Balluff BTL7-S5 (B) M P S32/S115/S147/KA FA Series User manual

BTL7-S5_ _(B) -M ____ -P-S32/S115/S147/KA_ _/FA_ _
deutsch Betriebsanleitung
english User’s guide
français Notice d’utilisation
italiano Manuale d’uso
español Manual de instrucciones
中文 用户指南
한국어 사용자 가이드

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Betriebsanleitung
BTL7-S5_ _(B) -M ____ -P-S32/S115/S147/KA_ _/FA_ _
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BTL7-S5_ _(B)-M____-P-S32/S115/S147/KA_ _/FA_ _
Magnetostriktives Positionsmesssystem – Bauform Profil
1 Benutzerhinweise 5
1.1 Gültigkeit 5
1.2 Verwendete Symbole und Konventionen 5
1.3 Lieferumfang 5
1.4 Zulassungen und Kennzeichnungen 5
1.5 Verwendete Abkürzungen 5
2 Sicherheit 6
2.1 Bestimmungsgemäße Verwendung 6
2.2 Vernünftigerweise vorhersehbare Fehlanwendung 6
2.3 Allgemeines zur Sicherheit 6
2.4 Bedeutung der Warnhinweise 6
2.5 Entsorgung 6
3 Aufbau und Funktion 7
3.1 Aufbau 7
3.2 Funktion 8
3.3 LED Anzeige 8
4 Einbau und Anschluss 9
4.1 BTL einbauen 9
4.2 Geführte Positionsgeber 9
4.3 Freie Positionsgeber 10
4.4 Elektrischer Anschluss 11
4.4.1 Steckverbinder S32 11
4.4.2 Steckverbinder S115 11
4.4.3 Steckverbinder S147 11
4.4.4 Kabelanschluss 12
4.5 Schirmung und Kabelverlegung 12
5 Inbetriebnahme 13
5.1 System in Betrieb nehmen 13
5.2 Hinweise zum Betrieb 13
6 SSI-Schnittstelle 14
6.1 Prinzip 14
6.2 Datenformate 15
6.3 Fehlerhafte SSI-Abfrage 15
6.4 Synchroner und asynchroner Betrieb 16
7 Konfiguration mit dem BTL7 Configuration Tool 17
7.1 Micropulse Configuration Tool 17
7.2 Anschluss der USB-Kommunikationsbox 17
7.3 Konfigurationsmöglichkeiten 17
8 Technische Daten 18
8.1 Genauigkeit 18
8.2 Umgebungsbedingungen 18
8.3 Spannungsversorgung 18
8.4 Ausgang 18
8.5 Kommunikationsleitungen La, Lb 18
8.6 Maße, Gewichte 19
8.7 Verbindung zur Auswerteeinheit 20

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BTL7-S5_ _(B)-M____-P-S32/S115/S147/KA_ _/FA_ _
Magnetostriktives Positionsmesssystem – Bauform Profil
9 Zubehör 21
9.1 Geführte Positionsgeber 21
9.2 Gelenkstange BTL2-GS10-_ _ _ _-A 21
9.3 Freie Positionsgeber 22
9.4 Steckverbinder S32 23
9.4.1 Frei konfektionierbar 23
9.4.2 Konfektioniert 23
9.5 Steckverbinder S115, konfektioniert 24
9.6 USB-Kommunikationsbox 24
10 Typenschlüssel 25
11 Anhang 27
11.1 Umrechnung Längeneinheiten 27
11.2 Typenschild 27

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1.1 Gültigkeit
Diese Anleitung beschreibt Aufbau, Funktion und Einstell-
möglichkeiten des magnetostriktiven Positionsmesssys-
tems BTL mit SSI-Schnittstelle. Sie gilt für die Typen
BTL7-S5_ _(B)-M _ _ _ _ -P-S32/S115/S147/KA _ _/FA_ _
(siehe Typenschlüssel ab Seite25).
Die Anleitung richtet sich an qualifizierte Fachkräfte. Lesen
Sie diese Anleitung, bevor Sie das BTL installieren und
betreiben.
1.2 Verwendete Symbole und Konventionen
Einzelne Handlungsanweisungen werden durch ein
vorangestelltes Dreieck angezeigt.
►Handlungsanweisung 1
Handlungsabfolgen werden nummeriert dargestellt:
1. Handlungsanweisung 1
2. Handlungsanweisung 2
Hinweis, Tipp
Dieses Symbol kennzeichnet allgemeine
Hinweise.
1.3 Lieferumfang
– BTL
– Befestigungsklammern mit Isolierhülsen und
Schrauben
– Kurzanleitung
Die Positionsgeber sind in unterschiedlichen
Bauformen lieferbar und deshalb gesondert zu
bestellen.
1.4 Zulassungen und Kennzeichnungen
Nicht bei BTL7-…-FA_ _
US-Patent 5923164
Das US-Patent wurde in Verbindung mit diesem Produkt
erteilt.
Mit dem CE-Zeichen bestätigen wir, dass
unsere Produkte den Anforderungen der
aktuellen EMV-Richtlinie entsprechen.
