Dokumentation

EK110x, EK15xx

EtherCAT Buskoppler

Version: Datum:

3.1 08.03.2016

Übersicht EtherCAT Koppler

1

Übersicht EtherCAT Koppler

Anschluss RJ45 EK1100 [} 15] - EtherCAT-Buskoppler EK1101 [} 17] - EtherCAT-Buskoppler mit ID-Switch, Hot-Connect EK1101-0080 [} 18] - EtherCAT-Buskoppler mit ID-Switch, Fast-Hot-Connect

Anschluss M8 EK1100-0008 [} 23] - EtherCAT-Buskoppler

Anschluss LWL EK1501 [} 25] - EtherCAT-Buskoppler mit ID-Switch (LWL-Multimode) EK1501-0010 [} 28] - EtherCAT-Buskoppler mit ID-Switch (LWL-Singlemode)

Anschluss POF EK1541 [} 30] - EtherCAT-Buskoppler mit ID-Switch, POF-Anschluss

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

3

Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis 1 Übersicht EtherCAT Koppler.................................................................................................................... 3 2 Vorwort ....................................................................................................................................................... 6 2.1

Hinweise zur Dokumentation ............................................................................................................  6

2.2

Sicherheitshinweise ..........................................................................................................................  7

2.3

Ausgabestände der Dokumentation .................................................................................................  8

2.4

Versionsidentifikation EtherCAT Geräte ...........................................................................................  8

3 Produktübersicht..................................................................................................................................... 13 3.1

Übersicht EtherCAT-Koppler ..........................................................................................................  13

3.2

Koppler mit RJ45-Anschluss...........................................................................................................  15 3.2.1 EK1100 ............................................................................................................................... 15 3.2.2 EK1101, EK1101-xxxx ........................................................................................................ 17

3.3

Koppler mit M8-Anschluss ..............................................................................................................  23 3.3.1 EK1100-0008 ...................................................................................................................... 23

3.4

Koppler mit LWL-Anschluss............................................................................................................  25 3.4.1 EK1501 ............................................................................................................................... 25 3.4.2 EK1501-0010 ...................................................................................................................... 28

3.5

Koppler mit POF-Anschluss............................................................................................................  30 3.5.1 EK1541 ............................................................................................................................... 30

4 Grundlagen .............................................................................................................................................. 32 4.1

EtherCAT Grundlagen ....................................................................................................................  32

4.2

Port-Zuordnung EtherCAT-Koppler ................................................................................................  32

4.3

EtherCAT State Machine ................................................................................................................  34

4.4

CoE-Interface: Hinweis ...................................................................................................................  35

4.5

EKxxxx - Optionale Distributed Clocks Unterstützung....................................................................  35

5 Montage und Verdrahtung...................................................................................................................... 39 5.1

EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden.......................................................................................  39

5.2

M8 Anschluss Verkabelung ............................................................................................................  40

5.3

Anzugsdrehmomente für Steckverbinder .......................................................................................  42

5.4

Tragschienenmontage ....................................................................................................................  42

5.5

Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit ................................  45

5.6

Speisung, Potenzialgruppen...........................................................................................................  46

5.7

Montage von passiven Klemmen....................................................................................................  48

5.8

ATEX - Besondere Bedingungen....................................................................................................  49

6 Inbetriebnahme/Anwendungshinweise ................................................................................................. 51 6.1

Übersicht Konfiguration ..................................................................................................................  51

6.2

Anwendungshinweise .....................................................................................................................  51 6.2.1 LWL-Anwendungshinweise................................................................................................. 51 6.2.2 POF-Anwendungshinweise................................................................................................. 55 6.2.3 Hinweise zur Konfektionierung von POF-Kabeln mit dem Steckerset ZS1090-0008 ......... 57

7 Fehlerbehandlung und Diagnose........................................................................................................... 62 7.1

Diagnose-LEDs...............................................................................................................................  62

8 Anhang ..................................................................................................................................................... 68

4

8.1

Sicherheitshinweis und Verhaltensregeln zur Laser-Klasse 1........................................................  68

8.2

EtherCAT AL Status Codes ............................................................................................................  68

8.3

UL Hinweise....................................................................................................................................  68 Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inhaltsverzeichnis 8.4

Firmware Kompatibilität ..................................................................................................................  70

8.5

Firmware Update EL/ES/EM/EPxxxx..............................................................................................  70

8.6

Support und Service .......................................................................................................................  80

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

5

Vorwort

2

Vorwort

2.1

Hinweise zur Dokumentation

Zielgruppe Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs- und Automatisierungstechnik, das mit den geltenden nationalen Normen vertraut ist. Zur Installation und Inbetriebnahme der Komponenten ist die Beachtung der nachfolgenden Hinweise und Erklärungen unbedingt notwendig. Das Fachpersonal hat sicherzustellen, dass die Anwendung bzw. der Einsatz der beschriebenen Produkte alle Sicherheitsanforderungen, einschließlich sämtlicher anwendbaren Gesetze, Vorschriften, Bestimmungen und Normen erfüllt.

Disclaimer Diese Dokumentation wurde sorgfältig erstellt. Die beschriebenen Produkte werden jedoch ständig weiter entwickelt. Deshalb ist die Dokumentation nicht in jedem Fall vollständig auf die Übereinstimmung mit den beschriebenen Leistungsdaten, Normen oder sonstigen Merkmalen geprüft. Falls sie technische oder redaktionelle Fehler enthält, behalten wir uns das Recht vor, Änderungen jederzeit und ohne Ankündigung vorzunehmen. Aus den Angaben, Abbildungen und Beschreibungen in dieser Dokumentation können keine Ansprüche auf Änderung bereits gelieferter Produkte geltend gemacht werden.

Marken Beckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®, Safety over EtherCAT®, TwinSAFE®, XFC®und XTS® sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch Dritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Bezeichnungen führen.

Patente Die EtherCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP1590927, EP1789857, DE102004044764, DE102007017835 mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern. Die TwinCAT-Technologie ist patentrechtlich geschützt, insbesondere durch folgende Anmeldungen und Patente: EP0851348, US6167425 mit den entsprechenden Anmeldungen und Eintragungen in verschiedenen anderen Ländern.

EtherCAT® ist eine eingetragene Marke und patentierte Technologie lizensiert durch die Beckhoff Automation GmbH, Deutschland

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

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Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Vorwort

2.2

Sicherheitshinweise

Sicherheitsbestimmungen Beachten Sie die folgenden Sicherheitshinweise und Erklärungen! Produktspezifische Sicherheitshinweise finden Sie auf den folgenden Seiten oder in den Bereichen Montage, Verdrahtung, Inbetriebnahme usw.

Haftungsausschluss Die gesamten Komponenten werden je nach Anwendungsbestimmungen in bestimmten Hard- und SoftwareKonfigurationen ausgeliefert. Änderungen der Hard- oder Software-Konfiguration, die über die dokumentierten Möglichkeiten hinausgehen, sind unzulässig und bewirken den Haftungsausschluss der Beckhoff Automation GmbH & Co. KG.

Qualifikation des Personals Diese Beschreibung wendet sich ausschließlich an ausgebildetes Fachpersonal der Steuerungs-, Automatisierungs- und Antriebstechnik, das mit den geltenden Normen vertraut ist.

Erklärung der Symbole In der vorliegenden Dokumentation werden die folgenden Symbole mit einem nebenstehenden Sicherheitshinweis oder Hinweistext verwendet. Die Sicherheitshinweise sind aufmerksam zu lesen und unbedingt zu befolgen!

Akute Verletzungsgefahr! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, besteht unmittelbare Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! GEFAHR

Verletzungsgefahr! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, besteht Gefahr für Leben und Gesundheit von Personen! WARNUNG

Schädigung von Personen! Wenn der Sicherheitshinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, können Personen geschädigt werden! VORSICHT

Schädigung von Umwelt oder Geräten Wenn der Hinweis neben diesem Symbol nicht beachtet wird, können Umwelt oder Geräte geschädigt werden. Achtung

Tipp oder Fingerzeig Dieses Symbol kennzeichnet Informationen, die zum besseren Verständnis beitragen. Hinweis

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Version: 3.1

7

Vorwort

2.3

Ausgabestände der Dokumentation

Version 3.1

Änderungen - Update Kapitel „Einführung“ - Strukturupdate - Migration - Ergänzung von EK1100-0008 (EtherCAT Koppler, mit M8-Buchsen) - Kapitel „EtherCAT-Verkabelung – Drahtgebunden“ verschoben von „Inbetriebnahme/ Anwendungshinweise“ nach „Montage und Verdrahtung“ - Update Kapitel "Technische Daten" - Kapitel "Montagehinweise bei erhöhter mechanischer Belastbarkeit" ergänzt - Update Kapitel "Technische Daten" - Update Kapitel "Speisung , Potenzialgruppen" - Update Technische Daten - Update Struktur - Update Anschlussschema - Ergänzung EK1101-0080 - Update Speisung, Potentialgruppen - Ergänzung Hinweise zu POF-Koppler - Ergänzung EK1541 - Ergänzung DC-Support - Erdungskonzept ergänzt - EK1101, EK1501, EK1501-0010 ergänzt - Neue Sicherheitshinweise ergänzt, Korrekturen - Port-Zuordnung ergänzt - Technische Daten ergänzt - Geringfügige Korrekturen - Erste vorläufige Version

3.0

2.3 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.2 0.1

2.4

Versionsidentifikation EtherCAT Geräte

Bezeichnung Ein Beckhoff EtherCAT-Gerät verfügt über eine 14stellige technische Bezeichnung, die sich zusammensetzt aus • Familienschlüssel • Typ • Version • Revision Beispiel EL3314-0000-0016

CU2008-0000-0000

ES3602-0010-0017

8

Familie EL-Klemme (12 mm, nicht steckbare Anschlussebene) CU-Gerät

ES-Klemme (12 mm, steckbare Anschlussebene)

Typ Version 3314 0000 (4 kanalige (Grundtyp) Thermoelementklemme)

Revision 0016

2008 (8 Port FastEthernet Switch) 3602 (2 kanalige Spannungsmessung)

0000 (Grundtyp)

0000

0010 (Hochpräzise Version)

0017

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Vorwort

Hinweise • die oben genannten Elemente ergeben die technische Bezeichnung, im Folgenden wird das Beispiel EL3314-0000-0016 verwendet. • Davon ist EL3314-0000 die Bestellbezeichnung, umgangssprachlich bei „-0000“ dann oft nur EL3314 genannt. „-0016“ ist die EtherCAT-Revision. • Die Bestellbezeichnung setzt sich zusammen aus - Familienschlüssel (EL, EP, CU, ES, KL, CX, .....) - Typ (3314) - Version (-0000) • Die Revision -0016 gibt den technischen Fortschritt wie z. B. Feature-Erweiterung in Bezug auf die EtherCAT Kommunikation wieder und wird von Beckhoff verwaltet. Prinzipiell kann ein Gerät mit höherer Revision ein Gerät mit niedrigerer Revision ersetzen, wenn nicht anders z. B. in der Dokumentation angegeben. Jeder Revision zugehörig und gleichbedeutend ist üblicherweise eine Beschreibung (ESI, EtherCAT Slave Information) in Form einer XML-Datei, die zum Download auf der Beckhoff Webseite bereitsteht. Die Revision wird seit 2014/01 außen auf den IP20-Klemmen aufgebracht, siehe Abb. „EL5021 ELKlemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01)“. • Typ, Version und Revision werden als dezimale Zahlen gelesen, auch wenn sie technisch hexadezimal gespeichert werden.

