. die zyklische
Übertragung des Positionswertes.
Service-Daten-Objekt (SDO)
Service-Daten-Objekte managen den Parameterdatenaustausch, z.B. das azyklische
Ausführen der Presetfunktion.
Für Parameterdaten beliebiger Größe steht mit dem SDO ein leistungsfähiger
Kommunikationsmechanismus zur Verfügung. Hierfür wird zwischen dem
Konfigurationsmaster und den angeschlossenen Geräten ein Servicedatenkanal für
Parameterkommunikation ausgebildet. Die Geräteparameter können mit einem einzigen Telegramm-Handshake ins Objektverzeichnis der Geräte geschrieben werden bzw. aus diesem ausgelesen werden.
Wichtige Merkmale von SDO und PDO
Abbildung 7: Gegenüberstellung von PDO/SDO-Eigenschaften
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4.6.1 Kompatibilität zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil
Unterstützte Dienste
• Initiate SDO Download
EtherCAT Informationen
• Initiate SDO Upload
• Abort SDO Transfer
Nicht unterstützte Dienste (nicht erforderlich)
• Initiate SDO Block Download
• Download SDO Block
• End SDO Block Download
• Initiate SDO Block Upload
• Upload SDO Block
• End SDO Block Upload
4.6.2 Erweiterungen zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil
Aufhebung des 8 Byte Standard CANopen SDO-Frames
• Volle Mailboxkapazität verfügbar
• „Initiate SDO Download“ Request / „SDO Upload“ Response kann Daten nach dem SDO-Header beinhalten
Download und Upload aller Sub-Indices auf einmal
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EtherCAT Informationen
4.7 Übertragung von SDO Nachrichten
Mit den SDO Diensten können die Einträge des Objektverzeichnisses gelesen oder geschrieben werden. Das SDO Transport Protokoll erlaubt die Übertragung von
Objekten mit beliebiger Größe. Das EtherCAT SDO Protokoll ist äquivalent zum
CANopen SDO Protokoll, um die Wiederverwendung von vorhandenen Protokoll-
Stacks zu gewährleisten.
Das erste Byte des ersten Segments beinhaltet die notwendigen
Steuerungsinformationen. Die nächsten drei Bytes des ersten Segments beinhalten den Index und Sub-Index der zu lesenden oder zu schreibenden
Objektverzeichniseinträge. Die letzten vier Bytes des ersten Segments sind verfügbar für Nutzdaten. Das zweite und die folgenden Segmente beinhalten das Steuerbyte und Nutzdaten. Der Empfänger bestätigt jedes Segment oder ein Block von
Segmenten, so das eine Peer-To-Peer Kommunikation (Client/Server) statt findet.
Im CAN-kompatiblen Mode besteht das SDO Protokoll aus 8 Bytes, um der CAN
Datengröße zu entsprechen. Im erweiterten Mode werden die Nutzdaten einfach erweitert, ohne den Protokoll-Header zu verändern. Auf diese Weise wird die vergrößerte Datenmenge der EtherCAT Mailbox an das SDO Protokoll angepasst, die
Übertragung von großen Datenmengen wird somit entsprechend beschleunigt.
Außerdem wurde ein Mode hinzugefügt der es erlaubt, in einem Vorgang, die kompletten Daten eines Indexes aus dem Objektverzeichnisses zu übertragen. Die
Daten aller Sub-Indices werden anschließend übertragen.
Die Dienste mit Bestätigung (Initiate SDO Upload, Initiate SDO Download, Download
SDO Segment, und Upload SDO Segment) und die Dienste ohne Bestätigung (Abort
SDO Transfer) werden für die Ausführung der Segmented/Expedited Übertragung der
Service-Daten-Objekte benutzt.
Der so genannte SDO Client (Master) spezifiziert in seiner Anforderung „Request“ den Parameter, die Zugriffsart (Lesen/Scheiben) und gegebenenfalls den Wert. Der so genannte SDO Server (Slave bzw. Mess-System) führt den Schreib- oder
Lesezugriff aus und beantwortet die Anforderung mit einer Antwort „Response“. Im
Fehlerfall gibt ein Fehlercode (Abort SDO Transfer) Auskunft über die Fehlerursache.
Üblicherweise stellt der EtherCAT-Master entsprechende Mechanismen für die
SDO-Übertragung zur Verfügung. Die Kenntnis über den Protokoll-Aufbau und internen Abläufe sind daher nicht notwendig.
Für die Fehlersuche kann es jedoch wichtig sein, den prinzipiellen Ablauf von
SDO-Übertragungen zu kennen. Aus diesem Grund wird im Folgenden näher auf die Dienste Initiate SDO Download Expedited und Initiate SDO Upload Expedited eingegangen. Über diese Dienste können jeweils bis zu vier Byte geschrieben, bzw. bis zu vier Byte gelesen werden. Für die meisten Objekte ist dies ausreichend.
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Schreib-Dienste, Client --> Server
●
Initiate SDO Download Expedited
Der Expedited SDO Download Dienst wird für eine beschleunigte
Übertragung von ≤ 4 Byte benutzt. Der Server antwortet mit dem Ergebnis der Downloadanfrage.
●
Initiate SDO Download Normal
Der Initiate SDO Download Dienst wird für eine Einzelübertragung von
Daten benutzt, wenn die Anzahl der Bytes von der Mailbox aufgenommen werden kann, oder wenn ein segmentierte Übertragung mit mehr Bytes gestartet werden soll.
Lese-Dienste, Server --> Client
●
Initiate SDO Upload Expedited
Der Expedited SDO Upload Dienst wird für eine beschleunigte
Übertragung von ≤ 4 Byte benutzt. Der Server antwortet mit dem Ergebnis der Uploadanfrage und den angeforderten Daten, bei erfolgreicher
Durchführung.
●
Initiate SDO Upload Normal
Der Initiate SDO Upload Dienst wird für eine Einzelübertragung von Daten benutzt, wenn die Anzahl der Bytes von der Mailbox aufgenommen werden kann, oder wenn ein segmentierte Übertragung mit mehr Bytes gestartet werden soll. Der Server antwortet mit dem Ergebnis der Uploadanfrage und den angeforderten Daten, bei erfolgreicher Durchführung.
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4.7.1 CANopen over EtherCAT Protokoll
4.7.1.1 Initiate SDO Download Expedited Request
Schreiben, Client --> Server
Frame Fragment Datenfeld Datentyp Wert / Beschreibung
Länge WORD 0x0A: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
Typ unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Größen-Anzeiger unsigned:1
Übertragungstyp unsigned:4 unsigned:1
0x02: SDO Request
0x00: Größe der Daten (1..4) nicht spezifiziert
0x01: Größe der Daten in Datensatz-Größe spezifiziert
0x01: Expedited Übertragung
Datensatz-Größe unsigned:2
0x00: 4 Byte Daten
0x01: 3 Byte Daten
0x02: 2 Byte Daten
0x03: 1 Byte Daten
Gesamt-Zugriff unsigned:1 0x00
Kommando unsigned:3 0x01: Initiate Download Request
Tabelle 1: CANopen Initiate SDO Download Expedited Request
Aus dem obigen Protokoll lassen sich folgende SDO-Schreibtelegramme ableiten:
CCD Bedeutung Gültig für
0x23
0x27
0x2B
0x2F
4 Byte schreiben
3 Byte schreiben
2 Byte schreiben
1 Byte schreiben
SDO Request
SDO Request
SDO Request
SDO Request
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4.7.1.2 Initiate SDO Download Expedited Response
Response, Server --> Client
Frame Fragment Datenfeld
Länge
EtherCAT Informationen
Datentyp Wert / Beschreibung
WORD 0x06: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE) Typ
CANopen Header
SDO
Service unsigned:4 0x03: SDO Response
Größen-Anzeiger unsigned:1 0x00
Übertragungstyp unsigned:1 0x00
Datensatz-Größe unsigned:2 0x00
Gesamt-Zugriff unsigned:1 0x00
Kommando unsigned:3 0x03: Initiate Download Response
Tabelle 2: Initiate SDO Download Expedited
Der Server antwortet mit folgender Response:
CCD Bedeutung Gültig für
0x60 Schreiben erfolgreich SDO Response
0x80 Fehler, Abort SDO Transfer SDO Response
Im Fall eines Fehlers (SDO-Response CCD = 0x80) enthält der Datenbereich einen
4-Byte-Fehlercode, der über die Fehlerursache Auskunft gibt, siehe Kapitel SDO Abort Codes,
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EtherCAT Informationen
4.7.1.3 Initiate SDO Upload Expedited Request
Lesen, Server --> Client
Frame Fragment Datenfeld
Länge
Datentyp
WORD
Wert / Beschreibung
0x06: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE) Typ
CANopen Header
SDO
Service unsigned:4 0x02: SDO Request
Größen-Anzeiger unsigned:1 0x00
Übertragungstyp unsigned:1 0x00
Datensatz-Größe unsigned:2 0x00
Gesamt-Zugriff unsigned:1 0x00
Kommando unsigned:3 0x02: Initiate Upload Request
Tabelle 3: Initiate SDO Upload Expedited Request
Aus dem obigen Protokoll lässt sich folgendes SDO-Lesetelegramm ableiten:
CCD Bedeutung Gültig für
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4.7.1.4 Initiate SDO Upload Expedited Response
Response, Server --> Client
Frame Fragment Datenfeld
Länge
EtherCAT Informationen
Datentyp Wert / Beschreibung
WORD 0x0A: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
Typ unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Größen-Anzeiger unsigned:1
Übertragungstyp unsigned:4 unsigned:1
0x03: SDO Response
0x00: Größe der Daten (1..4) nicht spezifiziert
0x01: Größe der Daten in Datensatz-Größe spezifiziert
0x01: Expedited Übertragung
Datensatz-Größe unsigned:2
0x00: 4 Byte Daten
0x01: 3 Byte Daten
0x02: 2 Byte Daten
0x03: 1 Byte Daten
Gesamt-Zugriff unsigned:1 0x00
Kommando unsigned:3 0x02: Initiate Upload Response
Tabelle 4: Initiate SDO Upload Expedited Response
Der Server antwortet mit folgenden Response-Möglichkeiten:
CCD Bedeutung Gültig für
0x43
0x47
0x4B
0x4F
4 Byte Daten gelesen
3 Byte Daten gelesen
2 Byte Daten gelesen
1 Byte Daten gelesen
SDO Response
SDO Response
SDO Response
SDO Response
0x80 Fehler, Abort SDO Transfer SDO Response
Im Fall eines Fehlers (SDO-Response CCD = 0x80) enthält der Datenbereich einen
4-Byte-Fehlercode, der über die Fehlerursache Auskunft gibt, siehe Kapitel SDO Abort Codes,
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EtherCAT Informationen
4.8 PDO-Mapping
Unter PDO-Mapping versteht man die Abbildung der Applikationsobjekte
(Echtzeitdaten, z.B. Objekt 6004h „Positionswert“) aus dem Objektverzeichnis in die
Prozessdatenobjekte, z.B. Objekt 1A00h (1 st
Transmit PDO).
Das aktuelle Mapping kann über entsprechende Einträge im Objektverzeichnis, die so genannten Mapping-Tabellen, gelesen werden. An erster Stelle der Mapping Tabelle
(Subindex 0) steht die Anzahl der gemappten Objekte, die im Anschluss aufgelistet sind. Die Tabellen befinden sich im Objektverzeichnis bei Index 0x1600 ff. für die
RxPDOs bzw. 0x1A00ff für die TxPDOs.
