1.1. Versione

Quest’Application Note contiene alcune informazioni aggiuntive per l’uso dell’uscita encoder presente sugli azionamenti HIWIN serie E1.

1.2. Requisiti

Nel seguito, si farà riferimento ai seguenti:

Per ulteriori informazioni, fare riferimento alla seguente documentazione HIWIN:

·         E1 Series Servo Drive User Manual V3.1 (EN) o più recente

·         E Series Servo Drive Thunder Software Operation Manual V3.5 o più recente

Ulteriore documentazione specifica verrà indicata nei capitoli rilevanti.

1.3. Contatti utili

2.1. Descrizione

Qualora l’applicazione richieda di trasmettere il feedback di posizione (i.e. il segnale encoder) dal drive a qualche tipo di elettronica a monte (ad es. PLC, fotocamera, testina di stampa, etc...), gli azionamenti serie E mettono a disposizione due alternative:

1)      Bus di campo (EtherCAT CoE, Profinet): è possibile leggere il feedback di posizione leggendo un opportuno registro in scambio col drive. È possibile leggere sia la posizione assoluta che la posizione incrementale;

2)      Uscita encoder cablata (connettore CN6): è possibile trasmettere una posizione incrementale tramite un’uscita differenziale 5V TTL, RS422 (ovvero, come se fosse un encoder digitale incrementale, AqB, 5V differenziale).

In questa Application Note approfondiremo la seconda alternativa.

Fig. 2.1 - Schema funzionale dell’uscita encoder

2.2. Specifiche generali

Di seguito sono riportate le specifiche generali dell’uscita encoder:

Fig. 2.2 - Specifiche dell'uscita encoder

2.3. Cablaggio

HIWIN raccomanda sempre di cablare l’uscita encoder in modo differenziale. Ovvero, per ogni canale (A, B) si raccomanda di cablare entrambi i fili (+ e -). Cablare solo uno dei due può causare disturbi elettrici indesiderati sull’uscita encoder.

Il Pin SG (Signal Ground) va cablato sullo 0V dell’elettronica a monte.

Fig. 2.3 - Cablaggio uscita encoder (Drive E1 Standard ED1S)

Fig. 2.4 - Assegnamento pin (Drive E1 Standard ED1S)

2.4. Modalità di funzionamento

Esistono due modalità di funzionamento dell’uscita encoder:

·         Buffered: il segnale encoder viene ritrasmesso così com’è, senza ulteriori elaborazioni. Supporta solo l’encoder incrementale digitale.

o   Disponibile sia su drive Standard che Fieldbus.

·         Emulated: il segnale encoder viene prima scalato e poi trasmesso. Supporta encoder incrementali digitali ed encoder seriali. Sempre disponibile su drive Standard.

o   Drive Fieldbus: disponibile a partire dal firmware 2.8.16.

o   Modalità gantry: non disponibile per il drive Slave.

Fig. 2.5 - Buffered vs Emulated

2.5. Massima frequenza uscita encoder

Firmware precedenti a 2.12.5 (escluso)

 ·         18 Mcount/s (cioè 18 MHz) per la modalità emulated encoder con encoder seriali e incrementale digitale e con drive STANDARD;

 ·         100 kHz per la modalità emulated encoder con encoder seriale, incrementale analgico e incrementale digitale e con drive FIELDBUS (sia EtherCAT che Profinet, aggiornamento 03/2023)

·         20 Mcount/s (cioè 20 MHz) per la modalità buffered con encoder incrementale digitale

Firmware successivi a 2.12.5 (incluso)

 ·         18 Mcount/s (cioè 18 MHz) per la modalità emulated encoder con encoder seriali e incrementale digitale (qualsiasi drive);

·         20 Mcount/s (cioè 20 MHz) per la modalità buffered con encoder incrementale digitale (qualsiasi drive / encoder)

3.1. Abilitazione uscita encoder

L’abilitazione del buffered encoder o dell’emulated encoder avviene dal bit 0 del parametro Pt207:

Fig. 3.1 - Parametro Pt207, bit 0

·         Pt207.xxx0 à abilita l’Emulated Encoder

·         Pt207.xxx1 à abilita il Buffered Encoder

Dall’Interface signal monitor di THUNDER è possibile visualizzare sia i segnali encoder in ingresso che quello in uscita:

Fig. 3.2 - Interface signal monitor

·         “AqB output”: visualizza il valore dell'uscita encoder incrementale AqB.

• • NOTA: questo campo mostrerà un valore diverso da zero solo nel caso si utilizzi l'encoder Emulated. Nel caso di encoder Buffered, il valore in questo campo resta zero.

·         “AqB encoder”: visualizza i conteggi encoder (encoder incrementale digitale).

·         “Serial encoder”: visualizza i conteggi encoder (encoder seriale).

·         “Lissajous”: visualizza il cerchio di Lissajous e i conteggi encoder (encoder incrementale analogico).

3.2. Scalatura

La scalatura dell'uscita viene effettuata tramite il parametro Pt212 (per motori rotativi) oppure il parametro Pt281 (per motori lineari):

Fig. 3.3 - Parametro Pt212

L'unità di misura (per Pt212 e Pt281) è il Pulse Edge, che equivale a 1 conteggio encoder:

Fig. 3.4 - Pulse Edge e Counts

Qualora si voglia registrare il segnale dell'encoder Emulated, registrare i seguenti segnali:

• X_emu_enc
• X_EMU_PAO
• X_EMU_PBO

Non esistono segnali per registrare l'encoder Buffered.

4.1. Servomotore EM1 e uscita encoder Emulated

Configuriamo l'encoder emulato (Pt207.xxx0) con Pt212 = 8'388'608:

 Fig. 4.1 - Encoder emulato con Servomotore EM1, Pt212 = 8388608

In questo modo il limite dato dai 18 Mcount/s corrisponde a:

18'000'000 count/s / 8'388'608 count/giro = 2.146 rps = 128.75 rpm

Per velocità superiori a 128.75 rpm verrà generato l'allarme AL.511 (Encoder pulse output overspeed):

Fig. 4.2 - AL.511

Impostando invece P212 = 8'192:

Fig. 4.3 - Encoder emulato con Servomotore EM1, Pt212 = 8192

E' possibile alzare il limite di velocità a:

18'000'000 count/s / 8'192 count/giro = 2197 rps = 131'835 rpm

Andando quindi a coprire tutto il range di velocità del servomotore (0...3000 rpm):

Fig. 4.4 - Test @150rpm

Fig. 4.5 - Test @1800rpm

4.2. Servomotore con encoder digitale e uscita encoder Buffered

Consideriamo il caso di un servomotore con encoder incrementale digitale, 10'000 conteggi/giro e uscita encoder Buffered (Pt207.xxx1).

Andando a leggere l'uscita encoder con dispositivo esterno (ad es. scheda di acquisizione), si verifica che effettivamente a un giro motore corrispondono 10'000 impulsi/giro anche sull'uscita encoder:

Fig. 4.6 - Encoder incrementale digitale e uscita Buffered