Identifizierungsnummer Beckhoff EtherCAT Geräte der verschiedenen Linien verfügen über verschiedene Arten von Identifizierungsnummern:

Produktionslos/Chargennummer/Batch-Nummer/Seriennummer/Date Code/DNummer Als Seriennummer bezeichnet Beckhoff im IO-Bereich im Allgemeinen die 8-stellige Nummer, die auf dem Gerät aufgedruckt oder auf einem Aufkleber angebracht ist. Diese Seriennummer gibt den Bauzustand im Auslieferungszustand an und kennzeichnet somit eine ganze Produktions-Charge, unterscheidet aber nicht die Module einer Charge.. Aufbau der Seriennummer: KK YY FF HH KK - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: 12063A02: 12 - Produktionswoche 12 06 - Produktionsjahr 2006 3A - Firmware-Stand 3A 02 Hardware-Stand 02 Ausnahmen können im IP67-Bereich auftreten, dort kann folgende Syntax verwendet werden (siehe jeweilige Gerätedokumentation): Syntax: D ww yy x y z u D - Vorsatzbezeichnung ww - Kalenderwoche yy - Jahr x - Firmware-Stand der Busplatine y - Hardware-Stand der Busplatine z - Firmware-Stand der E/A-Platine u - Hardware-Stand der E/A-Platine Beispiel: D.22081501 Kalenderwoche 22 des Jahres 2008 Firmware-Stand Busplatine: 1 Hardware Stand Busplatine: 5 Firmware-Stand E/A-Platine: 0 (keine Firmware für diese Platine notwendig) Hardware-Stand E/A-Platine: 1

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Version: 3.1

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Vorwort

Eindeutige Seriennummer/ID, ID-Nummer Darüber hinaus verfügt in einigen Serien jedes einzelne Modul über eine eindeutige Seriennummer. Siehe dazu auch weiterführende Dokumentation im Bereich •

IP67: EtherCAT Box

•

Safety: TwinSafe

• Klemmen mit Werkskalibrierzertifikat und andere Messtechnische Klemmen

Beispiele für Kennzeichnungen:

Abb. 1: EL5021 EL-Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01)

Abb. 2: EK1100 EtherCAT Koppler, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer

10

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Vorwort

Abb. 3: CU2016 Switch mit Chargennummer

Abb. 4: EL3202-0020 mit Chargennummern 26131006 und eindeutiger ID-Nummer 204418

Abb. 5: EP1258-00001 IP67 EtherCAT Box mit Chargennummer 22090101 und eindeutiger Seriennummer 158102

Abb. 6: EP1908-0002 IP76 EtherCAT Safety Box mit Chargennummer 071201FF und eindeutiger Seriennummer 00346070

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

11

Vorwort

Abb. 7: EL2904 IP20 Safety Klemme mit Chargennummer/DateCode 50110302 und eindeutiger Seriennummer 00331701

12

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3

Produktübersicht

3.1

Übersicht EtherCAT-Koppler

Um EtherCAT-Klemmen mit E-Bus-Kommunikation (Serien ELxxxx, ESxxxx, EMxxxx) an ein EtherCATNetzwerk anzuschließen, wird ein EtherCAT-Koppler benötigt. Dieser Koppler leitet vom übergeordneten EtherCAT-Netzwerk die Kommunikation an die Klemmen weiter oder arbeitet selbst als Master und erzeugt Telegramme. Für verschiedenen Einsatzszenarien bietet Beckhoff unterschiedliche Komponenten an. Die Auswahl des richtigen Kopplers richtet sich nach folgenden Kriterien: • wird eine lokale Kleinsteuerung benötigt? • wird der Koppler über Kupfer-Kabel oder Lichtwellenleiter angeschlossen? • soll der Koppler über IP addressiert werden oder befindet er sich im ungeswitchten Netzwerk? • wird der Koppler über EAP (EtherCAT Automation Protokoll) oder EtherCAT Device Protokoll angesteuert? • benötigte Schutzart, IP20 oder höher? • soll der Koppler über das HotConnect-Verfahren an verschiedenen Stellen am Netzwerk angesteckt werden? Ein Koppler bindet nach rechts die angefügten Klemmen an, nach links kann er mit dem übergeordneten Netzwerk verbunden werden. Koppler, die nach "links" das EtherCAT-Device-Protokoll unterstützen, müssen dort mit einem EtherCAT Master verbunden werden.

Abb. 8: Kommunikationsschema EtherCAT-Koppler Zur Auswahl kann folgende Übersicht verwendet werden Eigenschaften (Beckhoff EtherCAT Koppler):

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

13

Produktübersicht Eigenschaft

EK1100

EK1101 EK1101-0080

EK1501

EK1501-0010

EK1541

Schutzart

IP20

IP20

IP20

IP20

IP20

übergeordnete Netzwerk - Technologie

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-FX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-FX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-FX) POF

übergeordnetes Netzwerk - max. Verbindungslänge

100 m

100 m

2 km

20 km

50 m

RJ45

SC-Duplex

SC-Duplex

Multimode LWL

Singlemode LWL

Versatile Link POF-Duplex-Stecker

übergeordnete RJ45 Netzwerk - Verbindungstechnik

Polymeric Optical Fiber übergeordnetes Netzwerk - Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

(ehem. Direct Mode)

(ehem. Direct Mode)

(ehem. Direct Mode)

(ehem. Direct Mode)

(ehem. Direct Mode)

integrierte SPS/PLC

 -

 -

 -

 -

 -

unterstützt HotConnect mit am Gerät einstellbarer Adresse

 -

ja EK1101-0080: Fast-Hot-Connect

ja

ja

ja

Hinweis

Der EK1100 ist der "Standard"-Koppler für den Einsatz direkt am EtherCAT Master.

Eigenschaft

EK18xx

EK9000

EKx000

EPxxxx

CX8000

Schutzart

IP20

IP20

IP20

IP67

IP20

übergeordnete Netzwerk - Technologie

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

diverse

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

100 MBit FastEthernet (100BASE-TX)

übergeordnetes Netzwerk - max. Verbindungslänge

100 m

100 m

s.Doc.

100 m

100 m

übergeordnete RJ45 Netzwerk - Verbindungstechnik

RJ45

s.Doc

M8

RJ45

übergeordnetes Netzwerk - Protokoll

EAP

s. Doc.

EtherCAT Device Protokoll

EtherCAT Device Protokoll

(ehem. Direct Mode)

(ehem. Direct Mode)

EtherCAT Device Protokoll

s. Doc.

(ehem. Direct Mode) integrierte SPS/PLC

 -

 -

 -

 -

ja

unterstützt HotConnect mit am Gerät einstellbarer Adresse

-

 -

 -

 -

 -

Hinweis

Die EK18xx integrieren einen Koppler für den Einsatz direkt am EtherCAT-Master und digitale Ein- u. Ausgänge ohne Zusatzbeschaltung.

Der EK9000 kann in einem geswitchten EtherCAT Netzwerk mit gerichteter IP-Adressierung angesteuert werden.

Wird der EK9000 mit einem anderen Feldbusanschluss versehen, ergibt sich der entsprechende Koppler EKx000.

Jede EP-Box stellt technologisch für sich einen EtherCAT Koppler mit intern angefügten IO-Funktionen dar.

Der CX8000 tritt zum übergeordneten EtherCAT Netzwerk als EtherCAT Slave auf und verwaltet gleichzeitig seine angefügten IO als Master.

14

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.2

Koppler mit RJ45-Anschluss

3.2.1

EK1100

3.2.1.1

EK1100 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1100 Der Koppler EK1100 verbindet das EtherCAT Device Protokoll mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx/ESxxxx/ EMxxxx). Eine Station besteht aus einem Koppler, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen und einer Busendklemme, z.B. der EL9011. Der Koppler setzt mit einer minimalen Latenz die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-TXauf die E-Bus-Signaldarstellung um. Mit der oberen Ethernet-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere RJ-45-Buchse dient zum optionalen Anschluss weiterer EtherCAT-Geräte am gleichen Strang. Der Koppler versorgt die angefügten Klemmen mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation. Maximal kann der Koppler 5V/2A liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu integrieren. Im EtherCAT-Netzwerk wird der Koppler im Bereich der Ethernet-Signalübertragung (100BASE-TX) an beliebiger Stelle eingesetzt. Dabei verarbeitet der Koppler ausschließlich unadressierte MAC-BroadcastTelegramme vom Typ EtherCAT Device Protokoll vom EtherCAT-Master. Da eine gerichtete Ansprache über MAC-Unicast oder IP-Addressierung nicht verwendet wird, kann kein Switch oder Router eingesetzt werden.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Hinweise zur Konfiguration [} 51] EK110x, EK15xx

Version: 3.1

15

Produktübersicht • Diagnose LEDs [} 62]

3.2.1.2

EK1100 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System

EK1100 Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-TX EtherCAT-Netze bis zu 65535 im Gesamtsystem max. 4,2 GByte adressierbare IO-Punkte mind. Ethernet CAT-5 Kabel max. 100 m (100BASE-TX) EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud nein typ. 1 µs 2 x RJ45 24 VDC (-15%/+20%) 70 mA + (E-Bus Strom)/4 max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 1000 mA (> +55°C)

Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Protokoll / Baudrate HotConnect Durchlaufverzögerung Busanschluss Spannungsversorgung Stromaufnahme E-Bus Stromversorgung (5 V) abhängig von Umgebungstemperatur [} 16] (Bei höherer Stromaufnahme kann zusätzlich die Einspeiseklemme EL9410 verwenden werden!) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb

zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit

EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

16

max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/ EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 105 g -25°C ... +60°C (erweiterter Temperaturbereich) 0°C ... +55°C (gemäß cULus [} 68] für Kanada und USA) 0°C ... +55°C (gemäß ATEX [} 49], siehe besondere Bedingungen [} 49]) -40°C ... + 85°C 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 gemäß EN 60068-2-6/EN 60068-2-27, siehe auch Montagevorschriften [} 45] für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE ATEX [} 49] cULus [} 68]

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.2.2

EK1101, EK1101-xxxx

3.2.2.1

EK1101 – Einführung

EtherCAT-Koppler EK1101 mit ID-Switch Der Koppler EK1101 verbindet das EtherCAT Device Protokoll mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx/ESxxxx/ EMxxxx). Eine Station besteht aus einem Koppler, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen und einer Busendklemme, z.B. EL9011. Der Koppler setzt mit einer minimalen Latenz die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-TXauf die E-Bus-Signaldarstellung um. Mit der oberen Ethernet-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere RJ-45-Buchse dient zum optionalen Anschluss weiterer EtherCAT-Geräte am gleichen Strang. Der Koppler versorgt die angefügten Klemmen mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation. Maximal kann der Koppler 5 V/2 A liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu integrieren. Im EtherCAT-Netzwerk wird der Koppler im Bereich der Ethernet-Signalübertragung (100BASE-TX) an beliebiger Stelle eingesetzt. Dabei verarbeitet der Koppler ausschließlich unadressierte MAC-BroadcastTelegramme vom Typ EtherCAT Device Protokoll vom EtherCAT-Master. Da eine gerichtete Ansprache über MAC-Unicast oder IP-Addressierung nicht verwendet wird, kann kein Switch oder Router eingesetzt werden. Der EK1101 unterstützt das HotConnect-Verfahren, siehe dazu die Grundlagendokumentation EtherCAT. Die Eigenschaften des EK1101 sind in Bezug darauf: • am Gerät über 3 Drehwahlschalter einstellbare ID im Bereich 0..4095 (hexadezimal) • die ID ist online über die Prozessdaten vom EtherCAT Master auslesbar • unterstützt der EtherCAT Master HotConnect, kann so eine IO-Gruppe dynamisch in die EtherCATKommunikation mit aufgenommen werden. Diese Gruppe kann dann an beliebiger Stelle im EtherCATNetzwerk vorhanden sein. Variable Topologien sind somit einfach realisierbar.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Hinweise zur Konfiguration

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

17

Produktübersicht • Diagnose LEDs [} 62]

3.2.2.2

EK1101-0080 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1101-0080 mit ID-Switch Der EtherCAT Koppler EK1101-0080 mit Fast-Hot-Connect Technologie stellt eine Erweiterung des Kopplers EK1101 dar. Hot-Connect ist ein EtherCAT-Feature für wechselnde Topologien durch direktes An- oder Abkoppeln während der Anlagenbetriebszeit. Angekoppelte EtherCAT-Komponenten werden zwar nach dem Anschluss schnell in die Datenübertragung aufgenommen, die Fast-Hot-Connect-Technologie verkürzt diese Anbindungszeit jedoch nochmals deutlich, wodurch noch schnellere Werkzeugwechselvorgänge möglich sind. Fast-Hot-Connect-Ports dürfen dabei nur untereinander kombiniert werden, daher sind sie besonders gekennzeichnet. Der EtherCAT-Koppler EK1101-0080 mit Fast-Hot-Connect wird durch den EtherCAT-Abzweig EK1122-0080 mit Fast-Hot-Connect ergänzt.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Hinweise zur Konfiguration • Hinweise zu Fast-Hot-Connect [} 20] • Diagnose LEDs [} 62]

18

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.2.2.3

EK1101, EK1101-0080 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System

EK1101 Ankopplung von EtherCATKlemmen (ELxxxx) an 100BASETX EtherCAT-Netze

Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Protokoll / Baudrate HotConnect Durchlaufverzögerung Busanschluss Spannungsversorgung Stromaufnahme E-Bus Stromversorgung (5 V) abhängig von Umgebungstemperatur [} 19]

bis zu 65535 im Gesamtsystem max. 4,2 GB adressierbare IO-Punkte mind. Ethernet CAT-5 Kabel max. 100 m (100BASE-TX)

(Bei höherer Stromaufnahme kann zusätzlich die Einspeiseklemme EL9410 verwenden werden!) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb

EK1101-0080 Ankopplung von EtherCATKlemmen (ELxxxx) an 100BASETX EtherCAT-Netze, Fast-Hot-Connect Technologie

EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud max. Anzahl einstellbarer IDs: 4096 typ. 1 µs 2 x RJ45 24 VDC (-15%/+20%) 70 mA + (E-Bus Strom)/4 max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 1000 mA (> +55°C)

max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 105 g -25°C ... +60°C (erweiterter Temperaturbereich) 0°C ... +55°C (gemäß cULus [} 68] für Kanada und USA) 0°C ... +55°C (gemäß ATEX [} 49], siehe besondere Bedingungen [} 49]) -40°C ... + 85°C

zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

EK110x, EK15xx

gemäß EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE CE ATEX [} 49] cULus [} 68]

Version: 3.1

19

Produktübersicht

3.2.2.4

Hinweise zur EtherCAT Fast-Hot-Connect Technologie

Mit EtherCAT-Komponenten, die Fast-Hot-Connect unterstützen, ist ein deutlich schnellerer FeldbusHochlauf nach Verbindungsherstellung möglich. Die Hochlaufzeit ist im Detail abhängig vom Umfang der Geräte, Topologie und aktivierten Distributed Clocks. Benötigt ein normaler Verbindungs- und Kommunikationsaufbau mehrere Sekunden, ist mit FHC-Komponenten < 1 Sekunde möglich.

Eigenschaften und Systemverhalten • Fast-Hot-Connect wird ab TwinCAT 2.11R3 build 2221 unterstützt • Fast-Hot-Connect-Ports sind besonders gekennzeichnet.

