Dokumentation zu EP3356-0022 - download.beckhoff.com · Ergänzungswiderstände) üblicherweise gleich R1=R2=R3=R4=R0. Im unbelasteten Zustand sind typische Werte R0 = 120 Ω, 350

Dokumentation zu

EP3356-0022

Einkanalige präzise Wägezellenauswertung(Widerstandsbrücke), 24 Bit

1.1.015.11.2018

Version:Datum:

Inhaltsverzeichnis

EP3356-0022 3Version: 1.1.0

Inhaltsverzeichnis1 Vorwort ....................................................................................................................................................... 5

1.1 Hinweise zur Dokumentation............................................................................................................. 51.2 Sicherheitshinweise........................................................................................................................... 61.3 Ausgabestände der Dokumentation .................................................................................................. 7

2 Produktübersicht ....................................................................................................................................... 82.1 EP3356-0022 - Einführung ................................................................................................................ 82.2 EP3356-0022 - Technische Daten .................................................................................................... 92.3 Grundlagen der DMS-Technologie.................................................................................................. 10

3 Grundlagen der Kommunikation............................................................................................................ 173.1 EtherCAT Grundlagen ..................................................................................................................... 173.2 Watchdogeinstellung ....................................................................................................................... 173.3 EtherCAT State Machine................................................................................................................. 203.4 CoE-Interface .................................................................................................................................. 223.5 Distributed Clock ............................................................................................................................. 26

4 Montage und Verkabelung...................................................................................................................... 274.1 Montage........................................................................................................................................... 27

4.1.1 Abmessungen.................................................................................................................. 274.1.2 Befestigung...................................................................................................................... 284.1.3 Anzugsmomente für Steckverbinder................................................................................ 294.1.4 Zusätzliche Prüfungen ..................................................................................................... 30

4.2 EtherCAT......................................................................................................................................... 314.2.1 EtherCAT-Anschluss ....................................................................................................... 314.2.2 EtherCAT-LEDs ............................................................................................................... 32

4.3 Spannungsversorgung .................................................................................................................... 344.3.1 Power-Anschluss ............................................................................................................. 344.3.2 Status-LEDs für die Spannungsversorgung .................................................................... 374.3.3 Leitungsverluste M8......................................................................................................... 384.3.4 Leitungsverluste 7/8" ....................................................................................................... 39

4.4 Verkabelung .................................................................................................................................... 404.5 UL-Anforderungen ........................................................................................................................... 424.6 ATEX-Hinweise ............................................................................................................................... 43

4.6.1 ATEX - Besondere Bedingungen..................................................................................... 434.6.2 BG2000-0000 - Schutzgehäuse für EtherCAT Box ......................................................... 444.6.3 ATEX-Dokumentation ...................................................................................................... 45

5 EP3356-0022 - Signalanschluss ............................................................................................................. 465.1 Analoge Spannungseingänge M12 und Bedeutung der LEDs ........................................................ 46

6 Inbetriebnahme/Konfiguration ............................................................................................................... 486.1 Konfigurationserstellung TwinCAT - Manuell .................................................................................. 486.2 Konfigurationserstellung TwinCAT - Online scan ............................................................................ 526.3 Prozessdaten Einstellungen EtherCAT Slave (PDO) ...................................................................... 596.4 Konfiguration mit TwinCAT.............................................................................................................. 606.5 Grundlagen zur Funktion ................................................................................................................. 706.6 Anwendungshinweise...................................................................................................................... 80

Inhaltsverzeichnis

EP3356-00224 Version: 1.1.0

6.7 Kalibrierung und Abgleich................................................................................................................ 836.8 Hinweise zur analogen Spezifikation............................................................................................... 876.9 Spannungsmessung........................................................................................................................ 926.10 Distributed Clocks Betrieb (nur EL3356-0010 und EP3356-0022) .................................................. 946.11 Prozessdaten................................................................................................................................... 956.12 CoE - Objektbeschreibung und Parametrierung............................................................................ 1036.13 Beispielprogramm.......................................................................................................................... 1166.14 Wiederherstellen des Auslieferungszustandes.............................................................................. 121

7 Anhang ................................................................................................................................................... 1227.1 Allgemeine Betriebsbedingungen.................................................................................................. 1227.2 EtherCAT Box- / EtherCAT-P-Box - Zubehör ................................................................................ 1237.3 Support und Service ...................................................................................................................... 124

Vorwort

EP3356-0022 5Version: 1.1.0

1 Vorwort

1.1 Hinweise zur Dokumentation

Zielgruppe

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

Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produktealle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungenund Normen erfüllt.

Disclaimer

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

Marken

Beckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®, EtherCAT P®, Safety over EtherCAT®, TwinSAFE®, XFC® und XTS® sindeingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation GmbH.Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch Dritte kannzu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen.

Patente

Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen undPatente: EP1590927, EP1789857, DE102004044764, DE102007017835 mit den entsprechendenAnmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern.

Die TwinCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen undPatente: EP0851348, US6167425 mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen inverschiedenen anderen Ländern.

EtherCAT® ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizensiert durch die BeckhoffAutomation GmbH, Deutschland.

Copyright

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

Vorwort

EP3356-00226 Version: 1.1.0

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 Software-Konfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über diedokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss derBeckhoff 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!

GEFAHRAkute Verletzungsgefahr!Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheitvon Personen!

WARNUNGVerletzungsgefahr!Wenn dieser Sicherheitshinweis nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Perso-nen!

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

HINWEISSchädigung von Umwelt/Geräten oder DatenverlustWenn dieser Hinweis nicht beachtet wird, können Umweltschäden, Gerätebeschädigungen oder Datenver-lust entstehen.

Tipp oder FingerzeigDieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen.

Vorwort

EP3356-0022 7Version: 1.1.0

1.3 Ausgabestände der DokumentationVersion Änderungen1.1.0 • Sicherheitshinweise neues Layout

• Update Kapitel Montage und Verkabelung1.0.4 • Technische Daten aktualisiert

• EP3356-0022 – Signalanschluss aktualisiert1.0.3 • Grundlagen der Funktion aktualisiert1.0.2 • Anzugsmomente für Steckverbinder aktualisiert1.0.1 • Analoge Spannungseingänge M12 und Bedeutung der LEDs aktualisiert1.0.0 • Erste Veröffentlichung0.5 • Erste vorläufige Version

Firm- und Hardware-Stände

Diese Dokumentation bezieht sich auf den zum Zeitpunkt ihrer Erstellung gültigen Firm- und Hardware-Stand.

Die Eigenschaften der Module werden stetig weiterentwickelt und verbessert. Module älterenFertigungsstandes können nicht die gleichen Eigenschaften haben, wie Module neuen Standes. BestehendeEigenschaften bleiben jedoch erhalten und werden nicht geändert, so das ältere Module immer durch neueersetzt werden können.

Den Firm- und Hardware-Stand (Auslieferungszustand) können Sie der auf der Seite der EtherCAT Boxaufgedruckten Batch-Nummer (D-Nummer) entnehmen.

Syntax der Batch-Nummer (D-Nummer):

D: WW YY FF HH

WW - Produktionswoche (Kalenderwoche)YY - ProduktionsjahrFF - Firmware-StandHH - Hardware-Stand

Beispiel mit D-Nr. 29 10 02 01:

29 - Produktionswoche 2910 - Produktionsjahr 201002 - Firmware-Stand 0201 - Hardware-Stand 01

Produktübersicht

EP3356-00228 Version: 1.1.0

2 Produktübersicht

2.1 EP3356-0022 - Einführung

Abb. 1: EP3356-0022

1-Kanal präzise Wägezellenauswertung (Widerstandsbrücke), 24 Bit

Die EtherCAT Box EP3356 ermöglicht den direkten Anschluss einer Widerstandsbrücke(Dehnungsmessstreifen – DMS) oder Wägezelle in 4-Leiteranschlusstechnik. Das Verhältnis derBrückenspannung UD zur Versorgungsspannung Uref wird in der Eingangsschaltung mit hoher Präzisionermittelt und – anhand der Einstellungen in der EP3356 – der endgültige Lastwert als Prozesswertberechnet. Mit automatischer Selbstkalibrierung (deaktivierbar), dynamischen Filtern, Distributed-Clocks-Unterstützung und einer Abtastrate von bis zu 100 µs eignet sich die EP3356 besonders für die schnelle undpräzise Erfassung von Drehmoment- oder Schwingungssensoren.

Installation [ 27]

Konfiguration [ 48]

Produktübersicht

EP3356-0022 9Version: 1.1.0

2.2 EP3356-0022 - Technische DatenTechnische Daten EP3356-0022Anzahl analoge Eingänge 2, für 1 Brückenschaltung in VollbrückentechnikSignalanschluss [ 46] M12Auflösung 24 Bit, Darstellung 32 BitWandlungszeit 0,1 ms…250 ms, konfigurierbar, max. 10.000 Samples/sNennspannung 24 VDC (-15 %/+20 %)Distributed Clocks jaUmschaltbare Modi ja (2)Messfehler < ±0,01 % für den berechneten Lastwert bezogen auf den

Lastendwert bei 12 V Speisung und 24 mV Brückenspannung(somit Nennkennwert DMS: 2 mV/V), Selbstkalibrierung aktiv,50 Hz Filter aktiv. Achtung: Durch externe Einflüsse wieTemperaturdrift [ 10]s und HF-Störungen kann ggf. ein nichtunerheblicher Fehler entstehen!

Messbereich UD max. -27 mV…+27 mV typ. (siehe Hinweis [ 92] zuSpannungsmessung) empfohlen: -25 mV…+25 mVNennspannung

Messbereich Uref max. -13,8 V…+13,8 V typ. (siehe Hinweis [ 92] zuSpannungsmessung) empfohlen: -12 V…+12 V Nennspannung

unterstützte Nennkennwerte Beliebig, Auflösung des Parameters: 0,01 µV/VEmpfohlen: 0,5 mV/V …4 mV/V

min. DMS Widerstand Parallelbetrieb von DMS nur mit entsprechend geeigneten DMSempfohlen

Grenzfrequenz Eingangsfilter (Hardware) 10 kHz Tiefpass (-3 dB, siehe Filterhinweise)Filter (Software) Voreinstellung 50 Hz,

konfigurierbar: 50/60 Hz FIR Notchfilter, IIR Tiefpass 4-fach Averager

Innenwiderstand >200 kΩ (Uref), >1 MΩ (Ud)Besondere Eigenschaften Autokalibrierung, 4-fach Averager, dynamische Filter, schnelle

Messwerterfassung, ParallelschaltungSensorversorgung Uref= 10 V (wird in der EP3356 erzeugt)Stromaufnahme aus US (ohneSensorstrom)

120 mA

Anschluss Spannungsversorgung Einspeisung: 1 x M8-Stecker, 4-poligWeiterleitung: 1 x M8-Buchse, 4-polig

Zulässige Umgebungstemperatur imBetrieb

-25°C…+60°C0°C ... +55°C (gemäß cULus, siehe UL-Anforderungen)

Zulässige Umgebungstemperatur beiLagerung

-40°C…+85°C

Vibrations- / Schockfestigkeit gemäß EN 600068-2-6 / EN600068-2-27EMV-Festigkeit / Aussendung gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4Abmessungen 126 mm x 60 mm x 40 mmGewicht ca. 450 gEinbaulage beliebigSchutzart IP65, IP66, IP67 (gemäß EN 60529)Zulassungen CE, UL

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EP3356-002210 Version: 1.1.0

2.3 Grundlagen der DMS-TechnologieEs sollen im Folgenden einige grundsätzliche Informationen zum Technologiebereich „DMS/Wägezellen“ alsmetrologisches Instrument gegeben werden. Diese sind von allgemeiner Natur, es ist vom Anwender zuprüfen, inwieweit diese Hinweise auf seine Applikation zutreffen.

• Dehnungsmessstreifen (DMS) dienen dazu, entweder unmittelbar durch Fixierung auf einem Körperdessen statischen (0 bis wenige Hz) oder dynamischen (bis mehrere kHz) Dehnungen, Stauchungenoder Torsionen aufzunehmen. Oder aber mittelbar als Teil eines Sensors verschiedene Kräfte oderBewegungen zu erfassen (z.B. Wägezellen/Kraftaufnehmer, Wegaufnehmer, Schwingungssensoren).

• Bei optischen DMS (z. B. Bragg-Gitter) bewirkt eine Krafteinwirkung auf eine als Sensor genutzteFaser eine proportionale Veränderung von deren optischen Eigenschaften. Es wird Licht mit einerbestimmten Wellenlänge in den Sensor geleitet. Je nach Verformung des in den Sensor eingelasertenGitters durch die mechanische Beanspruchung wird ein Teil des Lichts reflektiert und mit einemgeeigneten Messwertaufnehmer (Interrogator) ausgewertet.

Das am weitesten verbreitete Prinzip im industriellen Umfeld ist der elektrische DMS. Es sind viele Begriffefür diese Art von Sensoren üblich: Wägezelle, Lastmessdose, Wiegebrücke etc.

Aufbau elektrischer DMS

Ein DMS besteht aus einem Trägermaterial (z.B. dehnbare Kunststofffolie) mit aufgebrachter Metallfolie, auswelchem –je nach Anforderung in sehr verschiedenen geometrischen Formen- ein Gitter aus elektrischleitfähigem Widerstandsmaterial herausgearbeitet wird.

Abb. 2: DMS

Dabei wird das Verhalten ausgenutzt, dass z.B. bei Dehnung eines metallischen Widerstandsleiters seineLänge zu-, und der Durchmesser abnimmt, wodurch schließlich sein elektrischer Widerstand proportionalsteigt.

ΔR/R = k*ε

Dabei entspricht ε = Δl/l der Längendehnung, die Dehnungsempfindlichkeit wird als k-Faktor bezeichnet.Daraus resultiert auch die charakteristische Bahnführung innerhalb des DMS: die Widerstandsbahn wirdmäanderförmig "in Schlangenlinien" verlegt, um eine möglichst lange Strecke der Dehnung auszusetzen.

Beispiel

Die Dehnung von ε = 0,1% eines DMS mit k-Faktor 2 bewirkt eine Widerstandserhöhung um 0,2%. TypischeWiderstandsmaterialien sind Konstantan (k~2) oder Platin Wolfram (92PT, 8W mit k ~4). Bei Halbleiter-DMSwird eine Siliziumstruktur auf ein Trägermaterial geklebt. Die Leitfähigkeit wird primär durch Deformation desKristallgitters verändert (piezoresistiver Effekt), es können k-Faktoren bis 200 erreicht werden.

Messung von Signalen

Die Widerstandsänderung eines einzelnen DMS kann grundsätzlich durch Widerstandsmessung (Strom-/Spannungsmessung) in 2/3/4-Leitermessung ermittelt werden

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EP3356-0022 11Version: 1.1.0

Üblicherweise werden 1/2/4 DMS in einer wheatstoneschen Brücke angeordnet (-> Viertel-/Halb-/Vollbrücke), dabei ist der Nennwiderstand/Impedanz R0 aller DMS (und der ggf. verwendetenErgänzungswiderstände) üblicherweise gleich R1=R2=R3=R4=R0. Im unbelasteten Zustand sind typischeWerte R0 = 120 Ω, 350 Ω, 700 Ω und 1 kΩ.

Die Vollbrücke besitzt die besten Eigenschaften wie Linearität bei Strom-/Spannungsspeisung, 4-facheEmpfindlichkeit gegenüber der Viertelbrücke, sowie systematische Kompensation von Störeinflüssen wieTemperaturdrift und Kriechen. Um die hohe Empfindlichkeit zu erreichen werden dabei die 4 einzelnen DMSauf dem Träger so angeordnet, dass je 2 gedehnt und 2 gestaucht werden.

Abb. 3: Viertel-, Halb-, und Vollbrücke

Die Messbrücken können mit Konstantstrom, Konstantspannung, oder aber mit Wechselspannung imTrägerfrequenzverfahren betrieben werden.

MessverfahrenDie Beckhoff Klemmen EL/KL335x und das Box-Modul EP3356 unterstützen nur die Konstanterre-gung

Vollbrücken-DMS an Konstantspannung (ratiometrische Messung)

Da die relative Widerstandsänderung ΔR im Verhältnis zum Nennwiderstand R0 gering ist, wird für DMS inder wheatstoneschen Anordnung eine vereinfachte Gleichung angegeben:

UD/UV = ¼ * (ΔR1-ΔR2+ΔR3-ΔR4)/R0

Bei Dehnung hat ΔR in der Regel ein positives, bei Stauchung ein negatives Vorzeichen.

Eine geeignete Messeinrichtung misst die Brückenversorgungsspannung UV (bzw. USupply) und dieresultierende Brückenspannung UD (bzw. UBridge), und bildet den Quotienten aus beiden Spannungen, alsodas Verhältnis (lateinisch: "ratio"). Nach weiterer Berechnung und Skalierung erfolgt die Ausgabe desMesswertes z.B. in kg. Aufgrund der Division von UD und UV ist die Messung grundsätzlich unabhängig vonÄnderungen der Versorgungsspannung.

Werden die Spannungen UV und UD dabei simultan, d.h. im gleichen Moment gemessen und ins Verhältnisgesetzt, so spricht man deshalb von einer ratiometrischen Messung.

Der Vorteil liegt darin, dass (bei simultaner Messung!) auch kurzzeitige Veränderungen derVersorgungsspannung (z.B. EMV-Einflüsse) oder eine allgemein nicht ganz exakte oder stabileVersorgungsspannung ebenfalls keinen Einfluss auf die Messung haben.

Eine Änderung von UV um z.B. 1 % erzeugt nach der obigen Gleichung die gleiche prozentuale Änderung anUD. Durch die simultane Messung von UD und UV kürzt sich der Fehler bei der Division vollständig heraus.

4-Leiter- vs. 6-Leiter-Anschluss

Bei Versorgung mit einer konstanten Spannung von 5 … 12 V fließt ein nicht unerheblicher Strom vonz.B.12 V/350 Ω = 34,3 mA. Dadurch entsteht nicht nur Verlustwärme, wobei die Spezifikation desverwendeten DMS nicht überschritten werden darf, sondern es können Messfehler bei unzureichenderVerdrahtung durch nicht berücksichtigte oder nicht kompensierbare Leitungsverluste entstehen.

Grundsätzlich kann eine Vollbrücke in Vierleiterschaltung betrieben werden (2 Leitungen für die VersorgungUV, und 2 Leitungen für die Messung der Brückenspannung UD).

Bei Verwendung von z.B. 25 m Kupferleitung (hin + zurück = 50 m) mit einem Querschnitt von q = 0,25 mm²ergibt dies einen Leitungswiderstand von:

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EP3356-002212 Version: 1.1.0

RL = l/ (κ * q) = 50 m / (58 S*m/mm² * 0,25 mm²) = 3,5 Ω

Bleibt dieser Wert konstant, so kann der dadurch entstehende Fehler herauskalibriert werden. Aber unterAnnahme einer realitätsnahen Temperaturänderung von z. B. 30° ändert sich der Leitungswiderstand RLum:

ΔRL =30° * 3,9 * 10-4 * 3,5 Ω = 0,41 Ω

Bezogen auf eine 350 Ω Messbrücke bedeutet dies einen Messfehler von > 0,1%

Abb. 4: 4-Leiter-Anschluss

Abhilfe schafft besonders bei Präzisionsanwendungen ein 6-Leiter-Anschluss (Nur mit den EL3356 möglich).

Abb. 5: 6-Leiter-Anschluss

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EP3356-0022 13Version: 1.1.0

Dabei wird die Versorgungsspannung UV an die DMS herangeführt (= stromführende Leitung). Erst direkt ander Messbrücke wird die ankommende Versorgungsspannung als Referenzspannung Uref genauso wie dieBrückenspannung UD mit je zwei stromlosen Rückleitern hochohmig gemessen. Somit entfallen dieleitungsbedingten Fehler.

Da es sich um sehr kleine Spannungspegel handelt im mV und µV-Bereich, sollten alle Leitungen geschirmtsein und der Schirm an Pin 5 des M12-Steckverbinders angeschlossen sein.

EP3356-0022: Kein 6-Leiter-Anschluss notwendigMit der EP3356-0022 genügt der Anschluss einer DMS über 4-Leiter, da aufgrund der kurzen Lei-tungslängen keine Messfehler auftreten.

Aufbau einer Wägezelle mit DMS

Eine Anwendung der DMS ist der Aufbau von Wägezellen (WZ).

Dabei werden DMS (in der Regel Vollbrücken) auf einen elastischen mechanischen Träger, z. B.Doppelbiegebalken-Federkörper, geklebt und gegen Umwelteinflüsse zusätzlich abgedeckt.

Die einzelnen DMS werden für maximale Ausgangssignale entsprechend der Beanspruchungsrichtungausgerichtet (dabei 2 DMS in Dehnungsrichtung und 2 in Stauchungsrichtung).

Abb. 6: Beispiel-Wägezelle

KenndatenBitte informieren Sie sich beim Sensorhersteller über die genauen Kenndaten!

Nennlast Emax

Maximal zulässige Belastung für normalen Betrieb, z. B. 10 kg

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EP3356-002214 Version: 1.1.0

Nennkennwert mV/V

Der Nennkennwert 2 mV/V bedeutet, dass bei einer Versorgung mit US=10 V und bei voller Belastung Emaxder Wägezelle die maximale Ausgangsspannung UD = 10 V * 2 mV/V *E = 20 mV beträgt. Der Nennkennwertist immer ein nomineller Wert - bei guten Wägezellen ist ein Herstellerprüfprotokoll beigegeben, das den fürdie einzelne Wägezelle ermittelten Kennwert mitteilt, z. B. 2.0782 mV/V.

Mindesteichwert Vmin

Gibt die kleinste Masse an die gemessen werden kann, ohne dass der maximal zulässige Fehler der WZüberschritten wird [RevT].

Dieser Wert wird entweder durch die Formel Vmin = Emax / n dargestellt (mit n als ganzzahligem Wert z.B.10000), oder in %von Emax (z. B. 0,01).

Dies bedeutet, dass eine Wägezelle mit Emax = 10 kg eine maximale Auflösung von

Vmin = 10 kg / 10000 = 1 g bzw. Vmin = 10 kg * 0,01 % = 1 g hat.

Genauigkeitsklasse nach OIML R60

Die Genauigkeitsklasse wird durch einen Buchstaben (A, B, C, D) und eine zusätzliche Ziffer angegeben,welche den Teilungswert d mit einer maximalen Anzahl nmax verschlüsselt (*1000), z.B. C4 bedeutet KlasseC mit maximal 4000d Teilungswerten.

Die Klassen geben eine Höchst- und Mindestgrenze für Teilungswerte d vor:

• A: 50.000 – unbegrenzt• B: 5000 – 100.000• C 500 – 10.000• D: 500 - 1000

Der Teilungswert nmax = 4000d sagt aus, dass mit einer WZ mit einer Auflösung von Vmin = 1 g eineeichfähige Waage gebaut werden kann, welche einen maximalen Messbereich von 4000d * Vmin = 4 kg hat.Da Vmin dabei eine Mindestangabe ist, könnte – wenn es die Anwendung zulässt – mit der gleichen WZ eine8 kg Waage gebaut werden, wobei dann die (eichfähige) Auflösung auf 8 kg / 4000d = 2 g sinkt. Andersbetrachtet ist der Teilungswert nmax eine Maximalangabe, so könnte mit o. g. Wägezelle eine Waage mitMessbereich 4 kg, aber nur einer Auflösung von 2000 Teilen = 2 g gebaut werden, wenn dies für diejeweilige Anwendung ausreichend ist. Es unterscheiden sich auch die Klassen in bestimmten Fehlergrenzenbezogen auf Nichtwiederholbarkeit/Kriechen/TK.

Genauigkeitsklasse nach PTB

In fast gleichlautender Weise sind die europäischen Genauigkeitsklassen definiert (Quelle: PTB).

Klasse Eichwerte Mindestlast Max/eMindestwert Höchstwert

|Feinwaage

0,001 g <= e 100 e 50000 -

||Präzisionswaage

0,001 g <= e <= 0,05 g0,1 g <= e

20 e50 e

1005000

100000100000

|||Handelswaage

0,1 g <= e <= 2 g5 g <= e

20 e20 e

100500

1000010000

||||Grobwaage

5 g<= e 10 e 100 1000

Mindestanwendungsbereich bzw. Mindestmessbereich % v. Nennlast

Dies ist der minimale Messbereich/Messbereichsintervall, welchen eine eichfähige Wägezelle/Waageabdecken muss.

Beispiel: obige Wägezelle Emax = 10 kg; Mindestanwendungsbereich z. B. 40 % Emax

Produktübersicht

EP3356-0022 15Version: 1.1.0

Der genutzte Messbereich der WZ muss mindestens 4 kg sein. Der Mindestanwendungsbereich kann ineinem beliebigen Bereich zwischen Emin und Emax liegen, z. B. zwischen 2 kg und 6 kg, wenn schonaufbaubedingt eine Taramasse von 2 kg vorliegt. Es ist dabei ebenfalls ein Zusammenhang mit nmax und Vminersichtlich: 4000 * 1 g = 4 kg.

Es gibt weitere wichtige Kennwerte, die weitestgehend selbsterklärend sind, und daher hier nicht weiterbesprochen werden, wie Nennkennwerttoleranz, Eingangs-/Ausgangswiderstand, EmpfohleneVersorgungsspannung, Nenntemperaturbereich etc.

Parallelschaltung von DMS

Es ist üblich, eine Last mechanisch auf mehreren DMS-Wägezellen gleichzeitig zu verteilen. Damit kann.z.B. eine 3-Punkt-Lagerung eines Silobehälters auf 3 Wägezellen realisiert werden. Unter Berücksichtigungvon Windlasten und Beladungsdynamik kann somit die Gesamtbeladung des Silos inkl. Behältereigenlastgemessen werden. Die mechanisch parallel geschalteten Wägezellen werden üblicherweise auch elektrischparallel geschaltet und an z. B. zwei beliebige M12-Buchsen der EP3356-0022 angeschlossen (siehenachfolgende Abbildung). Dazu ist zu beachten:

• die Wägezellen müssen für diesen Betrieb aufeinander abgeglichen und vom Hersteller freigegebensein

• die Impedanz der Wägezellen muss so beschaffen sein, dass die Stromspeisefähigkeit derAufnehmerelektronik (max. 350 mA) nicht überlastet wird.

Abb. 7: Parallelschaltung von DMS

Fehlerquellen/Störgrößen

Elektrisches Eigenrauschen der Wägezelle

Elektrische Leiter besitzen ein sogenanntes Wärmerauschen (thermisches/Johnson Rauschen), welchesdurch unregelmäßige temperaturabhängige Bewegungen der Elektronen im Leiterwerkstoff hervorgerufenwird. Bereits durch diesen physikalischen Effekt wird die Auflösung des Brückensignals beschränkt. DerEffektivwert en des Rauschens kann berechnet werden mit en = √4kTRB.

Bei einer Wägezelle mit R0 = 350 Ω bei Umgebungstemperatur T = 20 °C (= 293 K) und einer Bandbreitedes Messwertaufnehmers von 50 Hz (und Boltzmannkonstante k = 1,38 * 10-23 J/K) beträgt der Effektivwerten= 16,8 nV. Das peak-peak-Rauschen epp beträgt somit etwa epp ~ 4* en = 67,3 nV.

