Beckhoff EL2212 Users guide

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Dokumentation | DE

EL2212

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

03.03.2021 | Version: 2.5

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.

© 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

[}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

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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.

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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)

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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.

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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.

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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.

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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.

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Abb.21: Linksseitiger Powerkontakt

Montage und Verdrahtung

HINWEIS

Beschädigung des Gerätes möglich

Beachten Sie, dass aus EMV-Gründen die PE-Kontakte kapazitiv mit der Tragschiene verbunden sind. Das kann bei der Isolationsprüfung zu falschen Ergebnissen und auch zur Beschädigung der Klemme führen (z.B. Durchschlag zur PE-Leitung bei der Isolationsprüfung eines Verbrauchers mit 230V Nennspannung). Klemmen Sie zur Isolationsprüfung die PE- Zuleitung am Buskoppler bzw. der Einspeiseklemme ab! Um weitere Einspeisestellen für die Prüfung zu entkoppeln, können Sie diese Einspeiseklemmen entriegeln und mindestens 10mm aus dem Verbund der übrigen Klemmen herausziehen.

WARNUNG

Verletzungsgefahr durch Stromschlag!

Der PE-Powerkontakt darf nicht für andere Potentiale verwendet werden!

4.2 Hinweise zur Strommessung über Hall-Sensor

Das in dieser Dokumentation angesprochene Gerät verfügt über einen oder mehrere integrierte HallSensoren zur Strommessung.

Dabei wird das magnetische Feld, das durch einen Stromfluss durch einen Leiter erzeugt wird, von dem Hall-Sensor quantitativ erfasst.

Um die Messung nicht zu beeinträchtigen wird empfohlen, äußere Magnetfelder vom Gerät abzuschirmen oder hinreichend weit entfernt zu halten.

EL2212 31Version: 2.5

Montage und Verdrahtung

Hintergrund

Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt in seinem Umfeld ein magnetisches Feld nach

B = µ0 * I / (2π * d)

mit

B [Tesla] magnetisches Feld

µ0 = 4*π*10-7 [H/m] (Annahme: keine magnetische Abschirmung)

I [A] Strom

d [m] Abstand zum Leiter

Beeinträchtigung durch äußere Magnetfelder

Die magnetische Feldstärke sollte allseitig um das Gerät herum eine zulässige Größe nicht übersteigen. Praktisch bedeutet dies für den empfohlenen Mindestabstand eines benachbarten Stromleiters zur Geräteoberfläche: ● Strom 10 A: 12 mm ● Strom 20 A: 25 mm ● Strom 40 A: 50 mm Wenn es in der Gerätedokumentation nicht anders spezifiziert ist, ist das Aneinanderreihen von Modulen (z.B. Reihenklemmen im 12 mm Rastermaß) gleichen Typs (z.B. EL2212-0000) darüberhinaus zulässig.

4.3 Anschlusstechnik

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!

Übersicht

Mit verschiedenen Anschlussoptionen bietet das Busklemmensystem eine optimale Anpassung an die Anwendung:

• Die Klemmen der Serien KLxxxx und ELxxxx mit Standardverdrahtung enthalten Elektronik und Anschlussebene in einem Gehäuse.

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Montage und Verdrahtung

• Die Klemmen der Serien KSxxxx und ESxxxx haben eine steckbare Anschlussebene und ermöglichen somit beim Austausch die stehende Verdrahtung.

• Die High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) enthalten Elektronik und Anschlussebene in einem Gehäuse und haben eine erhöhte Packungsdichte.

Standardverdrahtung

Abb.22: Standardverdrahtung

Die Klemmen der Serien KLxxxx und ELxxxx sind seit Jahren bewährt und integrieren die schraublose Federkrafttechnik zur schnellen und einfachen Montage.

Steckbare Verdrahtung

Abb.23: Steckbare Verdrahtung

Die Klemmen der Serien KSxxxx und ESxxxx enthalten eine steckbare Anschlussebene. Montage und Verdrahtung werden wie bei den Serien KLxxxx und ELxxxx durchgeführt. Im Servicefall erlaubt die steckbare Anschlussebene, die gesamte Verdrahtung als einen Stecker von der Gehäuseoberseite abzuziehen. Das Unterteil kann, über das Betätigen der Entriegelungslasche, aus dem Klemmenblock herausgezogen werden. Die auszutauschende Komponente wird hineingeschoben und der Stecker mit der stehenden Verdrahtung wieder aufgesteckt. Dadurch verringert sich die Montagezeit und ein Verwechseln der Anschlussdrähte ist ausgeschlossen.

Die gewohnten Maße der Klemme ändern sich durch den Stecker nur geringfügig. Der Stecker trägt ungefähr 3mm auf; dabei bleibt die maximale Höhe der Klemme unverändert.

Eine Lasche für die Zugentlastung des Kabels stellt in vielen Anwendungen eine deutliche Vereinfachung der Montage dar und verhindert ein Verheddern der einzelnen Anschlussdrähte bei gezogenem Stecker.

Leiterquerschnitte von 0,08mm2 bis 2,5mm2 können weiter in der bewährten Federkrafttechnik verwendet werden.

Übersicht und Systematik in den Produktbezeichnungen der Serien KSxxxx und ESxxxx werden wie von den Serien bekannt KLxxxx und ELxxxx weitergeführt.

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Montage und Verdrahtung

High-Density-Klemmen (HD-Klemmen)

Abb.24: High-Density-Klemmen

Die Busklemmen dieser Baureihe mit 16 Anschlusspunkten zeichnen sich durch eine besonders kompakte Bauform aus, da die Packungsdichte auf 12mm doppelt so hoch ist wie die der Standard-Busklemmen. Massive und mit einer Aderendhülse versehene Leiter können ohne Werkzeug direkt in die Federklemmstelle gesteckt werden.

Verdrahtung HD-Klemmen

Die High-Density-Klemmen der Serien ELx8xx und KLx8xx unterstützen keine stehende Verdrahtung.

Ultraschall-litzenverdichtete Leiter

An die Standard- und High-Density-Klemmen (HD-Klemmen) können auch ultraschall-litzenverdichtete (ultraschallverschweißte) Leiter angeschlossen werden. Beachten Sie die unten stehenden Ta-

bellen zum Leitungsquerschnitt [}34]!

Verdrahtung

Klemmen für Standardverdrahtung ELxxxx/KLxxxx und für steckbare Verdrahtung ESxxxx/KSxxxx

Abb.25: Befestigung einer Leitung an einem Klemmenanschluss

Bis zu acht Anschlüsse ermöglichen den Anschluss von massiven oder feindrähtigen Leitungen an die Busklemmen. Die Klemmen sind in Federkrafttechnik ausgeführt. Schließen Sie die Leitungen folgendermaßen an:

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Montage und Verdrahtung

1. Öffnen Sie eine Federkraftklemme, indem Sie mit einem Schraubendreher oder einem Dorn leicht in die viereckige Öffnung über der Klemme drücken.

2. Der Draht kann nun ohne Widerstand in die runde Klemmenöffnung eingeführt werden.

3. Durch Rücknahme des Druckes schließt sich die Klemme automatisch und hält den Draht sicher und dauerhaft fest.

Klemmengehäuse ELxxxx, KLxxxx ESxxxx, KSxxxx Leitungsquerschnitt 0,08 ... 2,5mm

0,08 ... 2,5mm

Abisolierlänge 8 ... 9mm 9 ... 10mm

High-Density-Klemmen ELx8xx, KLx8xx (HD)

Bei den HD-Klemmen erfolgt der Leiteranschluss bei massiven Leitern werkzeuglos, in Direktstecktechnik, d. h. der Leiter wird nach dem Abisolieren einfach in die Kontaktstelle gesteckt. Das Lösen der Leitungen erfolgt, wie bei den Standardklemmen, über die Kontakt-Entriegelung mit Hilfe eines Schraubendrehers. Den zulässigen Leiterquerschnitt entnehmen Sie der nachfolgenden Tabelle.

Klemmengehäuse HD-Gehäuse Leitungsquerschnitt (Aderleitung mit Aderendhülse) 0,14 ... 0,75mm Leitungsquerschnitt (massiv) 0,08 ... 1,5 mm Leitungsquerschnitt (feindrähtig) 0,25 ... 1,5mm Leitungsquerschnitt (ultraschall-litzenverdichtet)

nur 1,5mm2 (siehe Hinweis [}34]!)

Abisolierlänge 8 ... 9mm

Schirmung

Analoge Sensoren und Aktoren sollten immer mit geschirmten, paarig verdrillten Leitungen angeschlossen werden.

4.4 Positionierung von passiven Klemmen

Hinweis zur Positionierung von passiven Klemmen im Busklemmenblock

EtherCAT-Klemmen (ELxxxx / ESxxxx), die nicht aktiv am Datenaustausch innerhalb des Busklemmenblocks teilnehmen, werden als passive Klemmen bezeichnet. Zu erkennen sind diese Klemmen an der nicht vorhandenen Stromaufnahme aus dem E-Bus. Um einen optimalen Datenaustausch zu gewährleisten, dürfen nicht mehr als zwei passive Klemmen direkt aneinander gereiht werden!

Beispiele für die Positionierung von passiven Klemmen (hell eingefärbt)

Abb.26: Korrekte Positionierung

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Montage und Verdrahtung

Abb.27: Inkorrekte Positionierung

4.5 Einbaulagen

HINWEIS

Einschränkung von Einbaulage und Betriebstemperaturbereich

Entnehmen Sie den technischen Daten zu einer Klemme, ob sie Einschränkungen bei Einbaulage und/oder Betriebstemperaturbereich unterliegt. Sorgen Sie bei der Montage von Klemmen mit erhöhter thermischer Verlustleistung dafür, dass im Betrieb oberhalb und unterhalb der Klemmen ausreichend Abstand zu anderen Komponenten eingehalten wird, so dass die Klemmen ausreichend belüftet werden!

Optimale Einbaulage (Standard)

Für die optimale Einbaulage wird die Tragschiene waagerecht montiert und die Anschlussflächen der EL/KLKlemmen weisen nach vorne (siehe Abb. Empfohlene Abstände bei Standard-Einbaulage). Die Klemmen werden dabei von unten nach oben durchlüftet, was eine optimale Kühlung der Elektronik durch Konvektionslüftung ermöglicht. Bezugsrichtung „unten“ ist hier die Erdbeschleunigung.

EL221236 Version: 2.5

Montage und Verdrahtung

Abb.28: Empfohlene Abstände bei Standard-Einbaulage

Die Einhaltung der Abstände nach Abb. Empfohlene Abstände bei Standard-Einbaulage wird empfohlen.

Weitere Einbaulagen

Alle anderen Einbaulagen zeichnen sich durch davon abweichende räumliche Lage der Tragschiene aus, siehe Abb. Weitere Einbaulagen.

Auch in diesen Einbaulagen empfiehlt sich die Anwendung der oben angegebenen Mindestabstände zur Umgebung.

EL2212 37Version: 2.5

Montage und Verdrahtung

Abb.29: Weitere Einbaulagen

EL221238 Version: 2.5

4.6 EL2212 - Anschlussbelegung

Montage und Verdrahtung

Klemmstelle Beschreibung Bezeichnung Nr.

A1 1 Ausgang A1 für Last A B1 2 Ausgang B1 für Last B POWER + 24..72 V 3 Eingang Versorgungsspannung Last, intern verbunden mit positiven

Powerkontakt PE 4 PE (intern verbunden mit Klemmstelle 8 und PE Powerkontakt) A2 5 Ausgang A2 für Last A B2 6 Ausgang B2 für Last B POWER 0V 7 Eingang Versorgungsspannung Last, intern verbunden mit negativen

Powerkontakt PE 8 PE (intern verbunden mit Klemmstelle 4 und PE Powerkontakt)

Aufladung bei Anschluss Versorgungsspannung

In der EL2212 sind große Kapazitäten zur Sicherstellung der hohen Stoßströme enthalten. Deshalb kann es beim Anschluss an die Versorgungsspannung durch die Aufladung der Kapazitäten zu Funkenentladung am Kontaktpunkt kommen. Es wird empfohlen, zuerst die Leitungsverbindungen herzustellen, und erst dann die Spannungsversorgung (Transformator, Netzteil) einzuschalten.

EL2212 39Version: 2.5

Inbetriebnahme

5 Inbetriebnahme

5.1 TwinCAT Quickstart

TwinCAT stellt eine Entwicklungsumgebung für Echtzeitsteuerung mit Multi-SPS-System, NC Achsregelung, Programmierung und Bedienung dar. Das gesamte System wird hierbei durch diese Umgebung abgebildet und ermöglicht Zugriff auf eine Programmierumgebung (inkl. Kompilierung) für die Steuerung. Einzelne digitale oder analoge Eingänge bzw. Ausgänge können auch direkt ausgelesen bzw. beschrieben werden, um diese z.B. hinsichtlich ihrer Funktionsweise zu überprüfen.

