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Beckhoff TwinCAT + EPOS4 / IDX Konfiguration & Beispielcode

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Jürgen Wagenbach
  • Aktualisiert

Thema:

  • Wie muss ein TwinCAT System für den Einsatz einer EPOS4 oder IDX (mit EtherCAT) konfiguriert werden?
  • Gibt es von maxon spezifische Motion Libraries oder Beispielprogramme?

Etwas technisches Hintergrundwissen:

Die EPOS4 (wie auch der IDX) basieren auf dem standardisierten "CiA402 - CANopen device profile for drives and motion control" für die Kommandierung und den Datenaustausch via CANopen oder EtherCAT. Alle Motorsteuerungen, die diesen Standard erfüllen, können somit weitestgehend auf eine einheitliche Art und Weise (unabhängig vom Hersteller des Antriebs und der Steuerung) von einer SPS kommandiert werden. Es werden deshalb von maxon auch keine eigenen spezifischen Motion-Control Bibliotheken oder Beispielprogramme zur Verfügung gestellt. Es können direkt die Motion-Control Bibliotheken der SPS-Hersteller eingesetzt werden nachdem die Antriebssteuerung (= EPOS4) oder der Antrieb (= IDX-ET) mit dem sogenannten "System Manager" des SPS-Herstellers (z.B. Beckhoff) in die SPS Systemumgebung eingebunden wurde. 

Interna für Insider und Experten:
Die Motion-Control Bibliotheken der SPS-Hersteller betreiben die EPOS4 oder IDX (wie alle CIA402-konformen Antriebssteuerungen) in der Regel in der sogenannten "CSP - Cyclic Synchronous Position" Betriebsart. Die SPS führt hierbei die Bahnberechnung jeder Antriebsachse aus und kommandiert die CiA402-konforme Motorsteuerung (= EPOS4 oder IDX). Die von der SPS berechneten "Target position" Daten und das "Controlword" werden via sogenannter "SYNC PDO" in einem präzisen, schnellen Takt von typ. 1 oder 2 ms an die Motorsteuerung übertragen. Die SPS Motion-Control Bibliothek kann hierbei auch rein drehzahlgeregelte Funktionen oder Referenzierungsbefehle ausführen. Obwohl dies aus Anwendungssicht wie der "PVM - Profile Velocity Mode" oder "Homing Mode" erscheint, werden die Bewegungsabläufe und Überwachungen auf SPS-Ebene berechnet und ausgeführt und lediglich die resultierenden "Target position" Sollwerte für die CSP - Betriebsart und die Regelung zyklisch an die Motorsteuerung (z.B. EPOS4, IDX-ET) übergeben.

 

Lösung bzw. Schritte in der Praxis:

1.) SPS Motion Control Library

Bei Nutzung einer SPS bietet der SPS-Hersteller in der Regel eine Motion-Control Bibliothek an, mit welcher beliebige Motorsteuerungen und Antriebe kommandiert werden können, die dem CiA402 Standard entsprechen (was bei der EPOS4 oder dem IDX der Fall ist). Im Falle von Beckhoff besteht das SPS-System somit aus TwinCAT plus der Beckhoff "NC Library".

2.) Motor- und Reglerkonfiguration

Die Motor- und Reglerkonfiguration (= automatischen Tuning) muss für die Motorsteuerung einmalig vor dem Setup mit der SPS erfolgen. Hierfür stehen die folgenden Wizards der maxon "EPOS Studio" Software zur Verfügung:

  • "Startup" Wizard
  • "Regulation Tuning" Wizard

mceclip0.png

Kurze Video-Schulungen zu diesen und weiteren Tools finden sich im "Videos"-Bereich jeder EPOS4 Produktwebsite, z.B. www.maxongroup.com/maxon/view/product/control/Positionierung/EPOS-4/546047 

Die wichtigsten Video-Links:

3.) Einbindung von EPOS4 / IDX in die SPS-Systemumgebung

Die EPOS4 wie auch der IDX-ET muss in die Systemumgebung der SPS eingebunden werden. Die notwendigen Schritte und Hinweise für die Integration in eine Beckhoff TwinCAT Umgebung sind in den folgenden Dokumenten beschrieben:

  • EPOS4:
    Kapitel "6.3 Beckhoff TwinCAT Integration" der "EPOS4 Application Notes Collection.pdf"
    -> C:\Program Files (x86)\maxon motor ag\EPOS IDX\EPOS4\05 Applications\Application Notes
  • IDX:
    Kapitel "5.3 Beckhoff TwinCAT Integration" der "IDX Application Notes Collection.pdf"
    -> C:\Program Files (x86)\maxon motor ag\EPOS IDX\IDX\05 Applications\Application Notes

Bitte befolgen Sie jedem der einzelnen Konfigurationsschritte, die in den Dokumenten beschrieben sind. Bei Unklarheiten steht Ihnen das maxon Support Center natürlich gerne zur Verfügung.