Abb. 9: Kennzeichnung FHC-Port am EK1122-0080 bzw. EK1101-0080 • an Fast-Hot-Connect-Ports dürfen keine Standard-EtherCAT-Geräte angeschlossen werden. Dies ist durch applikationsseitige Maßnahmen sicherzustellen, was durch die in derartigen Applikationen i.d.R. maschinell durchgeführten Topologiewechsel einfach umzusetzen ist.

Abb. 10: Empfehlung Kombination Ethernet Ports • Wurden dennoch entsprechende Ports verbunden, ist ggf. ein PowerReset der beteiligten Geräte (Abzweigklemme und Koppler/Box) erforderlich. • Es findet bei Fast-Hot-Connect-Geräten ein beschleunigter Ethernet-Verbindungsaufbau gegenüber der normalen FastEthernet-Verbindung statt. Wird zusätzlich noch auf den Einsatz von Distributed-Clocks-Funktionen in der gesamten Topologie 20

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht verzichtet, entfällt auch die Resynchronisierungszeit der Komponenten. Dann sind Gruppenhochlaufzeiten von < 1 Sekunde möglich, vom Stecken der Ethernet-Verbindung bis zum OPState. • im TwinCAT ADS Logger wird eine falsche Port-Zuordnung detektiert

Konfiguration Die Konfiguration von Fast-Hot-Connect-Gruppen im TwinCAT Systemmanager erfolgt genauso wie HotConnect-Gruppen unter Angabe der zugehörigen Gruppen-ID.

Abb. 11: Konfiguration Fast-HotConnect Gruppe Im TwinCAT-Systemmanager sind entsprechende FastHotConnect-Ports rot gekennzeichnet.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

21

Produktübersicht

Abb. 12: Kennzeichnung im TwinCAT Systemmanager Eine Konfiguration von FHC-Gruppen ist nur möglich, wenn mindestens 1 entsprechender Abzweig z.B. EK1122-0080 vorhanden ist.

Distributed Clocks Wenn keine Distributed-Clocks-Funktionen genutzt werden, ist dies in den Master-Einstellungen durch ein fehlenden "DC in use" sichtbar:

Abb. 13: DC-Master-Einstellung Diese Einstellung wird vom Systemmanager automatisch gewählt, wenn keine EtherCAT-Slaves in der Konfiguration enthalten sind, bei denen Distributed Clocks aktiviert ist. Es sollte hier nicht durch den Anwender "DC in use" willkürlich deaktiviert werden, weil sonst diese Teilnehmer nicht mehr funktionieren.

22

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.3

Koppler mit M8-Anschluss

3.3.1

EK1100-0008

3.3.1.1

EK1100-0008 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1100-0008 (M8 Anschluss) Der Koppler EK1100-0008 verbindet EtherCAT mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx/ESxxxx). Eine Station besteht aus einem Koppler EK1100-0008, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen und einer Busendklemme. Der Koppler setzt die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-TX- auf die EBus-Signaldarstellung um. Im Vergleich zum EK1100 verfügt der EK1100-0008 statt der beiden RJ45Buchsen über zwei M8-Buchsen, die kompatibel zu den EtherCAT Boxen ausgeführt sind. Mit der oberen Ethernet-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere M8Buchse dient zum optionalen Anschluss weiterer EtherCAT-Geräte im gleichen Strang. Der Koppler versorgt die angefügten Klemmen mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation. Maximal kann der Koppler 5V/2A liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu integrieren Im EtherCAT-Netzwerk wird der Koppler EK1100-0008 im Bereich der Ethernet-Signalübertragung (100BASE-TX) an beliebiger Stelle eingesetzt – außer direkt am Switch. Mit entsprechend leistungsfähigen Ethernet-Leitungen z.B. ZK1090-3131-1xxx sind auch über M8 Leitungslängen von 100m möglich.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Hinweise zur Konfiguration [} 51] • Diagnose LEDs [} 62]

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

23

Produktübersicht

3.3.1.2

EK1100-0008 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System Anzahl der EtherCAT-Klemmen Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Übertragungsraten Konfiguration Durchlaufverzögerung Businterface Spannungsversorgung Stromaufnahme aus US Stromaufnahme aus UP Stromversorgung E-Bus Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit

EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

24

EK1100-0008 Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-TX EtherCAT-Netze bis zu 65535 im Gesamtsystem Ethernet/EtherCAT-Kabel (min. CAT 5), geschirmt max. 100 m (100BASE-TX) 100 MBaud nicht erforderlich typ. 1 µs 2 x M8 24 VDC (-15%/+20%) 70 mA + (∑ E-Bus-Strom/4) Last max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/ EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 105 g -25°C ... +60°C -40°C ... + 85°C 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 gemäß EN 60068-2-6/EN 60068-2-27, siehe auch Montagevorschriften [} 45] für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.4

Koppler mit LWL-Anschluss

3.4.1

EK1501

3.4.1.1

EK1501 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1501 mit ID-Switch, Multimode-LWL-Anschluss Der Koppler EK1501 verbindet das EtherCAT Device Protokoll mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx/ESxxxx/ EMxxxx). Eine Station besteht aus einem Koppler, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen und einer Busendklemme, z.B. EL9011. Der Koppler setzt mit einer minimalen Latenz die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-FXauf die E-Bus-Signaldarstellung um. Mit der oberen Ethernet-Schnittstelle wird der Koppler an das Netzwerk angeschlossen, die untere SC-Buchse dient zum optionalen Anschluss weiterer EtherCAT-Geräte am gleichen Strang. Der Koppler versorgt die angefügten Klemmen mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation. Maximal kann der Koppler 5V/2A liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu integrieren. Im EtherCAT-Netzwerk wird der Koppler im Bereich der Ethernet-Signalübertragung (100BASE-FX) an beliebiger Stelle eingesetzt. Dabei verarbeitet der Koppler ausschließlich unadressierte MAC-BroadcastTelegramme vom Typ EtherCAT Device Protokoll vom EtherCAT-Master. Da eine gerichtete Ansprache über MAC-Unicast oder IP-Addressierung nicht verwendet wird, kann kein Switch oder Router eingesetzt werden. Durch den Multimode-Glasfaseranschluss können Entfernungen zwischen zwei Kopplern von bis zu 2 km erreicht werden. Der Koppler unterstützt das HotConnect-Verfahren, siehe dazu die Grundlagendokumentation EtherCAT. Die Eigenschaften des EK1501 sind in Bezug darauf: • am Gerät über 3 Drehwahlschalter einstellbare ID im Bereich 0..4095 (hexadezimal) • die ID ist online über die Prozessdaten vom EtherCAT Master auslesbar EK110x, EK15xx

Version: 3.1

25

Produktübersicht • unterstützt der EtherCAT Master HotConnect, kann so eine IO-Gruppe dynamisch in die EtherCATKommunikation mit aufgenommen werden. Diese Gruppe kann dann an beliebiger Stelle im EtherCATNetzwerk vorhanden sein. Variable Topologien sind somit einfach realisierbar.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Anwendungshinweise [} 51] • Diagnose LEDs [} 62]

26

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.4.1.2

EK1501 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System

EK1501 Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-FX EtherCAT-Netze bis zu 65535 im Gesamtsystem max. 4,2 GByte adressierbare IO-Punkte Multimode-Glasfaser (MM) max. 2 km (100BASE-FX) typ. 1300 nm EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud max. Anzahl einstellbarer IDs: 4096 typ. 1 µs 2 x SC Duplex 24 VDC (-15%/+20%) 130 mA + (E-Bus Strom)/4 max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 1000 mA (> +55°C)

Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Wellenlänge Transceiver Protokoll / Baudrate HotConnect Durchlaufverzögerung Busanschluss Spannungsversorgung Stromaufnahme E-Bus Stromversorgung (5 V) abhängig von Umgebungstemperatur [} 27] (Bei höherer Stromaufnahme kann zusätzlich die Einspeiseklemme EL9410 verwenden werden!) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb

zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

EK110x, EK15xx

max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/ EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 190 g -25°C ... +60°C (erweiterter Temperaturbereich) 0°C ... +55°C (gemäß cULus [} 68] für Kanada und USA) 0°C ... +55°C (gemäß ATEX [} 49], siehe besondere Bedingungen [} 49]) -40°C ... + 85°C 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 gemäß EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE ATEX [} 49] cULus [} 68]

Version: 3.1

27

Produktübersicht

3.4.2

EK1501-0010

3.4.2.1

EK1501-0010 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1501-0010 mit ID-Switch, Singlemode-LWL-Anschluss Der Koppler EK1501-0010 unterscheidet sich vom EK1501 lediglich im verwendeten Transceiver. Durch die Singlemode-Technik sind unter Verwendung entsprechender LWL Übertragungsreichweiten bis zu 20 km zu erzielen. Zwischen Ek1501-0010 und dem zugehörigen Abzweig EK1521-0010 steht ein Dämpfungsbudget von 10 dBm zur Verfügung. Zur Abschätzung der Dämfung können folgende Faktoren zu Grunde gelegt werden: • 2x SC-Steckverbidnung: je 0.25 dBm • typ. Lichtwellenleiter mit 0.4 dB/km Dämpfung Die Summe aller Dämpfungen darf 10 dBm nicht überschreiten. Ggf. ist die installierte Lichtwellenstrecke messtechnisch zu validieren.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32] • Anwendungshinweise [} 51] • Diagnose LEDs [} 62]

28

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht

3.4.2.2

EK1501-0010 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System

EK1501-0010 Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-FX EtherCAT-Netze bis zu 65535 im Gesamtsystem max. 4,2 GB adressierbare IO-Punkte Singlemode-Glasfaser (SM) max. 20 km (100BASE-FX) typ. 1300 nm EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud max. Anzahl einstellbarer IDs: 4096 typ. 1 µs 2 x SC Duplex 24 VDC (-15%/+20%) 150 mA + (E-Bus Strom)/4 max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 1000 mA (> +55°C)

Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Wellenlänge Transceiver Protokoll / Baudrate HotConnect Durchlaufverzögerung Busanschluss Spannungsversorgung Stromaufnahme E-Bus Stromversorgung (5 V) abhängig von Umgebungstemperatur [} 29] (Bei höherer Stromaufnahme kann zusätzlich die Einspeiseklemme EL9410 verwenden werden!) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb

zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

EK110x, EK15xx

max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/ EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 190 g -25°C ... +60°C (erweiterter Temperaturbereich) 0°C ... +55°C (gemäß cULus [} 68] für Kanada und USA) 0°C ... +55°C (gemäß ATEX [} 49], siehe besondere Bedingungen [} 49]) -40°C ... + 85°C 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 gemäß EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE ATEX [} 49] cULus [} 68]

Version: 3.1

29

Produktübersicht

3.5

Koppler mit POF-Anschluss

3.5.1

EK1541

3.5.1.1

EK1541 - Einführung

EtherCAT-Koppler EK1541 mit ID-Switch, POF-Anschluss Der Koppler EK1541 verbindet EtherCAT mit den EtherCAT-Klemmen (ELxxxx). Eine Station besteht aus einem Koppler EK1541, einer beliebigen Anzahl von EtherCAT-Klemmen, einer Busendkappe EL9011 oder einer EtherCAT-Verlängerung EK1110. Der Koppler setzt mit einer minimalen Latenz die Telegramme im Durchlauf von der Ethernet-100BASE-FXPOF-Physik auf die E-Bus-Signaldarstellung um. Durch den Polymeric Optical Fiber (POF)-Anschluss können Entfernungen von bis zu 50 m zwischen zwei Kopplern erreicht werden. Die POF-Faser ist, im Gegensatz zur Glasfaser, gut vor Ort konfektionierbar. Der EK1541 verfügt über drei hexadezimale IDSwitche, mit denen einer Gruppe von EtherCAT-Komponenten eine ID zugeordnet werden kann. Der Koppler versorgt die angefügten Klemmen mit dem benötigten E-Bus-Strom zur Kommunikation. Maximal kann der Koppler 5V/2A liefern. Wird mehr Strom benötigt, sind Einspeiseklemmen (z.B. EL9410) zu integrieren. Das Gerät unterstützt das HotConnect-Verfahren, siehe dazu die Grundlagendokumentation EtherCAT. Die Eigenschaften des EK1541 sind in Bezug darauf: • am Gerät über 3 Drehwahlschalter einstellbare ID im Bereich 0..4095 (hexadezimal) • die ID ist online über die Prozessdaten vom EtherCAT Master auslesbar • unterstützt der EtherCAT Master HotConnect, kann so eine IO-Gruppe dynamisch in die EtherCATKommunikation mit aufgenommen werden. Diese Gruppe kann dann an beliebiger Stelle im EtherCATNetzwerk vorhanden sein. Variable Topologien sind somit einfach realisierbar.