Weitere Informationen hierzu erhalten Sie unter http://infosys.beckhoff.de:

• EtherCAT Systemhandbuch:

Feldbuskomponenten → EtherCAT-Klemmen → EtherCAT System Dokumentation → Einrichtung im TwinCAT System Manager

• TwinCAT2 → TwinCAT System Manager → E/A- Konfiguration

• Insbesondere zur TwinCAT – Treiberinstallation:

Feldbuskomponenten → Feldbuskarten und Switche → FC900x – PCI-Karten für Ethernet → Installation

Geräte, d.h. „devices“ beinhalten jeweils die Klemmen der tatsächlich aufgebauten Konfiguration. Dabei gibt es grundlegend die Möglichkeit sämtliche Informationen des Aufbaus über die „Scan“ - Funktion einzubringen („online“) oder über Editorfunktionen direkt einzufügen („offline“):

• „offline“: der vorgesehene Aufbau wird durch Hinzufügen und entsprechendes Platzieren einzelner

Komponenten erstellt. Diese können aus einem Verzeichnis ausgewählt und Konfiguriert werden.

◦ Die Vorgehensweise für den „offline“ – Betrieb ist unter http://infosys.beckhoff.de einsehbar:

TwinCAT2 → TwinCAT System Manager → EA - Konfiguration → Anfügen eines E/A-Gerätes

• „online“: die bereits physikalisch aufgebaute Konfiguration wird eingelesen

◦ Sehen Sie hierzu auch unter http://infosys.beckhoff.de:

Feldbuskomponenten → Feldbuskarten und Switche → FC900x – PCI-Karten für Ethernet → Installation → Geräte suchen

Vom Anwender –PC bis zu den einzelnen Steuerungselementen ist folgender Zusammenhang vorgesehen:

EL221240 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.30: Bezug von der Anwender Seite (Inbetriebnahme) zur Installation

Das anwenderseitige Einfügen bestimmter Komponenten (E/A – Gerät, Klemme, Box,..) erfolgt bei TwinCAT2 und TwinCAT3 auf die gleiche Weise. In den nachfolgenden Beschreibungen wird ausschließlich der „online“ Vorgang angewandt.

Beispielkonfiguration (realer Aufbau)

Ausgehend von der folgenden Beispielkonfiguration wird in den anschließenden Unterkapiteln das Vorgehen für TwinCAT2 und TwinCAT3 behandelt:

• Steuerungssystem (PLC) CX2040 inkl. Netzteil CX2100-0004

• Rechtsseitig angebunden am CX2040 (E-Bus):

EL1004 (4-Kanal-Digital-Eingangsklemme 24VDC)

• Über den X001 Anschluss (RJ-45) angeschlossen: EK1100 EtherCAT-Koppler

• Rechtsseitig angebunden am EK1100 EtherCAT-Koppler (E-Bus):

EL2008 (8-Kanal-Digital-Ausgangsklemme 24VDC;0,5A)

• (Optional über X000: ein Link zu einen externen PC für die Benutzeroberfläche)

EL2212 41Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.31: Aufbau der Steuerung mit Embedded-PC, Eingabe (EL1004) und Ausgabe (EL2008)

Anzumerken ist, dass sämtliche Kombinationen einer Konfiguration möglich sind; beispielsweise könnte die Klemme EL1004 ebenso auch nach dem Koppler angesteckt werden oder die Klemme EL2008 könnte zusätzlich rechts an dem CX2040 angesteckt sein – dann wäre der Koppler EK1100 überflüssig.

EL221242 Version: 2.5

Inbetriebnahme

5.1.1 TwinCAT 2

Startup

TwinCAT2 verwendet grundlegend zwei Benutzeroberflächen: den „TwinCAT System Manager“ zur Kommunikation mit den elektromechanischen Komponenten und „TwinCAT PLC Control“ für die Erstellung und Kompilierung einer Steuerung. Begonnen wird zunächst mit der Anwendung des „TwinCAT System Manager“.

Nach erfolgreicher Installation des TwinCAT-Systems auf den Anwender PC der zur Entwicklung verwendet werden soll, zeigt der TwinCAT2 (System Manager) folgende Benutzeroberfläche nach dem Start:

Abb.32: Initiale Benutzeroberfläche TwinCAT2

Es besteht generell die Möglichkeit das TwinCAT „lokal“ oder per „remote“ zu verwenden. Ist das TwinCAT System inkl. Benutzeroberfläche (Standard) auf dem betreffenden PLC installiert, kann TwinCAT „lokal“

eingesetzt werden und mit Schritt „Geräte einfügen [}45]“ fortgesetzt werden.

Ist es vorgesehen, die auf einem PLC installierte TwinCAT Laufzeitumgebung von einem anderen System als Entwicklungsumgebung per „remote“ anzusprechen, ist das Zielsystem zuvor bekannt zu machen. Im

Menü unter „Aktionen“ → „Auswahl des Zielsystems...“, über das Symbol „ “ oder durch Taste „F8“ wird folgendes Fenster hierzu geöffnet:

EL2212 43Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.33: Wähle Zielsystem

Mittels „Suchen (Ethernet)...“ wird das Zielsystem eingetragen. Dadurch wird ein weiterer Dialog geöffnet um hier entweder:

• den bekannten Rechnernamen hinter „Enter Host Name / IP:“ einzutragen (wie rot gekennzeichnet)

• einen „Broadcast Search“ durchzuführen (falls der Rechnername nicht genau bekannt)

• die bekannte Rechner - IP oder AmsNetId einzutragen

Abb.34: PLC für den Zugriff des TwinCAT System Managers festlegen: Auswahl des Zielsystems

Ist das Zielsystem eingetragen steht dieses wie folgt zur Auswahl (ggf. muss zuvor das korrekte Passwort eingetragen werden):

Nach der Auswahl mit „OK“ ist das Zielsystem über den System Manager ansprechbar.

EL221244 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Geräte einfügen

In dem linksseitigen Konfigurationsbaum der TwinCAT2 – Benutzeroberfläche des System Managers wird „E/A Geräte“ selektiert und sodann entweder über Rechtsklick ein Kontextmenü geöffnet und „Geräte

Suchen…“ ausgewählt oder in der Menüleiste mit die Aktion gestartet. Ggf. ist zuvor der TwinCAT

System Manager in den „Konfig Modus“ mittels oder über das Menü „Aktionen“ → „Startet/ Restarten von TwinCAT in Konfig-Modus“(Shift + F4) zu versetzen.

Abb.35: Auswahl „Gerät Suchen..“

Die darauf folgende Hinweismeldung ist zu bestätigen und in dem Dialog die Geräte „EtherCAT“ zu wählen:

Abb.36: Automatische Erkennung von E/A Geräten: Auswahl der einzubindenden Geräte

Ebenfalls ist anschließend die Meldung „nach neuen Boxen suchen“ zu bestätigen, um die an den Geräten angebundenen Klemmen zu ermitteln. „Free Run“ erlaubt das Manipulieren von Ein- und Ausgangswerten innerhalb des „Config Modus“ und sollte ebenfalls bestätigt werden.

Ausgehend von der am Anfang dieses Kapitels beschriebenen Beispielkonfiguration [}41] sieht das Ergebnis wie folgt aus:

EL2212 45Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.37: Abbildung der Konfiguration im TwinCAT2 System Manager

Der gesamte Vorgang setzt sich aus zwei Stufen zusammen, die auch separat ausgeführt werden können (erst das Ermitteln der Geräte, dann das Ermitteln der daran befindlichen Elemente wie Boxen, Klemmen o.ä.). So kann auch durch Markierung von „Gerät ..“ aus dem Kontextmenü eine „Suche“ Funktion (Scan) ausgeführt werden, die hierbei dann lediglich die darunter liegenden (im Aufbau vorliegenden) Elemente einliest:

Abb.38: Einlesen von einzelnen an einem Gerät befindlichen Klemmen

Diese Funktionalität ist nützlich, falls die Konfiguration (d.h. der „reale Aufbau“) kurzfristig geändert wird.

PLC programmieren und integrieren

TwinCAT PLC Control ist die Entwicklungsumgebung zur Erstellung der Steuerung in unterschiedlichen Programmumgebungen: Das TwinCAT PLC Control unterstützt alle in der IEC 61131-3 beschriebenen Sprachen. Es gibt zwei textuelle Sprachen und drei grafische Sprachen.

• Textuelle Sprachen

◦ Anweisungsliste (AWL, IL)

EL221246 Version: 2.5

Inbetriebnahme

◦ Strukturierter Text (ST)

• Grafische Sprachen

◦ Funktionsplan (FUP, FBD) ◦ Kontaktplan (KOP, LD) ◦ Freigrafischer Funktionsplaneditor (CFC) ◦ Ablaufsprache (AS, SFC)

Für die folgenden Betrachtungen wird lediglich vom strukturierten Text (ST) Gebrauch gemacht.

Nach dem Start von TwinCAT PLC Control wird folgende Benutzeroberfläche für ein initiales Projekt dargestellt:

Abb.39: TwinCAT PLC Control nach dem Start

Nun sind für den weiteren Ablauf Beispielvariablen sowie ein Beispielprogramm erstellt und unter dem Namen „PLC_example.pro“ gespeichert worden:

EL2212 47Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.40: Beispielprogramm mit Variablen nach einem Kompiliervorgang (ohne Variablenanbindung)

Die Warnung 1990 (fehlende „VAR_CONFIG“) nach einem Kompiliervorgang zeigt auf, dass die als extern definierten Variablen (mit der Kennzeichnung „AT%I*“ bzw. „AT%Q*“) nicht zugeordnet sind. Das TwinCAT PLC Control erzeugt nach erfolgreichen Kompiliervorgang eine „*.tpy“ Datei in dem Verzeichnis in dem das Projekt gespeichert wurde. Diese Datei („*.tpy“) enthält u.a. Variablenzuordnungen und ist dem System Manager nicht bekannt, was zu dieser Warnung führt. Nach dessen Bekanntgabe kommt es nicht mehr zu dieser Warnung.

Im System Manager ist das Projekt des TwinCAT PLC Control zunächst einzubinden. Dies geschieht über das Kontext Menü der „SPS- Konfiguration“ (rechts-Klick) und der Auswahl „SPS Projekt Anfügen…“:

Abb.41: Hinzufügen des Projektes des TwinCAT PLC Control

EL221248 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Über ein dadurch geöffnetes Browserfenster wird die PLC- Konfiguration „PLC_example.tpy“ ausgewählt. Dann ist in dem Konfigurationsbaum des System Manager das Projekt inklusive der beiden „AT“ – gekennzeichneten Variablen eingebunden:

Abb.42: Eingebundenes PLC Projekt in der SPS- Konfiguration des System Managers

Die beiden Variablen „bEL1004_Ch4“ sowie „nEL2008_value“ können nun bestimmten Prozessobjekten der E/A - Konfiguration zugeordnet werden.

Variablen Zuordnen

Über das Kontextmenü einer Variable des eingebundenen Projekts „PLC_example“ unter „Standard“ wird mittels „Verknüpfung Ändern…“ ein Fenster zur Auswahl eines passenden Prozessobjektes (PDOs) geöffnet:

Abb.43: Erstellen der Verknüpfungen PLC-Variablen zu Prozessobjekten

In dem dadurch geöffneten Fenster kann aus dem SPS-Konfigurationsbaum das Prozessobjekt für die Variable „bEL1004_Ch4“ vom Typ BOOL selektiert werden:

EL2212 49Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.44: Auswahl des PDO vom Typ BOOL

Entsprechend der Standarteinstellungen stehen nur bestimmte PDO Objekte zur Auswahl zur Verfügung. In diesem Beispiel wird von der Klemme EL1004 der Eingang von Kanal 4 zur Verknüpfung ausgewählt. Im Gegensatz hierzu muss für das Erstellen der Verknüpfung der Ausgangsvariablen die Checkbox „Alle Typen“ aktiviert werden, um in diesem Fall eine Byte-Variable einen Satz von acht separaten Ausgangsbits zuzuordnen. Die folgende Abbildung zeigt den gesamten Vorgang:

Abb.45: Auswahl von mehreren PDO gleichzeitig: Aktivierung von „Kontinuierlich“ und „Alle Typen“

Zu sehen ist, dass überdies die Checkbox „Kontinuierlich“ aktiviert wurde. Dies ist dafür vorgesehen, dass die in dem Byte der Variablen „nEL2008_value“ enthaltenen Bits allen acht ausgewählten Ausgangsbits der Klemme EL2008 der Reihenfolge nach zugeordnet werden sollen. Damit ist es möglich, alle acht Ausgänge der Klemme mit einem Byte entsprechend Bit 0 für Kanal 1 bis Bit 7 für Kanal 8 von der PLC im Programm

später anzusprechen. Ein spezielles Symbol ( ) an dem gelben bzw. roten Objekt der Variablen zeigt an, dass hierfür eine Verknüpfung existiert. Die Verknüpfungen können z.B. auch überprüft werden, indem „Goto Link Variable“ aus dem Kontextmenü einer Variable ausgewählt wird. Dann wird automatisch das gegenüberliegende verknüpfte Objekt, in diesem Fall das PDO selektiert:

EL221250 Version: 2.5

Abb.46: Anwendung von „Goto Link Variable“ am Beispiel von „MAIN.bEL1004_Ch4“

Inbetriebnahme

Anschließend wird mittels Menüauswahl „Aktionen“ → „Zuordnung erzeugen…“ oder über der Vorgang des Zuordnens von Variablen zu PDO abgeschlossen.