Das BTL erfüllt die Anforderungen der folgenden Produkt-
norm:
– EN61326-2-3 (Störfestigkeit und Emission)
Emissionsprüfungen:
– Funkstörstrahlung
EN55011
Störfestigkeitsprüfungen:
– Statische Elektrizität (ESD)
EN 61000-4-2 Schärfegrad 3
– Elektromagnetische Felder (RFI)
EN 61000-4-3 Schärfegrad 3
– Schnelle transiente Störimpulse
(Burst)
EN 61000-4-4 Schärfegrad 3
– Stoßspannungen (Surge)
EN 61000-4-5 Schärfegrad 2
– Leitungsgeführte Störgrößen,
induziert durch hochfrequente
Felder
EN 61000-4-6 Schärfegrad 3
– Magnetfelder
EN 61000-4-8 Schärfegrad 4
Nähere Informationen zu Richtlinien,
Zulassungen und Normen sind in der
Konformitätserklärung aufgeführt.
1.5 Verwendete Abkürzungen
SSI Synchron-Serielle Schnittstelle (Synchronous
Serial Interface)
1 Benutzerhinweise
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Magnetostriktives Positionsmesssystem – Bauform Profil

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2.1 Bestimmungsgemäße Verwendung
Das magnetostriktive Positionsmesssystem BTL bildet
zusammen mit einer Maschinensteuerung (z. B. SPS) ein
Wegmesssystem. Es wird zu seiner Verwendung in eine
Maschine oder Anlage eingebaut und ist für den Einsatz im
Industriebereich vorgesehen. Die einwandfreie Funktion
gemäß den Angaben in den technischen Daten wird nur
mit original Balluff Zubehör zugesichert, die Verwendung
anderer Komponenten bewirkt Haftungsausschluss.
Das Öffnen des BTL oder eine nichtbestimmungsgemäße
Verwendung sind nicht zulässig und führen zum Verlust
von Gewährleistungs- und Haftungsansprüchen gegen-
über dem Hersteller.
2.2 Vernünftigerweise vorhersehbare
Fehlanwendung
Die Produkte sind für folgende Anwendungen und
Bereiche nicht bestimmt und dürfen dort nicht eingesetzt
werden:
– in sicherheitsgerichteten Anwendungen, in denen die
Personensicherheit von der Gerätefunktion abhängt
– in explosionsgefährdeten Bereichen
– im Lebensmittelbereich
2.3 Allgemeines zur Sicherheit
Die Installation und die Inbetriebnahme darf nur durch
geschulte Fachkräfte mit grundlegenden elektrischen
Kenntnissen erfolgen.
Eine geschulte Fachkraft ist, wer aufgrund seiner fachli-
chen Ausbildung, seiner Kenntnisse und Erfahrungen
sowie seiner Kenntnisse der einschlägigen Bestimmungen
die ihm übertragenen Arbeiten beurteilen, mögliche Gefah-
ren erkennen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen treffen
kann.
Der Betreiber hat die Verantwortung, dass die örtlich
geltenden Sicherheitsvorschriften eingehalten werden.
Insbesondere muss der Betreiber Maßnahmen treffen,
dass bei einem Defekt des BTL keine Gefahren für Perso-
nen und Sachen entstehen können.
Bei Defekten und nichtbehebbaren Störungen des BTL ist
dieses außer Betrieb zu nehmen und gegen unbefugte
Benutzung zu sichern.
2.4 Bedeutung der Warnhinweise
Beachten Sie unbedingt die Warnhinweise in dieser
Anleitung und die beschriebenen Maßnahmen zur
Vermeidung von Gefahren.
Die verwendeten Warnhinweise enthalten verschiedene
Signalwörter und sind nach folgendem Schema aufgebaut:
SIGNALWORT
Art und Quelle der Gefahr
Folgen bei Nichtbeachtung der Gefahr
►Maßnahmen zur Gefahrenabwehr
Die Signalwörter bedeuten im Einzelnen:
ACHTUNG
Kennzeichnet eine Gefahr, die zur Beschädigung oder
Zerstörung des Produkts führen kann.
GEFAHR
Das allgemeine Warnsymbol in Verbindung mit dem
Signalwort GEFAHR kennzeichnet eine Gefahr, die
unmittelbar zum Tod oder zu schweren Verletzungen
führt.
2.5 Entsorgung
►Befolgen Sie die nationalen Vorschriften zur Entsor-
gung.
2 Sicherheit
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3.1 Aufbau
Elektrischer Anschluss: Der elektrische Anschluss ist fest
über ein Kabel oder über eine Steckverbindung ausgeführt
(siehe Typenschlüssel
ab Seite25 ).
Gehäuse: Aluminiumgehäuse, in dem sich der Wellenleiter
und die Auswerteelektronik befinden.
Positionsgeber: Definiert die zu messende Position auf
dem Wellenleiter. Positionsgeber sind in unterschiedlichen
Bauformen lieferbar und gesondert zu bestellen (siehe
Zubehör ab Seite21).
Nennlänge: Um das BTL optimal an die Anwendung
anzupassen, sind Nennlängen von 50mm bis 7620mm
lieferbar.
Bild 3-1: BTL7…, Aufbau
3 Aufbau und Funktion
12 72 73
~80 ~80~250 ~250
15
50
35
68
~23
13.8
max. 7
41
36.8
1) Nicht nutzbarer Bereich
2) Nicht im Lieferumfang enthalten
1) Nennlänge =
Messbereich Positionsgeber
BTL5-P-3800-2
1)
Befestigungsklammern mit Isolierbuchsen
und Zylinderkopfschrauben ISO4762M5x22,
max. Anzugsdrehmoment 2Nm
2)
2)
BTL7…-Kabel
BTL7…-S32/S147 Draufsicht auf
BTL7…-S32
BTL7…-S115
Kerbe
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3Aufbau und Funktion (Fortsetzung)
3.2 Funktion
Im BTL befindet sich der Wellenleiter, geschützt durch ein
Aluminiumgehäuse. Entlang des Wellenleiters wird ein
Positionsgeber bewegt. Dieser Positionsgeber ist mit dem
Anlagenbauteil verbunden, dessen Position bestimmt
werden soll.
