Comunicazione EnDat 3

L'interfaccia EnDat 3 richiede

  • due fili per la comunicazione e
  • di norma altri due fili per l'alimentazione di tensione dell'encoder.

L'assenza della componente continua del flusso di dati digitale consente di modulare la comunicazione sui fili di alimentazione e quindi di ridurre il numero dei fili per determinate applicazioni (ad esempio cavo motore ibrido) a un totale di due fili.

Le specifiche dell'interfaccia EnDat 3 seguono un modello di layer orientato a OSI:

  • Il lato encoder dell'interfaccia viene contrassegnato come slave
  • Il lato dell'elettronica successiva viene contrassegnato come master

La comunicazione viene eseguita nella modalità half-duplex:

  • Un ciclo di comunicazione è composto da una richiesta del master e da una successiva risposta dello slave 
  • La comunicazione tra master e slave è suddivisa nella comunicazione in foreground e in quella in background.

Comunicazione in foreground

La comunicazione in foreground è prevista per dati che devono essere disponibili nel ciclo di comunicazione (ad esempio ciclo di regolazione).

  • Richiesta e risposta sono strutturate in frame con lunghezza fissa. Vengono introdotte da un preambolo (PRE) e terminate da un postambolo (POST)
  • Tramite la richiesta REQ la comunicazione viene controllata con l'encoder ovvero vengono avviate determinate azioni nell'encoder (ad esempio la cancellazione di messaggi di errore ecc.)
  • La REQ definisce quindi anche i contenuti della risposta
  • Indipendentemente dal contenuto della REQ, la risposta si articola in base alla sequenza temporale in dati ad alta e a bassa priorità. 

La risposta contiene:

Un HPF (High Priority Frame)
Il frame HPF trasmette tipicamente la posizione dell'encoder. A seconda dell'encoder possono essere definite anche altre informazioni che vengono trasmesse in HPF

Un LPH (Low Priority Header)
L'header LPH comprende informazioni di stato sui seguenti contenuti di dati. Trasmette anche informazioni sul numero del frame LPF trasmesso e sulla lista di invio. La lista di invio descrive la sequenza temporale del frame LPF nei singoli cicli di comunicazione

A richiesta fino a 15 LPF (Low Priority Frame)
I frame LPF trasmettono informazioni supplementari come

  • valori diagnostici,
  • informazioni sui sensori,
  • informazioni ridondanti per Functional Safety.

I frame LPF con EnDat 3 sono un ampliamento del concetto delle informazioni supplementari di EnDat 2.2. La commutazione tra diversi LPF viene eseguita in base a una lista di invio precedentemente configurata nella memoria dell'encoder e non richiede alcun intervento nel ciclo di regolazione da parte dell'elettronica successiva.

La configurazione della lista di invio viene eseguita in modo volatile dopo ciascun riavvio o in modo duraturo nella memoria permanente dell'encoder. Durante il funzionamento la lista di invio determina i frame LPF che sono contenuti di ciclo in ciclo nella risposta. Possono essere archiviate fino a otto diverse liste di invio nella memoria. Il tipo della richiesta determina la lista di invio che è attiva e consente quindi una reazione rapida e flessibile dell'elettronica successiva a diversi stati operativi.

Un ciclo di comunicazione è rappresentato a titolo di esempio come segue:

  • Un ciclo completo contiene sempre le parti rappresentate in bianco
  • A richiesta sono inoltre possibili fino a 15 LPF (contrassegnati in grigio)
  • I contenuti dei protocolli REQ, HPF, LPH e i singoli frame LPF sono salvati tramite un CRC (Cyclic Redundancy Check)

       

Comunicazione in background

Esistono inoltre funzioni con una richiesta temporale ridotta, ad esempio lettura e scrittura della memoria encoder. Per queste funzioni è definito un canale in background con EnDat 3. La comunicazione in background è integrata nella comunicazione in foreground e utilizza i relativi frame (REQ, LPH, LPF) come pacchetto dati. Il canale in background consente quindi ad esempio una lettura o una scrittura della memoria encoder nel ciclo di regolazione. Per il canale in background, tuttavia, non è presente alcuna richiesta in tempo reale.