Dies lässt sich entsprechend in der Konfiguration einsehen:

Der Vorgang zur Erstellung von Verknüpfungen kann auch in umgekehrter Richtung, d.h. von einzelnen PDO ausgehend zu einer Variablen erfolgen. In diesem Beispiel wäre dann allerdings eine komplette Auswahl aller Ausgangsbits der EL2008 nicht möglich, da die Klemme nur einzelne digitale Ausgänge zur Verfügung stellt. Hat eine Klemme einen Byte, Word, Integer oder ein ähnliches PDO, so ist es möglich dies wiederum einen Satz von bit-typisierten Variablen (Typ „BOOL“) zuzuordnen. Auch hier kann ebenso in die andere Richtung ein „Goto Link Variable“ ausgeführt werden, um dann die betreffende Instanz der PLC zu selektieren.

Aktivieren der Konfiguration

Die Zuordnung von PDO zu PLC Variablen hat nun die Verbindung von der Steuerung zu den Ein- und

Ausgängen der Klemmen hergestellt. Nun kann die Konfiguration aktiviert werden. Zuvor kann mittels (oder über „Aktionen“ → „Konfiguration überprüfen…“) die Konfiguration überprüft werden. Falls kein Fehler

vorliegt, kann mit (oder über „Aktionen“ → „Aktiviert Konfiguration…“) die Konfiguration aktiviert werden, um dadurch Einstellungen im System Manger auf das Laufzeitsystem zu übertragen. Die darauf folgenden Meldungen „Alte Konfigurationen werden überschrieben!“ sowie „Neustart TwinCAT System in Run Modus“ werden jeweils mit „OK“ bestätigt.

Einige Sekunden später wird der Realtime Status unten rechts im System Manager angezeigt. Das PLC System kann daraufhin wie im Folgenden beschrieben gestartet werden.

Starten der Steuerung

Ausgehend von einem remote System muss nun als erstes auch die PLC Steuerung über „Online“ → „Choose Run-Time System…“ mit dem embedded PC über Ethernet verbunden werden:

EL2212 51Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.47: Auswahl des Zielsystems (remote)

In diesem Beispiel wird das „Laufzeitsystem 1 (Port 801)“ ausgewählt und bestätigt. Mittels Menüauswahl

„Online“ → „Login“, Taste F11 oder per Klick auf wird auch die PLC mit dem Echtzeitsystem verbunden und nachfolgend das Steuerprogramm geladen, um es ausführen lassen zu können. Dies wird entsprechend mit der Meldung „Kein Programm auf der Steuerung! Soll das neue Programm geladen werden?“ bekannt gemacht und ist mit „Ja“ zu beantworten. Die Laufzeitumgebung ist bereit zum Programstart:

Abb.48: PLC Control Logged-in, bereit zum Programmstart

EL221252 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Über „Online“ → „Run“, Taste F5 oder kann nun die PLC gestartet werden.

5.1.2 TwinCAT 3

Startup

TwinCAT3 stellt die Bereiche der Entwicklungsumgebung durch das Microsoft Visual-Studio gemeinsam zur Verfügung: in den allgemeinen Fensterbereich erscheint nach dem Start linksseitig der ProjektmappenExplorer (vgl. „TwinCAT System Manager“ von TwinCAT2) zur Kommunikation mit den elektromechanischen Komponenten.

Nach erfolgreicher Installation des TwinCAT-Systems auf den Anwender PC der zur Entwicklung verwendet werden soll, zeigt der TwinCAT3 (Shell) folgende Benutzeroberfläche nach dem Start:

Abb.49: Initale Benutzeroberfläche TwinCAT3

Zunächst ist die Erstellung eines neues Projekt mittels (oder unter „Datei“→“Neu“→“Projekt…“) vorzunehmen. In dem darauf folgenden Dialog werden die entsprechenden Einträge vorgenommen (wie in der Abbildung gezeigt):

EL2212 53Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.50: Neues TwinCAT3 Projekt erstellen

Im Projektmappen-Explorer liegt sodann das neue Projekt vor:

Abb.51: Neues TwinCAT3 Projekt im Projektmappen-Explorer

Es besteht generell die Möglichkeit das TwinCAT „lokal“ oder per „remote“ zu verwenden. Ist das TwinCAT System inkl. Benutzeroberfläche (Standard) auf dem betreffenden PLC (lokal) installiert, kann TwinCAT

„lokal“ eingesetzt werden und mit Schritt „Geräte einfügen [}56]“ fortgesetzt werden.

wird das pull-down Menü aufgeklappt:

EL221254 Version: 2.5

und folgendes Fenster hierzu geöffnet:

Inbetriebnahme

Abb.52: Auswahldialog: Wähle Zielsystem

Mittels „Suchen (Ethernet)...“ wird das Zielsystem eingetragen. Dadurch wird ein weiterer Dialog geöffnet um hier entweder:

• den bekannten Rechnernamen hinter „Enter Host Name / IP:“ einzutragen (wie rot gekennzeichnet)

• einen „Broadcast Search“ durchzuführen (falls der Rechnername nicht genau bekannt)

• die bekannte Rechner - IP oder AmsNetId einzutragen

Abb.53: PLC für den Zugriff des TwinCAT System Managers festlegen: Auswahl des Zielsystems

Ist das Zielsystem eingetragen, steht dieses wie folgt zur Auswahl (ggf. muss zuvor das korrekte Passwort eingetragen werden):

EL2212 55Version: 2.5

Inbetriebnahme

Nach der Auswahl mit „OK“ ist das Zielsystem über das Visual Studio Shell ansprechbar.

Geräte einfügen

In dem linksseitigen Projektmappen-Explorer der Benutzeroberfläche des Visual Studio Shell wird innerhalb des Elementes „E/A“ befindliche „Geräte“ selektiert und sodann entweder über Rechtsklick ein Kontextmenü

geöffnet und „Scan“ ausgewählt oder in der Menüleiste mit die Aktion gestartet. Ggf. ist zuvor der

TwinCAT System Manager in den „Konfig Modus“ mittels oder über das Menü „TWINCAT“ → „Restart TwinCAT (Config Mode)“ zu versetzen.

Abb.54: Auswahl „Scan“

Die darauf folgende Hinweismeldung ist zu bestätigen und in dem Dialog die Geräte „EtherCAT“ zu wählen:

Abb.55: Automatische Erkennung von E/A Geräten: Auswahl der einzubindenden Geräte

Ausgehend von der am Anfang dieses Kapitels beschriebenen Beispielkonfiguration [}41] sieht das Ergebnis wie folgt aus:

EL221256 Version: 2.5

Abb.56: Abbildung der Konfiguration in VS Shell der TwinCAT3 Umgebung

Inbetriebnahme

Abb.57: Einlesen von einzelnen an einem Gerät befindlichen Klemmen

Diese Funktionalität ist nützlich, falls die Konfiguration (d.h. der „reale Aufbau“) kurzfristig geändert wird.

EL2212 57Version: 2.5

Inbetriebnahme

PLC programmieren

• Textuelle Sprachen

◦ Anweisungsliste (AWL, IL) ◦ Strukturierter Text (ST)

• Grafische Sprachen

◦ Funktionsplan (FUP, FBD) ◦ Kontaktplan (KOP, LD) ◦ Freigrafischer Funktionsplaneditor (CFC) ◦ Ablaufsprache (AS, SFC)

Für die folgenden Betrachtungen wird lediglich vom strukturierten Text (ST) Gebrauch gemacht.

Um eine Programmierumgebung zu schaffen, wird dem Beispielprojekt über das Kontextmenü von „SPS“ im Projektmappen-Explorer durch Auswahl von „Neues Element hinzufügen….“ ein PLC Unterprojekt hinzugefügt:

Abb.58: Einfügen der Programmierumgebung in „SPS“

In dem darauf folgenden geöffneten Dialog wird ein „Standard PLC Projekt“ ausgewählt und beispielsweise als Projektname „PLC_example“ vergeben und ein entsprechendes Verzeichnis ausgewählt:

EL221258 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.59: Festlegen des Namens bzw. Verzeichnisses für die PLC Programmierumgebung

Das durch Auswahl von „Standard PLC Projekt“ bereits existierende Programm „Main“ kann über das „PLC_example_Project“ in „POUs“ durch Doppelklick geöffnet werden. Es wird folgende Benutzeroberfläche für ein initiales Projekt dargestellt:

Abb.60: Initiales Programm „Main“ des Standard PLC Projektes

Nun sind für den weiteren Ablauf Beispielvariablen sowie ein Beispielprogramm erstellt worden:

EL2212 59Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.61: Beispielprogramm mit Variablen nach einem Kompiliervorgang (ohne Variablenanbindung)

Das Steuerprogramm wird nun als Projektmappe erstellt und damit der Kompiliervorgang vorgenommen:

Abb.62: Kompilierung des Programms starten

Anschließend liegen in den „Zuordnungen“ des Projektmappen-Explorers die folgenden – im ST/ PLC Programm mit „AT%“ gekennzeichneten Variablen vor:

EL221260 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Variablen Zuordnen

Über das Menü einer Instanz – Variablen innerhalb des „SPS“ Kontextes wird mittels „Verknüpfung Ändern…“ ein Fenster zur Auswahl eines passenden Prozessobjektes (PDOs) für dessen Verknüpfung geöffnet:

Abb.63: Erstellen der Verknüpfungen PLC-Variablen zu Prozessobjekten

In dem dadurch geöffneten Fenster kann aus dem SPS-Konfigurationsbaum das Prozessobjekt für die Variable „bEL1004_Ch4“ vom Typ BOOL selektiert werden:

EL2212 61Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.64: Auswahl des PDO vom Typ BOOL

Abb.65: Auswahl von mehreren PDO gleichzeitig: Aktivierung von „Kontinuierlich“ und „Alle Typen“

EL221262 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.66: Anwendung von "Goto Link Variable" am Beispiel von „MAIN.bEL1004_Ch4“

Hinweis zur Art der Variablen-Zuordnung

Diese folgende Art der Variablen Zuordnung kann erst ab der TwinCAT Version V3.1.4024.4 verwendet werden und ist ausschließlich bei Klemmen mit einem Mikrocontroller verfügbar.

In TwinCAT ist es möglich eine Struktur aus den gemappten Prozessdaten einer Klemme zu erzeugen. Von dieser Struktur kann dann in der SPS eine Instanz angelegt werden, so dass aus der SPS direkt auf die Prozessdaten zugegriffen werden kann, ohne eigene Variablen deklarieren zu müssen.

Beispielhaft wird das Vorgehen an der EL3001 1-Kanal-Analog-Eingangsklemme -10…+10V gezeigt.

1. Zuerst müssen die benötigten Prozessdaten im Reiter „Prozessdaten“ in TwinCAT ausgewählt werden.

2. Anschließend muss der SPS Datentyp im Reiter „PLC“ über die Check-Box generiert werden.

3. Der Datentyp im Feld „Data Type“ kann dann über den „Copy“-Button kopiert werden.

EL2212 63Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.67: Erzeugen eines SPS Datentyps

4. In der SPS muss dann eine Instanz der Datenstruktur vom kopierten Datentyp angelegt werden.

Abb.68: Instance_of_struct

5. Anschließend muss die Projektmappe erstellt werden. Das kann entweder über die Tastenkombination „STRG + Shift + B“ gemacht werden oder über den Reiter „Erstellen“/ „Build“ in TwinCAT.

6. Die Struktur im Reiter „PLC“ der Klemme muss dann mit der angelegten Instanz verknüpft werden.

Abb.69: Verknüpfung der Struktur

7. In der SPS können die Prozessdaten dann über die Struktur im Programmcode gelesen bzw. geschrieben werden.

EL221264 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.70: Lesen einer Variable aus der Struktur der Prozessdaten

Aktivieren der Konfiguration

Die Zuordnung von PDO zu PLC Variablen hat nun die Verbindung von der Steuerung zu den Ein- und

Ausgängen der Klemmen hergestellt. Nun kann die Konfiguration mit oder über das Menü unter „TWINCAT“ aktiviert werden, um dadurch Einstellungen der Entwicklungsumgebung auf das Laufzeitsystem zu übertragen. Die darauf folgenden Meldungen „Alte Konfigurationen werden überschrieben!“ sowie „Neustart TwinCAT System in Run Modus“ werden jeweils mit „OK“ bestätigt. Die entsprechenden Zuordnungen sind in dem Projektmappen-Explorer einsehbar:

Einige Sekunden später wird der entsprechende Status des Run Modus mit einem rotierenden Symbol unten rechts in der Entwicklungsumgebung VS Shell angezeigt. Das PLC System kann daraufhin wie im Folgenden beschrieben gestartet werden.

