TR-Electronic C H-110 Series User manual

Rotary
Encoders Linear Encoders Motion System
TR - ECE - BA - DGB - 0080 - 05 10/07/2013
43777F / 4377AC / 4377AD / 4377AE
Benutzerhandbuch / User Manual
Single-Turn / Multi-Turn
Absolute rotary encoder series CxH-110 with EtherCAT and optional
Incremental interface
•Zusätzliche Sicherheitshinweise •Additional safety instructions
•Installation •Installation
•Inbetriebnahme •Commissioning
•Konfiguration / Parametrierung •Configuration / Parameterization
•Fehlerursachen und Abhilfen •Cause of faults and remedies
Seite 2 - 88
Page 89 - 176
D
GB
•Software/Support DVD: 490-01001
- Soft-No.: 490-00423

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TR-Electronic GmbH
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Änderungsvorbehalt
Jegliche Änderungen, die dem technischen Fortschritt dienen, vorbehalten.
Dokumenteninformation
Ausgabe-/Rev.-Datum: 10/07/2013
Dokument-/Rev.-Nr.: TR - ECE - BA - DGB - 0080 - 05
Dateiname: TR-ECE-BA-DGB-0080-05.DOC
Verfasser: STB
Schreibweisen
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Marken
EtherCAT®is registered trademark and patented technology, licensed by Beckhoff
Automation GmbH, Germany.
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ohne dass eine besondere Kennzeichnung erfolgt.

Inhaltsverzeichnis
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis .............................................................................................................................. 3
Änderungs-Index................................................................................................................................ 6
1 Allgemeines ..................................................................................................................................... 7
1.1 Geltungsbereich...................................................................................................................... 7
1.2 Referenzen ............................................................................................................................. 8
1.3 Verwendete Abkürzungen / Begriffe....................................................................................... 9
2 Zusätzliche Sicherheitshinweise................................................................................................... 10
2.1 Symbol- und Hinweis-Definition.............................................................................................. 10
2.2 Ergänzende Hinweise zur bestimmungsgemäßen Verwendung ........................................... 10
2.3 Organisatorische Maßnahmen............................................................................................... 11
3 Technische Daten............................................................................................................................ 12
3.1 Elektrische Kenndaten............................................................................................................ 12
4 EtherCAT Informationen................................................................................................................. 13
4.1 EtherCAT-Funktionsprinzip .................................................................................................... 13
4.2 Protokoll.................................................................................................................................. 14
4.3 Verteilte Uhren........................................................................................................................ 14
4.4 Geräteprofil............................................................................................................................. 15
4.4.1 CANopen over EtherCAT (CoE)............................................................................. 16
4.5 Objektverzeichnis ................................................................................................................... 17
4.6 Prozess- und Service-Daten-Objekte..................................................................................... 17
4.6.1 Kompatibilität zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil........................................... 18
4.6.2 Erweiterungen zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil......................................... 18
4.7 Übertragung von SDO Nachrichten........................................................................................ 19
4.7.1 CANopen over EtherCAT Protokoll ........................................................................ 21
4.7.1.1 Initiate SDO Download Expedited Request .............................................................................. 21
4.7.1.2 Initiate SDO Download Expedited Response............................................................................ 22
4.7.1.3 Initiate SDO Upload Expedited Request................................................................................... 23
4.7.1.4 Initiate SDO Upload Expedited Response................................................................................ 24
4.8 PDO-Mapping......................................................................................................................... 25
4.9 EtherCAT State Machine (ESM)............................................................................................. 25
4.10 Weitere Informationen .......................................................................................................... 26
5 Inkremental –Schnittstelle (optional) ........................................................................................... 27
5.1 Kabelspezifikation................................................................................................................... 27
5.2 Datenübertragung................................................................................................................... 27

