Balluff BSI R65K0-HXX-M S92 Series User manual

deutsch Konfigurationsanleitung
english Configuration guide
BSI R65K0-HXX-M_ _ _ _ _-S92
BSI R65K0-HXX-M_ _ _ _ _-ST39

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Inhalt
1. Sicherheitsinformationen..................................................................................................................3
1.1. Bestimmungsgemäße Verwendung.........................................................................................3
1.2. Unsachgemäße Verwendung ..................................................................................................3
1.3. Sensor defekt...........................................................................................................................3
2. Hinweise...........................................................................................................................................3
2.1. Bestimmungsgemäße Verwendung.........................................................................................3
2.2. Im Text verwendete Symbole...................................................................................................3
3. Kurzreferenz.....................................................................................................................................4
4. Installationsanleitung........................................................................................................................5
4.1. Mechanische Zeichnung..........................................................................................................5
4.2. Montage ...................................................................................................................................5
4.3. Elektrischer Anschluss.............................................................................................................6
4.4. CAN Terminierung ...................................................................................................................7
5. Funktionsbeschreibung....................................................................................................................8
5.1. Messprinzip Neigungsmessung...............................................................................................8
5.2. Messachse und -richtung.........................................................................................................8
5.2.1. Messachse und Neigungsrichtung...................................................................................8
5.2.2. Messachse und Beschleunigungsrichtung.......................................................................9
5.3. Signalverarbeitung ...................................................................................................................9
5.3.1. Abtastrate.........................................................................................................................9
5.3.2. Filteralgorithmus...............................................................................................................9
5.3.3. Digital filters......................................................................................................................9
5.4. Funktionsmodus.....................................................................................................................10
5.5. Ausgabeformat.......................................................................................................................11
5.6. Bootvorgang...........................................................................................................................11
5.7. Emergency Nachricht.............................................................................................................12
5.8. LSS (Layer Setting Service, laut CiA305-DSP) .....................................................................12
5.9. Firmware Verwaltung .............................................................................................................13
5.10. Laden der Werkseinstellung...................................................................................................13
5.11. Nullpunktabgleich...................................................................................................................14
5.12. EDS & DCF............................................................................................................................14
5.13. Zuordenbare Objekte.............................................................................................................15
6. CANopen Spezifikation ..................................................................................................................16
6.1. CANopen Communication Objects (COB).............................................................................16
6.2. Vordefinierte CAN-IDs............................................................................................................16
6.3. PDO (Sensorausgang lesen).................................................................................................17
6.4. SDO (Object Dictionary konfigurieren)...................................................................................17
6.5. NMT Zustand .........................................................................................................................17
6.6. Object Dictionary / Objektverzeichnis (Geräteparameter) .....................................................18
7. CAN Object dictionary Übersicht ...................................................................................................19
7.1. Communication profile (Index 1000h - 1FFFh)......................................................................19
7.1.1. Objekt 1001hError register ............................................................................................21
7.1.2. Objekt 1002hManufacturer status register.....................................................................22
7.1.3. Objekt 1003hPredefined error field................................................................................22
7.1.4. Objekt 1005h COB-ID SYNC message .........................................................................22
7.1.5. Objekt 1006hCommunication cycle period....................................................................23
7.1.6. Objekt 1010h Store parameters......................................................................................23
7.1.7. Objekt 1011hRestore factory default parameters..........................................................23
7.1.8. Objekt 1014hCOB-ID EMCY .........................................................................................24
7.1.9. Objekt 1020hVerify configuration...................................................................................24
7.1.10. Objekt 1029hError behaviour.........................................................................................24
7.1.11. Objekt 1800h, 1801hTPDO communication parameter .................................................24
7.1.12. Objekt 1A00h, 1A01hTPDO Mapping parameter...........................................................25
7.1.13. Objekt 1F80hNMT start-up behaviour ...........................................................................26
7.2. Manufacturer-specific profile (2000h - 5FFFh).......................................................................27

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7.2.1. Objekt 3007hfunction mode...........................................................................................28
7.2.2. Objekt 300FhZero adjustment Inclination......................................................................28
7.2.3. Objekt 301Eh Manufacturer status register error mask ..................................................28
7.2.4. Objekt 301Fh Manufacturer status register mapping......................................................29
7.2.5. Objekt 100EhOutput filter ..............................................................................................29
7.2.6. Objekt 300DhMoving average filter TPDO1 und TPDO2..............................................29
7.3. Standardized Device Profile (6000h –9FFFh) (CiA410) .......................................................30
7.3.1. Objekt 6000h Resolution.................................................................................................31
7.3.2. Objekt 6011h, 6021hOperating parameter .....................................................................31
7.3.3. Objekt 6012h, 6022hPre-set inclination value ................................................................31
7.3.4. Objekt 6013h, 6023hOffset inclination value..................................................................31
7.3.5. Objekt 6401hSensor outputs.........................................................................................32
7.4. Datentyp.................................................................................................................................32
8. Abkürzungen und Definitionen.......................................................................................................33
9. Normative Verweise.......................................................................................................................33