Starten der Steuerung

Entweder über die Menüauswahl „PLC“ → „Einloggen“ oder per Klick auf ist die PLC mit dem Echtzeitsystem zu verbinden und nachfolgend das Steuerprogramm zu geladen, um es ausführen lassen zu können. Dies wird entsprechend mit der Meldung „Kein Programm auf der Steuerung! Soll das neue Programm geladen werden?“ bekannt gemacht und ist mit “Ja” zu beantworten. Die Laufzeitumgebung ist

bereit zum Programmstart mit Klick auf das Symbol , Taste „F5“ oder entsprechend auch über „PLC“ im Menü durch Auswahl von „Start“. Die gestartete Programmierumgebung zeigt sich mit einer Darstellung der Laufzeitwerte von einzelnen Variablen:

EL2212 65Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.71: TwinCAT3 Entwicklungsumgebung (VS Shell): Logged-in, nach erfolgten Programmstart

Die beiden Bedienelemente zum Stoppen und Ausloggen führen je nach Bedarf zu der gewünschten Aktion (entsprechend auch für Stopp „umschalt-Taste + F5“ oder beide Aktionen über das „PLC“ Menü auswählbar).

5.2 TwinCAT Entwicklungsumgebung

Die Software zur Automatisierung TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology) wird unterschieden in:

• TwinCAT2: System Manager (Konfiguration) & PLC Control (Programmierung)

• TwinCAT3: Weiterentwicklung von TwinCAT2 (Programmierung und Konfiguration erfolgt über eine gemeinsame Entwicklungsumgebung)

Details:

• TwinCAT2:

◦ Verbindet E/A-Geräte und Tasks variablenorientiert ◦ Verbindet Tasks zu Tasks variablenorientiert ◦ Unterstützt Einheiten auf Bit-Ebene ◦ Unterstützt synchrone oder asynchrone Beziehungen ◦ Austausch konsistenter Datenbereiche und Prozessabbilder ◦ Datenanbindung an NT-Programme mittels offener Microsoft Standards (OLE, OCX, ActiveX,

DCOM+, etc.).

◦ Einbettung von IEC 61131-3-Software-SPS, Software- NC und Software-CNC in Windows

NT/2000/XP/Vista, Windows 7, NT/XP Embedded, CE

◦ Anbindung an alle gängigen Feldbusse

◦ Weiteres…

EL221266 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Zusätzlich bietet:

• TwinCAT3 (eXtended Automation):

◦ Visual-Studio®-Integration ◦ Wahl der Programmiersprache ◦ Unterstützung der objektorientierten Erweiterung der IEC 61131-3 ◦ Verwendung von C/C++ als Programmiersprache für Echtzeitanwendungen ◦ Anbindung an MATLAB®/Simulink® ◦ Offene Schnittstellen für Erweiterbarkeit ◦ Flexible Laufzeitumgebung ◦ Aktive Unterstützung von Multi-Core- und 64-Bit-Betriebssystemen ◦ Automatische Codegenerierung und Projekterstellung mit dem TwinCAT Automation Interface

◦ Weiteres…

In den folgenden Kapiteln wird dem Anwender die Inbetriebnahme der TwinCAT Entwicklungsumgebung auf einem PC System der Steuerung sowie die wichtigsten Funktionen einzelner Steuerungselemente erläutert.

Bitte sehen Sie weitere Informationen zu TwinCAT2 und TwinCAT3 unter http://infosys.beckhoff.de/.

5.2.1 Installation TwinCAT Realtime Treiber

Um einen Standard Ethernet Port einer IPC Steuerung mit den nötigen Echtzeitfähigkeiten auszurüsten, ist der Beckhoff Echtzeit Treiber auf diesem Port unter Windows zu installieren.

Dies kann auf mehreren Wegen vorgenommen werden, ein Weg wird hier vorgestellt.

Im System Manager ist über Options → Show realtime Kompatible Geräte die TwinCAT-Übersicht über die lokalen Netzwerkschnittstellen aufzurufen.

Abb.72: Aufruf im System Manager (TwinCAT2)

Unter TwinCAT3 ist dies über das Menü unter „TwinCAT“ erreichbar:

Abb.73: Aufruf in VS Shell (TwinCAT3)

Der folgende Dialog erscheint:

EL2212 67Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.74: Übersicht Netzwerkschnittstellen

Hier können nun Schnittstellen, die unter „Kompatible Geräte“ aufgeführt sind, über den „Install“ Button mit dem Treiber belegt werden. Eine Installation des Treibers auf inkompatiblen Devices sollte nicht vorgenommen werden.

Ein Windows-Warnhinweis bezüglich des unsignierten Treibers kann ignoriert werden.

Alternativ kann auch wie im Kapitel Offline Konfigurationserstellung, Abschnitt „Anlegen des Geräts EtherCAT“ [}77] beschrieben, zunächst ein EtherCAT-Gerät eingetragen werden, um dann über dessen

Eigenschaften (Karteireiter „Adapter“, Button „Kompatible Geräte…“) die kompatiblen Ethernet Ports einzusehen:

Abb.75: Eigenschaft von EtherCAT Gerät (TwinCAT2): Klick auf „Kompatible Geräte…“ von „Adapter“

TwinCAT 3: Die Eigenschaften des EtherCAT-Gerätes können mit Doppelklick auf „Gerät .. (EtherCAT)“ im Projektmappen-Explorer unter „E/A“ geöffnet werden:

Nach der Installation erscheint der Treiber aktiviert in der Windows-Übersicht der einzelnen Netzwerkschnittstelle (Windows Start → Systemsteuerung → Netzwerk)

EL221268 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.76: Windows-Eigenschaften der Netzwerkschnittstelle

Eine korrekte Einstellung des Treibers könnte wie folgt aussehen:

Abb.77: Beispielhafte korrekte Treiber-Einstellung des Ethernet Ports

Andere mögliche Einstellungen sind zu vermeiden:

EL2212 69Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.78: Fehlerhafte Treiber-Einstellungen des Ethernet Ports

EL221270 Version: 2.5

IP-Adresse des verwendeten Ports

IP Adresse/DHCP

In den meisten Fällen wird ein Ethernet-Port, der als EtherCAT-Gerät konfiguriert wird, keine allgemeinen IP-Pakete transportieren. Deshalb und für den Fall, dass eine EL6601 oder entsprechende Geräte eingesetzt werden, ist es sinnvoll, über die Treiber-Einstellung „Internet Protocol TCP/IP“ eine feste IP-Adresse für diesen Port zu vergeben und DHCP zu deaktivieren. Dadurch entfällt die Wartezeit, bis sich der DHCP-Client des Ethernet Ports eine Default-IP-Adresse zuteilt, weil er keine Zuteilung eines DHCP-Servers erhält. Als Adressraum empfiehlt sich z.B. 192.168.x.x.

Inbetriebnahme

Abb.79: TCP/IP-Einstellung des Ethernet Ports

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Inbetriebnahme

5.2.2 Hinweise ESI-Gerätebeschreibung

Installation der neuesten ESI-Device-Description

Der TwinCAT EtherCAT Master/System Manager benötigt zur Konfigurationserstellung im Online- und Offline-Modus die Gerätebeschreibungsdateien der zu verwendeten Geräte. Diese Gerätebeschreibungen sind die so genannten ESI (EtherCAT Slave Information) in Form von XML-Dateien. Diese Dateien können vom jeweiligen Hersteller angefordert werden bzw. werden zum Download bereitgestellt. Eine *.xml-Datei kann dabei mehrere Gerätebeschreibungen enthalten.

Auf der Beckhoff Website werden die ESI für Beckhoff EtherCAT Geräte bereitgehalten.

Die ESI-Dateien sind im Installationsverzeichnis von TwinCAT abzulegen.

Standardeinstellungen:

• TwinCAT2: C:\TwinCAT\IO\EtherCAT

• TwinCAT3: C:\TwinCAT\3.1\Config\Io\EtherCAT

Beim Öffnen eines neuen System Manager-Fensters werden die Dateien einmalig eingelesen, wenn sie sich seit dem letzten System Manager-Fenster geändert haben.

TwinCAT bringt bei der Installation den Satz an Beckhoff-ESI-Dateien mit, der zum Erstellungszeitpunkt des TwinCAT builds aktuell war.

Ab TwinCAT2.11 / TwinCAT3 kann aus dem System Manager heraus das ESI-Verzeichnis aktualisiert werden, wenn der Programmier-PC mit dem Internet verbunden ist; unter

TwinCAT2: Options → „Update EtherCAT Device Descriptions“

TwinCAT3: TwinCAT → EtherCAT Devices → “Update Device Descriptions (via ETG Website)…”

Hierfür steht der TwinCAT ESI Updater [}76] zur Verfügung.

ESI

Zu den *.xml-Dateien gehören die so genannten *.xsd-Dateien, die den Aufbau der ESI-XML-Dateien beschreiben. Bei einem Update der ESI-Gerätebeschreibungen sind deshalb beide Dateiarten ggf. zu aktualisieren.

Geräteunterscheidung

EtherCAT Geräte/Slaves werden durch vier Eigenschaften unterschieden, aus denen die vollständige Gerätebezeichnung zusammengesetzt wird. Beispielsweise setzt sich die Gerätebezeichnung „EL2521-0025-1018“ zusammen aus:

• Familienschlüssel „EL“

• Name „2521“

• Typ „0025“

• und Revision „1018“

Abb.80: Gerätebezeichnung: Struktur

Die Bestellbezeichnung aus Typ + Version (hier: EL2521-0010) beschreibt die Funktion des Gerätes. Die Revision gibt den technischen Fortschritt wieder und wird von Beckhoff verwaltet. Prinzipiell kann ein Gerät mit höherer Revision ein Gerät mit niedrigerer Revision ersetzen, wenn z.B. in der Dokumentation nicht

anders angegeben. Jeder Revision zugehörig ist eine eigene ESI-Beschreibung. Siehe weitere Hinweise [}8].

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Inbetriebnahme

Online Description

Wird die EtherCAT Konfiguration online durch Scannen real vorhandener Teilnehmer erstellt (s. Kapitel Online Erstellung) und es liegt zu einem vorgefundenen Slave (ausgezeichnet durch Name und Revision) keine ESI-Beschreibung vor, fragt der System Manager, ob er die im Gerät vorliegende Beschreibung verwenden soll. Der System Manager benötigt in jedem Fall diese Information, um die zyklische und azyklische Kommunikation mit dem Slave richtig einstellen zu können.

Abb.81: Hinweisfenster OnlineDescription (TwinCAT2)

In TwinCAT3 erscheint ein ähnliches Fenster, das auch das Web-Update anbietet:

Abb.82: Hinweisfenster OnlineDescription (TwinCAT3)

Wenn möglich, ist das Yes abzulehnen und vom Geräte-Hersteller die benötigte ESI anzufordern. Nach Installation der XML/XSD-Datei ist der Konfigurationsvorgang erneut vorzunehmen.

HINWEIS

Veränderung der „üblichen“ Konfiguration durch Scan

ü für den Fall eines durch Scan entdeckten aber TwinCAT noch unbekannten Geräts sind zwei Fälle zu

unterscheiden. Hier am Beispiel der EL2521-0000 in der Revision 1019:

a) für das Gerät EL2521-0000 liegt überhaupt keine ESI vor, weder für die Revision 1019 noch für eine äl-

tere Revision. Dann ist vom Hersteller (hier: Beckhoff) die ESI anzufordern.

b) für das Gerät EL2521-0000 liegt eine ESI nur in älterer Revision vor, z.B. 1018 oder 1017.

Dann sollte erst betriebsintern überprüft werden, ob die Ersatzteilhaltung überhaupt die Integration der erhöhten Revision in die Konfiguration zulässt. Üblicherweise bringt eine neue/größere Revision auch neue Features mit. Wenn diese nicht genutzt werden sollen, kann ohne Bedenken mit der bisherigen Revision 1018 in der Konfiguration weitergearbeitet werden. Dies drückt auch die Beckhoff Kompatibilitätsregel aus.

Siehe dazu insbesondere das Kapitel „Allgemeine Hinweise zur Verwendung von Beckhoff EtherCAT IO-

Komponenten" und zur manuellen Konfigurationserstellung das Kapitel „Offline Konfigurationserstellung [}77]“.

Wird dennoch die Online Description verwendet, liest der System Manager aus dem im EtherCAT Slave befindlichen EEPROM eine Kopie der Gerätebeschreibung aus. Bei komplexen Slaves kann die EEPROMGröße u.U. nicht ausreichend für die gesamte ESI sein, weshalb im Konfigurator dann eine unvollständige ESI vorliegt. Deshalb wird für diesen Fall die Verwendung einer offline ESI-Datei vorrangig empfohlen.