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6 Installation / Inbetriebnahmevorbereitung ................................................................................... 28
6.1 Anschluss ............................................................................................................................... 29
6.2 Einschalten der Versorgungsspannung ................................................................................. 31
7 Inbetriebnahme................................................................................................................................ 32
7.1 Gerätebeschreibungsdatei ..................................................................................................... 32
7.2 Bus-Statusanzeige.................................................................................................................. 32
8 Betriebsarten ................................................................................................................................... 33
9 Kommunikationsspezifische Standard-Objekte (CiA DS-301) ................................................... 34
9.1 Objekt 1000h: Gerätetyp......................................................................................................... 35
9.2 Objekt 1008h: Hersteller Gerätenamen.................................................................................. 35
9.3 Objekt 1009h: Hersteller Hardwareversion ............................................................................ 36
9.4 Objekt 100Ah: Hersteller Softwareversion ............................................................................. 36
9.5 Objekt 1010h: Parameter abspeichern................................................................................... 37
9.6 Objekt 1011h: Wiederherstellung der Parameter-Standardwerte.......................................... 38
9.7 Objekt 1018h: Identity Objekt ................................................................................................. 39
9.8 Aufbau der Mappingparameter............................................................................................... 40
9.8.1 Objekt 1A00h: 1st Transmit PDO Mapping ............................................................. 40
9.8.2 Objekt 1A01h: 2nd Transmit PDO Mapping............................................................. 41
9.8.3 Objekt 1A02h: 3rd Transmit PDO Mapping............................................................. 42
9.8.4 Objekt 1A03h: 4th Transmit PDO Mapping ............................................................. 43
9.8.5 Objekt 1A04h: 5th Transmit PDO Mapping ............................................................. 44
9.8.6 Objekt 1A10h:11th Transmit PDO Mapping ............................................................ 45
9.8.7 Objekt 1A11h: 12th Transmit PDO Mapping ........................................................... 46
9.8.8 Objekt 1A12h: 13th Transmit PDO Mapping ........................................................... 47
9.8.9 Objekt 1A13h: 14th Transmit PDO Mapping ........................................................... 48
9.8.10 Objekt 1A14h: 15th Transmit PDO Mapping ......................................................... 49
9.9 Objekt 1C00h: Sync Manager Communication Type............................................................. 50
9.10 Objekt 1C13h: Sync Manager Channel 3 (Prozess-Daten-Eingang)................................... 52
9.11 Objekt 1C33h: Sync Manager 3, Parameter ........................................................................ 53
10 Hersteller- und Profilspezifische Objekte (CiA DS-406)............................................................ 56
10.1 Objekt 2000h: Mode-Umschaltung TR / CiA DS-406........................................................... 57
10.2 TR - Mode............................................................................................................................. 58
10.2.1 Objekt 2001h: TR-Betriebsparameter, Zählrichtung............................................. 58
10.2.2 Skalierungsparameter........................................................................................... 59
10.2.2.1 Objekt 2002h: TR-Gesamtmesslänge in Schritten.................................................................. 59
10.2.2.2 Objekt 2003 –2004h: TR-Umdrehungen Zähler / Nenner...................................................... 60
10.2.3 Objekt 2005h: TR-Speed unit............................................................................... 63
10.2.4 Objekt 2006h: TR-Zusätzliche Parameter/Kommandos (gerätespezifisch)......... 63

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10/07/2013 TR - ECE - BA - DGB - 0080 - 05 Page 5 of 176
10.3 Objekt 2400h: Phase K1/K2................................................................................................. 64
10.4 Objekt 2401h: Inkremental - Impulse pro Umdrehung ......................................................... 64
10.5 Objekt 2402h: K0 Condition.................................................................................................. 65
10.6 Objekt 2403h: Preset K0....................................................................................................... 65
10.7 Objekt 3101h: Eingang......................................................................................................... 66
10.8 CiA DS-406 - Mode............................................................................................................... 67
10.8.1 Objekt 6000h: Betriebsparameter, Zählrichtung................................................... 67
10.8.2 Skalierungsparameter........................................................................................... 68
10.8.2.1 Objekt 6001h: Mess-Schritte pro Umdrehung......................................................................... 68
10.8.2.2 Objekt 6002h: Gesamt Messlänge in Schritten....................................................................... 69
10.9 Objekt 6003h: Presetwert..................................................................................................... 71
10.10 Objekt 6004h: Positionswert............................................................................................... 71
10.11 Objekt 6030h: Geschwindigkeit.......................................................................................... 72
10.12 Mess-System Diagnose...................................................................................................... 73
10.12.1 Objekt 6500h: Betriebsstatus.............................................................................. 73
10.12.2 Objekt 6501h: Single-Turn Auflösung................................................................. 73
10.12.3 Objekt 6502h: Anzahl der Umdrehungen........................................................... 74
10.12.4 Objekt 6503h: Alarme......................................................................................... 75
10.12.5 Objekt 6504h: Unterstützte Alarme .................................................................... 76
10.12.6 Objekt 6505h: Warnungen.................................................................................. 77
10.12.7 Objekt 6506h: Unterstützte Warnungen............................................................. 78
10.12.8 Objekt 6507h: Profil- und Softwareversion......................................................... 79
10.12.9 Objekt 6508h: Betriebsdauer.............................................................................. 80
11 Vom Mess-System unterstütze Objekte auslesen ..................................................................... 81
12 Fehlerursachen und Abhilfen....................................................................................................... 82
12.1 Optische Anzeigen................................................................................................................ 82
12.2 Mess-System –Fehler.......................................................................................................... 82
12.3 Abort SDO Transfer Request Protocol................................................................................. 83
12.3.1 SDO Abort Codes................................................................................................. 84
12.4 Emergency Request Protocol............................................................................................... 85
12.4.1 Emergency Error Codes ....................................................................................... 86
12.4.2 Error Register........................................................................................................ 86
12.5 Sonstige Störungen.............................................................................................................. 87