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1. Sicherheitsinformationen
1.1. Bestimmungsgemäße Verwendung
Der CANopen Neigungssensor ist ein MEMS-basierter Neigungssensor mit CANopen-Schnittstelle. Dieses Gerät
bietet eine präzise und zuverlässige Neigungsmessung unter (halb)statischen Bedingungen. Die Verwendung
dieses Geräts in einer Maschine oder Anlage ist nur unter den folgenden Bedingungen zulässig:
▪Der Anwender ist geschult und kompetent in der Integration und Anwendung von Neigungssensoren in
Maschinen.
▪Der Anwender ist mit dem Inhalt des Datenblatts und des Benutzerhandbuchs vertraut.
▪Der Anwender hat ein umfassendes Verständnis von CAN und CANopen.
▪Das Gerät wird innerhalb der spezifizierten Umgebungsbedingungen eingesetzt.
▪Das Gerät ist für den bestimmungsgemäßen Gebrauch richtig konfiguriert.
▪Das Gerät ist korrekt montiert, wie im Datenblatt und im Benutzerhandbuch beschrieben.
▪Die Gerätedaten werden ausdrücklich nicht als sicherheitstechnische Daten interpretiert, es sei denn,
das Gerät wird redundant in einem Steuerungssystem eingesetzt, das für eine gegenseitige
Funktionskontrolle zwischen dem primären und dem redundanten Gerät ausgelegt und getestet ist.
1.2. Unsachgemäße Verwendung
▪Verwendung von nicht genormten CAN-Kabeln.
▪Falsch montiertes Gerät.
▪Nullabgleich außerhalb des spezifizierten Bereichs.
▪Falsche oder fehlende CAN-Bus-Terminierung.
▪Gerät außerhalb der Spezifikationen verwendet.
1.3. Sensor defekt
Der Sensor ist “defekt”, wenn
▪Kein CAN-Ausgang erkannt werden kann.
▪eine Emergency-Nachricht mit Sensorfehlerinformationen erkannt wird. (→ 5.7 )
Wenden Sie sich im Zweifelsfall an den Händler oder Hersteller. Jede eigenmächtige Veränderung oder nicht
bestimmungsgemäße Verwendung führt zum Erlöschen der Gewährleistung und der Haftung des Herstellers.
2. Hinweise
2.1. Bestimmungsgemäße Verwendung
Dieses Handbuch ist nur für alle Neigungssensoren BSI R65K0-HXX-... gültig.
2.2. Im Text verwendete Symbole
h
Tiefgestellt für hexadezimale Werte.
d
Tiefgestellt für dezimale Werte.
Vorsicht, die entweder auf eine mögliche Beschädigung des Sensors hinweist oder erklärt, wie
man ein Problem vermeiden kann.
Wichtige information.
→
Querverweis

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3. Kurzreferenz
Allgemein
•1-Achs ± 180° und 2-Achs ± 30° Neigungssensor
•Ausgangstyp: CANopen
•Neigungs-, Beschleunigungs-Ausgänge definiert durch Funktionsmodi (→ Objekt 3007h)
•Sensorausgänge können über TPDO-Mapping-Parameter angepasst werden (→ Objekt 1A00h)
•Interne Abtastrate MEMS: 1000Hz; Ausgangsrate: 100 Hz
•Tiefpass-Bessel-Filter 2. Ordnung: 10Hz (→Objekt 3014h)
•Ausgangsfilter: einstellbares Tiefpassfilter 1. Ordnung (LPF) (→ Objekt 300Eh)
•Gleitender Mittelwertfilter: Mittelungszeitintervall einstellbar von 10 ms bis 100 ms (→ Objekt 300Dh)
•Zugelassen für den Automobilbereich, Zulassungsnummer: E4-10R-05-4662
CAN, CANopen
•CAN-Schnittstelle: CAN2.0 A/B (konform mit ISO11898-1&2)
•CANopen-Anwendungsschicht und Kommunikationsprofil: EN50325-4 (CiA301 v4.0 und 4.2.0)
•CANopen-Geräteprofil für Neigungssensor: CiA410
•LSS (Layer Setting Service) implementiert
•TPDO1 (CAN-ID: 180h+ Node ID) und TPDO2 (CAN-ID: 280h+ Node ID)
•Ausgänge: Neigung X-Achse (längs) in Objekt 6010h; Neigung Y-Achse (quer) in Objekt 6020h
•Interner schaltbarer CAN-Abschlusswiderstand: default off (→ Objekt 3003h)
•CAN bus bit Rate: default 250 kbit/s (→ Objekt 3001h)
•Node ID: default 01h(→ Objekt 3000hBereich 01h- 7Fh, max. 127 Knoten)
•Heartbeat: default on, 2 s (→ Objekt 1017h)
•Zwei Modi der PDO Übertragung (→ Objekt 1800h / 1801h)
- Event mode: default on, Ereignis-Timer default 100 ms (Bereich 10 ms –500 ms)
- Sync mode: default off
•Vendor ID Balluff: 010000E8h(→ Objekt 1018h)
•Firmware Version auslesbar über das CAN Object Dictionary (→ Objekt 3001h)
•Seriennummer-Format: xxxxxx-xxx (→ Objekt 3001h)
•Nullabgleich der Neigung verfügbar über CAN Object Dictionary (→ Objekt 300Fh).
•Voreingestellte Neigungseinstellung verfügbar über CAN Object Dictionary (→ Objekte 6012h und
6022h).
•Hochfahren im NMT-Betriebszustand (→Objekt 1F80h)
•Negative Werte: Zweierkomplement
•Byte-Reihenfolge auf CAN-Bus: Little-Endian (niederwertigstes Byte zuerst)

