Schnittstellenvon HEIDENHAIN-­
Messgeräten

12/2021

Schnittstellen

Schnittstellen als definierte Übergänge­zwischen Messgeräten und nachfolgenden
Elektroniken gewährleisten einen sicheren
Informationsaustausch.

InhaltSerielle Datenübertragung

HinweisSondergeräte können andere Schnitt­
stelleneigenschaften, z.B. Schirmung,aufweisen.

serielle Schnittstellenbidirektionale Schnittstelle

mit Inkrementalsignalen

4ohne Inkrementalsignale

HEIDENHAIN bietet Messgeräte mit Schnittstellen für viele gängige nachfolgende Elektroniken an. Welche Schnittstelle möglichist, hängt u. a. vom Messverfahren ab, nachdem das Messgerät arbeitet.
Messverfahren
Beim inkrementalen Messverfahren wird
die Positionsinformation durch Zählen dereinzelnen Inkremente (Messschritte) von
einem beliebig gesetzten Nullpunkt aus­gewonnen. Da zum Bestimmen von Posi­
tionen ein absoluter Bezug erforderlich ist,
wird zusätzlich ein Referenzmarkensignal
ausgegeben. Messgeräte, die nach dem­inkrementalen Messverfahren arbeiten,­geben in aller Regel Inkrementalsignale
aus. Manche inkrementale Messgeräte mit
integrierten Signalkonvertern verfügen übereine Zählerfunktion: Mit Überfahren der
Referenzmarke wird ein absoluter Posi­
tionswert gebildet und über eine serielle
Schnittstelle ausgegeben.

EnDat

Beim absoluten Messverfahren wird die
absolute Positionsinformation direkt aus
der Teilung der Maßverkörperung gewonnen. Der Positionswert steht unmittelbar nach dem Einschalten des Messgeräts
zur Verfügung und kann jederzeit von dernachfolgenden Elektronik abgerufen werden.
Messgeräte, die nach dem absoluten
Messverfahren arbeiten, geben Positionswerte aus. Manche Schnittstellen liefern
zusätzlich Inkrementalsignale.

Signalkonverter
Die Signalkonverter von HEIDENHAIN­ermöglichen eine flexible Anpassung derSchnittstellen von Messgerätesignalen
an die Anforderungen Ihrer Applikation.
­Applikationsabhängig werden zusätzliche
Signale wie z.B. Temperatursensoren verarbeitet und an die nachfolgende Elektronikübermittelt.

Absolute Messgeräte erfordern keine Referenzfahrt, vorteilhaft vor allem bei verketteten Anlagen, Transferstraßen oder Maschinen mit mehreren Achsen. Außerdem
bieten sie eine hohe Robustheit gegen
EMV-Störungen.

11

Siemens

firmenspezifischohne Inkrementalsignale

Fanuc

firmenspezifischohne Inkrementalsignale

Mitsubishi

firmenspezifischohne Inkrementalsignale

Yaskawa

firmenspezifischohne Inkrementalsignale

Panasonic

firmenspezifischohne Inkrementalsignale

PROFIBUS-DP

Feldbusohne Inkrementalsignale

12

PROFINET IO

Ethernet basierter Feldbus

ohne Inkrementalsignale

14

SSI

synchron serielle ­Schnittstelle

mit Inkrementalsignalen

16

1 VSS

Spannungssignale, hochinterpolierbar

18

11 µASS

Stromsignale, interpolierbar

21

TTL

RS 422 typ. 5 V

22

HTL

typ. 10 V bis 30 V

25

HTLs

typ. 10 V bis 30 V ohne inverse Signale

Inkrementalsignale
sinusförmige Signale

Rechtecksignale

Sonstige Signale
Kommutierungssignale

Limit/Homing

Blockkommutierung

27

Sinuskommutierung

28

Limit-Schalter29

Lage-Erkennung

30

Weitere Informationen

2

Weitere Informationen:

Mit Erscheinen dieses Prospekts verlieren
alle vorherigen Ausgaben ihre Gültigkeit.
Für die Bestellung bei HEIDENHAIN
maßgebend ist immer die zum Vertragsabschluss aktuelle Fassung des Prospekts.

• www.heidenhain.de/produkte/­
signalkonverter• Prospekt Kabel und Steckverbinder

Normen (EN, ISO, etc.) gelten nur, wenn
sie ausdrücklich im Prospekt aufgeführt
sind.

Signalkonverter

32

Diagnose, Prüf- und Testgeräte

34

Messprinzipien

38

Allgemeine Elektrische Hinweise

39

Kabellängen

41

				

– Bewährte Schnittstellentechnologie
konsequent weiterentwickelt

EnDat 3 überführt die Eigenschaften undVorteile von EnDat in die Zukunft einer digitalen Fertigung. Dafür setzt EnDat 3 aufeine neue Architektur, die Bewährtes weiterführt und bestmöglich die Durchgängigkeit
und Kompatibilität zu den Vorgängerschnittstellen aufrechterhält.
EnDat 3 Merkmale:• Datenübertragung im Hybridkabel• Bus-Topologien• Sensorik: Flexibilität der Dateninhalte
und Sensorbox• Funktionale Sicherheit: Kommunikationnach dem Black Channel-Prinzip• Höhere Datenbandbreite• Definition von Sendelisten• Systeminstallation: Einführung vonZugriffsebenen

Kommunikation

Schnittstelle
Protokoll

Request-Response-Verfahren im Halbduplex

Physik

RS-485: 4-Adern oder 2-Adern

Datenrate

12,5 Mbit/s (25 Mbit/s)

Kabellänge

max. 100 m bei 12,5 Mbit/s / max. 40 m bei 25 Mbit/s

HPF-Sendezeit(Verfügbarkeit der
Position im Master)typ.10 µs (der Parameter XEL.timeHPFout gibt die Zeitspannezwischen der Bildung des Positionswerts (Latch) und dem
Senden des vollständigen HPF an – ohne Kabel­einflüsse)Zykluszeit

typ. > 25 µs

Bus-Betrieb

Daisy-Chain

Funktionale
Sicherheit

ausgelegt bis SIL 3, Kommunikation nach dem
Black Channel-Prinzip

Funktionen

Bestellbezeichnungen
Die Bestellbezeichnung definiert grundlegende Eigenschaften der Kommunikation

Weitere Informationen:
www.endat.de

Diagnose

für Condition Monitoring und Predictive Maintenance

Systeminformationen

automatische Inbetriebnahme und Ablage von Betriebs­
zustandsdaten

Zugriffssteuerung

Benutzer-Authentifizierung für z.B. Nullpunktverschiebung,
OEM-Speicher

Unterstützte
­Kommunikationsarten

E30-R2

E30-R4

E30-RB

EnDat 3:
Kommunikation auf Versorgungsadern aufmoduliert



–

–

EnDat 3:
Kommunikation + separate
Versorgungsadern (4 Adern)

–





EnDat 3: Busbetrieb

–

–



Einbindung Sensorbox

–





D
Encoder
Messgerät+

Connection
Anschluss­designation
bezeichnung

Housing
Gehäuse4

Subsequent
unit
Nachfolgende

Elektronik

D
Cc

Blockschaltbild 2 Adern

UE

L

-

Ubat
GND

L

RS-485

P_SD+

C TR

R

P_SD-

Rs

R

Cm

Housing
GehäuseDie Schnittstelle benötigt für die Kommunikation zwei Adern. In der Regel werden bei
EnDat 3 zwei weitere Adern für die Spannungsversorgung des Messgeräts verwendet. Die Gleichanteilsfreiheit des digitalen
Datenstroms erlaubt es, die Kommunikation
auf die Versorgungsadern zu modulieren unddamit die Anzahl der Adern für bestimmte
Anwendungen (z. B. Hybrid-Motorkabel)
auf insgesamt zwei Adern zu reduzieren.
Die EnDat 3-Schnittstellenspezifikation folgt
einem an OSI orientierten Schichtenmodell.
Die Messgeräteseite der Schnittstelle wird
als Slave bezeichnet, die Seite der nachfolgenden Elektronik als Master. Die Kommunikation erfolgt im Halbduplexverfahren. Ein
Kommunikationszyklus besteht aus einem
Request des Masters und einer darauffolgenden R­ esponse des Slaves. Des Weiteren
ist die Kommunikation zwischen Masterund Slave in zwei Bereiche unterteilt, die
Foreground-Kommunikation und die
Background-­Kommunikation.
Foreground-Kommunikation
Die Foreground-Kommunikation ist für Daten
vorgesehen, die im Kommunikationszyklus(z.B. Reglertakt) zur Verfügung stehen sollen.
Request und Response sind in Frames mit
fester Länge strukturiert. Sie werden jeweils von einer Preamble (PRE) eingeleitet
und von einer Postamble (POST) abgeschlossen. Über den Request REQ wird die
Kommunikation mit dem Messgerät gesteuert bzw. werden bestimmte Aktionen
im Messgerät (z. B. Löschen von Fehlermeldungen etc.) ausgelöst. Der REQ bestimmt damit auch die Inhalte der Response.
Unabhängig vom Inhalt des REQ gliedert
sich die Response nach der zeitlichen Abfolge in hochpriore und niederpriore Daten.
Die Response enthält:• Einen HPF (High Priority Frame)
Der HPF überträgt typischerweise die
Position des Messgeräts. Je nach Messgerät können auch andere Informationen
definiert werden, die im HPF übertragenwerden• Einen LPH (Low Priority Header)
Der LPH enthält Statusinformationenüber die folgenden Dateninhalte. Er überträgt auch Informationen zur Anzahl derübertragenen LPF und zur Sendeliste.
Die Sendeliste beschreibt die zeitliche
Abfolge der LPF in den einzelnen Kommunikationszyklen• Optional bis zu 15 LPF (Low Priority
Frames)Die LPF übertragen Zusatzinformationen
wie z. B. Diagnosewerte, Sensorinformationen oder redundante Informationen
für die Funktionale Sicherheit

Anwendungsschicht

47
Angle

31
16 Bit MT

Standardisierte Positionsformate
Messgeräteprofile
Fehlerbehandlung
Zugriffsebenen....

032 Bit ST

BGD
ForegroundandBackground

Transportschicht

Foreground
Background (eingebettet in den Foreground)
Sendelisten (vordefinierte Kommunikation)
Busbetrieb....

Wort 00
Wort
Wort
Wort11
Wort 22
Wort

Sicherungs-/
Vermittlungsschicht

BUS REQ

Request-Response Verfahren
Feste Datenrahmen....