Änderungs-Index
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Änderungs-Index
Änderung
Datum
Index
Erstausgabe
15.10.2010
00
Inkremental-Schnittstellenangaben erweitert
08.12.2010
01
Änderung:
- Anpassung der Warnhinweise
- Einstellbare Auflösungen bei Objekt 2005 geändert
21.09.2011
02
Auflösung der Gesamt-XML-Datei „TR-Ethercat-Devices_V017.xml“ in
Einzeldateien
17.05.2013
03
Funktionsumfang der optionalen Inkrementalschnittstelle angepasst
25.07.2013
04
Skalierungsparameter angepasst
07.10.2013
05

Allgemeines
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1 Allgemeines
Das vorliegende Benutzerhandbuch beinhaltet folgende Themen:
Ergänzende Sicherheitshinweise zu den bereits in der Montageanleitung
definierten grundlegenden Sicherheitshinweisen
Elektrische Kenndaten
Installation
Inbetriebnahme
Konfiguration / Parametrierung
Fehlerursachen und Abhilfen
Da die Dokumentation modular aufgebaut ist, stellt dieses Benutzerhandbuch eine
Ergänzung zu anderen Dokumentationen wie z.B. Produktdatenblätter,
Maßzeichnungen, Prospekte und der Montageanleitung etc. dar.
Das Benutzerhandbuch kann kundenspezifisch im Lieferumfang enthalten sein, oder
kann auch separat angefordert werden.
1.1 Geltungsbereich
Dieses Benutzerhandbuch gilt ausschließlich für folgende Mess-System-Baureihen
mit EtherCAT und optionaler Inkremental Schnittstelle :
CEH-110
COH-110
Die Produkte sind durch aufgeklebte Typenschilder gekennzeichnet und sind
Bestandteil einer Anlage.
Es gelten somit zusammen folgende Dokumentationen:
anlagenspezifische Betriebsanleitungen des Betreibers,
dieses Benutzerhandbuch
und die bei der Lieferung beiliegend
Montageanleitung TR-ECE-BA-DGB-0081

Allgemeines
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1.2 Referenzen
1.
EN 50325-4 Industrielle-Kommunikations-Systeme, basierend auf
ISO 11898 (CAN) für Controller-Device Interfaces.
Teil 4: CANopen
2.
CiA DS-301 CANopen Kommunikationsprofil auf CAL basierend
3.
CiA DS-406 CANopen Profil für Encoder
4.
IEC/PAS 62407 Real-time Ethernet control automation technology
(EtherCAT); International Electrotechnical Commission
5.
IEC 61158-1 - 6 Digital data communications for measurement and control
- Fieldbus for use in industrial control systems
- Protokolle und Dienste, Typ 12 = EtherCAT
6.
IEC 61784-2 Digital data communications for measurement and control
- Additional profiles for ISO/IEC 8802-3 based
communication networks in real-time applications, 12 = EtherCAT
7.
ISO/IEC 8802-3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
(CSMA/CD)
Access Method and Physical Layer Specifications
8.
ISO 15745-4 AMD 2 Industrial automation systems and integration
- Open systems application integration framework
- Part 4: Reference description for Ethernet-based control systems;
Amendment 2:
Profiles for Modbus TCP, EtherCAT and ETHERNET Powerlink
9.
IEEE 1588-2002 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization
Protocol for Networked Measurement and Control Systems

