Beckhoff EL2212 Users guide

Dokumentation | DE

EL2212

2-Kanal-Digital-Ausgangsklemme 24…72 V DC mit Übererregung, Multi-Ti­mestamp

03.03.2021 | Version: 2.5

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1 Vorwort .......................................................................................................................................................5

1.1 Hinweise zur Dokumentation.............................................................................................................5

1.2 Sicherheitshinweise...........................................................................................................................6

1.3 Ausgabestände der Dokumentation ..................................................................................................7

1.4 Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten...................................................................................8

1.4.1 Beckhoff Identification Code (BIC)................................................................................... 12

2 Produktübersicht.....................................................................................................................................14

2.1 EL2212 - Einführung........................................................................................................................14

2.2 EL2212 - Technische Daten ............................................................................................................15

2.3 Technologie: PWM und induktive Last ............................................................................................16

2.4 Start Up ...........................................................................................................................................17

3 Grundlagen der Kommunikation............................................................................................................18

3.1 EtherCAT-Grundlagen.....................................................................................................................18

3.2 EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden .......................................................................................18

3.3 Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung .............................................................................19

3.4 EtherCAT State Machine.................................................................................................................21

3.5 CoE-Interface ..................................................................................................................................23

3.6 Distributed Clock .............................................................................................................................28

4 Montage und Verdrahtung......................................................................................................................29

4.1 Tragschienenmontage.....................................................................................................................29

4.2 Hinweise zur Strommessung über Hall-Sensor...............................................................................31

4.3 Anschlusstechnik.............................................................................................................................32

4.4 Positionierung von passiven Klemmen............................................................................................35

4.5 Einbaulagen.....................................................................................................................................36

4.6 EL2212 - Anschlussbelegung..........................................................................................................39

5 Inbetriebnahme........................................................................................................................................40

5.1 TwinCAT Quickstart.........................................................................................................................40

5.1.1 TwinCAT 2 ....................................................................................................................... 43

5.1.2 TwinCAT 3 ....................................................................................................................... 53

5.2 TwinCAT Entwicklungsumgebung...................................................................................................66

5.2.1 Installation TwinCAT Realtime Treiber ............................................................................ 67

5.2.2 Hinweise ESI-Gerätebeschreibung.................................................................................. 72

5.2.3 TwinCAT ESI Updater ..................................................................................................... 76

5.2.4 Unterscheidung Online/Offline......................................................................................... 76

5.2.5 OFFLINE Konfigurationserstellung .................................................................................. 77

5.2.6 ONLINE Konfigurationserstellung.................................................................................... 82

5.2.7 EtherCAT Teilnehmerkonfiguration ................................................................................. 90

5.2.8 Import/Export von EtherCAT-Teilnehmern mittels SCI und XTI .................................... 100

5.3 Allgemeine Inbetriebnahmehinweise des EtherCAT Slaves .........................................................106

5.4 Quickstart.......................................................................................................................................115

5.5 Grundlagen zur Funktion ...............................................................................................................120

5.5.1 Weitere Eigenschaften................................................................................................... 121

5.5.2 Aktivierung der externen PWM ...................................................................................... 124

EL2212 3Version: 2.5

Inhaltsverzeichnis

5.6 Anwendungshinweise....................................................................................................................127

5.7 Prozessdaten.................................................................................................................................127

5.8 Prozessdatenvorauswahl ..............................................................................................................142

5.9 Distributed Clocks Einstellungen ...................................................................................................146

5.10 Objektbeschreibung und Parametrierung......................................................................................151

5.10.1 Restore-Objekt............................................................................................................... 151

5.10.2 Konfigurationsdaten (kanalspezifisch)........................................................................... 152

5.10.3 Kommando-Objekt ........................................................................................................ 155

5.10.4 Eingangsdaten............................................................................................................... 155

5.10.5 Ausgangsdaten.............................................................................................................. 156

5.10.6 Informations-/Diagnostikdaten (kanalspezifisch) ........................................................... 158

5.10.7 Hersteller-Konfigurationsdaten (gerätespezifisch)......................................................... 160

5.10.8 Informations-/Diagnostikdaten (gerätespezifisch).......................................................... 160

5.10.9 Distributed Clocks Ein-/Ausgangsdaten ........................................................................ 161

5.10.10 Diagnosis History Daten ................................................................................................ 161

5.10.11 Timestamp..................................................................................................................... 162

5.10.12 Standardobjekte............................................................................................................. 162

5.11 Anwendungsdemonstration 1: 12 V Relais....................................................................................177

5.12 Anwendungsdemonstration 2: 24 V Druckluftventil.......................................................................181

5.13 Beispielprogramme........................................................................................................................186

5.13.1 Beispiel 1: Ausgabe und Auswertung von Pulsen ......................................................... 186

5.13.2 Beispiel 2: Multi-Timestamping...................................................................................... 190

6 Diagnose.................................................................................................................................................198

6.1 Diagnose-LEDs .............................................................................................................................200

6.2 Diagnose - Grundlagen zu Diag Messages...................................................................................201

7 Anhang ...................................................................................................................................................211

7.1 Firmware Kompatibilität .................................................................................................................211

7.2 Firmware Update EL/ES/ELM/EM/EPxxxx ....................................................................................212

7.2.1 Gerätebeschreibung ESI-File/XML ................................................................................ 213

7.2.2 Erläuterungen zur Firmware .......................................................................................... 216

7.2.3 Update Controller-Firmware *.efw ................................................................................. 217

7.2.4 FPGA-Firmware *.rbf ..................................................................................................... 219

7.2.5 Gleichzeitiges Update mehrerer EtherCAT-Geräte ....................................................... 223

7.3 EtherCAT AL Status Codes...........................................................................................................224

7.4 Wiederherstellen des Auslieferungszustandes..............................................................................224

7.5 Support und Service ......................................................................................................................226

EL22124 Version: 2.5

Vorwort

1 Vorwort

1.1 Hinweise zur Dokumentation

Zielgruppe

Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs- und
Automatisierungstechnik, das mit den geltenden nationalen Normen vertraut ist.
Zur Installation und Inbetriebnahme der Komponenten ist die Beachtung der Dokumentation und der
nachfolgenden Hinweise und Erklärungen unbedingt notwendig.
Das Fachpersonal ist verpflichtet, für jede Installation und Inbetriebnahme die zu dem betreffenden Zeitpunkt
veröffentlichte Dokumentation zu verwenden.

Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produkte
alle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungen
und Normen erfüllt.

Disclaimer

Diese Dokumentation wurde sorgfältig erstellt. Die beschriebenen Produkte werden jedoch ständig weiter
entwickelt.
Wir behalten uns das Recht vor, die Dokumentation jederzeit und ohne Ankündigung zu überarbeiten und zu
ändern.
Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Dokumentation können keine Ansprüche auf
Änderung bereits gelieferter Produkte geltend gemacht werden.

Marken

Beckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®, EtherCATG®, EtherCATG10®, EtherCATP®, SafetyoverEtherCAT®,
TwinSAFE®, XFC®, XTS® und XPlanar® sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation
GmbH. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch
Dritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen.