HPF LPH LPF LPF

RS-485, 2-Adern / 4-Adern
12.5 Mbit/s / 25 Mbit/s
Busbetrieb....

Bitübertragungsschicht

Schichtenmodell der EnDat 3-Kommunikation

Die LPF bei EnDat 3 sind eine Erweiterung
des Konzepts der Zusatzinformationen bei
EnDat 2.2. Die Umschaltung zwischen verschiedenen LPF erfolgt nach einer vorher
im Speicher des Messgeräts konfigurierten
Sendeliste und bedarf keines Eingriffs durch
die nachfolgende Elektronik im Reglertakt.
Die Konfiguration der Sendeliste erfolgt entweder flüchtig nach jedem Neustart oderdauerhaft im permanenten Speicher desMessgeräts. Im laufenden Betrieb bestimmt
die Sendeliste, welche LPF von Zyklus zu
Zyklus in der Response enthalten sind. Es
können bis zu acht verschiedene Sendelisten
im Speicher abgelegt werden. Die Art desRequest bestimmt, welche Sendeliste aktiv
ist, und erlaubt damit eine schnelle und­flexible Reaktion der nachfolgenden Elek­tronik auf verschiedene Betriebszustände.
Im Folgenden ist ein Kommunikationszyklus
exemplarisch dargestellt. Ein vollständiger
Zyklus enthält immer die weiß gekennzeichneten Teile; optional sind zusätzlich bis
zu 15 LPF (grau gekennzeichnet) möglich.
Die Protokollinhalte REQ, HPF, LPH und dieeinzelnen LPF sind jeweils über einen CRC(Cyclic Redundancy Check) abgesichert.

Background-Kommunikation
Zusätzlich gibt es Aufgaben mit einer niedrigeren zeitlichen Anforderung, z.B. Lesenund Schreiben des Messgerätespeichers.
Für diese Aufgaben ist bei EnDat 3 ein
Background-Kanal definiert. Die BackgroundKommunikation ist eingebettet in die­Foreground-Kommunikation und benutzt
deren Frames (REQ, LPH, LPF) als Transportcontainer. Damit erlaubt der BackgroundKanal z. B. ein Lesen und Schreiben desMessgerätespeichers im Reglertakt. Allerdings gibt es für den Background-Kanal­keine Echtzeitanforderungen.
Busbetrieb
Für spezielle Applikationen bietet EnDat 3
neben dem Punkt-zu-Punkt Betrieb die
Möglichkeit einer Kommunikation im Busbetrieb. Dann wird der Request um einen
Bus Request Frame vor dem normalen­Request Frame erweitert. Dadurch können
Responses mehrerer Teilnehmer in einem
Kommunikationszyklus erfolgen.

RequestPRE

REQ
4 ByteResponse
POST

PRE

HPF

LPH

LPF

8 Byte4 Byte8 BytePOST

Kommunikationszyklus

Weitere Informationen:• EnDat 3 Schnittstellenspezifikation• www.endat.de5

Verbindungstechnik

Funktionale Sicherheit
EnDat unterstützt grundsätzlich den
Einsatz von Messgeräten in sicherheits­
gerichteten Applikationen. Dazu werden
die Normen DIN EN ISO 13849-1 (Nach­folger der EN 954-1) sowie EN 61508
und EN 61800-5-2 als Basis herangezogen.
In diesen Normen erfolgt die Beurteilung
sicherheitsgerichteter Systeme unter an­
derem auf Basis von Ausfallwahrschein­lichkeiten integrierter Bauelemente bzw.
Teilsysteme. Der modulare Ansatz erleichtert den Herstellern sicherheitsgerichteter
Anlagen die Realisierung ihrer Komplett­systeme, da sie auf bereits qualifizierten
Teilsystemen aufbauen können.
Die Basis der Funktionalen Sicherheit mit
EnDat 3-Messgeräten für Applikationen bis
SIL 3 bilden folgende Faktoren:• Positionswert– Zwei unabhängige Positionswerte Pos1
(hochaufgelöst) und Pos2 (ggf. niedriger
aufgelöst)– Vergleich von Pos1 und Pos2 durch die
Sichere Steuerung (Safe CU)• Zwangsdynamisierung– Zyklischer Test der Überwachungsfunktion im Messgerät• Fehlermeldungen– Überwachung der Fehlerbits F1 und F2• Ein sicherer EnDat Master wird nicht benötigt (Black Channel) und ist damit nicht
Bestandteil der Sicherheitskette• Trennung der Kommunikation zum­Motion Controller und zur Sicheren Steuerung (Safe CU), z. B. getrennte Fehlermeldungen

DiagnoseÜber EnDat ist eine weitgehende Überwachung und Diagnose des Messgerätes ohne
zusätzliche Leitung möglich. Die Diagnose
generiert Bewertungszahlen, Fehlermeldungen und Warnungen und gilt als wesentliche Voraussetzung für die hohe Verfügbarkeit des Gesamtsystems.
Entscheidende Faktoren sind:• Planbarkeit des Maschineneinsatzes• Unterstützung des Servicetechnikers
vor Ort• Einfache Beurteilung der Funktions­reserve des Messgeräts• Vereinfachung der Fehlersuche im­Reparaturfall• Erstellung aussagekräftiger Qualitäts­
statistiken
Zur Bewertung der Funktionalität des Messgerätes können bei EnDat-Geräten sogenannte Bewertungszahlen zyklisch aus dem
Messgerät ausgelesen werden. Die Bewertungszahlen geben den aktuellen Zustanddes Messgeräts wieder und bestimmen
die Funktionsreserve eines Messgeräts.
Ihre Skalierung ist für alle HEIDENHAINMessgeräte identisch. Damit ist eine durchgängige Bewertung möglich. Zusammen
mit weiteren Sensordaten bilden die Funktionsreserven die Basis für Condition Monitoring und Predictive Maintenance durchdie übergeordnete nachfolgende Elektronik.

Zusammengefasst heißt das:Einfache Implementierbarkeit durch den
Black Channel-Ansatz in Kombination mit
standardisierten Positionsformaten und derVerlagerungsmöglichkeit der Zwangsdynamisierung in das Messgerät.

Systeminformationen
Systeminformationen, also das sogenannte
elektronische Typenschild, stehen über­EnDat sowohl zum Messgerät als auch zum
System zur Verfügung:• Die Messgeräte-Parameter, also alle zur
Inbetriebnahme notwendigen Parameterdes Messgeräts, sind im Messgerät gespeichert.
• Systemparameter können vom OEM bzw.
Anlagenbauer im Speicher des Mess­
geräts abgelegt werden. Die Zugangsbereiche können über Passwörter geschützt
werden.
• Zustandsdaten des Systems oder desProzesses, die sogenannten Betriebs­
zustandsdaten, können im Regelbetrieb
im Messgerät abgelegt werden. Betriebszustandsdaten kann das Messgerät auchselbstständig erfassen.

Bei Messgeräten mit rein serieller EnDatSchnittstelle werden hauptsächlich 8-polige
M12-Steckverbindungen, aber auch 9-polige
M23-Steckverbindungen verwendet. Diese
weitverbreitete Steckertechnik bietet viele
Vorteile:• Kostenoptimierte Verbindungstechnik• Kleinere Abmessungen der Stecker unddünnere Verbindungskabel

Kabel
Hohe Übertragungsfrequenzen in Kombination mit großen Kabellängen stellen hohetechnische Anforderungen an das Kabel.
HEIDENHAIN-Kabel sind dafür qualifiziert –auch aufgrund des speziell für diese Anwendung entwickelten Kabelaufbaus. Daher
empfehlen wir HEIDENHAIN-Kabel zu verwenden.

EnDat 3 bietet durch die reduzierte Anzahl
von Adern weitere Möglichkeiten, die Verbindungstechnik zu miniaturisieren bzw.
­optimal an die Anforderungen der Applikation
anzupassen.

4-Ader-Technik
In der 4-Ader-Variante versorgt der Master
auf einem Adernpaar das Messgerät und
kommuniziert über ein zweites Adernpaar
mit dem Messgerät.

AnschlussConnection
designation
bezeichnung
Encoder
Messgerät
Up

Zugriffssteuerung
Speicherbereiche können durch die entsprechende Benutzer-Authentifizierung aufverschiedenen Ebenen geschützt werden.
Als Zugriffsebenen stehen OEM1, OEM2
und Benutzer zur Verfügung. Die Authenti­
fizierung erfolgt über ein 32-Bit-Passwort.
Bei Auslieferung sind OEM1, OEM2 undBenutzer offen und können durch verschiedene Passwörter geschützt werden.
Außerdem können Single- und Multiturn­informationen unabhängig voneinander eingestellt und geschützt werden. Typische
Anwendungen sind:• OEM1 (Motorenhersteller): Singleturn ist
eingestellt und OEM1-Speicher wird beschrieben. Dafür ist ein Passwort festgelegt, der OEM1-Bereich ist geschützt• OEM2 (Maschinenhersteller): Multiturnist eingestellt und OEM2-Speicher wird
beschrieben. Dafür ist ein separates
Passwort festgelegt, der OEM2-Bereich
ist geschützt• Benutzer (Kunde): Benutzer-Speicher
kann beschrieben werden. Dafür ist ein
separates Passwort festgelegt, der­Benutzer-Bereich ist geschützt

UE

0V

SD+
SD-

Housing
GehäuseSubsequent unit
Nachfolgende
Elektronik

GND
RS-485R

Cm

2-Ader-Technik (HMC 2)
Die 2-Ader-Variante erfordert im Vergleich
zur 4-Ader-Variante zusätzlich Hardware.
Bei der 2-Ader-Variante versorgt die nachfolgende Elektronik auf einem einzigen
Adernpaar das Messgerät und kommuniziert
auf demselben Adernpaar mit dem Messgerät. Dazu werden Messgeräteversorgung
und Datenstrom mit einer Frequenzweicheauf Master-Seite und mit einer Frequenzweiche auf Slave-Seite voneinander getrennt.
4-Ader-Bus im Daisy-Chain-Betrieb
Mit der Variante 4-Ader-Bus im Daisy-ChainBetrieb können Messgeräte an einem DaisyChain-Bus betrieben werden. Im Vergleich
zur 4-Ader-Variante wird bei der Variante
4-Ader-Bus im Daisy-Chain-Betrieb ein zusätzlicher Sende- und Empfangszweig(Transceiver) im Messgerät benötigt. Der
zusätzliche Sende- und Empfangszweig stellt
die Datenverbindung zum nachfolgenden
Messgerät im Bus her. Die Variante 4-AderBus im Daisy-Chain-Betrieb unterstützt
auch die 4-Ader-Variante.
Sensorbox
Bei der 4-Ader-Variante kann eine Sensorbox eingeschleift werden.