Beispiel:

Bezogen auf die maximale Ausgangsspannung Uoutmax einer Brücke mit 2 mV/V und US = 5 V entspricht diesUout-max = 5 V * 2 mV/V = 10 mV (für die Nennlast) ergibt dies eine maximale Auflösung von 10 mV / 67,3 nV= 148588 digits. In Bit-Auflösung umgerechnet: ln(148588)/ln(2) = 17 bit. Interpretation: eine höhere digitaleMessauflösung als 17 Bit ist für ein solches analoges Signal also im ersten Schritt nicht angebracht. Wird

Produktübersicht

EP3356-002216 Version: 1.1.0

eine höhere Messauflösung eingesetzt, sind ggf. zusätzliche Maßnahmen in der Auswertekette zu treffen,um den höheren Informationsgehalt aus dem Signal zu gewinnen, z. B. Hardwaretiefpassfilter oderSoftwarealgorithmen.

Diese Auflösung gilt allein für die Messbrücke ohne jegliche weiteren Störeinflüsse. Durch Reduzierung derBandbreite der Messeinrichtung kann die Auflösung des Messsignals gesteigert werden.

Wird der DMS auf einen Träger aufgeklebt (Wägezelle) und verdrahtet, können sowohl elektrischeStörungen von außen (z. B. Thermospannungen an Anschlussstellen), als auch in der näheren Umgebungvorhandene mechanische Schwingungen (Maschinen, Antriebe, Transformatoren (mechanische und hörbare50 Hz-Schwingung durch Magnetostriktion etc.)) das Messergebnis zusätzlich beeinträchtigen.

Kriechen

Bei konstanter Belastung können sich Federwerkstoffe weiter in Belastungsrichtung verformen. DieserVorgang ist reversibel, erzeugt aber während der statischen Messung einen sich langsam änderndenMesswert. Durch konstruktive Maßnahmen (Geometrie, Klebewerkstoffe) kann der Fehler im Idealfallkompensiert werden.

Hysterese

Erfolgt eine gleichmäßige Dehnung und Stauchung der Wägezelle, so durchläuft die Ausgangsspannungnicht exakt die gleiche Kennlinie, da u. a. bedingt durch den Klebwerkstoff und dessen Schichtdicke dieVerformung von DMS und Träger unterschiedlich sind.

Temperaturdrift (Eigenerwärmung, Umgebungstemperatur)

Bei DMS-Anwendungen können relativ große Ströme fließen, z. B. I = US/R0 = 10 V / 350 Ω = 26 mA. DieVerlustleistung beträgt somit am Sensor Pv = U*I = 10 V * 26 mA = 260 mW. Je nach Anwendung/Trägermaterial (= Kühlung) und Umgebungstemperatur kann ggf. ein nicht unerheblicher Fehler entstehen,welcher als scheinbare Dehnung bezeichnet wird. Die Sensorhersteller integrieren entsprechendeKompensationselemente in Ihre DMS ein.

Unzureichende Schaltungstechnik

Wie bereits aufgezeigt; kann eine Vollbrücke Nichtlinearität, Kriechen und Temperaturdrift systembedingtu. U. vollständig kompensieren. Verdrahtungsbedingte Messfehler werden durch die 6-Leiterschaltungumgangen.

Referenzen

Im Folgenden sind einige Organisationen genannt die Vorgaben oder Dokumente für denTechnologiebereich Wägetechnik bereitstellen:

• OIML (ORGANISATION INTERNATIONALE DE MÉTROLOGIE LÉGALE) www.oiml.org

• PTB - Physikalisch-Technischen Bundesanstalt www.ptb.de/cms/

• www.eichamt.de

• WELMEC - European cooperation in legal metrology www.welmec.org/

• DAkkS – Deutsche Akkreditierungsstelle www.dakks.de

• Fachgemeinschaft Waagen (AWA) im Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau VDMA http://www.vdma.org/

http://www.oiml.org

http://www.ptb.de/cms/

https://www.eichamt.de/extranet/?rq_Layout=Eichamt.de#%7B1%7D

http://www.welmec.org/

http://www.dakks.de/

http://www.vdma.org/

http://www.vdma.org/

Grundlagen der Kommunikation

EP3356-0022 17Version: 1.1.0

3 Grundlagen der Kommunikation

3.1 EtherCAT GrundlagenGrundlagen zum EtherCAT Feldbus entnehmen Sie bitte der Dokumentation EtherCAT SystemDokumentation.

3.2 Watchdogeinstellung

Allgemeine Hinweise zur Watchdog-Einstellung

Die ELxxxx Klemmen und die EPxxxx Box-Module sind mit einer Sicherungseinrichtung (Watchdog)ausgestattet, die z.B. bei unterbrochenem Prozessdatenverkehr nach einer voreinstellbaren Zeit dieAusgänge 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 derKlemme/Box zurückgesetzt. Findet z.B. durch eine Leitungsunterbrechung länger als die eingestellte undaktivierte SM-Watchdog-Zeit keine EtherCAT-Prozessdaten-Kommunikation mit der Klemme/Box statt, löstder Watchdog aus und setzt die Ausgänge auf FALSE. Der OP-Status der Klemme/Box bleibt davonunberührt. Der Watchdog wird erst wieder durch einen erfolgreichen EtherCAT-Prozessdatenzugriffzurückgesetzt. Die Überwachungszeit ist nach u.g. Verfahren einzustellen.

Der SyncManager-Watchdog ist also eine Überwachung auf korrekte und rechtzeitigeProzessdatenkommunikation 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 demEtherCAT Slave Controller (ESC) statt, löst dieser Watchdog aus.

PDI (Process Data Interface) ist die interne Schnittstelle des ESC, z.B. zu lokalen Prozessoren im EtherCATSlave. Mit dem PDI-Watchdog kann diese Kommunikation auf Ausfall überwacht werden.

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

Die Einstellungen für SM- und PDI-Watchdog sind im TwinCAT Systemmanager für jeden Slave gesondertvorzunehmen:

http://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ethercatsystem/html/bt_ethercatSystem_title.htm&id=

http://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/ethercatsystem/html/bt_ethercatSystem_title.htm&id=


EP3356-002218 Version: 1.1.0

Abb. 8: Karteireiter EtherCAT--> Erweiterte Einstellungen-->Verhalten--> Watchdog

Anmerkungen:

• der Multiplier ist für beide Watchdogs gültig.• jeder Watchdog hat dann noch eine eigene Timereinstellung, 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 befindlicheEinstellung bleibt unverändert.

Multiplier

Beide Watchdogs erhalten ihre Impulse aus dem lokalen Klemmen-/Boxentakt, geteilt durch den Watchdog-Multiplier:

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 40 ns-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 tritteine EtherCAT-Kommunikationsunterbrechung auf, löst der SM-Watchdog nach der eingestellten Zeit einLöschen der Ausgänge aus. Diese Einstellung kann dazu verwendet werden, um eine Klemme an langsameEtherCAT-Master oder sehr lange Zykluszeiten anzupassen. Der Standardwert des SM-Watchdog ist auf100 ms eingestellt. Der Einstellbereich umfasst 0..65535. Zusammen mit einem Multiplier in einem Bereichvon 1..65535 deckt dies einen Watchdog-Zeitraum von 0...~170 Sekunden ab.


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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

VORSICHTVorsicht! 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.

VORSICHTVorsicht! Beschädigung von Geräten und ungewolltes Verhalten des Systems möglich!Bei aktiviertem SM-Watchdog und eingetragenem Wert 0 schaltet der Watchdog vollständig ab! Dies ist dieDeaktivierung des Watchdogs! Gesetzte Ausgänge werden dann bei einer KommunikationsunterbrechungNICHT in den sicheren Zustand gesetzt!

Ausgänge im SAFEOPDie standardmäßig aktivierte Watchdogüberwachung bringt die Ausgänge im Modul in Abhängigkeitvon den Einstellungen im SAFEOP und OP in einen sicheren Zustand – je nach Gerät und Einstel-lung z.B. auf AUS. Wird dies durch Deaktivieren der Watchdogüberwachung im Modul unterbun-den, können auch im Geräte-Zustand SAFEOP Ausgänge geschaltet werden bzw. gesetzt bleiben.


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3.3 EtherCAT State MachineÜber die EtherCAT State Machine (ESM) wird der Zustand des EtherCAT-Slaves gesteuert. Je nachZustand sind unterschiedliche Funktionen im EtherCAT-Slave zugänglich bzw. ausführbar. Insbesonderewährend des Hochlaufs des Slaves müssen in jedem State spezifische Kommandos vom EtherCAT Masterzum 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.

Abb. 9: EtherCAT State Machine

Init

Nach dem Einschalten befindet sich der EtherCAT-Slave im Zustand Init. Dort ist weder Mailbox- nochProzessdatenkommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle 0 und 1für 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. DerEtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle für Prozessdaten (ab Sync-Manager-Kanal 2), dieFMMU-Kanäle und falls der Slave ein konfigurierbares Mapping unterstützt das PDO-Mapping oder dasSync-Manager-PDO-Assignement. Weiterhin werden in diesem Zustand die Einstellungen für dieProzessdatenübertragung sowie ggf. noch klemmenspezifische Parameter übertragen, die von denDefaulteinstellungen abweichen.


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Safe-Operational (Safe-Op)

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

Im Zustand Safe-Op ist Mailbox- und Prozessdaten-Kommunikation möglich, allerdings hält der Slave seineAusgänge im sicheren Zustand. Die Inputdaten werden aber zyklisch aktualisiert.

Operational (Op)

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

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

Boot

Im Zustand Boot kann ein Update der Slave-Firmware vorgenommen werden. Der Zustand Boot ist nur überden 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.


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3.4 CoE-Interface

Allgemeine Beschreibung

Das CoE-Interface (CANopen-over-EtherCAT) ist die Parameterverwaltung für EtherCAT-Geräte. EtherCAT-Slaves oder auch der EtherCAT-Master verwalten darin feste (ReadOnly) oder veränderliche Parameter, diesie zum Betrieb, Diagnose oder Inbetriebnahme benötigen.

CoE-Parameter sind in einer Tabellen-Hierarchie angeordnet und prinzipiell dem Anwender über denFeldbus lesbar zugänglich. Der EtherCAT-Master (TwinCAT System Manager) kann über EtherCAT auf dielokalen CoE-verzeichnisse der Slaves zugreifen und je nach Eigenschaften lesend oder schreibendeinwirken.

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

Die Ordnung erfolgt in 2 Ebenen über hexadezimale Nummerierung: zuerst wird der (Haupt)Index genannt,dann der Subindex. Die Wertebereiche sind:

• Index 0…65535• Subindex: 0…255

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

Die für den EtherCAT-Feldbusanwender wichtigen Bereiche sind:

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

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

Weitere wichtige Bereiche sind:

• 0x4000: hier liegen in manchen EtherCAT-Geräten alternativ zum 0x8000-Bereich die Kanalparameter.• 0x6000: hier liegen die Eingangs-PDO ("Eingang" aus Sicht des EtherCAT-Masters)• 0x7000: hier liegen die Ausgangs-PDO ("Ausgang" aus Sicht des EtherCAT-Masters)

VerfügbarkeitNicht jedes EtherCAT Gerät muss über ein CoE-Verzeichnis verfügen. Einfache I/O-Module ohneeigenen Prozessor verfügen i. d. R. über keine veränderlichen Parameter und haben deshalb auchkein CoE-Verzeichnis.

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


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Abb. 10: Karteireiter CoE-Online

In der vorherigen Abbildung sind die im Beispiel-gerät „EL2502“ verfügbaren CoE-Objekte von 0x1000 bis0x1600 zu sehen, die Subindizes von 0x1018 sind aufgeklappt.

Datenerhaltung

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

• über den System Manager (vorherige Abbildung) durch Anklicken. Dies bietet sich bei derInbetriebnahme der Anlage/Slaves an. Klicken Sie auf die entsprechende Zeile des zuparametrierenden Indizes und geben sie einen entsprechenden Wert im Dialog SetValue ein.

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

DatenerhaltungWerden online auf dem Slave CoE-Parameter geändert, wird dies in Beckhoff-Geräten ausfallsicherim Gerät (EEPROM) gespeichert. D. h. nach einem Neustart sind die veränderten CoE-Parameterimmer noch erhalten. Andere Hersteller können dies anders handhaben.

StartUP-Liste

StartUP-ListeVeränderungen im lokalen CoE-Verzeichnis der Klemme gehen im Austauschfall mit der altenKlemme verloren. Wird im Austauschfall eine neue Klemme mit Werkseinstellungen ab Lager Beck-hoff eingesetzt, bringt diese die Standardeinstellungen mit. Es ist deshalb empfehlenswert, alle Ver-änderungen im CoE-Verzeichnis eines EtherCAT Slave in der Startup List des Slaves zu veran-kern, die bei jedem Start des EtherCAT Feldbus abgearbeitet wird. So wird auch ein im Austausch-fall neuer EtherCAT Slave automatisch mit den Vorgaben des Anwenders parametriert.Wenn EtherCAT Slaves verwendet werden, die lokal CoE-Werte nicht dauerhaft speichern können,ist zwingend die StartUp-Liste zu verwenden.


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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. 11: StartUp-Liste im TwinCAT System Manager

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

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 ohneangeschlossene Slaves eine Konfiguration offline erstellt wird.

In beiden Fällen ist ein CoE-Verzeichnis nach Abbildung „Karteireiter CoE-Online“ zu sehen, dieKonnektivität 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


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Abb. 12: 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

Abb. 13: Online-Verzeichnis


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Kanalweise Ordnung

Das CoE-Verzeichnis ist in EtherCAT Geräten angesiedelt, die meist mehrere funktional gleichwertigeKanäle umfassen. z. B. hat eine 4 kanalige Analogeingangsklemme 0 ... 10 V auch 4 logische Kanäle unddamit 4 gleiche Sätze an Parameterdaten für die Kanäle. Um in den Dokumentationen nicht jeden Kanalauflisten 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 255Subindizes ausreichend. Deshalb ist die kanalweise Ordnung in 16dez/10hex-Schritten eingerichtet. AmBeispiel 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 derEtherCAT-Systemdokumentation auf der Beckhoff Website.

3.5 Distributed ClockDie 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.

http://www.beckhoff.de/default.asp?download/ethercat.htm

http://www.beckhoff.de/default.asp?download/ethercat.htm

Montage und Verkabelung

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4 Montage und Verkabelung

4.1 Montage

4.1.1 Abmessungen

Abb. 14: Dimensions

Alle Maßangaben sind in Millimeter angegeben.

Gehäuseeigenschaften

EtherCAT Box Schmales Gehäuse Breite GehäuseGehäusematerial PA6 (Polyamid)Vergussmasse PolyuhrethanMontage zwei Befestigungslöcher Ø 3 mm für M3 zwei Befestigungslöcher Ø 3 mm für M3

zwei Befestigungslöcher Ø 4,5 mm für M4Metallteile Messing, vernickeltKontakte CuZn, vergoldetStromweiterleitung max. 4 A (M8)

max. 16 A (7/8“)max. 15,5 A (B17 5G 1,5 mm2)

Einbaulage beliebigSchutzart im verschraubten Zustand IP65, IP66, IP67 (gemäß EN 60529)Abmessungen(H x B x T)

ca. 126 x 30 x 26,5 mm ca. 126 x 60 x 26,5 mmca. 150 x 60 x 26,5 mm (ohne 7/8“, B17)


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4.1.2 BefestigungAnschlüsse vor Verschmutzung schützen!Schützen Sie während der Montage der Module alle Anschlüsse vor Verschmutzung! Die SchutzartIP65 ist nur gewährleistet, wenn alle Kabel und Stecker angeschlossen sind! Nicht benutzte An-schlüsse müssen mit den entsprechenden Steckern geschützt werden! Steckersets siehe Katalog.

Module mit schmalem Gehäuse werden mit zwei M3-Schrauben montiert.Module mit breitem Gehäuse werden mit zwei M3-Schrauben an den in den Ecken angeordneten oder mitzwei M4-Schrauben an den zentriert angeordneten Befestigungslöchern montiert.

Die Schrauben müssen länger als 15 mm sein. Die Befestigungslöcher der Module besitzen kein Gewinde.

Beachten Sie bei der Montage, dass die Feldbusanschlüsse die Gesamthöhe noch vergrößert. Siehe KapitelZubehör.

Montageschiene ZS5300-0001

Die Montageschiene ZS5300-0001 (500 mm x 129 mm) ermöglicht einen zeitsparenden Aufbau der Module.

Die Schiene besteht aus rostfreiem Stahl (V2A), ist 1,5 mm stark mit passend vorgefertigten M3-Gewinden.Die Schiene hat 5,3 mm Langlöcher um sie mit M5-Schrauben an der Maschine zu befestigen.

Abb. 15: Montageschiene ZS5300-0001

Die Montageschiene ist 500 mm lang und erlaubt bei einem Modulabstand von 2 mm die Montage von 15schmalen Modulen. Sie kann applikationsspezifisch gekürzt werden.

Montageschiene ZS5300-0011

Die Montageschiene ZS5300-0011 (500 mm x 129 mm) bietet neben den M3- auch vorgefertigte M4-Gewinde zur Befestigung der 60 mm breiten Module über deren mittlere Bohrungen.

Bis zu 14 schmale oder 7 breite Module können gemischt montiert werden.


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4.1.3 Anzugsmomente für Steckverbinder

M8-Steckverbinder

Es wird empfohlen die M8-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 0,4 Nm festzuziehen. BeiVerwendung des Drehmoment-Schraubendrehers ZB8800 ist auch ein max. Drehmoment von 0,5 Nmzulässig.

Abb. 16: EtherCAT Box mit M8-Steckverbindern

M12-Steckverbinder

Es wird empfohlen die M12-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 0,6 Nm festzuziehen.

Abb. 17: EtherCAT Box mit M8- und M12-Steckverbindern

http://download.beckhoff.com/download/document/io/accessories/zb8800_de.pdf


EP3356-002230 Version: 1.1.0

7/8"-Steckverbinder

Es wird empfohlen die 7/8"-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 1,5 Nm festzuziehen.

Abb. 18: 7/8"-Steckverbinder

Drehmomentschlüssel

Abb. 19: Drehmomentschlüssel ZB8801

Korrektes Drehmoment sicherstellenVerwenden Sie die von Beckhoff lieferbaren Drehmomentschlüssel um die Steckverbinder festzu-ziehen (ZB8800, ZB8801-0000)!

4.1.4 Zusätzliche PrüfungenDie Boxen sind folgenden zusätzlichen Prüfungen unterzogen worden:

Prüfung ErläuterungVibration 10 Frequenzdurchläufe, in 3 Achsen

5 Hz < f < 60 Hz Auslenkung 0,35 mm, konstante Amplitude60,1 Hz < f < 500 Hz Beschleunigung 5 g, konstante Amplitude

Schocken 1000 Schocks je Richtung, in 3 Achsen35 g, 11 ms

http://download.beckhoff.com/download/document/io/accessories/zb8800_de.pdf

http://download.beckhoff.com/download/document/io/accessories/zb8801-0xxx_de.pdf


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4.2 EtherCAT

4.2.1 EtherCAT-AnschlussFür den ankommenden und weiterführenden EtherCAT-Anschluss verfügt

• die EtherCAT Box (EPxxxx) über zwei grün gekennzeichnete M8-Buchsen• die Koppler Box (FBB-x110) über zwei M12-Buchsen

Abb. 20: EtherCAT Box: M8, 30 mm Gehäuse

Abb. 21: EtherCAT Box: M8 60 mm Gehäuse (am Beispiel EP9214)

Abb. 22: Koppler Box: M12

Belegung

Es gibt verschiedene Standards für die Belegung und Farben bei Steckverbindern und Leitung für Ethernet/EtherCAT.


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Ethernet/EtherCAT Steckverbinder Leitung NormSignal Beschreibung M8 M12 RJ451 ZB9010, ZB9020,

ZB9030, ZB9032,ZK1090-6292,ZK1090-3xxx-xxxx

ZB9031 und alte Versio-nen von ZB9030,ZB9032, ZK1090-3xxx-xxxx

TIA-568B

Tx + Transmit Data+ Pin 1 Pin 1 Pin 1 gelb2 orange/weiß3 weiß/orangeTx - Transmit Data- Pin 4 Pin 3 Pin 2 orange2 orange3 orangeRx + Receive Data+ Pin 2 Pin 2 Pin 3 weiß2 blau/weiß3 weiß/grünRx - Receive Data- Pin 3 Pin 4 Pin 6 blau2 blau3 grünShield Abschirmung Gehäuse Schirmblech Schirm Schirm Schirm

1) farbliche Markierungen nach EN 61918 im vierpoligen RJ45-Steckverbinder ZS1090-00032) Aderfarben nach EN 619183) Aderfarben

Anpassung der Farbkodierung für die Leitungen ZB9030, ZB9032 undZK1090-3xxxx-xxxx (mit M8-Steckverbindern)Zur Vereinheitlichung wurden die gängigen Leitungen ZB9030, ZB9032 und ZK1090-3xxx-xxxx, al-so die mit M8-Steckverbindern vorkonfektionierten Leitungen auf die Farben der EN61918 umge-stellt (gelb, orange, weiß, blau). Es sind also verschiedene Farbkodierungen im Umlauf. Die elektri-schen Eigenschaften sind aber absolut identisch!

EtherCAT-Steckverbinder

Die folgenden Steckverbinder sind für den Einsatz in EtherCAT-Systemen von Beckhoff lieferbar.

Bezeichnung Steckverbinder KommentarZS1090-0003 RJ45 vierpolig, IP20, feldkonfektionierbarZS1090-0004 M12-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbarZS1090-0005 RJ45 achtpolig, IP20, feldkonfektionierbar, geeignet GigaBit-EthernetZS1090-0006 M8-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar, für Kabel ZB903xZS1090-0007 M8-Buchse vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar, für Kabel ZB903xZS1090-1006 M8-Stecker vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar bis OD = 6,5 mmZS1090-1007 M8-Buchse vierpolig, IP67, feldkonfektionierbar bis OD = 6,5 mm

4.2.2 EtherCAT-LEDs

Abb. 23: EtherCAT-LEDs


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LED-Anzeigen

LED Anzeige BedeutungIN L/A aus keine Verbindung zum vorhergehenden EtherCAT-Modul

leuchtet LINK: Verbindung zum vorhergehenden EtherCAT-Modulblinkt ACT: Kommunikation mit vorhergehenden EtherCAT-Modul

OUT L/A aus keine Verbindung zum nachfolgendem EtherCAT-Modulleuchtet LINK: Verbindung zum nachfolgendem EtherCAT-Modulblinkt ACT: Kommunikation mit nachfolgendem EtherCAT-Modul

Run aus EtherCAT-Modul ist im Status Initblinkt schnell EtherCAT-Modul ist im Status Pre-Operationalblinktlangsam

EtherCAT-Modul ist im Status Safe-Operational

leuchtet EtherCAT-Modul ist im Status Operational

EtherCAT-StatiDie verschiedenen Stati, eines EtherCAT-Moduls sind in der System Basis-Dokumentation zuEtherCAT beschrieben, die auf unserer Homepage (http://www.beckhoff.de/) unter Downloads zurVerfügung steht.

http://www.beckhoff.de/


EP3356-002234 Version: 1.1.0

4.3 Spannungsversorgung

4.3.1 Power-AnschlussDie Einspeisung und Weiterleitung der Versorgungsspannungen erfolgt über zwei M8-Steckverbinder amunteren Ende der Module:

• IN: linker M8-Steckverbinder zur Einspeisung der Versorgungsspannungen• OUT: rechter M8-Steckverbinder zur Weiterleitung der Versorgungsspannungen

Abb. 24: EtherCAT Box, Anschlüsse für die Versorgungsspannungen

Abb. 25: Pinbelegung M8, Power In und Power Out

Tab. 1: Kontaktbelegung

Kontakt Spannung1 Steuerspannung Us, +24 VDC

2 Peripheriespannung Up, +24 VDC

3 GNDs* *) können je nach Modul intern miteinander verbunden sein: siehe einzelneModulbeschreibungen4 GNDp*

Die Kontakte der M8-Steckverbinder tragen einen maximalen Strom von 4 A.

Zwei LEDs zeigen den Status der Versorgungsspannungen an.

HINWEISPower-Anschluss nicht mit EtherCAT-Anschluss verwechseln!Verbinden Sie die Powerkabel (M8, 24 VDC) nie mit den grün gekennzeichneten EtherCAT-Buchsen derEtherCAT Box Module. Dies kann die Zerstörung der Module verursachen!

Steuerspannung Us: 24 VDC

Aus der 24 VDC Steuerspannung Us werden der Feldbus, die Prozessor-Logik, die Eingänge und auch dieSensorik versorgt. Die Steuerspannung ist galvanisch von Feldbusteil getrennt.


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Peripheriespannung Up: 24 VDC

Die Peripheriespannung Up versorgt die digitalen Ausgänge, sie kann separat zugeführt werden. Wird dieLastspannung abgeschaltet, so bleiben die Feldbus-Funktion sowie Versorgung und Funktion der Eingängeerhalten.

Weiterleitung der Versorgungsspannungen

Die Power-Anschlüsse IN und OUT sind im Modul gebrückt. Somit können auf einfache Weise dieVersorgungsspannungen Us und Up von EtherCAT Box zu EtherCAT Box weitergereicht werden.

HINWEISMaximalen Strom beachten!Beachten Sie auch bei der Weiterleitung der Versorgungsspannungen Us und Up, dass jeweils der für dieM8-Steckverbinder maximal zulässige Strom von 4 A nicht überschritten wird!


EP3356-002236 Version: 1.1.0

Versorgung über PowerBox Module EP92x4-0023

Benötigt die Maschine größere Ströme oder sind die EtherCAT Box Module weit vom Schaltschrank und derdarin befindlichen Spannungsversorgung entfernt installiert, so empfiehlt sich der Einsatz der vierkanaligenPowerverteilungsmodule EP9214 oder EP9224 (mit integriertem Data Logging, siehe www.beckhoff.de/EP9224).

Mit diesen Modulen lassen sich intelligente Powerverteilungskonzepte mit bis zu 2 x 16 A und maximal2,5 mm² Leitungsquerschnitt im Feld realisieren.

Abb. 26: EP92x4-0023, Anschlüsse Power In und Power Out

Abb. 27: Pinbelegung 7/8“, Power IN und Power Out

http://www.beckhoff.de/EP9224

http://www.beckhoff.de/EP9224


EP3356-0022 37Version: 1.1.0

Galvanische Trennung

Digitale Module

Bei den digitalen Ein-/Ausgabemodulen sind die Massen von Steuerspannung (GNDs) undPeripheriespannung (GNDp) ggfs. miteinander verbunden!

Überprüfen Sie dies in der Dokumentation jeder verwendeten EtherCAT Box.

Analoge Module

Bei den analogen Ein-/Ausgabemodulen sind die Massen von Steuerspannung (GNDs) undPeripheriespannung (GNDp) galvanisch voneinander getrennt, um die galvanische Trennung derAnalogsignale von der Steuerspannung zu gewährleisten.

Bei einigen Analogmodulen wird die Sensorik bzw. Aktorik aus Up versorgt - damit kann z.B. bei 0 bis 10 VEingängen eine beliebige Referenzspannung (0 bis 30 V) an Up angeschlossen werden. Diese steht dannden Sensoren zur Verfügung (z.B. geglättete 10 V für Messpotentiometer).

