Hinweise zur Inbetriebnahme

EtherCAT Zykluszeit

Wird die EL500x schneller betrieben als die SSI-Kommunikation und Verarbeitung dauert, findet der Start der nächsten SSI-Kommunikation nicht mehr 1:1 synchron mit dem EtherCAT Buszyklus bzw. lokalen DC-Signal statt, sondern erst beim nächsten freien Signal bzw. wenn die Verarbeitung beendet ist.

Außerdem ist die minimale sinnvolle Zykluszeit abhängig vom Firmware-Stand. Typische Angaben können der folgenden Tabelle entnommen werden, diese sind aber im konkreten Anwendungsfall abhängig von Framelänge und Inhibit-Time und in der Applikation ggf. zu verifizieren.

Modell	typ. minimal empfohlene Zykluszeit
EL5001 bis FW10	400 µs
EL5002, EL5001 ab FW11	200 µs

Mit dem TxPDOToggle aus dem erweiterten Status Wort kann die tatsächlich erreichte Update-Frequenz in der Applikation ermittelt werden.

Inbetriebnahme

Default Einstellung: 25 Bit, Gray-Codierung, 500 kBaud, kein PowerFail-Bit.

Bei der Inbetriebnahme sind einzustellen:
• Einstellungen lt. CoE
• DC-Modus
• Prozessdaten

Einstellungen CoE

Die Parametrierung der Klemme wird über den CoE - Online Reiter (mit Doppelklick auf das entsprechende Objekt, s.u.) bzw. über den Prozessdatenreiter (Zuordnung der PDOs) vorgenommen.

Je nach Firmware-Version/Klemmentyp sind die Einstellungen in der EL500x im CoE im Bereich 0x4066 und folgende oder im Bereich 0x8010 vorzunehmen.

EL5001 bis FW10 verfügen nur über die Indizes 0x4060ff und sind hier zu parametrieren.
EL5001 ab FW11 und EL5002 verfügen dazu über den Index 0x8010 (0x8000 / 0x8010 ), welche bevorzugt zu verwenden sind. Der Bereich 0x4060ff kann weiterhin verwendet werden, Änderungen im einen Bereich werden automatisch in den jeweils anderen kopiert.

	EtherCAT XML Device Description Die Darstellung entspricht der Anzeige der CoE-Objekte aus der EtherCAT XML Device Description. Es wird empfohlen, die entsprechende aktuellste XML-Datei im Download-Bereich auf der Beckhoff-Website herunterzuladen und entsprechend der Installationsanweisungen zu installieren.

	Parametrierung über das CoE-Verzeichnis (CAN over EtherCAT) Die Parametrierung des EtherCAT Gerätes wird über den CoE-Online Reiter (mit Doppelklick auf das entsprechende Objekt) bzw. über den Prozessdatenreiter (Zuordnung der PDOs) vorgenommen. Beachten Sie bei Verwendung/Manipulation der CoE-Parameter die allgemeinen CoE-Hinweise: StartUp-Liste führen für den Austauschfall Unterscheidung zwischen Online/Offline Dictionary, Vorhandensein aktueller XML-Beschreibung „CoE-Reload“ zum Zurücksetzen der Veränderungen

In TwinCAT 2.11 stellt sich das Online-CoE-Verzeichnis wie folgt dar:

Hinweise zur Inbetriebnahme 3: — CoE Einstellungen und Prozessdaten EL500x in TwinCAT 2.11

rot: Einstellbereich der Objekte 0x4060ff.
blau: Einstellbereich der Objekte 0x8010 mit Subindizes.
grün: OnlineData bedeutet, dass aktuell die Daten aus der EL-Klemme angezeigt werden, im Gegensatz zu den Offline-Daten aus der XML-Beschreibung/ESI-File, wenn die Klemme z. B. physikalisch nicht angeschlossen ist.
In der StartUp-Liste sollten alle dauerhaft gewünschten Änderungen im CoE eingetragen werden - so werden bei jedem TwinCAT Neustart die Einstellungen wieder in die EL-Klemme geladen. Im Austauschfall wären sonst die Einstellungen nicht mehr vorhanden.