4.9 EtherCAT State Machine (ESM)
Das Application Management beinhaltet die EtherCAT State Machine, welche die
Zustände und Zustandsänderungen der Slave-Applikation beschreibt. Bis auf wenige
Details entspricht die ESM dem CANopen Netzwerkmanagement (NMT). Um ein sichereres Anlaufverhalten zu ermöglichen, ist beim EtherCAT zusätzlich der Zustand
„Safe Operational“ eingeführt worden. Hierbei werden bereits gültige Eingänge
übertragen, während die Ausgänge noch im sicheren Zustand verbleiben.
IP
PI
PS
SP
SO
OS
OP
SI
OI
Abbildung 8: EtherCAT State Machine
Zustand Beschreibung
Start Mailbox Communication
Stop Mailbox Communication
Start Input Update
Stop Input Update
Start Output Update
Stop Output Update
Stop Output Update, Stop Input Update
Stop Input Update, Stop Mailbox Communication
Stop Output Update, Stop Input Update, Stop Mailbox Communication
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EtherCAT Informationen
4.10 Weitere Informationen
Weitere Informationen zu EtherCAT erhalten Sie auf Anfrage von der
EtherCAT Technology Group (ETG) unter nachstehender Adresse:
ETG Headquarter
Ostendstraße 196
90482 Nuremberg
Germany
Phone: + 49 (0) 9 11 / 5 40 5620
Fax: + 49 (0) 9 11 / 5 40 5629
Email: [email protected]
Internet: www.ethercat.org
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Installation / Inbetriebnahmevorbereitung
5 Installation / Inbetriebnahmevorbereitung
EtherCAT unterstützt Linien-, Baum- oder Sternstrukturen. Die bei den Feldbussen eingesetzte Bus- oder Linienstruktur wird damit auch für Ethernet verfügbar. Dies ist besonders praktisch bei der Anlagenverdrahtung, da eine Kombination aus Linie und
Stichleitungen möglich ist.
Für die Übertragung nach dem 100Base-TX Fast Ethernet Standard sind Patch-Kabel der Kategorie STP CAT5 zu benutzen (2 x 2 paarweise verdrillte und geschirmte
Kupferdraht-Leitungen). Die Kabel sind ausgelegt für Bitraten von bis zu 100 MBit/s.
Die Übertragungsgeschwindigkeit wird vom Mess-System automatisch erkannt und muss nicht durch Schalter eingestellt werden.
Eine Adressierung über Schalter ist ebenfalls nicht notwendig, diese wird automatisch durch die Adressierungsmöglichkeiten des EtherCAT-Masters vorgenommen.
Die Kabellänge zwischen zwei Teilnehmern darf max. 100 m betragen, insgesamt sind 65535 Teilnehmer im EtherCAT-Netzwerk möglich.
Um einen sicheren und störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, sind die
-
ISO/IEC 11801, EN 50173 (europäische Standard)
-
ISO/IEC 8802-3
-
und sonstige einschlägige Normen und Richtlinien zu beachten!
Insbesondere sind die EMV-Richtlinie sowie die Schirmungs- und Erdungsrichtlinien
in den jeweils gültigen Fassungen zu beachten!
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5.1 Anschluss
PORT-IN
Installation / Inbetriebnahmevorbereitung
Flanschdose M12x1-4 pol. D-kodiert
Pin 1
TxD+, Sendedaten +
Pin 2
RxD+, Empfangsdaten +
Pin 3
TxD–, Sendedaten –
Pin 4
RxD–, Empfangsdaten –
PORT-OUT
Flanschdose M12x1-4 pol. D-kodiert
Pin 1
TxD+, Sendedaten +
Pin 2
RxD+, Empfangsdaten +
Pin 3
TxD–, Sendedaten –
Pin 4
RxD–, Empfangsdaten –
Versorgung
Flanschstecker M8x1-4 pol.
Pin 1
11 – 27 V DC
Pin 2
1)
TRWinProg+
Pin 3
GND, 0 V
Pin 4
1)
TRWinProg–
Für die Versorgung sind paarweise verdrillte und geschirmte Kabel zu verwenden !
Die Schirmung ist großflächig auf das Gegensteckergehäuse aufzulegen!
Bestellangaben zur Ethernet Flanschdose M12x1-4 pol. D-kodiert
Hersteller Bezeichnung Bestell-Nr..:
99-3729-810-04
Phoenix Contact SACC-M12MSD-4CON-PG 7-SH (PG 7) 15 21 25 8
Phoenix Contact SACC-M12MSD-4CON-PG 9-SH (PG 9) 15 21 26 1
Harting
HARAX
®
M12-L
21 03 281 1405
1)
Für Servicezwecke, z.B. Softwareupdate
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Installation / Inbetriebnahmevorbereitung
5.2 Einschalten der Versorgungsspannung
Nachdem der Anschluss vorgenommen worden ist, kann die Versorgungsspannung eingeschaltet werden.
Das Mess-System wird zunächst initialisiert und befindet sich danach im Zustand
INIT. In diesem Zustand ist keine direkte Kommunikation zwischen Master und Mess-
System über den Application-Layer möglich. Über den EtherCAT-Master kann das
Mess-System gemäß der State-Machine nach und nach in den Zustand
OPERATIONAL überführt werden:
PRE-OPERATIONL
Mit dem „Start Mailbox Communication“ Kommando wird das Mess-System in den
Zustand PRE-OPERATIONL versetzt. In diesem Zustand ist zuerst nur die Mailbox aktiv und Master und Mess-System tauschen Applikations-spezifische Initialisierungen und Parameter aus. Im PRE-OPERATIONAL-Zustand ist zunächst nur eine
Parametrierung über Service-Daten-Objekte möglich. Es ist aber möglich, PDOs unter
Nutzung von SDOs zu konfigurieren.
SAFE-OPERATIONAL
Mit dem „Start Input Update“ Kommando wird das Mess-System in den Zustand
SAVE-OPERATIONL versetzt. In diesem Zustand liefert das Mess-System bereits gültige aktuelle Eingangsdaten ohne die Ausgangsdaten zu verändern. Die Ausgänge befinden sich im sicheren Zustand.
OPERATIONAL
Mit dem „Start Output Update“ Kommando wird das Mess-System in den Zustand
OPERATIONL versetzt. In diesem Zustand liefert das Mess-System gültige
Eingangsdaten und der Master gültige aktuelle Ausgangsdaten. Nach dem das Mess-
System die über den Prozessdaten-Service empfangenen Daten erkannt hat, wird der
Zustandsübergang vom Mess-System bestätigt. Wenn die Aktivierung der
Ausgangsdaten nicht möglich war, verbleibt das Mess-System weiterhin im Zustand
SAFE-OPERATIONAL und gibt eine Fehlermeldung aus.
Zugriffe auf die CANopen-over-EtherCAT (CoE) Mailbox bewirken, dass das Mess-
System während der Dienst-Ausführung keine plausiblen Werte ausgibt. Dies gilt für die Zustände SAFE-OPERATIONAL und OPERATIONAL. In der Regel werden die
Mailbox-Zugriffe über SDO-Anforderungen ausgelöst.
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Inbetriebnahme
6 Inbetriebnahme
6.1 Gerätebeschreibungsdatei
Die XML-Datei enthält alle Informationen über die Mess-System-spezifischen
Parameter sowie Betriebsarten des Mess-Systems. Die XML-Datei wird durch das
EtherCAT-Netzwerkkonfigurationswerkzeug eingebunden, um das Mess-System ordnungsgemäß konfigurieren bzw. in Betrieb nehmen zu können.
Die XML-Datei hat den Dateinamen "TR-ETHERCAT-DEVICES_V00X.XML". und befindet sich auf der
Software/Support CD Art.-Nr.: 490-01001 --> Soft-Nr.: 490-00423.
6.1.1 Gerätegruppen
Die XML-Datei enthält mehrere Gerätegruppen und Gerätetypen. Für rotative Mess-
Systeme ist daher die Gerätegruppe „TR-Rotative“ auszuwählen. Unter der
Gerätegruppe befinden sich die einzelnen Gerätetypen mit den dazugehörigen
Objekten, welche sich in der Anzahl und der Bitlänge unterscheiden können. Der
Gerätetyp ist entsprechend dem Typenschild auszuwählen:
TR-Rotative
├ ...
│ ├ ...
│ ├ ...
│ ├ ...
├ CEx-58x
│ ├ 1000
│ ├ 1008
│ ├ 1009
│ ├ 100A
│ ├ 1018
│ ├ 1A00
│ ├ 1A01
│ ├ 1C00
│ ├ 1C13
│ ├ 1C33
│ ├ 2000
│ ├ 2001
│ ├ 3101
│ ├ 6000
│ ├ 6001
│ ├ 6002
│ ├ 6003
│ ├ ...
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Inbetriebnahme
6.2 Bus-Statusanzeige
Das EtherCAT-Mess-System ist mit drei grünen Diagnose-LEDs ausgestattet.
Abbildung 9: EtherCAT Diagnose-LEDs
Link / Activity IN - LED Beschreibung
ON = Link Ethernet Verbindung hergestellt
Flickering = Data Activity Datenübertragung RxD
Link / Activity OUT - LED Beschreibung
ON = Link Ethernet Verbindung hergestellt
Flickering = Data Activity Datenübertragung TxD
Net Run - LED EtherCAT Zustandsmaschine
OFF
Blinking, 2.5 Hz
Single Flash,
200 ms ON / 1000 ms OFF
Gerät befindet sich im INIT Zustand
Gerät befindet sich im PRE-OPERATIONAL Zustand
Gerät befindet sich im SAFE-OPERATIONAL Zustand
ON Gerät befindet sich im OPERATIONAL Zustand
Flickering, 10 Hz
Gerät befindet sich im Bootvorgang, INIT Zustand noch nicht erreicht
Entsprechende Maßnahmen im Fehlerfall siehe Kapitel „Optische Anzeigen“,
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7 Betriebsarten
Vom Mess-System werden drei Betriebsarten unterstützt:
Betriebsarten
● Sync-Mode
● Distributed
In der Betriebsart „Free Run“ werden die Prozess-Daten asynchron zur EtherCAT-
Buszykluszeit ausgegeben, z.B. in der Konfigurationsphase.
In der Betriebsart „Sync-Mode“ werden die Prozess-Daten synchron zur EtherCAT-
Buszykluszeit ausgegeben.
In der Betriebsart „Distributed Clocks“ werden die Prozess-Daten synchron zu einer selbst definierten Zeit ausgegeben. Die Einstellungen hierfür werden im EtherCAT-
Master vorgenommen. Vom Mess-System werden die Synchronisationssignale
„SYNC0“ und „SYNC1“ unterstützt.
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8 Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
Folgende Tabelle zeigt eine Übersicht der unterstützten Indexe im
Kommunikationsprofilbereich:
M = Mandatory (zwingend)
O = Optional
C = Conditional (bedingt)
Index (h) Objekt Name Typ Attr. M/O/C Seite
1000 VAR Gerätetyp Unsigned32
1008
1009
VAR
VAR
Hersteller Gerätenamen String(14), 112
Hersteller Hardwareversion String(14), 112 const const
O
O
Softwareversion String(14),
1018 RECORD Identity Objekt
1 st
Übertragungs-PDO
- Status
- Position
2 nd
Übertragungs-PDO
Identity (23h)
PDO
Mapping, 21h ro M
PDO Mapping ro C
- Position
- Time Stamp
1C12 -
Sync Manager
RxPDO Zuweisung wird nicht unterstützt, da keine RxPDOs vorhanden
1C32 -
Sync Manager 3
Parameter (Output)
Tabelle 5: Kommunikationsspezifische Standard-Objekte
wird nicht unterstützt, da keine Ausgänge vorhanden
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.1 Objekt 1000h: Gerätetyp
Beinhaltet Information über den Gerätetyp. Das Objekt mit Index 1000h beschreibt den Gerätetyp und seine Funktionalität. Es besteht aus einem 16 Bit Feld, welches das benutzte Geräteprofil beschreibt (Geräteprofil-Nr. 406 = 196h) und ein zweites 16
Bit Feld, welches Informationen über den Gerätetyp liefert.