Details der Spannungsversorgung entnehmen sie bitte den einzelnen Modulbeschreibungen.

HINWEISGalvanische Trennung kann aufgehoben werden!Wenn Sie unterschiedliche EtherCAT Boxen direkt über vierpolige Powerleitungen verbinden, so kann diegalvanische Trennung der Analogsignale u.U. nicht mehr gegeben sein!

4.3.2 Status-LEDs für die Spannungsversorgung

Abb. 28: Status-LEDs für die Spannungsversorgung

LED-Anzeigen

LED Anzeige BedeutungUs (Steuerspannung) aus Versorgungsspannung Us nicht vorhanden

leuchtet grün Versorgungsspannung Us vorhandenleuchtet rot Wegen Überlastung (Strom > 0,5 A) wurde die aus

Versorgungsspannung Us erzeugte Sensorversorgung für alledaraus gespeisten Sensoren abgeschaltet.

Up (Peripheriespannung) aus Versorgungsspannung Up nicht vorhandenleuchtet grün Versorgungsspannung Up vorhanden


EP3356-002238 Version: 1.1.0

4.3.3 Leitungsverluste M8Bei den Powerkabeln ZK2020-xxxx-yyyy sollten 15 m Gesamtlänge bei 4 A (mit Weiterleitung) nichtüberschritten werden. Achten Sie bei der Verkabelung darauf, dass bei 24 V Nennspannung ab einemSpannungsabfall von 6 V die Funktionalität der Module nicht mehr gewährleistet werden kann. Außerdemsind Spannungsschwankungen des Netzteils zu berücksichtigen.

Abb. 29: Leitungsverluste auf den Powerkabeln

Beispiel

8 m Powerkabel mit 0,34 mm² hat bei 4 A Belastung einen Spannungsabfall von 3,2 V.

Powerverteilungs-Module EP92x4-0023Mit den Powerverteilungs-Modulen EP9214 und EP9224 sind intelligente Spannungsverteilungs-konzepte verfügbar. Weitere Information finden sie unter www.beckhoff.de/EP9224

http://www.beckhoff.de/EP9224/


EP3356-0022 39Version: 1.1.0

4.3.4 Leitungsverluste 7/8"Bei den Powerkabeln ZK2030-xxxx-yyyy sollten 15 m Gesamtlänge bei 16 A nicht überschritten werden.Achten Sie bei der Verkabelung darauf, dass bei 24 V Nennspannung ab einem Spannungsabfall von 6 Vdie Funktionalität der Module nicht mehr gewährleistet werden kann. Außerdem sindSpannungsschwankungen des Netzteils zu berücksichtigen.

Abb. 30: ZK2030-xxxx-yyyy - Leitungsverluste

Alternativ können auch höhere Leitungsquerschnitte von z.B. 2.5 mm2 eingesetzt werden.


EP3356-002240 Version: 1.1.0

4.4 VerkabelungEine Auflistung der EtherCAT-Kabel, Powerkabel, Sensorkabel, Ethernet-/EtherCAT-Steckverbinder sowiefeldkonfektionierbare Steckverbinder finden Sie unter dem folgenden Link: https://beckhoff.de/german/fieldbus_box/ethercat_box_accessories_overview.htm?id=25525466903389

Die dazugehörigen Datenblätter finden Sie unter dem folgenden Link:

https://beckhoff.de/german/ethercat-box/ethercat_box_cables.htm?id=690338951657421

EtherCAT-Kabel

Abb. 31: ZK1090-3131-0xxx

Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur geschirmte Ethernet-Kabel, die mindestens derKategorie 5 (CAT5) nach EN 50173 bzw. ISO/IEC 11801 entsprechen.

Empfehlungen zur VerkabelungDetailliert Empfehlungen zur Verkabelung von EtherCAT können Sie der Dokumentation "Ausle-gungsempfehlungen zur Infrastruktur für EtherCAT/Ethernet" entnehmen, die auf www.beckhoff.dezum Download zur Verfügung steht.

EtherCAT nutzt vier Adern der Kabel für die Signalübertragung.Aufgrund der automatischen Leitungserkennung (Auto-Crossing) können Sie zwischen EtherCAT-Gerätenvon Beckhoff sowohl symmetrisch (1:1) belegte, wie gekreuzte Kabel (Cross-Over) verwenden.

https://beckhoff.de/german/fieldbus_box/ethercat_box_accessories_overview.htm?id=25525466903389

https://beckhoff.de/german/fieldbus_box/ethercat_box_accessories_overview.htm?id=25525466903389

https://beckhoff.de/german/ethercat-box/ethercat_box_cables.htm?id=690338951657421


EP3356-0022 41Version: 1.1.0

Powerkabel

Abb. 32: ZK2020-3132-0xxx

Sensorkabel

Abb. 33: Auswahl von Beckhoff-Sensorkabel


EP3356-002242 Version: 1.1.0

4.5 UL-AnforderungenDie Installation der nach UL zertifizierten EtherCAT Box Module muss den folgenden Anforderungenentsprechen.

Versorgungsspannung

VORSICHTVORSICHT!Die folgenden genannten Anforderungen gelten für die Versorgung aller so gekennzeichneten EtherCATBox Module.Zur Einhaltung der UL-Anforderungen dürfen die EtherCAT Box Module nur mit einer Spannung von 24 VDCversorgt werden, die• von einer isolierten, mit einer Sicherung (entsprechend UL248) von maximal 4 A geschützten Quelle,

oder• von einer Spannungsquelle die NEC class 2 entspricht stammt.

Eine Spannungsquelle entsprechend NEC class 2 darf nicht seriell oder parallel mit einer anderen NECclass 2 entsprechenden Spannungsquelle verbunden werden!

VORSICHTVORSICHT!Zur Einhaltung der UL-Anforderungen dürfen die EtherCAT Box Module nicht mit unbegrenzten Span-nungsquellen verbunden werden!

Netzwerke

VORSICHTVORSICHT!Zur Einhaltung der UL-Anforderungen dürfen die EtherCAT Box Module nicht mit Telekommunikations-Net-zen verbunden werden!

Umgebungstemperatur

VORSICHTVORSICHT!Zur Einhaltung der UL-Anforderungen dürfen die EtherCAT Box Module nur in einem Umgebungstempera-turbereich von 0 bis 55°C betrieben werden!

Kennzeichnung für UL

Alle nach UL (Underwriters Laboratories) zertifizierten EtherCAT Box Module sind mit der folgendenMarkierung gekennzeichnet.

Abb. 34: UL-Markierung


EP3356-0022 43Version: 1.1.0

4.6 ATEX-Hinweise

4.6.1 ATEX - Besondere Bedingungen WARNUNG

Beachten Sie die besonderen Bedingungen für die bestimmungsgemäße Verwendung vonEtherCAT-Box-Modulen in explosionsgefährdeten Bereichen – Richtlinie 94/9/EG!• Die zertifizierten Komponenten sind mit dem Schutzgehäuse BG2000-0000 [ 44] zu errichten, das

einen Schutz gegen mechanische Gefahr gewährleistet!• Wenn die Temperaturen bei Nennbetrieb an den Einführungsstellen der Kabel, Leitungen oder Rohrlei-

tungen höher als 70°C oder an den Aderverzweigungsstellen höher als 80°C ist, so müssen Kabel aus-gewählt werden, deren Temperaturdaten den tatsächlich gemessenen Temperaturwerten entsprechen!

• Beachten Sie beim Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen in explosionsgefährdeten Bereichen den zuläs-sigen Umgebungstemperaturbereich von 0 - 55°C!

• Es müssen Maßnahmen zum Schutz gegen Überschreitung der Nennbetriebsspannung durch kurzzeiti-ge Störspannungen um mehr als 40% getroffen werden!

• Die Anschlüsse der zertifizierten Komponenten dürfen nur verbunden oder unterbrochen werden, wenndie Versorgungsspannung abgeschaltet wurde bzw. bei Sicherstellung einer nicht-explosionsfähigen At-mosphäre!

Normen

Die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen werden durch Übereinstimmung mit denfolgenden Normen erfüllt:

• EN 60079-0: 2006• EN 60079-15: 2005

Kennzeichnung

Die für den explosionsgefährdeten Bereich zertifizierten EtherCAT-Box-Module tragen folgendeKennzeichnung:

II 3 G Ex nA II T4 DEKRA 11ATEX0080 X Ta: 0 - 55°C

oder

II 3 G Ex nA nC IIC T4 DEKRA 11ATEX0080 X Ta: 0 - 55°C

Batch-Nummer (D-Nummer)

Die EtherCAT-Box-Module tragen eine Batch-Nummer (D-Nummer), die wie folgt aufgebaut ist:

D: KW JJ FF HH

WW - Produktionswoche (Kalenderwoche)YY - ProduktionsjahrFF - Firmware-StandHH - Hardware-Stand

Beispiel mit Ser. Nr.: 29 10 02 01:


EP3356-002244 Version: 1.1.0

29 - Produktionswoche 2910 - Produktionsjahr 201002 - Firmware-Stand 0201 - Hardware-Stand 01

4.6.2 BG2000-0000 - Schutzgehäuse für EtherCAT Box WARNUNG

Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich!Setzen Sie das EtherCAT-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage,Demontage oder Verdrahtung der Module beginnen!

ATEX

Das Schutzgehäuse BG2000-0000 wird über eine einzelne EtherCAT Box montiert, um die Einhaltung derbesonderen Bedingungen gemäß ATEX [ 43] zu erfüllen.

Installation

Schieben Sie die Anschlussleitungen für EtherCAT, Spannungsversorgung und die Sensoren/Aktoren durchdie Öffnung des Schutzgehäuses BG2000-0000.

Abb. 35: BG2000-0000, Anschlussleitungen durchschieben

Schrauben Sie die Anschlussleitungen für die EtherCAT, Spannungsversorgung und die Sensoren/Aktorenan der EtherCAT Box fest.


EP3356-0022 45Version: 1.1.0

Abb. 36: BG2000-0000, Anschlussleitungen festschrauben

Montieren Sie das Schutzgehäuses BG2000-0000 über der EtherCAT Box.

Abb. 37: BG2000-0000, Schutzgehäuse montieren

4.6.3 ATEX-DokumentationHinweise zum Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen (EPxxxx-xxxx) in explosionsge-fährdeten Bereichen (ATEX)Beachten Sie auch die weiterführende Dokumentation Hinweise zum Einsatz von EtherCAT-Box-Modulen (EPxxxx-xxxx) in explosionsgefährdeten Berei-chen (ATEX) die Ihnen auf der Beckhoff-Homepage http://www.beckhoff.de im Bereich Downloadzur Verfügung steht!

EP3356-0022 - Signalanschluss

EP3356-002246 Version: 1.1.0

5 EP3356-0022 - Signalanschluss

5.1 Analoge Spannungseingänge M12 und Bedeutung derLEDs

1-Kanal präzise Wägezellenauswertung

Der analoge Eingang ermöglicht den direkten Anschluss einer Widerstandsbrücke (Dehnungsmessstreifen –DMS) oder Wägezelle in 4-Leiteranschlusstechnik.

Abb. 38: Analoger Spannungseingang M12, Widerstandsbrücke

Der Schirm muss an Pin 5 des M12-Steckverbinders angeschlossen werden.

Ein Beispiel zu der Parallelschaltung von DMS finden Sie hier [ 15].

Die Spannung Uref beträgt 10 V und wird in der EP3356-0022 erzeugt.

Sensor-Kabelschirm sensorseitig nicht erdenSofern ein geschirmtes Sensorkabel verwendet wird, sollte es auf der Sensorseite nicht geerdetwerden. In bestimmten Anlagenkonfigurationen kann es sonst unter Umständen zu Messabwei-chungen kommen.

EP3356-0022 - Signalanschluss

EP3356-0022 47Version: 1.1.0

Bedeutung der LEDs

Abb. 39: LEDs EP3356-0022

LED Farbe BedeutungRUN grün Diese LED gibt den Betriebszustand der Klemme/Box wieder:

aus Zustand der EtherCAT State Machine [ 61]: INT = Initialisierungder Klemme/Box

blinkend Zustand der EtherCAT State Machine: PREOP = Funktion derMailbox-Kommunikation und abweichende Standard-Einstellungengesetzt

Einzelblitz Zustand der EtherCAT State Machine: SAFEOP = Überprüfungder Kanäle des Sync-Managers [ 62] und der Distributed Clocks.Ausgänge bleiben im sicheren Zustand

an Zustand der EtherCAT State Machine: OP = normalerBetriebszustand; Mailbox- und Prozessdatenkommunikationmöglich

flimmernd Zustand der EtherCAT State Machine: BOOTSTRAP = Funktionfür Firmware-Updates der Klemme/Box

Measure grün EIN Messung aktiv (Prozessdaten sind gültig)AUS • Kalibrierung aktiv (wenn die LED Calibr. Leuchtet) oder

• Prüfung aktiv (wenn die LED Test leuchtet)• Filter warden initialisiert

Steady state grün EIN Der Messwert ist stabilAUS Der Messwert ist nicht stabil

Self Calibr. grün EIN • Kalibrierung aktiv• Prozessdaten sind nicht gültig

Self Test grün EIN • Selbsttest aktiv• Prozessdaten sind nicht gültig

Error Dif rot EIN • Kanal 1 (DMS-Differenzsigna) ober- oder unterhalb des gültigenWertebereiches

• interne Referenzspannung von Kanal 1 fehltError Ref rot EIN • Kanal 2 (DMS-Referenzsignal) ober- oder unterhalb des

gültigen Wertebereiches• Interne Referenzspannung von Kanal 2 fehlt• Referenzspannung zu klein (zwischen -1 V und +1 V)

Inbetriebnahme/Konfiguration

EP3356-002248 Version: 1.1.0

6 Inbetriebnahme/Konfiguration

6.1 Konfigurationserstellung TwinCAT - ManuellIn diesem Teil der Dokumentation wird die manuelle Konfiguration einer EtherCAT-Box in TwinCATbeschrieben.

Unterscheidung Online/Offline

Die Unterscheidung Online/Offline bezieht sich auf das Vorhandensein der tatsächlichen I/O-Umgebung(Antriebe, Klemmen, Box-Module). Wenn die Konfiguration im Vorfeld der Anlagenerstellung z.B. auf einemLaptop als Programmiersystem erstellt werden soll, ist nur die "Offline-Konfiguration" möglich. Dann müssenalle Komponenten händisch in der Konfiguration z.B. nach Elektro-Planung eingetragen werden (wienachfolgend unter Konfigurationserstellung TwinCAT - Manuell beschrieben ist). Ist die vorgeseheneSteuerung bereits an das EtherCAT System angeschlossen, alle Komponenten mit Spannung versorgt unddie 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 jedemFall prüft der EtherCAT Master bei jedem realen Hochlauf, ob die vorgefundenen Geräte der Konfigurationentsprechen. Dieser Test kann in den erweiterten Device-Einstellungen parametriert werden.

Damit die aktuellsten Features/Einstellungen des Masters genutzt werden können, sollte immer dieaktuellste ESI-Datei heruntergeladen werden. Beachten Sie bitte deshalb den nachfolgenden Hinweis.


EP3356-0022 49Version: 1.1.0

Installation der neusten ESI-XML-Device-DescriptionDer TwinCAT Systemmanager benötigt zur Konfigurationserstellung im Online- und Offline-Modusdie Gerätebeschreibungsdateien der zu verwendeten Geräte. Die Gerätebeschreibungen sind dieso genannten ESI (EtherCAT Slave Information) in Form von XML-Dateien. Diese Dateien könnenvom jeweiligen Hersteller angefordert werden bzw. werden zum Download bereitgestellt. Auf derBeckhoff Website werden die ESI für Beckhoff EtherCAT Geräte bereitgehalten (http://www.beck-hoff.de/german/download/elconfg.htm?id=1983920606140). Die ESI-Dateien sind im Installations-verzeichnis von TwinCAT (Standardeinstellung: C:\TwinCAT\IO\EtherCAT) abzulegen. Beim Öffneneines neuen Systemmanager-Fensters werden die Dateien einmalig eingelesen. TwinCAT bringtbei der Installation die Beckhoff-ESI-Dateien mit, die zum Erstellungszeitpunkt des TwinCAT buildsaktuell waren. Ab TwinCAT 2.11 und in TwinCAT 3 kann aus dem Systemmanager heraus das ESI-Verzeichnis aktualisiert werden, wenn der Programmier-PC mit dem Internet verbunden ist (Twin-CAT → EtherCAT-Devices → Update Device Description…)

Manuelles Anfügen eines Moduls• Das EtherCAT-System muss sich in einem sicheren, spannungslosen Zustand befinden bevor Sie die

EtherCAT-Module an das EtherCAT-Netzwerk anschließen.

• Nach Einschalten der Betriebsspannung öffnen Sie den TwinCAT System Manager [ 60] (Config-Mode)

• Fügen Sie ein neues E/A-Gerät an. Im nachfolgenden Dialog wählen Sie das Gerät EtherCAT (DirectMode), bestätigen Sie mit OK.

http://www.beckhoff.de/german/download/elconfg.htm?id=1983920606140



EP3356-002250 Version: 1.1.0

Abb. 40: Anfügen eines neuen E/A-Gerätes (E/A-Geräte -> Rechte Maustaste -> Gerät anfügen...)

Abb. 41: Auswahl des Gerätes (EtherCAT)

• Fügen Sie eine neue Box an.

Abb. 42: Anfügen einer neuen Box (Gerät -> Rechte Maustaste -> Box anfügen...)

• Im angezeigten Dialog wählen Sie die gewünschte Box (z.B.: EP6224-2022), bestätigen Sie mit OK.


EP3356-0022 51Version: 1.1.0

Abb. 43: Auswahl einer Box (z.B.: EP6224-2022)


EP3356-002252 Version: 1.1.0

6.2 Konfigurationserstellung TwinCAT - Online scanIn diesem Teil der Dokumentation wird die Konfiguration einer physisch vorhandenen EtherCAT-Box inTwinCAT beschrieben.

Online Konfigurationserstellung „Scannen“ (TwinCAT 3.x)

Unterscheidung Online/Offline

Die Unterscheidung Online/Offline bezieht sich auf das Vorhandensein der tatsächlichen I/O-Umgebung(Antriebe, Klemmen, Box-Module). Wenn die Konfiguration im Vorfeld der Anlagenerstellung z.B. auf einemLaptop als Programmiersystem erstellt werden soll, ist nur die "Offline-Konfiguration" möglich. Dann müssenalle Komponenten händisch in der Konfiguration z.B. nach Elektro-Planung eingetragen werden (wie unterKonfigurationserstellung TwinCAT - Manuell beschrieben ist). Ist die vorgesehene Steuerung bereits an dasEtherCAT System angeschlossen, alle Komponenten mit Spannung versorgt und die Infrastrukturbetriebsbereit, kann die TwinCAT Konfiguration auch vereinfacht durch das so genannte "Scannen" vomRuntime-System aus erzeugt werden. Dies ist der so genannte Online-Vorgang. In jedem Fall prüft dieEtherCAT-Box bei jedem realen Hochlauf, ob die vorgefundenen Geräte der Konfiguration entsprechen.

Damit die aktuellsten Features/Einstellungen der EtherCAT-Box genutzt werden können, sollte immer dieaktuellste ESI-Datei heruntergeladen werden. Beachten Sie bitte deshalb den nachfolgenden Hinweis.

Installation der neusten ESI-XML-Device-DescriptionDer TwinCAT Systemmanager benötigt zur Konfigurationserstellung im Online- und Offline-Modusdie Gerätebeschreibungsdateien der zu verwendeten Geräte. Die Gerätebeschreibungen sind dieso genannten ESI (EtherCAT Slave Information) in Form von XML-Dateien. Diese Dateien könnenvom jeweiligen Hersteller angefordert werden bzw. werden zum Download bereitgestellt. Auf derBeckhoff Website werden die ESI für Beckhoff EtherCAT Geräte bereitgehalten (http://www.beck-hoff.de/german/download/elconfg.htm?id=1983920606140). Die ESI-Dateien sind im Installations-verzeichnis von TwinCAT (Standardeinstellung: C:\TwinCAT\IO\EtherCAT) abzulegen. Beim Öffneneines neuen Systemmanager-Fensters werden die Dateien einmalig eingelesen. TwinCAT bringtbei der Installation die Beckhoff-ESI-Dateien mit, die zum Erstellungszeitpunkt des TwinCAT buildsaktuell waren. Ab TwinCAT 2.11 und in TwinCAT 3 kann aus dem Systemmanager heraus das ESI-Verzeichnis aktualisiert werden, wenn der Programmier-PC mit dem Internet verbunden ist (Twin-CAT → EtherCAT-Devices → Update Device Description…)




EP3356-0022 53Version: 1.1.0

Zur Konfigurationserstellung

• muss die reale EtherCAT- und IO-Link-Hardware (Geräte, Koppler, Antriebe) vorliegen und installiertsein.

• die Geräte/Module müssen über EtherCAT-Kabel und IO-Link-Kabel so verbunden sein wie sie spätereingesetzt werden sollen.

• die Geräte/Module müssen mit Energie versorgt werden und kommunikationsbereit sein.• TwinCAT muss auf dem Zielsystem im CONFIG-Modus sein.

Der Online-Scan-Vorgang setzt sich zusammen aus:

• Erkennen des EtherCAT-Gerätes (Ethernet-Port am IPC)• Erkennen der angeschlossenen EtherCAT-Teilnehmer- Dieser Schritt kann auch unabhängig vom

vorherigen Schritt durchgeführt werden.• Problembehandlung

Auch kann der Scan bei bestehender Konfiguration zum Vergleich durchgeführt werden.

Erkennen/Scan des EtherCAT Geräts

Befindet sich das TwinCAT-System im Config-Modus (TwinCAT Icon blau bzw. blaue Anzeige imSystemmanager) kann online nach Geräten gesucht werden.

Abb. 44: TwinCAT Anzeige Config-Modus

Online Scannen im Config ModeDie Online-Suche im RUN-Modus (produktiver Betrieb) ist nicht möglich.Es ist die Unterscheidung zwischen TwinCAT-Programmiersystem und TwinCAT-Zielsystem zu be-achten. Das TwinCAT-Icon neben der Windows-Uhr stellt immer den TwinCAT-Modus des lokalenIPC dar. Im Systemmanager-Fenster wird dagegen der TwinCAT-Zustand des Zielsystems gezeigt.

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


EP3356-002254 Version: 1.1.0

Abb. 45: Scan Devices

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

Abb. 46: Hinweis automatischer Gerätescan

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-Gerät angeschlossen ist, wird der Port allerdings gleich als "EtherCAT Device"angezeigt.

Abb. 47: erkannte Ethernet-Geräte

Für alle angewählten Geräte wird nach Bestätigung "OK" im nachfolgenden ein Teilnehmer-Scanvorgeschlagen (siehe nachfolgende Abbildung).


EP3356-0022 55Version: 1.1.0

Erkennen/Scan der EtherCAT Teilnehmer

Funktionsweise Online ScanBeim Scan fragt der Master die Identity Information des EtherCAT Devices aus dem Device-EE-PROM ab. Es werden Name und Revision zur Typbestimmung herangezogen. Die entsprechendenGeräte werden dann in den hinterlegten ESI-Daten gesucht und in dem dort definierten Default-Zu-stand in den Konfigurationsbaum eingebaut.

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

Abb. 48: Scan-Abfrage nach dem automatischen Anlegen eines EtherCAT Gerätes

Die Konfiguration wurde aufgebaut und direkt in den Online-Zustand (OPERATIONAL) versetzt. DasEtherCAT System sollte sich in einem funktionsfähigen zyklischen Betrieb, wie in der nachfolgendenAbbildung dargestellt, befinden.

Abb. 49: beispielhafte Online-Anzeige

Zu beachten sind:

• Alle Boxen sollten im OP-State sein• "Frames/sec" soll der Zykluszeit unter Berücksichtigung der versendeten Frameanzahl sein• es sollen weder übermäßig "LostFrames"- noch CRC-Fehler auftreten


EP3356-002256 Version: 1.1.0

Die Konfiguration ist nun fertig gestellt. Sie kann auch wie im manuellen Vorgang beschrieben verändertwerden.

Wie in der nachfolgenden Abbildung sichtbar, wird die angeschlossene EtherCAT-Box (EP6224-3022) imTwinCAT Baum angezeigt.

Abb. 50: Master-Anzeige nach „Scan for boxes“

Problembehandlung

Beim Scannen können verschiedene Effekte auftreten.

• es wird ein unbekanntes Gerät entdeckt, d.h. ein EtherCAT Device für den keine ESI-XML-Beschreibung vorliegt.In diesem Fall bietet der Systemmanager an, die im Gerät eventuell vorliegende ESI auszulesen.

• Teilnehmer werden nicht richtig erkanntUrsachen können sein- fehlerhafte Datenverbindungen, es treten Datenverluste während des Scans auf- Device hat ungültige GerätebeschreibungEs sind die Verbindungen und Teilnehmer gezielt zu überprüfen, z.B. durch den Emergency Scan.Der Scan ist dann erneut vorzunehmen.

Scan über bestehender Konfiguration

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

Abb. 51: Identische Konfiguration

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


EP3356-0022 57Version: 1.1.0

Abb. 52: Beispiel-Korrekturdialog

Es wird empfohlen das Häkchen „Extended Information“ zu setzen, weil dadurch Unterschiede in derRevision sichtbar werden.

Farbe Erläuterunggrün dieses EtherCAT Device findet seine Entsprechung auf der Gegenseite. Typ und Revision

stimmen überein.blau dieses EtherCAT Device ist auf der Gegenseite vorhanden, aber in einer anderen Revision.

Ist die gefundene Revision > als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz unter Berücksichtungder Kompatibilität möglich.Ist die gefundene Revision < als die konfigurierte Revision, ist der Einsatz vermutlich nichtmöglich. Eventuell unterstützt das vorgefundene Gerät nicht alle Funktionen, die der Master vonihm aufgrund der höheren Revision erwartet.

hellblau dieses EtherCAT Device wird ignoriert (Button "Ignore")rot dieses EtherCAT Device ist auf der Gegenseite nicht vorhanden.


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Geräte-Auswahl nach Revision, KompatibilitätMit der ESI-Beschreibung wird auch das Prozessabbild, die Art der Kommunikation zwischen Mas-ter und Device/Gerät und ggf. Geräte-Funktionen definiert. Damit muss das reale Gerät (Firmwarewenn vorhanden) die Kommunikationsanfragen/-einstellungen des Masters unterstützen. Dies istabwärtskompatibel der Fall, d.h. neuere Geräte (höhere Revision) sollen es auch unterstützen wennder EtherCAT Master sie als eine ältere Revision anspricht. Als Beckhoff-Kompatibilitätsregel fürEtherCAT-Klemmen/Boxen ist anzunehmen:Geräte-Revision in der Anlage >= Geräte Revision in der KonfigurationDies erlaubt auch den späteren Austausch von Geräten ohne Veränderung der Konfiguration (ab-weichende Vorgaben bei Antrieben möglich). Beispiel: In der Konfiguration wird eineEL2521-0025-1018 vorgesehen, dann kann real eine EL2521-0025-1019 oder höher (-1020, -1021)eingesetzt werden.