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4. Installationsanleitung
4.1. Mechanische Zeichnung
Abb. 1 –Mechanisch Zeichnung der -S92 Version mit M12-Stecker
4.2. Montage
▪Verwenden Sie 4 Schrauben (M5x25mm) zur Montage des Geräts.
▪Anzugsdrehmoment max. 2,5 Nm. Ein höheres Drehmoment kann zur Beschädigung des Gehäuses
oder der internen Elektronik führen.
▪Befestigen Sie den Sensor auf einer vollkommen ebenen Fläche.
▪Ein 1-Achs-Neigungssensor muss senkrecht montiert werden. Die werkseitig voreingestellte
Nullposition ist mit dem Stecker nach unten zeigend. Die Nullposition kann in jeder Position innerhalb
des gesamten Bereichs eingestellt werden.
▪Ein 2-Achs-Neigungssensor muss waagerecht montiert werden. Die werkseitig voreingestellte
Nullposition ist in Abbildung 3 dargestellt. Nach der Installation kann die Nullposition im Bereich von
±5° eingestellt werden, um die mechanischen Versätze zu eliminieren.
Abb. 2 –Senkrechte Montage 1-Achs-Neigungssensor
Abb. 3 –Horizontale Montage 2-Achs-Neigungssensor

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4.3. Elektrischer Anschluss
Der Sensor ist entweder mit einem einzelnen 5-poligen M12-Stecker (A-codiert) nach IEC 61076-2-101 oder mit
einer zusätzlichen 5-poligen M12-Buchse (A-codiert) ausgestattet. Dies wird im Suffix der Gerätebezeichnung
angegeben: Suffix -S92 bedeutet Einzelstecker, Suffix -ST39 bedeutet sowohl Buchse als auch Stecker.
Der Vorteil von zwei Steckern ist, dass die Geräte im CAN-Netzwerk verkettet werden können. Die
Spannungsversorgung wird vom Stecker zur Buchse weitergeleitet, so dass mit einem einzigen Kabelbaum
sowohl die Stromversorgung als auch die Busverbindung zum nächsten Sensor hergestellt wird. Die Verbindung
zwischen Stecker und Buchse ist als interne T-Verteiler verdrahtet.
Die Pinbelegung entspricht der CiA 303-1 V1.8.0.
Pin
Belegung
Pin 1
Schirm
Pin 2
Vcc
Pin 3
Gnd & CAN_GND
Pin 4
CAN_H
Pin 5
CAN_L
Abb. 4 - Pin Definition
▪Der maximale Strom für den internen T-Verteiler beträgt 2,5 A. Dies muss bei der Verwendung von
Daisy-Chain-Verbindungen beachtet werden.
▪Die Spannungsversorgung muss so dimensioniert sein, dass die angegebenen Spannungsgrenzen nicht
überschritten werden.
▪Die Stromaufnahme beträgt typisch ca. 50 mA.
▪Die Spannungsversorgung muss nach IEC Klasse 2 geschützt sein.
▪Schließen Sie den Sensor nur an einen zugelassenen CAN-Controller an, der einen geerdeten Schirm
haben muss.
oAlternativ: Schließen Sie das Sensorgehäuse an einen geerdeten Schirm an. Alle erwähnten
EMV-Normen, die erfüllt werden (siehe Konformitätserklärung), wurden mit dem Gehäuse, das
an einen geerdeten Schirm angeschlossen ist, durchgeführt.
Das Anbringen von Leitungen sowie das Öffnen und Schließen von elektrischen Anschlüssen darf nur
im spannungslosen Zustand erfolgen! Kurzschlüsse, Spannungsspitzen usw. können zu Fehlfunktionen
führen und/oder die Installation beeinträchtigen, wodurch eine ernsthafte Verletzungsgefahr oder
Sachschäden entstehen können.

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4.4. CAN Terminierung
Ein CAN-Bus sollte ordnungsgemäß terminiert werden, um Signalreflexionen zu vermeiden. Der Neigungssensor
verfügt über einen internen Abschlusswiderstand von 120 Ohm. Standardmäßig ist dieser deaktiviert, er kann
aber mit Objekt 3003haktiviert werden.
Für CANopen-Geräte sind ein separater M12-Abschlusswiderstand und ein T-Stecker als Zubehör erhältlich:
Abb. 5 - M12 Stecker 5-Pin
Abschlusswiderstand
(BCC09MR)
Abb. 6 - M12 Buchse 5-Pin
Abschlusswiderstand
(BCC0A08)
Abb. 7 - M12 T-Stecker
5-Pin (BCC08CA)
Die Verwendung eines separaten Abschlusssteckers anstelle des internen Abschlusswiderstands hat den Vorteil,
dass ein externer Abschlussstecker deutlich sichtbar ist. Dadurch wird eine versehentliche Doppelterminierung
vermieden, die zu einer Fehlfunktion des gesamten CAN-Busses führen kann.