Patente

Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und
Patente: EP1590927, EP1789857, EP1456722, EP2137893, DE102015105702 mit den entsprechenden
Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern.

EtherCAT® ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizenziert durch die Beckhoff
Automation GmbH, Deutschland.

Copyright

© Beckhoff Automation GmbH & Co. KG, Deutschland.
Weitergabe sowie Vervielfältigung dieses Dokuments, Verwertung und Mitteilung seines Inhalts sind
verboten, soweit nicht ausdrücklich gestattet.
Zuwiderhandlungen verpflichten zu Schadenersatz. Alle Rechte für den Fall der Patent-, Gebrauchsmuster­oder Geschmacksmustereintragung vorbehalten.

EL2212 5Version: 2.5

Vorwort

1.2 Sicherheitshinweise

Sicherheitsbestimmungen

Beachten Sie die folgenden Sicherheitshinweise und Erklärungen!
Produktspezifische Sicherheitshinweise finden Sie auf den folgenden Seiten oder in den Bereichen Montage,
Verdrahtung, Inbetriebnahme usw.

Haftungsausschluss

Die gesamten Komponenten werden je nach Anwendungsbestimmungen in bestimmten Hard- und Software­Konfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über die
dokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss der
Beckhoff Automation GmbH & Co. KG.

Qualifikation des Personals

Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs-,
Automatisierungs- und Antriebstechnik, das mit den geltenden Normen vertraut ist.

Erklärung der Hinweise

In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Hinweise verwendet.
Diese Hinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen!

GEFAHR

Akute Verletzungsgefahr!

Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit
von Personen!

WARNUNG

Verletzungsgefahr!

Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Perso­nen!

VORSICHT

Schädigung von Personen!

Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden!

HINWEIS

Schädigung von Umwelt/Geräten oder Datenverlust

Wenn dieser Hinweis nicht beachtet wird, können Umweltschäden, Gerätebeschädigungen oder Datenver­lust entstehen.

Tipp oder Fingerzeig

Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen.

EL22126 Version: 2.5

1.3 Ausgabestände der Dokumentation

Version Kommentar

2.5 • Update Kapitel "Technische Daten“

• Update Struktur

2.4 • Update Kapitel "Einführung“

• Update Struktur

• Update Revisionsstand

2.3 • Update Kapitel "Grundlagen zur Funktion“

• Update Kapitel "Objektbeschreibung und Parametrierung"

• Update Struktur

• Update Revisionsstand

2.2 • Update Kapitel "Inbetriebnahme", „Beispielprogramme“

2.1 • Update Kapitel "Hinweise zur Dokumentation"

• Korrektur Technische Daten

• Update Kapitel "TwinCAT 2.1x" -> Kapitel "TwinCAT Entwicklungsumgebung" und Kapitel
"TwinCAT Quick Start"

• Update Revisionsstand

2.0 • Migration

• Ergänzung neuer Features zu FW 08 (Externe PWM, Multi-Timestamp)

• Beispielprogramm 2 hinzugefügt

• Anwendungsdemonstration 1 und 2 sowie Kapitel „Technologie: PWM und induktive Last“
überarbeitet

• Kapitel „Weitere Eigenschaften“ ergänzt

• „Detaillierte Erläuterung zu Enable time check/ Force order“ im Kapitel „Prozessdaten“
hinzugefügt

1.2 • Update Kapitel "Prozessdaten"

• Update Kapitel "Prozessdatenvorauswahl"

• Update Kapitel "Objektbeschreibung und Parametrierung"

1.1 • Update Kapitel "Technische Daten"

1.0 • Ergänzungen & Korrekturen, 1. Veröffentlichung

0.2 - 0.6 • Ergänzungen & Korrekturen

0.1 • vorläufige Dokumentation für EL2212

Vorwort

EL2212 7Version: 2.5

Vorwort

1.4 Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten

Bezeichnung

Ein Beckhoff EtherCAT-Gerät hat eine 14stellige technische Bezeichnung, die sich zusammensetzt aus

• Familienschlüssel

• Typ

• Version

• Revision

Beispiel Familie Typ Version Revision

EL3314-0000-0016 EL-Klemme

(12 mm, nicht steckbare
Anschlussebene)

ES3602-0010-0017 ES-Klemme

(12 mm, steckbare
Anschlussebene)

CU2008-0000-0000 CU-Gerät 2008

3314
(4 kanalige
Thermoelementklemme)

3602
(2 kanalige Spannungsmessung)

(8 Port FastEthernet Switch)

0000
(Grundtyp)

0010
(Hochpräzise
Version)

0000
(Grundtyp)

0016

0017

0000

Hinweise

• die oben genannten Elemente ergeben die technische Bezeichnung, im Folgenden wird das Beispiel

EL3314-0000-0016 verwendet.

• Davon ist EL3314-0000 die Bestellbezeichnung, umgangssprachlich bei „-0000“ dann oft nur EL3314
genannt. „-0016“ ist die EtherCAT-Revision.

• Die Bestellbezeichnung setzt sich zusammen aus

- Familienschlüssel (EL, EP, CU, ES, KL, CX, ...)

- Typ (3314)

- Version (-0000)

• Die Revision -0016 gibt den technischen Fortschritt wie z.B. Feature-Erweiterung in Bezug auf die
EtherCAT Kommunikation wieder und wird von Beckhoff verwaltet.
Prinzipiell kann ein Gerät mit höherer Revision ein Gerät mit niedrigerer Revision ersetzen, wenn nicht
anders z.B. in der Dokumentation angegeben.
Jeder Revision zugehörig und gleichbedeutend ist üblicherweise eine Beschreibung (ESI, EtherCAT
Slave Information) in Form einer XML-Datei, die zum Download auf der Beckhoff Webseite bereitsteht.
Die Revision wird seit 2014/01 außen auf den IP20-Klemmen aufgebracht, siehe Abb. „EL5021 EL-
Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01)“.

• Typ, Version und Revision werden als dezimale Zahlen gelesen, auch wenn sie technisch hexadezimal
gespeichert werden.

Identifizierungsnummer

Beckhoff EtherCAT Geräte der verschiedenen Linien verfügen über verschiedene Arten von
Identifizierungsnummern:

Produktionslos/Chargennummer/Batch-Nummer/Seriennummer/Date Code/D-Nummer

Als Seriennummer bezeichnet Beckhoff im IO-Bereich im Allgemeinen die 8-stellige Nummer, die auf dem
Gerät aufgedruckt oder auf einem Aufkleber angebracht ist. Diese Seriennummer gibt den Bauzustand im
Auslieferungszustand an und kennzeichnet somit eine ganze Produktions-Charge, unterscheidet aber nicht
die Module einer Charge.