Allgemeines
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1.3 Verwendete Abkürzungen / Begriffe
CEH
Absolut-Encoder mit optischer Abtastung ≤ 15 Bit Auflösung,
Ausführung mit Hohlwelle
COH
Absolut-Encoder mit optischer Abtastung > 15 Bit Auflösung,
Ausführung mit Hohlwelle
CW
Drehrichtung im Uhrzeigersinn, mit Blick auf die Anflanschung
CCW
Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn, mit Blick auf die Anflanschung
EG
Europäische Gemeinschaft
EMV
Elektro-Magnetische-Verträglichkeit
ESD
Elektrostatische Entladung (Electro Static Discharge)
IEC
Internationale Elektrotechnische Kommission
VDE
Verein Deutscher Elektrotechniker
Bus-spezifisch
EDS
Electronic-Data-Sheet (elektronisches Datenblatt)
ESM
EtherCAT State Machine
CAN
Controller Area Network. Datenstrecken-Schicht-Protokoll für
serielle Kommunikation, beschrieben in der ISO 11898.
CiA
CAN in Automation. Internationale Anwender- und Hersteller-
vereinigung e.V.: gemeinnützige Vereinigung für das Controller
Area Network (CAN).
NMT
Network Management. Eines der Serviceelemente in der An-
wendungsschicht im CAN Referenz-Model. Führt die Initialisie-
rung, Konfiguration und Fehlerbehandlung im Busverkehr aus.
PDO
Process Data Object. Objekt für den Datenaustausch zwischen
mehreren Geräten.
SDO
Service Data Object. Punkt zu Punkt Kommunikation mit
Zugriff auf die Objekt-Datenliste eines Gerätes.
XML
Extensible Markup Language, Beschreibungsdatei für die
Inbetriebnahme des Mess-Systems.

Zusätzliche Sicherheitshinweise
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2 Zusätzliche Sicherheitshinweise
2.1 Symbol- und Hinweis-Definition
bedeutet, dass Tod oder schwere Körperverletzung eintre-
ten kann, wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen
nicht getroffen werden.
bedeutet, dass eine leichte Körperverletzung eintreten kann,
wenn die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht
getroffen werden.
bedeutet, dass ein Sachschaden eintreten kann, wenn die
entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen nicht getroffen
werden.
bezeichnet wichtige Informationen bzw. Merkmale und
Anwendungstipps des verwendeten Produkts.
2.2 Ergänzende Hinweise zur bestimmungsgemäßen Verwendung
Das Mess-System ist ausgelegt für den Betrieb in 100Base-TX Fast Ethernet
Netzwerken mit max. 100 MBit/s, spezifiziert in ISO/IEC 8802-3. Die Kommunikation
über EtherCAT erfolgt gemäß IEC 61158 Teil 1 bis 6 und IEC 61784-2. Das
Geräteprofil entspricht dem „CANopen Device Profile für Encoder CiA DS-406“.
Die technischen Richtlinien zum Aufbau des Fast Ethernet Netzwerks sind für einen
sicheren Betrieb zwingend einzuhalten.
Zur bestimmungsgemäßen Verwendung gehört auch:
das Beachten aller Hinweise aus diesem Benutzerhandbuch,
das Beachten der Montageanleitung, insbesondere das dort enthaltene
Kapitel "Grundlegende Sicherheitshinweise" muss vor Arbeitsbeginn
gelesen und verstanden worden sein

Zusätzliche Sicherheitshinweise
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2.3 Organisatorische Maßnahmen
Dieses Benutzerhandbuch muss ständig am Einsatzort des Mess-Systems
griffbereit aufbewahrt werden.
Das mit Tätigkeiten am Mess-System beauftragte Personal muss vor Arbeits-
beginn
- die Montageanleitung, insbesondere das Kapitel "Grundlegende
Sicherheitshinweise",
- und dieses Benutzerhandbuch, insbesondere das Kapitel "Zusätzliche
Sicherheitshinweise",
gelesen und verstanden haben.
Dies gilt in besonderem Maße für nur gelegentlich, z.B. bei der
Parametrierung des Mess-Systems, tätig werdendes Personal.