Der Positionsgeber definiert die zu messende Position auf
dem Wellenleiter.
Ein intern erzeugter INIT-Impuls löst in Verbindung mit dem
Magnetfeld des Positionsgebers eine Torsionswelle im Wel-
lenleiter aus, die durch Magnetostriktion entsteht und mit
Ultraschallgeschwindigkeit fortschreitet.
Die zum Ende des Wellenleiters laufende Torsionswelle
wird in der Dämpfungszone absorbiert. Die zum Anfang
des Wellenleiters laufende Torsionswelle erzeugt in einer
Abnehmerspule ein elektrisches Signal. Aus der Laufzeit
der Welle wird die Position bestimmt, die antivalent in Form
synchron-serieller Daten (SSI) auf der RS-422-Schnittstelle
ausgegeben wird. Dies geschieht mit hoher Präzision und
Reproduzierbarkeit innerhalb des als Nennlänge angege-
benen Messbereichs.
Zusätzlich zu dem Ausgabewert Position können
folgende Funktionen gewählt werden (nur
BTL7-S510(B)-…):
– Positionsdifferenz
– Geschwindigkeit (mit und ohne Vorzeichen)
– Geschwindigkeitsdifferenz
3.3 LED Anzeige
Bild 3-2:
LED 2
LED 1
LED-Anzeigen BTL7
LED1
Grün Normalfunktion
Positionsgeber ist innerhalb der Grenzen.
Rot Fehler
Kein Positionsgeber oder Positionsgeber außerhalb
der Grenzen.
LED2
Grün Synchroner Betrieb1)
Interne Messung ist synchron zur SSI-Abfrage.
Aus Asynchroner Betrieb1)
Interne Messung ist asynchron zur SSI-Abfrage.
Grün
blinkend
Programmiermodus
Nur bei BTL7-S510(B)-…
1) Der asynchrone Betrieb wird erreicht, wenn die externe Abtastfrequenz
>fA,max oder <62,5Hz ist (nur bei BTL7-S5_ _B-…), siehe Technische
Daten auf Seite20, Bild 8-1.
Hinweis zur Konfiguration
(nur BTL7-S510(B)-…)
Der gesamte Funktionsumfang kann nur mit der
PC-Software BTL7 Configuration Tool konfigu-
riert werden. Dazu muss die USB-Kommunika-
tionsbox angeschlossen werden (siehe Zubehör
auf Seite24).
Beim Lesen bzw. Schreiben von Daten über das BTL7
Configuration Tool blinkt LED2 grün, um den Program-
miermodus anzuzeigen.
Verhalten der LED1 und des Fehlerwerts über den gesam-
ten Bereich:
Bild 3-3:
Nullpunkt Endpunkt
Magnet
fehlt
Pos
SSI
out
0
≈5mm
2
21
LED
Verhalten der LED1 und des Fehlerwerts BTL7≥5µm
Bei Auflösungen ≥5µm wird im Fehlerfall Bit 221 gesetzt.
Bei Auflösungen <5µm ist das Fehlerbit nicht vorhanden
und es wird der Wert 0 ausgegeben.
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4.1 BTL einbauen
ACHTUNG
Unsachgemäße Montage
Unsachgemäße Montage kann die Funktion des BTL
beeinträchtigen und zu Beschädigungen führen.
►Es ist darauf zu achten, dass keine starken
elektrischen oder magnetischen Felder in
unmittelbarer Nähe des BTL auftreten.
►Die für den Einbau angegebenen Abstände sind
unbedingt einzuhalten.
Die Einbaulage ist beliebig. Mit den mitgelieferten Befesti-
gungsklammern und Zylinderkopfschrauben wird das BTL
auf einer ebenen Fläche der Maschine montiert. Befesti-
gungsklammern werden in ausreichender Zahl mitgeliefert.
Um die Entstehung von Resonanzfrequenzen
bei Vibrationsbelastungen zu vermeiden, emp-
fehlen wir, die Befestigungsklammern in unre-
gelmäßigen Abständen zu platzieren.
Durch die mitgelieferten Isolierbuchsen wird das BTL von
der Maschine elektrisch isoliert (siehe Bild3-1).
1. BTL in die Befestigungsklammern führen.
2. BTL mit den Befestigungsschrauben auf dem Unter-
grund fixieren (Schrauben in den Klammern mit
max.2Nm festziehen).
3. Postionsgeber (Zubehör) einbauen.
Das BTL in Profilbauweise eignet sich sowohl
für freie, d.h. berührungslos arbeitende Positi-
onsgeber (sieheBild 4-4 bis Bild 4-8) als auch
für geführte Positionsgeber (siehe Bild 4-1 bis
Bild 4-3).
4.2 Geführte Positionsgeber
Beim Einbau des Positionsgebers ist zu beachten:
– Seitliche Kräfte vermeiden.
– Den Positionsgeber über eine Gelenkstange mit dem
Maschinenteil verbinden (siehe Zubehör auf
Seite21).