Aufbau der Seriennummer: KK YY FF HH

KK - Produktionswoche (Kalenderwoche)
YY - Produktionsjahr
FF - Firmware-Stand
HH - Hardware-Stand

EL22128 Version: 2.5

Vorwort

Beispiel mit
Ser. Nr.: 12063A02: 12 - Produktionswoche 12 06 - Produktionsjahr 2006 3A - Firmware-Stand 3A 02 ­Hardware-Stand 02

Ausnahmen können im IP67-Bereich auftreten, dort kann folgende Syntax verwendet werden (siehe
jeweilige Gerätedokumentation):

Syntax: D ww yy x y z u

D - Vorsatzbezeichnung
ww - Kalenderwoche
yy - Jahr
x - Firmware-Stand der Busplatine
y - Hardware-Stand der Busplatine
z - Firmware-Stand der E/A-Platine
u - Hardware-Stand der E/A-Platine

Beispiel: D.22081501 Kalenderwoche 22 des Jahres 2008 Firmware-Stand Busplatine: 1 Hardware Stand
Busplatine: 5 Firmware-Stand E/A-Platine: 0 (keine Firmware für diese Platine notwendig) Hardware-Stand
E/A-Platine: 1

Eindeutige Seriennummer/ID, ID-Nummer

Darüber hinaus verfügt in einigen Serien jedes einzelne Modul über eine eindeutige Seriennummer.

Siehe dazu auch weiterführende Dokumentation im Bereich

• IP67: EtherCAT Box

• Safety: TwinSafe

• Klemmen mit Werkskalibrierzertifikat und andere Messtechnische Klemmen

Beispiele für Kennzeichnungen

Abb.1: EL5021 EL-Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Seriennummer/ Chargennummer und
Revisionskennzeichnung (seit 2014/01)

EL2212 9Version: 2.5

Vorwort

Abb.2: EK1100 EtherCAT Koppler, Standard IP20-IO-Gerät mit Seriennummer/ Chargennummer

Abb.3: CU2016 Switch mit Seriennummer/ Chargennummer

Abb.4: EL3202-0020 mit Seriennummer/ Chargennummer 26131006 und eindeutiger ID-Nummer 204418

EL221210 Version: 2.5

Vorwort

Abb.5: EP1258-00001 IP67 EtherCAT Box mit Chargennummer/ DateCode 22090101 und eindeutiger
Seriennummer 158102

Abb.6: EP1908-0002 IP67 EtherCAT Safety Box mit Chargennummer/ DateCode 071201FF und eindeutiger
Seriennummer 00346070

Abb.7: EL2904 IP20 Safety Klemme mit Chargennummer/ DateCode 50110302 und eindeutiger
Seriennummer 00331701

Abb.8: ELM3604-0002 Klemme mit eindeutiger ID-Nummer (QR Code) 100001051 und Seriennummer/
Chargennummer 44160201

EL2212 11Version: 2.5

Vorwort

1.4.1 Beckhoff Identification Code (BIC)

Der Beckhoff Identification Code (BIC) wird vermehrt auf Beckhoff-Produkten zur eindeutigen
Identitätsbestimmung des Produkts aufgebracht. Der BIC ist als Data Matrix Code (DMC, Code-Schema
ECC200) dargestellt, der Inhalt orientiert sich am ANSI-Standard MH10.8.2-2016.

Abb.9: BIC als Data Matrix Code (DMC, Code-Schema ECC200)

Die Einführung des BIC erfolgt schrittweise über alle Produktgruppen hinweg.
Er ist je nach Produkt an folgenden Stellen zu finden:

• auf der Verpackungseinheit

• direkt auf dem Produkt (bei ausreichendem Platz)

• auf Verpackungseinheit und Produkt

Der BIC ist maschinenlesbar und enthält Informationen, die auch kundenseitig für Handling und
Produktverwaltung genutzt werden können.

Jede Information ist anhand des so genannten Datenidentifikators (ANSIMH10.8.2-2016) eindeutig
identifizierbar. Dem Datenidentifikator folgt eine Zeichenkette. Beide zusammen haben eine maximale Länge
gemäß nachstehender Tabelle. Sind die Informationen kürzer, werden sie um Leerzeichen ergänzt. Die
Daten unter den Positionen 1 bis 4 sind immer vorhanden.

Folgende Informationen sind enthalten:

EL221212 Version: 2.5

Pos-

Art der Information Erklärung Dateniden-

Nr.

1 Beckhoff-

Artikelnummer

2 Beckhoff Traceability

Number (BTN)

3 Artikelbezeichnung Beckhoff

4 Menge Menge in

5 Chargennummer Optional: Produktionsjahr

6 ID-/Seriennummer Optional: vorheriges

7 Variante Optional:

...

Beckhoff ­Artikelnummer

Eindeutige
Seriennummer, Hinweis
s. u.

Artikelbezeichnung, z.B.
EL1008

Verpackungseinheit,
z.B. 1, 10…

und -woche

Seriennummer-System,
z.B. bei Safety-Produkten
oder kalibrierten Klemmen

Produktvarianten-Nummer
auf Basis von
Standardprodukten

Vorwort

Anzahl Stellen inkl.

tifikator

1P 8 1P072222

S 12 SBTNk4p562d7

1K 32 1KEL1809

Q 6 Q1

2P 14 2P401503180016

51S 12 51S678294104

30P 32 30PF971, 2*K183

Datenidentifikator

Beispiel

Weitere Informationsarten und Datenidentifikatoren werden von Beckhoff verwendet und dienen internen
Prozessen.

Aufbau des BIC

Beispiel einer zusammengesetzten Information aus den Positionen 1 bis 4 und 6.
Die Datenidentifikatoren sind zur besseren Darstellung jeweils rot markiert:

BTN

Ein wichtiger Bestandteil des BICs ist die Beckhoff Traceability Number (BTN, Pos.-Nr.2). Die BTN ist eine
eindeutige, aus acht Zeichen bestehende Seriennummer, die langfristig alle anderen Seriennummern­Systeme bei Beckhoff ersetzen wird (z. B. Chargenbezeichungen auf IO-Komponenten, bisheriger
Seriennummernkreis für Safety-Produkte, etc.). Die BTN wird ebenfalls schrittweise eingeführt, somit kann
es vorkommen, dass die BTN noch nicht im BIC codiert ist.

HINWEIS

Diese Information wurde sorgfältig erstellt. Das beschriebene Verfahren wird jedoch ständig weiterentwi­ckelt. Wir behalten uns das Recht vor, Verfahren und Dokumentation jederzeit und ohne Ankündigung zu
überarbeiten und zu ändern. Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Information
können keine Ansprüche auf Änderung geltend gemacht werden.

EL2212 13Version: 2.5

Produktübersicht

2 Produktübersicht

2.1 EL2212 - Einführung

Zweikanalige Digital Ausgangsklemme 24..72 V DC mit Übererregung und Timestamp

Die digitale Ausgangsklemme EL2212 schaltet die binären Steuersignale des Automatisierungsgerätes –
galvanisch getrennt zur Prozessebene – an die Aktoren weiter. Ab FW04 unterstützt sie auch das
Multitimestamp-Verfahren - durch Multi-Timestamp können zudem in jedem EtherCAT-Zyklus so viele
Ereignisse pro Kanal einzeln ausgegeben werden, wie im internen Buffer vorgeladen wurden.

