Kübler 9080 Series User manual

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Manual
R.600.065
Absolute Multiturndrehgeber
CANopen Feldbusanschluss
Hohlwellen- und Wellenausführung
Typenreihe 9080

Projektierung
Seite 2© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
Inhalt
1PROJEKTIERUNG .......................................................................3
2INSTALLATION UND ADRESSIERUNG..........................................4
2.1 MECHANISCHER AUFBAU ...........................................................4
2.2 ALLGEMEINE VERDRAHTUNGSHINWEISE:.......................................5
2.3 BUSANSCHLUß ........................................................................6
2.4 BUSTERMINIERUNG ...................................................................8
2.5 SCHALTER S2 ÜBERTRAGUNGSRATE-EINSTELLUNG.......................9
2.6 SCHALTER S1 ADRESSENEINSTELLUNG......................................12
2.6.1 CAN-LED Status: ..............................................................14
3DIAGNOSEFUNKTION ...............................................................14
4CANOPEN PROTOKOLL.............................................................16
4.1 ALLGEMEINES .......................................................................16
4.2 CANOPEN IMPLEMENTIERUNG...................................................16
4.3 CANOPEN VOREINSTELLUNGEN .................................................17
4.4 CANOPEN BOOT-UP-SEQUENZ ..................................................19
5CANOPEN IDENTIFIER-ERMITTLUNG (COB-ID) COMMUNICATION
OBJECT...................................................................................20
5.2 CANOPEN OBJEKT VERZEICHNIS ...............................................21
5.3 CANOPEN OBJECT DIRECTORY DS 406......................................22
5.4 CANOPEN OBJECT DIRECTORY DS 406......................................23
5.4.1 Objekte ........................................................................23
5.5 CANOPEN OBJECT DIRECTORY DS 406......................................29
6CANOPEN BETRIEBSARTEN ......................................................43
7TECHNISCHE DATEN................................................................45
7.1 MECHANISCHE KENNWERTE:.....................................................45
7.2 ELEKTRISCHE KENNWERTE:......................................................45
8ABKÜRZUNGEN........................................................................46
Technische Änderungen vorbehalten

Projektierung
© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik Seite 3
1Projektierung
Das Kapitel Projektierung enthält Informationen,die vorab für die Planung von
Steuerungssystemen mit Absoluten Drehgebern 9080 notwendig sind.
Diese Informationen reichen von Angaben über lieferbare
Geberausführungen bis zum maximalen Systemausbau einer CAN-Bus Linie.

Installation und Adressierung
Seite 4© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
2Installation und Adressierung
2.1 Mechanischer Aufbau

Installation und Adressierung
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2.2 Allgemeine Verdrahtungshinweise:
2.2.1.1 Eigenschaften des Übertragungskabels:
Die Verbindung der Teilnehmer untereinander am Bussystem erfolgt mit
speziellen Feldbusleitungen,die der ISO 11898 entsprechen. Die Leitungen
müssen folgende elektrische Eigenschaften aufweisen.
Parameter Einheit Wert Bemerkung
Min. nom. Max.
Impedanz Z (Ω)108 120 132 Gemessen
zwischen zwei
Signalleitungen
Spez. Widerstand R
(mΩ/m)
70 Für den
Empfängerbaustein
ist die
Differenzspannung
auf der Busleitung
abhängig vom
Leitungswiderstand
zwischen ihm und
dem Sender
Spez.
Leitungsverzögerung
ns/m 5 Die minimale
Leitungsverzögerun
g zwischen zwei
Punkten auf dem
Bus sollte Null sein.
Die maximale
Verzögerung wird
bestimmt durch das
Bit-Timing und die
Verzögerungen der
Sende- und
Empfangsschaltung
en.