Index 0x1000
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Device Type
VAR
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Gerätetyp
Geräte-Profil-Nummer Encoder-Typ
Byte 0 Byte 1 Byte 2
96h 01h bis 2
0
2
Byte 3
15
bis 2
8
Encoder-Typ
Code Definition
01
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Absoluter Single-Turn Encoder
02 Absoluter Multi-Turn Encoder
8.2 Objekt 1008h: Hersteller Gerätenamen
Enthält den Hersteller Gerätenamen.
Index 0x1008
Device Name
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro nein
"CEx-58x"
Default
je nach Encoder-Typ
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.3 Objekt 1009h: Hersteller Hardwareversion
Enthält die Hersteller Hardwareversion.
Index 0x1009
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Hardware Version
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro
Zugriff
PDO Mapping
nein
Wert
"310151"
8.4 Objekt 100Ah: Hersteller Softwareversion
Enthält die Hersteller Softwareversion.
Index 0x100A
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Software Version
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro nein
"437734V1", abhängig von der aktuellen Version
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.5 Objekt 1018h: Identity Objekt
Das Identity Objekt enthält folgende Parameter:
● EtherCAT Vendor ID
Enthält die von der ETG zugewiesene Geräte Vendor ID
Code
Enthält den Geräte-Produktcode
Number
Enthält die Revisionsnummer des Gerätes, welche die Funktionalität und die einzelnen Versionen definiert.
Enthält die Geräte-Seriennummer
Index
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
0x1018
Identity
RECORD
IDENTITY
Mandatory
0
Anzahl der Einträge
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
4
1
Vendor ID
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
1289
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
2
Product Code
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
85310151
3
Revision Number
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
101
4
Serial Number
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
0
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.6 Objekt 1A00h: 1
st
Transmit PDO Mapping
Über das erste Sende-Prozess-Daten-Objekt 0x1A00 können folgende Prozess-Daten
übertragen werden:
● Status, Objekt 3101, Input --> Sub-Index 1
● Position, Objekt 3101, Input --> Sub-Index 2
Die Zuordnung, ob Objekt 0x1A00 tatsächlich als Prozess-Daten übertragen werden,
wird über Objekt „Objekt 1C13h: Sync Manager Channel 3 (Prozess-Daten-Eingang)“,
Index 0x1A00
TxPDO 1 Normal mapping
RECORD
PDO_MAPPING
Mandatory für jedes unterstützte TxPDO
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
0
Anzahl der gempappten Objekte im PDO
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
2
1
Input, Status
UNSIGNED32
Conditional ro nein
Bit 0-7: Länge des gemappten Objekts in Bits = 8
Bit 8-15: Sub-Index des gemappten Objekts = 1
Bit 16-31: Index des gemappten Objekts = 3101
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Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
2
Input, Position
UNSIGNED32
Conditional ro nein
Bit 0-7: Länge des gemappten Objekts in Bits = 32
Bit 8-15: Sub-Index des gemappten Objekts = 2
Bit 16-31: Index des gemappten Objekts = 3101
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.7 Objekt 1A01h: 2
nd
Transmit PDO Mapping
Über das zweite Sende-Prozess-Daten-Objekt 0x1A01 können folgende Prozess-
Daten übertragen werden:
● Status, Objekt 3101, Input --> Sub-Index 1
● Position,
● Time Stamp,
Objekt 3101, Input --> Sub-Index 2
Objekt 3101, Input --> Sub-Index 3
Die Zuordnung, ob Objekt 0x1A01 tatsächlich als Prozess-Daten übertragen werden,
wird über Objekt „Objekt 1C13h: Sync Manager Channel 3 (Prozess-Daten-Eingang)“,
Index 0x1A01
TxPDO 2 Time Stamp mapping
RECORD
PDO_MAPPING
Mandatory für jedes unterstützte TxPDO
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
0
Anzahl der gempappten Objekte im PDO
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
3
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
1
Input, Status
UNSIGNED32
Conditional ro nein
Bit 0-7: Länge des gemappten Objekts in Bits = 8
Bit 8-15: Sub-Index des gemappten Objekts = 1
Bit 16-31: Index des gemappten Objekts = 3101
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
2
Input, Position
UNSIGNED32
Conditional ro nein
Bit 0-7: Länge des gemappten Objekts in Bits = 32
Bit 8-15: Sub-Index des gemappten Objekts = 2
Bit 16-31: Index des gemappten Objekts = 3101
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
3
Input, TimeStamp
UNSIGNED32
Conditional ro nein
Bit 0-7: Länge des gemappten Objekts in Bits = 32
Bit 8-15: Sub-Index des gemappten Objekts = 3
Bit 16-31: Index des gemappten Objekts = 3101
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.8 Objekt 1C00h: Sync Manager Communication Type
Mit diesem Objekt werden die Anzahl der benutzten Kommunikations-Kanäle und die
Art der Kommunikation festgelegt.
Unterstützt werden:
● Mailbox senden und empfangen
● Prozessdaten-Eingang für die Übertragung der Positionswerte (Slave --> Master)
Die Einträge können nur gelesen werden, die Konfiguration der Kommunikations-
Kanäle erfolgt automatisch beim Hochlauf des EtherCAT-Masters.
Index 0x1C00
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Sync Manager Communication Type
ARRAY
UNSIGNED8
Mandatory
0
Anzahl der benutzen Sync Manager Kanäle
Mandatory ro nein
4
Beschreibung
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
1
Communication Type Sync Manager 0
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
1: Mailbox empfangen (Master --> Slave)
2
Communication Type Sync Manager 1
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
2: Mailbox senden (Slave --> Master)
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
3
Communication Type Sync Manager 2
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
3: unbenutzt
4
Communication Type Sync Manager 3
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
4: Prozessdaten-Eingang (Slave --> Master)
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.9 Objekt 1C13h: Sync Manager Channel 3 (Prozess-Daten-Eingang)
Über Objekt 1C13h wird die Anzahl und der jeweilige Objekt Index der zugeordneten
TxPDOs festgelegt. Als Prozess-Daten-Eingang kann eines der folgenden Sende-
Prozess-Daten-Objekte zugeordnet werden:
● 0x1A00, 1. Sende-Prozess-Daten-Objekt
● 0x1A01, 2. Sende-Prozess-Daten-Objekt
Index 0x1C13
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Sync Manager TxPDO Assign
ARRAY
UNSIGNED8
Mandatory
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Default
0
Anzahl der zugeordneten TxPDOs
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
1
1
PDO Mapping Objekt Index des zugeordneten TxPDOs
UNSIGNED16
Conditional rw nein
0x1A00: TxPDO 1
0x1A01: TxPDO 2
0x1A00: TxPDO 1
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
8.10 Objekt 1C33h: Sync Manager 3, Parameter
Das Objekt 1C33h „Input Sync Manager Parameter“ beschreibt die Einstellungen für den Input Sync Manager und kann nur gelesen werden.
Index 0x1c33
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sync Manager 3 Parameter
RECORD
Unsigned16
Optional
0
Anzahl der Einträge
UNSIGNED8
Mandatory ro nein
11
1
Synchronization Type
UNSIGNED16
Mandatory ro nein
1: Synchron – synchronisiert mit Sync Manager 3 Ereignis
5: Distributed Clocks
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
2
Cycle Time
UNSIGNED32
Optional ro nein
Min. Zeit zwischen zwei SM2/3 Ereignissen in ns.
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Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
3
Shift Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Zeit zwischen SM3 Ereignis und dem Hardware-
Eingangslatch in ns
4
Synchronization Types Supported
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
0x12:
Bit 1: Sync-Mode unterstützt
Bit 4: Distributed Clocks unterstützt
5
Minimum Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Min. Zykluszeit, die durch den Slave unterstützt wird in ns
(Max. Zeitdauer des lokalen Zyklusses).
6
Calc and Copy Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Zeit in ns, welche der Controller für eventuelle Berechnungen der Eingangswerte und für die Übertragung der Prozessdaten vom lokalen Speicher zum Sync Manager benötigt, bevor die
Daten für den EtherCAT verfügbar sind.
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Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301)
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
7
Reserved
UNSIGNED32
8
Get Cycle Time
UNSIGNED16
Optional rw nein
0: Messung der lokalen Zykluszeit gestoppt
1: Messung der lokalen Zykluszeit gestartet
9
Delay Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Slave Hardware-Verzögerungszeit in ns.
10
Application Controller Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Nur relevant für Synchronisations-Typ = 2 und untergeordneten lokalem Zyklus.
11
Sync 0 Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro nein
Nur relevant für Synchronisations-Typ = 2 und untergeordneten lokalem Zyklus.
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Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
9 Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
M = Mandatory (zwingend)
O = Optional
Index (h) Objekt Name Datenlänge Attr. M/O Seite
Parameter
Parameter
2001 VAR Anzahl Umdrehungen, Zähler Unsigned32 rw O
6001
6002
VAR Mess-Schritte pro Umdrehung Unsigned32
VAR Gesamtmesslänge in Schritten Unsigned32 ro M
rw M
Tabelle 6: Encoder-Profilbereich
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Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
9.1 Objekt 2000h: Parameter übernehmen
Mit Schreibzugriff auf dieses Objekt speichert das Mess-System die Parameter in den nichtflüchtigen Speicher (EEPROM).
Index 0x2000
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Accept Paramters
UNSIGNED32
Optional rw
Zugriff
PDO Mapping
nein
Wert
nicht relevant
9.2 Skalierungsparameter
Über die Skalierungsparameter kann die physikalische Auflösung des Mess-Systems verändert werden. Der ausgegebene Positionswert wird binär dekodiert und mit einer
Nullpunktskorrektur und der eingestellten Zählrichtung verrechnet. Das Mess-System unterstützt bei dieser Konfiguration keine Kommazahlen oder von 2er-Potenzen abweichende Umdrehungszahlen (Getriebefunktion).
9.2.1 Objekt 2001h: Umdrehungen Zähler
Legt die Anzahl der Umdrehungen fest, bevor das Mess-System wieder bei Null beginnt.
Index 0x2001
Beschreibung Number of Revolutions / -numerator
Datentyp
UNSIGNED32
Kategorie
Zugriff
Mandatory rw
PDO Mapping nein
Untergrenze
1 Umdrehung
Obergrenze
32768 Umdrehungen (Max.-Wert siehe Typenschild)
Default 4096
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Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
9.2.2 Objekt 6001h: Schritte pro Umdrehung
Zeigt an, wie viele Schritte das Mess-System bei einer Umdrehung der Mess-System-
Welle ausgibt.
Index 0x6001
Beschreibung Single Measuring Range
Datentyp
UNSIGNED32
Kategorie
Zugriff
Mandatory ro
PDO Mapping nein
Untergrenze
1 Schritt / Umdrehung
Obergrenze
32768 Schritte / Umdrehung (Max.-Wert siehe Typenschild)
Default 4096
9.2.3 Objekt 6002h: Messlänge in Schritten
Legt die Gesamtschrittzahl des Mess-Systems fest, bevor das Mess-System wieder bei Null beginnt.
Index 0x6002
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Total Measuring Range
UNSIGNED32
Mandatory rw
Zugriff
PDO Mapping
Untergrenze
nein
16 Schritte
Obergrenze
1 073 741 824 Schritte (30 Bit)
Default 16777216
Der tatsächlich einzugebende Obergrenzwert für die Messlänge in Schritten ist von der Mess-System-Ausführung abhängig und kann nach untenstehender Formel berechnet werden. Da der Wert "0" bereits als Schritt gezählt wird, ist der Endwert =
Messlänge in Schritten – 1.