SSI-Einstellungen

Index 0x8000:01, Disable Frame Error
Wenn Bit auf TRUE gesetzt, werden Datenfehler wie falsche Telegrammgröße nicht mehr im Prozessdatum Data error angezeigt.
Index 0x8000:02, Enable Power failure bit
Wenn Bit auf TRUE gesetzt, wird das letzte Bit (LSB) im SSI-Telegramm als PowerFail-Bit des SSI-Slave interpretiert und im Prozessdatum angezeigt.
Index 0x8000:03, Enable Inhibit time
Wenn Bit auf TRUE gesetzt, wird mit dem Start der nächsten SSI-Kommunikation mindestens die Inhibit time (Index 0x8010:13) abgewartet, auch wenn schon früher die nächste Startanforderung durch EtherCAT oder Distributed Clocks kam.
Index 0x8000:04, Enable test mode
Nur für Produktionszwecke.
Index 0x8000:06/ Index 0x4066, SSI-encoding
Einzustellen auf Dual oder Gray-Codierung (üblich).
Index 0x8000:09/ Index 0x4067, SSI-baudrate
Einzustellen auf 125, 250, 500 kBaud (default) oder 1 MBaud.
Index 0x8000:0F/ Index 0x4068, SSI-frame type
25, 13 oder variable Bitbreite (25 default).
Index 0x8000:11/ Index 0x4069, SSI-frame size
Gesamtumfang der Daten inkl. PowerFail-Bit.
Index 0x8000:12/ Index 0x406A, SSI-data length
Umfang der Daten exkl. PowerFail-Bit.
Index 0x8000:13/ Index 0x406B, min. Inhibit time [µs]
Siehe Index 0x8000:03.

Der Gesamtumfang der Daten hängt vom eingesetzten Encoder ab. Ebenso ist es typenspezifisch, ob ein PowerFail-Bit oder ein anderes Zusatzbit unterstützt wird. Der Zählerstand 0x6010:11 „Counter Value“ wird anhand des im Index 0x80n0:12 „SSI-data length“ eingetragenen Wertes bestimmt.
Im Folgenden sind einige Beispielkonfigurationen dargestellt:

Spezifikation des Encoders			Einstellungen im CoE der EL500x
ST	MT	Error Bit	0x8010:0F SSI-frame type	0x8010:11 SSI-frame size	0x8010:12 SSI-data length	0x8010:02 Enable power failure bit
13	0	0	1: Single-turn analysis is active	13	13	0: Power failure bit is not active
12	12	1	0: Multi-turn analysis is active	25	24	1: Power failure bit is active
12	12	0	2: Variable analysis is active	24	24	0: Power failure bit is not active
13	12	0	2: Variable analysis is active	25	25	0: Power failure bit is not active
16	16	0	2: Variable analysis is active	32	32	0: Power failure bit is not active
16	0	0	2: Variable analysis is active	16	16	0: Power failure bit is not active
13	16	1	2: Variable analysis is active	30	29	1: Power failure bit is active
12	12	2	2: Variable analysis is active	26*	26*	0: Power failure bit is not active

*) Analyse der Daten und Aufteilung in Position und Zusatzbits muss in der SPS erfolgen

Bietet der Encoder mehr als ein Zusatzbit, so kann dies durch geeignete Konfiguration in Index 0x80n0:11 „SSI-frame size“ und 0x80n0:12 „SSI-data length“ erfolgen. Hierbei ist die maximale Größe von 32 Bit zu beachten. Haben die Parameter die gleiche Größe, so werden im „Counter Value“ nicht nur die Position, sondern auch Zusatzbits mit angezeigt. Die Analyse der Daten und Aufteilung in Position und Zusatzbits muss in der SPS erfolgen.

Wurden die Einstellungen im CoE nicht korrekt vorgenommen, oder besteht ein Fehler bei den Eingängen, so wird dies über die Statusbits angezeigt:

Data Error (Index 0x60n0:01)	Frame error (Index 0x60n0:02)	Mögliche Fehlerart
TRUE	FALSE	Fehler am SSI-Eingang: SSI hat keine Spannungsversorgung Drahtbruch auf den SSI-Dateneingänge D+ oder D- Wenn keine Datenübertragung stattfindet, liegt der SSI-Eingang der Klemme auf Low-Pegel.
FALSE	TRUE	Es liegt ein falscher Datenrahmen vor, der Datenrahmen wurde nicht mit Null abgeschlossen evtl. Drahtbruch auf Clock-Leitungen Falsche Parametrierung im CoE
TRUE	TRUE	Drahtbruch auf den SSI-Dateneingänge D+ oder D- Datenleitungen vertauscht
FALSE	FALSE	Sind Bits im Counter Value, trotz korrekter CoE Parametrierung, verschoben, so kann es mit einem Vertauschen der Clock-Leitungen zusammenhängen.
EL5001: n=1 für Kanal 1 EL5002: n = 0 für Kanal 1, n = 1 für Kanal 2

	Geschwindigkeitsberechnung aus den Positionsdaten Soll aus dem gelieferten Positionswert ein Geschwindigkeits- oder Beschleunigungswert ermittelt werden, so ist es empfehlenswert für die Zeitsynchronisierung den DC-Modus zu nutzen.