Installation und Adressierung
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2.3 Busanschluß
Installation und Einstellungen
Für sämtliche Einstellungen
und zum Anschließen des
Gebers an das CAN-Bussystem
und an die
Spannungsversorgung sind die
4 Inbusschrauben am Interface-
Teil zu öffnen.
Danach kann das Anschlußteil
entnommen und vorort direkt
mit dem Bussystem und der
Spannungsversorgung
verbunden werden.
Es folgt die Einstellung für
Geräteadresse und
Übertragungsrate und eventuell
ist der Busabschluß zu aktivieren, falls der Geber das letzte Gerät in der
Buskette darstellt.
Abschließend muß das Anschlußteil mit dem Geberteil wieder verschraubt
werden. Der Geber ist nun einsatzbereit.
2.3.1.1 CAN-Busanschluß:
Nach Abnahme des Anschlußteils und dem Entfernen
der beiden Schrauben auf der Leiterplatte ist das
Busanschlußteil sichtbar. Die Bezeichnung CAN-IN und
CAN-Out bedeutet,daß der CAN-Bus intern
durchgeschleift wird. Hierfür sind auf der Leiterplatte
schon entsprechende Verbindungen vorgesehen.
Ist der Drehgeber der letzte Teilnehmer am Bus, so
muß auf CAN-IN angeschlossen werden und die
Busterminierung muß aktiviert werden (s.4.5)

Installation und Adressierung
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2.3.1.2 CAN-Busanschluß:
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
PIN-Nummer Funktion
PIN 1 Spannungsversorgung +10..30 VDC
PIN 2 Spannungsversorgung GND
PIN 3 Input CAN GND
PIN 4 Input CAN LOW (CAN_L) •
PIN 5 Input CAN HIGH (CAN_H)
PIN 6 Output CAN HIGH (CAN_H)
PIN 7 Output CAN LOW (CAN_L)
PIN 8 Output CAN GND
PIN 9 Spannungsversorgung GND
PIN 10 Spannungsversorgung +10..30 VDC
PIN 11 Schirmung Kabel ‚
PIN 12 Schirmung Kabel
Hinweis:
•Die beiden Signaladern CAN_L und CAN_H dürfen nicht
vertauscht werden
•Bitte allgemeine Schirmungshinweise s.o. beachten

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2.3.1.3 Spannungsversorgung:
Nach Abnahme des Anschlußteils und dem Entfernen
der beiden Schrauben auf der Leiterplatte ist das
Busanschlußteil sichtbar. Die Bezeichnung +VDC und GND
bedeutet,daß auch die Spannungsversorgung intern
durchgeschleift wird. Hierfür sind auf der Leiterplatte
die entsprechenden Verbindungen vorgesehen.
PIN-Nummer Funktion
PIN 1 Spannungsversorgung +10..30 VDC
PIN 2 Spannungsversorgung GND
PIN 3 Input CAN GND
PIN 4 Input CAN LOW (CAN_L) •
PIN 5 Input CAN HIGH (CAN_H)
PIN 6 Output CAN HIGH (CAN_H)
PIN 7 Output CAN LOW (CAN_L)
PIN 8 Output CAN GND
PIN 9 Spannungsversorgung GND
PIN 10 Spannungsversorgung +10..30 VDC
PIN 11 Schirmung Kabel ‚
PIN 12 Schirmung Kabel
2.4 Busterminierung
2.4.1.1 Schalter S2-1 Busterminierung
Im allgemeinen setzt die CAN-Norm ISO 11898 eine Linienstruktur als
Netzwerktopologie voraus.Die Linie wird an beiden Enden mit einem
Abschlußwiderstand versehen. Dazu kann es notwendig sein, diese
Terminierung zu aktivieren, wenn das Gerät als letzter Teilnehmer geschaltet
werden muß. Hierzu wird intern im Drehgeber ein Busabschlußwiderstand
von 120 Ωzwischen die Leitungen CAN-Low und CAN-High geschaltet.

