Quickstart

1. Montage

Montieren Sie die EL2212 wie im Kapitel Montage und Verdrahtung beschrieben.

2. Konfiguration

Erstellen Sie eine Konfiguration im TwinCAT Systemmanager, indem Sie die Klemme manuell einfügen oder online scannen. Beachten Sie dazu das Installationskapitel TwinCAT Entwicklungsumgebung.

EtherCAT XML Device Description Sollte in Ihrem System die XML-Beschreibung ihrer EL2212 nicht vorliegen, können Sie die entsprechende aktuellste XML-Datei im Download-Bereich auf der Beckhoff Website herunterladen (http://www.beckhoff.de/german/default.htm?download/elconfg.htm) und entsprechend der Installationsanweisungen installieren.

3. Auslieferungszustand

Die Klemme verhält sich im Auslieferungszustand bzw. nach Scannen im Systemmanager wie folgt

• frame-getriggert SM-synchron, kein Distributed-Clocks-Betrieb
• Prozessdaten Status + Control

Zur Ansteuerung des Aktors muss lediglich Output bedient werden.

• CoE-Einstellungen (hier Kanal 1)

4. Distributed-Clocks-Betrieb

Wenn Sie Distributed-Clocks-Betrieb nutzen wollen, stellen Sie entsprechend die Prozessdaten und die Betriebsart um.

Es wird für erste funktionale Aktor-Tests der Standard-Betrieb empfohlen.

5. Berechnung der Aktorspezifischen Parameter

Der Innenwiderstand des Aktors muss so beschaffen sein, dass die EL2212 unter Beachtung der anliegenden Versorgungsspannung [24 .. 72 V DC] sowohl in der Boost- wie auch in der Haltephase den empfohlenen Strombereich von [0,2 .. 10 A] erreicht.

Beispiel: Aktor mit U_nenn = 12 V, R_i = 8 Ω, I_nenn = 1,5 A.

Es wird ein Booststrom von 4,5 A und ein Haltestrom von 0,75 A gewählt. Für die Boostphase ist also eine Versorgungsspannung von mind. 36 V nötig - die EL2212 erzeugt diese Versorgungsspannung nicht selbst! Sie muß extern erzeugt und an die EL2212 angelegt werden.

Dauer der Boost-On- und Boost-Off-Phase werden zu je 25 ms gewählt. Die Abschaltschwelle für die Boost-Off-Phase wird auf -200 mA gesetzt.

Berücksichtigung der Mechanik Es sind die Anwendungshinweise bei der Auslegung zu berücksichtigen.

CoE-Parameter

Die CoE-Parameter müssen nun kanalweise im CoE hinterlegt werden.

Parametrierung über das CoE-Verzeichnis (CAN over EtherCAT) Die Parametrierung der Klemme wird über den CoE - Online Reiter (mit Doppelklick auf das entsprechende Objekt) bzw. über den Prozessdatenreiter (Zuordnung der PDOs) vorgenommen. Beachten Sie bei Verwendung/Manipulation der CoE-Parameter die allgemeinen CoE-Hinweise: - StartUp-Liste führen für den Austauschfall - Unterscheidung zwischen Online/Offline Dictionary, Vorhandensein aktueller XML-Beschreibung - "CoE-Reload" zum Zurücksetzen der Veränderungen

Die Übererregung beispielsweise für Kanal 1 bildet sich im CoE

für einen bestimungsgemäßen Ablauf nach

wie folgt ab:

• Phase A:
  Beim Einschalten des Ausgangs (Zeitpunkt t₁) wird zuerst ein Boost-Strom in den Aktor eingeprägt, dessen Soll-Höhe I₂ durch CoE (Index 0x80n0:01) bestimmt wird.
  Dazu wird von der Klemme nach U = R * I₂ aus 0x80n0:01 BoostCurrent und 0x80n0:05 CoilResistance die nötige BoostOn-Ausgabespannung für die Boostphase berechnet. Es empfiehlt sich anwenderseitig zuvor manuell diese Rechnung durchzuführen und zu kontrollieren, ob die Ausgabespannung <= der Versorgungsspannung 0x80n0:03 ist, da die Klemme keine Spannung > Versorgungsspannung ausgeben kann! Wie schnell der Strom dann real ansteigt, hängt von der Induktivität der Last ab. Wenn BoosterOnTime zu kurz gewählt wird, wird der gewünschte Boost-Strom gar nicht erreicht.
  Dabei gibt es 2 Möglichkeiten:
• Spannungsgeführter Betrieb: 0x80n2:1A Boost Mode = Disabled (default)
  Die vorberechnete BoostOn-Ausgabespannung wird durch die interne PWM statisch/ungeregelt ausgegeben, es findet keine Stromregelung statt. Für eine gut funktionierende und schnelle Stromregelung müssen die Versorgungsspannung (Index 0x80n0:03) und der Innenwiderstand des Aktors (Index 0x80n0:05) genau angegeben werden. Die beiden Werte werden zur Berechnung der Vorsteuerung herangezogen. Das bedeutet, je besser die Vorsteuerung eingestellt ist, desto weniger muss der Stromregler nachregeln.
  Da meist Ausgabespannung < Versorgungsspannung, wird der Aktor nicht so schnell gefahren, wie er eigentlich könnte. Ab FW11 wird der folgend beschriebene Stromgeführte Betrieb empfohlen.
  Beispielhafter Verlauf (blau = realer Strom, gelb = statische Spannungs-PWM).
  Hinweis: in 0x80n0:05 CoilResistance ist der halbe reale Widerstandswert einzutragen, also bei 5 Ω Spulenwiderstand sind 2,5 Ω im CoE einzutragen.