Wenn im TwinCAT System aktuelle ESI-Beschreibungen vorliegen, entspricht der im Auswahldialogals letzte Revision angebotene Stand dem Produktionsstand von Beckhoff. Es wird empfohlen, beiErstellung einer neuen Konfiguration jeweils diesen letzten Revisionsstand eines Gerätes zu ver-wenden, wenn aktuell produzierte Beckhoff-Geräte in der realen Applikation verwendet werden. Nurwenn ältere Geräte aus Lagerbeständen in der Applikation verbaut werden sollen, ist es sinnvoll ei-ne ältere Revision einzubinden.

Abb. 53: Beispiel-Korrekturdialog mit Änderungen

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


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6.3 Prozessdaten Einstellungen EtherCAT Slave (PDO)Die von einem EtherCAT Slave zyklisch übertragenen Prozessdaten (Process Data Objects, PDO) sind dieNutzdaten, 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 derHochlaufphase, um festzulegen, welche Prozessdaten (Größe in Bit/Bytes, Quellort, Übertragungsart) er vonoder zu diesem Slave übermitteln möchte. Eine falsche Konfiguration kann einen erfolgreichen Start desSlaves verhindern.

Für Beckhoff EtherCAT Slaves EL/ES/EP gilt im Allgemeinen:

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

• Wenn vorgesehen, können die Prozessdaten im Systemmanager verändert werden. Siehe dazu dieGerätedokumentation. Solche Veränderungen können sein: Ausblenden eines Kanals, Anzeige vonzusätzlichen zyklischen Informationen, Anzeige in 16 Bit statt in 8 Bit Datenumfang usw.

• Die Prozessdateninformationen liegen bei so genannten "intelligenten" EtherCAT-Geräten ebenfalls imCoE-Verzeichnis vor. Beliebige Veränderungen in diesem CoE-Verzeichnis, die zu abweichendenPDO-Einstellungen führen, verhindern jedoch den erfolgreichen Hochlauf des Slaves. Es wirdabgeraten, andere als die vorgesehenen 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 folgtvorgenommen werden (siehe nachfolgende Abbildung).

• A: Wählen Sie das zu konfigurierende Gerät• B: im Reiter "Process Data" in der Input- oder Output-Syncmanager zu wählen (C)• D: die PDOs können an- bzw. abgewählt werden• H: die neuen Prozessdaten sind als verlinkbare Variablen im Systemmanager sichtbar. Nach einem

Aktivieren der Konfiguration und TwinCAT-Neustart (bzw. Neustart des EtherCAT Masters) sind dieneuen Prozessdaten aktiv

• E: wenn ein Slave dies unterstützt, können auch Input- und Output-PDO gleichzeitig durch Anwahleines so genannten PDO-Satzes ("predefined PDO-settings") verändert werden.

Abb. 54: Konfigurieren der Prozessdaten


EP3356-002260 Version: 1.1.0

Manuelle Veränderung der ProzessdatenIn der PDO-Übersicht kann laut ESI-Beschreibung ein PDO als „fixed“ mit einem Flag „F“ gekenn-zeichnet sein (siehe vorherige Abbildung, J). Solche PDOs können prinzipiell nicht in ihrer Zusam-menstellung verändert werden, auch wenn TwinCAT den entsprechenden Dialog anbietet („Edit“).Insbesondere können keine beliebigen CoE-Inhalte als zyklische Prozessdaten eingeblendet wer-den. Dies gilt im Allgemeinen auch für den Fall, dass ein Gerät den Download der PDO Konfigurati-on „G“ unterstützt. Bei falscher konfiguration verweigert der EtherCAT Slave üblicherweise denStart und Wechsel in den OP-State. Eine Logger-Meldung wegen „invalid SM cfg“ wird im System-manager ausgegeben:`Box 1 (EP3356)` (0022): state change aborted (requested ‚SAFEOP`, back to ‚PREOP`), `Box1(EP3356)` (0022): `PREOP to SAFEOP`failed! Error: `check device state for SAFEOP`, AL Status`0x0012`read and 0x0004` expected. AL Status code `0x001e – Invalid SM IN cfg` Diese Fehler-meldung „invalid SM IN cfg“ oder „invalid SM OUT cfg“ bietet gleich einen Hinweis auf die Ursachedes fehlgeschlagenen Starts.

6.4 Konfiguration mit TwinCATKlicken Sie im linken Fenster des TwinCAT System Managers auf den Baumzweig der EtherCAT Box dieSie konfigurieren möchten (in diesem Beispiel EP2816-0008).

Abb. 55: Baumzweig der zu konfigurierende EtherCAT Box

Im rechten Fenster des TwinCAT System Managers stehen Ihnen nun verschiedene Karteireiter zurKonfiguration der EtherCAT Box zur Verfügung.


EP3356-0022 61Version: 1.1.0

Karteireiter Allgemein

Abb. 56: Karteireiter Allgemein

Name Name des EtherCAT-GerätsId Laufende Nr. des EtherCAT-GerätsTyp Typ des EtherCAT-GerätsKommentar 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. 57: Karteireiter EtherCAT


EP3356-002262 Version: 1.1.0

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

benutzt werden, um jedes EtherCAT-Gerät anhand seiner physikalischen Positionim Kommunikationsring zu adressieren. Die Auto-Inkrement-Adressierung wirdwährend der Start-Up-Phase benutzt, wenn der EtherCAT-master die Adressen andie EtherCAT-Geräte vergibt. Bei der Auto-Inkrement-Adressierung hat der ersteEtherCAT-Slave im Ring die Adresse 0000hex und für jeden weiteren Folgendenwird die Adresse um 1 verringert (FFFFhex, FFFEhex usw.).

EtherCAT Adr. Feste Adresse eines EtherCAT-Slaves. Diese Adresse wird vom EtherCAT-Masterwährend der Start-Up-Phase vergeben. Um den Default-Wert zu ändern, müssenSie 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 dieReihenfolge der EtherCAT-Geräte im Kommunikationsring zu ändern, dann istdieses 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 EtherCAT-Geräts.

Karteireiter Prozessdaten

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


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Abb. 58: 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 SM1für den Mailbox-Intput (MbxIn) benutzt.Der SM2 wird für die Ausgangsprozessdaten (Outputs) und der SM3 (Inputs) für die Eingangsprozessdatenbenutzt.

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

PDO-Zuordnung

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

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

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

Die markierten Einträge sind die PDOs, die an der Prozessdatenübertragung teilnehmen. Diese PDOswerden in der Baumdarstellung das System-Managers als Variablen des EtherCAT-Geräts angezeigt. DerName der Variable ist identisch mit dem Parameter Name des PDO, wie er in der PDO-Liste angezeigt wird.Falls ein Eintrag in der PDO-Zuordnungsliste deaktiviert ist (nicht markiert und ausgegraut), zeigt dies an,das dieser Eintrag von der PDO-Zuordnung ausgenommen ist. Um ein ausgegrautes PDO auswählen zukönnen, müssen Sie zuerst das aktuell angewählte PDO abwählen.


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Aktivierung der PDO-Zuordnung• der EtherCAT-Slave einmal den Statusübergang PS (von Pre-Operational zu Safe-Operational)

durchlaufen (siehe Karteireiter Online [ 68])

• der System Manager die EtherCAT-Slaves neu laden (Schaltfläche )

PDO-Liste

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

Spalte BeschreibungIndex 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 mitdiesem Parameter als Namen.

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

M Obligatorisches PDO (Mandatory). Dieses PDO ist zwingend Erforderlich und muss deshalbeinem Sync-Manager Zugeordnet werden! Als Konsequenz können Sie dieses PDO nicht ausder Liste PDO-Zuordnungen streichen

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

Download

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

PDO-Zuordnung

Falls dieses Kontrollkästchen angewählt ist, wird die PDO-Zuordnung die in der PDO-Zuordnungslistekonfiguriert ist beim Startup zum Gerät herunter geladen. Die notwendigen, zum Gerät zu sendendenKommandos können in auf dem Karteireiter Startup [ 64] betrachtet werden.

PDO-Konfiguration

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

Karteireiter Startup

Der Karteireiter Startup wird angezeigt, wenn der EtherCAT-Slave eine Mailbox hat und das ProtokollCANopen over EtherCAT (CoE) oder das Protokoll Servo drive over EtherCAT unterstützt. Mit Hilfe diesesKarteireiter können Sie betrachten, welche Download-Requests während des Startups zur Mailbox gesendetwerden. Es ist auch möglich neue Mailbox-Requests zur Listenanzeige hinzuzufügen. Die Download-Requests werden in der selben Reihenfolge zum Slave gesendet, wie sie in der Liste angezeigt werden.


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Abb. 59: Karteireiter Startup

Spalte BeschreibungTransition 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 festund kann vom Anwender nicht geändert oder gelöscht werden.

Protokoll Art des Mailbox-ProtokollsIndex Index des ObjektsData 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.

Karteireiter CoE - Online

Wenn der EtherCAT-Slave das Protokoll CANopen over EtherCAT (CoE) unterstützt, wird der zusätzlicheKarteireiter 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. Detailszu den Objekten der einzelnen EtherCAT-Geräte finden Sie in den gerätespezifischenObjektbeschreibungen.


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Abb. 60: Karteireiter CoE - Online

Darstellung der Objekt-Liste

Spalte BeschreibungIndex Index und Subindex des ObjektsName Name des ObjektsFlags 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


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Update List Die Schaltfläche Update List aktualisiert alle Objekte in der ListenanzeigeAuto 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. 61: Erweiterte Einstellungen

Online- über SDO-Information

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

Offline- über EDS-Datei

Wenn dieses Optionsfeld angewählt ist, wird die Liste der im Objektverzeichnisenthaltenen Objekte aus einer EDS-Datei gelesen, die der Anwenderbereitstellt.


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Karteireiter Online

Abb. 62: 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 fordertder Master den Zustand SAFEOP (Safe-Operational) an. Wenn der Slave nun beimZustandswechsel versagt, setzt er das Fehler-Flag. Der aktuelle Zustand wird nunals ERR PREOP angezeigt. Nach Drücken der Schaltfläche Fehler löschen ist dasFehler-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-Slave an. Der DLL-Statuskann vier verschiedene Zustände annehmen:

Status BeschreibungNo 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.


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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.


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6.5 Grundlagen zur FunktionEL/EP3356 und SonderversionenWenn nicht anders genannt, bezieht sich die Angabe „EL/EP3356“ immer auch auf die Sonderver-sionen wie z. B. EL3356-0010 und EP3356-0022.

Die Messfunktionen der EL/EP3356 lassen sich wie folgt beschreiben:

• Mit der Analogeingangsklemme EL3356 oder der Analogeingangsbox EP3356 wird dieVersorgungsspannung einer Wägezelle als Referenzspannung und auch die der Krafteinwirkungproportionalen Differenzspannung erfasst.

• Es muss eine Vollbrücke angeschlossen werden. Steht nur eine Viertel- oder Halbbrücke zurVerfügung, müssen externe Ergänzungsbrücken hinzugefügt werden. Der Nennkennwert ist dannentsprechend zu modifizieren.

• Die Messung der Referenz- und Differenzspannung erfolgt zeitgleich• Da die beiden Spannungen gleichzeitig gemessen werden, ist grundsätzlich keine hochgenaue

Referenzspannung in Bezug auf den Pegel notwendig. Mit Änderung der Referenzspannung ändertsich im gleichen Maße die Differenzspannung über die Vollbrücke. Daher sollte hier eine stabilisierteReferenzspannung verwendet werden, die nur geringen Schwankungen unterliegt (z. B. mit derVersorgungsklemme EL95xx)

• Die Veränderung des Quotienten aus Differenz- und Referenzspannung entspricht der relativenKrafteinwirkung auf die Wägezelle.

• Der Quotient wird in Gewicht umgerechnet und als Prozessdatum ausgegeben.• Die Datenverarbeitung unterliegt folgenden Filtervorgängen:

der Analogwandler (ADC) integriert über 76 Samples Mittelwertbildung im Averager (wenn aktiviert) Softwarefilter IIR/FIR (wenn aktiviert)

• Die EL/EP3356 verfügt über einen automatischen Abgleich/Selbstkalibrierung Default-Zustand: aktivierte Selbstkalibrierung, Durchführung alle 3 Minuten Abweichungen der verwendeten Analogeingangsstufen (Temperatur-, Langzeitdrift usw.) werden

durch automatische regelmäßige Kalibrierungen überprüft und innerhalb des zulässigenToleranzbereiches ausgeglichen.

die Automatik ist abschaltbar bzw. kontrolliert ansteuerbar• Die EL/EP3356 kann auch als 2-kanalige analoge Eingangsklemme/Eingangsbox zur

Spannungsmessung [ 92] verwendet werden.• Die EL3356-0010 und die EP3356-0022 verfügen über eine aktivierbare Zeitstempelfunktion durch

Distributed Clocks. Im DC-Modus sind die Filterfunktionen außer Betrieb.

Allgemeine Hinweise• Die Messbereiche beider Kanäle (Versorgungsspannung und Brückenspannung) sollten immer so weit

wie möglich ausgenutzt werden, um eine hohe Messgenauigkeit zu erreichen. Empfohlen wird eineVersorgungsspannung von 12 V in Verbindung mit einer Wägezelle mit einer derart beschaffenenEmpfindlichkeit (z.B. 2 mV/V), dass eine möglichst große Brückenspannung - idealerweise ±25 mV -erzeugt wird. Dabei sind die Eingangsspannungen (siehe technische Daten) zu beachten.


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Abb. 63: Eingangsspannungen

• Ein Parallelbetrieb von Wägezellen ist mit der EL/EP3356 möglich. Dabei ist zu beachten: die EL3356 stellt keine Versorgung bereit! Somit muss die verwendete Spannungsversorgung

ausreichend dimensioniert werden, da sich der Gesamtbrückenwiderstand aller zusammengeschalteten DMS durch die Parallelschaltung deutlich verringert.

es sollten vom Wägezellen-Hersteller entsprechend für den Parallelbetrieb freigegebene undabgeglichene Wägezellen verwendet werden. Die Nennkennwerte [mV/V], Nulloffset [mV/V] undImpedanz [Ω, Ohm] werden dann üblicherweise entsprechend angeglichen.

ein 6-Leiter-Anschluss wird mit der EL3356 ausdrücklich empfohlen

Abb. 64: Parallelschaltung mit EL3356


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Abb. 65: Parallelschaltung mit EP3356

• Wägezellen-Signale sind von geringer Amplitude und mitunter sehr empfindlich für EMV-Störungen. InAnbetracht der anlagentypischen Besonderheiten und unter Berücksichtigung der technischenMöglichkeiten sind zielführende EMV-Schutzmaßnahmen nach dem Stand der Technik anzuwenden.Der Schirm des Sensorkabels kann an der EL3356 an den Klemmstellen 4/8 aufgelegt werden. Unterhoher EMV-Störbelastung kann es hilfreich sein, den Kabelschirm vor der Klemme noch zusätzlich mitgeeignetem Schirmmaterial aufzulegen.

• die minimal zulässige zugeordnete EtherCAT Zykluszeit für die EL/EP3356 beträgt 100 µs.• Soll die EL3356-0010 oder die EP3356-0022 im Distributed Clocks-Betrieb genutzt werden:

Ist DC zu aktivieren

Ist das Prozessdatum [ 95] Timestamp zu aktivieren. Die Filterfunktionen sind dann außerBetrieb.

Signalflussplan

Abb. 66: Signalflussplan der EP3356-0022

Die EL/EP3356 bearbeitet die Daten in folgender Reihenfolge:

• Hardware-Tiefpass 10 kHz• 2-kanaliges simultanes Sampling in 10,5/105,5 kSps mit 64-facher Überabtastung durch Delta-Sigma-

(ΔΣ)-Wandler und interner Vorfilterung• Averager 4-fach (deaktivierbar)• Software-Filter (deaktivierbar)• Gewichtsberechnung


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Messprinzip Delta-Sigma-(ΔΣ)-WandlerDas in der EL/EP3356 verwendete Messprinzip mit realer Abtastung im MHz-Bereich verschiebt Ali-asing-Effekte in einen sehr hochfrequenten Bereich, so dass für den Betrieb im kHz-Bereich in derRegel keine derartigen Effekte zu erwarten sind.

Averager

Um die hohe Datenrate des Analog-Digital-Wandlers (ADC) auch bei langsamen Zykluszeiten nutzen zukönnen, ist dem ADC ein Mittelwertfilter nachgeschaltet. Dieser bildet einen gleitenden Mittelwert über dieletzten 4 Messwerte. Diese Funktion lässt sich über das CoE-Objekt "Mode X enable averager" für jedenModus deaktivieren.

Software-FIlter

Die EL/EP3356 ist mit einem digitalen Software-Filter ausgestattet, das je nach Einstellung die Charakteristikeines Filter mit endlicher Impulsantwort (Finite Impulse Response filter, FIR-Filter) oder eines Filter mitunendlicher Impulsantwort (Infinite Impulse Response filter, IIR-Filter), annehmen kann. Der Filter ist perdefault als 50 Hz-FIR aktiviert.

Im jeweiligen Messmodus kann der Filter aktiviert (0x8000:01, 0x8000:02) [ 107] und parametriert(0x8000:11, 0x8000:12) [ 107] werden (die EL3356-0000 unterstützt nur Modus 0).

FIR 50/60 Hz• Der Filter arbeitet als Notch-Filter (Kerbfilter) und bestimmt die Wandlungszeit der Klemme/Box. Je

höher die Filterfrequenz, desto schneller ist die Wandlungszeit. Es steht ein 50 Hz und ein 60 Hz Filterzur Verfügung. Kerbfilter bedeutet, dass der Filter bei der genannten Filterfrequenz und Vielfachendavon Nullstellen (Kerben) im Frequenzgang hat, diese Frequenzen also in der Amplitude dämpft. DasFIR-Filter arbeitet als nicht-rekursives Filter.

PDO Filter• Der Filter verhält sich wie die oben beschriebenen 50/60Hz FIR Filter. Jedoch lässt sich hier die

Filterfrequenz in 0,1 Hz Schritten durch ein Ausgangsdatenobjekt einstellen. Der Filterfrequenzbereichreicht von 0,1 Hz bis 200 Hz und kann im laufenden Betrieb umparametriert werden. Dazu muss dasPDO 0x1601 ("RMB Filter frequency") in die Prozessdaten eingeblendet und im Objekt 0x8000:11 derEintrag "PDO Filter frequency" ausgewählt werden.

• Diese Funktion erlaubt der EL/EP3356 Störungen einer bekannten Frequenz aus dem Messsignal zuunterdrücken. Ein typischer Anwendungsfall ist z.B. ein Silo, welches durch eine angetriebeneSchnecke befüllt und gewogen wird. Die Drehzahl der Schnecke ist bekannt und kann als Frequenz indas Objekt übernommen werden. Somit können mechanische Schwingungen aus dem Messsignalentfernt werden.

Abb. 67: Notch-Kennlinie/Amplitudengang und Sprungantwort der FIR-Filter

IIR-Filter 1..8• Der Filter mit IIR-Charakteristik ist ein zeitdiskretes, lineares, zeitinvariantes Filter, welches in 8 Leveln

eingestellt werden kann (Level 1 = schwaches rekursives Filter, bis Level 8 = starkes rekursives Filter).Der IIR kann als gleitende Mittelwertberechnung nach einem Tiefpass verstanden werden.


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Abb. 68: Sprungantwort und Bodediagramm der IIR-Filter


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Übersicht WandlungszeitenFilter Set-tings

Wert PDO Update-zeit EL3356

PDO Update-zeitEP3356-0022/EL3356-0010

Filtereigen-schaft

Grenzfrequenz(-3 dB) [Hz](typ.)

Kommentar Anstiegszeit10-90 % [s](typ.)

Filter deakti-viert

- min. 10 ms Zyklussynchron,min. 100 µs

- - - -

0 FIR 50 Hz min. 10 ms 312.5 µs 50 HzNotchfilter

22 Hz Wandlungszeit typ.312.5 µs

0.013

1 FIR 60 Hz min. 10 ms 260.4 µs 60 HzNotchfilter

25 Hz Wandlungszeit typ.260.4 µs

0.016

2 IIR1 Zyklussynchron(bis min. 10 msUpdate)

Zyklussynchron(bis min.100 µs)

Tiefpass 2000 Hz a0=1/21 = 0.5 0.00033 IIR2 Tiefpass 500 Hz a0=1/22 = 0.25 0.00084 IIR3 Tiefpass 125 Hz a0=1/24 = 62.5e-3 0.00355 IIR4 Tiefpass 30 Hz a0=1/26 = 15.6e-3 0.0146 IIR5 Tiefpass 8 Hz a0=1/28 = 3.91e-3 0.0567 IIR6 Tiefpass 2 Hz a0=1/210 = 977e-6 0.2258 IIR7 Tiefpass 0.5 Hz a0=1/212 = 244e-6 0.99 IIR8 Tiefpass 0.1 Hz a0=1/214 = 61.0e-6 3.610 Dynamic IIR Der Filter wechselt dynamisch zwischen den Filtern IIR1 bis IIR811 PDO Filter fre-

quencymin. 10 ms 1/PDO Va-

lue[Hz]*64Notchfiltermit einstell-barer Fre-quenz

ca. 0,443 * PDOValue [Hz]

- -

Filter und ZykluszeitBei eingeschalteten FIR Filtern (50 Hz oder 60 Hz) werden die Prozessdaten maximal mit der ange-gebenen Wandlungszeit aktualisiert (siehe Tabelle). Die IIR Filter arbeiten zyklussynchron. Somitsteht jedem SPS-Zyklus ein neuer Messwert zur Verfügung.

An welcher Stelle die Filter eingestellt werden können ist in dem Kapitel „CoE-Objektbeschreibung undParametrierung“ z.B. unter dem Index 0x8000:12 beschrieben.

IIR FilterDifferenzengleichung: Yn= Xn * a0 + Yn-1 * b1 mit a0 + b1 = 1a0= (siehe Tabelle), b1 = 1 – a0

Dynamisches IIR Filter

Das dynamische IIR-Filter schaltet in Abhängigkeit der Gewichtsänderung eigenständig die 8 verschiedenenIIR-Filter durch. Das Konzept:

• Zielzustand ist immer der IIR8-Filter, also die größtmögliche Dämpfung und somit ein sehr beruhigterMesswert.

• Bei schnellen Änderungen der Eingangsgröße wird der Filter geöffnet also zum nächstniedrigerenFilter geschaltet (wenn noch möglich). Dadurch wird der Signalflanke mehr Gewicht gegeben und derMesswertverlauf kann schnell der Last folgen.

• Bei geringer Messwertänderung wird der Filter zugezogen, also zum nächsthöheren Filter geschaltet(wenn noch möglich). Dadurch wird der statische Zustand mit einer hohen Genauigkeit abgebildet.

• Die Bewertung ob eine Filteränderung nach unten erforderlich bzw. nach oben möglich ist, erfolgtfortlaufend in festem Zeitabstand.

Die Parametrierung wird über die CoE Enträge 0x8000:13 [ 107] und 0x8000:14 [ 107] vorgenommen. DieBewertung erfolgt nach 2 Parametern:

• Im Objekt "Dynamic filter change time" (0x8000:13) [ 107] wird eingestellt, in welchem Zeitabstand dasvorliegende Signal neu bewertet wird

• Im Objekt 0x8000:14 [ 107] wird festgelegt, welche maximale Abweichung in dieser Zeit zulässig ist,ohne dass es zu einer Filterumschaltung kommt.

Beispiel:


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Der dynamische Filter soll derart eingestellt werden, dass eine maximale Steigung von 0.5 digit pro 100 ms(5 Digit pro Sekunde) möglich ist, ohne dass der Filter geöffnet wird. Dadurch wird eine "ruhige"Messwertausgabe erreicht. Bei schnellerer Änderung soll aber umgehend der Last gefolgt werden können.

• Dynamic filter change time (0x8000:13) [ 107] = 10 (entspricht 100 ms)

• Dynamic filter delta (0x8000:14) [ 107] = 0.5 (bezogen auf den berechneten Lastwert)

Im Folgenden ist der Messwertverlauf bei langsamer (links) und schneller (rechts) Änderung abgebildet.

Abb. 69: Auswirkung dynamischer IIR-Filter

• Links: Die Waage wird langsam belastet. Die Änderung des Gewichtes (delta/time) bleibt unterhalb derMarke von 0.5 Digit pro 100 ms. Der Filter bleibt somit unverändert auf der stärksten Stufe (IIR8) undbewirkt einen schwankungsarmen Messwert.

• Rechts: Die Waage wird schlagartig belastet. Die Änderung des Gewichtes überschreitet sofort denGrenzwert von 0.5 Digit pro 100 ms. Der Filter wird alle 100 ms um eine Stufe geöffnet(IIR8 → IIR7 → IIR6 ...) und der Anzeigewert folgt sofort dem Sprung. Nach der Entfernung desGewichtes fällt das Signal zügig wieder ab. Ist die Änderung des Gewichtes kleiner als 0.5 Digit pro100 ms, wird der Filter alle 100 ms eine Stufe stärker gestellt bis IIR8 erreicht wird. Die grüne Linie sollden abnehmenden "Rauschpegel" verdeutlichen.

Gewichtsberechnung

Nach jeder Erfassung der Analogeingänge erfolgt die Berechnung des resultierenden Gewichts bzw. derresultierenden Kraft, welche sich aus dem Verhältnis des Messsignals zum Referenzsignal und ausmehreren Kalibrierungen zusammensetzt:

YR = (UDiff / Uref) x Ai (1.0) Berechnung des Rohwertes in mV/VYL = ( (YR – CZB) / (Cn – CZB) ) * Emax (1.1) Berechnung des GewichtsYS = YL * AS (1.2) Skalierfaktor (z.B. Faktor 1000 für Umskalierung

von kg in g)YG = YS * (G / 9.80665) (1.3) Einfluss der ErdbeschleunigungYAUS = YG x Gain - Tara (1.4) Gain und Tara


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Legende

Name Bezeichnung CoE IndexUDiff Brückenspannung/Differenzspannung des Sensorelementes, nach

Averager und FilterUref Brückenspeisespannung/Referenzsignal des Sensorelementes, nach

Averager und FilterAi Interne Verstärkung, nicht veränderbar. Dieser Faktor berücksichtigt die

Einheitennormierung von mV zu V und die unterschiedlichenVollausschläge der Eingangskanäle

Cn Nennkennwert des Sensorelementes (Einheit mV/V, z.B. nominell 2 mV/Voder 2.0234 mV/V laut Abgleichprotokoll)

8000:23 [ 107]

CZB Nullpunktabgleich (Zero balance) des Sensorelementes (Einheit mV/V, z.B.-0.0142 laut Abgleichprotokoll)

8000:25 [ 107]

Emax Nennlast des Sensorelementes 8000:24 [ 107]AS Skalierfaktor (z.B. Faktor 1000 für Umskalierung in kg in g) 8000:27 [ 107]G Erdbeschleunigung in m/s^2 (default: 9.80665 ms/s^2) 8000:26 [ 107]Gain 8000:21 [ 107]Tara 8000:22 [ 107]

Wandlungsmodus

Der so genannte Wandlungsmodus bestimmt die Geschwindigkeit und Latenz der analogen Messung in derEL/EP3356. Die Charakteristika:

Modus Bedeutung typ. Latenz EL3356 EL3356-0010undEP3356-0022

Stromaufnahme typ.