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5. Funktionsbeschreibung
5.1. Messprinzip Neigungsmessung
Diese Neigungssensoren messen die Neigung durch Messung der statischen Erdbeschleunigung mit einem
MEMS-Beschleunigungsmesser. Unter statischen Bedingungen ist die Neigungsmessung nach diesem Prinzip
genau und zuverlässig.
Die bei fast allen Industriemaschinen vorhandenen Vibrationen oder Bewegungen erzeugen jedoch unerwünschte
g-Kräfte. Diese dynamischen g-Kräfte akkumulieren und überlagern die statischen g-Kräfte, was zu einem "
unsauberen" Neigungsausgang führt, der Stör- oder Rauschkomponenten enthält.
Ein Tiefpassfilter kann das Ausgangssignal stabilisieren, was für einige Anwendungen ausreichend sein kann.
Der Nachteil dieser Filterung ist, dass sie die Reaktionszeit (Latenz) des Neigungssensors erhöht. In einem
Steuerungssystem führt dies zu einer Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit und zu einer geringeren
Effizienz der Maschine.
Wenn die dynamischen Effekte dominieren und die akzeptable Verzögerungszeit begrenzt ist, sollten Sie unseren
dynamischen Neigungssensor in Betracht ziehen, bei dem mit Hilfe eines Gyroskops eine Art Filterung erreicht.
5.2. Messachse und -richtung
5.2.1. Messachse und Neigungsrichtung
Ein Ein-Achs-Neigungsmesser (vertikale Montage) misst die Neigung in der vertikalen Ebene über den
gesamten Bereich 0-360° (X-Ausgang). Die voreingestellte 0°-Position und die Messrichtung sind dargestellt in
Abb. 8 –Messachse und -richtung eines 1-Achs-Neigungssensors
Abb. 8 –Messachse und -richtung eines 1-Achs-Neigungssensors.
Ein Zwei-Achsen-Neigungsmesser (horizontale Montage) misst die Neigung sowohl auf der X- als auch auf
der Y-Achse. Der Messbereich beträgt bis zu 90°. Aufgrund des Messprinzips darf sich nur eine Achse um mehr
als 45° neigen.
Abb. 9 –Messachse und -richtung eines 2-Achs-Neigungssensors

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Querneigungsfehler: Wenn die Querachse (Achse senkrecht zur Messachse) während der Messung um
mehr als 45° kippt, wird die Messachse deaktiviert. Der Sensor sendet einen festen CAN-Ausgang, um
anzuzeigen, dass sich der Sensor nun in einer Querneigungsfehlerposition befindet:
20000d(200°) für die Messbereiche ±180°, ±30°/ ±90°, und 40000d(400°) für den Messbereich 0°-360°.
Zusätzlich wird eine EMCY-Nachricht gesendet, in der die letzten 5 Bytes (00 00 00 00 01/02h) den
Querneigungsfehler auf der X- oder Y-Achse angeben (→Objekt 1002h Manufacturer status register)
5.2.2. Messachse und Beschleunigungsrichtung
Im Beschleunigungsmodus misst der Sensor die Beschleunigung in allen 3 Achsen. Die Messrichtung der drei
Achsen laut Werkseinstellung ist im Folgenden dargestellt.
Abb. 10 –Messachse und Beschleunigungsrichtung
5.3. Signalverarbeitung
5.3.1. Abtastrate
Jede Achse des Beschleunigungs-MEMS wird von dem internen Mikrocontroller mit einer Rate von 1000 Hz
abgetastet. Diese Abtastungen werden dann verarbeitet und in den Filteralgorithmus eingespeist.
5.3.2. Filteralgorithmus
Das Standard-Tiefpassfilter ist ein Bessel-Filter 2. Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 10 Hz. Die
Berechnungsrate beträgt 100 Hz. Dieser Filter kann über Objekt 3014hein-/ausgeschaltet werden..
5.3.3. Digital filters
Um Rauschen zu eliminieren oder die Bandbreite zu reduzieren, können die Neigungswerte mit zusätzlichen
digitalen Filtern weiterverarbeitet werden. Diese Filter können über das CAN-Objektverzeichnis aktiviert und
konfiguriert werden.
Ausgangsfilter
Ein Tiefpassfilter 1. Ordnung ist zur Reduzierung der Bandbreite und zum Filtern von Rauschen implementiert.
Die Filtereinstellungen sind auf alle Abtastachsen wirksam, sind aber standardmäßig deaktiviert.
Durch Einstellen einer Zeitkonstante τ(Zeit, in der der Ausgang nach einer Sprungantwort auf 70 % des Sprungs
wechselt) kann die -3-dB-Frequenz nach der Formel f = 1 / (2π*τ) berechnet werden. Eine längere Filterzeit führt
zu einer schmaleren Bandbreite und damit zu weniger Rauschen, verursacht aber auch eine längere
Phasenverzögerung.
MEMS Abtastung
•3 DOF Rohausgabe
•Abtastrate 1000Hz
Filteralgorithm
•Berechnungsrate 100Hz
•Grenzfrequenz 10Hz
Digitale Filter
•Ausgangsfilter
•Filter für gleitenden
Durchschnitt