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Inbetriebnahme

Der System Manager legt bei „online“ erfassten Gerätebeschreibungen in seinem ESI-Verzeichnis eine neue Datei „OnlineDescription0000...xml“ an, die alle online ausgelesenen ESI-Beschreibungen enthält.

Abb.83: Vom System Manager angelegt OnlineDescription.xml

Soll daraufhin ein Slave manuell in die Konfiguration eingefügt werden, sind „online“ erstellte Slaves durch ein vorangestelltes „>“ Symbol in der Auswahlliste gekennzeichnet (siehe Abbildung Kennzeichnung einer online erfassten ESI am Beispiel EL2521).

Abb.84: Kennzeichnung einer online erfassten ESI am Beispiel EL2521

Wurde mit solchen ESI-Daten gearbeitet und liegen später die herstellereigenen Dateien vor, ist die

OnlineDescription....xml wie folgt zu löschen:

• alle System Managerfenster schließen

• TwinCAT in Konfig-Mode neu starten

• „OnlineDescription0000...xml“ löschen

• TwinCAT System Manager wieder öffnen

Danach darf diese Datei nicht mehr zu sehen sein, Ordner ggf. mit <F5> aktualisieren.

OnlineDescription unter TwinCAT3.x

Zusätzlich zu der oben genannten Datei „OnlineDescription0000...xml“ legt TwinCAT3.x auch einen so genannten EtherCAT-Cache mit neuentdeckten Geräten an, z.B. unter Windows 7 unter

(Spracheinstellungen des Betriebssystems beachten!) Diese Datei ist im gleichen Zuge wie die andere Datei zu löschen.

Fehlerhafte ESI-Datei

Liegt eine fehlerhafte ESI-Datei vor die vom System Manager nicht eingelesen werden kann, meldet dies der System Manager durch ein Hinweisfenster.

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Abb.85: Hinweisfenster fehlerhafte ESI-Datei (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

Ursachen dafür können sein

• Aufbau der *.xml entspricht nicht der zugehörigen *.xsd-Datei → prüfen Sie die Ihnen vorliegenden Schemata

• Inhalt kann nicht in eine Gerätebeschreibung übersetzt werden → Es ist der Hersteller der Datei zu kontaktieren

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Inbetriebnahme

5.2.3 TwinCAT ESI Updater

Ab TwinCAT2.11 kann der System Manager bei Online-Zugang selbst nach aktuellen Beckhoff ESI-Dateien suchen:

Abb.86: Anwendung des ESI Updater (>=TwinCAT2.11)

Der Aufruf erfolgt unter: „Options“ → „Update EtherCAT Device Descriptions“.

Auswahl bei TwinCAT3:

Abb.87: Anwendung des ESI Updater (TwinCAT3)

Der ESI Updater ist eine bequeme Möglichkeit, die von den EtherCAT Herstellern bereitgestellten ESIs automatisch über das Internet in das TwinCAT-Verzeichnis zu beziehen (ESI = EtherCAT slave information). Dazu greift TwinCAT auf die bei der ETG hinterlegte zentrale ESI-ULR-Verzeichnisliste zu; die Einträge sind dann unveränderbar im Updater-Dialog zu sehen.

Der Aufruf erfolgt unter: „TwinCAT“ → „EtherCAT Devices“ → „Update Device Description (via ETG Website)…“.

5.2.4 Unterscheidung Online/Offline

Die Unterscheidung Online/Offline bezieht sich auf das Vorhandensein der tatsächlichen I/O-Umgebung (Antriebe, Klemmen, EJ-Module). Wenn die Konfiguration im Vorfeld der Anlagenerstellung z.B. auf einem Laptop als Programmiersystem erstellt werden soll, ist nur die „Offline-Konfiguration“ möglich. Dann müssen alle Komponenten händisch in der Konfiguration z.B. nach Elektro-Planung eingetragen werden.

Ist die vorgesehene Steuerung bereits an das EtherCAT System angeschlossen, alle Komponenten mit Spannung versorgt und die Infrastruktur betriebsbereit, kann die TwinCAT Konfiguration auch vereinfacht durch das so genannte „Scannen“ vom Runtime-System aus erzeugt werden. Dies ist der so genannte Online-Vorgang.

In jedem Fall prüft der EtherCAT Master bei jedem realen Hochlauf, ob die vorgefundenen Slaves der Konfiguration entsprechen. Dieser Test kann in den erweiterten Slave-Einstellungen parametriert werden.

Siehe hierzu den Hinweis „Installation der neuesten ESI-XML-Device-Description“ [}72].

Zur Konfigurationserstellung

• muss die reale EtherCAT-Hardware (Geräte, Koppler, Antriebe) vorliegen und installiert sein.

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Inbetriebnahme

• müssen die Geräte/Module über EtherCAT-Kabel bzw. im Klemmenstrang so verbunden sein wie sie später eingesetzt werden sollen.

• müssen die Geräte/Module mit Energie versorgt werden und kommunikationsbereit sein.

• muss TwinCAT auf dem Zielsystem im CONFIG-Modus sein.

Der Online-Scan-Vorgang setzt sich zusammen aus:

• Erkennen des EtherCAT-Gerätes [}82] (Ethernet-Port am IPC)

• Erkennen der angeschlossenen EtherCAT-Teilnehmer [}83]. Dieser Schritt kann auch unabhängig vom vorangehenden durchgeführt werden.

• Problembehandlung [}86]

Auch kann der Scan bei bestehender Konfiguration [}87] zum Vergleich durchgeführt werden.

5.2.5 OFFLINE Konfigurationserstellung

Anlegen des Geräts EtherCAT

In einem leeren System Manager Fenster muss zuerst ein EtherCAT Gerät angelegt werden.

Abb.88: Anfügen eines EtherCAT Device: links TwinCAT2; rechts TwinCAT3

Für eine EtherCAT I/O Anwendung mit EtherCAT Slaves ist der „EtherCAT“ Typ auszuwählen. „EtherCAT Automation Protocol via EL6601“ ist für den bisherigen Publisher/Subscriber-Dienst in Kombination mit einer EL6601/EL6614 Klemme auszuwählen.

Abb.89: Auswahl EtherCAT Anschluss (TwinCAT2.11, TwinCAT3)

Diesem virtuellen Gerät ist dann ein realer Ethernet Port auf dem Laufzeitsystem zuzuordnen.

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Abb.90: Auswahl Ethernet Port

Diese Abfrage kann beim Anlegen des EtherCAT-Gerätes automatisch erscheinen, oder die Zuordnung kann später im Eigenschaftendialog gesetzt/geändert werden; siehe Abb. „Eigenschaften EtherCAT Gerät (TwinCAT2)“.

Abb.91: Eigenschaften EtherCAT Gerät (TwinCAT2)

TwinCAT 3: Die Eigenschaften des EtherCAT-Gerätes können mit Doppelklick auf „Gerät .. (EtherCAT)“ im Projektmappen-Explorer unter „E/A“ geöffnet werden:

Auswahl Ethernet Port

Es können nur Ethernet Ports für ein EtherCAT Gerät ausgewählt werden, für die der TwinCAT Realtime-Treiber installiert ist. Dies muss für jeden Port getrennt vorgenommen werden. Siehe dazu

die entsprechende Installationsseite [}67].

Definieren von EtherCAT Slaves

Durch Rechtsklick auf ein Gerät im Konfigurationsbaum können weitere Geräte angefügt werden.

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Abb.92: Anfügen von EtherCAT Geräten (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

Es öffnet sich der Dialog zur Auswahl des neuen Gerätes. Es werden nur Geräte angezeigt für die ESIDateien hinterlegt sind.

Die Auswahl bietet auch nur Geräte an, die an dem vorher angeklickten Gerät anzufügen sind - dazu wird die an diesem Port mögliche Übertragungsphysik angezeigt (Abb. „Auswahldialog neues EtherCAT Gerät“, A). Es kann sich um kabelgebundene FastEthernet-Ethernet-Physik mit PHY-Übertragung handeln, dann ist wie in Abb. „Auswahldialog neues EtherCAT Gerät“ nur ebenfalls kabelgebundenes Geräte auswählbar. Verfügt das vorangehende Gerät über mehrere freie Ports (z.B. EK1122 oder EK1100), kann auf der rechten Seite (A) der gewünschte Port angewählt werden.

Übersicht Übertragungsphysik

• „Ethernet“: Kabelgebunden 100BASE-TX: EK-Koppler, EP-Boxen, Geräte mit RJ45/M8/M12-Konnector

• „E-Bus“: LVDS „Klemmenbus“,„EJ-Module“: EL/ES-Klemmen, diverse anreihbare Module

Das Suchfeld erleichtert das Auffinden eines bestimmten Gerätes (ab TwinCAT2.11 bzw. TwinCAT3).

Abb.93: Auswahldialog neues EtherCAT Gerät

Standardmäßig wird nur der Name/Typ des Gerätes als Auswahlkriterium verwendet. Für eine gezielte Auswahl einer bestimmen Revision des Gerätes kann die Revision als „Extended Information“ eingeblendet werden.

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Abb.94: Anzeige Geräte-Revision

Oft sind aus historischen oder funktionalen Gründen mehrere Revisionen eines Gerätes erzeugt worden, z.B. durch technologische Weiterentwicklung. Zur vereinfachten Anzeige (s. Abb. „Auswahldialog neues EtherCAT Gerät“) wird bei Beckhoff Geräten nur die letzte (=höchste) Revision und damit der letzte Produktionsstand im Auswahldialog angezeigt. Sollen alle im System als ESI-Beschreibungen vorliegenden Revisionen eines Gerätes angezeigt werden, ist die Checkbox „Show Hidden Devices“ zu markieren, s. Abb. „Anzeige vorhergehender Revisionen“.

Abb.95: Anzeige vorhergehender Revisionen

Geräte-Auswahl nach Revision, Kompatibilität

Mit der ESI-Beschreibung wird auch das Prozessabbild, die Art der Kommunikation zwischen Master und Slave/Gerät und ggf. Geräte-Funktionen definiert. Damit muss das reale Gerät (Firmware wenn vorhanden) die Kommunikationsanfragen/-einstellungen des Masters unterstützen. Dies ist abwärtskompatibel der Fall, d.h. neuere Geräte (höhere Revision) sollen es auch unterstützen, wenn der EtherCAT Master sie als eine ältere Revision anspricht. Als Beckhoff-Kompatibilitätsregel für EtherCAT-Klemmen/ Boxen/ EJ-Module ist anzunehmen:

Geräte-Revision in der Anlage >= Geräte-Revision in der Konfiguration

Dies erlaubt auch den späteren Austausch von Geräten ohne Veränderung der Konfiguration (abweichende Vorgaben bei Antrieben möglich).

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Inbetriebnahme

Beispiel

In der Konfiguration wird eine EL2521-0025-1018 vorgesehen, dann kann real eine EL2521-0025-1018 oder höher (-1019, -1020) eingesetzt werden.

Abb.96: Name/Revision Klemme

Wenn im TwinCAT System aktuelle ESI-Beschreibungen vorliegen, entspricht der im Auswahldialog als letzte Revision angebotene Stand dem Produktionsstand von Beckhoff. Es wird empfohlen, bei Erstellung einer neuen Konfiguration jeweils diesen letzten Revisionsstand eines Gerätes zu verwenden, wenn aktuell produzierte Beckhoff-Geräte in der realen Applikation verwendet werden. Nur wenn ältere Geräte aus Lagerbeständen in der Applikation verbaut werden sollen, ist es sinnvoll eine ältere Revision einzubinden.

Das Gerät stellt sich dann mit seinem Prozessabbild im Konfigurationsbaum dar und kann nur parametriert werden: Verlinkung mit der Task, CoE/DC-Einstellungen, PlugIn-Definition, StartUp-Einstellungen, ...

Abb.97: EtherCAT Klemme im TwinCAT-Baum (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

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5.2.6 ONLINE Konfigurationserstellung

Erkennen/Scan des Geräts EtherCAT

Befindet sich das TwinCAT-System im CONFIG-Modus, kann online nach Geräten gesucht werden. Erkennbar ist dies durch ein Symbol unten rechts in der Informationsleiste:

• bei TwinCAT2 durch eine blaue Anzeige „Config Mode“ im System Manager-Fenster: .

• bei der Benutzeroberfläche der TwinCAT3 Entwicklungsumgebung durch ein Symbol .

TwinCAT lässt sich in diesem Modus versetzen:

• TwinCAT2: durch Auswahl von aus der Menüleiste oder über „Aktionen“ → „Starten/Restarten von TwinCAT in Konfig-Modus“

• TwinCAT3: durch Auswahl von aus der Menüleiste oder über „TWINCAT“ → „RestartTwinCAT(ConfigMode)“

Online Scannen im Config Mode

Die Online-Suche im RUN-Modus (produktiver Betrieb) ist nicht möglich. Es ist die Unterscheidung zwischen TwinCAT-Programmiersystem und TwinCAT-Zielsystem zu beachten.