Bild 4-1:
66.4
60
1
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL5-F-2814-1S
Bild 4-2:
52.5
47.5
1
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL5-T-2814-1S
Bild 4-3:
Y
X
1
Maße und Abstände mit Positionsgeber
BTL5-M/N-2814-1S
BTL5-M-2814-1S BTL5-N-2814-1S
Abstand X 48,5mm 57mm
Abstand Y 51mm 59,5mm
Tab. 4-1: Abstände für Positionsgeber BTL5-M/N-2814-1S
4 Einbau und Anschluss
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4Einbau und Anschluss (Fortsetzung)
4.3 Freie Positionsgeber
Beim Einbau des Positionsgebers ist zu beachten:
– Um die Genauigkeit des Wegmesssystems zu gewähr-
leisten, wird der Positionsgeber mit nichtmagnetisier-
baren Schrauben (Edelstahl, Messing, Aluminium) am
bewegten Maschinenteil befestigt.
– Das bewegte Maschinenteil muss den Positionsgeber
auf einer parallel zum BTL verlaufenden Bahn führen.
– Der AbstandA zwischen Positionsgeber und Teilen, die
aus magnetisierbarem Material bestehen, muss minde-
stens 10mm betragen (siehe Bild 4-4 bis Bild 4-8).
– Für den AbstandB zwischen Positionsgeber und BTL
und für den MittenversatzC (siehe Bild 4-4 bis Bild 4-8)
sind folgende Werte einzuhalten:
Typ der Positionsgeber AbstandB1) VersatzC
BTL5-P-3800-2 0,1…4mm ±2mm
BTL5-P-5500-2 5…15mm ±15mm
BTL5-P-4500-1 0,1…2mm ±2mm
BTL6-A-3800-2 4…8mm2) ±5mm
BTL6-A-3801-2 4…8mm2) ±5mm
1) Der gewählte Abstand muss über die gesamte Messlänge konstant
bleiben.
2) Für optimale Messergebnisse wird ein AbstandB von 6…8mm
empfohlen.
Tab. 4-2: Abstand und Versatz für freie Positionsgeber
Bild 4-4:
B
C
50+4
A A
55+4
1
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL5-P-3800-2
Bild 4-5:
C
B
A
A
1
61+10
66+10
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL5-P-5500-2
Bild 4-6:
C
B
A A
1
74+4
69+4
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL6-A-3800-2
Bild 4-7:
C
B
A A
1
63+4
58+4
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL6-A-3801-2
Bild 4-8:
B
A
A
C
4
1
81+2
57.5+2
Stecker
mit LED
Maße und Abstände mit Positionsgeber BTL5-P-4500-1
mit elektrischer Magnetfeld-Erzeugung (24V/100mA)
Der Messbereich ist um 4mm in Richtung des
BTL versetzt (siehe Bild 4-8).
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4.4 Elektrischer Anschluss
Je nach Anschlussvariante ist der elektrische Anschluss
fest über ein Kabel oder über eine Steckverbindung ausge-
führt.
Die Anschlussbelegung bzw. die Pinbelegung der jeweili-
gen Ausführung ist Tab. 4-3 bis Tab. 4-6 zu entnehmen.
Beachten Sie die Informationen zu Schirmung
und Kabelverlegung auf Seite12.
4.4.1 Steckverbinder S32
BTL7 Standard BTL7 USB-
Configurable
Pin BTL7-S5_ _-…-S32
BTL7-S5_ _B-…-S32
BTL7-S510-…-S32
BTL7-S510B-…-S32
1 +Clk +Clk
2 +Data +Data
3 –Clk –Clk
4 nicht belegt1) La2)
5 –Data –Data
6 GND GND
7 10…30V 10…30V
8 nicht belegt1) Lb2)
1) Nicht belegte Adern können steuerungsseitig mit GND verbunden
werden, aber nicht mit dem Schirm.
2) Kommunikationsleitung
Tab. 4-3: Anschlussbelegung BTL7…-S32
Bild 4-9: Pinbelegung S32 (Draufsicht auf Stecker am BTL),
8-poliger Rundstecker M16
4Einbau und Anschluss (Fortsetzung)
4.4.2 Steckverbinder S115
BTL7 Standard BTL7 USB-
Configurable
Pin BTL7-S5_ _-…-S115
BTL7-S5_ _B-…-S115
BTL7-S510-…-S115
BTL7-S510B-…-S115
1 +Clk +Clk
2 +Data +Data
3 –Clk –Clk
4 nicht belegt1) La2)
5 –Data –Data
6 GND GND
7 10…30V 10…30V
8 nicht belegt1) Lb2)
1) Nicht belegte Adern können steuerungsseitig mit GND verbunden
werden, aber nicht mit dem Schirm.
2) Kommunikationsleitung
Tab. 4-4: Anschlussbelegung BTL7…-S115
Bild 4-10: Pinbelegung S115 (Draufsicht auf Stecker am BTL),
8-poliger Rundstecker M12
4.4.3 Steckverbinder S147
BTL7 Standard
Pin BTL7-S5_ _-…-S147
BTL7-S5_ _B-…-S147
1 –Data
2 +Data
3 +Clk
4 –Clk
5 10…30V
6 GND
7 nicht belegt1)
1) Nicht belegte Adern können steuerungsseitig mit GND verbunden
werden, aber nicht mit dem Schirm.