Sie ist für mechanische Aktoren, z. B. Ventile oder Relais geeignet, die besonders schnell geschaltet werden
sollen. Zu diesem Zweck wird die Klemme mit einer höheren Betriebsspannung gespeist, als der
Nennspannung des Aktors entspricht. Im Einschaltmoment wird diese Spannung für einige Millisekunden an
den Aktor weitergegeben und sorgt dort durch den entsprechend erhöhten Laststrom für dynamisches
Schalten. Einstellungsgemäß schaltet sie dann automatisch in einen stromregelnden PWM-Modus, senkt
den Haltestrom ab und reduziert damit insbesondere die Verlustleistung. Das Abschalten der Last und damit
ggf. die mechanische Rückbewegung wird durch ein aktives Umpolen der Betriebsspannung erheblich
beschleunigt. Die gesamte Dynamik des Schaltvorgangs wird im CoE der Klemme parametriert. Das An-/
Abschalten wird über die Prozessdaten gesteuert.
Zusätzlich ist es möglich, mit einer übergeordneten An/Aus-Steuerung, der sog. „externen PWM“, den Aktor
pulsierend zu betreiben um z.B. eine dauerhafte ON-Schaltung zu vermeiden (Langsamfahrschutz).

Die EL2212 kann als normale 2-kanalige Ausgangsklemme betrieben werden. Sie schaltet also nach
Empfang der Prozessdaten. Als weitere Betriebsart kann die Klemme auch mit Distributed Clocks und
Timestamp-Funktion wie die EL2252 betrieben werden und schaltet die Ausgänge dann mit der
Nanosekunden-genauen Distributed-Clocks-Präzision unabhängig vom Buszyklus. Dadurch ist die
zeitsynchrone Zusammenarbeit mit anderen Klemmen im Distributed-Clocks-System möglich.

Die EL2212 enthält zwei Kanäle, deren Signalzustand durch Leuchtdioden angezeigt wird.

Als Einspeiseklemme für eine Versorgungsspannung von >24V kann die EL9150 verwendet werden.

EL221214 Version: 2.5

Produktübersicht

2.2 EL2212 - Technische Daten

Technische Daten EL2212

Anzahl der Ausgänge 2
Nennlastspannung 24…72 V DC (-15%/+0%)
Lastart induktiv > 1 mH
Auflösung Time Stamp 1ns
Genauigkeit Time Stamp in der Klemme 10ns (+ Ausgangsschaltungsdrift)
Distributed Clocks ja
Genauigkeit der Distributed Clocks << 1 µs
Ausgangsstrom (je Kanal) Peakstrom: max. 10A Peakstrom "Boost-On-Phase" je Kanal

Haltestrom: 0,2 .. 2,5 A je Kanal
Kurzschlussstrom Ausgang kurzschlussgeschützt, typ. 12 A
Verpolungsschutz nein
Schaltzeiten ohne Distributed Clocks: TON/T

mit Distributed Clocks: TON/T

Kompensation

(siehe Hinweise Delay [}120])
Ausgangsstufe Vollbrücke (Push/Pull)
Spannungsversorgung für Elektronik über den E-Bus
Stromaufnahme aus dem E-Bus typ. 120 mA
Stromaufnahme Powerkontakte

abhängig von Last und Dynamik
(Versorgungskontakte)

Unterstützt Funktion NoCoeStorage

ja

[}24]

Potenzialtrennung 500 V

(E-Bus/Feldspannung)

eff

Konfiguration über TwinCAT System Manager
Gewicht ca. 50 g
zulässiger

0°C ... + 55°C
Umgebungstemperaturbereich im
Betrieb

zulässiger

-25°C ... + 85°C
Umgebungstemperaturbereich bei
Lagerung

zulässige relative Luftfeuchtigkeit 95%, keine Betauung
Abmessungen (B x H x T) ca. 15 mm x 100 mm x 70 mm

Montage [}29]

auf 35mm Tragschiene nach EN60715

Vibrations-/Schockfestigkeit gemäß EN60068-2-6/ EN60068-2-27
EMV-Festigkeit/Aussendung gemäß EN61000-6-2/ EN61000-6-4
Schutzart IP 20
Einbaulage beliebig
Zulassung CE

: 20 µs typ.

OFF

: < 1 µs typ. durch interne

OFF

EL2212 15Version: 2.5

Produktübersicht

2.3 Technologie: PWM und induktive Last

Interne PWM der Klemme

Die 2-Kanal-Digital-Ausgangsklemme EL2212 hat für jeden Kanal eine kompakte PWM-Endstufe in kleinster
Bauform integriert, die in 3 Phasen einen bzw. zwei Aktoren ansteuert. Dabei wird in jedem Fall die
angelegte Versorgungsspannung auf den Aktor durchgeschaltet. Um einen in Abhängigkeit vom ohmschen
Widerstand des Aktors ggf. unzulässig zu hohen Laststrom entgegen zu wirken, wird in den verschiedenen
Phasen durch Pulsweitenmodulation (PWM) die Spannung an den Aktor nur pulsierend durchgeschaltet. Im
zeitlichen Mittel stellt sich dadurch am Aktor insgesamt ein geringerer Strom ein, der durch die induktive
Komponente des Aktors nahezu zu einer Gleichspannung geglättet wird. Dieser Vorgang kommt bei der
Klemme EL2212 zum Einsatz und erfolgt stets durch die Vorgabe des Haltestroms und der
Versorgungsspannung: der vorgegebene Strom wird als Sollwert eingeregelt auch wenn die
Versorgungsspannung mit dem Innenwiderstand des Aktors einen weitaus größeren Laststrom ermöglicht.

Pulsweitenmodulation zur Stromregelung

Mittels PWM-Endstufe wird die Pulsweitenmodulation (PWM) der Versorgungsspannung zur Regelung des
Ausgangsstroms einer angeschlossenen Ohmsch-Induktiven Last eingesetzt. Dem Ausgang wird dabei die
Versorgungsspannung in voller Höhe mit einer bestimmten Frequenz pulsierend zugeführt. Nur mit dem
High -Pegel baut sich an der Induktivität ein Laststrom auf. Eine Änderung des Laststroms erfolgt nun nicht
durch Änderung der Spannungshöhe, sondern durch die Dauer des Ausschaltens (Pulsweite) im Verhältnis
zur Periodendauer. Dies ergibt ein Tastverhältnis von Pulsweite dividiert durch Periodendauer entsprechend
zwischen 0 bis 100% und ist proportional zum Laststrom.

Abb.10: Betrieb an Last mit ausreichend großer Induktivität

Abb.11: Betrieb an Last mit zu kleiner Induktivität (nahezu ohmsch)

In der Abbildung „Betrieb an Last mit zu kleiner Induktivität“ ist zur Veranschaulichung der Betrieb mit einer
nicht ausreichend großen Induktivität dargestellt. Ein kontinuierlicher Stromfluss kommt nicht zustande. Der
Strom "lückt". Diese Betriebsart ist nicht zulässig.

EL221216 Version: 2.5

Pulsweitenstromklemmen benötigen induktive Lasten

Die Induktivität der Last sollte mindestens 1 mH betragen! Ein Betrieb der Pulsweitenstromklemmen
an Lasten mit einer Induktivität von weniger als 1 mH wird nicht empfohlen, weil auf Grund des un­terbrochenen Stromflusses kein Bezug zwischen dem Sollwert und dem arithmetischen Mittelwert
des Stroms gegeben ist!