R

Housing
GehäuseBlockschaltbild 4-wire

Spannungsversorgung
Bei Versorgungsspannung und Leistungsaufnahme sind die Vorgaben des jeweiligen
Messgeräts einzuhalten. Für Messgeräte
mit EnDat 3-Schnittstelle wird eine Versorgungsspannung von 12 V (±5 %) empfohlen.

Weitere Informationen:• EnDat 3 AnwendungsbedingungenFunktionale Sicherheit• www.endat.de

Weitere Informationen:• EnDat 3 Hardware-Spezifikation• Prospekt Kabel- und Steckverbinder• Produktinformation HMC 6• Produktinformation HMC 2• www.endat.de
Beispielhafte Darstellung der Funktionsreserve6

Ein-Kabel-Lösung HMC 2:
Standardkomponenten für eine sichere­Verbindung7

– Die bidirektionale Schnittstelle

Das EnDat-Interface ist eine digitale, bidirektionale Schnittstelle für Messgeräte.
Sie ist in der Lage, sowohl Positionswerte
auszugeben, als auch im Messgerät gespeicherte Informationen auszulesen, zu
aktualisieren oder neue Informationen abzulegen. Aufgrund der seriellen Datenübertragung sind 4 Signalleitungen ausreichend. Die Daten werden synchron zu
dem von der nachfolgenden Elektronik vorgegebenen Taktsignal übertragen. Die Auswahl der Übertragungsart (Positionswerte,
Parameter, D­ iagnose ...) erfolgt mit ModeBefehlen, welche die nachfolgende Elektronik an das Messgerät sendet. Bestimmte
Funktionen sind nur mit EnDat 2.2-ModeBefehlen verfügbar.
Historie und Kompatibilität
Die seit Mitte der 90er Jahre verfügbare
EnDat 2.1-Schnittstelle wurde mittlerweile
auf die Version EnDat 2.2 erweitert (fürNeuanwendungen empfohlen). EnDat 2.2
ist von der Kommunikation, den Befehlssätzen und Zeitbedingungen kompatibel zur
Version EnDat 2.1, bietet jedoch deutliche
Vorteile. So ist es möglich mit dem Positionswert sogenannte Zusatzinformationen (z. B.
Sensorwerte, Diagnose, usw.) zu übertragen,ohne dafür eine eigene Abfrage zu starten.
Dies erlaubt weitere Messgerätetypen (z.B.
mit Batteriepufferung, inkrementale Messgeräte, usw.) zu unterstützen. Dazu wurdedas Protokoll der Schnittstelle erweitert unddie Zeitverhältnisse (Taktfrequenz, Rechenzeit, Recovery Time) optimiert.
Unterstützte Messgeräte-Typen
Folgende Messgeräte-Typen werden derzeit
mit der EnDat 2.2-Schnittstelle unterstützt(auslesbar aus dem Speicherbereich desMessgerätes):• Längenmessgerät inkremental• Längenmessgerät absolut• Rotatives Messgerät Singleturn inkremental• Rotatives Messgerät Singleturn absolut• Multiturn-Drehgeber• Multiturn-Drehgeber mit Batteriepufferung
Für die verschiedenen Messgeräte-Typenmüssen z.T. Parameter unterschiedlich interpretiert werden (siehe EnDat-Spezifikation)oder EnDat-Zusatzinformationen verarbeitet
werden (z. B. inkrementale oder batteriegepufferte Messgeräte).

Schnittstelle

EnDat seriell bidirektional

Datenübertragung

Positionswerte, Parameter und Zusatzinformationen

Dateneingang

Differenzleitungsempfänger nach EIA-Standard RS-485
für S­ ignale CLOCK und CLOCK sowie DATA und DATA

Datenausgang

Differenzleitungstreiber nach EIA-Standard RS-485 fürSignale DATA und DATA

Positionswerte

Steigend bei Verfahren in Pfeilrichtung(siehe Anschlussmaße der Messgeräte)

Inkrementalsignale

Geräteabhängig
» 1 VSS, TTL, HTL (siehe jeweilige Inkrementalsignale)

Bestellbezeichnungen
Die Bestellbezeichnungen definieren die
zentralen Technischen Daten und geben­Auskunft über:• Typischen Spannungsversorgungsbereich• Befehlssatz• Verfügbarkeit von Inkrementalsignalen• Maximale Taktfrequenz
In der Bestellbezeichnung ist an zweiter
Stelle die Schnittstellengeneration hinterlegt.
Bei Messgeräten der aktuellen Generation
ist die Bestellbezeichnung aus dem Messgerätespeicher auslesbar.
Inkrementalsignale
Manche Messgeräte stellen zusätzlich Inkrementalsignale zur Verfügung. Sie werden
meist benutzt um die Auflösung des Posi­
tionswertes zu erhöhen oder eine zweite
nachfolgende Elektronik zu bedienen. Aktuelle Gerätegenerationen besitzen eine hoheinterne Auflösung und stellen deshalb keine
Inkrementalsignale mehr zur Verfügung. Ob
das Messgerät Inkrementalsignale ausgibt
ist aus der Bestellbezeichnung ersichtlich:• EnDat01 mit Inkrementalsignalen 1 VSS• EnDatH mit Inkrementalsignalen HTL• EnDatT mit Inkrementalsignalen TTL• EnDat21 ohne Inkrementalsignale• EnDat02 mit Inkrementalsignalen 1 VSS• EnDat22 ohne Inkrementalsignale
Anmerkung zu EnDat01/02:
Die Signalperiode ist im Speicher desMessgerätes abgelegt
Anmerkungen zu EnDatH/EnDatT:
Für die Angabe des Interpolationsfaktors,
mit dem die internen Inkrementalsignale
ausgegeben werden, wird ein Buchstabe
an die Bestellbezeichnung angehängt:• a 2fache Interpolation• b ohne Interpolation• c	0,5fache Interpolation­(Inkrementalsignale/2)

8

Versorgungsspannung
Die typische Versorgungsspannung derMessgeräte hängt von der Schnittstelle ab:
EnDat01
EnDat215 V ±0,25 V

EnDat02
EnDat223,6 V bis 5,25 V bzw. 14 V

EnDatH

10 V bis 30 V

EnDatT

4,75 V bis 30 V

Ausnahmen sind in den Technischen Daten
dokumentiert.
Befehlssatz
Der Befehlssatz beschreibt die verfügbaren
Mode-Befehle, die den Informationsaustausch zwischen Messgerät und nachfolgenden Elektroniken definieren. Der Befehlssatz EnDat 2.2 beinhaltet alle EnDat 2.1Mode-Befehle. Zusätzlich erlaubt EnDat 2.2
weitere Mode-Befehle zur Auswahl von Zusatzinformationen und ermöglicht Speicherzugriffe auch im geschlossenen Regelkreis.
Bei Übertragung eines Mode-Befehls aus
dem Befehlssatz EnDat 2.2 an ein Mess­
gerät, das nur den EnDat 2.1-Befehlssatz
unterstützt, kommt es zu einer Fehlermeldung. Welcher Befehlssatz unterstützt wird,
ist im Speicherbereich des Messgerätes
abgelegt:• EnDat01/21/H/T	Befehlssatz 2.1
oder 2.2• EnDat02/22		
Befehlssatz 2.2

Taktfrequenz
Die Taktfrequenz ist – abhängig von der­Kabellänge (max. 150 m) – variabel zwischen
100 kHz und 2 MHz. Mit Laufzeitkompensation in der nachfolgenden Elektronik sindTaktfrequenzen bis 16 MHz bzw. Kabellängen bis maximal 100 m möglich. Bei EnDatMessgeräten mit Bestellbezeichnung­EnDatx2 ist die maximale Taktfrequenz im
Mess­gerätespeicher abgelegt. Bei allen anderen Messgeräten beträgt die maximale
Taktfrequenz 2 MHz. Eine Laufzeitkompensation ist nur für die Bestellbezeichnungen
EnDat21 und EnDat22 vorgesehen; zu­EnDat02 ­siehe Anmerkung.

Kabellänge in m 				EnDat 2.1; EnDat 2.2 ohne Laufzeitkompensation

Taktfrequenz in kHzEnDat 2.2 mit Laufzeitkompensation (durch den EnDat-Master)

EnDat01
EnDatT
EnDatH≤ 2 MHz (siehe Diagramm „ohne Laufzeitkompensation“)

Kabellängen bis max. 300 m sind nach Rücksprache mit HEIDENHAIN unter bestimmten BedingungenmöglichEnDat21≤ 2 MHz

EnDat02≤ 2 MHz bzw.
≤ 8 MHz bzw. 16 MHz(siehe Anmerkung)

EnDat22≤ 8 MHz bzw. 16 MHz

Positionswerte
Der Positionswert kann mit oder ohne Zusatzinformationen übertragen werden. Er wird
frühestens nach Ablauf der Rechenzeit tcal
bzw. nach 14,5 Takten an die nachfolgende
Elektronik übertragen. Die Rechenzeit wird
bei der höchsten für das Gerät zulässigen
Taktfrequenz ermittelt, maximal aber bei
8 MHz.

Zusatzinformationen
Je nach Übertragungsart (Auswahl überMRS-Code) können an den Positionswert
eine oder zwei Zusatzinformationen angehängt werden. Welche Zusatzinformationen
das jeweilige Messgerät unterstützt ist in
den Parametern des Messgerätes hinterlegt.
Die Zusatzinformationen enthalten:

Für den Positionswert wird nur die benötigte
Anzahl an Bit übertragen. Die Bit-Anzahl ist
damit abhängig vom jeweiligen Messgerät
und kann für eine automatische Parametrierung aus dem Messgerät ausgelesen­werden.