0 High precisionAnaloge Wandlung mit 10,5 kSps(Samples per second) LangsameWandlung und damit hoheGenauigkeit

7,2 ms x x 70 %(bez. Nennwert, siehe

Technische Daten[ 9])

1 High speed / low latency AnalogeWandlung mit 105,5 kSps (Samplesper second) schnelle Wandlung beigeringer Latenz

0,72 ms - x 100 %(bez. Nennwert, siehe

Technische Daten[ 9])

Das Wandlungsprinzip der EL/EP3356 bedingt, dass erst nach einer definierten Zeit die analoge Spannungals Digitalwert zur Verfügung steht. Dies veranschaulicht die nachfolgende Abbildung.

Es wird ein Sprungsignal 0 →1 auf den Eingang gegeben. Je nach Wandlungsmodus 0/1 ist nach 7,2 msbzw. 0,72 ms der Messwert innerhalb der definierten Genauigkeit erreicht und auslesbar. Zu diesemZeitpunkt wird auch im Distributed Clocks-Betrieb der Zeitstempel gewonnen. Im realen Betrieb wirdüblicherweise kein sprungbehaftetes sondern ein höherfrequentes, wenn auch stetiges Signalangeschlossen. Dann bildet die EL/EP3356 das Eingangssignal mit der entsprechenden Latenz zurWeiterverarbeitung ab, weshalb auch eine schnellere Abfrage der Abtasteinheit in kürzeren Abständen alsdie Latenzzeit (EL3356-0010/EP3356-0022 ermöglicht bis 100 µs) zur detailgetreuen Abbildung desanalogen Eingangssignals sinnvoll ist.


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Abb. 70: Latenz des Analog-Digital-Wandlers

Eine Veränderung der angegebenen Latenzzeit ist nicht möglich.

Darüber hinaus sind in jedem Modus über CoE einzeln einstellbar

• Aktivierung Averager• Aktivierung Filter• Filterart

Abb. 71: zu den einzelnen Modi gehörige Einstellparameter im CoE

Die EL3356 verfügt nur über Modus 0, die EL3356-0010 und die EP3356-0022 über Modus 0 + 1.


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Moduswechsel (nur EL3356-0010, EP3356-0022)

Insbesondere für dynamische Wägevorgänge kann es sinnvoll sein, während des Wägevorgangs dieMesscharakteristik erheblich zu verändern. Wenn z. B. ein Schüttgut sackweise innerhalb 5 Sekundenabgefüllt wird, sollte zu anfangs ein sehr offener Filter eingesetzt werden, damit der Messwert schnell demFüllungsgrad folgt. Dass der Messwert dabei sehr ungenau ist und hohen Schwankungen unterliegt, spieltwährend dieser Phase keine Rolle. Wenn der Sack dann zu >90 % befüllt ist, muss die Befüllungverlangsamt und mit hoher Genauigkeit die Beladung verfolgt werden, der Filter ist nun "zuzuziehen".Deshalb können in der EL3356-0010 und EP3356-0022 die beiden Wandlungsmodi über dasProzessdatenbit "Sample mode" in Bezug auf die Analogwertverarbeitung umgeschaltet werden.

Der Moduswechsel dauert ca. 30 ms, in dieser Zeit sind die Messwerte ungültig und zeigen dies durch dasStatusbyte an.

Abb. 72: Umschaltung SampleMode


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6.6 Anwendungshinweise

Symmetrisches Bezugspotential

Die EL/EP3356 misst die beiden Spannungen Usupply und Ubridge unabhängig voneinander und ohnegalvanischen Bezug zu einer Versorgungsspannung. Die Messgenauigkeit kann zusätzlich gesteigertwerden, wenn ein Auseinanderdriften der internen Messkreise durch eine interne Kopplung verhindert wird.Dazu besitzt die EL/EP3356 einen internen Schalter, der standardmäßig geschlossen ist und einenPotentialbezug zwischen interner Elektronik und dem Brückenpunkt herstellt.

Abb. 73: Interner Schalter zur Erhöhung der Messgenauigkeit

Wenn mehrere DMS aus derselben Versorgung gespeist werden und es zu Ausgleichsströmen kommt diedie Messung verfälschen, kann der Schalter über CoE 0x8000:05 [ 107] geöffnet werden. Alternativ sindgalvanisch getrennte DMS-Versorgungen zu installieren.

Drahtbrucherkennung

Die EL/EP3356 verfügt über keine ausdrückliche Drahtbrucherkennung. Wird jedoch eine der Bridge-Leitungen getrennt, geht i. d. R. die dort gemessene Spannung gegen den Endwert und zeigt somit einenError im Status-Wort an. Ein Over/Underrange der Speisespannung wird ebenfalls angezeigt.

Input freeze

Wenn die Klemme/Box durch InputFreeze im Control-Wort in den Freeze-Zustand versetzt wird, werdenkeine analogen Messwerte mehr an den internen Filter weitergereicht. Diese Funktion ist dann anwendbar,wenn z. B. aus der Applikation ein Einfüllstoß erwartet wird, der durch die Kraftbelastung die Filter unnötigübersteuern würde. Das hätte zur Folge, dass einige Zeit verstreichen würde, bis sich die Filter wiedereingeschwungen hätten. Der Anwender hat selbst auszumessen, wie lange für seinen Einfüllvorgang dasInputFreeze sinnvoll ist.

Zur Verdeutlichung: die zeitliche Steuerung und Entscheidung über den InputFreeze muss vom Anwender inder PLC realisiert werden, sie ist nicht Bestandteil der EL/EP3356.

Im folgenden Beispiel (aufgezeichnet mit Scope2) werden Stöße auf eine 15 kg-Wägezelle aufgezeichnet,der Filter ist mit IIR1 weit offen damit steile Flanken im Signal auftreten.


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Abb. 74: Stöße auf Wägezelle mit und ohne InputFreeze

Erläuterung: Blau dargestellt ist die Gewichtskraft (A), in rot (B) der Zustand der Variable InputFreeze dievom PLC-Program bedient wird und TRUE/FALSE sein kann. Die ersten beiden Stöße (C) führen zu großenSpitzenausschlägen im Signal. Danach wird im PLC-Programm (siehe Beispielprogramm [ 116]) folgendesaktiviert:

• wenn sich der Messwert zum letzten Zyklus (Zykluszeit 100 µs) um mehr als 10 g geändert hat (alsIndiz für schlagartige Belastung), wird bInputFreeze durch einen TOF-Baustein an die EL/EP3356 für50 ms auf TRUE gesetzt

In (D) ist die Wirkung zu sehen: Die Spitzenbelastungen werden von der EL/EP3356 nicht mehr zur Kenntnisgenommen. Bei optimaler Anpassung an den erwarteten Kraftstoß kann die EL/EP3356 ohneÜberschwingen den aktuellen Belastungswert einmessen

Schwerkraftanpassung

Die Berechnung der Gewichtskraft ist abhängig von der Gravitation/Erdschwerkraft/Fallbeschleunigung amAufstellort der Waage. Im Allgemeinen entspricht die Gravitationsbeschleunigung der Erde am Aufstellort derAnlage nicht dem festgelegten Standardwert g = 9,80665 m/s². Beispielsweise sind in Deutschland 4Fallbeschleunigungszonen festgelegt, in denen eine lokale Gravitationsbeschleunigung von 9,807 m/s² bis9,813 m/s² anzunehmen ist. Es handelt sich hier also schon innerhalb Deutschlands um eine deutlicheStreuung im Promille-Bereich für die Gravitationsbeschleunigung, die sich über die Formel FG = m*g direktauf die gemessene Gewichtskraft auswirkt!

Wenn:

• Wägezellen im theoretischen Abgleich mit Kennwerten nach Sensorzertifikat eingesetzt werden• Eichgewichte verwendet werden, deren Gewichtskraft am Waagenaufstellort naturgemäß eine andere

ist als am Herkunftsort• Waagen der Genauigkeitsklasse I bis III realisiert werden• generell eine fallbeschleunigungsabhängige Waage realisiert wird

sollte geprüft werden, ob die Schwerkraftkorrektur über das Objekt 0x8000:26 [ 107] angepasst werdenmuss.


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Ruheerkennung

Wiegen ist ein dynamischer Vorgang, der zu großen Sprüngen in der Brückenspannung und damitWertberechnung führen kann. Nach einer Belastungsänderung muss sich der Messwert erst "beruhigen"damit der Prozesswert in der Steuerung verwertbar ist. Die Auswertung des Messwertes und der Entscheidüber den Grad der Ruhe kann in der Steuerung vorgenommen werden, die EL/EP3356 bietet aber ebenfallsdiese Funktion, die standardmäßig aktiviert ist. Das Ergebnis wird im Status-Wort ausgegeben.

• Befindet sich der Lastwert länger als Zeit x innerhalb eines Wertebereichs y, wird das SteadyState imStatusWord aktiviert

• Sobald diese Bedingung nicht mehr zutrifft, wird SteadyState auf FALSE gesetzt.• Die Parameter x und y können im CoE vorgegeben werden• Die Auswertung wird natürlich erheblich vom eingestellten Filter beeinflusst

Im folgenden Beispiel (aufgenommen mit den TwinCAT Scope2) wird eine 15 kg-Wägezelle sprunghaft mit547 g ent- und belastet. SteadyState unterliegt einer Fensterzeit von 100 ms und 8 g Toleranz (15 kgNennwert, Skalierung 1000; siehe CoE).

Abb. 75: Sprunghafte ent- und belastung einer Wägezelle

Eichfähigkeit

"Eichen" ist eine besondere Art der Kalibrierung, die nach besonderen Vorschriften und unter Einbeziehungausgebildeten Personals und vorgeschriebener Hilfsmittel durchgeführt wird. Insbesondere beim Abfüllenvon Lebensmitteln sind im zentraleuropäischen Raum "geeichte" Waagen vorgeschrieben. Dadurch wird inbesonderer Weise die Richtigkeit der abgewogenen Menge sichergestellt.

Die Beckhoff Klemmen EL/KL335x als auch die Box EP3356 sind als Einzelgeräte nicht eichfähig. Siekönnen aber als Teilelemente in Applikationen integriert werden, welche dann durch entsprechendeMaßnahmen seitens des Integrators mit den nötigen Eigenschaften für Eichfähigkeit ausgerüstet werden.


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6.7 Kalibrierung und AbgleichDer Begriff "Kalibrierung" lässt sich in 3 verschiedenen Weisen auf die EL/EP3356 anwenden:

• Sensorkalibrierung: einmalige Kalibrierung des eingesetzten Sensors (DMS) beiAnlageninbetriebnahme

• Selbstkalibrierung: fortlaufende wiederholte Selbstkalibrierung der Klemme/Box zur Verbesserung derMessgenauigkeit

• Tara: wiederholte Brutto/Netto-Kompensation durch Tara

EL/EP3356 und SonderversionenWenn nicht anders genannt bezieht sich die Angabe „EL/EP3356“ immer auch auf die Sonderver-sionen wie z.B. EL3356-0010 und EP3356-0022.

Sensorkalibrierung

Durch die Kalibrierung wird die EL/EP3356 an die Kennlinie des Sensorelementes angepasst. Für diesenVorgang werden zwei Werte benötigt: der Ausgangswert ohne Belastung ("Zero balance") und der untervoller Belastung ("Rated output"). Diese Werte können durch ein Abgleichprotokoll oder durch eineKalibrierung mit Abgleichgewichten ermittelt werden.

Abb. 76: Anpassen an die Sensorkennlinie

Kalibrierung mittels Abgleich in der Anlage

Bei der "praktischen" Kalibrierung wird zuerst mit unbelasteter Waage, dann mit definiert belasteter Waagegemessen. Aus den Messwerten berechnet die EL/EP3356 automatisch die vorliegenden Sensorkennwerte.

Der Ablauf:

1. CoE-Reset mit Objekt 0x1011:01 durchführen, siehe Wiederherstellen des Auslieferungszustandes[ 121]

2. Scale factor (0x8000:27 [ 107]) = 1000 setzen (für Gewichtsangabe in g)3. Gravity of earth (0x8000:26 [ 107]) setzen falls erforderlich (default: 9.806650)4. Gain (0x8000:21 [ 107]) = 1 setzen5. Tara (0x8000:22 [ 107]) = 0 setzen6. Filter (0x8000:11 [ 107]) auf stärkste Sufe einstellen: IIR87. Nennlast des Sensors in 0x8000:24 [ 107] ("Nominal load") angeben


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8. Nullabgleich: Waage nicht belasten. Sobald der Messwert über mind. 10 Sekunden einen unveränder-lichen Wert zeigt, das Kommando "0x0101" (257dec) auf CoE-Objekt 0xFB00:01 ausführen. Durchdieses Kommando wird der aktuelle mV/V Wert (0x9000:11 [ 107]) in das "Zero balance" Objekt ein-getragen. Kontrolle: CoEObjekt 0xFB00:02 [ 105] und 0xFB00:03 [ 105] muss nach Ausführung "0"enthalten

9. Waage mit einer Referenzlast belasten. Diese sollte mindestens 20 % der Nennlast betragen. Je grö-ßer die Referenzlast, desto besser können die Sensor-Werte berechnet werden. In Objekt 0x8000:28[ 107] ("Reference load") die Last in der gleichen Einheit wie die Nennlast (0x8000:24 [ 107]) ange-ben. Sobald der Messwert über mind. 10 Sekunden einen unveränderlichen Wert zeigt, das Komman-do "0x0102" (258dec) auf CoE 0xFB00:01 [ 105] ausführen. Durch diesen Befehl ermittelt die EL/EP3356 den Ausgabewert bei Nenngewicht ("Rated output"). Kontrolle: CoE-Objekt 0xFB00:02 [ 105]und 0xFB00:03 [ 105] muss nach Ausführung "0" enthalten

10. Rückstellung: Kommando "0x0000" (0dec) auf CoE-Objekt 0xFB00:01 [ 105] ausführen.11. Filter auf niedrigere Stufe stellen.

Kalibrierung nach Sensor-Abgleichprotokoll (theoretische Kalibrierung)

Die Sensorkennwerte laut Hersteller-Zertifikat werden hier direkt der EL/EP3356 mitgeteilt, damit diese dieLast berechnen kann.

1. CoE-Reset mit Objekt 0x1011:01 durchführen, siehe Wiederherstellen des Auslieferungszustandes[ 121]

2. Scale factor (0x8000:27 [ 107]) = 1000 setzen (für Gewichtsangabe in g)3. Gravity of earth (0x8000:26 [ 107]) setzen falls erforderlich (default: 9.806650)4. Gain (0x8000:21 [ 107]) = 1 setzen5. Tara (0x8000:22 [ 107]) = 0 setzen6. Nennlast des Sensors in 0x8000:24 [ 107] ("Nominal load") angeben7. "Rated Output" (mV/V Wert 0x8000:23 [ 107]) aus dem Abgleichprotokoll übernehmen8. "Zero Balance" (0x8000:25 [ 107]) aus dem Abgleichprotokoll übernehmen

KalibrierungDie Kalibrierung ist für die Genauigkeit des Systems von großer Bedeutung. Um diese zu steigern,sollten die Filter während der gesamten Kalibrierphase möglichst stark eingestellt sein. Dabei kannes mehrere Sekunden dauern, bis sich ein statischer Wert eingestellt hat.


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Lokale SpeicherungDie beim theoretischen und praktischen Abgleich geänderten Werte werden in einem lokalen EE-PROM gespeichert. Dieses kann bis zu 1 Mio. mal beschrieben werden. Um die Lebensdauer desEEPROMS zu verlängern, sollten die Kommandos deshalb nicht zyklisch ausgeführt werden.

Selbstkalibrierung der Messverstärker

Die Messverstärker werden automatisch periodisch einer Überprüfung und Selbstkalibrierung unterzogen.Dafür sind mehrere Analogschalter vorgesehen, um die verschiedenen Kalibriersignale aufschalten zukönnen. Wichtig dabei ist, dass in jeder Phase der Kalibrierung immer der gesamte Signalpfad (inklusivealler passiven Bauteile) überprüft wird. Lediglich die Entstörglieder (L/C-Kombination) und die Analogschalterselbst können nicht erfasst werden. Zusätzlich wird in größeren Abständen noch ein Selbsttest durchgeführt.Die Selbstkalibrierung wird in der Default-Einstellung alle 3 Minuten durchgeführt.

Selbstkalibrierung

• Zeitintervall wird in 100 ms Schritten mit Objekt 0x8000:31 [ 107] eingestellt, default: 3 min. Dauerca 150 ms

Selbsttest• Wird zusätzlich zusammen mit jeder n-ten Selbstkalibrierung durchgeführt. Das Vielfache (n) wird mit

Objekt 0x8000:32 [ 107] eingestellt, default: 10 zusätzliche Dauer ca. 70 ms.

Durch die Selbstkalibrierung der Eingangsstufen in den beiden Arbeitspunkten (Nullpunkt und Endwert)werden die beiden Messkanäle aufeinander abgeglichen.

Schnittstelle zur Steuerung

Die Selbstkalibrierung findet automatisch in den festgelegten Abständen statt. Um zu verhindern, dasswährend eines zeitkritischen Messvorganges kalibriert wird, kann über das Bit "Disable calibration" imControlWord die automatische Kalibrierung auch dauerhaft gesperrt werden. Sollte es notwendig seinzusätzlich eine manuelle Prüfung durchzuführen, wird diese durch eine steigende Flanke des Bits "Startmanual calibration" im Prozessabbild gestartet. Während die Klemme/Box eine Selbstkalibrierung oder einSelbsttest durchführt, ist im Prozessabbild das Bit "Calibration in progress" gesetzt. Eine einmal gestarteteSelbstkalibrierung/Selbsttest kann nicht abgebrochen werden. Wenn die Selbstkalibrierung durch „Disablecalibration“ abgeschaltet wurde, kann sie trotzdem durch das Prozessdatenbit „Start calibration“ gestartetwerden.

SelbstkalibrierungDie Selbstkalibrierung wird erstmalig direkt nach dem Aufstarten der Klemme/Box durchgeführt. Zudiesem Zeitpunkt muss die externe Referenzspannung bereits anliegen. Sollte die Referenzspan-nung erst später angelegt werden, muss die Selbstkalibrierung manuell angestoßen werden (Pro-zessdaten Bit: „Start calibration“). Die Selbstkalibrierung muss nach jedem Aufstarten mindestenseinmalig durchgeführt werden. Die Versorgungsspannung muss während der Selbstkalibrierung an-liegen, da sonst nicht die nötigen Referenzspannungen erzeugt werden können. Wird die Selbstka-librierung länger oder dauerhaft unterbunden, ist eine geringere Messgenauigkeit zu erwarten.

Nach einer Änderung der Einstellungen im CoE (Bereich x80nn) wird in jedem Fall (auch beiDisabledCalibration = TRUE) eine Selbstkalibrierung durchgeführt, da die Einstellungen den Messvorgangbeeinflussen. CoE-Einstellungen sind soweit möglich außerhalb des fortlaufenden Messvorgangs zu ändern.

Tarierung

Beim Tarieren wird die Waage unter beliebiger anliegender Belastung "genullt", es wird also eineOffsetkorrektur durchgeführt. Dies ist zum Brutto/Netto-Ausgleich bei Gütern nötig, die ohnemassebehaftetem Behälter nicht gewogen werden können. Die EL/EP3356 unterstützt 2 Tarierungen, esempfiehlt sich, einen starken Filter bei der Tarierung einzustellen.


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Temporäres Tara• Der Korrekturwert wird NICHT in der Klemme/Box gespeichert und geht bei Spannungsausfall

verloren. Dazu wird das Kommando "0x0001" auf CoE-Objekt 0xFB00:01 [ 105] ausgeführt (binärerDialog im Systemmanager: "01 00"). Dabei wird das Tara Objekt (0x8000:22 [ 107]) so eingestellt,dass der Anzeigewert 0 ergibt. Hinweis: bei einem Geräteneustart (INIT->OP) wird das Tara nichtgelöscht. Außerdem kann dieses Tara über das Control-Word ausgeführt werden:

Dauerhaftes Tara• Der Korrekturwert wird lokal in der Klemme/Box im EEPROM gespeichert und geht bei

Spannungsausfall nicht verloren. Dazu wird das Kommando "0x0002" auf CoE-Objekt 0xFB00:01[ 105] ausgeführt (binärer Dialog im Systemmanager: "02 00"). Dabei wird das Tara Objekt (0x8000:22[ 107]) so eingestellt, dass der Anzeigewert 0 ergibt.

Lokale SpeicherungDie beim theoretischen und praktischen Abgleich geänderten Werte werden in einem lokalen EE-PROM gespeichert. Dieses kann bis zu 1 Mio. mal beschrieben werden. Um die Lebensdauer desEEPROMs zu verlängern, sollten die Kommandos deshalb nicht zyklisch ausgeführt werden.

Kommandos

Die vorher besprochenen Funktionen werden über Kommandos im standardisierten Objekt 0xFB00 [ 105]vorgenommen.

Index Name KommentarFB00:01 Request Eingabe des auszuführenden KommandosFB00:02 Status Status des aktuell ausgeführten Kommandos

0: Kommando fehlerfrei ausgeführt255: Kommando wird ausgeführt

FB00:03 Response Optionaler Rückgabewert des Kommandos

Um die Ausführung der Kommandos aus der PLC durchzuführen, können die FunktionsbausteineFB_EcCoESdoWrite und FB_EcCoESdoRead aus der TcEtherCAT.lib (enthalten in der Standard TwinCATInstallation) genutzt werden.

Kommandos der EL/EP3356

Über den CoE-Eintrag 0xFB00:01 [ 105] können der Klemme/Box folgende Kommandos übergeben werden:

Kommando Kommentar0x0101 Nullabgleich durchführen0x0102 Kalibrierung durchführen0x0001 Tarierung durchführen (Wert wird NICHT im EEprom der Klemme/Box

gespeichert)0x0002 Tarierung durchführen (Wert wird im EEprom der Klemme/Box gespeichert)


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6.8 Hinweise zur analogen SpezifikationBeckhoff IO-Geräte (Klemmen, Boxen) mit analogen Eingängen sind durch eine Reihe technischerKenndaten charakterisiert, siehe dazu die Technischen Daten in den jeweiligen Dokumentationen.

Zur korrekten Interpretation dieser Kenndaten werden im Folgenden einige Erläuterungen gegeben.

Messbereichsendwert

Ein IO-Gerät mit analogem Eingang misst über einen nominellen Messbereich, der durch eine obere undeine untere Schranke (Anfangswert und Endwert) begrenzt wird die meist schon der Gerätebezeichnungentnommen werden kann.

Der Bereich zwischen beiden Schranken wird Messspanne genannt und entspricht der Formel (Endwert -Anfangswert). Entsprechend zu Zeigergeräten ist dies die Messskala (vgl. IEC 61131) oder auch derDynamikumfang.

Für analoge IO-Geräte von Beckhoff gilt, dass als Messbereichsendwert (MBE) des jeweiligen Produkts(auch: Bezugswert) die betragsmäßig größte Schranke gewählt und mit positivem Vorzeichen versehen wird.Dies gilt für symmetrische und asymmetrische Messspannen.

Abb. 77: Messbereiche

Für die obigen Beispiele bedeutet dies:

• Messbereich 0...10 V: asymmetrisch unipolar, MBE = 10 V, Messspanne = 10 V• Messbereich 4...20 mA: asymmetrisch unipolar, MBE = 20 mA, Messspanne = 16 mA• Messbereich -200…1370 °C: asymmetrisch bipolar, MBE = 1370 °C, Messspanne = 1570 °C• Messbereich -10...+10 V: symmetrisch bipolar, MBE = 10 V, Messspanne = 20 V

Dies gilt entsprechend für analoge Ausgangsklemmen/Ausgangsboxen

± Messfehler [% vom MBE] (auch: Messabweichung)

Der relative Messfehler bezieht sich auf den MBE und wird berechnet als Quotient aus der zahlenmäßiggrößten Abweichung vom wahren Wert ("Messfehler") in Bezug auf den MBE.

Der Messfehler hat im Allgemeinen Gültigkeit für den gesamten zulässigen Betriebstemperaturbereich, auch"Gebrauchsfehlergrenze" genannt und enthält zufällige und systematische Anteile auf das bezogene Gerät(also "alle" Einflüsse wie Temperatur, Eigenrauschen, Alterung, ...).

Er ist immer als positiv/negativ-Spanne mit ± zu verstehen, auch wenn fallweise ohne ± angegeben.


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Die maximale Abweichung kann auch direkt angegeben werden.

Beispiel: Messbereich 0...10 V und Messfehler < ± 0,3 % MBE → maximale Abweichung ± 30 mV imzulässigen Betriebstemperaturbereich.

Hinweis: da diese Angabe auch die Temperaturdrift beinhaltet, kann bei Sicherstellung einer konstantenUmgebungstemperatur des Geräts und thermischer Stabilisierung in der Regel nach einemAnwenderabgleich von einem signifikant geringeren Messfehler ausgegangen werden.

Dies gilt entsprechend für analoge Ausgangsklemmen/Ausgangsboxen.

Typisierung Single Ended / differentiell

Beckhoff unterscheidet analoge Eingänge grundsätzlich in den 2 Typen Single-Ended (SE) und differentiell(DIFF) und steht hier für den unterschiedlichen elektrischen Anschluss bezüglich der Potenzialdifferenz.

In dieser Abbildung sind ein SE und ein DIFF-Modul als 2-kanalige Variante aufgezeigt, exemplarisch für allemehrkanaligen Ausführungen.

Abb. 78: Typisierung Single Ended / differentiell

Hinweis: gestrichelte Linien bedeuten, dass diese Verbindung nicht unbedingt in jedem SE- oder DIFF-Modul vorhanden sein muss.

Grundsätzlich gilt:

• die analoge Messung erfolgt immer als Spannungsmessung zwischen 2 Potenzialpunkten. Bei einerSpannungsmessung ist R groß gewählt, um eine hohe Impedanz zu gewährleisten, bei einerStrommessung ist R als Shunt niedrig gewählt. Ist der Messzweck eine Widerstandsbestimmung,erfolgt die Betrachtung entsprechend.

dabei sind diese beiden Punkte bei Beckhoff üblicherweise als Input+/SignalPotenzial und Input-/BezugsPotenzial gekennzeichnet.

für die Messung zwischen 2 Potenzialpunkten sind auch 2 Potenziale heranzuführen. bei den Begrifflichkeiten "1-Leiter-Anschluss" oder "3-Leiter-Anschluss" ist bezüglich der reinen

Analog-Messung zu beachten: 3- oder 4-Leiter können zur Sensorversorgung dienen, haben abermit der eigentlichen Analog-Messung nichts zu tun, diese findet immer zwischen 2 Potenzialen/Leitungen statt. Dies gilt insbesondere auch für SE, auch wenn hier die Benennung suggeriert,dass nur eine Leitung benötigt wird.


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• es ist im Vorfeld der Begriff der "galvanischen Trennung" klarzustellen. Beckhoff IO-Module verfügenüber 1...8 oder mehr analoge Kanäle; bei Betrachtungen bezüglich des Kanalanschluss ist zuunterscheiden:

wie sich die Kanäle INNERHALB eines Moduls zueinander stellen oder wie sich die Kanäle MEHRERER Module zueinander stellen.

Ob die Kanäle zueinander direkt in Verbindung stehen wird u.a. mit der Eigenschaft der galvanischenTrennung spezifiziert.

• Beckhoff Klemmen/Boxen sind immer mit einer galvanischen Trennung von Feld/Analog-Seite zu Bus/EtherCAT-Seite ausgerüstet. Wenn 2 analoge Klemmen/Boxen also nicht über die Powerkontaktemiteinander galvanisch verbunden sind, besteht faktisch eine galvanische Trennung zwischen denModulen.