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Diese -3-dB-Frequenz ist unabhängig von der TPDO-Ereigniszeit. Wenn jedoch die Zeitkonstante des
Ausgangsfilters auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner ist als die TPDO-Ereigniszeit, wird der Ausgangsfilter
automatisch deaktiviert. Wenn zum Beispiel die TPDO-Ereigniszeit auf 100 ms und die Ausgangsfilterzeit auf 50
ms eingestellt ist, funktioniert dieser Filter nicht.
Filter mit gleitendem Mittelwert
Der endgültige Neigungsausgang ist ein Mittelwert der letzten N Abtastungen. Die Abtastrate dieses Filters
beträgt 10 ms. Dieser Filter kann über das CAN-Objekt 300Dhgesteuert werden.
N muss eine Zahl zwischen 0dund 10dsein. Wenn Sie N auf 0dund 1dsetzen, wird dieser Filter deaktiviert.
Der TPDO-Event-Timer entscheidet über die Zykluszeit der TPDO-Nachricht. Standardmäßig sendet der Sensor
alle 100 ms ein neues TPDO. Diese TPDO-Nachricht enthält eine Neigungsmessung, die ein Mittelwert der
vorangegangenen N x 10ms-Abtastungen ist, und ist völlig unabhängig von der TPDO-Ereigniszeit.
Beispiel:
TPDO-Ereignis-Timer = 50 ms, N = 7: alle 50 ms wird ein neuer durchschnittlicher Neigungswert aus den
vorangegangenen 70 ms-Abtastungen in der TPDO-Nachricht geliefert.
5.4. Funktionsmodus
Der Neigungssensor kann Neigung und Beschleunigung messen. Durch die Auswahl des Funktionsmodus über
das Objekt 3007hwird der Sensor für die Funktion als Neigungssensor oder Beschleunigungssensor konfiguriert.
Nach Auswahl eines Funktionsmodus werden die TPDO-Mapping-Parameter automatisch mit den vordefinierten
Objekten und Objekteinträgen konfiguriert. Der Anwender kann die TPDO-Mapping-Objekte auch manuell
definieren; der Funktionsmodus wird dann auf Modus FFh(benutzerdefinierter Modus) geändert.
Funktions-
modus
Ausgang
TPDO mapping objects
Mode 0
(default)
Neigung (CiA410)
TPDO1: 6010h- 00h (1-axis model)
TPDO1: 6010h- 00h, 6020h- 00h (2-axis model)
TPDO2: disabled
Mode 1
Neigung(CiA410)
Abweichende Ausrichtung
TPDO1: 6010h- 00h (1-axis model inverted)
TPDO1: 6020h- 00h, 6010h - 00h
(2-axis model with X and Y swapped, X and Y
inverted)
TPDO2: disabled
Mode 2
Neigung (CiA410) + Temperatur
TPDO1: 6010h- 00h, 6511h (1-axis model)
TPDO1: 6010h- 00h, 6020h- 00h, 6511h –00h (2-axis
model)
TPDO2: disabled
Mode 3
Beschleunigung (3 Achsen)
(Reine Beschleunigung ohne
Kompensation dynamischer Effekte)
TPDO1: 6401h -01h, 6401h -02h, 6401h -03h
TPDO2: disabled
Mode 4 - 7
Reserviert
Mode FF
Bednutzerdefinierter Modus
(Ausgang von Benutzer definiert)
TPDO1: user defined
TPDO2: user defined
Tabelle 1 –Konfiguration des Sensorausgangs in verschiedenen Funktionsmodi

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5.5. Ausgabeformat
Ausgabeformat der Neigung: CAN-Ausgang = 100*α. (α= Winkel in Grad, werkseitige Standardauflösung ist
0,01°). CAN-Ausgänge werden mit PDOs gesendet.
Zum Beispiel:
Abb. 11 –Ausgang 1-Achs ±180° Sensor
Abb. 12 - Ausgang 2-Achs ±90° Sensor
Der Sensors sendet den 1-Achs Neigungsausgang mit 2 Bytes Integer:
Byte1
Byte0
23h
82h
Neigungsausgang: 2382h= 9090d = 90.9°
Tabelle 2 - Ausgang 1-Achs ±180° Sensor
Der Sensor sendet die 2-Achs Neigungsausgänge mit 4 Byte Integer. Die ersten zwei Bytes sind die X-Neigung
und die zweiten zwei Bytes sind die Y-Neigung:
Byte3
Byte2
Byte1
Byte0
Y Neigung
X Neigung
00h
82h
0Bh
C8h
0080h = 130d= 1.3°
0BC8h= 3016d= 30.16°
Tabelle 3 - TPDO1 von BSI R65K0-HXX-MYS090-S92/ST39
Neben den Neigungswerten liefert das Gerät auch Beschleunigung, Drehrate und Gerätetemperatur. Der
Anwender kann die Geräteausgänge durch Ändern der TPDO-Mapping-Parameter individuell anpassen (Objekt
1A00h, 1A01h). Zum Beispiel sind die ersten beiden Bytes die Gerätetemperatur, die zweiten beiden Bytes sind
der Neigungsausgang:
Byte3
Byte2
Byte1
Byte0
23h
82h
00h
1Ah
Inclination output: 2382h= 9090d = 90.9°
Device temperature: 001Ah = 26d °C
Tabelle 4 - Benutzerdefinierte TPDO message
5.6. Bootvorgang
Wenn das Gerät eingeschaltet wird, geht es automatisch in den Zustand NMT-Initialisierung. In diesem Zustand
wird das Gerät mit den Standardparametern des herstellerspezifischen Profilbereichs und des standardisierten
Geräteprofilbereichs initialisiert. Wenn die Initialisierung abgeschlossen ist, wird eine Bootup-Nachricht 00h mit
dem Heartbeat (700h + Node-ID) gesendet. Wird beim Hochfahren ein Fehler festgestellt, wird eine Emergency-
Nachricht mit der Fehlerinformation gesendet.