Technische Daten
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3 Technische Daten
3.1 Elektrische Kenndaten
Versorgungsspannung: ...................................
11…27 V DC, paarweise verdrillt und geschirmt
Stromaufnahme ohne Last: .............................
< 200 mA bei 11 V, < 100 mA bei 27 V
* Gesamtauflösung
CEH-110: ...................................................
standard 25 Bit, erweitert 33 Bit
COH-110:...................................................
standard 30 Bit, erweitert 36 Bit
* Schrittzahl / Umdrehung
CEH-110: ...................................................
standard 8.192, erweitert 32.768
COH-110:...................................................
262.144
* Anzahl Umdrehungen
Standard:....................................................
4.096
Erweitert:....................................................
256.000
EtherCAT: ..........................................................
nach IEC 61158-1 –6 und IEC 61784-2
Physical Layer:...........................................
EtherCAT 100Base-TX, Fast Ethernet, ISO/IEC 8802-3
Ausgabecode:............................................
Binär
Geräteprofil: ...............................................
CANopen over EtherCAT (CoE), CiA DS-406
Zykluszeit:..................................................
100 µs
Übertragungsrate:......................................
100 MBit/s
Übertragung:..............................................
CAT-5 Kabel, geschirmt (STP), ISO/IEC 11801
Datenbreite auf dem Bus:..........................
32 Bit, für Ausgabe der Istposition
Inkremental Schnittstelle, optional:................
Signale jeweils paarweise verdrillt und geschirmt
* Impulse/Umdrehung: ...............................
1 … 36.000
K1+, K1-, K2+, K2-, K0+, K0-:....................
RS422 (2-Draht) nach dem EIA-Standard
Ausgangsfrequenz:....................................
300 KHz
Besondere Merkmale:.......................................
Programmierung nachfolgender Parameter
über den EtherCAT-BUS:
- Zählrichtung
- Mess-Schritte pro Umdrehung
- Gesamtmesslänge in Schritten
- Presetwert
- Auflösung der Geschwindigkeit
- Inkremental Schnittstellenparameter (optional)
EMV
Störfestigkeit: .............................................
DIN EN 61000-6-2
Störaussendung:........................................
DIN EN 61000-6-3
* parametrierbar über EtherCAT

EtherCAT Informationen
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4 EtherCAT Informationen
EtherCAT (Ethernet for Control and Automation Technology) ist eine Echtzeit-
Ethernet-Technologie und ist besonders geeignet für die Kommunikation zwischen
Steuerungssystemen und Peripheriegeräten wie z.B. E/A-Systeme, Antriebe,
Sensoren und Aktoren.
EtherCAT wurde 2003 von der Firma Beckhoff Automation GmbH entwickelt und wird
als offener Standard propagiert. Zur Weiterentwicklung der Technologie wurde die
Anwendervereinigung „EtherCAT Technology Group“ (ETG) gegründet.
EtherCAT ist eine öffentlich zugängliche Spezifikation, die durch die IEC
(IEC/Pas 62407) im Jahr 2005 veröffentlicht worden ist und ist Teil der ISO 15745-4.
Dieser Teil wurde in den neuen Auflagen der internationalen Feldbusstandards
IEC 61158 (Protokolle und Dienste), IEC 61784-2 (Kommunikationsprofile) und
IEC 61800-7 (Antriebsprofile und -kommunikation) integriert.
4.1 EtherCAT-Funktionsprinzip
Mit der EtherCAT-Technologie werden die allgemein bekannten Einschränkungen
anderer Ethernet-Lösungen überwunden:
Das Ethernet Paket wird nicht mehr in jedem Slave zunächst empfangen, dann
interpretiert und die Prozessdaten weiterkopiert. Der Slave entnimmt seine die für ihn
bestimmten Daten, während das Telegramm das Gerät durchläuft. Ebenso werden
Eingangsdaten im Durchlauf in das Telegramm eingefügt. Die Telegramme werden
dabei nur wenige Nanosekunden verzögert. Der letzte Slave im Segment schickt das
bereits vollständig verarbeitete Telegramm an den ersten Slave zurück. Dieser leitet
das Telegramm sozusagen als Antworttelegramm zur Steuerung zurück. Somit ergibt
sich für Kommunikation eine logische Ringstruktur. Da Fast-Ethernet mit Voll-Duplex
arbeitet, ergibt sich auch physikalisch eine Ringstruktur.
Abbildung 1: EtherCAT-Funktionsprinzip