Quick-Links • EtherCAT Funktionsgrundlagen [} 32]

30

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Produktübersicht • Anwendungshinweise [} 55] • Diagnose LEDs [} 62]

3.5.1.2

EK1541 - Technische Daten

Technische Daten Aufgabe im EtherCAT-System

EK1541 Ankopplung von EtherCAT-Klemmen (ELxxxx) an 100BASE-FX EtherCAT-POF-Netze bis zu 65534 im Gesamtsystem max. 4,2 GByte adressierbare IO-Punkte Polymeric Optical Fiber max. 50 m (100BASE-FX-POF) 650 nm Laser-Klasse 1,  siehe Hinweis [} 68] EtherCAT Device Protokoll / 100 MBaud max. Anzahl einstellbarer IDs: 4096 typ. 1 µs 2 x Versatile Link für POF-Duplex-Stecker (Steckerset ZS1090-0008) 24 VDC (-15%/+20%) 130 mA + (ges. E-Bus Strom)/4 typ. 70 mA max. 2000 mA (-25°C ... +55°C) max. 1000 mA (> +55°C)

Anzahl der EtherCAT-Klemmen Anzahl Peripheriesignale Übertragungsmedium Leitungslänge zwischen 2 Buskopplern Wellenlänge Transceiver Protokoll / Baudrate HotConnect Durchlaufverzögerung Busanschluss Spannungsversorgung Eingangsstrom Stromaufnahme 24 V DC Stromaufnahme E-Bus E-Bus Stromversorgung (5 V) abhängig von Umgebungstemperatur [} 31] (Bei höherer Stromaufnahme kann zusätzlich die Einspeiseklemme EL9410 verwenden werden!) Powerkontakte Potenzialtrennung Abmessungen (B x H x T) Gewicht zulässiger Umgebungstemperaturbereich im Betrieb

zulässiger Umgebungstemperaturbereich bei Lagerung zulässige relative Luftfeuchtigkeit Montage [} 39] Vibrations- / Schockfestigkeit EMV-Festigkeit / Aussendung Schutzart Einbaulage Zulassung

EK110x, EK15xx

max. 24 VDC, max. 10 A 500 V (Powerkontakt/Versorgungsspannung/ EtherCAT) ca. 44 mm x 100 mm x 68 mm ca. 190 g -25°C ... +60°C (erweiterter Temperaturbereich) 0°C ... +55°C (gemäß cULus [} 68] für Kanada und USA) 0°C ... +55°C (gemäß ATEX [} 49], siehe besondere Bedingungen [} 49]) -40°C ... + 85°C 95%, keine Betauung auf 35 mm Tragschiene nach EN 60715 gemäß EN 60068-2-6 / EN 60068-2-27 gemäß EN 61000-6-2 / EN 61000-6-4 IP 20 beliebig CE

Version: 3.1

31

Grundlagen

4

Grundlagen

4.1

EtherCAT Grundlagen

Grundlagen zum EtherCAT Feldbus entnehmen Sie bitte der Dokumentation EtherCAT System Dokumentation.

4.2

Port-Zuordnung EtherCAT-Koppler

Laut EtherCAT-Spezifikation kann ein ESC (EtherCAT Slave Controller, Hardwareverarbeitungseinheit des EtherCAT-Protokolls) über 1 bis 4 Ports verfügen, die er von sich aus kontrolliert. Öffnet er einen Port, ist dort abgehender und ankommender Ethernet-Verkehr möglich. Als Beispiel ist die Datenflussrichtung in einem voll beschalteten EK1100 (oder EK1100-0008) in der folgenden Abbildung gezeigt:

Abb. 14: Beispiel EtherCAT-Koppler EK1100 bzw. EK1100-0008 mit 3 Ports Die Portzuordnung beim EK1101, EK1501 und EK1501-0010, EK1814 gilt entsprechend.

32

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Grundlagen

Abb. 15: Interne und externe Port-Zuordnung Buskoppler EK1100 bzw. EK1100-0008

Ablauf der Frameverarbeitung • Der ankommende EtherCAT-Frame am EtherCAT-Signaleingang wird von Port 0 (A) weitergereicht zur ErherCAT-Processing-Unit. • Ankunft des EtherCAT-Frames an Port 1 (B) und Verlassen des Datenframes über Port 1 (B) zum nachfolgenden Slave im EtherCAT-Klemmenverbund (falls dort ein Slave angeschlossen ist und "Link" meldet). • Nach Ankunft des Datenframes an Port 1 (B) aus dem Klemmenverbund wird dieser zum Port 2 (C) weitergereicht und verlässt am nachfolgenden EtherCAT-Ausgang den Koppler (falls dort ein Slave angeschlossen ist und "Link" meldet). • Ankunft des Datenframes an Port 2 (C). Dieser wird nun zum Port 0 (A) weitergereicht und verlässt den EK1100 bzw. EK1100-0008 über den EtherCAT-Eingang.

Verarbeitung der Daten

Hinweis

Die Daten in den EtherCAT-Datagrammen werden nur zwischen Port 0 (A) und 3 (D) in der EtherCAT-Processing-Unit verarbeitet. Der nicht ausgeführte (interne) Port 3 (D) gilt als geschlossen und reicht das Datagramm an Port 1 (B) weiter.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

33

Grundlagen

4.3

EtherCAT State Machine

Über die EtherCAT State Machine (ESM) wird der Zustand des EtherCAT-Slaves gesteuert. Je nach Zustand sind unterschiedliche Funktionen im EtherCAT-Slave zugänglich bzw. ausführbar. Insbesondere während des Hochlaufs des Slaves müssen in jedem State spezifische Kommandos vom EtherCAT Master zum Gerät gesendet werden. Es werden folgende Zustände unterschieden: • Init • Pre-Operational • Safe-Operational und • Operational • Boot Regulärer Zustand eines jeden EtherCAT Slaves nach dem Hochlauf ist der Status OP.

Abb. 16: Zustände der EtherCAT State Machine

Init Nach dem Einschalten befindet sich der EtherCAT-Slave im Zustand Init. Dort ist weder Mailbox- noch Prozessdatenkommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle 0 und 1 für die Mailbox-Kommunikation.

Pre-Operational (Pre-Op) Beim Übergang von Init nach Pre-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Mailbox korrekt initialisiert wurde. Im Zustand Pre-Op ist Mailbox-Kommunikation aber keine Prozessdaten-Kommunikation möglich. Der EtherCAT-Master initialisiert die Sync-Manager-Kanäle für Prozessdaten (ab Sync-Manager-Kanal 2), die FMMU-Kanäle und falls der Slave ein konfigurierbares Mapping unterstützt das PDO-Mapping oder das Sync-Manager-PDO-Assignement. Weiterhin werden in diesem Zustand die Einstellungen für die Prozessdatenübertragung sowie ggf. noch klemmenspezifische Parameter übertragen, die von den Defaulteinstellungen abweichen.

34

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Grundlagen

Safe-Operational (Safe-Op) Beim Übergang von Pre-Op nach Safe-Op prüft der EtherCAT-Slave, ob die Sync-Manager-Kanäle für die Prozessdatenkommunikation sowie ggf. ob die Einstellungen für die Distributed-Clocks korrekt sind. Bevor er den Zustandswechsel quittiert, kopiert der EtherCAT-Slave aktuelle Inputdaten in die entsprechenden DPRAM-Bereiche des EtherCAT-Slave-Controllers (ECSC). Im Zustand Safe-Op ist Mailbox- und Prozessdaten-Kommunikation möglich, allerdings hält der Slave seine Ausgänge im sicheren Zustand und gibt sie noch nicht aus. Die Inputdaten werden aber bereits zyklisch aktualisiert.

Ausgänge im SAFEOP

Hinweis

Die standardmäßig aktivierte Watchdogüberwachung bringt die Ausgänge im Modul in Abhängigkeit von den Einstellungen im SAFEOP und OP in einen sicheren Zustand - je nach Gerät und Einstellung z.B. auf AUS. Wird dies durch Deaktivieren der Watchdogüberwachung im Modul unterbunden, können auch im Geräte-Zustand SAFEOP Ausgänge geschaltet werden bzw. gesetzt bleiben.

Operational (Op) Bevor der EtherCAT-Master den EtherCAT-Slave von Safe-Op nach Op schaltet muss er bereits gültige Outputdaten übertragen. Im Zustand Op kopiert der Slave die Ausgangsdaten des Masters auf seine Ausgänge. Es ist Prozessdatenund Mailbox-Kommunikation möglich.

Boot Im Zustand Boot kann ein Update der Slave-Firmware vorgenommen werden. Der Zustand Boot ist nur über den Zustand Init zu erreichen. Im Zustand Boot ist Mailbox-Kommunikation über das Protokoll File-Access over EtherCAT (FoE) möglich, aber keine andere Mailbox-Kommunikation und keine Prozessdaten-Kommunikation.

4.4

CoE-Interface: Hinweis

CoE-Interface Dieses Gerät hat kein CoE. Ausführliche Hinweise zum CoE-Interface finden Sie in der EtherCAT-Systemdokumentation auf der Beckhoff Website.

4.5

EKxxxx - Optionale Distributed Clocks Unterstützung

Grundlagen Distributed Clocks (DC) Das EtherCAT Distributed-Clocks-System umfasst in den EtherCAT Slaves integrierte lokale Uhren, die über spezielle Datagramme vom EtherCAT Master synchronisiert werden. Nicht alle EtherCAT Slaves unterstützen das Distributed Clocks Verfahren, sondern nur Slaves, deren Funktion dieses erfordert. Im TwinCAT Systemmanager zeigt eine Slave seine DC-Fähigkeiten, indem er über einen Einstellungsdialog „DC“ verfügt.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

35

Grundlagen

Abb. 17: DC-Reiter zur Anzeige der Distributed Clocks Funktion Eine dieser lokalen Uhren ist die Referenz-Uhr, nach der alle anderen synchronisiert werden. Siehe dazu entsprechende Erläuterungen in der EtherCAT Grundlagendokumentation. Prinzipbedingt muss das der erste DC-fähige EtherCAT Slave sein. Deshalb wählt TwinCAT standardmäßig den ersten DC-fähigen Teilnehmer als Referenzuhr aus. In den erweiterten Eigenschaften des EtherCAT Masters wird dies dargestellt bzw. kann vom Anwender verändert werden. Die Standard-Einstellung soll nicht verändert werden, außer es wird in entsprechenden Dokumentationen z. B. zur externen Synchronisierung empfohlen.

Abb. 18: Erweiterte Einstellung Distributed Clocks im EtherCAT Master In der Abbildung ist zu erkennen, wie TwinCAT standardmäßig die EL1252 als Referenzuhr auswählt, da die vorhergehenden Komponenten kein DC unterstützen.

Einstellung EtherCAT Device System- und Infrastrukturteilnehmer wie die Koppler und Abzweige EK1100, EK1122 etc. benötigen zur Funktion keine Distributed Clocks. Dennoch kann es topologisch sinnvoll sein, z. B. den ersten Koppler im EtherCAT System als Referenzuhr festzulegen. Deshalb sind die Infrastrukturkomponenten ab einem bestimmten Bauzustand in der Lage als Referenzuhr zu arbeiten, wenn in der Konfiguration besondere Einstellungen vorgenommen werden. Die Komponenten unterstützen lt. der folg. Tabelle (DC-Unterstützung ab Rev/FW-Stand ) die Aktivierung der Distributed Clocks:

36

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Grundlagen Gerät BK1150 CU1128 EK1100 EK1101 EK1501 EK1501-0010 EK1122 EK1521 EK1541 EK1561 EK1521-0010 EK1814

XML-Revision in der Konfiguration ab BK1150-0000-0016 ab CU1128-0000-0000 ab EK1100-0000-0017 ab EK1101-0000-0017 ab EK1501-0000-0017 ab EK1501-0010-0017 ab EK1122-0000-0017 ab EK1521-0000-0018 ab EK1541-0000-0016 ab EK1561-0000-0016 ab EK1521-0010-0018 ab EK1814-0000-0016

Seriennummer der Komponente ab Firmware 01: xxxx01yy ab Firmware 00: xxxx00yy ab Firmware 06: xxxx06yy ab Firmware 01: xxxx01yy ab Firmware 01: xxxx01yy ab Firmware 02: xxxx02yy ab Firmware 01: xxxx02yy ab Firmware 03: xxxx03yy ab Firmware 01: xxxx01yy ab Firmware 01: xxxx01yy ab Firmware 03: xxxx03yy ab Firmware 00: xxxx00yy

Damit TwinCAT eine solche Komponente als DC-Referenzuhr verwendet, ist ein manueller Eingriff bei der Konfigurationserstellung erforderlich, der hier anhand des EK1100 gezeigt wird. Die Checkboxen „Cyclic Mode Enable“ und „Use as potential Reference Clock“ müssen gesetzt werden.

Abb. 19: TwinCAT-Einstellung, um diese Komponente als Referenzuhr zu verwenden

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

37

Grundlagen

Aktivierung Distributed Clocks Unterstützung

Hinweis

38

Das hier beschriebene Vorgehen führt nur bei den o.a. Komponenten zum (Synchronisierungs-)Erfolg. Auch bei anderen Komponenten können diese Checkboxen gesetzt werden, die Hardware unterstützt diese Funktion jedoch nicht, wenn nicht entsprechend in der jeweiligen Dokumentation angegeben. Insbesondere darf nach der Inbetriebnahme die Komponente nicht durch eine frühere Version ausgetauscht werden, die den DC-Support nicht leisten kann.

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Montage und Verdrahtung

5

Montage und Verdrahtung

5.1

EtherCAT-Verkabelung - Drahtgebunden

Die zulässige Leitungslänge zwischen zwei EtherCAT-Geräten darf maximal 100 Meter betragen. Dies resultiert aus der FastEthernet-Technologie, die vor allem aus Gründen der Signaldämpfung über die Leitungslänge eine maximale Linklänge von 5 + 90 + 5 m erlaubt, wenn Leitungen mit entsprechenden Eigenschaften verwendet werden. Siehe dazu auch die Auslegungsempfehlungen zur Infrastruktur für EtherCAT/Ethernet.