Messlänge in Schritten = Schritte pro Umdrehung * Anzahl der Umdrehungen
Zur Berechnung können die Parameter Schritte/Umdr. und Anzahl Umdrehungen vom Typenschild des Mess-Systems abgelesen werden.
Bei der Eingabe der Parametrierdaten ist darauf zu achten, dass die Parameter
"Messlänge in Schritten" und "Anzahl Schritte pro Umdrehung" so gewählt werden, dass der Quotient aus beiden Parametern eine Zweierpotenz ist.
Ist dies nicht gegeben, korrigiert das Mess-System die Messlänge in Schritten auf die nächst kleinere Zweierpotenz in Umdrehungen. Die Anzahl Schritte pro Umdrehung bleibt konstant.
Die neu errechnete Messlänge in Schritten kann durch Rücklesen des Objektes
6002h ausgelesen werden und ist immer kleiner als die vorgegebene Messlänge. Es kann daher vorkommen, dass die tatsächlich benötigte Gesamtschrittzahl unterschritten wird und das Mess-System vor Erreichen des maximalen mechanischen Verfahrweges einen Nullübergang generiert.
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Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
9.3 Objekt 3101h: Eingang
Das Objekt 3101 „Eingang“ definiert den Ausgabe-Positionswert, den Geräte-Status und den Zeitstempel, welche über die Sende-Prozess-Daten-Objekte gemappt werden können.
Index 0x3101
Name
Objekt Code
Datentyp
Kategorie
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Input
DEFSTRUCT
96 Bit
Optional
0
Anzahl der Einträge
UNSIGNED8
Optional ro ja
3
1
Status
UNSIGNED8
Optional ro ja
8: EEPROM-Fehler
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Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Byte 0
2
7
bis 2
0
Sub-Index
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
2
Position
UNSIGNED32
Optional ro ja
Aktuelle Position, binär codiert
Positionswert
Byte 1
2
15
bis 2
8
Byte 2
2
23
bis 2
16
3
Time Stamp
UNSIGNED32
Optional ro ja
Wert in ns
Byte 3
2
31
bis 2
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Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)
9.4 Objekt 6000h: Betriebsparameter
Das Objekt mit Index 6000h unterstützt nur die Funktion für die Zählrichtung.
Die Zählrichtung definiert, ob steigende oder fallende Positionswerte ausgegeben werden, wenn die Mess-System-Welle im Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn gedreht wird (Blickrichtung auf die Welle).
Index 0x6000
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Operating Parameters
UNSIGNED32
Mandatory rw nein
Bit 0 = 0: Position im Uhrzeigersinn steigend, Blick auf Welle
Bit 0 = 1: Position im Uhrzeigersinn fallend, Blick auf Welle
9.5 Objekt 6003h: Presetwert
WARNUNG !
Gefahr von Körperverletzung und Sachschaden durch einen Istwertsprung bei
Ausführung der Preset-Justage-Funktion!
• Die Preset-Justage-Funktion sollte nur im Mess-System-Stillstand ausgeführt werden, bzw. muss der resultierende Istwertsprung programmtechnisch und anwendungstechnisch erlaubt sein!
Die Presetfunktion wird verwendet, um den Mess-System-Wert auf einen beliebigen
Positionswert innerhalb des Bereiches von 0 bis Messlänge in Schritten — 1 zu setzen. Der Ausgabe-Positionswert wird auf den Parameter "Presetwert" gesetzt, wenn auf dieses Objekt geschrieben wird.
Index 0x6003
Beschreibung
Datentyp
Kategorie
Zugriff
PDO Mapping
Wert
Preset Value
UNSIGNED32
Mandatory rw nein aktuelle Ist-Position, bzw. ein Wert innerhalb des Bereiches von 0 bis programmierte Messlänge in Schritten — 1
Presetwert
Byte 0
2
7
bis 2
0
Byte 1
2
15
bis 2
8
Byte 2
2
23
bis 2
16
Byte 3
2
31
bis 2
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Vom Mess-System unterstütze Objekte auslesen
10 Vom Mess-System unterstütze Objekte auslesen
Die in diesem Handbuch beschriebenen Objekte stellt die max. Anzahl von Objekten dar. Welche Objekte vom Mess-System tatsächlich unterstützt werden, kann durch den EtherCAT „SDO Information Service“ ausgelesen werden.
Üblicherweise stellt der EtherCAT-Master entsprechende Mechanismen für das
Auslesen der unterstützten Objekte zur Verfügung. Die Kenntnis über den Protokoll-
Aufbau und internen Abläufe sind daher nicht notwendig.
Vorgehensweise bei Verwendung der „TwinCAT System Manager“ Konfigurationssoftware:
● Online-Verbindung herstellen
● Programmreiter CoE – Online auswählen
● Button Erweitert klicken
● Radio-Button Online... auswählen
● --> Alle Objekte
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Fehlerursachen und Abhilfen
11 Fehlerursachen und Abhilfen
11.1 Optische Anzeigen
Zuordnung siehe Kapitel „Bus-Statusanzeige“ auf Seite 30.
L/A LED Ursache Abhilfe
Spannungsversorgung fehlt oder wurde unterschritten
- Spannungsversorgung, Verdrahtung prüfen
- Liegt die Spannungsversorgung im zulässigen
Bereich?
aus
Anschluss-Stecker nicht richtig verdrahtet bzw. festgeschraubt keine Busverbindung
Hardwarefehler,
Mess-System defekt
Verdrahtung und Steckersitz überprüfen
Buskabel überprüfen
Mess-System tauschen
blinkend
Mess-System betriebsbereit,
Verbindung zum Master hergestellt, es werden momentan
Daten übermittelt.
-
an
Mess-System betriebsbereit,
Verbindung zum Master hergestellt, es werden momentan keine Daten übermittelt.
-
11.2 Mess-System – Fehler
Mess-System – Fehler werden über Objekt 3101h: Eingang, Sub-Index 1 gemeldet, siehe auch Seite 50.
Fehlercode Ursache Abhilfe
Bit 2
3
= 1,
EE-PROM-Fehler
Speicherbereich im internen
EE-PROM defekt
Versorgungsspannung eventuell ausschalten, danach wieder einschalten. Wenn der Fehler trotz dieser Maßnahme wiederholt auftritt, muss das
Mess-System getauscht werden.
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Fehlerursachen und Abhilfen
11.3 Abort SDO Transfer Request Protocol
Im Fall eines Fehlers (SDO-Response CCD = 0x80) wird statt der Response das
Abort SDO Transfer Request Protocol übertragen.
Abort SDO Transfer Request, Server --> Client
Frame Fragment Datenfeld
Länge
Datentyp Wert / Beschreibung
WORD 0x0A: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
Typ unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service unsigned:4 0x02: SDO Request
Größen-Anzeiger unsigned:1 0x00
Übertragungstyp unsigned:1 0x00
Datensatz-Größe unsigned:2 0x00
Abort Code
Tabelle 7: Abort SDO Transfer Request
DWORD Abort Code
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Fehlerursachen und Abhilfen
11.3.1 SDO Abort Codes
Code Beschreibung
0x05 03 00 00
0x05 04 00 00
0x05 04 00 01
0x05 04 00 05
0x06 01 00 00
0x06 01 00 01
0x06 01 00 02
0x06 02 00 00
0x06 04 00 41
0x06 04 00 42
0x06 04 00 43
0x06 04 00 47
0x06 06 00 00
0x06 07 00 10
0x06 07 00 12
0x06 07 00 13
0x06 09 00 11
0x06 09 00 30
0x06 09 00 31
0x06 09 00 32
0x06 09 00 36
0x08 00 00 00
0x08 00 00 20
0x08 00 00 21
0x08 00 00 22
0x08 00 00 23
Toggle Bit hat sich nicht geändert
SDO Protokoll Timeout
Client/Server Kommando nicht gültig oder unbekannt
Speicher zu klein
Nicht unterstützter Objekt-Zugriff
Lesezugriff auf ein Objekt, dass nur geschrieben werden kann
Schreibzugriff auf ein Objekt, dass nur gelesen werden kann
Objekt nicht vorhanden im Objektverzeichnis
Das Objekt kann nicht im PDO gemappt werden
Die Anzahl und Länge der gemappten Objekte überschreiten die PDO-Länge
Generelle Parameter-Inkompatibilität
Generelle Inkompatibilität im Gerät
Zugriff-Fehler aufgrund eines Hardwarefehlers
Falscher Datentyp, Länge der Service-Parameter stimmt nicht
Falscher Datentyp, Länge der Service-Parameter zu groß
Falscher Datentyp, Länge der Service-Parameter zu klein
Sub-Index existiert nicht
Parameter-Wertebereich überschritten, nur bei Schreibzugriff
Geschriebene Parameterwert zu groß
Geschriebene Parameterwert zu klein
Maximalwert ist kleiner als Minimalwert
Allgemeiner Fehler
Daten können nicht übertragen oder gespeichert werden in der Applikation
Daten können nicht übertragen oder gespeichert werden in der Applikation. Grund: lokale Steuerung
Daten können nicht übertragen oder gespeichert werden in der Applikation, Grund: aktueller Gerätestatus
Dynamischer Erstellungsfehler des Objektverzeichnisses, oder kein Objektverzeichnis vorhanden
Tabelle 8: SDO Abort Codes
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Fehlerursachen und Abhilfen
11.4 Emergency Request Protocol
Emergency-Meldungen werden beim Auftreten einer geräteinternen Störung ausgelöst. Die Übertragung wird über die Mailbox-Schnittstelle ausgeführt.
Der Emergency Dienst wird vom Server benutzt, um Diagnose-Nachrichten an den
Client zu übermitteln. Jedes, durch den Server an den Client übertragene
Diagnoseereignis, wird auch wieder durch die Übertragung des Reset-Error-Codes bestätigt, wenn das Diagnoseereignis nicht mehr vorhanden ist.
Emergency Request, Server --> Client
Frame Fragment Datenfeld
Länge
Datentyp Wert / Beschreibung
WORD n ≥ 0x0A: Länge der Mailbox Service Daten
Mailbox Header
Typ unsigned:4
0x00: kleinste Priorität
0x03: höchste Priorität
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
Emergency
Error Code
Error Register
WORD
BYTE
BYTE[n-10]
Error Code
Error Register
Error Code 0000-9FFF: Herstellerspezifisches Fehlerfeld
Error Code F000-FFFF: Herstellerspezifisches Fehlerfeld noch nicht spezifiziert reserviert
Tabelle 9: Emergency Request
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Fehlerursachen und Abhilfen
11.4.1 Emergency Error Codes
Error Code (hex) Beschreibung
00xx Error Reset oder kein Fehler
A0xx EtherCAT State Machine Übergangsfehler
A000 Übergang PRE-OPERATIONAL --> SAVE-OPERATIONAL nicht erfolgreich
Tabelle 10: Emergency Error Codes
11.4.2 Error Register
Bit M/O Beschreibung
6 O reserviert, immer 0
Tabelle 11: Aufbau des Error Registers
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11.5 Sonstige Störungen
Störung
Fehlerursachen und Abhilfen
Ursache
starke Vibrationen
Abhilfe
Vibrationen, Schläge und Stöße z.B. an Pressen, werden mit so genannten „Schockmodulen“ gedämpft. Wenn der
Fehler trotz dieser Maßnahmen wiederholt auftritt, muss das Mess-System getauscht werden.
Positionssprünge des Mess-Systems elektrische Störungen
EMV
Gegen elektrische Störungen helfen eventuell isolierende
Flansche und Kupplungen aus Kunststoff, sowie Kabel mit paarweise verdrillten Adern für Daten und
Versorgung. Die Schirmung und die Leitungsführung müssen nach den Aufbaurichtlinien für das jeweilige
Feldbus-System ausgeführt sein.