2.4 Start Up

Zur Inbetriebsetzung:

• montieren Sie den EL2212 wie im Kapitel Montage und Verdrahtung [}29] beschrieben

• konfigurieren Sie den EL2212 in TwinCAT wie im Kapitel Inbetriebnahme [}115] beschrieben.

Produktübersicht

EL2212 17Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

3 Grundlagen der Kommunikation

3.1 EtherCAT-Grundlagen

Grundlagen zum Feldbus EtherCAT entnehmen Sie bitte der EtherCAT System-Dokumentation.

3.2 EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden

Die zulässige Leitungslänge zwischen zwei EtherCAT-Geräten darf maximal 100 Meter betragen. Dies
resultiert aus der FastEthernet-Technologie, die vor allem aus Gründen der Signaldämpfung über die
Leitungslänge eine maximale Linklänge von 5 + 90 + 5 m erlaubt, wenn Leitungen mit entsprechenden

Eigenschaften verwendet werden. Siehe dazu auch die Auslegungsempfehlungen zur Infrastruktur für
EtherCAT/Ethernet.

Kabel und Steckverbinder

Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur Ethernet-Verbindungen (Kabel + Stecker), die
mindestens der Kategorie 5 (CAT5) nach EN 50173 bzw. ISO/IEC 11801 entsprechen. EtherCAT nutzt 4
Adern des Kabels für die Signalübertragung.

EtherCAT verwendet beispielsweise RJ45-Steckverbinder. Die Kontaktbelegung ist zum Ethernet-Standard
(ISO/IEC 8802-3) kompatibel.

Pin Aderfarbe Signal Beschreibung

1 gelb TD+ Transmission Data +
2 orange TD- Transmission Data ­3 weiß RD+ Receiver Data +
6 blau RD- Receiver Data -

Aufgrund der automatischen Kabelerkennung (Auto-Crossing) können Sie zwischen EtherCAT-Geräten von
Beckhoff sowohl symmetrisch (1:1) belegte als auch Cross-Over-Kabel verwenden.

Empfohlene Kabel

Es wird empfohlen die entsprechenden Beckhoff Komponenten zu verwenden, z.B.

- Kabelsätze ZK1090-9191-xxxx bzw.

- feldkonfektionierbare RJ45 Stecker ZS1090-0005

- feldkonfektionierbare Ethernet Leitung ZB9010, ZB9020

Geeignete Kabel zur Verbindung von EtherCAT-Geräten finden Sie auf der Beckhoff Website!

E-Bus-Versorgung

Ein Buskoppler kann die an ihm angefügten EL-Klemmen mit der E-Bus-Systemspannung von 5V
versorgen, in der Regel ist ein Koppler dabei bis zu 2A belastbar (siehe Dokumentation des jeweiligen
Gerätes).
Zu jeder EL-Klemme ist die Information, wie viel Strom sie aus der E-Bus-Versorgung benötigt, online und im
Katalog verfügbar. Benötigen die angefügten Klemmen mehr Strom als der Koppler liefern kann, sind an

entsprechender Position im Klemmenstrang Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu setzen.

Im TwinCAT System Manager wird der vorberechnete theoretische maximale E-Bus-Strom angezeigt. Eine
Unterschreitung wird durch negativen Summenbetrag und Ausrufezeichen markiert, vor einer solchen Stelle
ist eine Einspeiseklemme zu setzen.

EL221218 Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Abb.12: System Manager Stromberechnung

HINWEIS

Fehlfunktion möglich!

Die E-Bus-Versorgung aller EtherCAT-Klemmen eines Klemmenblocks muss aus demselben Massepoten­tial erfolgen!

3.3 Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung

Die ELxxxx Klemmen sind mit einer Sicherungseinrichtung (Watchdog) ausgestattet, die z.B. bei
unterbrochenem Prozessdatenverkehr nach einer voreinstellbaren Zeit die Ausgänge in einen sicheren
Zustand schaltet, in Abhängigkeit vom Gerät und Einstellung z.B. auf AUS.

Der EtherCAT Slave Controller (ESC) verfügt dazu über zwei Watchdogs:

• SM-Watchdog (default: 100 ms)

• PDI-Watchdog (default: 100 ms)

SM-Watchdog (SyncManagerWatchdog)

Der SyncManager-Watchdog wird bei jeder erfolgreichen EtherCAT-Prozessdaten-Kommunikation mit der
Klemme zurückgesetzt. Findet z.B. durch eine Leitungsunterbrechung länger als die eingestellte und
aktivierte SM-Watchdog-Zeit keine EtherCAT-Prozessdaten-Kommunikation mit der Klemme statt, löst der
Watchdog aus und setzt die Ausgänge auf FALSE. Der OP-Status der Klemme bleibt davon unberührt. Der
Watchdog wird erst wieder durch einen erfolgreichen EtherCAT-Prozessdatenzugriff zurückgesetzt. Die
Überwachungszeit ist nach unten genanntem Verfahren einzustellen.

Der SyncManager-Watchdog ist also eine Überwachung auf korrekte und rechtzeitige
Prozessdatenkommunikation mit dem ESC von der EtherCAT-Seite aus betrachtet.

PDI-Watchdog (Process Data Watchdog)

Findet länger als die eingestellte und aktivierte PDI-Watchdog-Zeit keine PDI-Kommunikation mit dem
EtherCAT Slave Controller (ESC) statt, löst dieser Watchdog aus.
PDI (Process Data Interface) ist die interne Schnittstelle des ESC, z.B. zu lokalen Prozessoren im EtherCAT
Slave. Mit dem PDI-Watchdog kann diese Kommunikation auf Ausfall überwacht werden.

Der PDI-Watchdog ist also eine Überwachung auf korrekte und rechtzeitige Prozessdatenkommunikation mit
dem ESC, aber von der Applikations-Seite aus betrachtet.

Die Einstellungen für SM- und PDI-Watchdog sind im TwinCAT System Manager für jeden Slave gesondert
vorzunehmen:

EL2212 19Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Abb.13: Karteireiter EtherCAT -> Erweiterte Einstellungen -> Verhalten --> Watchdog

Anmerkungen:

• der Multiplier ist für beide Watchdogs gültig.

• jeder Watchdog hat dann noch eine eigene Timer-Einstellung, die zusammen mit dem Multiplier eine
resultierende Zeit ergibt.

• Wichtig: die Multiplier/Timer-Einstellung wird nur beim Start in den Slave geladen, wenn die Checkbox
davor aktiviert ist.
Ist diese nicht aktiviert, wird nichts herunter geladen und die im ESC befindliche Einstellung bleibt
unverändert.

Multiplier

Beide Watchdogs erhalten ihre Impulse aus dem lokalen Klemmentakt, geteilt durch den Watchdog­Multiplier:

1/25 MHz * (Watchdog-Multiplier + 2) = 100 µs (bei Standard-Einstellung 2498 für den Multiplier)

Die Standard Einstellung 1000 für den SM-Watchdog entspricht einer Auslösezeit von 100ms.