EtherCAT Informationen
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4.2 Protokoll
Das für Prozessdaten optimierte EtherCAT-Protokoll wird über einen speziellen
Ethertype direkt im Ethernet-Frame transportiert. Eine komplette Übertragung kann
hierbei aus mehreren Subtelegrammen bestehen. Die datentechnische Reihenfolge
ist dabei unabhängig von der physikalischen Reihenfolge der Slaves im Netz. Die
Adressierung kann wahlfrei vorgenommen werden:
Broadcast, Multicast und Querkommunikation zwischen Slaves sind möglich.
Das Protokoll unterstützt auch die azyklische Parameterkommunikation. Die Struktur
und Bedeutung der Parameter wird hierbei durch das Geräteprofil „CANopen Device
Profile für Encoder CiA DS-406“vorgegeben.
UDP/IP-Datagramme werden nicht unterstützt. Dies bedeutet, dass sich der Master
und die EtherCAT-Slaves im gleichen Subnetz befinden müssen. Die Kommunikation
über Router hinweg in andere Subnetze ist somit nicht möglich.
EtherCAT verwendet ausschließlich Standard-Frames nach IEEE802.3 und werden
nicht verkürzt. Damit können EtherCAT-Frames von beliebigen Ethernet-Controllern
verschickt (Master), und Standard-Tools (z. B. Monitor) eingesetzt werden.
Abbildung 2: Ethernet Frame Struktur
4.3 Verteilte Uhren
Wenn räumlich verteilte Prozesse gleichzeitige Aktionen erfordern, ist eine exakte
Synchronisierung der Teilnehmer im Netz erforderlich. Zum Beispiel bei
Anwendungen, bei denen mehrere Servoachsen gleichzeitig koordinierte Abläufe
ausführen müssen.
Hierfür steht beim EtherCAT die Funktion „Verteilte Uhren“ nach dem Standard
IEEE 1588 zur Verfügung.
Da die Kommunikation eine Ringstruktur nutzt, kann die Master-Uhr den
Laufzeitversatz zu den einzelnen Slave-Uhren exakt ermitteln, und auch umgekehrt.
Auf Grund dieses ermittelnden Wertes können die verteilten Uhren netzwerkweit
nachgeregelt werden. Der Jitter dieser Zeitbasis liegt deutlich unter 1µs.
Auch bei der Wegerfassung können verteilte Uhren effizient eingesetzt werden, da sie
exakte Informationen zu einem lokalen Zeitpunkt der Datenerfassung liefern. Durch
das System hängt die Genauigkeit einer Geschwindigkeitsberechnung nicht mehr
vom Jitter des Kommunikationssystems ab.

EtherCAT Informationen
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4.4 Geräteprofil
Das Geräteprofil beschreibt die Anwendungsparameter und das funktionale Verhalten
des Gerätes, einschließlich der geräteklassenspezifischen Zustandsmaschine. Bei
EtherCAT verzichtet man darauf eigene Geräteprofile für Geräteklassen zu
entwickeln. Stattdessen werden einfache Schnittstellen für bestehende Geräteprofile
bereitgestellt:
Das Mess-System unterstützt das CANopen-over-EtherCAT (CoE) Mailbox-
Protokoll, und damit das vom CANopen her bekannte „Device Profile for Encoder“,
CiA DS-406.
Abbildung 3: CANopen over EtherCAT Kommunikationsmechanismus

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4.4.1 CANopen over EtherCAT (CoE)
EtherCAT kann die gleichen Kommunikationsmechanismen zur Verfügung stellen, wie
sie von
1
CANopen her bekannt sind:
Objektverzeichnis
PDO, Prozess-Daten-Objekte
SDO, Service-Daten-Objekte
NMT, Netzwerkmanagement
EtherCAT kann so auf Geräten, die bisher mit CANopen ausgestattet waren, mit
minimalem Aufwand implementiert werden. Weite Teile der CANopen-Firmware
können wieder verwendet werden. Die Objekte lassen sich dabei optional erweitern.
Vergleich CANopen / EtherCAT im ISO/OSI-Schichtenmodell
Abbildung 4: CANopen eingeordnet im ISO/OSI-Schichtenmodell
Abbildung 5: EtherCAT eingeordnet im ISO/OSI-Schichtenmodell
1
EN 50325-4: Industrielle-Kommunikations-Systeme, basierend auf ISO 11898 (CAN) für Controller-Device
Interfaces. Teil 4: CANopen.