übermäßige axiale und radiale Belastung der Welle oder einen
Defekt der Abtastung.
Kupplungen vermeiden mechanische Belastungen der
Welle. Wenn der Fehler trotz dieser Maßnahme weiterhin auftritt, muss das Mess-System getauscht werden.
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Fehlerursachen und Abhilfen
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User Manual
CEx-58 EtherCAT
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D-78647 Trossingen
Eglishalde 6
Tel.: (0049) 07425/228-0
Fax: (0049) 07425/228-33 email: [email protected]
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Subject to modifications
The right to make any changes in the interest of technical progress is reserved.
Document information
Release date / Rev. date:
Document / Rev. no.:
File name:
TR - ECE - BA - DGB - 0069 - 02
TR-ECE-BA-DGB-0069-02.DOC
Author: MÜJ
Font styles
Italic or bold font styles are used for the title of a document or are used for highlighting.
Courier font displays text, which is visible on the display or screen and software menu selections.
″ < > ″ indicates keys on your computer keyboard (such as <RETURN>).
Brand names
EtherCAT
®
is registered trademark and patented technology, licensed by Beckhoff
Automation GmbH, Germany.
All other specified products, names and logos serve exclusively for information purposes and may be trademarks of their respective owners, without any special marking to indicate this.
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Transmit PDO Mapping............................................................................. 99
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Revision index
Revision
First release
Functionality of the LEDs modified, chapter “Bus status display”
EtherCAT
®
trademark added
Revision index
Date Index
08/14/08 00
01/08/09 01
11/17/09 02
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General information
1 General information
This Manual contains the following topics:
• Safety instructions in addition to the basic safety instructions defined in the
Assembly Instructions
• Installation
• Commissioning
• Configuration / Parameterization
• Error causes and solutions
As the documentation is arranged in a modular structure, the User Manual is supplementary to other documentation, such as product data sheets, dimensional drawings, leaflets and the assembly instructions etc.
The User Manual may be included in the customer’s specific delivery package or it may be requested separately.
1.1 Applicability
This User Manual applies exclusively for the following measuring system series with
EtherCAT interface:
• CEV-58
The products are labelled with affixed nameplates and are components of a system.
The following documentation therefore also applies:
• operator’s operating instructions specific to the system,
• this User Manual,
• and the Assembly Instructions TR-ECE-BA-DGB-0035 provided at delivery
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General information
1.2 References
1.
EN 50325-4
2. CiA DS-301
3. CiA DS-406
4.
IEC/PAS 62407
5.
IEC 61158-1 - 6
6.
IEC 61784-2
Industrial Communication Systems, based on
ISO 11898 (CAN) for Controller Device Interfaces.
Part 4: CANopen
CANopen communication profile based on CAL
CANopen profile for encoders
Real-time Ethernet control automation technology
(EtherCAT); International Electrotechnical Commission
Digital data communications for measurement and control
- Fieldbus for use in industrial control systems
- Protocols and Services, Type 12 = EtherCAT
Digital data communications for measurement and control
- Additional profiles for ISO/IEC 8802-3 based
communication networks in real-time applications, 12 = EtherCAT
7.
ISO/IEC 8802-3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD)
Access Method and Physical Layer Specifications
8.
9.
ISO 15745-4 AMD 2 Industrial automation systems and integration
- Open systems application integration framework
- Part 4: Reference description for Ethernet-based control systems;
Amendment 2:
Profiles for Modbus TCP, EtherCAT and ETHERNET Powerlink
IEEE 1588-2002 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization
Protocol for Networked Measurement and Control Systems
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General information
1.3 Abbreviations used / Terminology
CEV Absolute Encoder with optical scanning unit ≤ 15 bit resolution, Solid Shaft
EC
EMC
European Community
Electro Magnetic Compatibility
ESD
ESM
CAN
CiA
NMT
PDO
SDO
XML
Electro Static Discharge
IEC International Electrotechnical Commission
VDE
Bus-specific
Verein Deutscher Elektrotechniker (Association of German
Electrotechnicians)
EDS Electronic Data Sheet
EtherCAT State Machine
Controller Area Network. Data Layer Protocol for serial communication, described in ISO 11898.
CAN in Automation. Internationale Anwender- und
Herstellervereinigung e.V.: non-profit organization for the
Controller Area Network (CAN).
Network Management. One of the service elements in the application layer in the CAN reference model. Executes initialization, configuration and troubleshooting in bus traffic.
Process Data Object. Object for data exchange between several devices.
Service Data Object. Point to point communication with access to the object data list of a device.
Extensible Markup Language, description file for commissioning the measuring system.
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2 Additional Safety Instructions
2.1 Definition of symbols and notes
Additional Safety Instructions
WARNING!
means that death, serious injury or major damage to property could occur if the required precautions are not met.
CAUTION !
means that minor injuries or damage to property can occur if the stated precautions are not met. indicates important information or features and application tips for the product used.
2.2 Additional instructions for proper use
The measuring system is designed for operation in 100Base-TX Fast Ethernet networks with max. 100 Mbit/s, specified in ISO/IEC 8802-3. Communication via
EtherCAT occurs in accordance with IEC 61158 Part 1 to 6 and IEC 61784-2. The device profile corresponds to the "CANopen Device Profile for Encoder CiA DS-406".
The technical guidelines for configuration of the Fast Ethernet network must be adhered to in order to ensure safe operation.
Proper use also includes:
• observing all instructions in this User Manual,
• compliance with the Assembly Instructions, particularly the chapter "Basic
Safety Instructions" contained therein, must have been read and understood prior to commencement of work
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Additional Safety Instructions
2.3 Organizational measures
• This User Manual must always be kept ready-to-hand at the place of use of the measuring system.
• Prior to commencing work, personnel working with the measurement system must
-
- have read and understood the Assembly Instructions, particularly the chapter "Basic Safety Instructions",
and this User Manual, particularly the chapter "Additional Safety Instructions".
This particularly applies for personnel who are only deployed occasionally, e.g. in the parameterization of the measurement system.
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Technical Data
3 Technical Data
3.1 Electrical characteristics
Supply voltage: ................................. 11…27 V DC, shielded twisted-pair
Power consumption without load: . < 300 mA at 11 V DC, < 110 mA at 27 V DC
* Total resolution
Standard: ................................... ≤ 25 bit
Extended:................................... ≤ 30 bit
Number of steps / revolution
Standard: ................................... ≤ 8.192
Extended:................................... ≤ 32.768
* Number of revolutions
Standard: ................................... ≤ 4.096
Extended:................................... ≤ 32.768
EtherCAT:.......................................... according to IEC 61158-1 – 6 and IEC 61784-2
Output
Device profile:............................ CANopen over EtherCAT (CoE), CiA DS-406
Cycle
Transmission
Transmission: ............................ CAT-5 cable, shielded (STP), ISO/IEC 11801
Special features:............................... Programming of the following parameters via the EtherCAT BUS:
- Counting direction
- Number of revolutions
- Total measuring length in steps
- Preset value
EMC
Transient emissions:.................... DIN EN 61000-6-3: 2007
Immunity to disturbance: ............. DIN EN 61000-6-2: 2006
* parameterizable via EtherCAT
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EtherCAT Information
4 EtherCAT Information
EtherCAT (Ethernet for Control and Automation Technology) is a real-time Ethernet
technology and is particularly suitable for communication between control systems and peripheral devices such as e.g. I/O systems, drives, sensors and actuators.
EtherCAT was developed in 2003 by Beckhoff Automation GmbH and is available as an open standard. The "EtherCAT Technology Group" (ETG) user association was established for the further development of this technology.
EtherCAT is a publicly accessible specification, which was published by the IEC
(IEC/Pas 62407) in 2005 and is part of ISO 15745-4. This part was integrated into the new editions of the international field bus standards IEC 61158 (Protocols and
Services), IEC 61784-2 (Communication Profiles) and IEC 61800-7 (Drive Profiles and Communication).
4.1 EtherCAT functional principle
The EtherCAT technology overcomes the generally known limitations of other
Ethernet solutions:
The Ethernet packet is no longer received in each slave first of all, then interpreted and the process data copied onward. The slave takes the data intended for it, while the frame passes through the device. Input data are likewise inserted into the frame as it passes through. The frames are only delayed by a few nano-seconds. The last slave in the segment sends the now completely processed frame back to the first slave, which returns the frame to the control as a response frame, so to speak. A logical ring structure thus results for the communication. As Fast-Ethernet works with
Full Duplex, a physical ring structure also results.
Figure 1: EtherCAT functional principle
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EtherCAT Information
4.2 Protocol
The EtherCAT protocol, optimized for process data, is transported directly in the
Ethernet frame via a special Ether type. A complete transmission can consist of several sub-frames. The data sequence is independent of the physical sequence of the slaves in the network. The addressing can be freely selected:
Broadcast, Multicast and lateral communication between slaves are possible.
The protocol also supports acyclical parameter communication. The structure and meaning of the parameters is predetermined by the device profile "CANopen Device
Profile for Encoder CiA DS-406".
UDP/IP datagrams are not supported. This means that the master and the EtherCAT slaves must be located in the same subnet. Communication across routers into other subnets is thus not possible.
EtherCAT exclusively uses standard frames in accordance with IEEE802.3 without shortening. EtherCAT frames can thus be sent by any Ethernet controllers (master), and standard tools (e.g. monitor) can be used.
Figure 2: Ethernet frame structure
4.3 Distributed clocks
When spatially distributed processes require simultaneous actions, exact synchronization of the subscribers in the network is necessary. For example, in the case of applications in which several servo axes must execute simultaneously coordinated sequences.
For this purpose the "Distributed clocks" function in accordance with standard IEEE
1588 is available in EtherCAT.
As the communication uses a ring structure, the master clock can exactly determine the runtime offset to the individual slave clocks, and also vice-versa. The distributed clocks can be readjusted across the network on the basis of this determined value.
The jitter of this time base is well below 1µs.
Distributed clocks can also be used efficiently for position detection, as they provide exact information at a local time point of the data acquisition. Through the system, the accuracy of a speed calculation no longer depends on the jitter of the communication system.
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EtherCAT Information
4.4 Device profile
The device profile describes the application parameters and the functional behavior of the device, including the device class-specific state machine. With EtherCAT you do not develop individual device profiles for device classes. Instead, simple interfaces are provided for existing device profiles:
The measuring system supports the CANopen-over-EtherCAT (CoE) mailbox protocol, and consequently the "Device Profile for Encoder", CiA DS-406, known from CANopen.
Figure 3: CANopen over EtherCAT communication mechanism
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4.4.1 CANopen over EtherCAT (CoE)
EtherCAT can provide the same communication mechanisms as those known from
dictionary
• PDO, Process Data Objects
• SDO, Service Data Objects
• NMT, Network Management
EtherCAT can thus be implemented on devices that were previously equipped with
CANopen, with minimal expense. Extensive parts of the CANopen firmware can be reused. The objects can be optionally extended.
Comparison of CANopen / EtherCAT in the ISO/OSI layer model
Figure 4: CANopen organized in the ISO/OSI layer model
Figure 5: EtherCAT organized in the ISO/OSI layer model
2
EN 50325-4: Industrial Communication Systems, based on ISO 11898 (CAN) for Controller Device Interfaces.
Part 4: CANopen.
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EtherCAT Information
4.5 Object dictionary
The object dictionary structures the data of an EtherCAT device in a clear tabular arrangement. It contains all device parameters and all current process data, which are therefore also accessible via the SDO.