­ tatusangaben, Adressen und DatenS• WRN – Warnungen• RM – Referenzmarke• Busy – ParameterabfrageÜbertragungsfrequenzen bis zu 16 MHz in
Kombination mit großen Kabellängen stellenhohe technische Anforderungen an das­Kabel. Das direkt am Messgerät angeschlossene Adapterkabel darf aus Gründen
der Übertragungstechnik nicht länger als
20 m sein. Größere Kabellängen werden
aus einem max. 6 m langem Adapterkabel
und einem Verlängerungskabel realisiert.
Generell muss die komplette Übertragungsstrecke für die jeweilige Taktfrequenz ausgelegt sein.
Anmerkung zu EnDat02
EnDat02-Messgeräte können eine steck­bare Kabelbaugruppe aufweisen. Über die
Ausführung des Adapterkabels entscheidet
der Kunde, ob das Gerät mit Inkremental­
signalen oder ohne Inkrementalsignale betrieben wird. Dies hat auch Einfluss auf die
maximal mögliche Taktfrequenz. Bei Adapterkabeln mit Inkrementalsignalen ist die Taktfrequenz eingeschränkt auf 2 MHz, sieheauch EnDat01. Bei Adapterkabeln ohne
­Inkrementalsignale kann die Taktfrequenz
maximal 16 MHz betragen. Die genauen
Werte sind im Speicher des Messgeräts
abgelegt.

Typische Betriebsarten
Betriebsart EnDat 2.1: In dieser Betriebsart
werden Messgeräte verwendet, die zusätzlich Inkrementalsignale zur Verfügung stellen.
Für die Positionswertbildung wird einmalig
die Absolutposition gleichzeitig mit der Inkrementalposition ausgelesen und zu einem
Positionswert verrechnet. Die weitere­Bildung des Positionswertes im Regelkreis
beruht auf den Inkrementalsignalen. Es
werden ausschließlich EnDat 2.1-Mode-­
Befehle verwendet.
Betriebsart EnDat 2.2: In dieser Betriebsart
werden rein serielle Messgeräte verwendet. Für die Positionswertbildung wird in­jedem Regelzyklus der Positionswert aus
dem Messgerät ausgelesen. Für das Aus­
lesen des Positionswertes werden typisch
EnDat 2.2-Mode-Befehle verwendet. Fürdas Lesen und Schreiben von Parametern
nach dem Einschalten werden typisch­EnDat 2.1-Mode-Befehle verwendet.
Bei der EnDat 2.2-Schnittstelle können imgeschlossenen Regelkreis neben der Position auch Zusatzinformationen abgefragt
und Funktionen (z.B. Parameter lesen/­schreiben, Fehlermeldungen zurücksetzenusw.) ausgeführt werden.

Daten Zusatzinformation 1• Diagnose• Positionswert 2• Speicherparameter• MRS-Code – Quittierung• Testwerte• Temperatur• Zusätzliche Sensoren
Daten Zusatzinformation 2• Kommutierung• Beschleunigung• Grenzlagensignale• Asynchroner Positionswert• Betriebszustandsfehlerquellen• Zeitstempel

9Firmenspezifische serielle Schnittstellen

Parameter sind in verschiedenen Speicherbereichen abgelegt, z. B.:• Messgerätespezifische Informationen• Informationen des OEM (z. B. „elektronisches Typenschild“ des Motors)• Betriebsparameter (Nullpunktverschiebung, Anweisung etc.)• Betriebszustand (Alarm- oder Warnmeldungen)Überwachungs- und Diagnosefunktionen
des EnDat-Interface ermöglichen eine detaillierte Überprüfung des Messgeräts.
• Fehlermeldungen• Warnungen• Online-Diagnose basierend auf Bewertungszahlen zur einfachen Bestimmung
der Funktionsreserve eines Messgeräts• Parameter für den Messgeräte-Anbau

Absolutes Messgerät

Nachfolgende Elektronik
Inkremental­
signale *)Absoluter­Positionswert

Betriebs­
parameter

Betriebs­
zustandParameter
des OEM» 1 VSS A*)
EnDat-Schnittstelle

Speicherbereiche
Im Messgerät stehen mehrere Speicher­bereiche für Parameter zur Verfügung, dievon der nachfolgenden Elektronik gelesen
und teilweise vom Messgerätehersteller,
vom OEM oder auch vom Endkunden beschrieben werden können. Die Parameterdaten werden in einem permanenten Speicher abgelegt. Dieser Speicher erlaubt nur
eine begrenzte Anzahl von Schreibzugriffen
und ist nicht für die zyklische Ablage vonDaten ausgelegt. Bestimmte Speicherbereiche lassen sich mit einem Schreibschutz(rücksetzbar nur durch Messgerätehersteller)versehen.

Parameter des­Messgeräteherstellers für
EnDat 2.1

Systeminformationen
Systeminformationen, also das sogenannte
elektronische Typenschild, stehen über EnDatsowohl zum Messgerät als auch zum System zur Verfügung:• Die Messgeräte-Parameter, also alle zur
Inbetriebnahme notwendigen Parameterdes Messgeräts, sind im Messgerät­gespeichert.
• Systemparameter können vom OEM bzw.
Anlagenbauer im Speicher des Messgeräts abgelegt werden.
• Zustandsdaten des Systems oder desProzesses, die sogenannten Betriebszustandsdaten, können im Regelbetrieb im
Messgerät abgelegt werden.

» 1 VSS B*)

Steuerungs­
hersteller 1)

Schnittstelle

Bezeichnung
im Prospekt

Bestell­bezeichnung

Kenn­
Anmerkungbuchstabe2)

Siemens

Siemens­DRIVE-CLiQ

DRIVE-CLiQ

DQ01

S

Fanuc

Fanuc Serial­Interface a

Fanuc aFanuc02

F

Fanuc Serial­Interface ai

Fanuc ai

Fanuc05

High-speed, one-pair transmission­beinhaltet a Interface (normal andhigh speed, two-pair transmission)

Fanuc06

High-speed, one-pair transmission*) Geräteabhängig

EnDat 2.2

Funktionale Sicherheit – Grundprinzip
EnDat 2.2 unterstützt grundsätzlich den
Einsatz von Messgeräten in sicherheits­
gerichteten Applikationen. Dazu werden
die Normen DIN EN ISO 13849-1 (Nach­folger der EN 954-1) sowie EN 61508 und
EN 61800-5-2 als Basis herangezogen.
In diesen Normen erfolgt die Beurteilung­sicherheitsgerichteter Systeme unter an­
derem auf Basis von Ausfallwahrscheinlich­keiten integrierter Bau­elemente bzw. Teilsysteme. Der modulare Ansatz erleichtert
den Herstellern sicherheitsgerichteter Anlagen die Realisierung ihrer Komplettsysteme,da sie auf bereits qualifizierten Teilsystemen
aufbauen können.

Normal and high speed,
two-pair transmission

Mitsubishi

Mitsubishi
high speed­interface

Mitsubishi

Mitsu01
Mit02-4
Mit02-2
Mit03-4
Mit03-2

M

Two-pair transmission
Generation 1, two-pair transmission
Generation 1, one-pair transmission
Generation 2, two-pair transmission
Generation 2, one-pair transmission

Yaskawa

Yaskawa
Serial Interface

Yaskawa

YEC02

Y

–

Panasonic­Serial Interface

Panasonic

Panasonic

1)
2)

YEC07
Pana01
Pana02

kompatibel zu YEC02
P–
kompatibel zu Pana01

Für weitere Informationen zur Kombination von Messgerät und Steuerung kontaktieren Sie bitte den Steuerungshersteller
Der Kennbuchstabe ist ein Zusatz nach der Typenbezeichnung von HEIDENHAIN-Messgeräten, z. B. LC 495 S.

Weitere Informationen:„Funktionale Sicherheit“ unter
www.endat.de

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik

Datenübertragung

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Dimensionierung
IC1 = RS 485-Differenzleitungsempfänger
und -treiber
Z0 = 120 

Inkrementalsignale
abhängig vom­Messgerät (z. B. 1 VSS)

Weitere Informationen:

1 VSS

FAQ: RS-485 Transceiver unter
www.endat.de10

11Positionswerte
PROFIBUS-DP – serielle Schnittstelle

PROFIBUS-DP
Der PROFIBUS-DP ist ein herstellerunabhängiger, offener Feldbus nach der internationalen Norm EN 50170. Beim Anschluss
von Sensoren über Feldbussysteme werden
der Verkabelungsaufwand und die Anzahl
der Leitungen zwischen Messgerät undnachfolgender Elektronik minimiert.
Topologie und Buszuordnung
Der PROFIBUS-DP ist in Linienstruktur­aufgebaut. Übertragungsraten von bis zu
12 Mbit/s sind möglich. Es können sowohl
Mono- als auch Multi-Master-Systeme realisiert werden. Jeder Master kann nur seine
zugehörigen Slaves bedienen (Polling). Hierbei werden die Slaves zyklisch vom Master
abgefragt. Slaves sind beispielsweise Sensoren wie absolute Drehgeber, Längenmessgeräte oder auch Regeleinrichtungen
wie Frequenzumrichter von Motoren.
Physikalische Eigenschaften
Die elektrischen Eigenschaften des­PROFIBUS-DP entsprechen dem RS-485Standard. Als Busverbindung dient eine
­geschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung mit
aktiven Busabschlüssen an beiden Enden.

z. B.: absolutes Längenmessgerät LC 115

z. B.: Multiturn-Drehgeber ROQ 437
z. B.: SingleturnDrehgeber ROC 425

PROFIBUS-DP

z. B.: Frequenz­
umrichter mit
Motorz. B.: absolutes Winkelmessgerät RCN 8001
Busstruktur PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP-Profil
Zum Anschluss von absoluten Messgeräten(Encoder) an den PROFIBUS-DP wurden
bei der PNO (Profibus-Nutzer-Organisation)
standardisierte, herstellerunabhängige Profile definiert. Somit wird hohe Flexibilität
und einfache Konfiguration an allen Anlagen
gewährleistet, die diese standardisierten
Profile nutzen.
DP-V0 Profil
Das Profil kann bei der PNO in Karlsruhe
unter der Bestellnummer 3.062 angefordert­werden. Darin sind zwei Klassen definiert,
wobei die Klasse 1 dem Mindestumfang
entspricht und die Klasse 2 zusätzliche,­teilweise optionale Funktionen beinhaltet.
DP-V1 und DP-V2 Profil
Das Profil kann bei der PNO in Karlsruhe
unter der Bestellnummer 3.162 angefordert werden. Auch in diesem Profil gibt es
zwei Geräteklassen:• Klasse 3 mit den grundlegenden Funk­tionen und• Klasse 4 mit den vollen Skalierungs- und
Preset-Funktionen.
Zusätzlich zu den obligatorischen Funk­tionen der Klassen 3 und 4 sind optionale
Funktionen definiert.