Tab. 4-5: Anschlussbelegung BTL7…-S147
Bild 4-11: Pinbelegung S147 (Draufsicht auf Stecker am BTL),
7-poliger Rundstecker M16
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4.4.4 Kabelanschluss
BTL7 Standard BTL7 USB-
Configurable
Adern-
farbe
BTL7-S5_ _-…-KA/FA
BTL7-S5_ _B-…-KA/FA
BTL7-S510-…-KA/FA
BTL7-S510B-…-KA/FA
YE Gelb +Clk +Clk
GY Grau +Data +Data
PK Rosa –Clk –Clk
RD Rot nicht belegt1) La2)
GN Grün –Data –Data
BU Blau GND GND
BN Braun 10…30V 10…30V
WH Weiß nicht belegt1) Lb2)
1) Nicht belegte Adern können steuerungsseitig mit GND verbunden
werden, aber nicht mit dem Schirm.
2) Kommunikationsleitung
Tab. 4-6: Anschlussbelegung BTL7…-Kabel
Bild 4-12:
+Clk
–Clk
+Data
–Data
GND
+24 V
YE
PK
GY
GN
BU
BN Auswertung
oder
Steuerung
Anschlussbeispiel für BTL7-S…-Kabel 24VDC mit
Auswertung/Steuerung
Clk, Data und Versorgung sind paarweise
verseilt (sieheBild 4-12).
4.5 Schirmung und Kabelverlegung
Definierte Erdung!
BTL und Schaltschrank müssen auf dem
gleichen Erdungspotenzial liegen.
Schirmung
Zur Gewährleistung der elektromagnetischen Verträglich-
keit (EMV) sind folgende Hinweise zu beachten:
– BTL und Steuerung mit einem geschirmten Kabel
verbinden.
Schirmung: Geflecht aus Kupfer-Einzeldrähten,
Bedeckung mindestens85%.
– Steckerausführung: Schirm im Steckverbinder mit dem
Steckergehäuse flächig verbinden.
– Kabelausführung: BTL-seitig ist der Kabelschirm mit
dem Gehäuse verbunden.
Magnetfelder
Das BTL ist ein magnetostriktives System.
Auf ausreichenden Abstand des BTL zu starken externen
Magnetfeldern achten.
Kabelverlegung
Kabel zwischen BTL, Steuerung und Stromversorgung
nicht in der Nähe von Starkstromleitungen verlegen (induk-
tive Einstreuungen möglich).
Kabel zugentlastet verlegen.
Biegeradius bei ortsfester Verlegung
Der Biegeradius bei fester Kabelverlegung muss mindes-
tens das Fünffache des Kabeldurchmessers betragen.
Kabellänge
BTL7-S… max. 500 m1)
1) Voraussetzung: durch Aufbau, Schirmung und Verlegung keine Einwir-
kung fremder Störfelder. Benötigter Leitungsquerschnitt ≥0,6mm2bzw.
≤AWG19.
Tab. 4-7: Kabellänge BTL7-S…
Hinweise zur Leitungslänge, siehe Technische
Daten auf Seite20, Bild 8-2.
Entstörung
Um einen Potenzialausgleich (Stromfluss) über den Schirm
des Kabels zu vermeiden, Folgendes beachten:
– Isolierbuchsen verwenden.
– Schaltschrank und Anlage, in der sich der BTL befindet,
auf das gleiche Erdungspotenzial bringen.
4Einbau und Anschluss (Fortsetzung)
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5.1 System in Betrieb nehmen
GEFAHR
Unkontrollierte Systembewegungen
Bei der Inbetriebnahme und wenn das
Positionsmesssystem Teil eines Regelsystems ist, dessen
Parameter noch nicht eingestellt sind, kann das System
unkontrollierte Bewegungen ausführen. Dadurch können
Personen gefährdet und Sachschäden verursacht werden.
►Personen müssen sich von den Gefahrenbereichen
der Anlage fernhalten.
►Inbetriebnahme nur durch geschultes Fachpersonal.
►Sicherheitshinweise des Anlagen- oder Systemher-
stellers beachten.
1. Anschlüsse auf festen Sitz und richtige Polung prüfen.
Beschädigte Anschlüsse tauschen.
2. System einschalten.
3. Messwerte und einstellbare Parameter prüfen und ggf.
das BTL neu einstellen.
Insbesondere nach dem Austausch des BTL
oder der Reparatur durch den Hersteller die
korrekten Werte im Nullpunkt und Endpunkt
prüfen.
5.2 Hinweise zum Betrieb
– Funktion des BTL und aller damit verbundenen Kom-
ponenten regelmäßig überprüfen.
– Bei Funktionsstörungen das BTL außer Betrieb neh-
men.
– Anlage gegen unbefugte Benutzung sichern.
5 Inbetriebnahme
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6 SSI-Schnittstelle
6.1 Prinzip
SSI bedeutet Synchronous Serial Interface und beschreibt
eine digitale synchrone Schnittstelle mit einer differenziellen
Clock-Leitung und einer differenziellen Datenleitung.
Mit der ersten fallenden Taktflanke wird das auszugebende
Datenwort im BTL zwischengespeichert, um Datenkonsis-
tenz zu gewährleisten. Die Ausgabe der Daten erfolgt mit
der ersten steigenden Taktflanke, d.h. das BTL gibt mit
jeder steigenden Taktflanke ein Bit auf die Datenleitung.
Dabei sind in der Steuerung die Leitungskapazitäten und
Verzögerungen der Treiber tvbeim Abfragen der Datenbits
zu berücksichtigen.