• falls Kanäle innerhalb eines Moduls galvanisch getrennt sind oder eine 1-Kanal-Klemme keinePowerkontakte aufweist, handelt es sich faktisch immer um differentielle Kanäle, siehe dazu auchfolgende Erläuterungen. Differentielle Kanäle sind nicht zwangsläufig galvanisch getrennt.

• analoge Messkanäle unterliegen technischen Grenzen sowohl bezüglich des empfohlenenbestimmungsgemäßen Betriebsbereichs (Dauerbetrieb) als auch der Zerstörgrenze. EntsprechendeHinweise in den Klemmendokumentationen/Boxendokumentationen sind zu beachten.

Erläuterung:

• Differentiell Die differentielle Messung ist das flexibelste Konzept. Beide Anschlusspunkte Input+/

SignalPotenzial und Input-/BezugsPotenzial sind vom Anwender im Potenzial im Rahmen dertechnischen Spezifikation frei wählbar.

Ein differentieller Kanal kann auch als SE betrieben werden, wenn das BezugsPotenzial vonmehreren Sensoren verbunden wird. Dieser Verbindungspunkt kann auch Anlagen-GND sein.

Da ein differentieller Kanal intern symmetrisch aufgebaut ist (siehe vorherige Abbildung) stellt sichin der Mitte zwischen den beiden zugeführten Potenzialen ein Mittel-Potenzial ein (X), dasgleichbedeutend mit dem internen Ground/Bezugsmasse dieses Kanals ist. Wenn mehrere DIFF-Kanäle ohne galvanische Trennung in einem Modul verbaut sind, kennzeichnet die technischeEigenschaft "UCM (common mode Spannung)", wie weit die Kanäle in Ihrer Mittenspannungauseinander liegen dürfen.

Die interne Bezugsmasse kann ggf. als Anschlusspunkt an der Klemme/Box zugänglich sein, umein definiertes GND-Potenzial in der Klemme/Box zu stabilisieren. Es ist allerdings dannbesonders auf die Qualität dieses Potenzials (Rauschfreiheit, Spannungskonstanz) zu achten. Andiesen GND-Punkt kann auch eine Leitung angeschlossen werden die dafür sorgt, dass bei derdifferentiellen Sensorleitung die UCM,max nicht überschritten wird. Sind differentielle Kanäle nichtgalvanisch getrennt, ist i.d.R nur eine UCM,max zulässig. Bei galvanischer Trennung sollte diesesLimit nicht vorhanden sein und die Kanäle dürfen nur bis zur spezifizierten Trennungsgrenzeauseinander liegen.

Differentielle Messung im Kombination mit korrekter Sensorleitungsverlegung hat den besonderenVorteil, dass Störungen die auf das Sensorkabel wirken (idealerweise sind Hin- und Rückleitungnebeneinander verlegt, so dass beide Leitungen von Störsignalen gleich getroffen werden) sehrwenig effektive Auswirkung auf die Messung haben, weil beide Leitungen gemeinsam (= common)im Potenzial verschoben werden - umgangssprachlich: Gleichtaktstörungen wirken auf beideLeitungen gleichzeitig in Amplitude und Phasenlage.

Trotzdem unterliegt die Unterdrückung von Gleichtaktstörungen innerhalb eines Kanals oderzwischen Kanälen technischen Grenzen, die in den technischen Daten spezifiziert sind.

• Single Ended Ist die Analog-Schaltung als SE konzipiert, ist die Input-/Bezugsleitung intern fest auf ein

bestimmtes nicht änderbares Potenzial gelegt. Dieses Potenzial muss an mindestens einer Stelleder Klemme/Box von außen zum Anschluss des Bezugspotenzial zugänglich sein, z.B. über diePowerkontakte.

SE bietet also dem Anwender die Möglichkeit, bei mehreren Kanälen zumindest eine der beidenSensorleitungen nicht bis zur Klemme/Box zurückführen zu müssen wie bei DIFF, sondern dieBezugsleitung bereits an den Sensoren zusammenzufassen, z.B. im Anlagen-GND.


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Nachteilig dabei ist, dass es über die getrennte Vor- und Rückleitung zu Spannungs/Stromveränderungen kommen kann, die von einem SE-Kanal nicht mehr erfasst werden können,siehe Gleichtaktstörung. Ein UCM-Effekt kann nicht auftreten da die interne Schaltung der Kanäleeines Moduls ja immer durch Input-/BezugsPotenzial hart miteinander verbunden sind.

Typisierung 2/3/4-Leiter-Anschluss von Stromsensoren

Stromgeber/Sensoren/Feldgeräte (im Folgenden nur „Sensor“ genannt) mit der industriellen 0/4-20 mA-Schnittstelle haben typisch eine interne Wandlungselektronik von der physikalischen Messgröße(Temperatur, Strom...) auf den Stromregelausgang. Diese interne Elektronik muss mit Energie (Spannung,Strom) versorgt werden. Die Zuleitungsart dieser Versorgung trennt die Sensoren somit inselbstversorgende oder extern versorgte Sensoren:

Selbstversorgende Sensoren• Die Energie für den Eigenbetrieb bezieht der Sensor über die Sensor/Signal-Leitung + und – selbst.

Damit immer genug Energie für den Eigenbetrieb zur Verfügung steht und eine Drahtbrucherkennungmöglich ist, wurde bei der 4…20 mA-Schnittstelle als untere Grenze 4 mA festgelegt, d.h. minimal lässtder Sensor 4 mA, maximal 20 mA Strom passieren.

• 2-Leiter-Anschluss, vgl. IEC 60381-1• Solche Stromgeber stellen i.d.R. eine Stromsenke dar, möchten also als „variable Last“ zwischen +

und – sitzen. Vgl. dazu Angaben des Sensorherstellers.

Sie sind deshalb nach der Beckhoff-Terminologie wie folgt anzuschließen:

• bevorzugt an „single-ended“ Eingänge wenn die +Supply-Anschlüsse der Klemme/Box gleichmitgenutzt werden sollen - anzuschließen an +Supply und Signal

• sie können aber auch an „differentielle“ Eingänge angeschlossen werden, wenn der Schluss nachGND dann applikationsseitig selbst hergestellt wird – polrichtig anzuschließen an +Signal und –Signal.

Extern versorgte Sensoren• 3/4-Leiter-Anschluss, vgl. IEC 60381-1• die Energie/Betriebsspannung für den Eigenbetrieb bezieht der Sensor aus 2 eigenen

Versorgungsleitungen. Für die Signalübertragung der Stromschleife werden 1 oder 2 weitereSensorleitungen verwendet:

1. Sensorleitung: nach der Beckhoff-Terminologie sind solche Sensoren an „single-ended“ Eingängeanzuschließen in 3 Leitungen mit +/-/Signal und ggf. FE/Schirm

2. Sensorleitungen: Bei Sensoren mit 4-Leiter-Anschluss nach +/-/+Signal/-Signal ist zu prüfen ob der+Signal mit +Supply oder der –Signal-Anschluss mit –Supply verbunden werden darf.

Ja: Dann kann entsprechend an einen Beckhoff „single-ended“ Eingang angeschlossen werden. Nein: es ist der Beckhoff „differentiell“ Eingang für +Signal und –Signal zu wählen, +Supply und

–Supply sind über extra Leitungen anzuschließen.

Hinweis: fachspezifische Organisationen wie NAMUR fordern einen nutzbaren Messbereich <4 mA/>20 mAzur Fehlererkennung und Justage, vgl. NAMUR NE043.

Es ist in der Beckhoff Gerätedokumentation einzusehen, ob das jeweilige Gerät solch einen erweitertenSignalbereich unterstützt.

Generell ist wegen der internen Diode die Polarität/Stromrichtung zu beachten!


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Abb. 79: 2/3/4-Leiter-Anschluss als Single-Ended- oder Differential-Anschlusstechnik


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6.9 SpannungsmessungEL/EP3356 und SonderversionenWenn nicht anders genannt, bezieht sich die Angabe „EL/EP3356“ immer auch auf die Sonderver-sionen wie z. B. EL3356-0010 und EP3356-0022.

Die EL/EP3356 bietet prinzipiell eine 2-kanalige Spannungsmessung auf einer Klemme/Box mit 2 sehrunterschiedlichen Messbereichen von ±25 mV und ±12 V Nennspannung. Durch die beiden gleichzeitiggemessenen Spannungen kann die Belastung des einen angeschlossenen DMS berechnet werden, die EL/EP3356 führt diese Berechnung bereits in der Klemme/Box aus und stellt somit eine 1-kanalige Klemme/Boxim Sinne der Lastberechnung dar.

Für die einzelnen Kanäle gilt:

• Kanal 1 Messbereich typ. ca. -13,5 V... 0 ... +13,5 V (entsprechend Prozesswert 0x80.00.00.00 ... 0 ...

0x7F.FF.FF.FF) Messbereich nominell: -12 V ... 0 ... +12 V max. zulässige Spannung -UD vs. +UD: ±13,5 V Messfehler < ±0,1 % vom Messbereichsendwert, 50 Hz Filter aktiv

• Kanal 2: Messbereich typ. ca. -27 mV ...0 ... +27 mV (entsprechend Prozesswert 0x80.00.00.00 ... 0 ...

0x7F.FF.FF.FF) Messbereich nominell: -25 mV... 0 ... +25 mV max. zulässige Spannung -Uref vs. +Uref: ±27 mV Messfehler < ±0,1 % vom Messbereichsendwert, 50 Hz Filter aktiv

• im DMS-Betrieb wird durch den angeschlossenen DMS sichergestellt, dass keine unzulässig hohenPotentialdifferenzen in- und außerhalb der Schaltung entstehen.

In der Standardeinstellung arbeitet die EL/EP3356 als 1-kanalige DMS-Erfassung mit dem Prozessabbild,durch Ändern der Prozessdaten kann die Klemme/Box auf 2-kanalige Spannungsmessung umgestelltwerden. Siehe dazu die Hinweise zum Prozessabbild [ 95].

Wird die EL/EP3356 nicht als Lastermittlungsklemme/Lastermittlungsbox sondern als 2-kanalige analogeEingangsmessklemme/Eingangsmessbox verwendet, ist folgendes zu beachten:

• Die CoE Einstellungen sind zu finden für:

Kanal 1: Objekte unter 0x8010:xx [ 105]

Kanal 2: Objekte unter 0x8020:xx [ 105]

die DMS-Objekte unter x8000:xx sind ohne Funktion. Ausnahme: der Averager (0x8000:03 [ 107])ist auch im Spannungsmessbetrieb einsetzbar und für beide Kanäle gleichzeitig gültig.

• Die Selbstkalibrierung ist nicht möglich und sinnvoll.• Beide analogen Kanäle sind herstellerseitig nicht abgeglichen, da dies für die relative Messung im

DMS-Betrieb nicht erforderlich ist. Dies bedeutet z. B. für Kanal 1 mit nominellem Messbereich ±12 Vbzw. typ. Messbereich ±13,5 V, dass der maximale Messwert 0x7F.FF.FF.FF bei der einen Klemme/Box bei z. B. 13,4 V, bei einer anderen bei 13,6 V ausgegeben werden kann. Sollen Klemmen/Boxenfür gleich anliegende Spannungen gleiche Prozesswerte ausgeben und somit austauschbar sein, mussanwenderseitig durch kanalweise Einstellung im CoE jeder Kanal abgeglichen werden. Dazu könnendie Anwenderkalibrierung (CoE 0x80n0:17 [ 105] [offset], 0x80n0:18 [ 105] [gain]) oder dieAnwenderskalierung (CoE 0x80n0:11 [ 105] [offset], 0x80n0:12 [ 105] [gain]) benutzt werden.


EP3356-0022 93Version: 1.1.0

SpannungsmessungIm Spannungsmessbetrieb ist die EL3356 in SingleEnded-Beschaltung gegen externes GND zu be-schalten. Außerdem ist der interne GND-Bezug durch den CoE-Schalter SymmetricReferencePo-tential zu schließen. Bei der EP3356 ist „supply“ nicht nutzbar, da die Box intern 10 V erzeugt.


EP3356-002294 Version: 1.1.0

6.10 Distributed Clocks Betrieb (nur EL3356-0010 undEP3356-0022)

Im Distributed Clocks-Betrieb (DC-Betrieb) wird zu jedem Messwert der genaue Zeitstempel aufgenommenund als zyklisches Prozessdatum an die Steuerung übertragen. Dazu ist

• DC zu aktivieren. Dazu ist im Reiter "DC" die Auswahl „DC-Synchron (input based)“ zu treffen

• das PDO 0x1A03 in der Prozessdatenverwaltung [ 95] ist im SyncManager 3 "Inputs" zu aktivieren

Abb. 80: Aktivierung DC und PDO Timestamp im TwinCAT System Manager

Die EL3356-0010/EP3356-0022 arbeitet freilaufend mit zyklischer aber nicht äquidistanter Erfassung, dieZeitabstände zwischen 2 Messwerten sind also nicht konstant. Deshalb ist der zum Prozesswertmitgelieferte 64-Bit-Zeitstempel anwenderseitig auszuwerten.

Um eine Verfälschung der Messergebnisse durch vorgeschaltete Filter zu unterbinden, wird in dieserBetriebsart sowohl der Software-Filter als auch der Averager deaktiviert. Die Messung/Berechnung undBereitstellung des Messwertes im Prozessdatum erfolgt deshalb mit der dem Modus entsprechendenWandlungsrate:

• EL3356: 10,5 kSps• EL3356-0010/EP3356-0022: 10,5 oder 105,5 kSps

Die minimale zulässige EtherCAT Zykluszeit beträgt für die EL3356-0010/EP3356-0022 mit und ohne DC-Betrieb 100 µs.


EP3356-0022 95Version: 1.1.0

Zeitstempel

Zum Zeitpunkt wann der eigentliche Zeitstempel gewonnen wird, siehe die Hinweise zur Latenz [ 70].

6.11 ProzessdatenIn diesem Kapitel werden die einzelnen PDOs mit ihrem Inhalt vorgestellt. Ein PDO (Prozess-Daten-Objekt)ist eine Einheit an zyklisch übertragenen Prozesswerten. So eine Einheit kann eine einzelne Variable (z. B.das Gewicht als 32-Bit-Wert) oder eine Gruppe/Struktur von Variablen sein. Die einzelnen PDOs lassen sichim TwinCAT System Manager einzeln aktivieren bzw. deaktivieren. Dazu dient der Reiter"Prozessdaten" (nur sichtbar wenn links die Klemme/Box ausgewählt ist). Eine Änderung derProzessdatenzusammenstellung im TwinCAT System Manager wird erst nach Neustart des EtherCAT-Systems wirksam.

Die EL/EP3356 kann in 2 Grundbetriebsarten benutzt werden

• 1-kanalige DMS-Auswertung (Dehnmessstreifen, Wägebalken, Load Cell). Hierbei werden intern beideanalogen Eingangsspannungen gemessen, nach den klemmeninternen/boxeninternen Einstellungenlokal verrechnet und der resultierende Lastwert als zyklischer Prozesswert an die Steuerungausgegeben. Die Klemme/Box ist als 1-kanalige Klemme/Box zu betrachten. Der Lastwert kann inGanzzahl/Integer oder als Float/Real-Darstellung ausgegeben werden.

• 2-kanalige Spannungsmessung. Beide analogen Eingangsspannungen werden direkt alsProzesswerte ausgegeben, es findet keine Lastberechnung statt. Für jeden Kanal kann der Wert unddie Statusinformationen ausgegeben werden.

Über die Auswahl der Prozessdaten (PDO) wird die Grundbetriebsart der Klemme EL3356/ Box EP3356bestimmt.

EL/EP3356 und SonderversionenEL3356, EL3356-0010 und EP3356-0022 verfügen über dieselben Prozessdatenobjekte außer: -EL3356: keine Modus-Umschaltung im ControlWord

Prozessdatenauswahl

Die Prozessdaten der EL/EP3356 werden im TwinCAT System Manager eingerichtet. Die einzelnen PDOslassen sich einzeln aktivieren bzw. deaktivieren. Dazu dient der Reiter "Prozessdaten" (nur sichtbar wennlinks die Klemme/Box ausgewählt ist).


EP3356-002296 Version: 1.1.0

Abb. 81: EP3356 Prozessdatenauswahl im TwinCAT Systemmanager

Wenn im System Manager die Klemme/Box ausgewählt ist (A) zeigt der Reiter Prozessdaten (B) die PDO-Auswahl. Es können die beiden SyncManager der Eingänge/Inputs (SM3) und Ausgänge/Outputs (SM2) (C)verändert werden. Wird einer der beiden angeklickt, erscheint darunter die für diesen SyncManagermöglichen PDO (D). Bereits aktivierte PDO haben vorne ein Häkchen, die Aktivierung geschieht durchAnklicken.

Die dann zum Gerät gehörigen Prozessdaten sind darunter aufgelistet (G). Damit die einzelnenBitbedeutungen z.B. im Status-Wort Status sichtbar und einzeln verlinkbar sind (G), muss imSystemmanager ShowSubVariablen aktiviert werden (F). An welcher Bitposition die SubVariablen im Status-oder Control-Word Ctrl) sind, ist auch aus der Adressübersicht (H) oder den nachfolgenden Angaben zuentnehmen.

Predefined PDO Assignment

Um die Konfiguration zu vereinfachen sind in der Gerätebeschreibung typische Konfigurationskombinationenaus Prozessdaten hinterlegt. In der Prozessdatenübersicht können die vordefinierten Zusammenstellungenausgewählt werden. Daher steht die Funktion nur zur Verfügung, wenn die ESI/XML-Dateien auf demSystem hinterlegt sind (zum Download auf der Beckhoff Webseite).



EP3356-0022 97Version: 1.1.0

Folgende Kombinationen sind möglich (siehe auch vorherige Abbildung, E):

• Standard (INT32): [Default-Einstellung] Lastberechnung; 32-Bit Integer-Lastwert als Endwertentsprechend der Rechenvorgaben im CoE, keine weitere Umrechnung in der PLC mehr nötig

• Standard (REAL): Lastberechnung; 32-Bit Fließkomma-Lastwert als Endwert entsprechend derRechenvorgaben im CoE, keine weitere Umrechnung in der PLC mehr nötig

• 2x AnalogIn (Standard): 2-kanalige Spannungsmessung, 32-Bit Integer-Spannungswert mitZusatzinformationen (Underrange, Overrange, Error, TxPdoToggle)

• 2x AnalogIn (Compact): 2-kanalige Spannungsmessung, nur 32-Bit Integer-Spannungswert

Default Prozessabbild

Das Default-Prozessabbild ist Standard (INT32).

Abb. 82: Default-Prozessabbild EP3356-0022

Hinweis EL3356: ohne Umschaltung SampleMode im Ctrl-Word


EP3356-002298 Version: 1.1.0

Funktion der Variablen

Variable: Status

Bedeutung: Das Status-Wort (SW) befindet sich im Eingangsprozessabbild und wird von der Klemme/Boxzur Steuerung übertragen.

Bit SW. 15 SW.14

SW.13

SW.12

SW.11

SW.10

SW.9

SW.8

SW.7

SW.6

SW.5

SW.4

SW.3

SW. 2 SW. 1 SW. 0

Name TxPdo Toggle - SyncError

- - - - Stea-dy

State

Cali-brati-on inpro-gres

s

Error - - Datainva-

lid

- Overrange -

Be-deu-tung

Toggelt 0→1->0bei jedem aktuali-sierten Datensatz

- Syn-chro-nisie-rungsfeh-ler

Ru-heer-ken-nung[ 80

]

Kali-brier-vor-gang[ 83

]läuft

Sam-mel-an-

zeigeder

Feh-ler

- - Ein-gangsda-tensindun-gül-tig

- Messbereichüberschritten

-

Variable: Value

Bedeutung: Berechneter 32-Bit DINT Lastwert in Einheit [1], mit Vorzeichen

Variable: Value (Real)

Bedeutung: Berechneter 32-Bit Festkomma-REAL Lastwert mit Mantisse und Exponent in Einheit [1]. DasFormat entspricht dem REAL aus der IEC 61131-3, die wiederum beim REAL Format auf die IEC 559verweist. Dort ist eine REAL Zahl (einfache Genauigkeit) wie folgt definiert (siehe dazu auch BeckhoffInfoSys: TwinCAT PLC Control: Standard Data Types). Diese 32-Bit-Variable kann nach IEC 61131 direkt miteiner FLOAT-Variable der PLC verlinkt werden.

Bitposition (von links) 1 8 23 (+1 „hidden bit“, siehe IE559)Funktion Vorzeichen Exponent Mantisse

Variable: WcState

Bedeutung: Zyklische Diagnosevariable; "0" zeigt ordnungsgemäße Datenübertragung an

Variable: Status

Bedeutung: State des EtherCAT Gerätes; State.3 = TRUE zeigt ordnungsgemäßen Betrieb in OP an

Variable: AdsAddr

Bedeutung: AmsNet-Adresse des EtherCAT Gerätes aus AmsNetId (hier: 192.168.0.20.5.1) und Port (hier:1003)

http://infosys.beckhoff.com/index.php?content=../content/1031/tcplccontrol/html/tcplcctrl_real.htm&id=12285


EP3356-0022 99Version: 1.1.0

Variable: Ctrl

Bedeutung: Das Control-Wort (CW) befindet sich im Ausgangsprozessabbild und wird von der Steuerungzur Klemme/Box übertragen.

Bit CW.15

CW.14

CW.13

CW.12

CW.11

CW.10

CW.9

CW.8

CW.7

CW.6

CW.5

CW. 4 CW. 3 CW. 2 CW. 1 CW. 0

Name - Tara SampleMode

InputFreeze

DisableCalibra-

tion

StartCalibra-

tionBedeutung - Startet

Tara[ 103]

Umschal-tung Mo-dus (nur

EL3356-0010 und

EP3356-0022)

Stoppt dieMessung

[ 80]

Schaltetdie auto-

mati-sche

Selbst-kalibrie-

rung[ 83] ab

Startetumge-

hend dieSelbst-kalibrie-

rung[ 83]

Zur Zerlegung der Status- und Ctrl-Variable siehe auch das Beispielprogramm [ 116].

Varianten (Predefined PDO)

Festkomma-Darstellung der Last

Die Anzeige des Lastwertes kann auch schon in der Klemme/Box in eine Kommadarstellung umgerechnetwerden. Dazu sind die Eingangs-PDO wie folgt zu ändern:

Abb. 83: Lastwert in Festkomma-Darstellung

Variable: Value (Real)

Bedeutung: berechneter 32-Bit Festkomma-REAL Lastwert mit Mantisse und Exponent in Einheit [1]. DasFormat entspricht dem REAL aus der IEC 61131-3, die wiederum beim REAL Format auf die IEC 559verweist. Dort ist eine REAL Zahl (einfache Genauigkeit) wie folgt definiert (siehe dazu auch BeckhoffInfoSys: TwinCAT PLC Control: Standard Data Types). Diese 32-Bit-Variable kann nach IEC 61131 direkt miteiner FLOAT-Variable der PLC verlinkt werden.

Bitposition (von links) 1 8 23 (+1 „hidden bit“, siehe IEC 559)Funktionen Vorzeichen Exponent Mantisse

Spannungsmessung

Die EL/EP3356 kann auch als 2-kanalige analoge Eingangsklemme/Eingangsbox zur Spannungsmessungverwendet werden, siehe Hinweise [ 92].




EP3356-0022100 Version: 1.1.0

Abb. 84: Spannungsmessung

Variable BedeutungUnderrange Messbereich unterschrittenOverrange Messbereich überschrittenError Sammelanzeige der FehlerTyPdo Toggle Toggelt 0 → 1 → 0 bei jedem aktualisierten DatensatzValue Rechtsbündiger Spannungswert über den jeweiligen Messbereich (Wertebereich

0x80.00.00.00…0…0x7F.FF.FF.FF)Kanal 1: VersorgungsspannungKanal 2: Brückenspannung


EP3356-0022 101Version: 1.1.0

Distributed Clocks

Im DC-Betrieb (Distributed Clocks) muss das Prozessdatum 0x1A03 Timestamp aktiviert werden.

Im DC-Betrieb werden bei den Prozessdaten außerdem die Variablen DcOutputShift und DcInputShifteingeblendet. Diese werden einmalig beim Aktivieren der Konfiguration auf Basis der eingestellten EtherCATZykluszeit (zugeordnete Task beachten!) und DC-ShiftZeiten aus den EtherCAT-Master-Einstellungen in derEinheit [ns] berechnet. In der Betriebsart InputBased gibt DcInputShift an, um wie viele Nanosekunden [ns]vor oder nach dem globalen Sync die Klemme/Box Ihre Prozessdaten ermittelt. Weitere Informationen dazusiehe die EtherCAT Systembeschreibung.

Da die EL3356-0010/EP3356-0022 nicht DC-getriggert arbeitet sondern selbst den Timestamp ermittelt, sinddiese Werte bei der EL3356-0010/EP3356-0022 ohne Bedeutung.

http://beckhoff.de/german/download/ethercat.htm?id=71003127100382


EP3356-0022102 Version: 1.1.0

Sync Manager (SM)

PDO-Zuordnung

Inputs: SM3, PDO-Zuordnung 0x1C13Index Index ausge-

schlossenerPDOs

Größe(Byte.Bit)

Name PDO InhaltIndex - Bezeichnung

0x1A00(default)

- 2.0 RMB Status (Resistor Measu-rement Bridge)

0x6000:02 [ 106] - Overrange0x6000:04 [ 106] - Data invalid0x6000:07 [ 106] - Error0x6000:08 [ 106] - Calibration in progress0x6000:09 [ 106] - Steady State0x1C32:20 [ 103] - Sync Error0x1800:09 [ 103] - TxPDO Toggle

0x1A01(default)

0x1A020x1A040x1A050x1A060x1A07

4.0 RMB Value (INT 32) 0x6000:11 [ 106] - Value

0x1A02 0x1A010x1A040x1A050x1A060x1A07

4.0 RMB Value (Real) 0x6000:12 [ 106] - Value

0x1A03 0x1A040x1A050x1A060x1A07

8.0 RMB Timestamp 0x6000:13 [ 106] - Value

0x1A04 0x1A000x1A010x1A020x1A030x1A05

6.0 AI Standard Channel 1 (Ana-log Input)

0x6010:01 [ 106] - Underrange0x6010:02 [ 106] - Overrange0x6010:07 [ 106] - Error0x6010:10 [ 106] - TxPDO Toggle0x6010:11 [ 106] - Value

0x1A05 0x1A000x1A010x1A020x1A030x1A04


0x6010:11 [ 106] - Value

0x1A06 0x1A000x1A010x1A020x1A030x1A07


0x6020:01 [ 106] - Underrange0x6020:02 [ 106] - Overrange0x6020:07 [ 106] - Error0x6020:10 [ 106] - TxPDO Toggle0x6020:11 [ 106] - Value

0x1A07 0x1A000x1A010x1A020x1A030x1A06


0x6020:11 [ 106] - Value

Outputs: SM2, PDO-Zuordnung 0x1C12Index Index ausge-

schlossenerPDOs

Größe(Byte.Bit)

Name PDO InhaltIndex - Bezeichnung

0x1600(default)

- 2.0 RMB Control (Resistor Mea-surement bridge)

0x7000:01 [ 107] - Start calibration0x7000:02 [ 107] - Disable calibration0x7000:03 [ 107] - Input freeze0x7000:04 [ 107] - Sample Mode (nurEL3356-0010/EP3356-0022)0x7000:05 [ 107] - Tara


EP3356-0022 103Version: 1.1.0

6.12 CoE - Objektbeschreibung und ParametrierungEtherCAT XML Device DescriptionDie 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 BeckhoffWebsite 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 [ 65] (mit Doppelklickauf das entsprechende Objekt) bzw. über den Prozessdatenreiter [ 62] (Zuordnung der PDOs) vor-genommen.