Funktionen der Klasse DP-V0
MerkmalDatenwortbreite

KlasseRotative Messgeräte 16 Bit 31 Bit1)

Lineare Messgeräte 31 Bit1)

Positionswert im Dualcode

1,2







Datenwortlänge

1,2

16

32

32

Skalierungsfunktion  Messschritt/U  Gesamtauflösung

2
2







–
–

Zählrichtungsumkehr

1,2





–

Preset (Ausgangsdaten
16 bzw. 32 Bit)

2







Diagnosefunktionen   Warnungen und Alarme

2







Betriebszeiterfassung

2







Geschwindigkeit

2

 2)

 2)

–

Profilversion

2







Seriennummer

2







1)
2)

Inbetriebnahme
Die zur Systemkonfiguration notwendigenDaten der anschließbaren HEIDENHAINMessgeräte stehen als „elektronische­Datenblätter“ – sogenannte Geräte-StammDaten (GSD) – für jedes Messgerät zur­Verfügung. Diese Geräte-Stamm-Daten­beschreiben die Merkmale eines Gerätes
eindeutig und vollständig in einem genau
festgelegten Format. Somit ist eine einfacheund anwendungsfreundliche Integration
der Geräte in das Bussystem möglich.
Konfiguration
Die PROFIBUS-DP-Geräte können entsprechend den Bedürfnissen des Anwenders
konfiguriert und parametriert werden. Diese
mit Hilfe der GSD-Datei im Konfigurations­tool einmal gewählten Einstellungen werden
im Master gespeichert. Bei jedem Netzwerkstart werden damit die PROFIBUSGeräte konfiguriert. Dies vereinfacht einen
Gerätetausch: Die Konfigurationsdaten
brauchen weder bearbeitet noch neu eingegeben zu werden.
Es stehen zwei verschiedene GSD-Dateien
zur Auswahl:• GSD-Datei für das DP-V0-Profil• GSD-Datei für das DP-V1- und­DP-V2-Profil

12

SPS

Unterstützte Funktionen
Besondere Bedeutung in dezentralen Feldbussystemen besitzen die Diagnosefunktionen (z. B. Warnungen und Alarme) unddas „elektronische Typenschild“ mit Infor­
mationen wie Messgerätetyp, Auflösung,Messbereich. Aber auch die Programmierfunktionen wie Umschalten der Zählrichtung, Preset/Nullpunktverschiebung undÄndern der Auflösung (Skalierung) sindmöglich. Zusätzlich lässt sich die Betriebszeit des Messgeräts sowie die Geschwindigkeit erfassen.
Messgeräte mit PROFIBUS-DP
Die absoluten Messgeräte mit integrierter
PROFIBUS-DP-Schnittstelle werden direkt
in den PROFIBUS eingebunden. Zur Anzeige
der Betriebszustände, Versorgungsspannung und Busstatus verfügen sie überLEDs an der Rückseite.

* Mit EnDat-Interface

Leicht zugänglich unter der Buskappe untergebracht sind die Codierschalter für die­Adressierung (0 bis 99) und die Zuschaltung
des Abschlusswiderstands. Dieser ist zu aktivieren, falls es sich bei dem Drehgeber um
den letzten Teilnehmer am PROFIBUS-DP
handelt und nicht der externe Abschluss­
widerstand verwendet wird.

Bei Datenwortbreite > 31 Bit werden nur die oberen 31 Bit übertragen
Benötigt eine 32 Bit Konfiguration der Ausgangsdaten und 32 +16 Bit Konfiguration der
Eingangsdaten

Funktionen der Klasse DP-V1, DP-V2
MerkmalDatenwortbreite

KlasseRotative Messgeräte 32 Bit> 32 Bit

Lineare Messgeräte

Telegramm

3,4

81-84

84

81-84

Skalierungsfunktion

4





–

Zählrichtungsumkehr

4





–

Preset/­Nullpunktverschiebung

4







Azyklische Parameter

3,4







Kanalabhängige Diagnoseüber den Alarmkanal

3,4







Betriebszeiterfassung

3,4



1)

 1)

 1)

Geschwindigkeit

3,4



1)

 1)

–

Profilversion

3,4







Seriennummer

3,4







1)

Von DP-V2 nicht unterstützt

13

PROFINET IO – serielle Schnittstelle

PROFINET IO
PROFINET IO ist der offene Industrial
Ethernet Standard für die industrielle Kommunikation. Er baut auf das bewährte
Funktionsmodell von PROFIBUS-DP, nutzt
jedoch die Fast-Ethernet-Technologie als
physikalisches Übertragungsmedium undist somit für die schnelle Übertragung von
E/A-Daten zugeschnitten. Zeitgleich bietet
er die Übertragungsmöglichkeit für Bedarfsdaten, Parameter und IT-Funktionen.

RCN 8000IO Device

PROFINET IO arbeitet nach dem ProviderConsumer-Modell, das die Kommunikation
zwischen den gleichberechtigten Teilnehmern am Ethernet unterstützt. Vorteilhaft
ist, dass der Provider seine Daten ohne
Aufforderung des Kommunikationspartners
sendet.
Physikalische Eigenschaften
HEIDENHAIN-Messgeräte werden gemäß
100BASE-TX (IEEE 802.3 Clause 25) überein abgeschirmtes verdrilltes Adernpaar pro
Richtung an PROFINET angeschlossen.
Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt
100 Mbit/s (Fast-Ethernet).
PROFINET-Profil
HEIDENHAIN-Messgeräte erfüllen in derRegel die Definitionen nach Profil 3.162,
Version 4.2. Das Geräteprofil beschreibt die
Geberfunktionalität. Unterstützt werden­dabei die Funktionen der Klasse 4 (volle
Skalierungs- und Preset-Funktion). Zusätz­
liche Informationen über PROFINET können
bei der PROFIBUS-Nutzerorganisation PNO
bestellt werden.

14

IO Deviceweitere­Feldgeräte

Konfiguration
Profile sind vordefinierte Konfigurationen
der verfügbaren Funktionen und Leistungsmerkmale von PROFINET für den Einsatz
in bestimmten Geräten oder Anwendungen wie Drehgeber. Sie werden von PI(PROFIBUS & PROFINET International)­Arbeitsgruppen festgelegt und veröffentlicht.

PROFINET ermöglicht die Anbindung vondezentralen Feldgeräten an einen Controller
und beschreibt den Datenaustausch zwischen Controller und Feldgeräten, sowie
die Parametrierung und Diagnose. Das
PROFINET-Konzept ist modular aufgebaut.
Kaskadierungsfunktionen können vom Nutzer selbst ausgewählt werden. Diese unterscheiden sich im Wesentlichen in der Art
des Datenaustauschs, um den hohen Anforderungen an die Geschwindigkeit gerecht zu werden.
Topologie und Buszuordnung
Ein PROFINET-IO-System setzt sich zusammen aus:
• IO-Controller (Steuerung/SPS, kontrolliert die Automatisierungsaufgabe)• IO-Device (dezentrales Feldgerät, z.B.
Drehgeber)• IO-Supervisor (Entwicklungs- oder Dia­
gnose-Werkzeug, z. B. PC oder Programmiergerät)

IO Device

Inbetriebnahme
Um ein Messgerät mit PROFINET-Schnittstelle in Betrieb zu nehmen, muss eine
GSD-Datei heruntergeladen und in die­Konfigurationssoftware importiert werden.
Die GSD-Datei enthält die für ein PROFINETIO-Gerät notwendigen Ausführungsparameter.

SPS
IO Controller

IO Supervisor

LC 115

Unterstützte Funktionen

KlasseDrehgeber

Längenmessgeräte

Singleturn

Multiturn

Positionswert

3, 4







Isochron-Modus

4







Funktionsumfang der Klasse 4
Skalierungsfunktion
Messeinheiten pro Umdrehung
Gesamtmessbereich	Zyklischer Betrieb(binäre Skalierung)
Nichtzyklischer Betrieb
PresetCode-Sequenz
Preset-Steuerung G1_XIST1

4
4
4
4
4














–
–
–
–

4
4
4
4











–




Kompatibilitätsmodus(Messgeräteprofil V.3.1)

3, 4







Betriebszeit

3, 4







Geschwindigkeit

3, 4







Profilversion

3, 4







Permanente Speicherungdes Offsetwerts

4







Identifikation & Wartung (I & M)







Externes Firmware-Upgrade







Profile sind wichtig für die Offenheit, Interoperabilität und Austauschbarkeit, so dass
der Endverbraucher sicher sein kann, dassähnliche Geräte von verschiedenen Herstellern in einer standardisierten Weise funk­tionieren.
Messgeräte bzw. Gateway
mit PROFINET
Messgeräte mit integrierter PROFINETSchnittstelle bzw. das Gateway werden­direkt in das Netzwerk eingebunden. Die
Adressvergabe erfolgt automatisch überein im PROFINET integriertes Protokoll.
Ein PROFINET IO-Feldgerät wird innerhalb
eines Netzwerks durch seine physikalische
Geräte-MAC-Adresse adressiert. Zur Dia­
gnose des Busses und des Gerätes verfügen diese über zwei zweifarbige LEDs.
Ein Abschlusswiderstand für den letzten
Teilnehmer ist nicht notwendig.

15

SSI – serielle Schnittstelle

Der absolute Positionswert wird über die
Datenleitungen (DATA) synchron zu einemvon der Steuerung vorgegebenen Takt
(CLOCK) beginnend mit dem „most­significant bit“ (MSB) übertragen. Die­Datenwortlänge beträgt nach SSI-Standard
bei Singleturn-Drehgebern 13 Bit und bei
Multiturn-Drehgebern 25 Bit. Zusätzlich zu
den absoluten Positionswerten können
­Inkrementalsignale mit ausgegeben­werden. Signalbeschreibung siehe Inkrementalsignale.

Schnittstelle

SSI seriell

Bestellbezeichnung

Singleturn: SSI 39r1
Multiturn: SSI 41r1

Datenübertragung

Absolute Positionswerte

Dateneingang

Differenzleitungsempfänger nach EIA-Standard RS-485 für Signale
CLOCK und CLOCK

Datenausgang

Differenzleitungstreiber nach EIA-Standard RS-485 für Signale
DATA und DATA

Folgende Funktionen können über die Programmiereingänge der Schnittstelle durch
Anlegen der Versorgungsspannung UP aktiviert werden:• Drehrichtung
Durch dauerhaftes Anlegen eines HIGHPegels an PIN 2 (tmin > 1 ms) wird die
Drehrichtung für steigende Positions­werte umgekehrt.