Die max. Taktfrequenz fClk ist abhängig von der Kabellänge
(siehe Technische Daten auf Seite20, Bild 8-2). Die
tm-Zeit, auch als Monoflop-Zeit bezeichnet, wird mit der
letzten fallenden Flanke gestartet und mit der letzten
steigenden Flanke als Low-Pegel ausgegeben. Die Daten-
leitung bleibt so lange auf Low, bis die tm-Zeit abgelaufen
ist. Danach ist das BTL für das nächste Clockpaket wieder
empfangsbereit.
Cl
k
Da
ta
T
Clk
t
v
t
v
Clk
Data MSBLSB
T
Clk
1234 5nn+1
t
m
SSIn
Clk
Data
T
A
TClk = 1/fClk SSI-Clockperiode = 1/SSI-Clockfrequenz
TA= 1/fAAbtastperiode = 1/Abtastfrequenz
n Anzahl der zu übertragenden Bits (erfordert n+1 Clockimpulse)
tm= 2·TClk Zeit bis die SSI-Schnittstelle wieder bereit ist
tv= 150ns Verzögerungszeit der Übertragung (gemessen mit 1m Kabel)
Beim BTL7-S__B-M… werden die Positionsdaten syn-
chron zur externen Abtastperiode zeitnah ermittelt und
ausgegeben. Für einen synchronen Betrieb muss die
Abtastperiode TAim Bereich TA,min≤TA≤16ms liegen.
Wird die minimale Abtastzeit unterschritten, gibt das BTL
mehrmals den gleichen Positionswert aus. Die externe
Abtastfrequenz ist dann größer als die interne. Zudem
muss TAso lang sein, dass das nächste Clockpaket nicht
in den tm-Bereich des vorherigen Pakets fällt.
BTL7-S5_ _(B)-M____-P-S32/S115/S147/KA_ _/FA_ _
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6SSI-Schnittstelle (Fortsetzung)
6.2 Datenformate
BTL7 Standard hat werkseitig folgende Einstellungen für
die Positionsausgabe, die nachträglich nicht mehr verän-
dert werden können:
– SSI24, SSI25 oder SSI26
– Binär oder Gray codiert
– steigend oder fallend
Der Inhalt der zu übertragenden Information und der
Fehlerwert sind beim BTL7-S510(B)-… konfigurierbar. Es
können Position, Geschwindigkeit oder Positions-/
Geschwindigkeitsdifferenzen über Data gesendet werden.
Das MSB wird immer zuerst übertragen.
23 Position 0
M L
Ausgabe einer Position über SSI24
M = MSB (Most Significant Bit)
L = LSB (Least Significant Bit)
25 24 23 22 21 20 Fehlerwert bzw. Positionswert 0
00001000000000000000000000
Beispiel einer SSI26 mit Fehlerbit auf Bitposition21 und
Fehlerwert0. Die Datenlänge ist hier 21Bit, die Gesamt-
Bitanzahl ist 26. Vor dem Fehlerbit werden vier Nullen
übertragen.
Cl
k
Da
ta 15
1234 5
SSI16
14 13 12
678 9 10 11 12 13 14 15 16 17
11 10 9876543210
MSBLSB
Bild 6-1: Beispiel für eine vollständige SSI16-Datenübertragung
Positions- oder Geschwindigkeitsdaten können beim
BTL7-S510(B)-… je nach Konfiguration vorzeichenbehaftet
sein. Die Ausgabe von negativen Werten erfolgt im 2-er
Komplement. Bei positiven Geschwindigkeiten entfernt
sich der Positionsgeber von der Anschlussseite, bei negati-
ven Geschwindigkeiten bewegt er sich auf die Anschluss-
seite zu. Die Steuerung muss dann auf die Verarbeitung
von signed-Daten eingestellt sein.
6.3 Fehlerhafte SSI-Abfrage
Untertaktung
Bei zu wenigen Taktflanken wird für die Zeitto(to=2·TClk
Timeout-Zeiten) nach der letzten negativen Flanke von Clk
der anstehende Datenpegel gehalten. Sollte noch eine
positive Flanke auftreten, dann wird noch das nächste Bit
ausgegeben. Danach tritt intern ein To-Event auf, der
Datenausgang geht auf Low und nach Ablauf der Zeit tm
auf High. Der High-Pegel wird bis zum nächsten Clock-
Burst gehalten. Die Zeittmstartet im Anschluss an die
Zeitto.
Übertaktung
Bei zu vielen Taktflanken geht der Datenausgang nach
Ablauf der korrekten Anzahl von Takten auf Low. Mit jeder
weiteren negativen Flanke von Clk wird der tm-Timer erneut
gestartet und intern der Tm-Event gesetzt. Nach Ablauf der
Zeittmgeht Data wieder auf High.
Im BTL7 Configuration Tool wird ein To- oder Tm-Event im
Statusfeld als Kommunikationsfehler dargestellt. Zusam-
menfassend hat ein Kommunikationsfehler folgende
Ursachen:
– Die im BTL eingestellte Bitanzahl stimmt nicht mit der
Bitanzahl in der Steuerung überein.
nBTL>nPLC→ To-Event
nBTL<nPLC→Tm-Event
– Die SSI-Taktfrequenz ist zu niedrig
fClk<9,771kHz→To-Event
– Die Taktpause zwischen zwei Clockpaketen ist zu kurz
→Tm-Event
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6SSI-Schnittstelle (Fortsetzung)
6.4 Synchroner und asynchroner Betrieb
Synchroner Betrieb
Für regeltechnische Anwendungen ist häufig ein gleichmä-
ßiges und kurzes Timing erforderlich. Die Positionsverzö-
gerung tDsoll möglichst kurz und konstant sein. In
geschlossenen Regelkreisen ist daher der synchrone
Betrieb vorgesehen. Dabei passt sich der interne Messzyk-
lus an den externen Abtastzyklus an.