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Hinweis: Es ist nicht notwendig, einen Widerstand extern
anzuschliessen.
2.4.1.2 Busterminierung ein/aus Schalter S2-6
Schalter S2 Wert Zustand Busterminierung
6 25On ein
6 25Off aus
2.5 Schalter S2 Übertragungsrate-Einstellung
Es werden 8 verschiedene Übertragungsraten unterstützt. Die
Übertragungsraten entsprechen der Empfehlung des Communication
Profiles DS 301.
Schalter S2-6
Schalter S2[1-3]

Installation und Adressierung
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2.5.1.1 Übertragungsrate 10 KB
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20Off 10 Kb
2 21Off
3 22Off
2.5.1.2 Übertragungsrate 20 KB *
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20Off 20 Kb
2 21Off
3 22On
2.5.1.3 Übertragungsrate 50 KB
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20Off 50 Kb
2 21On
3 22Off
2.5.1.4 Übertragungsrate 125 KB (Defaulteinstellung ab Werk)
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20Off 125 Kb
2 21On
3 22On
2.5.1.5 Übertragungsrate 250 KB
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20On 250 Kb
2 21Off
3 22Off
2.5.1.6 Übertragungsrate 500 KB
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20On 500 Kb
2 21Off
3 22On

Installation und Adressierung
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Installation und Adressierung
Seite 12 © Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
2.5.1.7 Übertragungsrate 1 MB
Schalter S2 Wert Zustand Baudrate
1 20On 1 Mb
2 21On
3 22On
2.6 Schalter S1 Adresseneinstellung
Die eingestellte Knoten-ID wird nach dem Anlegen der Versorgungsspannung
während der Initialisierung des CAN-Gebers ausgelesen und gespeichert.
Die Knoten-ID kann im Bereich zwischen 0...63 eingestellt werden. Sie wird
als Binärwert angegeben. Den Teilnehmern am CAN-Bus können maximal
255 Knoten-ID’s zugeordnet werden. Wenn das sogenannte „Predefined-
Connection-Set“ ausgenutzt wird, so ist die Anzahl auf 1...127 begrenzt.
Hinweis: Die Knoten-ID kann nachträglich über die
Parametrierung geändert werden, ist aber für ein „Predefined
Connection Set“ notwendig.
Beispiel: Adresse 9
Schalter S1 Wert Zustand
1 25Off
2 24Off
3 23On
4 22Off
5 21Off
6 20On
Schalter S1[1-6]

Installation und Adressierung
© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik Seite 13
Beispiel: Adresse 35
Schalter S1 Wert Zustand
1 25On
2 24Off
3 23Off
4 22Off
5 21On
6 20On
Beispiel: Adresse 63 (Defaulteinstellung )
Schalter S1 Wert Zustand
1 25On
2 24On
3 23On
4 22On
5 21On
6 20On
Hinweis: Jede Knoten-ID darf nur einmal vergeben werden!
Knoten–ID 0 ist nicht zulässig und wird anhand der
Software auf 1 eingestellt.

Diagnosefunktion
Seite 14 © Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
2.6.1 CAN-LED Status:
LED rot
ein Busstatus ok
Blinken Warnung – Meldung kann nicht
abgesetzt werden
aus Bus off Zustand
LED grün
ein Operational -Mode
(s.Zustandsdiagramm )
aus Pre-Operational Mode
(s.Zustandsdiagramm)
3Diagnosefunktion
3.1.1.1 Schalter S2-4 Diagnosefunktion
Wird der Schalter S2-4 auf on gestellt, das Gerät von der
Spannungsversorgung getrennt und wieder eingeschaltet, so geht der
Geber in den Diagnose-Modus. Innerhalb dieser Betriebsart sind verschiedene
Test möglich, sofern die entsprechende Analysesoftware vorhanden ist. Das
Gerät befindet sich generell im PREOPERATIONAL-Mode und kann auch
weiterhin am Busverkehr teilnehmen.
Hinweis: Es ist nur ein Gerät im Diagnose-Modus betreibbar, da
das Object 2016 fest programmiert ist und nicht über die
Knoten-ID ableitbar ist.