Index 1011: Restore default parametersIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1011:0 Restore default para-

meters [ 121]Herstellen der Defaulteinstellungen UINT8 RO 0x01 (1dez)

1011:01 SubIndex 001 Wenn Sie dieses Objekt im Set Value Dialog auf"0x64616F6C" setzen, werden alle Backup Objekte wie-der in den Auslieferungszustand gesetzt.

UINT32 RW 0x00000000(0dez)

Index 8000 RMB SettingsIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default8000:0 RMB Settings Max. Subindex UINT8 RO 0x32 (50dez)8000:01 Mode0 enable filter 0: Keine Filter aktiv. Die Klemme/Box arbeitet Zyklussyn-

chron

1: Die in Subindex 0x8000:11 bzw. 0x8000:12 gewähltenFiltereinstellungen sind aktiv.

BOOLEAN RW 0x01 (1dez)8000:02 Mode1 enable filter

(Nur EL3356-0010/EP3356-0022)

BOOLEAN RW 0x01 (1dez)

8000:03 Mode0 enable avera-ger

Hardware Mittelwertfilter aktivieren BOOLEAN RW 0x01 (1dez)

8000:04 Mode1 enable avera-ger (NurEL3356-0010/EP3356-0022)

BOOLEAN RW 0x01 (1dez)

8000:05 Symmetric referencepotential

Symmetrische Messung [ 70] einschalten BOOLEAN RW 0x01 (1dez)

8000:11 Mode0 filter settings 0: FIR 50 Hz1: FIR 60 Hz2: IIR 13: IIR 24: IIR 35: IIR 46: IIR 57: IIR 68: IIR 79: IIR 810: Dynamic IIR11: PDO Filter frequencysiehe Filter [ 70]

UINT16 RW 0x0000 (0dez)8000:12 Mode1 filter settings

(Nur EL3356-0010/EP3356-0022)

UINT16 RW 0x0000 (0dez)

8000:13 Dynamic filter changetime

Abtastrate für die dynamische Filterumschaltung.

Skalierung in 0.01 ms (100 = 1 s)

(nur wenn die Filter eingeschaltet sind und als Filter[ 70] "dynamic IIR" gewählt ist)

UINT16 RW 0x000A (10dez)

8000:14 Dynamic filter delta Grenzwert für die dynamische Filterumschaltung.

(nur wenn die Filter eingeschaltet sind und als Filter[ 70] "dynamic IIR" gewählt ist)

REAL32 RW 0x41A00000(1101004800dez)= 20.0

8000:21 Gain Skalierungsfaktor REAL32 RW 0x3F800000(1065353216dez) = 1.0

8000:22 Tara Offset des Prozessdatenwertes REAL32 RW 0x00000000(0dez) = 0.0



EP3356-0022104 Version: 1.1.0

Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default8000:23 Rated output Nennkennwert des Sensorelementes in mV/V REAL32 RW 0x40000000

(1073741824dez) = 2.0

8000:24 Nominal load Nennlast des Kraftaufnehmers/Wägezelle/ect. (z.B. in kgoder N oder ..)

REAL32 RW 0x40A00000(1084227584dez)= 5.0

8000:25 Zero balance Nullpunkt-Offset in mV/V REAL32 RW 0x00000000(0dez) = 0.0

8000:26 Gravity of earth Aktuelle Erdbeschleunigung (default 9.806650) REAL32 RW 0x411CE80A(1092413450dez)= 9.806650

8000:27 Scale factor Über diesen Faktor kann das Prozessdatum umskaliertwerden. Um z.B. die Anzeige von kg in g zu ändern,kann hier der Faktor 1000 eingetragen werden.

REAL32 RW 0x447A0000(1148846080dez)= 1000.0

8000:28 Reference load Referenzgewicht für manuelles Kalibrieren REAL32 RW 0x40A00000(1084227584dez)= 5.0

8000:29 Steady state window Zeitkonstante für das "Steady state" Bit (dient zur Ru-heerkennung [ 80])

UINT16 RW 0x03E8(1000dez)

8000:2A Steady state toleran-ce

Toleranzfenster für das "Steady state" Bit UINT32 RW 0x00000005(5dez)

8000:31 Calibration interval Kalibrierintervall für die automatische Kalibrierung derKlemme/Box.

Die Einheit ist 100 ms.

Der kleinstmögliche Wert ist 5. (500 ms) Ein Wert von 0schaltet die automatische Selbstkalibrierung aus. Dies istauch über das Prozessdaten-Bit "Disable calibration"möglich.

UINT16 RW 0x0708(1800dez)

8000:32 Test interval Dieses Register beinhaltet das Prüfintervall für den zykli-schen Selbsttest der Klemme/Box. Dieses Intervall ist im-mer ein vielfaches (Default: 10dez) des Kalibrierintervalls(0x8000:31). Somit ergibt sich im Auslieferungszustandein Prüfintervall von 10 x 180 s = 1800 s.

Über das Prozessdaten-Bit "Disable calibration" kann derSelbsttest unterbunden werden.

UINT16 RW 0x000A (10dez)


EP3356-0022 105Version: 1.1.0

Index 8010, 8020 AI SettingsIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default80n0:0 AI Settings Max. Subindex UINT8 RO 0x18 (24dez)80n0:01 Enable user scale Die Anwender Skalierung ist aktiv. BOOLEAN RW 0x00 (0dez)80n0:06 Enable filter Filter aktivieren BOOLEAN RW 0x01 (1dez)80n0:0A Enable user calibration Freigabe des Anwender Abgleichs BOOLEAN RW 0x00 (0dez)80n0:0B Enable vendor calibration Freigabe des Hersteller Abgleichs BOOLEAN RW 0x01 (1dez)80n0:11 User scale offset Offset der Anwenderskalierung INT32 RW 0x00000000

(0dez)80n0:12 User scale gain Gain der Anwenderskalierung.

Der Gain besitzt eine Festkommadarstellung mitdem Faktor 2-16 . Der Wert 1 entspricht 65535dez (0x00010000hex)und wird auf +/- 0x7FFFF begrenzt

INT32 RW 0x00010000(65536dez)

80n0:15 Filter settings Dieses Objekt bestimmt die digitalen Filtereinstel-lungen, wenn es über Enable filter (Index 80n0:06[ 105]) aktiv ist. Die möglichen Einstellungen sind fortlaufendnummeriert.

0: 50 Hz FIR1: 60 Hz FIR2: IIR 1

3: IIR 24: IIR 35: IIR 46: IIR 57: IIR 68: IIR 79: IIR 8


80n0:17 User calibration offset Anwender Offset Abgleich INT32 RW 0x00000000(0dez)

80n0:18 User calibration gain Anwender Gain Abgleich INT16 RW 0x4000(16384dez)

Kommando-Objekt, Index FB00 RMB CommandIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags DefaultFB00:0 RMB Command Max. Subindex UINT8 RO 0x03 (3dez)FB00:01 Request Über das Request-Objekt können Kommandos

an die Klemme/Box abgesetzt werden.

Befehl:

- 0x0101: Nullabgleich

- 0x0102: Kalibrierung

- 0x0001 Tarierung

- 0x0002 Tarierung (Daten werden im EEPromgespeichert)

s. Kommandos [ 70]

OCTET-STRING[2]

RW 0

FB00:02 Status Status des aktuell ausgeführten Kommandos

0: Kommando fehlerfrei ausgeführt

255: Kommando wird ausgeführt

UINT8 RO 0x00 (0dez)

FB00:03 Response Optionaler Rückgabewert des Kommandos OCTET-STRING[4]

RO 0


EP3356-0022106 Version: 1.1.0

Eingangsdaten, Index 6000 RMB InputsIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default6000:0 RMB Inputs Max. Subindex UINT8 RO 0x13 (19dez)6000:02 Overrange Der Messwert hat seinen Endwert erreicht BOOLEAN RO 0x00 (0dez)6000:04 Data invalid Die angezeigten Prozessdaten sind ungültig. z.B.

während der Kalibrierung.BOOLEAN RO 0x00 (0dez)

6000:07 Error Es ist ein Fehler aufgetreten. BOOLEAN RO 0x00 (0dez)6000:08 Calibration in progress Die Kalibrierung läuft. Die Prozessdaten zeigen

den letzten gültigen Messwert an.BOOLEAN RO 0x00 (0dez)

6000:09 Steady state BOOLEAN RO 0x00 (0dez)6000:0E Sync error Das Sync Error Bit wird nur für den Distributed

Clocks Mode benötigt und zeigt an, ob in dem ab-gelaufenen Zyklus ein Synchronisierungsfehleraufgetreten ist.

BOOLEAN RO 0x00 (0dez)

6000:10 TxPDO Toggle Der TxPDO Toggle wird vom Slave getoggelt,wenn die Daten der zugehörigen TxPDO aktuali-siert wurden.


6000:11 Value Messwert als 32 Bit signed Integer INT32 RO 0x61746144(1635017028dez)

6000:12 Value (Real) Messwert als Real REAL32 RO 0x00000000(0dez)

6000:13 Timestamp Timestamp des aktuellen Messwertes. (NurEL3356-0010/EP3356-0022 im DC-Betrieb)

UINT64 RO

Eingangsdaten Index 6010, 6020 AI InputsIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default60n0:0 AI Inputs Max. Subindex UINT8 RO 0x11 (17dez)60n0:01 Underrange Messbereich unterschritten. BOOLEAN RO 0x00 (0dez)60n0:02 Overrange Messbereich überschritten. BOOLEAN RO 0x00 (0dez)60n0:07 Error Es ist ein Fehler aufgetreten.

- Over- / Underrange Udif- Over- / Underrange Uref- die externe Uref ist zu klein (zwischen -1 V und+1 V)- Data invalid


60n0:10 TxPDO Toggle Der TxPDO Toggle wird vom Slave getoggelt,wenn die Daten der zugehörigen TxPDO aktuali-siert wurden.


60n0:11 Value 32 Bit Messwert INT32 RO 0x00000000(0dez)


EP3356-0022 107Version: 1.1.0

Ausgangsdaten, Index 7000 RMB OutputsIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default7000:0 RMB Outputs Max. Subindex UINT8 RO 0x05 (5dez)7000:01 Start calibration Mit einer steigenden Flanke kann die Kalibrierung

manuell gestartet werden. Somit kann verhindertwerden, dass die Kalibrierung zu einem ungünsti-gen Zeitpunkt automatisch gestartet wird.


7000:02 Disable calibration 0: Die automatische Kalibrierung ist aktiv.

1: Die automatische Kalibrierung ist abgeschaltet.


7000:03 Input freeze Die Prozessdaten und die digitalen Filter werdeneingefroren.


7000:04 Sample mode Auswahl des Aufnahmemodus:

0: 10,5 kHz High precision

1: 105 kHz Low latency


7000:05 Tara Mit einer steigenden Flanke kann das Prozessda-tum auf 0 gesetzt werden. Der Tara-Wert wirdnicht im EEProm gespeichert und steht somitnach einem Reset der Klemme/Box nicht mehrzur Verfügung.


7000:11 Filter frequency Filterfrequenz des variablen PDO-Filters in 0,1Hz. siehe Filter [ 70]

Wertebereich: 1 ... 2000 (entspricht 0,1 ... 200Hz)

Bei einem Wert von 0 bzw. größer 2000, verhältsich das Filter wie ein 50 Hz FIR Filter


Informations-/Diagnostikdaten, Index 801E, 802E AI Internal dataIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default801E:0 AI Internal data Max. Subindex UINT8 RO 0x01 (1dez)801E:01 ADC raw value 1 ADC Rohwert INT32 RO 0x00000000

(0dez)

Index 9000 RMB Info dataIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default9000:0 RMB Info data Max. Subindex UINT8 RO 0x11 (17dez)9000:11 mV/V Aktueller mV/V Wert REAL32 RO 0x00000000

(0dez)

Index A000 RMB Diag dataIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags DefaultA000:0 RMB Diag data Max. Subindex UINT8 RO 0x18 (24dez)A000:11 No internal referecnce supply Keine interne Referenzspannung am ADC-Ein-

gangs (URef Kanal)BOOLEAN RO 0x00 (0dez)

A000:12 No internal referecnce bridge Keine interne Referenzspannung am ADC-Ein-gangs (UDif Kanal)


A000:13 No external reference supply Die externe Referenzspannung ist kleiner ±1V BOOLEAN RO 0x00 (0dez)A000:15 Overrange bridge Messbereichsüberschreitung im Brückenzweig BOOLEAN RO 0x00 (0dez)A000:16 Underrange bridge Messbereichsunterschreitung im Brückenzweig BOOLEAN RO 0x00 (0dez)A000:17 Overrange supply Messbereichsüberschreitung der Referenzspan-

nungBOOLEAN RO 0x00 (0dez)

A000:18 Underrange supply Messbereichsunterschreitung der Referenzspan-nung


Hersteller-Konfigurationsdaten, Index 801F, 802F AI Vendor dataIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default801F:0 AI Vendor data Max. Subindex UINT8 RO 0x02 (2dez)801F:01 Calibration offset Offset (Herstellerabgleich) INT32 RW 0x01E10000

(31522816dez)801F:02 Calibration gain Gain (Herstellerabgleich) INT16 RW 0x4000

(16384dez)


EP3356-0022108 Version: 1.1.0

Standardobjekte, Index 1000 Device typeIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1000:0 Device type Geräte-Typ des EtherCAT-Slaves: Das Lo-Word

enthält das verwendete CoE Profil (5001). DasHi-Word enthält das Modul Profil entsprechenddes Modular Device Profile.

UINT32 RO 0x01681389(23597961dez)

Index 1008 Device nameIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1008:0 Device name Geräte-Name des EtherCAT-Slave STRING RO EL3356 /

EP3356

Index 1009 Hardware versionIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1009:0 Hardware version Hardware-Version des EtherCAT-Slaves STRING RO 00

Index 100A Software versionIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default100A:0 Software version Firmware-Version des EtherCAT-Slaves STRING RO 01

Index 1018 IdentityIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1018:0 Identity Informationen, um den Slave zu identifizieren UINT8 RO 0x04 (4dez)1018:01 Vendor ID Hersteller-ID des EtherCAT-Slaves UINT32 RO 0x00000002

(2dez)1018:02 Product code Produkt-Code des EtherCAT-Slaves UINT32 RO 0x0D1C3052

(219951186dez)1018:03 Revision Revisionsnummer des EtherCAT-Slaves, das

Low-Word (Bit 0-15) kennzeichnet die Sonder-klemmennummer/Sonderboxennummer, dasHigh-Word (Bit 16-31) verweist auf die Gerätebe-schreibung

UINT32 RO 0x00100000(1048576dez)

1018:04 Serial number Seriennummer des EtherCAT-Slaves, das Low-Byte (Bit 0-7) des Low-Words enthält das Produk-tionsjahr, das High-Byte (Bit 8-15) des Low-Words enthält die Produktionswoche, das High-Word (Bit 16-31) ist 0

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

Index 10F0 Backup parameter handlingIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default10F0:0 Backup parameter handling Informationen zum standardisierten Laden und

Speichern der Backup EntriesUINT8 RO 0x01 (1dez)

10F0:01 Checksum Checksumme über alle Backup-Entries desEtherCAT-Slaves

UINT32 RO 0x00000000(0dez)


EP3356-0022 109Version: 1.1.0

Index 1600 RMB RxPDO-Map ControlIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1600:0 RMB RxPDO-Map Control PDO Mapping RxPDO-Map control UINT8 RO 0x07 (7dez)1600:01 Subindex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x7000 (RMB out-

puts), entry 0x01 (Start calibration))OCTET-STRING[10]

RO 0x7000:01, 1

1600:02 Subindex 002 2. PDO Mapping entry (object 0x7000 (RMB out-puts), entry 0x02 (Disable calibration))

OCTET-STRING[10]

RO 0x7000:02, 1

1600:03 Subindex 003 3. PDO Mapping entry (object 0x7000 (RMB out-puts), entry 0x03 (Input freeze))

OCTET-STRING[10]

RO 0x7000:03, 1

1600:04 Subindex 004 4. PDO Mapping entry (1 bit align) OCTET-STRING[10]

RO 0x0000:00, 1

1600:05 Subindex 005 5. PDO Mapping entry (object 0x7000 (RMB out-puts), entry 0x05 (Tara))

OCTET-STRING[10]

RO 0x7000:05, 1

1600:06 Subindex 006 6. PDO Mapping entry (3 bits align) OCTET-STRING[10]

RO 0x0000:00, 3

1600:07 Subindex 007 7. PDO Mapping entry (8 bits align) OCTET-STRING[10]

RO 0x0000:00, 8

Index 1601 RMB RxPDO-Map-Filter frequencyIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1601:0 RMB RxPDO-Map Filter fre-

quencyPDO Mapping RxPDO-Map Filter frequency UINT8 RO 0x01 (1dez)

1601:01 Subindex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x7000 (RMB ou-puts), entry 0x11 (Start calibration))

OCTET-STRING[10]

RO 0x7000:11, 16

Index 1800 RMB TxPDO-Par StatusIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1800:0 RMB TxPDO-Par Status PDO Parameter TxPDO 1 UINT8 RO 0x06 (6dez)1800:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-

ping Objekte) angegeben, die nicht zusammenmit TxPDO 1 übertragen werden dürfen

OCTET-STRING[10]

RO 04 1A 05 1A 061A 07 1A 00 00

Index 1801 RMB TxPDO-Par Value (INT 32)Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1801:0 RMB TxPDO-Par Value

(INT32)PDO Parameter TxPDO 2 UINT8 RO 0x06 (6dez)

1801:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-ping Objekte) angegeben, die nicht zusammenmit TxPDO 2 übertragen werden dürfen

OCTET-STRING[10]

RO 02 1A 04 1A 051A 06 1A 07 1A

Index 1802 RMB TxPDO-Par Value (Real)Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1802:0 RMB TxPDO-Par Value (Re-

al)PDO Parameter TxPDO 3 UINT8 RO 0x06 (6dez)

1802:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-ping Objekte) angegeben, die nicht zusammenmit TxPDO 3 übertragen werden dürfen

OCTET-STRING[10]

RO 01 1A 04 1A 051A 06 1A 07 1A

Index 1803 RMB TxPDO-Par TimestampIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1803:0 RMB TxPDO-Par Timestamp PDO Parameter TxPDO 4 UINT8 RO 0x06 (6dez)1803:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-


OCTET-STRING[10]

RO 04 1A 05 1A 061A 07 1A 00 00


EP3356-0022110 Version: 1.1.0

Index 1804 AI TxPDO-Par Standard Ch. 1Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1804:0 AI TxPDO-Par Standard Ch.1 PDO Parameter TxPDO 5 UINT8 RO 0x06 (6dez)1804:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-


OCTET-STRING[10]

RO 05 1A 00 1A 011A 02 1A 03 1A

Index 1805 AI TxPDO-Par Compact Ch.1Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1805:0 AI TxPDO-Par Compact Ch.1 PDO Parameter TxPDO 6 UINT8 RO 0x06 (6dez)1805:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-


OCTET-STRING[10]

RO 04 1A 00 1A 011A 02 1A 03 1A

Index 1806 AI TxPDO-Par Standard Ch.2Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1806:0 AI TxPDO-Par Standard Ch.2 PDO Parameter TxPDO 7 UINT8 RO 0x06 (6dez)1806:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-


OCTET-STRING[10]

RO 07 1A 00 1A 011A 02 1A 03 1A

Index 1807 AI TxPDO-Par Compact Ch.2Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1807:0 AI TxPDO-Par Compact Ch.2 PDO Parameter TxPDO 8 UINT8 RO 0x06 (6dez)1807:06 Exclude TxPDOs Hier sind die TxPDOs (Index der TxPDO Map-


OCTET-STRING[10]

RO 06 1A 00 1A 011A 02 1A 03 1A

Index 1A00 RMB TxPDO-Map StatusIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A00:0 RMB TxPDO-Map Status PDO Mapping RxPDO-Map Status UINT8 RO 0x0C (12dez)1A00:01 Subindex 001 1. PDO Mapping entry (1 bits align) OCTET-

STRING[10]RO 0x0000:00, 1

1A00:02 Subindex 002 2. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x02 (Overrange))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:02, 1

1A00:03 Subindex 003 3. PDO Mapping entry (1 bits align) OCTET-STRING[10]

RO 0x0000:00, 1

1A00:04 Subindex 004 4. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x04 (Data invalid))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:04, 1


RO 0x0000:00, 2

1A00:06 Subindex 006 6. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x07 (Error))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:07, 1

1A00:07 Subindex 007 7. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x08 (Calibration in progress))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:08, 1

1A00:08 Subindex 008 8. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x09 (Steady state))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:09, 1


RO 0x0000:00, 4

1A00:0A Subindex 010 10. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x0E (Sync error))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:0E, 1

1A00:0B Subindex 011 11. PDO Mapping entry (1 bits align) OCTET-STRING[10]

RO 0x0000:00, 1

1A00:0C Subindex 012 12. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x10 (TxPDO Toggle))

OCTET-STRING[10]

RO 0x6000:10, 1


EP3356-0022 111Version: 1.1.0

Index 1A01 RMB TxPDO-Map Value (INT32)Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A01:0 RMB TxPDO-Map Value

(INT32)PDO Mapping Value (INT32) UINT8 RW 0x01 (1dez)

1A01:01 SubIndex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x11 (Value))

UINT32 RW 0x6000:11, 32

Index 1A02 RMB TxPDO-Map Value (Real)Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A02:0 RMB TxPDO-Map Value (re-

al)PDO Mapping Value (real) UINT8 RW 0x01 (1dez)

1A02:01 SubIndex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x6000 (RMB in-puts), entry 0x12 (Value (real)))

UINT32 RW 0x6000:12, 32

Index 1A03 RMB TxPDO-Map TimestampIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A03:0 RMB TxPDO-Map Timestamp PDO Mapping Value Timestamp UINT8 RW 0x01 (1dez)1A03:01 SubIndex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x0000, entry

0x00)UINT64 RW 0x0000:00, 64

Index 1A04 AI TxPDO-Map Standard Ch.1Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A04:0 AI supply TxPDO-Map Stan-

dard Ch. 1PDO Mapping TxPDO Standard Ch. 1 UINT8 RW 0x07 (7dez)

1A04:01 SubIndex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x6010 (AI supplyInputs), entry 0x01 (Underrange))

UINT32 RW 0x6010:01, 1

1A04:02 SubIndex 002 2. PDO Mapping entry (object 0x6010 (AI supplyInputs), entry 0x02 (Overrange))

UINT32 RW 0x6010:02, 1

1A04:03 SubIndex 003 3. PDO Mapping entry (4 bits align) UINT32 RW 0x0000:00, 41A04:04 SubIndex 004 4. PDO Mapping entry (object 0x6010 (AI supply

Inputs), entry 0x04 (Error))UINT32 RW 0x6010:07, 1

1A04:05 SubIndex 005 5. PDO Mapping entry (8 bits align) UINT32 RW 0x0000:00, 81A04:06 SubIndex 006 6. PDO Mapping entry (object 0x6010, entry 0x10

(TxPDO Toggle))UINT32 RW 0x6010:10, 1

1A04:07 SubIndex 007 7. PDO Mapping entry (object 0x6010, entry 0x11(Value))

UINT32 RW 0x6010:11, 32

Index 1A05 AI TxPDO-Map Compact Ch.1Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A05:0 AI supply TxPDO-Map Com-

pact Ch. 1PDO Mapping TxPDO Compact Ch. 1 UINT8 RW 0x01 (1dez)


UINT32 RW 0x6010:11, 32

Index 1A06 AI TxPDO-Map Standard Ch.2Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A06:0 AI supply TxPDO-Map Stan-

dard Ch. 2PDO Mapping TxPDO Standard Ch. 2 UINT8 RW 0x07 (7dez)

1A06:01 SubIndex 001 1. PDO Mapping entry (object 0x6020 (AI supplyInputs), entry 0x01 (Underrange))

UINT32 RW 0x6020:01, 1

1A06:02 SubIndex 002 2. PDO Mapping entry (object 0x6020 (AI supplyInputs), entry 0x02 (Overrange))

UINT32 RW 0x6020:02, 1

1A06:03 SubIndex 003 3. PDO Mapping entry (4 bits align) UINT32 RW 0x0000:00, 41A06:04 SubIndex 004 4. PDO Mapping entry (object 0x6020 (AI supply

Inputs), entry 0x04 (Error))UINT32 RW 0x6020:07, 1

1A06:05 SubIndex 005 5. PDO Mapping entry (8 bits align) UINT32 RW 0x0000:00, 81A06:06 SubIndex 006 6. PDO Mapping entry (object 0x6020, entry 0x10

(TxPDO Toggle))UINT32 RW 0x6020:10, 1


UINT32 RW 0x6020:11, 32


EP3356-0022112 Version: 1.1.0

Index 1A07 AI TxPDO-Map Compact Ch.2Index (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1A07:0 AI supply TxPDO-Map Com-

pact Ch. 2PDO Mapping TxPDO Compact Ch. 2 UINT8 RW 0x01 (1dez)


UINT32 RW 0x6020:11, 32

Index 1C00 Sync manager typeIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1C00:0 Sync manager type Benutzung der Sync Manager UINT8 RO 0x04 (4dez)1C00:01 SubIndex 001 Sync-Manager Type Channel 1: Mailbox Write UINT8 RO 0x01 (1dez)1C00:02 SubIndex 002 Sync-Manager Type Channel 2: Mailbox Read UINT8 RO 0x02 (2dez)1C00:03 SubIndex 003 Sync-Manager Type Channel 3: Process Data

Write (Outputs)UINT8 RO 0x03 (3dez)

1C00:04 SubIndex 004 Sync-Manager Type Channel 4: Process DataRead (Inputs)


Index 1C12 RxPDO assignIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1C12:0 RxPDO assign PDO Assign Outputs UINT8 RW 0x02 (2dez)1C12:01 Subindex 001 1. zugeordnete RxPDO (enthält den Index des

zugehörigen RxPDO Mapping Objekts)UINT16 RW 0x1600

(5632dez)1C12:02 Subindex 002 2. zugeordnete RxPDO (enthält den Index des

zugehörigen RxPDO Mapping Objekts)UINT16 RW -

Index 1C13 TxPDO assignIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1C13:0 TxPDO assign PDO Assign Inputs UINT8 RW 0x01 (1dez)1C13:01 Subindex 001 1. zugeordnete TxPDO (enthält den Index des

zugehörigen TxPDO Mapping Objekts)UINT16 RW 0x1A00

(6656dez)1C13:02 Subindex 002 2. zugeordnete TxPDO (enthält den Index des

zugehörigen TxPDO Mapping Objekts)UINT16 RW 0x1A01

(6657dez)1C13:03 Subindex 003 3. zugeordnete TxPDO (enthält den Index des

zugehörigen TxPDO Mapping Objekts)UINT16 RW -


EP3356-0022 113Version: 1.1.0

Index 1C32 SM output parameterIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1C32:0 SM output parameter Synchronisierungsparameter der Outputs UINT8 RO 0x20 (32dez)1C32:01 Sync mode Aktuelle Synchronisierungsbetriebsart:

• 0: Free Run

• 1: Synchron with SM 2 Event

• 2: DC-Mode - Synchron with SYNC0Event

• 3: DC-Mode - Synchron with SYNC1Event


1C32:02 Cycle time Zykluszeit (in ns):

• Free Run: Zykluszeit des lokalen Timers

• Synchron with SM 2 Event: Zykluszeit desMasters

• DC-Mode: SYNC0/SYNC1 Cycle Time

UINT32 RW 0x000C65D4(812500dez)

1C32:03 Shift time Zeit zwischen SYNC0 Event und Ausgabe derOutputs (in ns, nur DC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C32:04 Sync modes supported Unterstützte Synchronisierungsbetriebsarten:

• Bit 0 = 1: Free Run wird unterstützt

• Bit 1 = 1: Synchron with SM 2 Event wirdunterstützt

• Bit 2-3 = 01: DC-Mode wird unterstützt

• Bit 4-5 = 10: Output Shift mit SYNC1Event (nur DC-Mode)

• Bit 14 = 1: dynamische Zeiten (Messendurch Beschreiben von 0x1C32:08)

UINT16 RO 0xC007(49159dez)

1C32:05 Minimum cycle time Minimale Zykluszeit (in ns) UINT32 RO 0x0000C350(50000dez)

1C32:06 Calc and copy time Minimale Zeit zwischen SYNC0 und SYNC1Event (in ns, nur DC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C32:07 Minimum delay time UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C32:08 Command • 0: Messung der lokalen Zykluszeit wirdgestoppt

• 1: Messung der lokalen Zykluszeit wirdgestartet

Die Entries 0x1C32:03, 0x1C32:05, 0x1C32:06,0x1C32:09, 0x1C33:03 [ 114], 1C33:06 [ 114],0x1C33:09 [ 114] werden mit den maximal ge-messenen Werten aktualisiert.Wenn erneut gemessen wird, werden die Mess-werte zurückgesetzt.