Ergänzende Hinweise:

  • Bitte beachten Sie, dass 1 ms die schnellste von der EPOS4 und IDX unterstützte Bus-Zykluszeit ist  (bei CANopen wie auch EtherCAT). Stellen Sie sicher, dass die SPS keine schnellere Bus-Zykluszeit (d.h. kleiner als 1000 us) verwendet. Falls eine zu schnelle SPS Bus-Zykluszeit konfiguriert ist, treten Kommunikationsfehler auf und von der SPS wird möglicherweise die Fehlermeldung "... invalid DC timing" gemeldet.
  • Bitte beachten Sie die korrekte Konfiguration des Objekts "Interpolation time period value"  (0x60C2/01) der EPOS4 bzw. IDX. Dieses muss identisch wie die SPS Bus-Zykluszeit (bzw. SYNC Periode) konfiguriert werden. Bei einer fehlerhaften Konfiguration oder dem Defaultwert von '0' werden Motorbewegungen, die von der SPS im "CSP - Cyclic Synchronous Position" Mode der EPOS4 oder IDX kommandiert werden, sich ruckartig verhalten und auch deuitliceh Motorgeräusche auftreten. Detaillierte Hinweise zur Bedeutung und Funktionsweise des "Interpolation Period Value" finden sich in dem folgenden verlinkten Support Center Dokument::
    -> EPOS4 / IDX: CSP Mode -> Bedeutung des "Interpolation time period value"? 
  • Falls Sie die Verwendung eines "normalen" mit einer Soft-SPS und EtherCAT planen, überprüfen Sie, ob die Ethernet-Schnittstelle im Einsatz für den schnelle EtherCAT Datenaustausch in Echtzeit geeignet und freigegeben ist.  Eine Liste von approbierten Ethernet-Schnittstellen und Chip-Sätzen findet sich auf der Beckhoff Website:
    -> Beckhoff Website: Supported network controllers 
    -> Beckhoff Website: TwinCAT System requirements

4.) Beispielprogramme

Bei Nutzung der Motion-Control Bibliothek des SPS-Herstellers werden von diesem in der Regel auch entsprechende Beispielprogramme zur Verfügung gestellt. maxon stellt keine eigenen zusätzlichen Beispiele zur Verfügung, da die Standard-Beispiele des SPS-Herstellers auch für die EPOS4, den IDX-ET (und auch alle anderen CiA402 Motion Control Slaves) genutzt werden können.

 

Benötigen Sie zusätzliche Unterstützung durch maxon?

Bitte haben Sie Verständnis, dass maxon keinen Engineering-Support für Beckhoff System Umgebungen oder sogar die Anwendungsprogrammierung anbieten kann. Wir unterstützen Sie jedoch gerne bei der Integration der EPOS4 (oder eines IDX) in ein Beckhoff Projekt. Reichen Sie in diesem Fall bitte ein Supportanfrage ein und stellen Sie uns die folgenden Informationen und Dateien zur Verfügung:

  1. Beckhoff's SPS Projekt Datei:
    -> "Beckhoff Information System: SPS Projekt-Datei Exportieren und transferieren" 
    -> "SPS-Projekt exportieren und importieren"

  2. EPOS4's *.dcf Konfigurationsdatei
    -> "EPOS / IDX: Export der Parameter-Konfiguration in eine *.dcf Datei"

  3. Artikelnummer der eingesetzten maxon Motorkombination
    (bzw. die Motor- und Encoder-Datenblätter sofern es der Antrieb eines anderen Anbieters ist).

  4. Versorgungsspannung der EPOS4

  5. Jegliche Information betreffend Beckhoff TwinCAT oder EPOS4 Fehlermeldungen (soweit vorhanden).
    Bitte beachten Sie das folgenden verlinkte Support Center Dokument, in welchem beschrieben ist, wie die Fehlermeldungen bei einer EPOS4 mit EtherCAT ausgelesen werden können::
    -> "EPOS4 / IDX EtherCAT: In welchem Objekt finden sich die Fehlercodes?"

 

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