Folgende Grafik verdeutlicht diesen Zusammenhang:
Im synchronen Betrieb müssen zwei Randbedingungen
beachtet werden:
– Die externe Abtastfrequenz fAmuss sich im Bereich
62,5Hz<fA<fA,max befinden. Die maximal zulässige
Abtastfrequenz fA,max ist in Bild 8-1 auf Seite20
dargestellt.
– Die Abtastfrequenz sollte möglichst konstant sein.
Die Abtastfrequenz ist der Kehrwert der Zeit
zwischen zwei Clock-Paketen und darf nicht mit
der SSI-Clockfrequenz verwechselt werden.
Asynchroner Betrieb
Beim asynchronen Betrieb ist die externe Abtastfrequenz
unabhängig von der internen Abtastfrequenz des BTL.
Dadurch ist je nach externem Abfragezeitpunkt die Posi-
tion mehr oder weniger aktuell, die Positionsverzögerung tD
ist nicht konstant. Sie ist im ungünstigsten Fall gleich der
internen Abtastperiode. Das BTL arbeitet intern immer mit
seiner maximal möglichen Abtastfrequenz. Die maximale
Abtastfrequenz fA,max ist auf Grund des Messprinzips
abhängig von der Nennlänge des BTL.
Die folgende Grafik zeigt das Verhalten zwischen interner
und externer Abtastung im asynchronen Betrieb:
Clk
Data
externer
Abtastzeitpunkt
neuer Wert vorhanden
interner Abtastzeit-
punkt + Verarbeitung
Positionsverzögerung
Clk
Data
externer
Abtastzeitpunkt
neuer Wert vorhanden
interner Abtastzeit-
punkt + Verarbeitung
Positionsverzögerung
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7 Konfiguration mit dem BTL7 Configuration Tool
7.1 Micropulse Configuration Tool
Mit der PC-Software BTL7 Configuration Tool kann das
BTL schnell und einfach am PC konfiguriert werden.
Die wichtigsten Eigenschaften sind:
– Online-Anzeige der aktuellen Position der Positionsge-
ber
– Grafische Unterstützung beim Einstellen der Funkti-
onen und Kennlinien
– Anzeige von Informationen zum angeschlossenen BTL
– Zahlenformate und Einheiten der Darstellung wählbar
– Rücksetzen auf Werkseinstellung möglich
– Demo-Modus ohne angeschlossenes BTL
Die PC-Software und das zugehörige Hand-
buch erhalten Sie im Internet unter
www.balluff.com.
7.2 Anschluss der USB-Kommunikationsbox
Beim BTL mit Steckverbinder muss die Kommunikations-
box zwischen BTL und Steuerung eingeschleift werden.
Die Kommunikationsbox wird mit einem USB-Kabel an den
PC angeschlossen.
Bild 7-1:
USB-Kabel
6-polig8-polig
Anschlusskabel ca. 0,3m mit
Steckverbinder (Buchse)
Anschlusskabel ca.
0,3m mit Steckver-
binder (Stecker)
Steuerung
Anschluss der Kommunikationsbox mit Steckverbinder
Beim BTL mit Kabelverbindung werden die Kommunikati-
onsleitungen La, Lb und GND mit der USB-Kommunikati-
onsbox verbunden.
Bild 7-2:
Steuerung
8-polig
USB-Kabel Anschlusskabel ca.
0,6m mit Lüster-
klemme
Anschluss der Kommunikationsbox mit Kabelanschluss
Beim Lesen und Schreiben von Daten über das
Configuration Tool blinkt LED2 grün.
7.3 Konfigurationsmöglichkeiten
Voraussetzungen
– USB-Kommunikationsbox an BTL und PC angeschlos-
sen.
– Software korrekt installiert.
– BTL an Stromversorgung angeschlossen.
– Positionsgeber auf BTL.
Funktionen des Ausgangs
– Position: Position im Messbereich.
– Geschwindigkeit: Geschwindigkeit des Positionsge-
bers, das Vorzeichen zeigt die Bewegungsrichtung an.
Eine Bewegung vom Anfangspunkt zum Endpunkt wird
mit positivem Vorzeichen ausgegeben, eine Bewegung
vom Endpunkt zum Anfangspunkt mit negativem
Vorzeichen.
– Geschwindigkeit (kein Vorzeichen): Geschwindig-
keit des Positionsgebers, die Bewegungsrichtung kann
nicht abgelesen werden.
– Positionsdifferenz: Abstand zwischen zwei Positions-
gebern. Die Auswahl ist nur möglich, wenn zwei Positi-
onsgeber ausgewählt sind.
– Geschwindigkeitsdifferenz: Die Geschwindigkeiten
von zwei Positionsgebern werden subtrahiert und der
Betrag gebildet. Die Auswahl ist nur möglich, wenn
zwei Positionsgeber ausgewählt sind.
Kennlinie frei konfigurierbar
– Die Steigung der Kennlinie kann durch Anpassen der
Auflösung eingestellt werden.