• Stromgeführter Betrieb: 0x80n2:1A Boost Mode = Enabled (ab FW11)
  Es findet eine fortlaufende Stromregelung in der BoostOn- und Boost-OffPhase statt: um den Soll-Strom I2 schnell zu erreichen gibt der Kanal anfangs die volle Versorgungsspannung aus, was sich in einem deutlich schnelleren Ansprechen des Aktors auswirkt. Erst später setzt die interne PWM ein und regelt auf den BoostCurrent.
  Ab FW11 ist dies die empfohlene Betriebsart (Achtung: im Austauschfall gegen EL2212 FW<11 ist die Funktion nicht gegeben!)
  Beispielhafter Verlauf (blau = realer Strom, gelb = geregelte Spannungs-PWM)
  Hinweis: in 0x80n0:05 CoilResistance ist der volle reale Widerstandswert einzutragen, also bei 5 Ω Spulenwiderstand sind 5 Ω im CoE einzutragen.



• Phase B:
  nach Ablauf der der Zeit t₂-t₁ (Index 0x80n0:06 BoosterOnTime) geht die Stromregelung vom Boost-Strom in den Nennstrom (Index 0x80n0:02) über. In diesem Bereich findet aktive Stromregelung durch die interne PWM (Veränderung des Tastverhältnis) statt.
• Phase C:
  Phase C (Zeitpunkt t₃ bis t₄) verhält sich bei aktivierter BoosterOffTime (Index 0x80n2:02) analog zur Phase A, nur dass die EL2212-Versorgungsspannung invertiert an den Aktor ausgegeben wird. Der Strom wird dabei gemessen. Der Gegenstrom I(t) ist abhängig von
  - der Induktivität
  - der zur Verfügung stehenden Versorgungsspannung 0x80n0:05
  - der o.a. Einstellung 0x80n2:1A Boost Mode (ab FW11):
  Disabled (default): siehe Spannungsgeführter Betrieb in Phase A
  Enabled: siehe Stromgeführter Betrieb in Phase A, Stromregelung entsprechend 0x80n0:01 Boost Current
  
  Das Ausschalten kann in zwei verschiedenen Verhaltensweisen konfiguriert werden. Hierfür wird der aktuelle Aktorstrom gemessen und ausgewertet.
  - Ist die Abschaltschwelle des Aktorstroms deaktiviert (Index 0x80n2:03 = FALSE), wird nach Ablauf der BoosterOffTime (t₄-t₃ , Index 0x80n0:07) die Treiberstufe ohne weitere Kontrolle in den Freilauf geschaltet, die Aktoransteuerung endet also.
  - Ist sie aktiviert Index 0x80n2:03 = TRUE), überwacht die Klemme zwei Zustände: das Ablaufen der BoosterOffTime und das Unterschreiten des eingestellten Stromschwellwertes CurrentSwitchOffThreshold Index 0x80n0:08). Beim Auftreten einer der beiden Bedingungen wird hier die Treiberstufe in den Freilauf geschaltet. Der Schwellwert kann auch negative Werte annehmen, um das sichere Abschalten des angeschlossenen Aktors zu gewährleisten.

Die Regelfaktoren (Kp, Ki, Index 0x80n1:01; 0x80n1:02) sollten im Normalfall nicht verändert werden, da die Standardeinstellung für die meisten Anwendungen ausreichend ist.

Für Kanal 2 sind die entsprechenden Werte in Index 0x8010, 0x8011 und 0x8012 zu verändern.

Es können für jeden Kanal unterschiedliche Werte angegeben werden. Die Einstellungen können auch über die SPS/PLC/Task zur Laufzeit geladen werden.

7. Betrieb

Wenn der Aktor angeschlossen ist, wird nun bei jeder Aus/An/Aus-Betätigung der parametrierte Stromverlauf ausgegeben.

Zur Diagnose können verwendet werden

• das zyklische PDO Status
• die PDO InfoData
  sie können mit weiteren technischen Informationen belegt werden, z.B. ist dort ein weiteres, ausführlicheres StatusWord verfügbar