HDT ha introdotto di recente l'Encoder Assoluto Heidenhain come opzione su tutti i nuovi motori brushless della serie BH10 e BH14. I trasduttori Heidenhain sono dotati di protocollo EnDat nella variante 2.1 e 2.2.
Con l’occasione dell’evento fieristico di SPS Parma 2023 presenterà anche la versione del motore BH10 equipaggiata con il nuovissimo encoder assoluto EQI1131 dotato del nuovo protocollo di comunicazione EnDat3 proprietario di Heidenhain e che verrà immesso sul mercato tra qualche mese.
Interfaccia digitale EnDat Endat3
E' un'interfaccia digitale proprietaria e concorrente di Hiperface e BiSS dedicata alla trasmissione dei dati di posizione di Encoder Assluti a drive e controlli.
EnDat3 è l'evoluzione nel segno della continuità del protocollo EnDat2.1 nato nel 1995 che vantava l'installazione automatica del sistema, l'etichetta ID elettronica, una memoria OEM, una gestione degli allarmi, evoluto poi in EnDat2.2 nel 2003 con il passaggio da encoder puramente seriale e rafforzando la sicurezza funzionale, introducendo sensori di temperatura, diagnostica online e tecnologia del cavo ibrido HMC 6
Il nuovo Endat3 fa un balzo in avanti e si presenta come protocollo full digital con le seguenti caratteristiche:
- Trasmissione dei dati su cavo ibrido HMC2
- Topologie Bus
- Integrazione dei Sensor Boxes
- Integrazione di sensori addizionali a quelli già presenti nell'encoder
- Riduzione del tempo di ciclo a 15µs
- Maggior ampiezza di banda passante con 12.5Mbps a 100m con 100m di cavo
- Funzionalità Safety fino a SIL3 attraverso comunicazione black channel
- Migliorate funzionalità di comunicazione dei dati sia per il controllo motore che per la diagnostica relativa all'industria 4.0
EnDat 3: comunicazione
EnDat 3 richiede due fili per la comunicazione e di solito utilizza due fili aggiuntivi per l'alimentazione dell'encoder. Tuttavia, poiché il flusso di dati digitali non ha componenti in DC, la comunicazione può essere modulata sui fili di alimentazione, riducendo così il numero complessivo di fili a solo due per determinate applicazioni (ad esempio, cavi motore ibridi).
La specifica dell'interfaccia EnDat 3 segue un modello di livello basato su OSI. Il lato dell'encoder dell'interfaccia viene indicato come slave e il successivo lato dell'elettronica come master. La comunicazione avviene in modalità half duplex. Un ciclo di comunicazione consiste in una richiesta del master seguita da una risposta dello slave. La comunicazione tra master e slave è suddivisa in comunicazione principale e comunicazione in background
Comunicazione Principale
La comunicazione Principale è destinata ai dati che devono essere disponibili nel ciclo di comunicazione (ad es. ciclo del controller). Le richieste e le risposte sono strutturate in frame con una lunghezza definita. Ogni richiesta e risposta inizia con un preambolo (PRE) e termina con un post-ambolo (POST). Il frame di richiesta REQ controlla la comunicazione con l'encoder o attiva determinate azioni al suo interno (ad es. cancellazione di messaggi di errore) e quindi determina anche il contenuto della risposta. Indipendentemente dal contenuto del frame REQ, il frame di risposta è suddiviso cronologicamente in dati ad alta priorità e dati a bassa priorità.
Comunicazione di Background
Alcune attività, come la lettura e la scrittura nella memoria dell'encoder, richiedono tempi ridotti. Per questi tipi di attività, EnDat 3 definisce un canale in background. La comunicazione in background è incorporata nella comunicazione principale e utilizza i suoi frame come vettori di trasporto (REQ, LPH, LPF). Il canale di background consente quindi di leggere e scrivere nella memoria dell'encoder nel clock del controller. Tuttavia, il canale in background non è in grado di gestire le richieste in tempo reale.
Operatività Bus
Oltre al funzionamento punto-punto, EnDat 3 offre anche il funzionamento bus per applicazioni speciali. Nel funzionamento del bus, un frame di richiesta del bus viene aggiunto davanti al frame di richiesta, consentendo così a più partecipanti di inviare risposte in un singolo ciclo di comunicazione.