Diagnosefunktion
© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik Seite 15
3.1.1.2 Diagnose ein/aus
Schalter S2 Wert Zustand Diagnose
4 20On ein
4 20Off aus
Generell wird ein Diagnose-Object mit folgender Bedeutung jede Sekunde auf
den Bus gegeben: Diagnose Message OBJECT 2016
Byte Statusbyte Wert Beschreibung
unsigned8 Subinde
x
Description
000 ...FF 0Byte LSB
Position
100 ...FF 0....
200 ...FF 0....
300 ...FF 0Byte MSB
Position
400 ...FF 0Byte Status
500 ...FF 0Byte Warnings
600 .. FF 0Byte Operating
Par.
700 ...FF 0Byte Operating
Par.
Schalter S2-4

CANopen Protokoll
Seite 16 © Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
4CANopen Protokoll
4.1 Allgemeines
4.1.1.1 ISO/OSI-Schicht 1 und 2
Die unteren Schichten nach dem OSI-Modell werden durch die Norm ISO
11898 definiert.Ergänzend durch den Draft-Standard CiA DS102-1 gilt die
Normierung für Steckverbinder und unterstützte Bitraten.
4.1.1.2 Schicht 7 (Protokollschicht)
Für die höheren Schichten (Schicht 7 ) wurde in einer Organisation von
mehreren Encoder-herstellern und der CiA ein Geräteprofil entwickelt und
zum Standard erklärt. CANopen besteht aus einer Profilfamilie, basierend auf
einem Kommunikationsteil und mehreren spezifischen Geräteteilen.CANopen
nutzt ein Subset von CAL – verschiedene Dienste werden daraus benutzt.
Das Kommunikationsprofil ist als CAL-based Communication Profile
DS 301 genormt und das Geräteprofil für Encoder als Device Profile for
Encoder DS 406 veröffentlicht.
4.2 CANopen Implementierung
Funktionsumfang des Gerätes
Gruppe Dienst/Funktionalität Ja Nein
Netzwerkmanage
ment
CAL-Class2-NMT-Slave inclusive Life-und
Node-Guarding
X
Erweitertes CANopen Boot-UP (neuer
Zustand PREOPERATIONAL)
X
Minimum Capability Device
CiA 301 mit minimaler NMT-Funktionalität
(nur OPERATIONAL /PREOP)
X
Identifier-Distribution Default-ID, aus Knoten-ID abgeleitet X
Über DBT während PREPARING X
Über SDO während Zustand
PREOPERATIONAL
X
CANopen
Funktionalität
Expedited-SDO, max. 4 (Bytes)
Datentransfer
X

CANopen Protokoll
© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik Seite 17
Gruppe Dienst/Funktionalität Ja Nein
Normal SDO beliebige Info-Längen X
Emergency Telegramm X
Synch-Frame Auswertung X
Event-Driven PDO’s (ereignisgesteuert) X
Synchron-PDO’s (taktsynchron) X
Standard PDO-Mapping nach Predefined
Connection Set (optional)
X
segmentierter Multiplex-Domain-Transfer X
DS 406 Geräteprofil Volle Integration Class C2 X
Herstellerspezifisch Diagnose-Funktion X
Eingebaute LED für CAN-Bus Status rot X
Eingebaute LED für CAN-Modi grün X
4.3 CANopen Voreinstellungen
Kübler spezifische Voreinstellungen
Im folgenden Abschnitt finden Sie Features, die von CAL,CANopen,ISO 11898
nicht oder nur unvollständig beschrieben sind.
4.3.1.1 Einstellung der Übertragungsrate
Die Default-Übertragungsrate des Gerätes beträgt
125 Kbit/s.Sie kann über die entsprechenden DIL-
Schalter verändert werden. Alle Module innerhalb
eines CANopen Netzwerkes müssen auf die
gleiche Übertragungsrate eingestellt werden.
4.3.1.2 Connection Set
Es wird nur das „Predefined Master-Slave Connection
Set“ (nach CiA-DS-301) unterstützt.
4.3.1.3 Wartezeiten
Nach unbestätigten Management-Diensten wie
NMT-Start,NMT-Stop ist eine Wartezeit von 20 ms
einzuhalten,um dem Encoder die Zeit für den
internen Zustandswechsel zu gewährleisten.
4.3.1.4 Einstellung der Knotenadresse