EtherCAT Informationen
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4.5 Objektverzeichnis
Das Objektverzeichnis strukturiert die Daten eines EtherCAT-Gerätes in einer
übersichtlichen tabellarischen Anordnung. Es enthält sowohl sämtliche
Geräteparameter als auch alle aktuellen Prozessdaten, die damit auch über das SDO
zugänglich sind.
Index (hex)
Objekt
0x0000-0x0FFF
Datentyp Definitionen
0x1000-0x1FFF
CoE Kommunikations-Profilbereich (CiA DS-301)
0x2000-0x5FFF
Herstellerspezifischer-Profilbereich
0x6000-0x9FFF
Geräte-Profilbereich (CiA DS-406)
0xA000-0xFFFF
Reserviert
Abbildung 6: Aufbau des Objektverzeichnisses
4.6 Prozess- und Service-Daten-Objekte
Prozess-Daten-Objekt (PDO)
Prozess-Daten-Objekte managen den Prozessdatenaustausch, z.B. die zyklische
Übertragung des Positionswertes.
Service-Daten-Objekt (SDO)
Service-Daten-Objekte managen den Parameterdatenaustausch, z.B. das azyklische
Ausführen der Presetfunktion.
Für Parameterdaten beliebiger Größe steht mit dem SDO ein leistungsfähiger
Kommunikationsmechanismus zur Verfügung. Hierfür wird zwischen dem
Konfigurationsmaster und den angeschlossenen Geräten ein Servicedatenkanal für
Parameterkommunikation ausgebildet. Die Geräteparameter können mit einem
einzigen Telegramm-Handshake ins Objektverzeichnis der Geräte geschrieben
werden bzw. aus diesem ausgelesen werden.
Wichtige Merkmale von SDO und PDO
Abbildung 7: Gegenüberstellung von PDO/SDO-Eigenschaften

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4.6.1 Kompatibilität zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil
Unterstützte Dienste
Initiate SDO Download
Download SDO Segment
Initiate SDO Upload
Upload SDO Segment
Abort SDO Transfer
Nicht unterstützte Dienste (nicht erforderlich)
Initiate SDO Block Download
Download SDO Block
End SDO Block Download
Initiate SDO Block Upload
Upload SDO Block
End SDO Block Upload
4.6.2 Erweiterungen zum CiA DS-301 Kommunikationsprofil
Aufhebung des 8 Byte Standard CANopen SDO-Frames
Volle Mailboxkapazität verfügbar
„Initiate SDO Download“ Request / „SDO Upload“ Response kann Daten nach
dem SDO-Header beinhalten
„Download SDO Segment” Request / „Upload SDO Segment” Response kann
mehr als 7 Byte Daten beinhalten
Download und Upload aller Sub-Indices auf einmal