1C32:09 Maximum Delay time Zeit zwischen SYNC1 Event und Ausgabe derOutputs (in ns, nur DC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C32:0B SM event missed counter Anzahl der ausgefallenen SM-Events im OPERA-TIONAL (nur im DC Mode)


1C32:0C Cycle exceeded counter Anzahl der Zykluszeitverletzungen im OPERA-TIONAL (Zyklus wurde nicht rechtzeitig fertigbzw. der nächste Zyklus kam zu früh)


1C32:0D Shift too short counter Anzahl der zu kurzen Abstände zwischen SYNC0und SYNC1 Event (nur im DC Mode)


1C32:20 Sync error Im letzten Zyklus war die Synchronisierung nichtkorrekt (Ausgänge wurden zu spät ausgegeben,nur im DC Mode)



EP3356-0022114 Version: 1.1.0

Index 1C33 SM input parameterIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags Default1C33:0 SM input parameter Synchronisierungsparameter der Inputs UINT8 RO 0x20 (32dez)1C33:01 Sync mode Aktuelle Synchronisierungsbetriebsart:

• 0: Free Run

• 1: Synchron with SM 3 Event (keineOutputs vorhanden)

• 2: DC - Synchron with SYNC0 Event

• 3: DC - Synchron with SYNC1 Event

• 34: Synchron with SM 2 Event (Outputsvorhanden)


1C33:02 Cycle time wie 0x1C32:02 [ 113] UINT32 RW 0x000C65D4(812500dez)

1C33:03 Shift time Zeit zwischen SYNC0-Event und Einlesen der In-puts (in ns, nur DC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C33:04 Sync modes supported Unterstützte Synchronisierungsbetriebsarten:

• Bit 0: Free Run wird unterstützt

• Bit 1: Synchron with SM 2 Event wirdunterstützt (Outputs vorhanden)

• Bit 1: Synchron with SM 3 Event wirdunterstützt (keine Outputs vorhanden)

• Bit 2-3 = 01: DC-Mode wird unterstützt

• Bit 4-5 = 01: Input Shift durch lokalesEreignis (Outputs vorhanden)

• Bit 4-5 = 10: Input Shift mit SYNC1 Event(keine Outputs vorhanden)

• Bit 14 = 1: dynamische Zeiten (Messendurch Beschreiben von 0x1C32:08 [ 113]oder 0x1C33:08)

UINT16 RO 0xC007(49159dez)

1C33:05 Minimum cycle time wie 0x1C32:05 [ 113] UINT32 RO 0x0000C350(50000dez)

1C33:06 Calc and copy time Zeit zwischen Einlesen der Eingänge und Verfüg-barkeit der Eingänge für den Master (in ns, nurDC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C33:07 Minimum delay time UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C33:08 Command wie 1C32:08 [ 113] UINT16 RW 0x0000 (0dez)

1C33:09 Maximum Delay time Zeit zwischen SYNC1-Event und Einlesen derEingänge (in ns, nur DC-Mode)

UINT32 RO 0x00000000(0dez)

1C33:0B SM event missed counter wie 0x1C32:11 [ 113] UINT16 RO 0x0000 (0dez)

1C33:0C Cycle exceeded counter wie 0x1C32:12 [ 113] UINT16 RO 0x0000 (0dez)

1C33:0D Shift too short counter wie 0x1C32:13 [ 113] UINT16 RO 0x0000 (0dez)

1C33:20 Sync error wie 0x1C32:32 [ 113] BOOLEAN RO 0x00 (0dez)

Index F000 Modular device profileIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags DefaultF000:0 Modular device profile Allgemeine Informationen des Modular Device

ProfilesUINT8 RO 0x02 (2dez)

F000:01 Module index distance Indexabstand der Objekte der einzelnen Kanäle UINT16 RO 0x0010 (16dez)F000:02 Maximum number of modules Anzahl der Kanäle UINT16 RO 0x0001 (1dez)

Index F008 Code wordIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags DefaultF008:0 Code word reserviert UINT32 RW 0x00000000

(0dez)


EP3356-0022 115Version: 1.1.0

Index F010 Module listIndex (hex) Name Bedeutung Datentyp Flags DefaultF010:0 Module list Max. Subindex UINT8 RW 0x03 (3dez)F010:01 SubIndex 001 RMB UINT32 RW 0x00000172

(370dez)F010:02 SubIndex 002 AI UINT32 RW 0x0000012C

(300dez)F010:03 SubIndex 003 AI UINT32 RW 0x0000012C

(300dez)


EP3356-0022116 Version: 1.1.0

6.13 BeispielprogrammVerwendung der BeispielprogrammeDieses Dokument enthält exemplarische Anwendungen unserer Produkte für bestimmte Einsatzbe-reiche. Die hier dargestellten Anwendungshinweise beruhen auf den typischen Eigenschaften unse-rer Produkte und haben ausschließlich Beispielcharakter. Die mit diesem Dokument vermitteltenHinweise beziehen sich ausdrücklich nicht auf spezifische Anwendungsfälle, daher liegt es in derVerantwortung des Kunden zu prüfen und zu entscheiden, ob das Produkt für den Einsatz in einembestimmten Anwendungsbereich geeignet ist. Wir übernehmen keine Gewährleistung, dass der indiesem Dokument enthaltene Quellcode vollständig und richtig ist. Wir behalten uns jederzeit eineÄnderung der Inhalte dieses Dokuments vor und übernehmen keine Haftung für Irrtümer und feh-lende Angaben.

In dem vorliegenden Beispielprogramm wird eine EP3356-0022 von einem PLC-Programm angesprochen(für TwinCAT 2). In der Zip-Datei (https://infosys.beckhoff.com/content/1031/ep3356/Resources/zip/1856737419.zip) befinden sich das PLC*.pro und der Systemmanager *.tsm. Über einfacheVisualisierung kann die Box bedient werden, die Funktion InputFreeze ist beispielhaft ausprogrammiert.

Abb. 85: Bedienung des Beispielprogramms

Die Klemme EL3356 ist dabei wie folgt anzuschließen:

https://infosys.beckhoff.com/content/1031/ep3356/Resources/zip/1856737419.zip

https://infosys.beckhoff.com/content/1031/ep3356/Resources/zip/1856737419.zip


EP3356-0022 117Version: 1.1.0

Abb. 86: EL3356: Anschluss des Lastsensors/Vollbrücke

Es wird hier eine Netzteilklemme EL9510 zur Speisung der DMS mit 10 V benutzt.

Das Box-Modul EP3356 ist dabei wie folgt anzuschließen:

Abb. 87: EP3356: Anschluss des Lastsensors/Vollbrücke

Die Sensorversorgung von 10 V wird in der EP3356 erzeugt.


EP3356-0022118 Version: 1.1.0

Vorgehensweise zum Starten des Programms• Nach Klick auf den Download-Button speichern Sie das Zip-Archiv lokal auf ihrer Festplatte und

entpacken die *.TSM (Konfigurationsdatei und *.PRO (PLC-Programmdatei) in einem temporärenArbeitsordner

• Start der *.TSM-Datei und *.PRO Datei; der TwinCAT-System Manger und die TwinCAT PLC öffnensich

• Schließen Sie die Hardware entsprechend einer der beiden vorherigen Abbildungen an und verbindenSie den Ethernet-Adapter ihres PCs mit dem EtherCAT-Koppler / EtherCAT-Box (weitere Hinweise zuden EtherCAT-Kopplern finden sie in den entsprechenden Kopplerhandbüchern)

• Auswahl des lokalen Ethernet-Adapters (ggf. mit Echtzeit-Treiber) unter Systemkonfiguration, E/A -Konfiguration, E/A -Geräte, Gerät (EtherCAT); dann unter Karteireiter "Adapter", "Suchen..." denentsprechenden Adapter auswählen und bestätigen (siehe die beiden nachfolgende Abbildungen)

Abb. 88: Suchen des Ethernet-Adapters

Abb. 89: Auswahl und Bestätigung des Ethernet-Adapters

• Aktivieren und bestätigen der Konfiguration (siehe die beiden nachfolgenden Abbildungen)

Abb. 90: Aktivierung der Konfiguration


EP3356-0022 119Version: 1.1.0

Abb. 91: Konfigurationsaktivierung bestätigen

• Neue Variablenzuordnung bestätigen, Neustart im RUN-Modus (siehe die beiden nachfolgendenAbbildungen)

Abb. 92: Variablenzuordnung erzeugen

Abb. 93: Neustart TwinCAT im RUN-Modus

• In der TwinCAT PLC unter Menü „Projekt“ → „Alles Übersetzen“ das Projekt übersetzen

Abb. 94: Projekt übersetzen

• In der TwinCAT PLC: Einloggen mit der Taste „F11“, Laden des Programms bestätigen, Start desProgramms mit Taste „F5“


EP3356-0022120 Version: 1.1.0

Abb. 95: Programmstart bestätigen


EP3356-0022 121Version: 1.1.0

6.14 Wiederherstellen des AuslieferungszustandesUm den Auslieferungszustand der Backup-Objekte bei den ELxxxx-Klemmen / EPxxxx-Boxenwiederherzustellen, kann im TwinCAT System Manger (Config-Modus) das CoE-Objekt Restore defaultparameters, Subindex 001 angewählt werden).

Abb. 96: Auswahl des PDO Restore default parameters

Durch Doppelklick auf SubIndex 001 gelangen Sie in den Set Value -Dialog. Tragen Sie im Feld Dec denWert 1684107116 oder alternativ im Feld Hex den Wert 0x64616F6C ein und bestätigen Sie mit OK.

Alle Backup-Objekte werden so in den Auslieferungszustand zurückgesetzt.

Abb. 97: Eingabe des Restore-Wertes im Set Value Dialog

Alternativer Restore-WertBei einigen Modulen älterer Bauart lassen sich die Backup-Objekte mit einem alternativen Restore-Wert umstellen:Dezimalwert: 1819238756Hexadezimalwert: 0x6C6F6164Eine falsche Eingabe des Restore-Wertes zeigt keine Wirkung!

Anhang

EP3356-0022122 Version: 1.1.0

7 Anhang

7.1 Allgemeine Betriebsbedingungen

Schutzarten nach IP-Code

In der Norm IEC 60529 (DIN EN 60529) sind die Schutzgrade festgelegt und nach verschiedenen Klasseneingeteilt. Die Bezeichnung erfolgt in nachstehender Weise.

1. Ziffer: Staub- und Be-rührungsschutz

Bedeutung

0 Nicht geschützt1 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit dem Handrücken. Geschützt gegen feste Fremd-

körper Ø 50 mm2 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit einem Finger. Geschützt gegen feste Fremdkör-

per Ø 12,5 mm3 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit einem Werkzeug. Geschützt gegen feste Fremd-

körper Ø 2,5 mm4 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit einem Draht. Geschützt gegen feste Fremdkör-

per Ø 1 mm5 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit einem Draht. Staubgeschützt. Eindringen von

Staub ist nicht vollständig verhindert, aber der Staub darf nicht in einer solchen Menge eindringen, dassdas zufriedenstellende Arbeiten des Gerätes oder die Sicherheit beeinträchtigt wird

6 Geschützt gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen mit einem Draht. Staubdicht. Kein Eindringen vonStaub

2. Ziffer: Wasserschutz* Bedeutung0 Nicht geschützt1 Geschützt gegen Tropfwasser2 Geschützt gegen Tropfwasser, wenn das Gehäuse bis zu 15° geneigt ist3 Geschützt gegen Sprühwasser. Wasser, das in einem Winkel bis zu 60° beiderseits der Senkrechten ge-

sprüht wird, darf keine schädliche Wirkung haben4 Geschützt gegen Spritzwasser. Wasser, das aus jeder Richtung gegen das Gehäuse spritzt, darf keine

schädlichen Wirkungen haben5 Geschützt gegen Strahlwasser.6 Geschützt gegen starkes Strahlwasser.7 Geschützt gegen die Wirkungen beim zeitweiligen Untertauchen in Wasser. Wasser darf nicht in einer

Menge eintreten, die schädliche Wirkungen verursacht, wenn das Gehäuse für 30 Minuten in 1 m Tiefe inWasser untergetaucht ist

*) In diesen Schutzklassen wird nur der Schutz gegen Wasser definiert.

Chemische Beständigkeit

Die Beständigkeit bezieht sich auf das Gehäuse der Feldbus/EtherCAT Box und den verwendetenMetallteilen. In der nachfolgenden Tabelle finden Sie einige typische Beständigkeiten.

Art BeständigkeitWasserdampf bei Temperaturen >100°C nicht beständigNatriumlauge(ph-Wert > 12)

bei Raumtemperatur beständig> 40°C unbeständig

Essigsäure unbeständigArgon (technisch rein) beständig

Legende• beständig: Lebensdauer mehrere Monate• bedingt beständig: Lebensdauer mehrere Wochen• unbeständig: Lebensdauer mehrere Stunden bzw. baldige Zersetzung

Anhang

EP3356-0022 123Version: 1.1.0

7.2 EtherCAT Box- / EtherCAT-P-Box - Zubehör

Befestigung

Bestellangaben BeschreibungZS5300-0001 Montageschiene (500 mm x 129 mm)

Beschriftungsmaterial, Stopfen

Bestellangaben BeschreibungZS5000-0000 Feldbus-Box-Set M8 (Beschriftungsschilder, Abdeckstopfen)ZS5000-0002 Feldbus-Box-Set M12 (Beschriftungsschilder, Abdeckstopfen)ZS5000-0010 Stopfen M8, IP67 (50 Stück)ZS5000-0020 Stopfen M12, IP67 (50 Stück)ZS5100-0000 Beschriftungsschilder nicht bedruckt, 4 Streifen à 10 StückZS5100-xxxx Beschriftungsschilder bedruckt, auf Anfrage

Werkzeug

Bestellangaben BeschreibungZB8800 Drehmoment-Schraubwerkzeug für M8-Leitungen für Stecker mit Rändel, inklusive

RatscheZB8800-0001 Aufsatz M12 für Drehmoment-Schraubwerkzeug ZB8800ZB8800-0002 Aufsatz M8 (feldkonfektionierbar) für Drehmoment-Schraubwerkzeug ZB8800ZB8801-0000 Drehmoment-Schraubwerkzeug für Stecker mit Sechskant, einstellbarZB8801-0001 Wechselklinge für M8/SW9 für Drehmoment-Schraubwerkzeug ZB8801-0000ZB8801-0002 Wechselklinge für M12/SW13 für Drehmoment-Schraubwerkzeug ZB8801-0000ZB8801-0003 Wechselklinge für M12 feldkonfektionierbar/SW18 für Drehmoment-

Schraubwerkzeug ZB8801-0000

Weiteres ZubehörWeiteres Zubehör finden Sie in der Preisliste für Feldbuskomponenten von Beckhoff und im Internetunter https://www.beckhoff.de

https://www.beckhoff.de/german/fieldbus_box/ethercat_box_accessories_overview.htm?id=25525466903389

Anhang

EP3356-0022124 Version: 1.1.0

7.3 Support und ServiceBeckhoff und seine weltweiten Partnerfirmen bieten einen umfassenden Support und Service, der eineschnelle und kompetente Unterstützung bei allen Fragen zu Beckhoff Produkten und Systemlösungen zurVerfügung stellt.

Beckhoff Support

Der Support bietet Ihnen einen umfangreichen technischen Support, der Sie nicht nur bei dem Einsatzeinzelner Beckhoff Produkte, sondern auch bei weiteren umfassenden Dienstleistungen unterstützt:

• Support• Planung, Programmierung und Inbetriebnahme komplexer Automatisierungssysteme• umfangreiches Schulungsprogramm für Beckhoff Systemkomponenten

Hotline: +49(0)5246/963-157Fax: +49(0)5246/963-9157E-Mail: [email protected]

Beckhoff Service

Das Beckhoff Service-Center unterstützt Sie rund um den After-Sales-Service:

• Vor-Ort-Service• Reparaturservice• Ersatzteilservice• Hotline-Service

Hotline: +49(0)5246/963-460Fax: +49(0)5246/963-479E-Mail: [email protected]

Weitere Support- und Serviceadressen finden Sie auf unseren Internetseiten unter http://www.beckhoff.de.

Beckhoff Firmenzentrale

Beckhoff Automation GmbH & Co. KG

Hülshorstweg 2033415 VerlDeutschland

Telefon: +49(0)5246/963-0Fax: +49(0)5246/963-198E-Mail: [email protected]

Die Adressen der weltweiten Beckhoff Niederlassungen und Vertretungen entnehmen Sie bitte unserenInternetseiten:http://www.beckhoff.de

Dort finden Sie auch weitere Dokumentationen zu Beckhoff Komponenten.

http://www.beckhoff.de

http://www.beckhoff.de/

http://www.beckhoff.com/german/download/default.htm

Abbildungsverzeichnis

EP3356-0022 125Version: 1.1.0

AbbildungsverzeichnisAbb. 1 EP3356-0022............................................................................................................................... 8Abb. 2 DMS............................................................................................................................................. 10Abb. 3 Viertel-, Halb-, und Vollbrücke ..................................................................................................... 11Abb. 4 4-Leiter-Anschluss ....................................................................................................................... 12Abb. 5 6-Leiter-Anschluss ....................................................................................................................... 12Abb. 6 Beispiel-Wägezelle ...................................................................................................................... 13Abb. 7 Parallelschaltung von DMS.......................................................................................................... 15Abb. 8 Karteireiter EtherCAT--> Erweiterte Einstellungen-->Verhalten--> Watchdog ............................ 18Abb. 9 EtherCAT State Machine ............................................................................................................. 20Abb. 10 Karteireiter CoE-Online................................................................................................................ 23Abb. 11 StartUp-Liste im TwinCAT System Manager ............................................................................... 24Abb. 12 Offline-Verzeichnis....................................................................................................................... 25Abb. 13 Online-Verzeichnis....................................................................................................................... 25Abb. 14 Dimensions .................................................................................................................................. 27Abb. 15 Montageschiene ZS5300-0001.................................................................................................... 28Abb. 16 EtherCAT Box mit M8-Steckverbindern....................................................................................... 29Abb. 17 EtherCAT Box mit M8- und M12-Steckverbindern....................................................................... 29Abb. 18 7/8"-Steckverbinder ..................................................................................................................... 30Abb. 19 Drehmomentschlüssel ZB8801.................................................................................................... 30Abb. 20 EtherCAT Box: M8, 30 mm Gehäuse .......................................................................................... 31Abb. 21 EtherCAT Box: M8 60 mm Gehäuse (am Beispiel EP9214) ....................................................... 31Abb. 22 Koppler Box: M12 ........................................................................................................................ 31Abb. 23 EtherCAT-LEDs ........................................................................................................................... 32Abb. 24 EtherCAT Box, Anschlüsse für die Versorgungsspannungen ..................................................... 34Abb. 25 Pinbelegung M8, Power In und Power Out.................................................................................. 34Abb. 26 EP92x4-0023, Anschlüsse Power In und Power Out .................................................................. 36Abb. 27 Pinbelegung 7/8“, Power IN und Power Out................................................................................ 36Abb. 28 Status-LEDs für die Spannungsversorgung ................................................................................ 37Abb. 29 Leitungsverluste auf den Powerkabeln........................................................................................ 38Abb. 30 ZK2030-xxxx-yyyy - Leitungsverluste .......................................................................................... 39Abb. 31 ZK1090-3131-0xxx ...................................................................................................................... 40Abb. 32 ZK2020-3132-0xxx ...................................................................................................................... 41Abb. 33 Auswahl von Beckhoff-Sensorkabel ............................................................................................ 41Abb. 34 UL-Markierung ............................................................................................................................. 42Abb. 35 BG2000-0000, Anschlussleitungen durchschieben ..................................................................... 44Abb. 36 BG2000-0000, Anschlussleitungen festschrauben...................................................................... 45Abb. 37 BG2000-0000, Schutzgehäuse montieren................................................................................... 45Abb. 38 Analoger Spannungseingang M12, Widerstandsbrücke.............................................................. 46Abb. 39 LEDs EP3356-0022 ..................................................................................................................... 47Abb. 40 Anfügen eines neuen E/A-Gerätes (E/A-Geräte -> Rechte Maustaste -> Gerät anfügen...) ....... 50Abb. 41 Auswahl des Gerätes (EtherCAT) ............................................................................................... 50Abb. 42 Anfügen einer neuen Box (Gerät -> Rechte Maustaste -> Box anfügen...) ................................. 50Abb. 43 Auswahl einer Box (z.B.: EP6224-2022) ..................................................................................... 51Abb. 44 TwinCAT Anzeige Config-Modus................................................................................................. 53


EP3356-0022126 Version: 1.1.0

Abb. 45 Scan Devices............................................................................................................................... 54Abb. 46 Hinweis automatischer Gerätescan ............................................................................................. 54Abb. 47 erkannte Ethernet-Geräte ............................................................................................................ 54Abb. 48 Scan-Abfrage nach dem automatischen Anlegen eines EtherCAT Gerätes ............................... 55Abb. 49 beispielhafte Online-Anzeige ....................................................................................................... 55Abb. 50 Master-Anzeige nach „Scan for boxes“ ....................................................................................... 56Abb. 51 Identische Konfiguration .............................................................................................................. 56Abb. 52 Beispiel-Korrekturdialog............................................................................................................... 57Abb. 53 Beispiel-Korrekturdialog mit Änderungen .................................................................................... 58Abb. 54 Konfigurieren der Prozessdaten .................................................................................................. 59Abb. 55 Baumzweig der zu konfigurierende EtherCAT Box ..................................................................... 60Abb. 56 Karteireiter Allgemein .................................................................................................................. 61Abb. 57 Karteireiter EtherCAT .................................................................................................................. 61Abb. 58 Karteireiter Prozessdaten ............................................................................................................ 63Abb. 59 Karteireiter Startup....................................................................................................................... 65Abb. 60 Karteireiter CoE - Online.............................................................................................................. 66Abb. 61 Erweiterte Einstellungen .............................................................................................................. 67Abb. 62 Karteireiter Online........................................................................................................................ 68Abb. 63 Eingangsspannungen .................................................................................................................. 71Abb. 64 Parallelschaltung mit EL3356 ...................................................................................................... 71Abb. 65 Parallelschaltung mit EP3356...................................................................................................... 72Abb. 66 Signalflussplan der EP3356-0022 ............................................................................................... 72Abb. 67 Notch-Kennlinie/Amplitudengang und Sprungantwort der FIR-Filter........................................... 73Abb. 68 Sprungantwort und Bodediagramm der IIR-Filter ........................................................................ 74Abb. 69 Auswirkung dynamischer IIR-Filter .............................................................................................. 76Abb. 70 Latenz des Analog-Digital-Wandlers ........................................................................................... 78Abb. 71 zu den einzelnen Modi gehörige Einstellparameter im CoE ........................................................ 78Abb. 72 Umschaltung SampleMode.......................................................................................................... 79Abb. 73 Interner Schalter zur Erhöhung der Messgenauigkeit ................................................................. 80Abb. 74 Stöße auf Wägezelle mit und ohne InputFreeze ......................................................................... 81Abb. 75 Sprunghafte ent- und belastung einer Wägezelle........................................................................ 82Abb. 76 Anpassen an die Sensorkennlinie ............................................................................................... 83Abb. 77 Messbereiche .............................................................................................................................. 87Abb. 78 Typisierung Single Ended / differentiell ....................................................................................... 88Abb. 79 2/3/4-Leiter-Anschluss als Single-Ended- oder Differential-Anschlusstechnik ............................ 91Abb. 80 Aktivierung DC und PDO Timestamp im TwinCAT System Manager ......................................... 94Abb. 81 EP3356 Prozessdatenauswahl im TwinCAT Systemmanager .................................................... 96Abb. 82 Default-Prozessabbild EP3356-0022........................................................................................... 97Abb. 83 Lastwert in Festkomma-Darstellung ............................................................................................ 99Abb. 84 Spannungsmessung .................................................................................................................... 100Abb. 85 Bedienung des Beispielprogramms ............................................................................................. 116Abb. 86 EL3356: Anschluss des Lastsensors/Vollbrücke ......................................................................... 117Abb. 87 EP3356: Anschluss des Lastsensors/Vollbrücke......................................................................... 117Abb. 88 Suchen des Ethernet-Adapters.................................................................................................... 118Abb. 89 Auswahl und Bestätigung des Ethernet-Adapters ....................................................................... 118Abb. 90 Aktivierung der Konfiguration....................................................................................................... 118


EP3356-0022 127Version: 1.1.0

Abb. 91 Konfigurationsaktivierung bestätigen........................................................................................... 119Abb. 92 Variablenzuordnung erzeugen..................................................................................................... 119Abb. 93 Neustart TwinCAT im RUN-Modus.............................................................................................. 119Abb. 94 Projekt übersetzen....................................................................................................................... 119Abb. 95 Programmstart bestätigen ........................................................................................................... 120Abb. 96 Auswahl des PDO Restore default parameters ........................................................................... 121Abb. 97 Eingabe des Restore-Wertes im Set Value Dialog ...................................................................... 121

Documents

Dokumentation zu EP3356-0022 - download.beckhoff.com · Ergänzungswiderstände) üblicherweise gleich R1=R2=R3=R4=R0. Im unbelasteten Zustand sind typische Werte R0 = 120 Ω, 350