Distributed Clocks (DC)

Im Distributed Clocks-Modus wird die SSI-Kommunikation nicht durch die Ankunft des EtherCAT-Frames gestartet, sondern durch das Slave-eigene SYNC-Signal, das über alle DC-fähige Teilnehmer im EtherCAT-System synchronisiert wird. Damit ist eine DC-Synchronisationsgenauigkeit von 100 ns zwischen den Teilnehmern erreichbar. Durch die Weiterverarbeitung in der EL500x erreicht der tatsächliche Start der SSI-Kommunikation im Folgenden eine Genauigkeit von < ±500 ns zum synchronen Idealzeitpunkt.

Weitere Informationen zum DC-System können der EtherCAT-Grundlagen-Dokumentation entnommen werden.

Auch im DC-Modus gelten die Angaben zur empfohlenen min. EtherCAT Zykluszeit. Wird die EL500x schneller betrieben als die SSI-Kommunikation und Verarbeitung dauert, wird dies durch das Statusbit SyncError angezeigt.

Die Einstellung des DC-Modus wird im Reiter DC vorgenommen und ist nach einem TwinCAT Neustart bzw. Reload aktiv.

	Optimierter Jitter ab Firmware 03 (EL5002-0000-0020) Der gerätespezifischen Zeit-Jitter ist bei der EL5002 auf den Wert von max. ±100 ns optimiert worden. Siehe Kapitel „Funktionsgrundlagen und Hinweise“

Hinweise zur Inbetriebnahme 6: — Einstellung DC-Modus

Prozessdaten

Die EL500x bietet je Kanal den Positionswert (4 Byte) und Statusinformationen (1 oder 2 Byte) an. Dabei ist zu unterscheiden:

EL5001 bis FW10 unterstützen nur das einfache Prozessabbild aus Value und 1 Byte Status
EL5001 ab FW11 und EL5002 unterstützen umschaltbar dazu Value und 2 Byte Status. Die ersten 8 Bitbedeutungen bleiben erhalten, werden aber im High-Byte um weitere Informationen ergänzt.

Im Folgenden Beispiel sind drei EL5001 konfiguriert um die Unterschiede zu verdeutlichen.

Hinweise zur Inbetriebnahme 7: — Prozessdaten der EL500x

Klemme A, EL5001-0000-0001
ausschließliche Unterstützung für 1 Byte Status.
Klemme B, EL5001-0000-1017
ebenfalls bisheriges Prozessabbild (default).
Klemme C, EL5001-0000-1017 mit umgestellten Interface
Im SyncManager 3 (Inputs, blau) wurde die PDO Zuordnung von Objekt 0x1A00 (default) auf Objekt 0x1A01 geändert, damit wird der 2 Byte-Status dargestellt.
Zusätzlich kann das Status-Wort unter TwinCAT 2.11 in einzeln verlinkbare Bits gesplittet werden, so dass schon bei der Inbetriebnahme die Bitbedeutungen im Klartext lesbar sind.
Um auch in der Online-Übersicht (D) die Untervariablen zu sehen, muss der Modus "Show Sub Variables" aktiviert werden (E).

	SubVariablen und TwinCAT 2.10 Unter TwinCAT 2.10 ist die zusammengefasste Darstellung von Subvariablen wie im 16-Bit-Status nach Abb. Prozessdaten der EL500x nicht möglich, hier werden nur die einzeln verlinkbaren Bits dargestellt.

Hinweise zur Inbetriebnahme 9: — Darstellung der SSI-Eingänge im TwinCAT-Baum

Start der SSI-Kommunikation

Wenn der Startzeitpunkt der SSI-Kommunikation von Interesse ist, kann er in der Steuerung ab TwinCAT 2.11 berechnet werden. In der Klemme muss aktiviert werden:

Systemmanager | EL500x | erweiterte Einstellungen | Verhalten | IncludeDcShiftTimes = TRUE

Hinweise zur Inbetriebnahme 10: — Shift-Times der EL500x

Je Klemme wird durch diese Einstellung vom Systemmanager der feste Offset/Shift zwischen dem lokalen Sync-Signal und dem Master-seitigen DC-Sync in [µs] angegeben. Dieser Wert ist zur Laufzeit konstant. Je nach DC-Modus (InputBased oder nicht) errechnet sich der lokale Zeitpunkt des SSI-Starts dann beispielsweise zyklisch zu:

Start_SSI = DC_PLC+ DcInputShift

Diese Berechnung muss in jedem PLC Zyklus durchgeführt werden. Für weitergehende Informationen dazu siehe EtherCAT-Grundlagen-Dokumentation.