Das TwinCAT2-Icon ( ) bzw. TwinCAT3-Icon ( ) in der Windows Taskleiste stellt immer den TwinCAT-Modus des lokalen IPC dar. Im System Manager-Fenster von TwinCAT2 bzw. in der Benutzeroberfläche von TwinCAT3 wird dagegen der TwinCAT-Zustand des Zielsystems angezeigt.

Abb.98: Unterscheidung Lokalsystem/ Zielsystem (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

Im Konfigurationsbaum bringt uns ein Rechtsklick auf den General-Punkt „I/O Devices“ zum Such-Dialog.

Abb.99: Scan Devices (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

Dieser Scan-Modus versucht nicht nur EtherCAT-Geräte (bzw. die als solche nutzbaren Ethernet-Ports) zu finden, sondern auch NOVRAM, Feldbuskarten, SMB etc. Nicht alle Geräte können jedoch automatisch gefunden werden.

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Abb.100: Hinweis automatischer GeräteScan (links: TwinCAT2; rechts: TwinCAT3)

Ethernet Ports mit installierten TwinCAT Realtime-Treiber werden als „RT-Ethernet“ Geräte angezeigt. Testweise wird an diesen Ports ein EtherCAT-Frame verschickt. Erkennt der Scan-Agent an der Antwort, dass ein EtherCAT-Slave angeschlossen ist, wird der Port allerdings gleich als „EtherCAT Device“ angezeigt.

Abb.101: Erkannte Ethernet-Geräte

Über entsprechende Kontrollkästchen können Geräte ausgewählt werden (wie in der Abb. „Erkannte Ethernet-Geräte“ gezeigt ist z.B. Gerät 3 und Gerät 4 ausgewählt). Für alle angewählten Geräte wird nach Bestätigung „OK“ im nachfolgenden ein Teilnehmer-Scan vorgeschlagen, s. Abb. „Scan-Abfrage nach dem automatischen Anlegen eines EtherCAT Gerätes“.

Auswahl Ethernet Port

Es können nur Ethernet Ports für ein EtherCAT Gerät ausgewählt werden, für die der TwinCAT Realtime-Treiber installiert ist. Dies muss für jeden Port getrennt vorgenommen werden. Siehe dazu

die entsprechende Installationsseite [}67].

Erkennen/Scan der EtherCAT Teilnehmer

Funktionsweise Online Scan

Beim Scan fragt der Master die Identity Informationen der EtherCAT Slaves aus dem Slave-EEPROM ab. Es werden Name und Revision zur Typbestimmung herangezogen. Die entsprechenden Geräte werden dann in den hinterlegten ESI-Daten gesucht und in dem dort definierten Default-Zustand in den Konfigurationsbaum eingebaut.

Abb.102: Beispiel Default-Zustand

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Inbetriebnahme

HINWEIS

Slave-Scan in der Praxis im Serienmaschinenbau

Die Scan-Funktion sollte mit Bedacht angewendet werden. Sie ist ein praktisches und schnelles Werkzeug, um für eine Inbetriebnahme eine Erst-Konfiguration als Arbeitsgrundlage zu erzeugen. Im Serienmaschinebau bzw. bei Reproduktion der Anlage sollte die Funktion aber nicht mehr zur Konfigurationserstellung ver-

wendet werden sondern ggf. zum Vergleich [}87] mit der festgelegten Erst-Konfiguration. Hintergrund: da Beckhoff aus Gründen der Produktpflege gelegentlich den Revisionsstand der ausgelieferten Produkte erhöht, kann durch einen solchen Scan eine Konfiguration erzeugt werden, die (bei identischem Maschinenaufbau) zwar von der Geräteliste her identisch ist, die jeweilige Geräterevision unterscheiden sich aber ggf. von der Erstkonfiguration.

Beispiel:

Firma A baut den Prototyp einer späteren Serienmaschine B. Dazu wird der Prototyp aufgebaut, in TwinCAT ein Scan über die IO-Geräte durchgeführt und somit die Erstkonfiguration "B.tsm" erstellt. An einer beliebigen Stelle sitzt dabei die EtherCAT-Klemme EL2521-0025 in der Revision 1018. Diese wird also so in die TwinCAT-Konfiguration eingebaut:

Abb.103: Einbau EtherCAT-Klemme mit Revision -1018

Ebenso werden in der Prototypentestphase Funktionen und Eigenschaften dieser Klemme durch die Programmierer/Inbetriebnehmer getestet und ggf. genutzt d.h. aus der PLC „B.pro“ oder der NC angesprochen. (sinngemäß gilt das gleiche für die TwinCAT3-Solution-Dateien).

Nun wird die Prototypenentwicklung abgeschlossen und der Serienbau der Maschine B gestartet, Beckhoff liefert dazu weiterhin die EL2521-0025-0018. Falls die Inbetriebnehmer der Abteilung Serienmaschinenbau immer einen Scan durchführen, entsteht dabei bei jeder Maschine wieder ein eine inhaltsgleiche BKonfiguration. Ebenso werden eventuell von A weltweit Ersatzteillager für die kommenden Serienmaschinen mit Klemmen EL2521-0025-1018 angelegt.

Nach einiger Zeit erweitert Beckhoff die EL2521-0025 um ein neues Feature C. Deshalb wird die FW geändert, nach außen hin kenntlich durch einen höheren FW-Stand und eine neue Revision -1019. Trotzdem unterstützt das neue Gerät natürlich Funktionen und Schnittstellen der Vorgängerversion(en), eine Anpassung von „B.tsm“ oder gar „B.pro“ ist somit nicht nötig. Die Serienmaschinen können weiterhin mit

„B.tsm“ und „B.pro“ gebaut werden, zur Kontrolle der aufgebauten Maschine ist ein vergleichernder Scan [}87] gegen die Erstkonfiguration „B.tsm“ sinnvoll.

Wird nun allerdings in der Abteilung Seriennmaschinenbau nicht „B.tsm“ verwendet, sondern wieder ein Scan zur Erstellung der produktiven Konfiguration durchgeführt, wird automatisch die Revision -1019 erkannt und in die Konfiguration eingebaut:

Abb.104: Erkennen EtherCAT-Klemme mit Revision -1019

Dies wird in der Regel von den Inbetriebnehmern nicht bemerkt. TwinCAT kann ebenfalls nichts melden, da ja quasi eine neue Konfiguration erstellt wird. Es führt nach der Kompatibilitätsregel allerdings dazu, dass in diese Maschine später keine EL2521-0025-1018 als Ersatzteil eingebaut werden sollen (auch wenn dies in den allermeisten Fällen dennoch funktioniert).

EL221284 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Dazu kommt, dass durch produktionsbegleitende Entwicklung in Firma A das neue Feature C der EL2521-0025-1019 (zum Beispiel ein verbesserter Analogfilter oder ein zusätzliches Prozessdatum zur Diagnose) gerne entdeckt und ohne betriebsinterne Rücksprache genutzt wird. Für die so entstandene neue Konfiguration „B2.tsm“ ist der bisherige Bestand an Ersatzteilgeräten nicht mehr zu verwenden.

Bei etabliertem Serienmaschinenbau sollte der Scan nur noch zu informativen Vergleichszwecken gegen eine definierte Erstkonfiguration durchgeführt werden. Änderungen sind mit Bedacht durchzuführen!

Wurde ein EtherCAT-Device in der Konfiguration angelegt (manuell oder durch Scan), kann das I/O-Feld nach Teilnehmern/Slaves gescannt werden.

Abb.105: Scan-Abfrage nach dem automatischen Anlegen eines EtherCAT Gerätes (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Abb.106: Manuelles Auslösen des Teilnehmer-Scans auf festegelegtem EtherCAT Device (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Im System Manager (TwinCAT2) bzw. der Benutzeroberfläche (TwinCAT3) kann der Scan-Ablauf am Ladebalken unten in der Statusleiste verfolgt werden.

Abb.107: Scanfortschritt am Beispiel von TwinCAT2

Die Konfiguration wird aufgebaut und kann danach gleich in den Online-Zustand (OPERATIONAL) versetzt werden.

Abb.108: Abfrage Config/FreeRun (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Im Config/FreeRun-Mode wechselt die System Manager Anzeige blau/rot und das EtherCAT Gerät wird auch ohne aktive Task (NC, PLC) mit der Freilauf-Zykluszeit von 4ms (Standardeinstellung) betrieben.

EL2212 85Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.109: Anzeige des Wechsels zwischen „Free Run“ und „Config Mode“ unten rechts in der Statusleiste

Abb.110: TwinCAT kann auch durch einen Button in diesen Zustand versetzt werden (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Das EtherCAT System sollte sich danach in einem funktionsfähigen zyklischen Betrieb nach Abb. Beispielhafte Online-Anzeige befinden.

Abb.111: Beispielhafte Online-Anzeige

Zu beachten sind

• alle Slaves sollen im OP-State sein

• der EtherCAT Master soll im „Actual State“ OP sein

• „Frames/sec“ soll der Zykluszeit unter Berücksichtigung der versendeten Frameanzahl sein

• es sollen weder übermäßig „LostFrames“- noch CRC-Fehler auftreten

Die Konfiguration ist nun fertig gestellt. Sie kann auch wie im manuellen Vorgang [}77] beschrieben verändert werden.

Problembehandlung

Beim Scannen können verschiedene Effekte auftreten.

• es wird ein unbekanntes Gerät entdeckt, d.h. ein EtherCAT Slave für den keine ESI-XMLBeschreibung vorliegt. In diesem Fall bietet der System Manager an, die im Gerät eventuell vorliegende ESI auszulesen. Lesen Sie dazu das Kapitel „Hinweise zu ESI/XML“.

• Teilnehmer werden nicht richtig erkannt Ursachen können sein

◦ fehlerhafte Datenverbindungen, es treten Datenverluste während des Scans auf ◦ Slave hat ungültige Gerätebeschreibung

EL221286 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Es sind die Verbindungen und Teilnehmer gezielt zu überprüfen, z.B. durch den Emergency Scan. Der Scan ist dann erneut vorzunehmen.

Abb.112: Fehlerhafte Erkennung

Im System Manager werden solche Geräte evtl. als EK0000 oder unbekannte Geräte angelegt. Ein Betrieb ist nicht möglich bzw. sinnvoll.

Scan über bestehender Konfiguration

HINWEIS

Veränderung der Konfiguration nach Vergleich

Bei diesem Scan werden z.Z. (TwinCAT2.11 bzw. 3.1) nur die Geräteeigenschaften Vendor (Hersteller), Gerätename und Revision verglichen! Ein „ChangeTo“ oder „Copy“ sollte nur im Hinblick auf die Beckhoff IO-Kompatibilitätsregel (s.o.) nur mit Bedacht vorgenommen werden. Das Gerät wird dann in der Konfiguration gegen die vorgefundene Revision ausgetauscht, dies kann Einfluss auf unterstützte Prozessdaten und Funktionen haben.

Wird der Scan bei bestehender Konfiguration angestoßen, kann die reale I/O-Umgebung genau der Konfiguration entsprechen oder differieren. So kann die Konfiguration verglichen werden.

Abb.113: Identische Konfiguration (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Sind Unterschiede feststellbar, werden diese im Korrekturdialog angezeigt, die Konfiguration kann umgehend angepasst werden.

EL2212 87Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.114: Korrekturdialog

Die Anzeige der „Extended Information“ wird empfohlen, weil dadurch Unterschiede in der Revision sichtbar werden.

Farbe Erläuterung

grün Dieser EtherCAT Slave findet seine Entsprechung auf der Gegenseite. Typ und Revision stimmen

überein.

blau Dieser EtherCAT Slave ist auf der Gegenseite vorhanden, aber in einer anderen Revision. Diese

andere Revision kann andere Default-Einstellungen der Prozessdaten und andere/zusätzliche Funktionen haben. Ist die gefundene Revision > als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz unter Berücksichtigung der Kompatibilität möglich.

Ist die gefundene Revision < als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz vermutlich nicht möglich. Eventuell unterstützt das vorgefundene Gerät nicht alle Funktionen, die der Master von

ihm aufgrund der höheren Revision erwartet. hellblau Dieser EtherCAT Slave wird ignoriert (Button „Ignore“) rot • Dieser EtherCAT Slave ist auf der Gegenseite nicht vorhanden

• Er ist vorhanden, aber in einer anderen Revision, die sich auch in den Eigenschaften von der angegebenen unterscheidet. Auch hier gilt dann das Kompatibilitätsprinzip: Ist die gefundene Revision > als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz unter Berücksichtigung der Kompatibilität möglich, da NachfolgerGeräte die Funktionen der Vorgänger-Geräte unterstützen sollen.

Ist die gefundene Revision < als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz vermutlich nicht möglich. Eventuell unterstützt das vorgefundene Gerät nicht alle Funktionen, die der Master von ihm aufgrund der höheren Revision erwartet.