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5.7. Emergency Nachricht
Wenn das Gerät einen internen Fehler feststellt, wird ein Emergency-Objekt (80h+Node-ID) mit 8-Byte-Nachricht
gesendet. Der Fehlercode wird an der Stelle des Objekts 1003h(vordefiniertes Fehlerfeld) eingefügt, und das
Gerät geht in den Fehlerzustand über, der in Objekt 1029hError Behaviour definiert ist (Default: NMT pre-
operational state).
Die ersten drei Bytes zeigen den in CiA301 spezifizierten Fehlercode und das in Objekt 1001hspezifizierte
Fehlerregister an. Die restlichen 5 Bytes zeigen den in Objekt 1002hspezifizierten herstellerspezifischen Fehler
an.
Byte8
Byte7
Byte6
Byte5
Byte4
Byte3
Byte2
Bye1
Manufacturer-specific error (1002h)
Error register (1001h)
EMCY error code (CiA301)
00 00 00 00 00h =no error
00 00 00 00 01h =X-axis Cross-Tilt Error
00 00 00 00 02h =Y axis Cross-Tilt Error
00 00 00 00 08h= EEPROM error
Weitere:
Objekt 1002hManufacturer status register
00h =no error
01h= Generic error
05h = Voltage error
81h= Manufacturer specific
error
Weitere:
Objekt 1001hError register
00 00h =No error. Always sent at start-
up
10 xxh = Generic error
50 00h= Voltage error
50 30h= Error during sensor
initialization
60 00h = Watchdog error
62 00h = Device software error
80 00h = Sent at every change of the
manufacturer status register
81 xxh = CANopen stack message
82 xxh = CANopen stack message
FF 20h = EEPROM error
Tabelle 5 –Format EMCY Nachricht
Wenn alle Fehler behoben sind, geht das Gerät in den fehlerfreien Zustand über und sendet ein Emergency-
Objekt mit dem Fehlercode "reset error / no error", der alle 0 s enthält.
5.8. LSS (Layer Setting Service, laut CiA305-DSP)
Layer Setting Services (LSS) und Protokolle dienen dazu, die Einstellungen von drei Parametern der
physikalischen Schicht, der Datenverbindungsschicht und der Anwendungsschicht auf einem CANopen-Gerät
über das CAN-Netzwerk abzufragen oder zu ändern. Er wird nur im NMT-Stop-Modus oder im Pre-Operational-
Modus unterstützt.
Der Sensor wird als CAN-Gerät gewartet, und ein CAN-Master, wie z. B. eine SPS, kann diese drei Parameter mit
LSS erkennen und konfigurieren:
▪Node-ID (→Objekt 3000h)
▪CAN-Bus-Bitrate (→Objekt 3001h)
▪LSS-Adresse: 128-Bit-Nummer zur eindeutigen Identifizierung jedes Knotens, bestehend aus Hersteller-
ID, Produktcode, Revisionsnummer und Seriennummer mit je 32 Bit (→Objekt 1018h)
Nach dem Ändern von Parametern mit LSS muss eine Speicheraktion durchgeführt werden. Normalerweise kann
Ihr LSS-Tool so konfiguriert werden, dass ein automatisches Speichern (Store) durchgeführt wird.
Beispiele:
00 00 00 00 01 05 50 00h—Spannungsfehler bei der Initialisierung erkannt
00 00 00 00 01 81 80 00h—Querneigungsfehler auf der X-Achse

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5.9. Firmware Verwaltung
Die werkseitig installierte Firmware-Version kann mit dem Objekt 100AhManufacturer software version abgefragt
werden. Das Nachrichtenformat ist "Vx.x.x" in ASCII, z. B.: V1.0.0.
5.10. Laden der Werkseinstellung
Das Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen oder das Laden der Werkseinstellungen ermöglicht es dem
Benutzer, das Gerät auf seine ursprünglichen Herstellereinstellungen zurückzusetzen. Die Kundeneinstellungen,
die im EEPROM gespeichert wurden, werden durch die Werkseinstellungen überschrieben.
Mit dem Objekt 1011hkönnen die unten aufgeführten Werkseinstellungen wiederhergestellt werden.
Kundenspezifische Produkte können andere Werkseinstellungen haben, die von diesem Handbuch abweichen
können. Diese kundenspezifischen Werkseinstellungen entnehmen Sie bitte dem Datenblatt Ihrer
kundenspezifischen Produkte.
Standard-Werkseinstellung –Kommunikationsparameter
Parameter
Objekt
Standardwert
COB-ID SYNC
1005h
00000080h
Communication Cycle Period
1006h
00h
Guard Time
100Ch
00h
Life Time factor
100Dh
00h
COB-ID EMCY
1014h
00000081h
Emergency Inhibit Time
1015h
00h
Producer heartbeat time
1017h
2000d –2000 ms
Error behaviour
1029h
00h- Switch to pre-operational
NMT Start-up behaviour
1F80h
00000000h –Start in operational
Node ID
3000h
01h
Baud Rate
3001h
03h - 250 kBit/s
Termination resistor
3003h
00h - Disabled
Error masks
301Eh
80001D40h
Tabelle 6 –Werkseitig voreingestellte Standard-Kommunikationsparameter
Standard Werkseinstellung - Applikationsparameter
Parameter
Objekt
Standardwert
Function mode
3007h
00h–Inclination (CiA 410)
Moving Average filtering
3022h sub 07h and 300Dh
00h–Moving Average filtering OFF
Output Filter time
3022h sub 06h and 300Eh
00h –Output filter OFF
Operating parameters
6011h, 6021h
02h
Pre-set inclination value
(zero values)
6012h, 6022h
00h
Offset inclination value
(Zero offset)
6013h, 6023h
Zero offset by calibration at factory.
Various per sensor
Tabelle 7 –Werkseitig voreingestellte Standard-Applikationsparameter