Code

Gray-Code

Steigende­Positionswerte

bei Rechtsdrehung auf die Welle gesehen(über Schnittstelle umstellbar)

Inkrementalsignale

geräteabhängig
» 1 VSS, TTL, HTL (siehe jeweilige Inkrementalsignale)

Programmier­
eingänge
Inaktiv
Aktiv

Drehrichtung und Nullen: Verfügbarkeit siehe Dokumentation
des Messgeräts
LOW < 0,25 · UP
HIGH > 0,6 · UP

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
22
2
z.B. PUR [(4 x 0,14 mm ) + 4(2 x 0,14 mm ) + (4 x 0,5 mm )]max. 100 m
6 ns/mAchtung: Die Programmiereingänge müssen immer mit einem Widerstand (siehe
Eingangsschaltung der nachfolgenden Elektronik) abgeschlossen werden.
Ansteuerzyklus für vollständiges­Datenformat
Im Ruhezustand liegen Takt- und Datenleitungen auf dem HIGH-Pegel. Mit der ersten
fallenden Taktflanke wird der intern zyklischgebildete Positionswert gespeichert. Die
Datenübertragung erfolgt mit der ersten
steigenden Taktflanke.
Nach Übertragung eines vollständigen­Datenwortes bleibt der Datenausgang auf
dem LOW-Pegel, bis der Drehgeber für­einen neuen Messwertabruf bereit ist (t2).
Bei Messgeräten mit den Schnittstellen
SSI 39r1 und SSI 41r1 ist zusätzlich eineanschließende Taktpause tR notwendig.
Kommt während dieser Zeit (t2 bzw. t2+tR)eine neue Datenausgabe-Anforderung(CLOCK), werden die bereits ausgegebenen Daten nochmals ausgegeben.
Bei einer Unterbrechung der Datenausgabe(CLOCK = HIGH für t  t2) wird mit dernächsten fallenden Taktflanke ein neuer
Messwert gespeichert. Die nachfolgende
Elektronik übernimmt mit der nächsten
steigenden Taktflanke die Daten.

Kabellänge
Signallaufzeit

Datenübertragung

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Dimensionierung
IC1 = Differenzleitungsempfänger
und -treiberz. B. SN 65 LBC 176
LT 485Z0 = 120 
C3 = 330 pF (zur Verbesserung der
Störfestigkeit)

Inkrementalsignale
z.B. 1 VSS

Datenübertragung
T = 1 µs bis 10 µs
tcal	siehe TechnischeDaten
t1 	0,4 µs(ohne Kabel)t2 =	17 µs bis 20 µs
tR  5 µs
n =	Datenwortlänge
13 bit bei ECN/ROC
25 bit bei EQN/ROQ

Programmierungüber Steckverbinder(Verfügbarkeit siehe
Messgeräte­
dokumentation)

CLOCK und DATA nicht
dargestellt

Zulässige Takt­frequenz in­Abhängigkeit vonder Kabellänge

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik

NullenDrehrichtung

Taktfrequenz in kHz • Nullen (Null setzen)
Durch Anlegen einer positiven Flanke(tmin > 12 ms) an PIN 5 wird der aktuelle
Positionswert auf Null gesetzt (Mess­
gerät muss sich im Stillstand befinden).

Inkrementalsignale
Manche Messgeräte stellen zusätzlich Inkrementalsignale zur Verfügung. Sie werden
meist benutzt um die Auflösung des Posi­
tionswertes zu erhöhen oder eine zweite
nachfolgende Elektronik zu bedienen.
In ­aller Regel handelt es sich um 1 VSS-­
Inkrementalsignale. Ausnahmen sind ausder Bestellbezeichnung ersichtlich:• SSI41H mit Inkrementalsignalen HTL• SSI41T mit Inkrementalsignalen TTL

Kabellänge in m 

1617Die sinusförmigen Inkrementalsignale A
und B sind um 90° el. phasenverschoben
und haben eine Signalgröße von typisch
1 VSS. Die dargestellte Folge der Ausgangssignale – B nacheilend zu A – gilt für die inder Anschlussmaßzeichnung angegebene
Bewegungsrichtung.
Das Referenzmarkensignal R besitzt­einen Nutzanteil G von ca. 0,5 V. Neben der
Referenzmarke kann das Ausgangssignal
auf einen Ruhewert H um bis zu 1,7 V abgesenkt sein. Die nachfolgende Elektronik
darf dadurch nicht übersteuern. Auch imabgesenkten Ruhepegel können die Signalspitzen mit der Amplitude G erscheinen.
Die Signalgröße gilt bei der in den Kennwerten angegebenen Versorgungsspannung am Messgerät. Die Signalgröße bezieht sich auf eine Differenzmessung am
120 Ohm Abschlusswiderstand zwischen
den zusammengehörigen Ausgängen. Die
Signalgröße ändert sich mit zunehmender
Frequenz. Die Grenzfrequenz gibt an, bis
zu welcher Frequenz ein bestimmter Teilder ursprünglichen Signalgröße eingehalten
wird:• –3 dB  70 % der Signalgröße• –6 dB  50 % der Signalgröße

Schnittstellesinusförmige Spannungssignale » 1 VSS

Inkrementalsignale

2 annähernd sinusförmige Signale A und B
Signalgröße M:			
0,6 bis 1,2 VSS; typ. 1 VSS
Symmetrieabweichung |P – N|/2M:  0,065 (entspricht 15°)Signalverhältnis MA/MB:		
0,8 bis 1,25
Phasenwinkel |j1 + j2|/2:		
90° ±10° el.

Referenzmarken­
signal1 oder mehrere Signalspitzen R
Nutzanteil G:				 0,2 V
Ruhewert H:				 1,7 V
Störabstand E, F:			
0,04 V bis 0,68 V
Nulldurchgänge K, L:			
180° ±90° el.

Verbindungskabel
Kabellänge
Signallaufzeit

Für die Positionserfassung werden in den
Technischen Daten Messschritte empfohlen. Für spezielle Anwendungen sind auchandere Auflösungen möglich.

Kurzschluss bei

20 °C

125 °CEin Ausgang< 3 min< 1 minAlle Ausgänge< 20 s<5sGrenzfrequenz
Typischer Verlauf der­Signalgröße abhängig
von der Ausgangs­
frequenz (messgeräteabhängig)

Ausgangsfrequenz
–3dB-Grenzfrequenz–6dB-Grenzfrequenz

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
2
2
z.B. PUR [4(2 x 0,14 mm ) + (4 x 0,5 mm )]max. 150 m
6 ns/mDiese Werte können zur Dimensionierung einer nachfolgenden Elektronik verwendet werden.
Wenn Messgeräte eingeschränkte Toleranzen aufweisen, sind diese in den Technischen
Daten aufgeführt. Bei Messgeräten ohne eigene Lagerung werden für die Inbetriebnahme
reduzierte Toleranzen empfohlen (siehe Montageanleitungen).

Überwachung der Inkrementalsignale
Für eine Überwachung der Signalgröße M
werden folgende Ansprechschwellen­empfohlen:
untere Ansprechschwelle:
0,30 VSS
obere Ansprechschwelle:
1,35 VSS

Inkrementalsignal A

Die Größe der Inkrementalsignale kannz. B. anhand der Zeigerlänge des resultierenden Positionszeigers überwacht werden:
Die Ausgangssignale A und B werden in
der XY‑Darstellung am Oszilloskop als­Lissajous-Figur dargestellt. Bei ideal sinusförmigen Signalen entsteht ein Kreis mit
dem Durchmesser M. In diesem Fall entspricht der dargestellte Positionszeiger r
also ½M. Es gilt so die Formelr = (A2+B2)

Signalperiode
360° el.

Die Kennwerte in der Signalbeschreibung
gelten bei Bewegungen bis zu 20 % der–3 dB-Grenzfrequenz.
Interpolation/Auflösung/Messschritt
Die Ausgangssignale der 1 VSS-Schnittstelle
werden üblicherweise in der nachfolgenden
Elektronik interpoliert, um ausreichend hohe
Auflösungen zu erreichen. Zur Geschwindigkeitsregelung sind Interpolationsfak­
toren von größer 1000 üblich, um auch bei
niedrigen Drehzahlen/Geschwindigkeiten
noch verwertbare Informationen zu erhalten.

Kurzschlussfestigkeit
Der Kurzschluss von Ausgängen ist kein­zulässiger Betriebszustand. Ausnahme:
bei Messgeräten mit Versorgungsspannung
DC 5 V ±5 % verursacht ein kurzzeitiger
Kurzschluss eines Ausgangs gegen 0 V
oder UP keinen Geräteausfall.

Zeit 

Inkrementalsignal B
Zeit HEIDENHAIN-Messgeräte mit » 1 VSSSchnittstelle geben Spannungssignale aus,
die hoch interpolierbar sind.

Signalgröße

Inkrementalsignale» 1 VSS – sinusförmige Signale

mit der Bedingung 0,3 V < 2r < 1,35 V(Nennwert)

A, B, R gemessen mit Oszilloskop in Differenzbetrieb

Alternative­Signalform

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik
Dimensionierung
Operationsverstärker z. B. MC 34074
Z0 = 120 
R1 = 10 k und C1 = 100 pF
R2 = 34,8 k und C2 = 10 pF
UB = ±15 V
U1 ca. U0

Inkrementalsignale
Referenzmarkensignal

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Ra < 100 , typ. 24 
Ca < 50 pF
SIa < 1 mA
U0 = 2,5 V ±0,5 V(bezogen auf 0 V
der Spannungs­
versorgung)–3dB-Grenzfrequenz der Schaltung
Ca. 450 kHz
Ca. 50 kHz mit C1 = 1000 pF
			und C2 =	   82 pF
Die Beschaltungsvariante für 50 kHz reduziert zwar die Bandbreite der Schaltung,verbessert aber damit deren Störsicherheit.
Ausgangssignale der Schaltung
Ua = 3,48 VSS typ.
Verstärkung 3,48fach18

19

 11 µASS – sinusförmige Signale

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik fürhohe Signalfrequenzen
Für hochgenaue Messgeräte mit hoher­Signalfrequenz ist eine spezielle Eingangsschaltung notwendig.
–3dB-Grenzfrequenz der Schaltung
Für die Eingangsschaltung gibt es verschiedene Beschaltungsmöglichkeiten. Dadurch
können unterschiedliche Grenzfrequenzen
realisiert werden. Je nach Anwendung undverwendetem Messgerät sollte die Empfängerschaltung angepasst werden, um ein
Maximum an Performance für das Gesamtsystem zu erreichen.

Inkrementalsignale
Referenzmarkensignal

Messgerät z. B. LIP 281

HEIDENHAIN-Messgeräte mit » 11 µASSSchnittstelle geben Stromsignale aus. Siesind vorgesehen zum Anschluss an Posi­
tionsanzeigen ND oder Signalkonverter EXE
von HEIDENHAIN.