Der Wert in Multiplier + 2 entspricht der Anzahl 40ns-Basisticks, die einen Watchdog-Tick darstellen.
Der Multiplier kann verändert werden, um die Watchdog-Zeit in einem größeren Bereich zu verstellen.

Beispiel „Set SM-Watchdog“

Die Checkbox erlaubt eine manuelle Einstellung der Watchdog-Zeiten. Sind die Ausgänge gesetzt und tritt
eine EtherCAT-Kommunikationsunterbrechung auf, löst der SM-Watchdog nach der eingestellten Zeit ein
Löschen der Ausgänge aus. Diese Einstellung kann dazu verwendet werden, um eine Klemme an langsame

EL221220 Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

EtherCAT-Master oder sehr lange Zykluszeiten anzupassen. Der Standardwert des SM-Watchdog ist auf
100ms eingestellt. Der Einstellbereich umfasst 0...65535. Zusammen mit einem Multiplier in einem Bereich
von 1...65535 deckt dies einen Watchdog-Zeitraum von 0...~170 Sekunden ab.

Berechnung

Multiplier = 2498 → Watchdog-Basiszeit = 1 / 25MHz * (2498 + 2) = 0,0001Sekunden = 100µs
SM Watchdog = 10000 → 10000 * 100µs = 1 Sekunde Watchdog-Überwachungszeit

VORSICHT

Ungewolltes Verhalten des Systems möglich!

Die Abschaltung des SM-Watchdog durch SM Watchdog = 0 funktioniert erst in Klemmen ab Version

-0016. In vorherigen Versionen wird vom Einsatz dieser Betriebsart abgeraten.

VORSICHT

Beschädigung von Geräten und ungewolltes Verhalten des Systems möglich!

Bei aktiviertem SM-Watchdog und eingetragenem Wert 0 schaltet der Watchdog vollständig ab! Dies ist die
Deaktivierung des Watchdogs! Gesetzte Ausgänge werden dann bei einer Kommunikationsunterbrechung
NICHT in den sicheren Zustand gesetzt!

3.4 EtherCAT State Machine

Über die EtherCAT State Machine (ESM) wird der Zustand des EtherCAT-Slaves gesteuert. Je nach
Zustand sind unterschiedliche Funktionen im EtherCAT-Slave zugänglich bzw. ausführbar. Insbesondere
während des Hochlaufs des Slaves müssen in jedem State spezifische Kommandos vom EtherCAT Master
zum Gerät gesendet werden.

Es werden folgende Zustände unterschieden:

• Init

• Pre-Operational

• Safe-Operational und

• Operational

• Boot

Regulärer Zustand eines jeden EtherCAT Slaves nach dem Hochlauf ist der Status OP.

EL2212 21Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Abb.14: Zustände der EtherCAT State Machine

Init

Nach dem Einschalten befindet sich der EtherCAT-Slave im Zustand Init. Dort ist weder Mailbox- noch
Prozessdatenkommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle 0 und 1
für die Mailbox-Kommunikation.

Pre-Operational (Pre-Op)

Beim Übergang von Init nach Pre-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Mailbox korrekt initialisiert wurde.

Im Zustand Pre-Op ist Mailbox-Kommunikation aber keine Prozessdaten-Kommunikation möglich. Der
EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle für Prozessdaten (ab Sync-Manager-Kanal 2), die
FMMU-Kanäle und falls der Slave ein konfigurierbares Mapping unterstützt das PDO-Mapping oder das
Sync-Manager-PDO-Assignement. Weiterhin werden in diesem Zustand die Einstellungen für die
Prozessdatenübertragung sowie ggf. noch klemmenspezifische Parameter übertragen, die von den
Defaulteinstellungen abweichen.

Safe-Operational (Safe-Op)

Beim Übergang von Pre-Op nach Safe-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Sync-Manager-Kanäle für die
Prozessdatenkommunikation sowie ggf. ob die Einstellungen für die Distributed-Clocks korrekt sind. Bevor er
den Zustandswechsel quittiert, kopiert der EtherCAT-Slave aktuelle Inputdaten in die entsprechenden DP­RAM-Bereiche des EtherCAT-Slave-Controllers (ECSC).

Im Zustand Safe-Op ist Mailbox- und Prozessdaten-Kommunikation möglich, allerdings hält der Slave seine
Ausgänge im sicheren Zustand und gibt sie noch nicht aus. Die Inputdaten werden aber bereits zyklisch
aktualisiert.

Ausgänge im SAFEOP

Die standardmäßig aktivierte Watchdogüberwachung [}19] bringt die Ausgänge im Modul in Ab­hängigkeit von den Einstellungen im SAFEOP und OP in einen sicheren Zustand - je nach Gerät
und Einstellung z.B. auf AUS. Wird dies durch Deaktivieren der Watchdogüberwachung im Modul
unterbunden, können auch im Geräte-Zustand SAFEOP Ausgänge geschaltet werden bzw. gesetzt
bleiben.

EL221222 Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Operational (Op)

Bevor der EtherCAT-Master den EtherCAT-Slave von Safe-Op nach Op schaltet, muss er bereits gültige
Outputdaten übertragen.

Im Zustand Op kopiert der Slave die Ausgangsdaten des Masters auf seine Ausgänge. Es ist Prozessdaten­und Mailbox-Kommunikation möglich.

Boot

Im Zustand Boot kann ein Update der Slave-Firmware vorgenommen werden. Der Zustand Boot ist nur über
den Zustand Init zu erreichen.

Im Zustand Boot ist Mailbox-Kommunikation über das Protokoll File-Access over EtherCAT (FoE) möglich,
aber keine andere Mailbox-Kommunikation und keine Prozessdaten-Kommunikation.

3.5 CoE-Interface

Allgemeine Beschreibung

Das CoE-Interface (CAN application protocol over EtherCAT) ist die Parameterverwaltung für EtherCAT­Geräte. EtherCAT-Slaves oder auch der EtherCAT-Master verwalten darin feste (ReadOnly) oder
veränderliche Parameter, die sie zum Betrieb, Diagnose oder Inbetriebnahme benötigen.

CoE-Parameter sind in einer Tabellen-Hierarchie angeordnet und prinzipiell dem Anwender über den
Feldbus lesbar zugänglich. Der EtherCAT-Master (TwinCAT System Manager) kann über EtherCAT auf die
lokalen CoE-Verzeichnisse der Slaves zugreifen und je nach Eigenschaften lesend oder schreibend
einwirken.

Es sind verschiedene Typen für CoE-Parameter möglich wie String (Text), Integer-Zahlen, Bool'sche Werte
oder größere Byte-Felder. Damit lassen sich ganz verschiedene Eigenschaften beschreiben. Beispiele für
solche Parameter sind Herstellerkennung, Seriennummer, Prozessdateneinstellungen, Gerätename,
Abgleichwerte für analoge Messung oder Passwörter.