Index (hex) Object
0x0000-0x0FFF
0x1000-0x1FFF
0x2000-0x5FFF
0x6000-0x9FFF
0xA000-0xFFFF
Data type definitions
CoE communication profile range (CiA DS-301)
Manufacturer-specific profile range
Device profile range (CiA DS-406)
Reserved
Figure 6: Structure of the object dictionary
4.6 Process and Service Data Objects
Process Data Object (PDO)
Process Data Objects manage the process data exchange, e.g. the cyclical transmission of the position value.
Service Data Object (SDO)
Service Data Objects manage the parameter data exchange, e.g. the acyclical execution of the preset function.
The SDO provides an efficient communication mechanism for parameter data of any size. A service data channel for parameter communication is formed between the configuration master and the connected devices for this purpose. The device parameters can be written to or read from the device object dictionary with a unique frame handshake.
Important features of SDO and PDO
Figure 7: Comparison of PDO/SDO characteristics
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4.6.1 Compatibility with the CiA DS-301 communication profile
Supported services
• Initiate SDO Download
EtherCAT Information
• Initiate SDO Upload
• Abort SDO Transfer
Services not supported (not required)
• Initiate SDO Block Download
• Download SDO Block
• End SDO Block Download
• Initiate SDO Block Upload
• Upload SDO Block
• End SDO Block Upload
4.6.2 Extensions to the CiA DS-301 communication profile
Cancellation of the 8 byte standard CANopen SDO frame
• Full mailbox capacity available
• "Initiate SDO Download" Request / "SDO Upload" Response can contain data after the SDO header
Download and upload of all sub-indices at once
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EtherCAT Information
4.7 Transmission of SDO messages
The entries of the object dictionary can be read or written with the SDO services. The
SDO Transport Protocol allows the transmission of objects of any size. The EtherCAT
SDO Protocol is equivalent to the CANopen SDO Protocol, in order to guarantee the re-use of existing protocol stacks.
The first byte of the first segment contains the necessary control information. The next three bytes of the first segment contain the index and sub-index of the object dictionary entries to be read or written. The last four bytes of the first segment are available for useful data. The second and following segments contain the control byte and useful data. The recipient confirms each segment or a block of segments, so that
Peer-To-Peer communication (client/server) takes place.
In CAN-compatible mode the SDO protocol comprises 8 bytes, in order to correspond to the CAN data size. In extended mode the useful data are simply extended, without changing the protocol header. In this way the increased data volume of the EtherCAT mailbox is adapted to the SDO protocol, accelerating the transmission of large data volumes accordingly.
In addition, a mode has been added which makes it possible to transmit the complete data of an index from the object dictionary in a single process. The data of all subindices are subsequently transmitted.
Services with confirmation (Initiate SDO Upload, Initiate SDO Download, Download
SDO Segment, and Upload SDO Segment) and services without confirmation (Abort
SDO Transfer) are used for the execution of Segmented/Expedited transmission of
Service Data Objects.
The so-called SDO Client (master) specifies in its "Request" the parameter, the access type (read/write) and the value if applicable. The so-called SDO Server (slave or measuring system) executes the write or read access and answers the request with a "Response". In the case of error, an error code (Abort SDO Transfer) provides information on the cause of the error.
Normally the EtherCAT master provides appropriate mechanisms for the SDO transfer. Knowledge of the protocol structure and internal sequences is therefore not required.
However, for troubleshooting it can be important to know the principal sequence of SDO transfers. For this reason, the services Initiate SDO Download Expedited and Initiate SDO Upload Expedited are dealt with in more detail below. Up to four bytes can be written and up to four bytes read via these services. This is sufficient for most objects.
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Write services, Client --> Server
●
Initiate SDO Download Expedited
The Expedited SDO Download service is used for the accelerated transmission of ≤ 4 bytes. The server responds with the result of the download request.
●
Initiate SDO Download Normal
The Initiate SDO Download service is used for an individual transmission of data, if the number of bytes can be accepted by the mailbox, or if a segmented transmission is to be started with more bytes.
Read services, Server --> Client
●
Initiate SDO Upload Expedited
The Expedited SDO Upload service is used for the accelerated transmission of ≤ 4 bytes. The server responds with the result of the upload request and the required data, in the event of successful execution.
●
Initiate SDO Upload Normal
The Initiate SDO Upload service is used for an individual transmission of data, if the number of bytes can be accepted by the mailbox, or if a segmented transmission is to be started with more bytes. The server responds with the result of the upload request and the required data, in the event of successful execution.
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4.7.1 CANopen over EtherCAT protocol
4.7.1.1 Initiate SDO Download Expedited Request
Write, Client --> Server
Frame Fragment Data field Data type Value / Description
Length WORD 0x0A: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Size indicator unsigned:4 unsigned:1
Transmission type unsigned:1
Data record size unsigned:2
Total access
Command unsigned:1 unsigned:3
0x02: SDO Request
0x00: Size of data (1..4) not specified
0x01: Size of data specified in data record size
0x01: Expedited transmission
0x00: 4 byte of data
0x01: 3 byte of data
0x02: 2 byte of data
0x03: 1 byte of data
0x00
0x01: Initiate Download Request
Data BYTE[4] data
Table 1: CANopen Initiate SDO Download Expedited Request
The following SDO write frames can be derived from the above protocol:
CCD Meaning Valid for
0x23
0x27
0x2B
0x2F
Write 4 byte
Write 3 byte
Write 2 byte
Write 1 byte
SDO Request
SDO Request
SDO Request
SDO Request
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4.7.1.2 Initiate SDO Download Expedited Response
Response, Server --> Client
Frame Fragment Data field
Length
EtherCAT Information
Data type Value / Description
WORD 0x06: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Size indicator unsigned:4 unsigned:1
Transmission type unsigned:1
Data record size unsigned:2
Total access
Command unsigned:1 unsigned:3
0x03: SDO Response
0x00
0x00
0x00
0x00
0x03: Initiate Download Response
Table 2: Initiate SDO Download Expedited
The server answers with the following response:
CCD Meaning Valid for
0x60 Write successful SDO Response
0x80 Error, Abort SDO Transfer SDO Response
In the case of an error (SDO response CCD = 0x80), the data range contains a 4-byte-error code,
which provides information on the cause of the error, see chapter SDO Abort Codes, page 116.
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4.7.1.3 Initiate SDO Upload Expedited Request
Read, Server --> Client
Frame Fragment Data field
Length
Data type
WORD
Value / Description
0x06: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Size indicator unsigned:4 unsigned:1
Transmission type unsigned:1
Data record size unsigned:2
Total access
Command unsigned:1 unsigned:3
0x02: SDO Request
0x00
0x00
0x00
0x00
0x02: Initiate Upload Request
Table 3: Initiate SDO Upload Expedited Request
The following SDO read frame can be derived from the above protocol:
CCD
0x40
Meaning
Read request
Valid for
SDO Request
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4.7.1.4 Initiate SDO Upload Expedited Response
Response, Server --> Client
Frame Fragment Data field
Length
EtherCAT Information
Data type Value / Description
WORD 0x0A: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Size indicator unsigned:4 unsigned:1
Transmission type unsigned:1
Data record size unsigned:2
Total access
Command unsigned:1 unsigned:3
0x03: SDO Response
0x00: Size of data (1..4) not specified
0x01: Size of data specified in data record size
0x01: Expedited transmission
0x00: 4 byte of data
0x01: 3 byte of data
0x02: 2 byte of data
0x03: 1 byte of data
0x00
0x02: Initiate Upload Response
Data BYTE[4] data
Table 4: Initiate SDO Upload Expedited Response
The server answers with the following possible responses:
CCD Meaning Valid for
0x43
0x47
0x4B
0x4F
4 byte of data read
3 byte of data read
2 byte of data read
1 byte of data read
SDO Response
SDO Response
SDO Response
SDO Response
0x80 Error, Abort SDO Transfer SDO Response
In the case of an error (SDO response CCD = 0x80), the data range contains a 4-byte-error code,
which provides information on the cause of the error, see chapter SDO Abort Codes, page 116.
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4.8 PDO mapping
PDO mapping refers to the mapping of application objects (real-time data, e.g. object
6004h "Position value" from the object dictionary into Process Data Objects, e.g.
Object 1A00h (1 st
Transmit PDO).
The current mapping can be read via corresponding entries in the object dictionary, the so-called mapping tables. The number of mapped objects that are listed subsequently is found at the top of the mapping table (subindex 0). The tables are located in the object dictionary in index 0x1600 ff. for the RxPDOs and 0x1A00ff for the TxPDOs.
4.9 EtherCAT State Machine (ESM)
The Application Management contains the EtherCAT State Machine, which describes the states and state changes of the slave application. Apart from a few details, the
ESM corresponds to the CANopen Network Management (NMT). In order to enable reliable starting behavior the "Safe Operational" state has been introduced in
EtherCAT. In this state valid entries are transmitted, while the outputs remain in safe status.
IP
PI
PS
SP
SO
OS
OP
SI
OI
Figure 8: EtherCAT State Machine
Status Description
Start Mailbox Communication
Stop Mailbox Communication
Start Input Update
Stop Input Update
Start Output Update
Stop Output Update
Stop Output Update, Stop Input Update
Stop Input Update, Stop Mailbox Communication
Stop Output Update, Stop Input Update, Stop Mailbox Communication
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4.10 Further information
Further information on EtherCAT can be obtained on request from the
EtherCAT Technology Group (ETG) at the following address:
ETG Headquarter
Ostendstraße 196
90482 Nuremberg
Germany
Phone: + 49 (0) 9 11 / 5 40 5620
Fax: + 49 (0) 9 11 / 5 40 5629
Email: [email protected]
Internet: www.ethercat.org
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Installation / Preparation for Commissioning
5 Installation / Preparation for Commissioning
EtherCAT supports linear, tree or star structures. The bus or linear structure used in the field buses is thus also available for Ethernet. This is particularly practical for system wiring, as a combination of line and stubs is possible.
For transmission according to the 100Base-TX Fast Ethernet standard, patch cables in category STP CAT5 must be used (2 x 2 shielded twisted pair copper wire cables).
The cables are designed for bit rates of up to 100 Mbit/s. The transmission speed is automatically detected by the measuring system and does not have to be set by means of a switch.
Addressing by switch is also not necessary; this is done automatically using the addressing options of the EtherCAT master.
The cable length between two subscribers may be max. 100 m, a total of 65535 subscribers are possible in the EtherCAT network.
In order to ensure safe, fault-free operation,
-
ISO/IEC 11801, EN 50173 (European standard)
-
ISO/IEC 8802-3
-
and other pertinent standards and directives must be complied with!
In particular, the applicable EMC directive and the shielding and grounding directives
must be observed!
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5.1 Connection
PORT-IN
Installation / Preparation for Commissioning
Flange socket M12x1-4 pin D-coded
Pin 1
TxD+, transmitted data +
Pin 2
RxD+, received data +
Pin 3
TxD–, transmitted data –
Pin 4
RxD–, received data –
PORT-OUT
Flange socket M12x1-4 pin D-coded
Pin 1
TxD+, transmitted data +
Pin 2
RxD+, received data +
Pin 3
TxD–, transmitted data –
Pin 4
RxD–, received data –
Supply
Flange connector M8x1-4 pin
Pin 1
11 – 27 V DC
Pin 2
1)
TRWinProg+
Pin 3
GND, 0 V
Pin 4
1)
TRWinProg–
Shielded twisted pair cables must be used for the supply !
The shielding is to be connected with large surface on the mating connector housing!