Comunicazione dati su bus

Per applicazioni speciali, oltre alla modalità punto a punto EnDat 3 offre la possibilità di una comunicazione dati su bus. La richiesta viene quindi estesa di un frame di richiesta bus prima del frame di richiesta normale. In questo modo possono essere eseguite risposte di diversi utenti in un ciclo di comunicazione.

Diagnostica

L'interfaccia EnDat consente il monitoraggio esteso e la diagnostica dell'encoder senza richiedere ulteriori linee dati. La diagnostica costituisce un presupposto essenziale per l'elevata affidabilità del sistema globale generando a tale scopo:

  • indici di valutazione,
  • messaggi di errore,
  • allarmi.

Fattori determinanti sono:

  • prevedibilità dell'impiego della macchina,
  • supporto del tecnico dell'assistenza in loco,
  • semplice valutazione della riserva funzionale dell'encoder,
  • semplificazione della ricerca errori in caso di riparazione,
  • creazione di significative statistiche di qualità.

Per analizzare la funzionalità dell'encoder, nelle apparecchiature EnDat i cosiddetti indici di valutazione possono essere letti ciclicamente dall'encoder.

Gli indici di valutazione

  • riproducono lo stato attuale dell'encoder,
  • definiscono il tempo medio di funzionalità di un encoder.

La scalatura è identica per tutti i sistemi di misura HEIDENHAIN, permettendo così una valutazione universale.

Insieme ad altri dati dei sensori, i tempi medi di funzionalità costituiscono la base per il monitoraggio delle condizioni e la manutenzione predittiva tramite l'elettronica successiva di livello superiore.

       

Informazioni di sistema

Informazioni di sistema, ossia la cosiddetta targhetta di identificazione elettronica, sono disponibili tramite EnDat sia per l'encoder sia per il sistema.

  • I parametri encoder, ossia tutti i parametri necessari per la messa in servizio dell'encoder, sono salvati nell'encoder.
  • I parametri di sistema possono essere archiviati dall'OEM o dal costruttore dell'impianto nella memoria dell'encoder. Le aree di accesso possono essere protette tramite password.
  • I dati di stato del sistema o del processo, i cosiddetti dati sullo stato operativo, possono essere archiviati nell'encoder durante il normale funzionamento. I dati sullo stato operativo possono essere anche rilevati automaticamente dall'encoder.

Controllo di accesso

Le aree di memoria possono essere protette mediante l'autenticazione utente a diversi livelli. Come livelli di accesso sono disponibili OEM1, OEM2 e utente. L'autenticazione viene eseguita tramite una password a 32 bit. Al momento della fornitura, OEM1, OEM2 e utente sono liberi e possono essere protetti con diverse password.

Le informazioni monogiro e multigiro possono essere inoltre impostate e protette in modo indipendente tra loro.

Applicazioni tipiche sono:

  • OEM1 (produttore di motori): è impostato monogiro ed è descritta la memoria OEM1. A tale scopo è definita una password, l'area OEM1 è protetta
  • OEM2 (costruttore della macchina): è impostato multigiro ed è descritta la memoria OEM2. A tale scopo è definita una password separata, l'area OEM2 è protetta
  • Utente (cliente): è possibile descrivere la memoria utente. A tale scopo è definita una password separata, l'area utente è protetta

EnDat Master

Il Master EnDat 3 gestisce la comunicazione con gli encoder EnDat 3 di HEIDENHAIN. Si consente così con massima semplicità il trasferimento di informazioni inviate tramite l'interfaccia EnDat 3 all'applicazione di ordine superiore. A causa delle elevate frequenze di trasmissione si impiega di norma un FPGA o ASIC. Per l'integrazione in un FPGA o ASIC, HEIDENHAIN offre un Master EnDat 3 e codice VHDL.

EnDat 3 Evaluation Board

Il software EnDat 3 Evaluation Board consente un ampio test dell'interfaccia EnDat 3 insieme con un EnDat 3 Evaluation Board. EnDat 3 Evaluation Board può essere impiegato quindi come Master EnDat 3 e consente così insieme al software una comunicazione diretta con l'encoder o la comunicazione con una API esterna.