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4.7 Übertragung von SDO Nachrichten
Mit den SDO Diensten können die Einträge des Objektverzeichnisses gelesen oder
geschrieben werden. Das SDO Transport Protokoll erlaubt die Übertragung von
Objekten mit beliebiger Größe. Das EtherCAT SDO Protokoll ist äquivalent zum
CANopen SDO Protokoll, um die Wiederverwendung von vorhandenen Protokoll-
Stacks zu gewährleisten.
Das erste Byte des ersten Segments beinhaltet die notwendigen
Steuerungsinformationen. Die nächsten drei Bytes des ersten Segments beinhalten
den Index und Sub-Index der zu lesenden oder zu schreibenden
Objektverzeichniseinträge. Die letzten vier Bytes des ersten Segments sind verfügbar
für Nutzdaten. Das zweite und die folgenden Segmente beinhalten das Steuerbyte
und Nutzdaten. Der Empfänger bestätigt jedes Segment oder ein Block von
Segmenten, so das eine Peer-To-Peer Kommunikation (Client/Server) statt findet.
Im CAN-kompatiblen Mode besteht das SDO Protokoll aus 8 Bytes, um der CAN
Datengröße zu entsprechen. Im erweiterten Mode werden die Nutzdaten einfach
erweitert, ohne den Protokoll-Header zu verändern. Auf diese Weise wird die
vergrößerte Datenmenge der EtherCAT Mailbox an das SDO Protokoll angepasst, die
Übertragung von großen Datenmengen wird somit entsprechend beschleunigt.
Außerdem wurde ein Mode hinzugefügt der es erlaubt, in einem Vorgang, die
kompletten Daten eines Indexes aus dem Objektverzeichnisses zu übertragen. Die
Daten aller Sub-Indices werden anschließend übertragen.
Die Dienste mit Bestätigung (Initiate SDO Upload, Initiate SDO Download, Download
SDO Segment, und Upload SDO Segment) und die Dienste ohne Bestätigung (Abort
SDO Transfer) werden für die Ausführung der Segmented/Expedited Übertragung der
Service-Daten-Objekte benutzt.
Der so genannte SDO Client (Master) spezifiziert in seiner Anforderung „Request“
den Parameter, die Zugriffsart (Lesen/Scheiben) und gegebenenfalls den Wert. Der
so genannte SDO Server (Slave bzw. Mess-System) führt den Schreib- oder
Lesezugriff aus und beantwortet die Anforderung mit einer Antwort „Response“. Im
Fehlerfall gibt ein Fehlercode (Abort SDO Transfer) Auskunft über die Fehlerursache.
Üblicherweise stellt der EtherCAT-Master entsprechende Mechanismen für die
SDO-Übertragung zur Verfügung. Die Kenntnis über den Protokoll-Aufbau und
internen Abläufe sind daher nicht notwendig.
Für die Fehlersuche kann es jedoch wichtig sein, den prinzipiellen Ablauf von
SDO-Übertragungen zu kennen. Aus diesem Grund wird im Folgenden näher auf
die Dienste Initiate SDO Download Expedited und Initiate SDO Upload Expedited
eingegangen. Über diese Dienste können jeweils bis zu vier Byte geschrieben,
bzw. bis zu vier Byte gelesen werden. Für die meisten Objekte ist dies
ausreichend.

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Schreib-Dienste, Client --> Server
●Initiate SDO Download Expedited
Der Expedited SDO Download Dienst wird für eine beschleunigte
Übertragung von ≤ 4 Byte benutzt. Der Server antwortet mit dem Ergebnis
der Downloadanfrage.
●Initiate SDO Download Normal
Der Initiate SDO Download Dienst wird für eine Einzelübertragung von
Daten benutzt, wenn die Anzahl der Bytes von der Mailbox aufgenommen
werden kann, oder wenn ein segmentierte Übertragung mit mehr Bytes
gestartet werden soll.
●Download SDO Segment
Der SDO Download Segment Dienst wird benutzt, um die zusätzlichen
Daten zu übertragen, welche nicht mit dem Initiate SDO Download Dienst
übertragen werden konnten. Der Master startet so viele Download SDO
Segment Dienste, bis alle Daten an den Server übertragen worden sind.
Lese-Dienste, Server --> Client
●Initiate SDO Upload Expedited
Der Expedited SDO Upload Dienst wird für eine beschleunigte
Übertragung von ≤ 4 Byte benutzt. Der Server antwortet mit dem Ergebnis
der Uploadanfrage und den angeforderten Daten, bei erfolgreicher
Durchführung.
●Initiate SDO Upload Normal
Der Initiate SDO Upload Dienst wird für eine Einzelübertragung von Daten
benutzt, wenn die Anzahl der Bytes von der Mailbox aufgenommen werden
kann, oder wenn ein segmentierte Übertragung mit mehr Bytes gestartet
werden soll. Der Server antwortet mit dem Ergebnis der Uploadanfrage
und den angeforderten Daten, bei erfolgreicher Durchführung.
●Upload SDO Segment
Der SDO Upload Segment Dienst wird benutzt, um die zusätzlichen Daten
zu übertragen, welche nicht mit der Initiate SDO Upload Dienstantwort
übertragen werden konnten. Der Server startet so viele Upload SDO
Segment Dienste, bis alle Daten vom Server übertragen worden sind.