Order data for Ethernet flange socket M12x1-4 pin D-coded
Manufacturer Designation Order no.:
99-3729-810-04
Phoenix Contact SACC-M12MSD-4CON-PG 7-SH (PG 7) 15 21 25 8
Phoenix Contact SACC-M12MSD-4CON-PG 9-SH (PG 9) 15 21 26 1
Harting
HARAX
®
M12-L
21 03 281 1405
1)
For service purposes, e.g. software update
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Installation / Preparation for Commissioning
5.2 Switching on the supply voltage
After the connection has been made, the supply voltage can be switched on.
The measuring system is initialized first of all and is then in INIT status. In this status, no direct communication is possible between master and measuring system via the application layer. The measuring system can be gradually transferred to
OPERATIONAL status according to the state machine via the EtherCAT master:
PRE-OPERATIONAL
The "Start Mailbox Communication" command puts the measuring system into PRE-
OPERATIONAL status. In this status only the mailbox is active first of all, and master and measuring system exchange application-specific initializations and parameters. In
PRE-OPERATIONAL status only a parameterization via Service Data Objects is initially possible. However, it is possible to configure PDOs using SDOs.
SAFE-OPERATIONAL
The "Start Input Update" command puts the measuring system into SAFE-
OPERATIONAL status. In this status the measuring system provides valid current input data, without changing the output data. The outputs are in safe status.
OPERATIONAL
The "Start Output Update" command puts the measuring system into OPERATIONAL status. In this status the measuring system provides valid input data and the master provides valid current output data. When the measuring system has detected the data received via the process data service, the status transition is confirmed by the measuring system. If activation of the output data was not possible, the measuring system remains in SAFE-OPERATIONAL status and outputs an error message.
As a result of access to the CANopen-over-EtherCAT (CoE) mailbox, the measuring system does not output any plausible values during the execution of the service. This applies for the SAFE-OPERATIONAL and OPERATIONAL states. Mailbox access is generally triggered by SDO requests.
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Commissioning
6 Commissioning
6.1 Device description file
The XML file contains all information on the measuring system-specific parameters and the operating modes of the measuring system. The XML file is integrated by the
EtherCAT network configuration tool, in order to enable correct configuration and commissioning of the measuring system.
The XML file is called "TR-ETHERCAT-DEVICES_V00X.XML" and is located on software/support CD art. no.: 490-01001 --> soft no.: 490-00423.
6.1.1 Device groups
The XML file contains several device groups and device types. Therefore for rotative measuring systems the device group "TR-Rotative" must be selected. Under the device group the individual device types with the appropriate objects are arranged, which can be different in the number of bits and the bit length. The device type must be selected according to the name plate:
TR-Rotative
├ ...
│ ├ ...
│ ├ ...
│ ├ ...
├ CEx-58x
│ ├ 1000
│ ├ 1008
│ ├ 1009
│ ├ 100A
│ ├ 1018
│ ├ 1A00
│ ├ 1A01
│ ├ 1C00
│ ├ 1C13
│ ├ 1C33
│ ├ 2000
│ ├ 2001
│ ├ 3101
│ ├ 6000
│ ├ 6001
│ ├ 6002
│ ├ 6003
│ ├ ...
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Commissioning
6.2 Bus status display
The EtherCAT measuring system is equipped with three diagnostic LEDs.
Figure 9: EtherCAT diagnostic LEDs
Link / Activity IN - LED Description
ON = Link Ethernet connection established
Flickering = Data Activity Data transfer RxD
Link / Activity OUT - LED Description
ON = Link Ethernet connection established
Flickering = Data Activity Data transfer TxD
Net Run - LED EtherCAT State Machine
OFF
Blinking, 2.5 Hz
Single Flash,
200 ms ON / 1000 ms OFF
The device is in state INIT
The device is in state PRE-OPERATIONAL
The device is in state SAFE-OPERATIONAL
ON The device is in state OPERATIONAL
Flickering, 10 Hz
The device is booting and has not yet entered the INIT state
For appropriate measures in case of error see chapter "Optical displays" page 114.
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7 Operating Modes
Three operating modes are supported by the measuring system:
Operating Modes
● Sync-Mode
● Distributed
In "Free Run" operating mode, the process data are output asynchronously to the
EtherCAT bus cycle time, e.g. in the configuration phase.
In "Sync-Mode" operating mode, the process data are output synchronously to the
EtherCAT bus cycle time.
In "Distributed Clocks" operating mode, the process data are output synchronously to a self-defined time. The relevant settings are made in the EtherCAT master. By the measuring system the synchronization signals "SYNC0" and "SYNC1" are supported.
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Communication-Specific Standard Objects (CiA DS-301)
8 Communication-Specific Standard Objects (CiA DS-301)
The following table shows an overview of the supported indexes in the communication profile range:
M = Mandatory
O = Optional
C = Conditional
Index (h) Object Name Type, Bit length Attr. M/O/C Page
Unsigned32
1008
1009
100A
VAR
VAR
VAR
Manufacturer device name String(14), 112
PDO
Mapping, 21h const O
Manufacturer hardware version String(14), const O
Manufacturer software version String(14),
1018 RECORD Identity object
1 st
Transmission PDO
- Status
- Position
2 nd
Transmission PDO
Identity (23h) ro M
PDO Mapping ro C
- Position
- Time Stamp
1C12 -
Sync Manager
RxPDO allocation not supported, because no RxPDOs are available
1C32 -
Sync Manager 3
Parameter (Output)
Table 5: Communication-specific standard objects
not supported, because no outputs are available
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8.1 Object 1000h: Device type
Contains information on the device type. The object with index 1000h describes the device type and its functionality. It comprises a 16 bit field, which describes the device profile used (device profile no. 406 = 196h) and a second 16 bit field, which provides information on the device type.
Index 0x1000
Name
Object code
Data type
Category
Access
PDO mapping
Device Type
VAR
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Device type
Device profile number
Byte 0 Byte 1 Byte 2
2
7
to 2
0
Encoder type
Byte 3
2
15
to 2
8
Encoder type
Code Definition
01
Name
Object code
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Absolute single turn encoder
02 Absolute multi turn encoder
8.2 Object 1008h: Manufacturer device name
Contains the manufacturer device name.
Index 0x1008
Device Name
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro
No
"CEx-58x"
Default
depending on the encoder type
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8.3 Object 1009h: Manufacturer hardware version
Contains the manufacturer hardware version.
Index 0x1009
Name
Object code
Data type
Category
Hardware version
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro
Access
PDO mapping
No
Value
"310151"
8.4 Object 100Ah: Manufacturer software version
Contains the manufacturer software version.
Index 0x100A
Name
Object code
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Software version
VAR
VISIBLE_STRING
Optional ro
No
"437734V1", depending on the current version
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8.5 Object 1018h: Identity object
The identity object contains the following parameters:
● EtherCAT Vendor ID
Contains the device vendor ID allocated by the ETG
Code
Contains the product code of the device
Number
Contains the revision number of the device, which defines the functionality and the individual versions.
Contains the serial number of the device
Index
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
0x1018
Identity
RECORD
IDENTITY
Mandatory
0
Number of entries
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
4
1
Vendor ID
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
1289
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Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
2
Product Code
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
85310151
3
Revision Number
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
101
4
Serial Number
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
0
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8.6 Object 1A00h: 1
st
Transmit PDO Mapping
The following process data can be transmitted with the first Transmit Process Data
Object 0x1A00:
● Status, Object 3101, Input --> Sub-Index 1
● Position, Object 3101, Input --> Sub-Index 2
The assignment of whether object 0x1A00 is actually transmitted as process data is made
via object "Object 1C13h: Sync Manager Channel 3 (process data input)" page 103.
Index 0x1A00
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
TxPDO 1 Normal mapping
RECORD
PDO_MAPPING
Mandatory for each supported TxPDO
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
0
Number of mapped objects in the PDO
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
2
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
1
Input, Status
UNSIGNED32
Conditional ro
No
Bit 0-7: Length of the mapped object in bits = 8
Bit 8-15: Sub-index of the mapped object = 1 bit 16-31: Index of the mapped object = 3101
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Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
2
Input, Position
UNSIGNED32
Conditional ro
No
Bit 0-7: Length of the mapped object in bits = 32
Bit 8-15: Sub-index of the mapped object = 2 bit 16-31: Index of the mapped object = 3101
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8.7 Object 1A01h: 2
nd
Transmit PDO Mapping
The following process data can be transmitted with the second Transmit Process Data
Object 0x1A01:
● Status, Object 3101, Input --> Sub-Index 1
● Position,
● Time Stamp,
Object 3101, Input --> Sub-Index 2
Object 3101, Input --> Sub-Index 3
The assignment of whether object 0x1A01 is actually transmitted as process data is made
via object "Object 1C13h: Sync Manager Channel 3 (process data input)" page 103.
Index 0x1A01
TxPDO 2 Time Stamp mapping
RECORD
PDO_MAPPING
Mandatory for each supported TxPDO
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
0
Number of mapped objects in the PDO
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
3
1
Input, Status
UNSIGNED32
Conditional ro
No
Bit 0-7: Length of the mapped object in bits = 8
Bit 8-15: Sub-index of the mapped object = 1
Bit 16-31: Index of the mapped object = 3101
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Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
2
Input, Position
UNSIGNED32
Conditional ro
No
Bit 0-7: Length of the mapped object in bits = 32
Bit 8-15: Sub-index of the mapped object = 2
Bit 16-31: Index of the mapped object = 3101
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
3
Input, TimeStamp
UNSIGNED32
Conditional ro
No
Bit 0-7: Length of the mapped object in bits = 32
Bit 8-15: Sub-index of the mapped object = 3
Bit 16-31: Index of the mapped object = 3101
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8.8 Object 1C00h: Sync Manager Communication Type
This object is used to define the number of communication channels used and the type of communication.
The following are supported:
● Mailbox sending and receive
● Process data input for the transmission of position values (Slave --> Master)
The inputs can only be read, the configuration of the communication channels occurs automatically when the EtherCAT master boots.
Index 0x1C00
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
Sync Manager Communication Type
ARRAY
UNSIGNED8
Mandatory
Description
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
0
Number of Sync Manager channels used
Mandatory ro
No
4
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
1
Communication Type Sync Manager 0
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
1: Receive mailbox (Master --> Slave)
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
2
Communication Type Sync Manager 1
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
2: Send mailbox (Slave --> Master)
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Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
3
Communication Type Sync Manager 2
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
3: not used
4
Communication Type Sync Manager 3
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
4: Process data input (Slave --> Master)
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8.9 Object 1C13h: Sync Manager Channel 3 (process data input)
The number and the respective object index of the assigned TxPDOs are defined by object 1C13h. One of the following Transmit Process Data Objects can be assigned as process data input:
● 0x1A00, 1
st
Transmit Process Data Object
● 0x1A01, 2
nd
Transmit Process Data Object
Index 0x1C13
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
Sync Manager TxPDO Assign
ARRAY
UNSIGNED8
Mandatory
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Default
0
Number of assigned TxPDOs
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
1
1
PDO Mapping Object Index of the assigned TxPDOs
UNSIGNED16
Conditional rw
No
0x1A00: TxPDO 1
0x1A01: TxPDO 2
0x1A00: TxPDO 1
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8.10 Object 1C33h: Sync Manager 3, Parameter
The object 1C33h "Input Sync Manager Parameter" describes the adjustments for the
Input Sync Manager and can only be read.
Index 0x1c33
Name
Object code
Data type
Category
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sync Manager 3 Parameter
RECORD
Unsigned16
Optional
0
Number of entries
UNSIGNED8
Mandatory ro
No
11
1
Synchronization Type
UNSIGNED16
Mandatory ro
No
1: Synchronous – synchronized with Sync Manager 3 event
5: Distributed clocks
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
2
Cycle Time
UNSIGNED32
Optional ro
No
Min. time between two SM2/3 events in ns.