Kabel und Steckverbinder Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur Ethernet-Verbindungen (Kabel + Stecker), die mindestens der Kategorie 5 (CAT5) nach EN 50173 bzw. ISO/IEC 11801 entsprechen. EtherCAT nutzt 4 Adern des Kabels für die Signalübertragung. EtherCAT verwendet beispielsweise RJ45-Steckverbinder. Die Kontaktbelegung ist zum Ethernet-Standard (ISO/IEC 8802-3) kompatibel. Pin 1 2 3 6

Aderfarbe gelb orange weiß blau

Signal TD+ TDRD+ RD-

Beschreibung Transmission Data + Transmission Data Receiver Data + Receiver Data -

Aufgrund der automatischen Kabelerkennung (Auto-Crossing) können Sie zwischen EtherCAT-Geräten von Beckhoff sowohl symmetrisch (1:1) belegte, wie auch Cross-Over-Kabel verwenden.

Empfohlene Kabel

Hinweis

Geeignete Kabel zur Verbindung von EtherCAT-Geräten finden Sie auf der Beckhoff Website!

E-Bus-Versorgung Ein Buskoppler kann die an ihm angefügten EL-Klemmen mit der E-Bus-Systemspannung von 5 V versorgen, i.d.R. ist ein Koppler dabei bis zu 2A belastbar (siehe Dokumentation des jeweiligen Gerätes). Zu jeder EL-Klemme ist die Information, wie viel Strom sie aus der E-Bus-Versorgung benötigt, online und im Katalog verfügbar. Benötigen die angefügten Klemmen mehr Strom als der Koppler liefern kann, sind an entsprechender Position im Klemmenstrang Einspeiseklemmen (z.B. EL9400) zu setzen. Im TwinCAT Systemmanager wird der vorberechnete theoretische maximale E-Bus-Strom angezeigt. Eine Unterschreitung wird durch negativen Summenbetrag und Ausrufezeichen markiert, vor einer solchen Stelle ist eine Einspeiseklemme zu setzen.

Abb. 20: Systemmanager Stromberechnung

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

39

Montage und Verdrahtung

Achtung! Fehlfunktion möglich! Die E-Bus-Versorgung aller EtherCAT-Klemmen eines Klemmenblocks muss aus demselben Massepotential erfolgen! Achtung

5.2

M8 Anschluss Verkabelung

Eine Auflistung der EtherCAT-Kabel, Powerkabel, Sensorkabel, Ethernet-/EtherCAT-Steckverbinder sowie feldkonfektionierbare Steckverbinder finden Sie unter dem folgenden Link: http://download.beckhoff.com/ download/document/catalog/main_catalog/german/Beckhoff_EtherCAT-Box-Zubehoer.pdf Die dazugehörigen Datenblätter finden Sie unter dem folgenden Link: http://beckhoff.de/german/ fieldbus_box/data_sheets.htm?id=69033899254355

EtherCAT-Kabel

Abb. 21: ZK1090-3131-0xxx Verwenden Sie zur Verbindung von EtherCAT-Geräten nur geschirmte Ethernet-Kabel, die mindestens der Kategorie 5 (CAT5) nach EN 50173 bzw. ISO/IEC 11801 entsprechen.

Empfehlungen zur Verkabelung

Hinweis

Detailliert Empfehlungen zur Verkabelung von EtherCAT können Sie der Dokumentation "Auslegungsempfehlungen zur Infrastruktur für EtherCAT/Ethernet" entnehmen, die auf www.beckhoff.de zum Download zur Verfügung steht.

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

40

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Montage und Verdrahtung

M8 Anschlussbelegung

Signal Tx+ TxRx+ RxShield

EK110x, EK15xx

Beschreibung Transmit Data+ Transmit DataReceive Data+ Receive DataShielding

Version: 3.1

Pin (M8) 1 4 2 3 Gehäuse

41

Montage und Verdrahtung

5.3

Anzugsdrehmomente für Steckverbinder

M8-Steckverbinder

Es wird empfohlen die M8-Steckverbinder mit einem Drehmoment von 0,4 Nm festzuziehen.

Drehmomentschlüssel

Abb. 22: Drehmomentschlüssel, ZB8801

Korrektes Drehmoment sicherstellen Verwenden Sie die von Beckhoff lieferbaren Drehmomentschlüssel um die Steckverbinder festzuziehen! Diesen finden Sie unter dem nachfolgenden Link. Hinweis IP67 Box – Zubehör

5.4

Tragschienenmontage Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich!

WARNUNG

42

Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen!

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Montage und Verdrahtung

Montage

Abb. 23: Montage auf Tragschiene Die Buskoppler und Busklemmen werden durch leichten Druck auf handelsübliche 35 mm Tragschienen (Hutschienen nach EN 60715) aufgerastet: 1. Stecken Sie zuerst den Feldbuskoppler auf die Tragschiene. 2. Auf der rechten Seite des Feldbuskopplers werden nun die Busklemmen angereiht. Stecken Sie dazu die Komponenten mit Nut und Feder zusammen und schieben Sie die Klemmen gegen die Tragschiene, bis die Verriegelung hörbar auf der Tragschiene einrastet. Wenn Sie die Klemmen erst auf die Tragschiene schnappen und dann nebeneinander schieben ohne das Nut und Feder ineinander greifen, wird keine funktionsfähige Verbindung hergestellt! Bei richtiger Montage darf kein nennenswerter Spalt zwischen den Gehäusen zu sehen sein.

Tragschienenbefestigung

Hinweis

Der Verriegelungsmechanismus der Klemmen und Koppler reicht in das Profil der Tragschiene hinein. Achten Sie bei der Montage der Komponenten darauf, dass der Verriegelungsmechanismus nicht in Konflikt mit den Befestigungsschrauben der Tragschiene gerät. Verwenden Sie zur Befestigung von Tragschienen mit einer Höhe von 7,5 mm unter den Klemmen und Kopplern flache Montageverbindungen wie Senkkopfschrauben oder Blindnieten.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

43

Montage und Verdrahtung

Demontage

Abb. 24: Demontage von Tragschiene Jede Klemme wird durch eine Verriegelung auf der Tragschiene gesichert, die zur Demontage gelöst werden muss: 1. Ziehen Sie die Klemme an ihren orangefarbigen Laschen ca. 1 cm von der Tragschiene herunter. Dabei wird die Tragschienenverriegelung dieser Klemme automatisch gelöst und sie können die Klemme nun ohne großen Kraftaufwand aus dem Busklemmenblock herausziehen. 2. Greifen Sie dazu mit Daumen und Zeigefinger die entriegelte Klemme gleichzeitig oben und unten an den geriffelten Gehäuseflächen und ziehen sie aus dem Busklemmenblock heraus.

Verbindungen innerhalb eines Busklemmenblocks Die elektrischen Verbindungen zwischen Buskoppler und Busklemmen werden durch das Zusammenstecken der Komponenten automatisch realisiert: • Die sechs Federkontakte des K-Bus/E-Bus übernehmen die Übertragung der Daten und die Versorgung der Busklemmenelektronik. • Die Powerkontakte übertragen die Versorgung für die Feldelektronik und stellen so innerhalb des Busklemmenblocks eine Versorgungsschiene dar. Die Versorgung der Powerkontakte erfolgt über Klemmen auf dem Buskoppler (bis 24 V) oder für höhere Spannungen über Einspeiseklemmen.

Powerkontakte

Hinweis

Beachten Sie bei der Projektierung eines Busklemmenblocks die Kontaktbelegungen der einzelnen Busklemmen, da einige Typen (z.B. analoge Busklemmen oder digitale 4-KanalBusklemmen) die Powerkontakte nicht oder nicht vollständig durchschleifen. Einspeiseklemmen (KL91xx, KL92xx bzw. EL91xx, EL92xx) unterbrechen die Powerkontakte und stellen so den Anfang einer neuen Versorgungsschiene dar.

PE-Powerkontakt Der Powerkontakt mit der Bezeichnung PE kann als Schutzerde eingesetzt werden. Der Kontakt ist aus Sicherheitsgründen beim Zusammenstecken voreilend und kann Kurzschlussströme bis 125 A ableiten.

44

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Montage und Verdrahtung

Abb. 25: Linksseitiger Powerkontakt

Beschädigung des Gerätes möglich Beachten Sie, dass aus EMV-Gründen die PE-Kontakte kapazitiv mit der Tragschiene verbunden sind. Das kann bei der Isolationsprüfung zu falschen Ergebnissen und auch zur Beschädigung der Klemme führen (z. B. Durchschlag zur PE-Leitung bei der Isolationsprüfung eines Verbrauchers mit 230 V Nennspannung). Klemmen Sie zur Isolationsprüfung die PE- Zuleitung am Buskoppler bzw. der Einspeiseklemme ab! Um weitere Einspeisestellen für die Prüfung zu entkoppeln, können Sie diese Einspeiseklemmen entriegeln und mindestens 10 mm aus dem Verbund der übrigen Klemmen herausziehen.

Achtung

Verletzungsgefahr durch Stromschlag! Der PE-Powerkontakt darf nicht für andere Potentiale verwendet werden! WARNUNG

5.5

Montagevorschriften für Klemmen mit erhöhter mechanischer Belastbarkeit Verletzungsgefahr durch Stromschlag und Beschädigung des Gerätes möglich!

WARNUNG

Setzen Sie das Busklemmen-System in einen sicheren, spannungslosen Zustand, bevor Sie mit der Montage, Demontage oder Verdrahtung der Busklemmen beginnen!

Zusätzliche Prüfungen Die Klemmen sind folgenden zusätzlichen Prüfungen unterzogen worden: Prüfung Vibration

Schocken

EK110x, EK15xx

Erläuterung 10 Frequenzdurchläufe, in 3-Achsen 6 Hz  10 km. Multimode bedeutet, dass der Kern des LWL-Kabels dick genug ist, damit sich mehrere Moden des verwendeten Lichts reflektierend im Kabel fortbewegen können.

6.2.1.2

Einsatz mit dem EK1501 und EK1501-0010

Der EK1501 / EK1501-0010 ist zur Kombination mit LWL-Kabeln mit folgenden Eigenschaften bestimmt: • SC Duplex Stecker • EK1501: Duplex Multimode 50/125 µm oder 62,5/125µm (innerer/äußerer Kerndurchmesser). Der Einsatz von beiden Durchmessern ist möglich. Es wird jedoch die Verwendung von 50/125 µm aufgrund der geringeren Dämpfung empfohlen. • EK1501-0010: Duplex Singlemode 9/125 µm (innerer/äußerer Kerndurchmesser). Ein typ. verwendbares Kabel kann nach der Spezifikation  ITU-T G.652.D (0.4dBm/km bei 1300nm) gefertigt sein.

Empfohlene Stecker

Hinweis

Es wird der Einsatz von SC/PC -Steckern für die Konnektierung des EK1501/EK1501-0010 empfohlen. Der Vorteil dieser Stecker in "PC" (physical contact) Ausführung ist die ballige Endfläche, so dass beim Zusammenstecken der Stecker der für die Übertragung relevante Bereich des Faserkerns optimal verbunden wird. Weitere Ausführungen sind z. B. SC/UPC (ultrapolish PC), SC/HRL (high return loss) oder SC/APC-Stecker (angled physical contact). Bei diesen Steckern wird zusätzlich durch die mit ca. 8° zur Faserachse angewinkelte Steckerendfläche reflektiertes Licht aus dem Kern über das Mantelglas in die Luft hinaus gebrochen, was Störungen in der Datenübertragung vermeidet und die Kerngröße der Rückstreuung optimiert.

Im LWL-Bereich werden üblicherweise die Wellenlängen 850 und 1300 nm für die Datenübertragung verwendet. Die am Markt verfügbaren Glasfaserkabel sind meist zur Verwendung in einem dieser Bereiche optimiert, da die Die Dämpfung des Signals ist (wie auch im Kupferkabel) frequenzabhängig ist - damit werden dann mit der jeweiligen Wellenlänge große Reichweiten von mehreren km erzielt. Allgemein weisen Glasfaserkabel im 1300 nm-Fenster eine geringere Dämpfung auf als im 850 nm-Fenster. Im EK1501/EK1501-0010 wird ein Transceiver mit der Wellenlänge 1300 nm eingesetzt.

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Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Reichweite und Bandbreitenprodukt

Hinweis

LWL-Kabel sind in verschiedenen Qualitäten von namhaften Herstellern erhältlich. Für den Anwender maßgebend ist u.a. das frequenzabhängige Bandbreitenprodukt eines Kabels, angegeben in [MHz*km. Je größer das Bandbreitenprodukt, desto geringer ist die Dämpfung  - damit steigt die mit diesem Leiter erzielbare Reichweite (s. ITU-T G-651). Zur Erzielung der maximalen Reichweite mit dem EK1501 / EK1501-0010 sind deshalb Lichtwellenleiter mit einem möglichst hohen Bandbreitenprodukt bei 1300 nm zu verwenden - empfohlen wird ein Einsatz von LWL der Klasse OM2 (EN50173:2002).Standard-LWL verfügen über ein Bandbreitenprodukt von mindestens 500 MHz*km bei 1300 nm, höherwertigere für Entfernungen > 500 m über > 1000 MHz*km.Um die Maximalreichweiten zu erzielen, muss die Gegenstelle zum EK1501/EK1501-0010 ebenfalls solche Reichweiten unterstützen.