EL221288 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Geräte-Auswahl nach Revision, Kompatibilität

Geräte-Revision in der Anlage >= Geräte-Revision in der Konfiguration

Dies erlaubt auch den späteren Austausch von Geräten ohne Veränderung der Konfiguration (abweichende Vorgaben bei Antrieben möglich).

Beispiel

In der Konfiguration wird eine EL2521-0025-1018 vorgesehen, dann kann real eine EL2521-0025-1018 oder höher (-1019, -1020) eingesetzt werden.

Abb.115: Name/Revision Klemme

Abb.116: Korrekturdialog mit Änderungen

Sind alle Änderungen übernommen oder akzeptiert, können sie durch „OK“ in die reale *.tsm-Konfiguration übernommen werden.

Change to Compatible Type

TwinCAT bietet mit „Change to Compatible Type…“ eine Funktion zum Austauschen eines Gerätes unter Beibehaltung der Links in die Task.

EL2212 89Version: 2.5

Inbetriebnahme

Abb.117: Dialog „Change to Compatible Type…“ (links: TwinCAT2; rechts TwinCAT3)

Diese Funktion ist vorzugsweise auf die AX5000-Geräte anzuwenden.

Change to Alternative Type

Der TwinCAT System Manager bietet eine Funktion zum Austauschen eines Gerätes: Change to Alternative Type

Abb.118: TwinCAT2 Dialog Change to Alternative Type

Wenn aufgerufen, sucht der System Manager in der bezogenen Geräte-ESI (hier im Beispiel: EL1202-0000) nach dort enthaltenen Angaben zu kompatiblen Geräten. Die Konfiguration wird geändert und gleichzeitig das ESI-EEPROM überschrieben - deshalb ist dieser Vorgang nur im Online-Zustand (ConfigMode) möglich.

5.2.7 EtherCAT Teilnehmerkonfiguration

Klicken Sie im linken Fenster des TwinCAT2 System Managers bzw. bei der TwinCAT3 Entwicklungsumgebung im Projektmappen-Explorer auf das Element der Klemme im Baum, die Sie konfigurieren möchten (im Beispiel: Klemme 3: EL3751).

Abb.119: „Baumzweig“ Element als Klemme EL3751

Im rechten Fenster des System Managers (TwinCAT2) bzw. der Entwicklungsumgebung (TwinCAT3) stehen Ihnen nun verschiedene Karteireiter zur Konfiguration der Klemme zur Verfügung. Dabei bestimmt das Maß der Komplexität eines Teilnehmers welche Karteireiter zur Verfügung stehen. So bietet, wie im obigen Beispiel zu sehen, die Klemme EL3751 viele Einstellmöglichkeiten und stellt eine entsprechende Anzahl von Karteireitern zur Verfügung. Im Gegensatz dazu stehen z.B. bei der Klemme EL1004 lediglich die Karteireiter „Allgemein“, „EtherCAT“, „Prozessdaten“ und „Online“ zur Auswahl. Einige Klemmen, wie etwa die EL6695 bieten spezielle Funktionen über einen Karteireiter mit der eigenen Klemmenbezeichnung an, also „EL6695“ in diesem Fall. Ebenfalls wird ein spezieller Karteireiter „Settings“ von Klemmen mit umfangreichen Einstellmöglichkeiten angeboten (z.B. EL3751).

EL221290 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Karteireiter „Allgemein“

Abb.120: Karteireiter „Allgemein“

Name Name des EtherCAT-Geräts Id Laufende Nr. des EtherCAT-Geräts Typ Typ des EtherCAT-Geräts Kommentar Hier können Sie einen Kommentar (z.B. zum Anlagenteil) hinzufügen. Disabled Hier können Sie das EtherCAT-Gerät deaktivieren. Symbole erzeugen Nur wenn dieses Kontrollkästchen aktiviert ist, können Sie per ADS auf diesen

EtherCAT-Slave zugreifen.

Karteireiter „EtherCAT“

Abb.121: Karteireiter „EtherCAT“

EL2212 91Version: 2.5

Inbetriebnahme

Typ Typ des EtherCAT-Geräts Product/Revision Produkt- und Revisions-Nummer des EtherCAT-Geräts Auto Inc Adr. Auto-Inkrement-Adresse des EtherCAT-Geräts. Die Auto-Inkrement-Adresse

kann benutzt werden, um jedes EtherCAT-Gerät anhand seiner physikalischen Position im Kommunikationsring zu adressieren. Die Auto-InkrementAdressierung wird während der Start-Up-Phase benutzt, wenn der EtherCATmaster die Adressen an die EtherCAT-Geräte vergibt. Bei der Auto-InkrementAdressierung hat der erste EtherCAT-Slave im Ring die Adresse 0000 jeden weiteren Folgenden wird die Adresse um 1 verringert (FFFF

, FFFE

hex

und für

hex

usw.).

EtherCAT Adr. Feste Adresse eines EtherCAT-Slaves. Diese Adresse wird vom EtherCAT-

Master während der Start-Up-Phase vergeben. Um den Default-Wert zu ändern, müssen Sie zuvor das Kontrollkästchen links von dem Eingabefeld markieren.

Vorgänger Port Name und Port des EtherCAT-Geräts, an den dieses Gerät angeschlossen ist.

Falls es möglich ist, dieses Gerät mit einem anderen zu verbinden, ohne die Reihenfolge der EtherCAT-Geräte im Kommunikationsring zu ändern, dann ist dieses Kombinationsfeld aktiviert und Sie können das EtherCAT-Gerät auswählen, mit dem dieses Gerät verbunden werden soll.

Weitere Einstellungen Diese Schaltfläche öffnet die Dialoge für die erweiterten Einstellungen.

Der Link am unteren Rand des Karteireiters führt Sie im Internet auf die Produktseite dieses EtherCATGeräts.

Karteireiter „Prozessdaten“

Zeigt die (Allgemeine Slave PDO-) Konfiguration der Prozessdaten an. Die Eingangs- und Ausgangsdaten des EtherCAT-Slaves werden als CANopen Prozess-Daten-Objekte (Process Data Objects, PDO) dargestellt. Falls der EtherCAT-Slave es unterstützt, ermöglicht dieser Dialog dem Anwender ein PDO über PDO-Zuordnung auszuwählen und den Inhalt des individuellen PDOs zu variieren.

Abb.122: Karteireiter „Prozessdaten“

Die von einem EtherCAT Slave zyklisch übertragenen Prozessdaten (PDOs) sind die Nutzdaten, die in der Applikation zyklusaktuell erwartet werden oder die an den Slave gesendet werden. Dazu parametriert der EtherCAT Master (Beckhoff TwinCAT) jeden EtherCAT Slave während der Hochlaufphase, um festzulegen, welche Prozessdaten (Größe in Bit/Bytes, Quellort, Übertragungsart) er von oder zu diesem Slave übermitteln möchte. Eine falsche Konfiguration kann einen erfolgreichen Start des Slaves verhindern.

Für Beckhoff EtherCAT Slaves EL, ES, EM, EJ und EP gilt im Allgemeinen:

EL221292 Version: 2.5

Inbetriebnahme

• Die vom Gerät unterstützten Prozessdaten Input/Output sind in der ESI/XML-Beschreibung herstellerseitig definiert. Der TwinCAT EtherCAT Master verwendet die ESI-Beschreibung zur richtigen Konfiguration des Slaves.

• Wenn vorgesehen, können die Prozessdaten im System Manager verändert werden. Siehe dazu die Gerätedokumentation. Solche Veränderungen können sein: Ausblenden eines Kanals, Anzeige von zusätzlichen zyklischen Informationen, Anzeige in 16Bit statt in 8Bit Datenumfang usw.

• Die Prozessdateninformationen liegen bei so genannten „intelligenten“ EtherCAT-Geräten ebenfalls im CoE-Verzeichnis vor. Beliebige Veränderungen in diesem CoE-Verzeichnis, die zu abweichenden PDO-Einstellungen führen, verhindern jedoch das erfolgreiche Hochlaufen des Slaves. Es wird davon abgeraten, andere als die vorgesehene Prozessdaten zu konfigurieren, denn die Geräte-Firmware (wenn vorhanden) ist auf diese PDO-Kombinationen abgestimmt.

Ist laut Gerätedokumentation eine Veränderung der Prozessdaten zulässig, kann dies wie folgt vorgenommen werden, s. Abb. Konfigurieren der Prozessdaten.

• A: Wählen Sie das zu konfigurierende Gerät

• B: Wählen Sie im Reiter „Process Data“ den Input- oder Output-Syncmanager (C)

• D: die PDOs können an- bzw. abgewählt werden

• H: die neuen Prozessdaten sind als link-fähige Variablen im System Manager sichtbar Nach einem Aktivieren der Konfiguration und TwinCAT-Neustart (bzw. Neustart des EtherCAT Masters) sind die neuen Prozessdaten aktiv.

• E: wenn ein Slave dies unterstützt, können auch Input- und Output-PDO gleichzeitig durch Anwahl eines so genannten PDO-Satzes („Predefined PDO-settings“) verändert werden.

Abb.123: Konfigurieren der Prozessdaten

EL2212 93Version: 2.5

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Manuelle Veränderung der Prozessdaten

In der PDO-Übersicht kann laut ESI-Beschreibung ein PDO als „fixed“ mit dem Flag „F“ gekennzeichnet sein (Abb. Konfigurieren der Prozessdaten, J). Solche PDOs können prinzipiell nicht in ihrer Zusammenstellung verändert werden, auch wenn TwinCAT den entsprechenden Dialog anbietet („Edit“). Insbesondere können keine beliebigen CoE-Inhalte als zyklische Prozessdaten eingeblendet werden. Dies gilt im Allgemeinen auch für den Fall, dass ein Gerät den Download der PDO Konfiguration „G“ unterstützt. Bei falscher Konfiguration verweigert der EtherCAT Slave üblicherweise den Start und Wechsel in den OP-State. Eine Logger-Meldung wegen „invalid SM cfg“ wird im System Manager ausgegeben: Diese Fehlermeldung „invalid SM IN cfg“ oder „invalid SM OUT cfg“ bietet gleich einen Hinweis auf die Ursache des fehlgeschlagenen Starts.

Eine detaillierte Beschreibung [}98] befindet sich am Ende dieses Kapitels.

Karteireiter „Startup“

Der Karteireiter Startup wird angezeigt, wenn der EtherCAT-Slave eine Mailbox hat und das Protokoll CANopen over EtherCAT (CoE) oder das Protokoll Servo drive over EtherCAT unterstützt. Mit Hilfe dieses

Karteireiters können Sie betrachten, welche Download-Requests während des Startups zur Mailbox gesendet werden. Es ist auch möglich neue Mailbox-Requests zur Listenanzeige hinzuzufügen. Die Download-Requests werden in derselben Reihenfolge zum Slave gesendet, wie sie in der Liste angezeigt werden.

Abb.124: Karteireiter „Startup“

Spalte Beschreibung

Transition Übergang, in den der Request gesendet wird. Dies kann entweder

• der Übergang von Pre-Operational to Safe-Operational (PS) oder

• der Übergang von Safe-Operational to Operational (SO) sein.

Wenn der Übergang in „<>“ eingeschlossen ist (z.B. <PS>), dann ist der Mailbox Request

fest und kann vom Anwender nicht geändert oder gelöscht werden. Protokoll Art des Mailbox-Protokolls Index Index des Objekts Data Datum, das zu diesem Objekt heruntergeladen werden soll. Kommentar Beschreibung des zu der Mailbox zu sendenden Requests

Move Up Diese Schaltfläche bewegt den markierten Request in der Liste um eine Position nach

oben. Move Down Diese Schaltfläche bewegt den markierten Request in der Liste um eine Position nach

unten. New Diese Schaltfläche fügt einen neuen Mailbox-Download-Request, der währen des Startups

gesendet werden soll hinzu.

Delete Diese Schaltfläche löscht den markierten Eintrag. Edit Diese Schaltfläche editiert einen existierenden Request.

EL221294 Version: 2.5

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Karteireiter „CoE - Online“

Wenn der EtherCAT-Slave das Protokoll CANopen over EtherCAT (CoE) unterstützt, wird der zusätzliche Karteireiter CoE - Online angezeigt. Dieser Dialog listet den Inhalt des Objektverzeichnisses des Slaves auf (SDO-Upload) und erlaubt dem Anwender den Inhalt eines Objekts dieses Verzeichnisses zu ändern. Details zu den Objekten der einzelnen EtherCAT-Geräte finden Sie in den gerätespezifischen Objektbeschreibungen.

Abb.125: Karteireiter „CoE - Online“

EL2212 95Version: 2.5

Inbetriebnahme

Darstellung der Objekt-Liste

Spalte Beschreibung

Index Index und Subindex des Objekts Name Name des Objekts Flags RW Das Objekt kann ausgelesen und Daten können in das Objekt geschrieben

werden (Read/Write)

RO Das Objekt kann ausgelesen werden, es ist aber nicht möglich Daten in das

Objekt zu schreiben (Read only)

P Ein zusätzliches P kennzeichnet das Objekt als Prozessdatenobjekt.