Die Ordnung erfolgt in zwei Ebenen über hexadezimale Nummerierung: zuerst wird der (Haupt)Index
genannt, dann der Subindex. Die Wertebereiche sind

• Index: 0x0000…0xFFFF (0...65535

• SubIndex: 0x00…0xFF (0...255

dez

)

dez

)

Üblicherweise wird ein so lokalisierter Parameter geschrieben als 0x8010:07 mit voranstehendem „0x“ als
Kennzeichen des hexadezimalen Zahlenraumes und Doppelpunkt zwischen Index und Subindex.

Die für den EtherCAT-Feldbusanwender wichtigen Bereiche sind

• 0x1000: hier sind feste Identitäts-Informationen zum Gerät hinterlegt wie Name, Hersteller,
Seriennummer etc. Außerdem liegen hier Angaben über die aktuellen und verfügbaren
Prozessdatenkonstellationen.

• 0x8000: hier sind die für den Betrieb erforderlichen funktionsrelevanten Parameter für alle Kanäle
zugänglich wie Filtereinstellung oder Ausgabefrequenz.

Weitere wichtige Bereiche sind:

• 0x4000: hier befinden sich bei manchen EtherCAT-Geräten die Kanalparameter. Historisch war dies
der erste Parameterbereich, bevor der 0x8000 Bereich eingeführt wurde. EtherCAT Geräte, die früher
mit Parametern in 0x4000 ausgerüstet wurden und auf 0x8000 umgestellt wurden, unterstützen aus
Kompatibilitätsgründen beide Bereiche und spiegeln intern.

• 0x6000: hier liegen die Eingangs-PDO („Eingang“ aus Sicht des EtherCAT-Masters)

• 0x7000: hier liegen die Ausgangs-PDO („Ausgang“ aus Sicht des EtherCAT-Masters)

EL2212 23Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Verfügbarkeit

Nicht jedes EtherCAT Gerät muss über ein CoE-Verzeichnis verfügen. Einfache I/O-Module ohne
eigenen Prozessor verfügen in der Regel. über keine veränderlichen Parameter und haben deshalb
auch kein CoE-Verzeichnis.

Wenn ein Gerät über ein CoE-Verzeichnis verfügt, stellt sich dies im TwinCAT System Manager als ein
eigener Karteireiter mit der Auflistung der Elemente dar:

Abb.15: Karteireiter „CoE-Online“

In der oberen Abbildung sind die im Gerät „EL2502“ verfügbaren CoE-Objekte von 0x1000 bis 0x1600
zusehen, die Subindizes von 0x1018 sind aufgeklappt.

Datenerhaltung und Funktion „NoCoeStorage“

Einige, insbesondere die vorgesehenen Einstellungsparameter des Slaves sind veränderlich und
beschreibbar. Dies kann schreibend/lesend geschehen

• über den System Manager (Abb. Karteireiter „CoE-Online“) durch Anklicken
Dies bietet sich bei der Inbetriebnahme der Anlage/Slaves an. Klicken Sie auf die entsprechende Zeile
des zu parametrierenden Indizes und geben sie einen entsprechenden Wert im „SetValue“-Dialog ein.

• aus der Steuerung/PLC über ADS z.B. durch die Bausteine aus der TcEtherCAT.lib Bibliothek
Dies wird für Änderungen während der Anlangenlaufzeit empfohlen oder wenn kein System Manager
bzw. Bedienpersonal zur Verfügung steht.

EL221224 Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Datenerhaltung

Werden online auf dem Slave CoE-Parameter geändert, wird dies in Beckhoff-Geräten üblicherwei­se ausfallsicher im Gerät (EEPROM) gespeichert. D.h. nach einem Neustart (Repower) sind die
veränderten CoE-Parameter immer noch erhalten.
Andere Hersteller können dies anders handhaben.

Ein EEPROM unterliegt in Bezug auf Schreibvorgänge einer begrenzten Lebensdauer. Ab typi­scherweise 100.000 Schreibvorgängen kann eventuell nicht mehr sichergestellt werden, dass neue
(veränderte) Daten sicher gespeichert werden oder noch auslesbar sind. Dies ist für die normale In­betriebnahme ohne Belang. Werden allerdings zur Maschinenlaufzeit fortlaufend CoE-Parameter
über ADS verändert, kann die Lebensdauergrenze des EEPROM durchaus erreicht werden.

Es ist von der FW-Version abhängig, ob die Funktion NoCoeStorage unterstützt wird, die das Ab­speichern veränderter CoE-Werte unterdrückt.
Ob das auf das jeweilige Gerät zutrifft, ist den technischen Daten dieser Dokumentation zu entneh­men.

• wird unterstützt: die Funktion ist per einmaligem Eintrag des Codeworts 0x12345678 in CoE
0xF008 zu aktivieren und solange aktiv, wie das Codewort nicht verändert wird. Nach dem Ein­schalten des Gerätes ist sie nicht aktiv.
Veränderte CoE-Werte werden dann nicht im EEPROM abgespeichert, sie können somit beliebig
oft verändert werden.

• wird nicht unterstützt: eine fortlaufende Änderung von CoE-Werten ist angesichts der o.a. Le­bensdauergrenze nicht zulässig.

Startup List

Veränderungen im lokalen CoE-Verzeichnis der Klemme gehen im Austauschfall mit der alten
Klemme verloren. Wird im Austauschfall eine neue Klemme mit Werkseinstellungen ab Lager
Beckhoff eingesetzt, bringt diese die Standardeinstellungen mit. Es ist deshalb empfehlenswert, alle
Veränderungen im CoE-Verzeichnis eines EtherCAT Slave in der Startup List des Slaves zu veran­kern, die bei jedem Start des EtherCAT Feldbus abgearbeitet wird. So wird auch ein im Austausch­fall ein neuer EtherCAT Slave automatisch mit den Vorgaben des Anwenders parametriert.

Wenn EtherCAT Slaves verwendet werden, die lokal CoE-Wert nicht dauerhaft speichern können,
ist zwingend die StartUp-Liste zu verwenden.

Empfohlenes Vorgehen bei manueller Veränderung von CoE-Parametern

• gewünschte Änderung im System Manager vornehmen
Werte werden lokal im EtherCAT Slave gespeichert

• wenn der Wert dauerhaft Anwendung finden soll, einen entsprechenden Eintrag in der StartUp-Liste
vornehmen.
Die Reihenfolge der StartUp-Einträge ist dabei i.d.R. nicht relevant.

Abb.16: StartUp-Liste im TwinCAT System Manager

In der StartUp-Liste können bereits Werte enthalten sein, die vom System Manager nach den Angaben der
ESI dort angelegt werden. Zusätzliche anwendungsspezifische Einträge können angelegt werden.

EL2212 25Version: 2.5

Grundlagen der Kommunikation

Online/Offline Verzeichnis

Während der Arbeit mit dem TwinCAT System Manager ist zu unterscheiden ob das EtherCAT-Gerät gerade
„verfügbar“, also angeschaltet und über EtherCAT verbunden und damit online ist oder ob ohne
angeschlossene Slaves eine Konfiguration offline erstellt wird.

In beiden Fällen ist ein CoE-Verzeichnis nach Abb. „Karteireiter ‚CoE-Online‘“ zu sehen, die Konnektivität
wird allerdings als offline/online angezeigt.