Nachfolgende Elektronik

Ra < 100 , typ. 24 
Ca < 50 pF
SIa < 1 mA
U0 = 2,5 V ±0,5 V(bezogen auf 0 V
der Spannungs­
versorgung)

C0

RZ

R0

UP

Die sinusförmigen Inkrementalsignale I1
und I2 sind um 90° el. phasenverschoben
und haben einen Signalpegel von typisch
11 µASS.
Die dargestellte Folge der Ausgangssignale –I2 nacheilend zu I1 – gilt für die in der Anschlussmaßzeichnung angegebene Bewegungsrichtung bzw. bei Messtastern fürden einfahrenden Messbolzen.

_
OP1
+

R0

Un
C0

RZ

Das Referenzmarkensignal I0 besitzt einen
Nutzanteil G von ca. 5,5 µA.

Ausgangssignale der Schaltung
Die Eingangsschaltung wurde für einen
nachgeschalteten AD-Wandler mit einem
Eingangsbereich von 2 VSS optimiert.
Es ergibt sich ein Verstärkungsfaktor der­Signale von 1,21. Dies führt zu einer Ausgangsspannung Ua = 1,21 VSS der A und
B Signale. Für das R Signal ergibt sicheine Verstärkung von 0,58.

Grenzfrequenz –3 dB
500 kHz2,5 MHz
R

A, B

5 MHz
R

A, B

10 MHzSignal

A, B

R

A, B

R

Ua

0V

0V

0V

0V

UP

+5 V

+5 V

+5 V

+5 V

Un

0V

0V

0V

0 V oder –5 V

Z0*

127 

59,0 

133 59,0 

133 59,0 

133 59,0 

R00

31,6 

0

31,6 

0

31,6 

0

31,6 

R1

1,21 k

681 

681 

681 

R2

1,47 k

825 

825 

825 

R3

1,82 k

464 

464 

464 

C0

220 pF100 pF

47 pF

22 pF

C1

68 pF

47 pF

22 pF

10 pF

OP1

z.B. THS452x

Die Signalgröße gilt bei der in den Technischen Daten angegebenen Versorgungsspannung am Messgerät. Sie bezieht sichauf eine Differenzmessung zwischen den
zusammengehörigen Ausgängen. Die Signalgröße ändert sich mit zunehmender Frequenz. Die Grenzfrequenz gibt an, bis zu
welcher Frequenz ein bestimmter Teil derursprünglichen Signalgröße eingehalten
wird:• –3 dB-Grenzfrequenz:
70 % der Signalgröße• –6 dB-Grenzfrequenz:
50 % der Signalgröße

Schnittstellesinusförmige Stromsignale » 11 µASS

Inkrementalsignale

2 annähernd sinusförmige Signale I1 und I2
Signalgröße M:			
7 bis 16 µASS/typ. 11 µASS
Symmetrieabweichung |P – N|/2M:  0,065 (entspricht 15°)Signalverhältnis MA/MB:		
0,8 bis 1,25
Phasenwinkel |j1 + j2|/2:		
90° ±10° el.

Referenzmarken­
signal1 oder mehrere Signalspitzen I0
Nutzanteil G:				
Störabstand E, F:			
Nulldurchgänge K, L:			

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
2
2
PUR [3(2 × 0,14 mm ) + (2 × 1 mm )]max. 30 m
6 ns/mKabellänge
Signallaufzeit

2 µA bis 8,5 µA
 0,4 µA
180° ±90° el.

Signalperiode
360° el.

Interpolation/Auflösung/Messschritt
Die Ausgangssignale der 11 µASS-Schnitt­
stelle werden üblicherweise in der nachfolgenden Elektronik – Positionsanzeigen ND
oder Signalkonverter EXE von HEIDENHAIN – interpoliert, um ausreichende hohe
Auflösungen zu erreichen.

(Nennwert)

z.B. AD8138* Als effektiver Abschlusswiderstand der Schaltung ergeben sich  120  für A, B und R.

20

21 TTL – Rechtecksignale

HEIDENHAIN-Messgeräte mit « TTLSchnittstelle enthalten Elektroniken, welche
die sinusförmigen Abtastsignale ohne odermit Interpolation digitalisieren.
Die Inkrementalsignale werden als Rechteckimpulsfolgen Ua1 und Ua2 mit 90° el.
Phasenversatz ausgegeben. Das Referenzmarkensignal besteht aus einem odermehreren Referenzimpulsen Ua0, die mit
den Inkrementalsignalen verknüpft sind.
Die integrierte Elektronik erzeugt zusätzlichderen inverse Signale ¢, £ und ¤ füreine störsichere Übertragung. Die dargestellte Folge der Ausgangssignale – Ua2
nacheilend zu Ua1 – gilt für die in der Anschlussmaßzeichnung angegebene Bewegungsrichtung.
Das Störungssignal ¥ zeigt Fehlfunktionen an, wie z. B. Bruch der Versorgungsleitungen, Ausfall der Lichtquelle etc. Es kannbeispielsweise in der automatisierten Fertigung zur Maschinenabschaltung benutzt
werden.
Der Messschritt ergibt sich aus dem Abstand zwischen zwei Flanken der Inkrementalsignale Ua1 und Ua2 durch 1fach-,
2fach- oder 4fach-Auswertung.
Die nachfolgende Elektronik muss so ausgelegt sein, dass sie jede Flanke der Rechteckimpulse ­erfasst. Der in den Technischen
Daten angegebene minimale Flankenabstand a gilt für die angegebene Eingangsschaltung bei Kabellänge 1 m und bezieht
sich auf eine Messung am Ausgang desDifferenzleitungsempfängers. Für die Auswertung des Referenzmarkensignals wirdüblicherweise bei HIGH-Pegel auf den Signalen Ua1 und Ua2 der Pegel des Referenzmarkensignals geprüft und mit dem Flankenwechsel bei Ua1 bzw. Ua2 verknüpft.
HinweisReferenzmarkensignal, Störsignal, sowie
die inversen Signale werden nicht von­allen Messgeräten ausgegeben. Bitte­sehen Sie dazu die Anschlussbelegung.

Schnittstelle

Rechtecksignale « TTL

Inkrementalsignale

2 TTL-Rechtecksignale Ua1, Ua2 und deren inverse Signale¢, £Referenzmarken­
signalImpulsbreite
Verzögerungszeit

1 oder mehrere TTL-Rechteckimpulse Ua0 und deren inverse
Impulse ¤90° el. (andere Breite auf Anfrage)|td|  50 ns

Störungssignal
Impulsbreite

1 TTL-Rechteckimpuls ¥Störung: LOW (auf Anfrage: Ua1/Ua2 hochohmig)
Gerät in Ordnung: HIGHtS  20 ms

Signalgröße

Differenzleitungstreiber nach EIA-Standard RS 422

Zulässige Belastung Z0  100 		
zwischen zusammengehörigen Ausgängen
|IL|  20 mA		
max. Last pro Ausgang
CLast  1000 pF
gegen 0 V
Ausgänge geschützt gegen Kurzschluss nach 0 V
Schaltzeiten(10 % bis 90 %)t+ / t–  30 ns (10 ns typisch)mit 1 m Kabel und angegebener Eingangsschaltung

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
2
2
z.B. PUR [4(2 × 0,14 mm ) + (4 × 0,5 mm )]max. 100 m (¥ max. 50 m)
typ. 6 ns/m

Kabellänge
Signallaufzeit

Signalperiode 360° el.

Störung

Messschritt nach
4fach-Auswertung

die inversen Signale ¢, £, ¤ sind nicht dargestellt

Getaktete Ausgangssignale sind typischfür Messgeräte und Signalkonverter mit
5fach-Interpolation (oder höher). Bei ihnen
wird der Flankenabstand a aus ­einer internen
Taktquelle abgeleitet. Gleichzeitig definiert
die Taktfrequenz auch die z­ ulässige Eingangsfrequenz der Inkrementalsignale (1 VSS
bzw. 11 µASS) und daraus resultierend die
max. zulässige Drehzahl bzw. Verfahrgeschwindigkeit:
anom =

1
4 · IPF · fenom

anom nominaler Flankenabstand
IPF
Interpolationsfaktor
fenom nominale Eingangsfrequenz
Die Toleranzen der internen Taktquelle beeinflussen den Flankenabstand a des Ausgangssignals und die Eingangsfrequenz fe
und somit Verfahrgeschwindigkeit bzw.
Drehzahl.
In der Angabe für den Flankenabstand sinddiese Toleranzen bereits mit 5 % berücksichtigt: Es ist jeweils nicht der nominale,sondern der minimale Flankenabstand amin
angegeben.
Bei der maximal zulässigen Eingangsfrequenz muss hingegen eine Toleranz vonmindestens 5 % berücksichtigt werden.
Das bedeutet, dass sich auch die maximal
zulässige Verfahrgeschwindigkeit bzw.
Drehzahl entsprechend reduzieren.
Messgeräte und Signalkonverter ohne Inter­
polation verfügen in aller Regel über nicht
getaktete Ausgangssignale. Der bei einer
maximal zulässigen Eingangsfrequenz auftretende minimale Flanken­abstand amin
ist aus den Technischen Daten ersichtlich.
Wird die Eingangsfrequenz r­eduziert, erhöht
sich der Flankenabstand entsprechend.
Zusätzlich reduzieren kabelabhängige
Laufzeitunterschiede den Flankenabstandum 0,2 ns pro Meter Kabellänge. Um Zählfehler zu vermeiden, sind 10 % Sicherheit
zu berücksichtigen. Die nachfolgende Elek­tronik ist so auszulegen, dass sie auchnoch 90 % des resultierenden Flankenabstandes verarbeiten kann.
Bitte beachten Sie:
Die max. zulässige Drehzahl bzw. Verfahrgeschwindigkeit darf auch kurzzeitig
nicht überschritten werden, da dies zu­einem irreversiblen Verzählen führt.