Verlegehinweise • zulässiger Biegeradius • zulässige Zugfestigkeit

Hinweis

• Empfindlichkeit der ungeschützten Kontaktenden Zur weiteren Information  können folgende weitere Quellen dienlich sein: • ITU Empfehlung ITU-T G.651 - G.655 • EN 50173:2002 • EN 60793-2

Konnektieren und Lösen des LWL-Kabels am Abzweig Beschädigung des Kabels möglich! Zur Demontage des LWL-Kabels nur am Stecker ziehen, der die Verriegelung löst - niemals am LWL-Kabel allein! Achtung

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

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Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Gekreuzte Kabel

Hinweis

Beachten Sie, dass bei der Verbindung der EK1521, EK1521-0010 zum EK1501/ EK1501-0010 ggf. "gekreuzte" Kabel verwendet werden müssen um eine Verbindung herzustellen. Praxistipp: Der infrarote Lichtaustritt kann mittels einer Digital-/Handykamera am Abzweig bzw. am Koppler sichtbar gemacht werden (siehe Abbildung). Stellen Sie sicher, dass beim Stecken der LWL-Leitung nicht  "Licht auf Licht" trifft (Tx → Tx). In diesem Fall kann keine Verbindung aufgebaut werden und die Kabel sind zu kreuzen (Tx → Rx).

Abbildung: Visualisierung von infrarotem Licht am SC Duplex Stecker

Verwendung von Blindstopfen Zum Schutz des Transceivers vor Umwelteinflüssen sollten nicht verwendete Anschlussbuchsen mit den mitgelieferten Blindstopfen verschlossen werden! Hinweis

Abbildung: Blindstopfen in nicht verwendeten Anschlussbuchsen

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Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

6.2.2

POF-Anwendungshinweise

Abb. 31: EK1541

6.2.2.1

Hinweise zum verwendbaren POF-Kabel

Allgemeine Informationen POF-Kabel Die Standard-Polymerfaser ist 1 mm dick und besteht aus einem 0,98 mm dicken Kern aus Polymethylmethacrylat (PMMA) sowie einem dünnen Mantel. Um eine Lichtführung durch den Effekt der Totalreflexion im Kern zu ermöglichen, besteht der meist sehr dünne Mantel aus fluoriertem PMMA, welches einen geringeren Brechungsindex aufweist. Die Kerndurchmesser bewegen sich zwischen 0,06 und 1 mm, wodurch einfache Steckverbindungen unproblematisch zu realisieren sind. Weiterhin kann somit auf das zur Verbindung von Glasfasern häufig eingesetzte Spleißverfahren, und dem damit verbundenen unnötig hohen Aufwand, in der Regel verzichtet werden. Die maximale Einsatztemperatur von Standard-POF liegt bei etwa 60 °C und hat ein Brechungsprofil mit Stufenindex (SI-POF). Der Brechungsindex des Kernmaterials liegt bei 1,49, der des Mantels bei 1,41. Die Differenz bestimmt die numerische Apertur (NA) und damit den maximalen Ausbreitungswinkel. Dieser liegt bei einer Differenz von 5 % bei etwa 20 Grad gegenüber der Faserachse, was zur Reduzierung der Bandbreite führt. Aufgrund der im Vergleich zur Glasfaser einfachen und nahezu universell einsetzbaren Verbindungstechniken finden POF insbesondere Anwendung bei kurzen Datenübertragungsstrecken, so beispielsweise innerhalb von Räumen, technischen Geräten, mechanischen Anlagen oder auch Personenkraftwagen. Die POF haben eine Dämpfung von etwa 140 dB/km bei einer Wellenlänge von 650 nm, so dass bei der Anwendung mit dem EK1541 eine Datenübertragungstrecke von max. 50 m zu erreichen ist. Werden zusätzliche Steckverbindungen in die Strecke eingebracht, vergrößert dies die Signaldämpfung. Je zusätzlichem Steckverbinder reduziert sich somit die zulässige max. Streckenlänge um typ. 6,5 m.

6.2.2.2

Einsatz mit dem EK1541 Empfohlene Stecker und POF-Kabel

Hinweis

Es wird der Einsatz des bei Beckhoff erhältlichen Steckersets ZS1090-0008 [} 57] (Versatile Link Duplex-Stecker) in Verbindung mit einer Duplex-Polymerfaser 2 x 2,2 mm Außendurchmesser (Z1190)  für die Konnektierung des EK1541 empfohlen.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

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Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Verlegehinweise • zulässiger Biegeradius (im Allgemeinen gilt r ≥ 25 mm, Herstellerangaben beachten!) Hinweis

• zulässige Zugfestigkeit • Empfindlichkeit der ungeschützten Kontaktenden

Konnektieren und Lösen des POF-Kabels am Koppler Zum Konnektieren des Kabels schieben Sie den Stecker (als Zubehör im Steckerset ZS1090-0008 erhältlich) bis zum hörbaren Einrasten in die Anschlussöffnung.

Abb. 32: Rastnase mit Entriegelung am POF-Duplex-Stecker Zum Lösen des Steckers die Entriegelung mit der Rastnase betätigen. Diese befindet sich dabei rechtseitig am Stecker (siehe Abbildung).

Beschädigung des Kabels möglich! Zum Lösen des Kabels die Entriegelung am Stecker drücken und gleichzeitig am Stecker ziehen - niemals am POF-Kabel allein! Achtung

Tx / Rx -Kanalbelegung

Achtung

Achten Sie bei der Kabelkonfektionierung [} 57] auf die Belegung der optischen Kanäle in den Anschlussbuchsen. Beim EK1541 ist der lichtemittierende Transmitterkanal (Tx) jeweils der untere Auslass in den Anschlussbuchsen.

Abbildung: Transmitterkanäle beim EK1541 Beachten Sie unbedingt den Sicherheitshinweis [} 68] zur Laser-Klasse 1!

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Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Verwendung von Blindstopfen

Achtung

Zur Vermeidung von Unfällen durch Blendung (Laserstrahl Klasse 1, bitte Sicherheitshinweis [} 68] beachten) und zum Schutz des Transceivers vor Umwelteinflüssen sollten nicht verwendete Anschlussbuchsen mit den mitgelieferten Blindstopfen verschlossen werden!

Abbildung: Blindstopfen in nicht verwendeten Anschlussbuchsen

6.2.3

Hinweise zur Konfektionierung von POF-Kabeln mit dem Steckerset ZS1090-0008

Abb. 33: Duplex-Steckerset ZS1090-0008 Das Duplex-Steckerset ZS1090-0008 von Beckhoff besteht aus 10 Duplex Versatile-Link-Steckverbindern und mehreren Bögen Schleif- und Polierpapier.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

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Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Konfektionierung des POF-Kabels Die nachfolgende Schritt-für-Schritt-Anleitung beschreibt die korrekte Konfektionierung eines POF-Kabels mit einem Versatile-Link-Duplex-Steckverbinder. Die Steckverbinder werden mit Standard-Werkzeugen wie Cutter-Messer oder Abisolierzange an die Kabelenden angebracht. Die Endpolitur des konfektionierten Kabels wird mit dem im Steckerset beigefügten Polierset, bestehend aus einer Plastik-Schleiflehre, Schleifpapierbögen mit der Körnung 600 und rosa Polierbögen durchgeführt. Die konfektionierte Steckverbindung kann sofort nach der Bearbeitung benutzt werden. Für die Arbeitsschritte benötigtes Material: 1. POF-Kabel (Polymeric optical fiber, z.B. Z1190 von Beckhoff) 2. Cutter-Messer oder Schere 3. Abisolierzange 4. Polierset (im Steckerset ZS1090-0008 von Beckhoff enthalten) 5. Versatile Link Duplex-Stecker (im Steckerset ZS1090-0008 von Beckhoff enthalten)

1. Abisolieren des POF-Kabels Das Kabel sollte auf einer Länge zwischen 100 und 150 mm vom Kabelende aufgetrennt sein, um die nachfolgenden Arbeiten ordnungsgemäß durchführen zu können. Nachdem Sie das Kabel auf die gewünschte Länge gekürzt haben, entfernen sie mittels Abisolierzange ca. 7 mm der äußeren Ummantelung der Einzeladern. Die beiden Kabelenden sollten ungefähr gleich lang abisoliert sein.

Abb. 34: POF-Kabel auf gleiche Länge abisoliert

2. Anbringen des Steckverbinders Schieben Sie beide Kabelenden in den Steckverbinder und ziehen Sie den Steckverbinder bis zum Anschlag zurück. Die Fasern sollten jetzt nicht mehr als 1,5 mm aus den vorderen Öffnungen herausragen. Sie schließen den Steckverbinder, indem Sie die obere und untere Hälfte zusammenklappen und einrasten lassen.

58

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Abb. 35: In den Steckverbinder eingelegtes Kabel

Abb. 36: Geschlossener Steckverbinder Achten Sie beim Einlegen der Leiter in die Steckverbinder auf die gekreuzte Verbindung der optischen Kanäle zur Gegenseite (Tx1 → Rx2; Tx2 → Rx1). Als Orientierung dient die Nase des Scharniers am Stecker.

Abb. 37: Korrekt verbundene Optische Kanäle

3. Schleifen und Polieren Fasern, die mehr als 1,5 mm aus dem Steckverbinder herausragen, müssen mit einem Cutter-Messer oder einer Schere eingekürzt werden.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

59

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise Schieben Sie nun den Steckverbinder komplett in die Schleiflehre, so dass die zu polierenden Enden auf der unteren Seite herausragen. Die Schleiflehre ist zum Polieren von einem oder zwei Simplex- oder einem Duplex-Steckverbinder geeignet.

Abb. 38: Schleiflehre mit herausragenden Faserenden

Verschleißanzeige Die Verschleißanzeige der Schleiflehre besteht aus 4 Punkten auf der Unterseite. Sollte einer dieser Punkte nicht mehr sichtbar sein, ist die Schleiflehre zu ersetzen. Hinweis Pressen Sie nun mit gleichmäßigen Druck und möglichst senkrecht die Schleiflehre auf das Schleifpapier. Um ein gleichmäßiges Schleifergebnis zu erzielen, beschreiben Sie beim Schleifen die Form einer "8", bis die Fasern bündig mit der Schleiflehre abschließen. Anschließend reinigen Sie die Schleiflehre und den Steckverbinder von unten mit einem weichen, trockenen Tuch.

Abb. 39: Polieren in Form einer "8"

4. Feinpolitur Fahren Sie nun mit der Feinpolitur und dem rosa Polierbogen in gleicher Art und Weise fort. Dazu den bündigen Steckverbinder mit der Schleiflehre auf der matten Seite des Polierbogens mit leichtem Druck aufsetzen und die Form einer "8" maximal 25 mal beschreiben. Nach Abschluss der Prozedur sollte das Faserende flach, glatt und sauber sein.

Verbesserung der Übertragungsperformance durch Feinpolitur

Hinweis

60

Die Feinpolitur mit dem Polierbogen bringt eine Verbesserung der Übertragungsperformance von Transmitter zu Receiver oder in der Kabelverbindung von bis zu 0,5 dB gegenüber der Behandlung nur mit dem Schleifbogen allein. Der Arbeitsschritt des Polierens kann allerdings für kurze Übertragungsentfernungen ausgelassen werden.

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Inbetriebnahme/Anwendungshinweise

Abb. 40: Feinpolierte Fasern im Steckverbinder

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

61

Fehlerbehandlung und Diagnose

7

Fehlerbehandlung und Diagnose

7.1

Diagnose-LEDs

Diagnose-LEDs EK1100, EK1100-0008

Abb. 41: Diagnose-LEDs EK1100, EK1100-0008

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Anzeige Zustand Us grün aus an Up grün aus an -

Beschreibung Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden 24 VDC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden Spannungsversorgung 24 VDC an den Powerkontakten vorhanden

LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand RUN grün aus Init blinkt PreOperational Einzelblitz SafeOperational an Operational flackert Bootstrap

62

Beschreibung Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational Er wird eine Firmware geladen.

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Fehlerbehandlung und Diagnose

LEDs zur Feldbus-Diagnose LED LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E‑Bus

Anzeige grün aus an blinkt grün aus an blinkt grün aus an blinkt

Zustand linked active linked active linked active

Beschreibung keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung interner E‑Bus Verbindung interner E‑Bus Verbindung/Kommunikation interner E‑Bus

Diagnose LEDs EK1101-xxxx

Abb. 42: Diagnose-LEDs EK1101-xxxx

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Us Up

Anzeige grün aus an grün aus an

EK110x, EK15xx

Zustand -

Beschreibung Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden 24 VDC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden Spannungsversorgung 24 VDC an den Powerkontakten vorhanden

Version: 3.1

63

Fehlerbehandlung und Diagnose

LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand RUN grün aus Init blinkt PreOperational Einzelblitz SafeOperational an Operational flackert Bootstrap

Beschreibung Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational Er wird eine Firmware geladen.

LEDs zur Feldbus-Diagnose LED LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E‑Bus

Anzeige grün aus an blinkt grün aus an blinkt grün aus an blinkt

Zustand linked active linked active linked active

Beschreibung keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung interner E‑Bus Verbindung interner E‑Bus Verbindung/Kommunikation interner E‑Bus

Diagnose LEDs EK1501

Abb. 43: Diagnose-LEDs Buskoppler EK1501

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Us Up

64

Anzeige grün aus an grün aus an

Zustand -

Beschreibung Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden 24 VDC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden Spannungsversorgung 24 VDC an den Powerkontakten vorhanden

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Fehlerbehandlung und Diagnose

LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand RUN grün aus Init blinkt PreOperational Einzelblitz SafeOperational an Operational flackert Bootstrap

Beschreibung Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational Er wird eine Firmware geladen.