CANopen Protokoll
Seite 18 © Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
Mit Hilfe der DIL-Schalter kann die Knotenadresse
(Node-ID) des Encoders geändert werden. Diese
Node-ID kann Werte zwischen 1..255 einnehmen,
wobei auch hier zu beachten ist, daß im „Predefined
Master-Slave Connection Set“ (nach CiA-DS-301) nur
Werte von 1..127 definiert sind.
Die Default-Node-ID des Gerätes ist auf 63 eingestellt.

CANopen Protokoll
© Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik Seite 19
4.4 CANopen Boot-up-Sequenz
4.4.1.1 Minimum-Capability-Device Boot-Up
Der Encoder 9080 wird nach der Definition als Minimum-Capability- Device nach
CANopen (vgl. CiA-DS-302) betrieben. Das Gerät verhält sich nach folgedem
Zustandsdiagramm:
Einschalten
Zustand: Initialisation
Zustand: Pre-Operational LED rot
Zustand: Prepared
Zustand: Operational LED grün
Für das Wechseln innerhalb der verschiedenen Zustände werden
folgende Dienste des CANopen – Profiles benötigt:
(1) Start Remote Node (Starten des Can –Knotens)
(2) Stop Remote Node (Stoppen des CAN-Knotens)
(3) Enter-Pre-Operational (Umschalten in den Pre-Operational-
Mode)
(4) Reset Node (Can-Knoten zurücksetzen)
(5) Reset Communication (Kommunikation zurücksetzen)
(6) Init finished (Initialisierung beendet,autom. Wechsel
nach Pre-Operational )
Der Zustand „Prepared“ braucht beim Minimum-Capability-
Device Boot-Up nicht benützt werden.

CANopen Identifier-Ermittlung (COB-ID) Communication Object
Seite 20 © Fritz Kübler GmbH, Zähl-und Sensortechnik
5CANopen Identifier-Ermittlung (COB-ID) Communication
Object
5.1.1.1 Ermittlung der Identifier
Bei der verwendung des Predefined Master/Slave Connection Set werden die
Nachrichten-Identifier folgendermaßen berechnet:
Die letzten 6 Bit der Node-ID (01h...3Fh/01...63) dienen als Offset auf den Basis-
Identifier.
Den Basis-Identifier kann aus folgender Tabelle entnommen werden:
Object Basisiden
tifier
Bereich
Dezimal Hex
Verwendung
EMERGENCY 128 129-255 81-FFh Emergency
Telegramm
PDO(rx) asynch 385 385-511 181-1FFh Positionswert
Asynchron
PDO(rx) Synch 641 641-767 281-2FFh Positionswert
Synchron
SDO(rx) 1409 1409-1535 581-5FFh Service Daten Objekt
SDO(tx) 1537 1537-1663 601-67Fh Service Daten Objekt
Nodeguard 1793 1793-1919 701-77Fh Node Guarding
Diagnose 2016 2016 Diagnose Telegramm
Beispiele:
Formel für die Ermittlung des COB-ID:
(Basis-Identifier) – 1 + (Offset)
Positionswert asynchron (Node-ID eingestellt auf 05h)
385 – 1 + 5 = 389 -> 185h ermittelter Identifier
SDO Objekt Lesen (Node-ID eingestellt auf 63h)
1409 – 1 + 63 = 1471 -> 5BFh ermittelter Identifier