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5.11. Nullpunktabgleich
Der Nullabgleich ermöglicht es dem Anwender, mechanische Versätze eines horizontal montierten 2-Achsen-
Gerätes zu kompensieren oder eine benutzerdefinierte 0°-Position eines vertikal montierten 1-Achsen-Sensors
einzustellen. Der gemessene Neigungswert an der 0°-Position wird im Gerät als permanenter Offset
gespeichert, der zur Berechnung des tatsächlichen Neigungsausgangs des Geräts verwendet wird. Der Wert der
Nullpunktverschiebung kann über Objekt 6013h, 6023hOffset inclination value ausgelesen werden.
Der Nullpunktabgleich kann auf 2 Arten erfolgen und kann jederzeit wiederholt werden.
1. Über Objekt 300FhZero adjustment
Der Nullabgleich kann für jede Achse separat oder für alle Achsen gleichzeitig durchgeführt werden.
Eine Statusinformation des Ergebnisses ist über das Objekt 300Fhverfügbar. Der Offsetwert wird ohne
"Speichern" im Objekt 1010hdauerhaft im Gerät gespeichert.
2. Über Objekt 6012h, 6022hPre-set inclination value
Um den Ausgang der X/Y-Achse auf 0°zu setzen, schreiben Sie an Ihrer gewünschten 0°-Position
0000hin das Objekt 6012h/ 6022h. Der Offset wird in Objekt 6013h, 6023hOffset Neigungswert
gespeichert. Diese Parameter müssen im Gerät gespeichert werden (Objekt 1010hStore parameters).
1-Achsen-±180°-Sensoren können über den gesamten Bereich auf Null abgeglichen werden, die
Position der Messerleiste liegt im Ermessen des Kunden. 2-Achsen-±30°/±90°-Sensoren können nur in
horizontaler Lage innerhalb einer Versatzgrenze von ±5° auf Null abgeglichen werden
Nachdem Sie die Werkseinstellungen geladen haben, wird der Sensor mit der werkseitigen
Nullpunktverschiebung wiederhergestellt. Das bedeutet, dass der voreingestellte Neigungswert auf 00h
wiederhergestellt wird, die Objekte 6013hund 6023hwerden auf einen Werksvorgabewert
zurückgeschrieben und Sie müssen den Sensor erneut nullen.
5.12. EDS & DCF
Das "Electronic Data Sheet" (EDS-Datei) ist ein Dateiformat, das das Kommunikationsverhalten und die
Objektverzeichniseinträge eines Gerätes beschreibt. Genau genommen handelt es sich um eine Vorlage. Damit
können Werkzeuge das Gerät richtig behandeln. Das Dateiformat ist in CiA306 V1.3.0 beschrieben.
Die EDS-Datei enthält alle möglichen Einstellungen und Funktionen für das Gerät, indem sie das CAN-
Objektverzeichnis für das Gerät beschreibt, das durch CAN-Befehle eingestellt werden soll.
Die EDS-Datei enthält keine kundenspezifische Konfigurationsbeschreibung (die Werte des
Objektverzeichnisses, wie z. B. die gewählte Baudrate, TPDO1-Ereigniszeit, Node-ID usw.). Zu diesem Zweck
kann der Kunde eine DCF-Datei (Device Configuration File) mit allen kundenspezifischen Einstellungen im
gleichen Format wie die EDS-Datei erzeugen. Die DCF-Datei ist faktisch eine Emulation der EDS-Datei.
Nach dem Laden der DCF-Datei in das Gerät können die Einstellungen dauerhaft im EEPROM gespeichert
werden (Objekt 1010h Store parameters).
Die EDS-Dateien finden Sie auf der Produktseite unter www.balluff.com unter "Downloads".

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5.13. Zuordenbare Objekte
Objekte, die in eine TPDO-Nachricht zugeordnet werden können.
Index
Subindex
Typ
Objektname und Beschreibung
1001h
00h
U8
Error register
00h–No error
81h –Error detected
1002h
00h
U8
Manufacturer status register
1013h
00h
U32
High Resolution Timestamp
301Fh
Manufacturer status register mapping
00h
U8
Highest subindex supported
01h
U8
Manufacturer Status Register bits 0 - 7
02h
U8
Manufacturer Status Register bits 8 - 15
03h
U8
Manufacturer Status Register bits 16 - 23
04h
U8
Manufacturer Status Register bits 24 - 31
6010h
00h
S16
Inclination X-axis (longitudinal)
Output X-axis. Inclination [°] with the resolution in object 6000h
6020h
00h
S16
Inclination Y-axis (lateral)
Output Y axis. Inclination [°] with the resolution in object 6000h
6401h
Sensor Outputs
00h
U8
Highest subindex supported
01h
S16
X acceleration [mg]
02h
S16
Y acceleration [mg]
03h
S16
Z acceleration [mg]
04h
S16
X inclination scale ±180° [0.01°]
05h
S16
Y inclination scale ±180° [0.01°]
06h–09h
S16
Reserved
0Ah
S16
Temperature [0.1 °C]
0Bh–0Dh
S16
Reserved
0Eh
U16
X inclination scale 0°-360° [0.01°]
0Fh
U16
Y inclination scale 0°-360° [0.01°]
6511h
00h
S16
Device Temperature [1°C]
Tabelle 8 –Zuordenbare Objekte