LEDs zur Feldbus-Diagnose LED LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E‑Bus

Anzeige grün aus an blinkt grün aus an blinkt grün aus an blinkt

Zustand linked active linked active linked active

Beschreibung keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung interner E‑Bus Verbindung interner E‑Bus Verbindung/Kommunikation interner E‑Bus

Diagnose-LEDs EK1501-0010

Abb. 44: Diagnose-LEDs Buskoppler EK1501-0010

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Us Up

Anzeige grün aus an grün aus an

EK110x, EK15xx

Zustand -

Beschreibung Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden 24 VDC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden Spannungsversorgung 24 VDC an den Powerkontakten vorhanden

Version: 3.1

65

Fehlerbehandlung und Diagnose

LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand RUN grün aus Init blinkt PreOperational Einzelblitz SafeOperational an Operational flackert Bootstrap

Beschreibung Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational Er wird eine Firmware geladen.

LEDs zur Feldbus-Diagnose LED LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E‑Bus

Anzeige grün aus an blinkt grün aus an blinkt grün aus an blinkt

Zustand linked active linked active linked active

Beschreibung keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung interner E‑Bus Verbindung interner E‑Bus Verbindung/Kommunikation interner E‑Bus

Diagnose-LEDs EK1541

Abb. 45: Diagnose-LEDs Buskoppler EK1541

LEDs zur Diagnose der Spannungsversorgung LED Us Up

66

Anzeige grün aus an grün aus an

Zustand -

Beschreibung Keine Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden 24 VDC Betriebsspannung am Buskoppler vorhanden Keine Spannungsversorgung an den Powerkontakten vorhanden Spannungsversorgung 24 VDC an den Powerkontakten vorhanden

Version: 3.1

EK110x, EK15xx

Fehlerbehandlung und Diagnose

LEDs zur Diagnose der EtherCAT State Machine/PLC LED Anzeige Zustand RUN grün aus Init blinkt PreOperational Einzelblitz SafeOperational an Operational flackert Bootstrap

Beschreibung Der Buskoppler ist im Initialisierungs-Zustand Der Buskoppler ist im Zustand Pre-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Safe-Operational Der Buskoppler ist im Zustand Operational Er wird eine Firmware geladen.

LEDs zur Feldbus-Diagnose LED LINK / ACT (X1 IN) LINK / ACT (X2 OUT) LINK / ACT E‑Bus

Anzeige grün aus an blinkt grün aus an blinkt grün aus an blinkt

EK110x, EK15xx

Zustand linked active linked active linked active

Beschreibung keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang vorhergehender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit vorhergehendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung auf dem ankommenden EtherCAT-Strang folgender EtherCAT-Teilnehmer angeschlossen Kommunikation mit folgendem EtherCAT-Teilnehmer keine Verbindung interner E‑Bus Verbindung interner E‑Bus Verbindung/Kommunikation interner E‑Bus

Version: 3.1

67

Anhang

8

Anhang

8.1

Sicherheitshinweis und Verhaltensregeln zur LaserKlasse 1 Laser-Klasse 1 Produkt - Unfallgefahr durch Blendung!

VORSICHT

Folgende laserspezifische Verhaltensregeln sind für die in dieser Dokumentation beschriebenen Produkte der Laser-Klasse 1  zu beachten: • Der Laserstrahl darf nicht auf Personen gerichtet werden, da es durch Blendung zu Unfällen kommen kann. • Nicht in den direkten oder reflektierten Strahl blicken. • Falls Laserstrahlung ins Auge trifft, sind die Augen bewusst zu schließen und der Kopf sofort aus dem Strahl zu bewegen. • Bei der Verwendung des Lasers dürfen keine optischen Instrumente zur Betrachtung der Strahlungsquelle verwendet werden, da dies zu einer Überschreitung der Expositionsgrenzwerte führen kann. • Manipulationen (Änderungen) an der Lasereinrichtung sind unzulässig.

8.2

EtherCAT AL Status Codes

Detaillierte Informationen hierzu entnehmen Sie bitte der vollständigen EtherCAT-Systembeschreibung.

8.3

UL Hinweise Application The modules are intended for use with Beckhoff’s UL Listed EtherCAT System only.

Examination For cULus examination, the Beckhoff I/O System has only been investigated for risk of fire and electrical shock (in accordance with UL508 and CSA C22.2 No. 142).

For devices with Ethernet connectors Not for connection to telecommunication circuits.

Im Beckhoff EtherCAT Produktbereich sind je nach Komponente zwei UL-Zertifikate anzutreffen: 1. UL-Zertifikation nach UL508. Solcherart zertifizierte Geräte sind gekennzeichnet durch das Zeichen:

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EK110x, EK15xx

Anhang

2. UL-Zertifikation nach UL508 mit eingeschränkter Leistungsaufnahme. Die Stromaufnahme durch das Gerät wird begrenzt auf eine max. mögliche Stromaufnahme von 4 A. Solcherart zertifizierte Geräte sind gekennzeichnet durch das Zeichen

Annähernd alle aktuellen EtherCAT Produkte (Stand 2010/05) sind uneingeschränkt UL zertifiziert.

Anwendung Werden eingeschränkt zertifizierte Klemmen verwendet, ist die Stromaufnahme bei 24 VDC entsprechend zu beschränken durch Versorgung • von einer isolierten, mit einer Sicherung (entsprechend UL248) von maximal 4 A geschützten Quelle, oder • von einer Spannungsquelle die NEC class 2 entspricht. Eine Spannungsquelle entsprechend NEC class 2 darf nicht seriell oder parallel mit einer anderen NEC class 2 entsprechenden Spannungsquelle verbunden werden! Diese Anforderungen gelten für die Versorgung aller EtherCAT Buskoppler, Netzteilklemmen, Busklemmen und deren Power-Kontakte.

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

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Anhang

8.4

Firmware Kompatibilität

Die Koppler EK110x und EK15xx verfügen über keine Firmware.

8.5

Firmware Update EL/ES/EM/EPxxxx

In diesem Kapitel wird das Geräteupdate für Beckhoff EtherCAT Slaves der Serien EL/ES, EM, EK und EP beschrieben. Ein FW-Update sollte nur nach Rücksprache mit dem Beckhoff Support durchgeführt werden.

Speicherorte In einem EtherCAT-Slave werden an bis zu 3 Orten Daten für den Betrieb vorgehalten: • Je nach Funktionsumfang und Performance besitzen EtherCAT Slaves einen oder mehrere lokale Controller zur Verarbeitung von IO-Daten. Das darauf laufende Programm ist die sog. Firmware im Format *.efw. • In bestimmten EtherCAT Slaves kann auch die EtherCAT Kommunikation in diesen Controller integriert sein. Dann ist der Controller meist ein so genannter FPGA-Chip mit der *.rbf-Firmware. • Darüber hinaus besitzt jeder EtherCAT Slave einen Speicherchip, um seine eigene Gerätebeschreibung zu speichern, in einem sog. EEPROM. Beim Einschalten wird diese Beschreibung geladen und u.a. die EtherCAT Kommunikation entsprechend eingerichtet. Die Gerätebeschreibung kann von der Beckhoff Website (http://www.beckhoff.de) im Downloadbereich heruntergeladen werden. Dort sind alle ESI-Dateien (EtherCAT Slave Information) als Zip-Datei zugänglich. Kundenseitig zugänglich sind diese Daten nur über den Feldbus EtherCAT und seine Kommunikationsmechanismen. Beim Update oder Auslesen dieser Daten ist insbesondere die azyklische Mailbox-Kommunikation oder der Registerzugriff auf den ESC in Benutzung. Der TwinCAT Systemmanager bietet Mechanismen, um alle 3 Teile mit neuen Daten programmieren zu können, wenn der Slave dafür vorgesehen ist. Es findet üblicherweise keine Kontrolle durch den Slave statt, ob die neuen Daten für ihn geeignet sind, ggf. ist ein Weiterbetrieb nicht mehr möglich.

ACHTUNG: Beschädigung des Gerätes möglich!

Achtung

Beim Herunterladen von neuen Gerätedateien ist zu beachten • Das Herunterladen der Firmware auf ein EtherCAT-Gerät darf nicht unterbrochen werden • Eine einwandfreie EtherCAT-Kommunikation muss sichergestellt sein, CRC-Fehler oder LostFrames dürfen nicht auftreten. • Die Spannungsversorgung muss ausreichend dimensioniert, die Pegel entsprechend der Vorgabe sein Bei Störungen während des Updatevorgangs kann das EtherCAT-Gerät ggf. nur vom Hersteller wieder in Betrieb genommen werden!

Gerätebeschreibung ESI-File/XML ACHTUNG bei Update der ESI-Beschreibung/EEPROM Manche Slaves haben Abgleich- und Konfigurationsdaten aus der Produktion im EEPROM abgelegt. Diese werden bei einem Update unwiederbringlich überschrieben. Achtung Die Gerätebeschreibung ESI wird auf dem Slave lokal gespeichert und beim Start geladen. Jede Gerätebeschreibung hat eine eindeutige Kennung aus Slave name (9-stellig) und Revision-Nummer (4stellig). Jeder im Systemmanager konfigurierte Slave zeigt seine Kennung im EtherCAT-Reiter:

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EK110x, EK15xx

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Abb. 46: Gerätekennung aus Name EL3204-0000 und Revision -0016 Die konfigurierte Kennung muss kompatibel sein mit der tatsächlich als Hardware eingesetzten Gerätebeschreibung, d.h. der Beschreibung die der Slave (hier: EL3204) beim Start geladen hat. Üblicherweise muss dazu die konfigurierte Revision gleich oder niedriger der tatsächlich im Klemmenverbund befindlichen sein. Weitere Hinweise hierzu entnehmen Sie bitte der EtherCAT System-Dokumentation.

Update von XML/ESI-Beschreibung

Hinweis

Die Geräterevision steht in engem Zusammenhang mit der verwendeten Firmware bzw. Hardware. Nicht kompatible Kombinationen führen mindestens zu Fehlfunktionen oder sogar zur endgültigen Außerbetriebsetzung des Gerätes. Ein entsprechendes Update sollte nur in Rücksprache mit dem Beckhoff Support ausgeführt werden.

Anzeige der Slave-Kennung ESI Der einfachste Weg, die Übereinstimmung von konfigurierter und tatsächlicher Gerätebeschreibung festzustellen, ist im TwinCAT Modus Config/Freerun das Scannen der EtherCAT-Boxen auszuführen:

Abb. 47: Rechtsklick auf das EtherCAT Gerät bewirkt im Config/FreeRun-Mode das Scannen des unterlagerten Feldes Wenn das gefundene Feld mit dem konfigurierten übereinstimmt, erscheint

EK110x, EK15xx

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Abb. 48: Konfiguration identisch ansonsten ein Änderungsdialog, um die realen Angaben in die Konfiguration zu übernehmen.

Abb. 49: Änderungsdialog In diesem Beispiel in Abb. „Änderungsdialog“. wurde eine EL3201-0000-0017 vorgefunden, während eine EL3201-0000-0016 konfiguriert wurde. In diesem Fall bietet es sich an, mit dem Copy Before-Button die Konfiguration anzupassen. Die Checkbox Extended Information muss gesetzt werden, um die Revision angezeigt zu bekommen.

Änderung der Slave-Kennung ESI Die ESI/EEPROM-Kennung kann unter TwinCAT wie folgt aktualisiert werden: • Einwandfreie EtherCAT-Kommunikation muss zum Slave hergestellt werden • Der State des Slave ist unerheblich • Rechtsklick auf den Slave in der Online-Anzeige führt zum Dialog EEPROM Update, Abb. „EEPROM Update“

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EK110x, EK15xx

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Abb. 50: EEPROM Update Im folgenden Dialog wird die neue ESI-Beschreibung ausgewählt, s. Abb. „Auswahl des neuen ESI“. Die CheckBox Show Hidden Devices zeigt auch ältere, normalerweise ausgeblendete Ausgaben eines Slave'.

Abb. 51: Auswahl des neuen ESI Ein Laufbalken im Systemmanager zeigt den Fortschritt - erst erfolgt das Schreiben, dann das Veryfiing.

Änderung erst nach Neustart wirksam

Hinweis

Die meisten EtherCAT-Geräte lesen eine geänderte ESI-Beschreibung umgehend bzw. nach dem Aufstarten aus dem INIT ein. Einige Kommunikationseinstellungen wie z.B. Distributed Clocks werden jedoch erst bei PowerOn gelesen. Deshalb ist ein kurzes Abschalten des EtherCAT Slave nötig, damit die Änderung wirksam wird.

Versionsbestimmung der Firmware Versionsbestimmung nach Laseraufdruck Auf einem Beckhoff EtherCAT Slave ist eine Seriennummer aufgelasert. Der Aufbau der Seriennummer lautet: KK YY FF HH KK - Produktionswoche (Kalenderwoche) YY - Produktionsjahr FF - Firmware-Stand HH - Hardware-Stand Beispiel mit Ser. Nr.: 12 10 03 02:

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Anhang 12 - Produktionswoche 12 10 - Produktionsjahr 2010 03 - Firmware-Stand 03 02 - Hardware-Stand 02

Versionsbestimmung mit dem System-Manager Der TwinCAT System-Manager zeigt die Version der Controller-Firmware an, wenn der Slave online für den Master zugänglich ist. Klicken Sie hierzu auf die E-Bus-Klemme deren Controller-Firmware Sie überprüfen möchten (im Beispiel Klemme 2 (EL3204) und wählen Sie den Karteireiter CoE-Online (CAN over EtherCAT).