– Die Grenzen können an den Messbereich angepasst
werden.
– Der Fehlerwert kann gesetzt werden.
Erweiterte Einstellungen
– SSI-Interface: Wechsel zwischen Synchron- und
Asynchronmodus
– Rauschfilter: Einstellung verschiedener Filterstufen
– Mittelwertfilter: Anzahl der zu mittelnden Werte
Randbedingungen bei mehreren Positionsgebern
– Zwei Positionsgeber können erst ab einer Nennlänge
≥90 mm ausgewählt werden.
– Der Abstand zwischen zwei Positionsgebern muss
≥65 mm sein.
GEFAHR
Unkontrollierte Systembewegungen
Bei der Inbetriebnahme und wenn das Positionsmess-
system Teil eines Regelsystems ist, dessen Parameter
noch nicht eingestellt sind, kann das System unkontrol-
lierte Bewegungen ausführen. Dadurch können Personen
gefährdet und Sachschäden verursacht werden.
►Vor der Konfiguration die Anlage außer Betrieb
nehmen.
►Die BTL dürfen nur zur Konfiguration an die Kommu-
nikationsbox angeschlossen werden.
►Nach der Konfiguration die Kommunikationsbox
entfernen.
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8.1 Genauigkeit
Die Angaben sind typische Werte für BTL7-S… bei
24VDC, Raumtemperatur und einer Nennlänge von
500mm in Verbindung mit dem Positionsgeber
BTL5-P-3800-2, BTL5-P-4500-1, BTL5-P-5500-21),
BTL6-A-3800-21), BTL6-A-3801-21), BTL5-F-2814-1S,
BTL5-T-2814-1S, BTL5-M-2814-1S oder
BTL5-N-2814-1S.
Das BTL ist sofort betriebsbereit, die volle Genauigkeit wird
nach der Warmlaufphase erreicht.
Bei Sonderausführungen können andere techni-
sche Daten gelten.
Sonderausführungen sind durch -SA auf dem
Typenschild gekennzeichnet.
Auflösung Position 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 40;
50; 100µm
(zusätzlich 200; 500;
1000µm bei
BTL7-S510(B)-…)
Linearitätsabweichung bei
Nennlänge 50…5500mm
Auflösung ≤10µm
Auflösung >10µm
≤±30µm
≤±2LSB
Nennlänge 5501…7620mm ±0,02%
Hysterese ≤±10µm
Wiederholgenauigkeit ≤±5µm (typ. ±2,5µm)
Temperaturkoeffizient2) ≤15 ppm/K
Auflösung Geschwindigkeit 0,1mm/s
min. erfassbare Geschwindigkeit 1mm/s
max. erfassbare Geschwindigkeit 10m/s
8.2 Umgebungsbedingungen
Umgebungstemperatur −40…+85°C
Umgebungstemperatur für
UL (nur BTL7-…-KA…)
≤ +80 °C
Lagertemperatur −40…+100°C
Luftfeuchtigkeit <90%,
nicht kondensierend
Schockbelastung
Dauerschock
nach EN60068-2-274), 5)
150g/6ms
150g/2ms
Vibration
nach EN60068-2-64), 5)
20g, 10…2000Hz
Schutzart nach IEC60529
Stecker S32/S115/S147
(in verschraubtem
Zustand)
IP67
Kabel IP684)
3)
8.3 Spannungsversorgung
Spannung, stabilisiert6) 10…30VDC
Restwelligkeit ≤0,5Vss
Stromaufnahme
(bei24VDC)
≤100mA
Einschaltspitzenstrom ≤500mA
Verpolungsschutz bis 36V
(Versorgung gegen GND)
Überspannungsschutz bis 36V
Spannungsfestigkeit
(GND gegen Gehäuse)
500VAC
8.4 Ausgang
Bitanzahl konfigurierbar
(nur BTL7-S510(B)-…)
16-32
Codierung binär oder Gray
Kennlinie steigend oder fallend
SSI-Daten Position, Geschwindigkeit,
Geschwindigkeit absolut,
Positionsdifferenz, Geschwin-
digkeitsdifferenz (zwischen
2Positionsgebern), Fehlerwert
SSI-Taktfrequenz fClk 10kHz…1MHz
Verhalten im Nullpunkt BTL7 Standard:
keine negativen Werte unter-
halb des Nullpunktes
BTL7-S510(B)-…:
konfigurierbar
Kurzschlussschutz Signalleitungen Data+/–,
Clk+/–, gegen +36V oder
GND
8.5 Kommunikationsleitungen La, Lb
Kurzschlussschutz Signalleitung gegen GND
1) Im Positionsbereich 0…20 mm kann die spezifizierte Linearitätsgrenze um
±100 μm überschritten werden.
2) Nennlänge 500mm, Positionsgeber in der Mitte des Messbereichs
3) Für UL: Gebrauch in geschlossenen Räumen und bis zu einer Höhe von
2000 m über Meeresspiegel.
4) Einzelbestimmung nach Balluff Werknorm
5) Resonanzfrequenzen ausgenommen
6) Für UL: Das BTL muss extern über einen energiebegrenzten Stromkreis
gemäß UL61010-1 oder eine Stromquelle begrenzter Leistung gemäß
UL60950-1 oder ein Netzteil der Schutzklasse2 gemäß UL1310 bzw.
UL1585 angeschlossen werden.
8 Technische Daten
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