Funzionalità di sicurezza
EnDat supporta l'uso di encoder in applicazioni legate alla sicurezza. Questa capacità si basa sui seguenti standard: DIN EN ISO 13849-1 (successore di EN 954-1), nonché EN 61508 e EN 61800-5-2. In questi standard, i sistemi relativi alla sicurezza sono valutati in base alle probabilità di guasto di componenti e sottosistemi integrati, tra gli altri criteri. Questo approccio modulare aiuta i produttori a implementare i propri sistemi completi consentendo loro di basarsi su sottosistemi precedentemente qualificati.
La sicurezza funzionale fornita con gli encoder EnDat 3 per applicazioni fino a SIL 3 si basa sui seguenti fattori:
- Valore di posizione:
- Due valori di posizione indipendenti: Pos1 (alta risoluzione) e Pos2 (bassa risoluzione, se applicabile)
- Confronto di Pos1 e Pos2 dall'unità di controllo sicura
- Campionamento dinamico forzato
- Test ciclico della funzione di monitoraggio nell'encoder
- Messaggi di errore
- Monitoraggio dei bit di errore F1 e F2
- Attraverso il balck channel, non è necessario un master EnDat e quindi non fa parte di la catena di sicurezza
- Separazione della comunicazione con Motion Controller e Safe Control Unit (ad es. messaggi di errore separati)
Diagnostica
EnDat consente un monitoraggio e una diagnostica completi dell'encoder senza cavi aggiuntivi. La sua diagnostica genera numeri di valutazione, messaggi di errore e avvisi e rappresenta un ingrediente chiave per ottenere un'elevata disponibilità nel sistema completo.
Informazioni di sistema
EnDat rende disponibili informazioni di sistema sull'encoder e sul sistema (ad es. etichetta ID elettronica)
Sistema di controllo accesso aree di memoria
Le aree di memoria possono essere protette da vari livelli di autenticazione dell'utente. I livelli di accesso disponibili sono OEM1, OEM2 e Utente.
L'autenticazione viene eseguita con una password a 32 bit. Quando l'encoder viene spedito, le aree OEM1, OEM2 e Utente sono libere e possono essere protette da password separate.
Tecnologie di connessione
Gli encoder con interfaccia EnDat puramente seriale utilizzano prevalentemente elementi di collegamento M12 a 8 poli e M23 a 9 poli. Questa diffusa tecnologia di connessione offre i seguenti vantaggi:
- Tecnologia di connessione a buon mercato
- Dimensioni ridotte del connettore e cavi di connessione più sottili
Grazie al minor numero di fili, EnDat 3 offre ulteriori possibilità per miniaturizzare la tecnologia di connessione e adattarla ai requisiti dell'applicazione.
Cavi e connettori
Le alte frequenze di trasmissione su cavi lunghi impongono requisiti tecnologici rigorosi al cavo.
Nella variante a 4 fili, il master alimenta l'encoder con una coppia di fili e utilizza una seconda coppia di fili per comunicare con l'encoder.
Nella tecnologia a 2 fili (HMC 2) a differenza dell'opzione a 4 fili, si richiede hardware aggiuntivo. In questa configurazione, tale elettronica serve in contemporanea ad alimentare l'encoder e comunicare con esso lungo un'unica coppia di fili. A tale scopo, l'alimentazione dell'encoder e il flusso di dati sono separati da reti divisorie di frequenza (una sul master e una sullo slave).
E' possibile utilizzare una variante con Bus a 4 fili in modalità daisy-chain. Questa variante consente il funzionamento degli encoder su un bus daisy-chain. A differenza della variante a 4 fili, la variante con bus in daisy-chain a 4 fili richiede un ramo transceiver aggiuntivo all'interno dell'encoder. Questo ramo aggiuntivo del ricetrasmettitore stabilisce la connessione dati all'encoder successivo sul bus. La variante bus a margherita a 4 fili supporta anche la variante a 4 fili.
Con la variante a 4 fili è possibile collegare in cascata un sensor box
Alimentazione
La tensione di alimentazione e il consumo energetico sono indicati nelle specifiche di ciascun encoder. Per gli encoder con interfaccia EnDat 3 si consiglia una tensione di alimentazione di 12 V (±5 %).