CoE-Online und Offline-CoE

Hinweis

Es existieren 2 CoE-Verzeichnisse: • online: es wird im EtherCAT Slave vom Controller angeboten, wenn der EtherCAT Slave dies unterstützt. Dieses CoE-Verzeichnis kann nur bei angeschlossenem und betriebsbereitem Slave angezeigt werden. • offline: in der EtherCAT Slave Information ESI/XML kann der Default-Inhalt des CoE enthalten sein. Dieses CoE-Verzeichnis kann nur angezeigt werden, wenn es in der ESI (z.B. "Beckhoff EL5xxx.xml") enthalten ist. Die Umschaltung zwischen beiden Ansichten kann über den Button Advanced vorgenommen werden.

In Abb. „Anzeige FW-Stand EL3204“ wird der FW-Stand der markierten EL3204 in CoE-Eintrag 0x100A mit 03 angezeigt.

Abb. 52: Anzeige FW-Stand EL3204 TwinCAT 2.11 zeigt in (A) an, dass aktuell das Online-CoE-Verzeichnis angezeigt wird. Ist dies nicht der Fall, kann durch die erweiterten Einstellungen (B) durch Online und Doppelklick auf All Objects das OnlineVerzeichnis geladen werden.

Update Controller-Firmware *.efw CoE-Verzeichnis Das Online-CoE-Verzeichnis wird vom Controller verwaltet und in einem eigenen EEPROM gespeichert. Es wird durch ein FW-Update i.allg. nicht verändert. Hinweis Um die Controller-Firmware eines Slave zu aktualisieren, wechseln Sie zum Karteireiter Online, s. Abb. „Firmware Update“.

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Abb. 53: Firmware Update Es ist folgender Ablauf einzuhalten, wenn keine anderen Angaben z.B. durch den Beckhoff Support vorliegen. • Slave in INIT schalten (A) • Slave in BOOTSTRAP schalten • Kontrolle des aktuellen Status (B, C) • Download der neuen *efw-Datei • Nach Beendigung des Download in INIT schalten, dann in OP • Slave kurz stromlos schalten

FPGA-Firmware *.rbf Falls ein FPGA-Chip die EtherCAT Kommunikation übernimmt, kann ggf. mit einer *.rbf-Datei ein Update durchgeführt werden. • Controller-Firmware für die Aufbereitung der E/A-Signale • FPGA-Firmware für die EtherCAT-Kommunikation (nur für Klemmen mit FPGA) Die in der Seriennummer der Klemme enthaltene Firmware-Versionsnummer beinhaltet beide FirmwareTeile. Wenn auch nur eine dieser Firmwarekomponenten verändert wird, dann wird diese Versionsnummer fortgeschrieben.

Versionsbestimmung mit dem System-Manager Der TwinCAT System-Manager zeigt die Version der FPGA-Firmware an. Klicken Sie hierzu auf die Ethernet-Karte Ihres EtherCAT-Stranges (im Beispiel Gerät 2) und wählen Sie den Karteireiter Online. Die Spalte Reg:0002 zeigt die Firmware-Version der einzelnen EtherCAT-Geräte in hexadezimaler und dezimaler Darstellung an.

EK110x, EK15xx

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Anhang

Abb. 54: Versionsbestimmung FPGA-Firmware Falls die Spalte Reg:0002 nicht angezeigt wird, klicken sie mit der rechten Maustaste auf den Tabellenkopf und wählen im erscheinenden Kontextmenü, den Menüpunkt Properties.

Abb. 55: Kontextmenu "Eigenschaften" (Properties) In dem folgenden Dialog Advanced Settings können Sie festlegen, welche Spalten angezeigt werden sollen. Markieren Sie dort unter Diagnose/Online Anzeige das Kontrollkästchen vor '0002 ETxxxx Build' um die Anzeige der FPGA-Firmware-Version zu aktivieren.

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EK110x, EK15xx

Anhang

Abb. 56: Dialog "Advanced settings"

Update Für das Update der FPGA-Firmware • eines EtherCAT-Kopplers, muss auf auf diesem Koppler mindestens die FPGA-Firmware-Version 11 vorhanden sein. • einer E-Bus-Klemme, muss auf auf dieser Klemme mindestens die FPGA-Firmware-Version 10 vorhanden sein. Ältere Firmwarestände können nur vom Hersteller aktualisiert werden!

Update eines EtherCAT-Geräts Wählen Sie im TwinCAT System-Manager die Klemme an, deren FPGA-Firmware Sie aktualisieren möchten (im Beispiel: Klemme 5: EL5001) und kicken Sie auf dem Karteireiter EtherCAT auf die Schaltfläche Weitere Einstellungen.

EK110x, EK15xx

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Anhang

Abb. 57: Dialog "Weitere Eimstellungen" wählen Im folgenden Dialog Advanced Settings klicken Sie im Menüpunkt ESC-Zugriff/E²PROM/FPGA auf die Schaltfläche Schreibe FPGA,

Abb. 58: Dialog "Schreibe FPGA" wählen

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Abb. 59: Datei auswählen Wählen Sie die Datei (*.rbf) mit der neuen FPGA-Firmware aus und übertragen Sie diese zum EtherCATGerät.

ACHTUNG: Beschädigung des Gerätes möglich!

Achtung

Das Herunterladen der Firmware auf ein EtherCAT-Gerät dürfen Sie auf keinen Fall unterbrechen! Wenn Sie diesen Vorgang abbrechen, dabei die Versorgungsspannung ausschalten oder die Ethernet-Verbindung unterbrechen, kann das EtherCAT-Gerät nur vom Hersteller wieder in Betrieb genommen werden!

Um die neue FPGA-Firmware zu aktivieren ist ein Neustart (Aus- und Wiedereinschalten der Spannungsversorgung) des EtherCAT-Geräts erforderlich.

Gleichzeitiges Update mehrerer EtherCAT-Geräte Die Firmware von mehreren Geräten kann gleichzeitig aktualisiert werden, ebenso wie die ESIBeschreibung. Vorraussetzung hierfür ist, das für diese Geräte die gleiche Firmware-Datei/ESI gilt.

Abb. 60: Mehrfache Selektion und FW-Update Wählen Sie dazu die betreffenden Slaves aus und führen Sie den FW-Update im BOOTSTRAP Modus wie o.a. aus.

EK110x, EK15xx

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8.6

Support und Service

Beckhoff und seine weltweiten Partnerfirmen bieten einen umfassenden Support und Service, der eine schnelle und kompetente Unterstützung bei allen Fragen zu Beckhoff Produkten und Systemlösungen zur Verfügung stellt.

Beckhoff Support Der Support bietet Ihnen einen umfangreichen technischen Support, der Sie nicht nur bei dem Einsatz einzelner Beckhoff Produkte, sondern auch bei weiteren umfassenden Dienstleistungen unterstützt: • Support • Planung, Programmierung und Inbetriebnahme komplexer Automatisierungssysteme • umfangreiches Schulungsprogramm für Beckhoff Systemkomponenten Hotline: Fax: E-Mail:

+49(0)5246/963-157 +49(0)5246/963-9157 [email protected]

Beckhoff Service Das Beckhoff Service-Center unterstützt Sie rund um den After-Sales-Service: • Vor-Ort-Service • Reparaturservice • Ersatzteilservice • Hotline-Service Hotline: Fax: E-Mail:

+49(0)5246/963-460 +49(0)5246/963-479 [email protected]

Weitere Support- und Serviceadressen finden Sie auf unseren Internetseiten unter http://www.beckhoff.de.

Beckhoff Firmenzentrale Beckhoff Automation GmbH & Co. KG Hülshorstweg 20 33415 Verl Deutschland Telefon: Fax: E-Mail:

+49(0)5246/963-0 +49(0)5246/963-198 [email protected]

Die Adressen der weltweiten Beckhoff Niederlassungen und Vertretungen entnehmen Sie bitte unseren Internetseiten: http://www.beckhoff.de Dort finden Sie auch weitere Dokumentationen zu Beckhoff Komponenten.

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EK110x, EK15xx

Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis Abb. 1

EL5021 EL-Klemme, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer und Revisionskennzeichnung (seit 2014/01)....................................................................................................................

10

Abb. 2

EK1100 EtherCAT Koppler, Standard IP20-IO-Gerät mit Chargennummer .............................

10

Abb. 3

CU2016 Switch mit Chargennummer .......................................................................................

11

Abb. 4

EL3202-0020 mit Chargennummern 26131006 und eindeutiger ID-Nummer 204418 .............

11

Abb. 5

EP1258-00001 IP67 EtherCAT Box mit Chargennummer 22090101 und eindeutiger Seriennummer 158102 ........................................................................................................................

11

EP1908-0002 IP76 EtherCAT Safety Box mit Chargennummer 071201FF und eindeutiger Seriennummer 00346070 .........................................................................................................

11

EL2904 IP20 Safety Klemme mit Chargennummer/DateCode 50110302 und eindeutiger Seriennummer 00331701 ..............................................................................................................

12

Abb. 8

Kommunikationsschema EtherCAT-Koppler .............................................................................

13

Abb. 9

Kennzeichnung FHC-Port am EK1122-0080 bzw. EK1101-0080 .............................................

20

Abb. 10

Empfehlung Kombination Ethernet Ports...................................................................................

20

Abb. 11

Konfiguration Fast-HotConnect Gruppe ....................................................................................

21

Abb. 12

Kennzeichnung im TwinCAT Systemmanager ..........................................................................

22

Abb. 13

DC-Master-Einstellung...............................................................................................................

22

Abb. 14

Beispiel EtherCAT-Koppler EK1100 bzw. EK1100-0008 mit 3 Ports .......................................

32

Abb. 15

Interne und externe Port-Zuordnung Buskoppler EK1100 bzw. EK1100-0008 ........................

33

Abb. 16

Zustände der EtherCAT State Machine ....................................................................................

34

Abb. 17

DC-Reiter zur Anzeige der Distributed Clocks Funktion............................................................

36

Abb. 18

Erweiterte Einstellung Distributed Clocks im EtherCAT Master ................................................

36

Abb. 19

TwinCAT-Einstellung, um diese Komponente als Referenzuhr zu verwenden .........................

37

Abb. 20

Systemmanager Stromberechnung ..........................................................................................

39

Abb. 21

ZK1090-3131-0xxx ....................................................................................................................

40

Abb. 22

Drehmomentschlüssel, ZB8801.................................................................................................

42

Abb. 23

Montage auf Tragschiene ..........................................................................................................

43

Abb. 24

Demontage von Tragschiene.....................................................................................................

44

Abb. 25

Linksseitiger Powerkontakt ........................................................................................................

45

Abb. 26

Potenzialschaltbild EKxxxx ........................................................................................................

47

Abb. 27

Erdungskonzept EKxxxx............................................................................................................

47

Abb. 28

Korrekte Konfiguration ..............................................................................................................

48

Abb. 29

Inkorrekte Konfiguration ............................................................................................................

48

Abb. 30

EK1501 .....................................................................................................................................

51

Abb. 31

EK1541 .....................................................................................................................................

55

Abb. 32

Rastnase mit Entriegelung am POF-Duplex-Stecker ................................................................

56

Abb. 33

Duplex-Steckerset ZS1090-0008 ..............................................................................................

57

Abb. 34

POF-Kabel auf gleiche Länge abisoliert ....................................................................................

58

Abb. 35

In den Steckverbinder eingelegtes Kabel ..................................................................................

59

Abb. 36

Geschlossener Steckverbinder..................................................................................................

59

Abb. 37

Korrekt verbundene Optische Kanäle .......................................................................................

59

Abb. 38

Schleiflehre mit herausragenden Faserenden...........................................................................

60

Abb. 39

Polieren in Form einer "8" .........................................................................................................

60

Abb. 40

Feinpolierte Fasern im Steckverbinder ......................................................................................

61

Abb. 41

Diagnose-LEDs EK1100, EK1100-0008....................................................................................

62

Abb. 6 Abb. 7

EK110x, EK15xx

Version: 3.1

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Abbildungsverzeichnis

Abb. 42

Diagnose-LEDs EK1101-xxxx ...................................................................................................

63

Abb. 43

Diagnose-LEDs Buskoppler EK1501.........................................................................................

64

Abb. 44

Diagnose-LEDs Buskoppler EK1501-0010................................................................................

65

Abb. 45

Diagnose-LEDs Buskoppler EK1541.........................................................................................

66

Abb. 46

Gerätekennung aus Name EL3204-0000 und Revision -0016 ..................................................

71

Abb. 47

Rechtsklick auf das EtherCAT Gerät bewirkt im Config/FreeRun-Mode das Scannen des unterlagerten Feldes......................................................................................................................

71

Abb. 48

Konfiguration identisch ..............................................................................................................

72

Abb. 49

Änderungsdialog........................................................................................................................

72

Abb. 50

EEPROM Update.......................................................................................................................

73

Abb. 51

Auswahl des neuen ESI.............................................................................................................

73

Abb. 52

Anzeige FW-Stand EL3204 .......................................................................................................

74

Abb. 53

Firmware Update ......................................................................................................................

75

Abb. 54

Versionsbestimmung FPGA-Firmware .....................................................................................

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Abb. 55

Kontextmenu "Eigenschaften" (Properties) ...............................................................................

76

Abb. 56

Dialog "Advanced settings" .......................................................................................................

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Abb. 57

Dialog "Weitere Eimstellungen" wählen ....................................................................................

78

Abb. 58

Dialog "Schreibe FPGA" wählen................................................................................................

78

Abb. 59

Datei auswählen ........................................................................................................................

79

Abb. 60

Mehrfache Selektion und FW-Update .......................................................................................

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