Wert Wert des Objekts

Update List Die Schaltfläche Update List aktualisiert alle Objekte in der Listenanzeige Auto Update Wenn dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird der Inhalt der Objekte

automatisch aktualisiert.

Advanced Die Schaltfläche Advanced öffnet den Dialog Advanced Settings. Hier

können Sie festlegen, welche Objekte in der Liste angezeigt werden.

Abb.126: Dialog „Advanced settings“

Online - über SDOInformation

Offline - über EDS-Datei Wenn dieses Optionsfeld angewählt ist, wird die Liste der im

Wenn dieses Optionsfeld angewählt ist, wird die Liste der im Objektverzeichnis des Slaves enthaltenen Objekte über SDO-Information aus dem Slave hochgeladen. In der untenstehenden Liste können Sie festlegen welche Objekt-Typen hochgeladen werden sollen.

Objektverzeichnis enthaltenen Objekte aus einer EDS-Datei gelesen, die der Anwender bereitstellt.

EL221296 Version: 2.5

Karteireiter „Online“

Inbetriebnahme

Abb.127: Karteireiter „Online“

Status Maschine

Init Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Init zu

setzen.

Pre-Op Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Pre-

Operational zu setzen.

Op Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Operational

zu setzen.

Bootstrap Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Bootstrap

zu setzen.

Safe-Op Diese Schaltfläche versucht das EtherCAT-Gerät auf den Status Safe-

Operational zu setzen.

Fehler löschen Diese Schaltfläche versucht die Fehleranzeige zu löschen. Wenn ein

EtherCAT-Slave beim Statuswechsel versagt, setzt er eine Fehler-Flag. Beispiel: ein EtherCAT-Slave ist im Zustand PREOP (Pre-Operational). Nun

fordert der Master den Zustand SAFEOP (Safe-Operational) an. Wenn der Slave nun beim Zustandswechsel versagt, setzt er das Fehler-Flag. Der aktuelle Zustand wird nun als ERR PREOP angezeigt. Nach Drücken der Schaltfläche Fehler löschen ist das Fehler-Flag gelöscht und der aktuelle Zustand wird wieder als PREOP angezeigt.

Aktueller Status Zeigt den aktuellen Status des EtherCAT-Geräts an. Angeforderter Status Zeigt den für das EtherCAT-Gerät angeforderten Status an.

DLL-Status

Zeigt den DLL-Status (Data-Link-Layer-Status) der einzelnen Ports des EtherCAT-Slaves an. Der DLLStatus kann vier verschiedene Zustände annehmen:

Status Beschreibung

No Carrier / Open Kein Carrier-Signal am Port vorhanden, der Port ist aber offen. No Carrier / Closed Kein Carrier-Signal am Port vorhanden und der Port ist geschlossen. Carrier / Open Carrier-Signal ist am Port vorhanden und der Port ist offen. Carrier / Closed Carrier-Signal ist am Port vorhanden, der Port ist aber geschlossen.

EL2212 97Version: 2.5

Inbetriebnahme

File Access over EtherCAT

Download Mit dieser Schaltfläche können Sie eine Datei zum EtherCAT-Gerät

schreiben.

Upload Mit dieser Schaltfläche können Sie eine Datei vom EtherCAT-Gerät lesen.

Karteireiter „DC“ (Distributed Clocks)

Abb.128: Karteireiter „DC“ (Distributed Clocks)

Betriebsart Auswahlmöglichkeiten (optional):

• FreeRun

• SM-Synchron

• DC-Synchron (Input based)

• DC-Synchron

Erweiterte Einstellungen… Erweiterte Einstellungen für die Nachregelung der echtzeitbestimmende

TwinCAT-Uhr

Detaillierte Informationen zu Distributed Clocks sind unter http://infosys.beckhoff.de angegeben:

Feldbuskomponenten → EtherCAT-Klemmen → EtherCAT System Dokumentation → Distributed Clocks

5.2.7.1 Detaillierte Beschreibung Karteireiter „Prozessdaten“

Sync-Manager

Listet die Konfiguration der Sync-Manager (SM) auf. Wenn das EtherCAT-Gerät eine Mailbox hat, wird der SM0 für den Mailbox-Output (MbxOut) und der SM1 für den Mailbox-Intput (MbxIn) benutzt. Der SM2 wird für die Ausgangsprozessdaten (Outputs) und der SM3 (Inputs) für die Eingangsprozessdaten benutzt.

Wenn ein Eintrag ausgewählt ist, wird die korrespondierende PDO-Zuordnung in der darunter stehenden Liste PDO-Zuordnung angezeigt.

PDO-Zuordnung

PDO-Zuordnung des ausgewählten Sync-Managers. Hier werden alle für diesen Sync-Manager-Typ definierten PDOs aufgelistet:

• Wenn in der Sync-Manager-Liste der Ausgangs-Sync-Manager (Outputs) ausgewählt ist, werden alle RxPDOs angezeigt.

• Wenn in der Sync-Manager-Liste der Eingangs-Sync-Manager (Inputs) ausgewählt ist, werden alle TxPDOs angezeigt.

Die markierten Einträge sind die PDOs, die an der Prozessdatenübertragung teilnehmen. Diese PDOs werden in der Baumdarstellung dass System-Managers als Variablen des EtherCAT-Geräts angezeigt. Der Name der Variable ist identisch mit dem Parameter Name des PDO, wie er in der PDO-Liste angezeigt wird.

EL221298 Version: 2.5

Inbetriebnahme

Falls ein Eintrag in der PDO-Zuordnungsliste deaktiviert ist (nicht markiert und ausgegraut), zeigt dies an, dass dieser Eintrag von der PDO-Zuordnung ausgenommen ist. Um ein ausgegrautes PDO auswählen zu können, müssen Sie zuerst das aktuell angewählte PDO abwählen.

Aktivierung der PDO-Zuordnung

ü Wenn Sie die PDO-Zuordnung geändert haben, muss zur Aktivierung der neuen PDO-Zuord-

nung

a) der EtherCAT-Slave einmal den Statusübergang PS (von Pre-Operational zu Safe-Operational)

durchlaufen (siehe Karteireiter Online [}97])

b) der System-Manager die EtherCAT-Slaves neu laden

(Schaltfläche bei TwinCAT2 bzw. bei TwinCAT3)

PDO-Liste

Liste aller von diesem EtherCAT-Gerät unterstützten PDOs. Der Inhalt des ausgewählten PDOs wird der Liste PDO-Content angezeigt. Durch Doppelklick auf einen Eintrag können Sie die Konfiguration des PDO ändern.

Spalte Beschreibung

Index Index des PDO. Size Größe des PDO in Byte. Name Name des PDO.

Wenn dieses PDO einem Sync-Manager zugeordnet ist, erscheint es als Variable des Slaves mit diesem Parameter als Namen.

Flags F Fester Inhalt: Der Inhalt dieses PDO ist fest und kann nicht vom System-Manager

geändert werden.

M Obligatorisches PDO (Mandatory). Dieses PDO ist zwingend Erforderlich und muss

deshalb einem Sync-Manager Zugeordnet werden! Als Konsequenz können Sie dieses PDO nicht aus der Liste PDO-Zuordnungen streichen

SM Sync-Manager, dem dieses PDO zugeordnet ist. Falls dieser Eintrag leer ist, nimmt dieses PDO

nicht am Prozessdatenverkehr teil.

SU Sync-Unit, der dieses PDO zugeordnet ist.

PDO-Inhalt

Zeigt den Inhalt des PDOs an. Falls das Flag F (fester Inhalt) des PDOs nicht gesetzt ist, können Sie den Inhalt ändern.

Download

Falls das Gerät intelligent ist und über eine Mailbox verfügt, können die Konfiguration des PDOs und die PDO-Zuordnungen zum Gerät herunter geladen werden. Dies ist ein optionales Feature, das nicht von allen EtherCAT-Slaves unterstützt wird.

PDO-Zuordnung

Falls dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird die PDO-Zuordnung die in der PDO-Zuordnungsliste konfiguriert ist beim Startup zum Gerät herunter geladen. Die notwendigen, zum Gerät zu sendenden

Kommandos können in auf dem Karteireiter Startup [}94] betrachtet werden.

PDO-Konfiguration

Falls dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird die Konfiguration des jeweiligen PDOs (wie sie in der PDOListe und der Anzeige PDO-Inhalt angezeigt wird) zum EtherCAT-Slave herunter geladen.

EL2212 99Version: 2.5

Inbetriebnahme

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

SCI und XTI Export/Import – Handling von benutzerdefiniert veränderten EtherCAT Slaves

5.2.8.1 Grundlagen

Ein EtherCAT Slave wird grundlegend durch folgende „Elemente“ parametriert:

• Zyklische Prozessdaten (PDO)

• Synchronisierung (Distributed Clocks, FreeRun, SM‑Synchron)

• CoE‑Parameter (azyklisches Objektverzeichnis)

Hinweis: je nach Slave sind nicht alle drei Elemente vorhanden.

Zum besseren Verständnis der Export/Import‑Funktion wird der übliche Ablauf bei der IO‑Konfiguration betrachtet:

• Der Anwender/Programmierer bearbeitet die IO‑Konfiguration, d.h. die Gesamtheit der Input/ Output‑Geräte, wie etwa Antriebe, die an den verwendeten Feldbussen anliegen, in der TwinCAT‑Systemumgebung. Hinweis: Im Folgenden werden nur EtherCAT‑Konfigurationen in der TwinCAT‑Systemumgebung betrachtet.

• Der Anwender fügt z.B. manuell Geräte in eine Konfiguration ein oder führt einen Scan auf dem Online‑System durch.

• Er erhält dadurch die IO‑System‑Konfiguration.

• Beim Einfügen erscheint der Slave in der System‑Konfiguration in der vom Hersteller vorgesehenen Standard‑Konfiguration, bestehend aus Standard‑PDO, default‑Synchronisierungsmethode und CoE‑StartUp‑Parameter wie in der ESI (XMLGerätebeschreibung) definiert ist.

• Im Bedarfsfall können dann, entsprechend der jeweiligen Gerätedokumentation, Elemente der Slave‑Konfiguration verändert werden, z.B. die PDO‑Konfiguration oder die Synchronisierungsmethode.

Nun kann der Bedarf entstehen, den veränderten Slave derartig in anderen Projekten wiederzuverwenden, ohne darin äquivalente Konfigurationsveränderungen an dem Slave nochmals vornehmen zu müssen. Um dies zu bewerkstelligen, ist wie folgt vorzugehen:

• Export der Slave‑Konfiguration aus dem Projekt,

• Ablage und Transport als Datei,

• Import in ein anderes EtherCAT‑Projekt.

Dazu bietet TwinCAT zwei Methoden:

• innerhalb der TwinCAT‑Umgebung: Export/Import als xti‑Datei oder

• außerhalb, d.h. TwinCAT‑Grenzen überschreitend: Export/Import als sci‑Datei.

Zur Veranschaulichung im Folgenden ein Beispiel: eine EL3702‑Klemme in Standard‑Einstellung wird auf 2‑fach Oversampling umgestellt (blau) und das optionale PDO „StartTimeNextLatch“ wahlweise hinzugefügt (rot):

EL2212100 Version: 2.5

Beckhoff EL2212 Users guide

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual

Inhaltsverzeichnis

1 Vorwort

1.1 Hinweise zur Dokumentation

1.2 Sicherheitshinweise

1.3 Ausgabestände der Dokumentation

1.4 Versionsidentifikation von EtherCAT-Geräten

1.4.1 Beckhoff Identification Code (BIC)

2 Produktübersicht

2.1 EL2212 - Einführung

2.2 EL2212 - Technische Daten

2.3 Technologie: PWM und induktive Last

2.4 Start Up

3 Grundlagen der Kommunikation

3.1 EtherCAT-Grundlagen

3.2 EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden

3.3 Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung

3.4 EtherCAT State Machine

3.5 CoE-Interface

3.6 Distributed Clock

4 Montage und Verdrahtung

4.1 Tragschienenmontage

4.2 Hinweise zur Strommessung über Hall-Sensor

4.3 Anschlusstechnik

4.4 Positionierung von passiven Klemmen

4.5 Einbaulagen

4.6 EL2212 - Anschlussbelegung

5 Inbetriebnahme

5.1 TwinCAT Quickstart

5.1.1 TwinCAT 2

5.1.2 TwinCAT 3

5.2 TwinCAT Entwicklungsumgebung

5.2.1 Installation TwinCAT Realtime Treiber

5.2.2 Hinweise ESI-Gerätebeschreibung

5.2.3 TwinCAT ESI Updater

5.2.4 Unterscheidung Online/Offline

5.2.5 OFFLINE Konfigurationserstellung

5.2.6 ONLINE Konfigurationserstellung

5.2.7 EtherCAT Teilnehmerkonfiguration

5.2.7.1 Detaillierte Beschreibung Karteireiter „Prozessdaten“

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

5.2.8.1 Grundlagen