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Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Communication-Specific Standard Objects (CiA DS-301)
3
Shift Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Time between SM3 event and the hardware input latch in ns
4
Synchronization types supported
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
0x12:
Bit 1: Synchronous supported
Bit 4: Distributed clocks supported
5
Minimum Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Min. cycle time which is support by the Slave in ns
(Max. period of the local cycle).
6
Calc and Copy Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Time in ns needed by the application controller to perform calculations on the input values if necessary and to copy the process data from the local memory to the Sync Manager before the data is available for EtherCAT.
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Communication-Specific Standard Objects (CiA DS-301)
Sub-Index
Description
Data type
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
7
Reserved
UNSIGNED32
8
Get Cycle Time
UNSIGNED16
Optional rw
No
0: Measurement of local cycle time stopped
1: Measurement of local cycle time started
9
Delay Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Hardware delay time of the slave in ns.
10
Application Controller Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Only important for synchronization type = 2 and subordinated local cycles.
11
Sync 0 Cycle Time
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
Only important for synchronization type = 2 and subordinated local cycles.
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Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
9 Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
M = Mandatory
O = Optional
Index (h) Object Name Data length Attr. M/O Page
Parameter
2001 VAR Number of revolution, numerator Unsigned32 rw O
6001
6002
VAR Single measuring range Unsigned32
VAR Total measuring range in steps Unsigned32 ro M rw M
Table 6: Encoder profile range
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Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
9.1 Object 2000h: Accept parameters
With write access to this object, the measuring system accepts the parameters in the non-volatile memory (EEPROM).
Index 0x2000
Description
Data type
Category
Accept Parameters
UNSIGNED32
Optional rw
Access
PDO mapping
No
Value
Not relevant
9.2 Scaling parameter
With the scaling parameters the physical resolution of the measuring system can be changed. The position value output is binary decoded and is calculated with a zero point correction and the count direction set. The measuring system does not support decimal numbers in this configuration or numbers of revolutions (gearbox function) deviating from exponents of 2.
9.2.1 Object 2001h: Number of Revolutions / -numerator
Defines the number of revolutions of the measuring system before the measuring system restarts at zero.
Index 0x2001
Description
Data type
Category
Access
Number of Revolutions / -numerator
UNSIGNED32
Mandatory rw
No
PDO mapping
Lower limit
Upper limit
1 revolution
32768 revolutions (Max. value see nameplate)
Default 4096
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Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
9.2.2 Object 6001h: Single measuring range
Displays how many steps the measuring system outputs for one revolution of the measuring system shaft.
Index 0x6001
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Lower limit
Upper limit
Single Measuring Range
UNSIGNED32
Mandatory ro
No
1 step / revolution
32768 steps per revolution (Max. value see nameplate)
Default 4096
9.2.3 Object 6002h: Total measuring range
Defines the total number of steps of the measuring system before the measuring system restarts at zero.
Index 0x6002
Description
Data type
Category
Total Measuring Range
UNSIGNED32
Mandatory rw
Access
PDO mapping
Lower limit
No
16 steps
Upper limit
1 073 741 824 steps (30 bit)
Default 16777216
The actual upper limit for the measurement length to be entered in steps is dependent on the measuring system version and can be calculated with the formula below. As the value "0" is already counted as a step, the end value = measurement length in steps - 1.
Total measuring range = Steps per revolution * Number of revolutions
To calculate, the parameters steps/rev. and the number of revolutions can be read on the measuring system nameplate.
When entering parameter data, ensure that the parameters "Total measuring
range" and "Steps per revolution" are selected such that the quotient of the two parameters is an exponent of 2.
If this is not the case, the measuring system corrects the measurement length in steps to the next smallest exponent of 2 revolutions. The Steps per revolution remains constant.
The newly calculated total measuring range can be read from the Object 6002h and is always shorter than the specified measurement length. It may therefore occur that the total number of steps actually required is not achieved and the measuring system generates a zero transition before it reaches the maximum mechanical distance.
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Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
9.3 Object 3101h: Input
The object 3101 "Input" defines the output position value, the device status and the time stamp, which can be mapped over the Transmit Process Data Objects.
Index 0x3101
Name
Object Code
Data type
Category
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Input
DEFSTRUCT
96 Bit
Optional
0
Number of entries
UNSIGNED8
Optional ro
Yes
3
1
Status
UNSIGNED8
Optional ro
Yes
8: EEPROM error
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Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Byte 0
2
7
to 2
0
Sub-Index
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
2
Position
UNSIGNED32
Optional ro
Yes
Current position, binary coded
Byte 1
2
15
to 2
8
Position value
Byte 2
2
23
to 2
16
3
Time Stamp
UNSIGNED32
Optional ro
Yes
Value in ns
Byte 3
2
31
to 2
24
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Manufacturer and Profile Specific Objects (CiA DS-406)
9.4 Object 6000h: Operating parameters
The object with index 6000h supports only the function for the code sequence.
The code sequence defines whether increasing or decreasing position values are output when the measuring system shaft rotates clockwise or counter clockwise as seen on the shaft.
Index 0x6000
Description
Data type
Category
Access
Operating Parameters
UNSIGNED32
Mandatory rw
No
PDO mapping
Value
9.5 Object 6003h: Preset value
Bit 0 = 0: Position increasing clockwise (view onto the shaft)
Bit 0 = 1: Position decreasing clockwise (view onto the shaft)
WARNING !
Risk of injury and damage to property by an actual value jump when the Preset adjustment function is performed!
• The preset adjustment function should only be performed when the measuring system is at rest, otherwise the resulting actual value jump must be permitted in the program and application!
The Preset Function can be used to adjust the measuring system to any position value within a range of 0 to measuring length in increments –1.
The output position value is set to the parameter "Preset value" when writing to this object.
Index 0x6003
Description
Data type
Category
Access
PDO mapping
Value
Preset Value
UNSIGNED32
Mandatory rw
No current position, or a value within the range from 0 to programmed measuring length in steps – 1
Preset value
Byte 0
2
7
to 2
0
Byte 1
2
15
to 2
8
Byte 2
2
23
to 2
16
Byte 3
2
31
to 2
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Read-out the supported objects of the measuring system
10 Read-out the supported objects of the measuring system
The objects described in this manual correspond to the max. number of objects.
Which objects are actually supported by the measuring system, can be read-out by the EtherCAT "SDO Information Service".
Normally the EtherCAT master provides appropriate mechanisms for the read-out of the supported objects. Knowledge of the protocol structure and internal sequences is therefore not required.
Proceeding on use of the "TwinCAT System Manager" configuration software:
● Establish online connection
● Select program tab CoE – Online
● Click the Advanced button
● Select radio button Online...
● --> All Objects
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Error Causes and Remedies
11 Error Causes and Remedies
11.1 Optical displays
Assignment, see chapter “Bus status display” on page 90.
L/A LED Cause Remedie
Voltage supply absent or too low
- Check voltage supply, wiring
- Is the voltage supply in the permissible range?
Off
Connector plug not correctly wired or screwed on
No bus connection
Hardware error, measuring system defective
Check wiring and connector plug for correct fitting
Check bus cable
Replace measuring system
Flashing
Measuring system ready for operation, connection to master established, data transfer active.
-
On
Measuring system ready for operation, connection to master established, no data transfer.
-
11.2 Measuring system errors
Error code Cause Remedie
Bit 2
3
= 1,
EE-PROM error
Memory area in internal
EE-PROM defective
Possibly shut-off measuring system voltage then switch on again. If the error recurs despite this measure, the measuring system must be replaced.
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Error Causes and Remedies
11.3 Abort SDO Transfer Request Protocol
In the case of an error (SDO Response CCD = 0x80), Abort SDO Transfer Request
Protocol is transmitted instead of the response.
Abort SDO Transfer Request, Server --> Client
Frame Fragment Data field
Length
Data type Value / Description
WORD 0x0A: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
SDO
Service
Size indicator unsigned:4 unsigned:1
Transmission type unsigned:1
Data record size unsigned:2
0x02: SDO Request
0x00
0x00
0x00
Abort code
Table 7: Abort SDO Transfer Request
DWORD Abort code
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Error Causes and Remedies
11.3.1 SDO Abort Codes
Code Description
0x05 03 00 00
0x05 04 00 00
0x05 04 00 01
0x05 04 00 05
0x06 01 00 00
0x06 01 00 01
0x06 01 00 02
0x06 02 00 00
0x06 04 00 41
0x06 04 00 42
0x06 04 00 43
0x06 04 00 47
0x06 06 00 00
0x06 07 00 10
0x06 07 00 12
0x06 07 00 13
0x06 09 00 11
0x06 09 00 30
0x06 09 00 31
0x06 09 00 32
0x06 09 00 36
0x08 00 00 00
0x08 00 00 20
0x08 00 00 21
0x08 00 00 22
0x08 00 00 23
Toggle bit not alternated
SDO protocol timeout
Client/Server command invalid or unknown
Memory too small
Unsupported object access
Read access to an object that can only be written
Write access to an object that can only be read
Object not present in the object dictionary
The object cannot be mapped in the PDO
The quantity and length of the mapped objects exceed the PDO length
General parameter incompatibility
General incompatibility in the device
Access error due to a hardware error
Wrong data type, length of service parameters incorrect
Wrong data type, length of service parameters too great
Wrong data type, length of service parameters too small
Sub-index does not exist
Parameter value range exceeded, only during write access
Written parameter value too large
Written parameter value too small
Maximum value is smaller than minimum value
General error
Data cannot be transmitted or stored in the application
Data cannot be transmitted or stored in the application. Reason: local control
Data cannot be transmitted or stored in the application, reason: current device status
Dynamic creation error in the object dictionary, or no object dictionary present
Table 8: SDO Abort Codes
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Error Causes and Remedies
11.4 Emergency Request Protocol
Emergency messages are triggered if an internal fault occurs. The transmission is executed via the mailbox interface.
The Emergency Service is used by the server to transmit diagnostic messages to the client. Each diagnostic event transmitted by the server to the client is also reconfirmed by transmission of the reset error code when the diagnostic event is no longer present.
Emergency Request, Server --> Client
Frame Fragment Data field
Length
Data type Value / Description
WORD n ≥ 0x0A: Length of the mailbox service data
Channel
Mailbox Header
Type unsigned:6 unsigned:4
0x00, reserved
0x00: Lowest priority
0x03: Highest priority
0x03: CANopen over EtherCAT (CoE)
CANopen Header
Error code
Error register
Emergency
reserved
Table 9: Emergency Request
WORD
BYTE
BYTE[n-10]
Error Code
Error Register
Error Code 0000-9FFF: Manufacturer-specific error field
Error Code F000-FFFF: Manufacturer-specific error field not yet specified
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Error Causes and Remedies
11.4.1 Emergency Error Codes
Error Code (hex) Description
00xx
A0xx
Error reset or no error
EtherCAT state machine transition error
Table 10: Emergency Error Codes
11.4.2 Error Register
Bit M/O Description
1 O supported
2 O supported
3 O supported
4 O Communication error (overflow, error status)
6 O reserved, always 0
Table 11: Structure of the error register
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11.5 Miscellaneous faults
Fault Cause
Position skips of the measuring system
Error Causes and Remedies
Strong vibrations
Solution
Vibrations, impacts and shocks, e.g. on presses, are dampened with "shock modules". If the error recurs despite these measures, the measuring system must be replaced.
Electrical faults
EMC
Perhaps isolated flanges and couplings made of plastic help against electrical faults, as well as cables with twisted pair wires for data and supply. The shielding and line routing must be executed in accordance with the
Equipment Mounting Directives for the respective field bus system.
Extreme axial and radial load on the shaft may result in a scanning defect.
Couplings prevent mechanical stress on the shaft. If the error still occurs despite these measures, the measuring system must be replaced.
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* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project