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6. CANopen Spezifikation
Der Neigungssensor kommuniziert mit der CANopen-Schnittstelle nach CiA 301. Es ist das Geräteprofil CiA 410
implementiert. Auf alle Parameter und Messwerte kann über das Objektverzeichnis zugegriffen werden.
6.1. CANopen Communication Objects (COB)
Ein CANopen-Gerät enthält ein Kommunikationsmodul, das Kommunikationsobjekte und die entsprechende
Funktionalität zum Transport von Datenelementen über die zugrunde liegende Netzwerkstruktur bereitstellt. Mit
anderen Worten: Objekte, die Sie für verschiedene Kommunikationszwecke an das Gerät senden oder von ihm
empfangen.
Die Kommunikationsobjekte werden durch die Dienste und Protokolle beschrieben. Objekte, die wir oft
verwenden:
Gängige COBs
Beschreibung
SDO
Service Data Object bietet direkten Zugriff auf Objekteinträge des
Objektverzeichnisses eines CANopen-Geräts
PDO
Process Data Object wird zur Übertragung von Echtzeitdaten verwendet
NMT
Network Management object wird verwendet, um Netzwerkverwaltungsdienste
auszuführen, um den Sensor zu initialisieren, zu überwachen, neu zu starten oder
zu stoppen
SYNC
Synchronization object stellt den grundlegenden Netzwerk-
Synchronisationsmechanismus bereit
EMCY
Emergency object wird verwendet, um interne Fehler anzuzeigen.
Heartbeat
Heartbeat wird vom Gerät erzeugt, um seinen Status anzuzeigen. Es ist einer der
Fehlerkontrolldienste in CANopen.
LSS
Layer Setting Service (LSS) ermöglicht es dem LSS-Master, die Node-ID der LSS-
Slaves zu ändern und das gesamte Netzwerk von einer Datenrate auf eine andere
umzuschalten.
Tabelle 9 –Gängige Kommunikationsobjekte
6.2. Vordefinierte CAN-IDs
Jede CAN-Nachricht auf dem Bus beginnt mit einer CAN-ID. Ein CAN-Gerät, das 11-Bit-Identifier verwendet, wird
üblicherweise als CAN 2.0A und ein CAN-Gerät, das 29-Bit-Identifier verwendet, wird üblicherweise als CAN 2.0B
bezeichnet. Für CANopen-Sensoren implementiert Balluff eine 11-Bit-CAN-ID, die aus einem 4-Bit-Funktionscode
und einer 7-Bit-Knoten-ID besteht.
CiA hat vordefinierte CAN-IDs für gängige CAN-Objekte wie unten dargestellt:
CAN Objekt
CAN-ID
NMT
000h
SYNC
080h
Emergency
080h + Node ID
TPDO1
180h + Node ID
TPDO2
280h + Node ID
SDO tx (server -> client)
580h + Node ID
SDO rx (client -> server)
600h + Node ID
Heartbeat
700h + Node ID
Tabelle 10 –Vordefinierte CAN-ID von gängigen Objekten.

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6.3. PDO (Sensorausgang lesen)
Das Process Data Object (PDO) wird zur Verarbeitung von Echtzeitdaten verwendet. Die Messwerte wie z. B.
Neigung, Temperatur usw. werden mit TPDOs gesendet. PDOs werden nur im NMT-Operational-Zustand
übertragen und können gesendet werden, wenn sich ein gemapptes Prozessdatenelement ändert.
Das Gerät unterstützt 2 TPDOs. In der Werkseinstellung sendet TPDO1 den Sensorausgang, TPDO2 ist
deaktiviert. Die Kommunikationsparameter der TPDOs können mit Objekt 1800hund 1801h konfiguriert werden.
Die mit TPDOs übertragenen Daten können mit den TPDO-Mapping-Parametern Objekt 1A00hund 1A01h
konfiguriert werden.
6.4. SDO (Object Dictionary konfigurieren)
Das Service Data Object (SDO) wird zum Setzen und Abfragen von Werten aus dem Objektverzeichnis
verwendet. Es gibt drei Arten von SDO-Diensten, die zur Übertragung von Daten verwendet werden. In diesem
Zusammenhang wird das Gerät als Server (Eigentümer des Objektverzeichnisses) betrachtet und die
Kommunikation wird vom Server aus betrachtet.
SDO Service
Beschreibung
SDO Anfrage
(600h + Node ID)
SDO Antwort
(580h + Node ID)
SDO upload
Read from device
Server -> Client
40h = Expedited Read
43h= Read reply 4 bytes
47h= Read reply 4 bytes
4Bh= Read reply 4 bytes
4Fh= Read reply 4 bytes
SDO download
Write to device
Client -> Server
23h= Expedited Write, 4 Bytes
27h= Expedited Write, 3 Bytes
2Bh= Expedited Write, 2 Bytes
2Fh= Expedited Write, 1 Byte
60h= Write Reply
SDO abort transfer
Indicates error
80h= Error/Abort code
Tabelle 11 - Befehlsspezifizierung für beschleunigte SDO Übertragung
6.5. NMT Zustand
CANopen-Geräte werden über NMT-Dienste initialisiert, gestartet, überwacht, zurückgesetzt oder gestoppt. Der
NMT-Zustand des Geräts kann von Anwendungen wie z. B. einer SPS-Software gesetzt werden. Die folgende
Tabelle zeigt die Kommunikationsobjekte, die in jedem NMT-Zustand vorhanden sind.
NMT Zustand
PDO
SDO
SYNC
EMCY
Heartbeat
Beschreibung
Pre-operational
Nein
Ja
Ja
Ja
Ja 7Fh
Konfigurationsmodus: PDOs sind nicht
vorhanden. Dies ist der empfohlene
Modus für die Konfiguration von PDOs.
Operational
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja 05h
Beachten Sie bei der Konfiguration in
diesem Modus, dass einige Objekte
geschützt sind und in diesem Modus nicht
geändert werden dürfen.
Stopped
Nein
Nein
Nein
Nein
Ja 04h
Die gesamte Kommunikation wird
zwangsweise gestoppt, mit Ausnahme
des Heartbeat/Node Guarding.
Bootup
Nein
Nein
Nein
Nein
Ja 00h
Gerät wird mit Standard-Einschaltwerten
initialisiert.
Tabelle 12 –NMT Zustände und Kommunikationsobjekte