• wenn der Slave offline ist:

◦ wird das Offline-Verzeichnis aus der ESI-Datei angezeigt. Änderungen sind hier nicht sinnvoll bzw.

möglich.
◦ wird in der Identität der konfigurierte Stand angezeigt
◦ wird kein Firmware- oder Hardware-Stand angezeigt, da dies Eigenschaften des realen Gerätes

sind.
◦ ist ein rotes Offline zu sehen

Abb.17: Offline-Verzeichnis

• wenn der Slave online ist
◦ wird das reale aktuelle Verzeichnis des Slaves ausgelesen. Dies kann je nach Größe und

Zykluszeit einige Sekunden dauern.
◦ wird die tatsächliche Identität angezeigt
◦ wird der Firmware- und Hardware-Stand des Gerätes laut elektronischer Auskunft angezeigt
◦ ist ein grünes Online zu sehen

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Abb.18: Online-Verzeichnis

Grundlagen der Kommunikation

Kanalweise Ordnung

Das CoE-Verzeichnis ist in EtherCAT Geräten angesiedelt, die meist mehrere funktional gleichwertige
Kanäle umfassen. z.B. hat eine 4 kanalige Analogeingangsklemme 0...10V auch vier logische Kanäle und
damit vier gleiche Sätze an Parameterdaten für die Kanäle. Um in den Dokumentationen nicht jeden Kanal
auflisten zu müssen, wird gerne der Platzhalter „n“ für die einzelnen Kanalnummern verwendet.

Im CoE-System sind für die Menge aller Parameter eines Kanals eigentlich immer 16 Indizes mit jeweils 255
Subindizes ausreichend. Deshalb ist die kanalweise Ordnung in 16

dez

/10

-Schritten eingerichtet. Am

hex

Beispiel des Parameterbereichs 0x8000 sieht man dies deutlich:

• Kanal 0: Parameterbereich 0x8000:00 ... 0x800F:255

• Kanal 1: Parameterbereich 0x8010:00 ... 0x801F:255

• Kanal 2: Parameterbereich 0x8020:00 ... 0x802F:255

• ...

Allgemein wird dies geschrieben als 0x80n0.

Ausführliche Hinweise zum CoE-Interface finden Sie in der EtherCAT-Systemdokumentation auf der
Beckhoff Website.

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Grundlagen der Kommunikation

3.6 Distributed Clock

Die Distributed Clock stellt eine lokale Uhr im EtherCAT Slave Controller (ESC) dar mit den Eigenschaften:

• Einheit 1 ns

• Nullpunkt 1.1.2000 00:00

• Umfang 64 Bit (ausreichend für die nächsten 584 Jahre); manche EtherCAT-Slaves unterstützen
jedoch nur einen Umfang von 32 Bit, d.h. nach ca. 4,2 Sekunden läuft die Variable über

• Diese lokale Uhr wird vom EtherCAT Master automatisch mit der Master Clock im EtherCAT Bus mit
einer Genauigkeit < 100 ns synchronisiert.

Detaillierte Informationen entnehmen Sie bitte der vollständigen EtherCAT-Systembeschreibung.

EL221228 Version: 2.5

Montage und Verdrahtung

4 Montage und Verdrahtung

4.1 Tragschienenmontage

WARNUNG

Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich!

Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Monta­ge, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen!

Montage

Abb.19: Montage auf Tragschiene

Die Buskoppler und Busklemmen werden durch leichten Druck auf handelsübliche 35 mm Tragschienen
(Hutschienen nach EN60715) aufgerastet:

1. Stecken Sie zuerst den Feldbuskoppler auf die Tragschiene.

2. Auf der rechten Seite des Feldbuskopplers werden nun die Busklemmen angereiht. Stecken Sie dazu
die Komponenten mit Nut und Feder zusammen und schieben Sie die Klemmen gegen die Tragschie­ne, bis die Verriegelung hörbar auf der Tragschiene einrastet.
Wenn Sie die Klemmen erst auf die Tragschiene schnappen und dann nebeneinander schieben ohne
das Nut und Feder ineinander greifen, wird keine funktionsfähige Verbindung hergestellt! Bei richtiger
Montage darf kein nennenswerter Spalt zwischen den Gehäusen zu sehen sein.

Tragschienenbefestigung

Der Verriegelungsmechanismus der Klemmen und Koppler reicht in das Profil der Tragschiene hin­ein. Achten Sie bei der Montage der Komponenten darauf, dass der Verriegelungsmechanismus
nicht in Konflikt mit den Befestigungsschrauben der Tragschiene gerät. Verwenden Sie zur Befesti­gung von Tragschienen mit einer Höhe von 7,5mm unter den Klemmen und Kopplern flache Mon­tageverbindungen wie Senkkopfschrauben oder Blindnieten.

EL2212 29Version: 2.5

Montage und Verdrahtung

Demontage

Abb.20: Demontage von Tragschiene

Jede Klemme wird durch eine Verriegelung auf der Tragschiene gesichert, die zur Demontage gelöst werden
muss:

1. Ziehen Sie die Klemme an ihren orangefarbigen Laschen ca. 1 cm von der Tragschiene herunter. Da­bei wird die Tragschienenverriegelung dieser Klemme automatisch gelöst und Sie können die Klemme
nun ohne großen Kraftaufwand aus dem Busklemmenblock herausziehen.

2. Greifen Sie dazu mit Daumen und Zeigefinger die entriegelte Klemme gleichzeitig oben und unten an
den Gehäuseflächen und ziehen sie aus dem Busklemmenblock heraus.

Verbindungen innerhalb eines Busklemmenblocks

Die elektrischen Verbindungen zwischen Buskoppler und Busklemmen werden durch das
Zusammenstecken der Komponenten automatisch realisiert:

• Die sechs Federkontakte des K-Bus/E-Bus übernehmen die Übertragung der Daten und die
Versorgung der Busklemmenelektronik.

• Die Powerkontakte übertragen die Versorgung für die Feldelektronik und stellen so innerhalb des
Busklemmenblocks eine Versorgungsschiene dar. Die Versorgung der Powerkontakte erfolgt über
Klemmen auf dem Buskoppler (bis 24V) oder für höhere Spannungen über Einspeiseklemmen.

Powerkontakte

Beachten Sie bei der Projektierung eines Busklemmenblocks die Kontaktbelegungen der einzelnen
Busklemmen, da einige Typen (z.B. analoge Busklemmen oder digitale 4-Kanal-Busklemmen) die
Powerkontakte nicht oder nicht vollständig durchschleifen. Einspeiseklemmen (KL91xx, KL92xx
bzw. EL91xx, EL92xx) unterbrechen die Powerkontakte und stellen so den Anfang einer neuen Ver­sorgungsschiene dar.

PE-Powerkontakt

Der Powerkontakt mit der Bezeichnung PE kann als Schutzerde eingesetzt werden. Der Kontakt ist aus
Sicherheitsgründen beim Zusammenstecken voreilend und kann Kurzschlussströme bis 125A ableiten.

EL221230 Version: 2.5