22

Berechnungsbeispiel 1
Längenmessgerät LIDA 400
Anforderungen: Anzeigeschritt 0,5 µm, Verfahrgeschwindigkeit 1 m/s,
Ausgangssignale TTL, Kabellänge zur nachfolgenden Elektronik 25 m.
Welchen minimalen Flankenabstand muss die nachfolgende Elektronik verarbeiten?
Auswahl des Interpolationsfaktors
20 µm Teilungsperiode : 0,5 µm Anzeigeschritt = 40fach-Unterteilung
Auswertung in der nachfolgenden Elektronik		
4fachInterpolation				 		10fachAuswahl des Flankenabstands
Verfahrgeschwindigkeit
60 m/min (enstpr. 1 m/s)
+ Toleranzwert 5 % 		63 m/min
In Technischen Daten auswählen:nächste LIDA 400-Version
120 m/min (aus Technische Daten)
minimaler Flankenabstand 0,22 µs (aus Technische Daten)
Bestimmen des Flankenabstands, den die nachfolgende Elektronik verarbeiten muss
abzgl. kabelabhängiger Laufzeitunterschiede
0,2 ns pro Meterbei 25 m Kabellänge 					
5 nsresultierender Flankenabstand			
0,215 µs
abzügl. 10 % Sicherheit				
0,022 µs
min. Flankenabstand an dernachfolgenden Elektronik				
0,193 µs
Berechnungsbeispiel 2
Winkelmessgerät ERA 4000 mit 32 768 Strichen
Anforderungen: Messschritt 0,1”, Ausgangssignale TTL (externer Signalkon­
verter IBV notwendig), Kabellänge von IBV zur nachfolgenden Elektronik 20 m,
Minimaler Flankenabstand, den die nachfolgende Elektronik verarbeiten kann,
0,5 µs (Eingangsfrequenz 2 MHz).
Welche Drehzahl ist möglich?
Auswahl des Interpolationsfaktors
32 768 Striche entspricht				Signalperiode 40”: Messschritt 0,1” =		Auswertung in der nachfolgenden Elektronik		Interpolation in der IBV				40” Signalperiode
400fach-Unterteilung
4fach
100fachBerechnen des Flankenabstands
Zul. Flankenabstand der nachfolgenden Elektronik 0,5 µs
Dies entspricht 90 % des resultierenden Flankenabstands
daraus folgt: resultierender Flankenabstand
0,556 µs
abzügl. kabelabhängige Laufzeitunterschiede		
0,2 ns pro Meterbei 20 m Kabellänge 					
4 nsminimaler Flankenabstand IBV 102 		 0,56 µs
Auswahl der Eingangsfrequenz
Gemäß Produktinformation sind bei der IBV 102 die Eingangsfrequenzen
und somit die Flankenabstände a einstellbar.
nächster passende Flankenabstand			
0,585 µs
Eingangsfrequenz bei 100fach-Interpolation
4 kHz
Berechnen der zulässigen Drehzahl
abzügl. 5 % Toleranz 					3,8 kHz
Dies sind 3800 Signale pro Sekunde oder 228 000 Signale pro Minute.
Bei 32 768 Strichen des ERA 4000 gilt:
max. zulässige Drehzahl 				6,95 Umdrehungen/min.

23

Die zulässige Kabellänge für die Übertragung der TTL-Rechtecksignale zur nachfolgenden Elektronik ist abhängig vom Flankenabstand a. Sie beträgt max. 100 m bzw.
50 m für das Störungssignal. Dabei mussdie Versorgungsspannung (siehe Technische
Daten) am Messgerät gewährleistet sein.
Über Sensorleitungen lässt sich die Spannung am Messgerät erfassen und gegebenenfalls mit einer entsprechenden Regeleinrichtung (Remote-Sense-Netzteil)nachregeln.

Zulässige Kabellänge
in Abhängigkeit vom
FlankenabstandKabellänge  HTL – Rechtecksignale

ohne ¥

mit ¥Flankenabstand

HEIDENHAIN-Messgeräte mit « HTLSchnittstelle enthalten Elektroniken, welche
die sinusförmigen Abtastsignale ohne odermit Interpolation digitalisieren.

Schnittstelle

Rechtecksignale « HTL, « HTLs

Inkrementalsignale

2 HTL-Rechtecksignale Ua1, Ua2 und deren inverse Signale¢, £ (HTLs ohne ¢, £)Die Inkrementalsignale werden als Rechteckimpulsfolgen Ua1 und Ua2 mit 90° el.
Phasenversatz ausgegeben. Das Referenzmarkensignal besteht aus einem odermehreren Referenzimpulsen Ua0, die mit
den Inkrementalsignalen verknüpft sind.
Die integrierte Elektronik erzeugt zusätzlichderen inverse Signale ¢, £ und ¤ füreine störsichere Übertragung (nicht bei
HTLs).
Die dargestellte Folge der Ausgangssignale –Ua2 nacheilend zu Ua1 – gilt für die in derAnschlussmaßzeichnung angegebene Bewegungsrichtung.

Referenzmarken­
signal1 oder mehrere HTL-Rechteckimpulse Ua0 und deren inverse
Impulse ¤ (HTLs ohne ¤)90° el. (andere Breite auf Anfrage)|td|  50 ns

Das Störungssignal ¥ zeigt Fehlfunktionen an, wie z. B. Ausfall der Lichtquelle etc.
Es kann beispielsweise in der automatisierten Fertigung zur Maschinenabschaltung
benutzt werden.

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik
Dimensionierung
IC1 = empfohlene Differenzleitungs­
empfänger:
		 DS 26 C 32 AT
		 nur für a > 0,1 µs:
		 AM 26 LS 32
		 MC 3486
		 SN 75 ALS 193
R1 = 4,7 k
R2 = 1,8 k
Z0 = 120 
C1 = 220 pF (dient zur Verbesserung derStörsicherheit)

Inkrementalsignale
Referenzmarken­signal

Störungssignal

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Der Messschritt ergibt sich aus dem Abstand zwischen zwei Flanken der Inkrementalsignale Ua1 und Ua2 durch 1fach-,
2fach- oder 4fach-Auswertung.
Die nachfolgende Elektronik muss so ausgelegt sein, dass sie jede Flanke der Rechteckimpulse erfasst. Der in den Technischen
Daten angegebene minimale Flankenabstand a bezieht sich auf eine Messung am
Ausgang der angegebenen Differenz-Eingangsschaltung. Um Zählfehler zu vermeiden, sollte die nachfolgende Elektronik so
ausgelegt sein, dass sie auch noch 90 % desFlankenabstandes a verarbeiten kann.
Die max. zulässige Drehzahl bzw. Verfahrgeschwindigkeit darf auch kurzzeitig nichtüberschritten werden.

Impulsbreite
Verzögerungszeit

1 HTL-Rechteckimpuls ¥Störung: LOW
Gerät in Ordnung: HIGHtS  20 ms

Störungssignal
Impulsbreite
SignalpegelUH  21 V bei –IH = 20 mA
UL  2,8 V bei   IL = 20 mA

Zulässige
Belastungmax. Last pro Ausgang, (außer ¥)|IL|  100 mA		
CLast  10 nF		
gegen 0 V
Ausgänge max. 1 min kurzschlussfest nach 0 V und UP ­(außer ¥)Schaltzeiten(10 % bis 90 %)t+/t–  200 ns (außer ¥)mit 1 m Kabel und angegebener Eingangsschaltung

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
22
z. B. PUR [4(2 × 0,14 mm ) + (4 × 0,5 mm )]max. 300 m (HTLs max. 100 m)
6 ns/mKabellänge
Signallaufzeit

bei Versorgungsspannung
UP = 24 V, ohne Kabel

StörungSignalperiode 360° el.

Messschritt nach
4fach-Auswertung

Die inversen Signale ¢, £, ¤ sind nicht dargestellt

HTL

HTLs

Kabellänge Die zulässige Kabellänge bei inkrementalen
Messgeräten mit HTL-Signalen ist abhängig
von der Ausgangsfrequenz, der anliegenden Versorgungsspannung und der Arbeitstemperatur des Messgeräts.

Die Stromaufnahme bei Messgeräten mit
HTL-Ausgangssignalen ist abhängig vonder Ausgangsfrequenz und der Kabellänge
zur nachfolgenden Elektronik.
Ausgangsfrequenz 

24

25

Sonstige Signale
Kommutierungssignale für Blockkommutierung

Eingangsschaltung der­nachfolgenden Elektronik
HTL

Inkrementalsignale
Referenzmarken­signal

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Die Block-Kommutierungssignale U, V
und W werden aus drei separaten Spuren
gewonnen. Sie werden als Rechtecksignale
im TTL-Pegel ausgegeben.

Störungssignal

HTLs

Inkrementalsignale
Referenzmarken­signal

Schnittstelle

Rechtecksignale « TTL

Kommutierungs­
signaleBreite3 Rechtecksignale U, V, W und deren invertierte Signale U, V, W

Signalpegel

2x180° mech., 3x120° mech. oder 4x90° mech.
(weitere auf Anfrage)
siehe Inkrementalsignale « TTL

Inkrementalsignale

siehe Inkrementalsignale « TTL

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung
22
z. B. PUR [6(2 x 0,14 mm ) + (4 x 0,5 mm )]max. 100 m
6 ns/mKabellänge
Signallaufzeit

Messgerät

Nachfolgende Elektronik

Kommutierungssignale(Werte in Grad mechanisch)

Störungssignal

26

27

Kommutierungssignale für Sinuskommutierung

Limit-Schalter

Die Kommutierungssignale C und D werden aus der sogenannten Z1-Spur gewonnen
und entsprechen einer Sinus- bzw. Kosinusperiode pro Umdrehung. Sie besitzen eine
Signalgröße von typ. 1 VSS an 1 k.
Die Eingangsschaltung der nachfolgenden
Elektronik entspricht der » 1 VSS-Schnittstelle. Der erforderliche Abschlusswiderstand Z0 beträgt jedoch 1 k anstatt120 .

Messgeräte mit Limitschalter, z.B. LIDA 400,sind mit zwei integrierten ­Limit-Schalternausgestattet, die eine Endlagen-Erkennungoder den Aufbau einer Homing-Spur ermöglichen. Die Limit-Schalter werden durch unterschiedliche aufklebbare Magnete betätigt,
damit wird ein gezieltes Schalten des rechtenoder linken Limit-Schalters möglich. Durch
Aneinanderreihen von Magneten lassensich auch Homing-Spuren aufbauen.

Schnittstellesinusförmige Spannungssignale » 1 VSS

Kommutierungs­
signale2 annähernd sinusförmige Signale C und D
Signalpegel siehe Inkrementalsignale » 1 VSS

Inkrementalsignale

siehe Inkrementalsignale » 1 VSS

Verbindungskabel

HEIDENHAIN-Kabel mit Abschirmung z.B.
22
2
PUR [4(2 x 0,14 mm ) + (4 x 0,14 mm ) + (4 x 0,5 mm )]max. 150 m
6 ns/mKabellänge
Signallaufzeit

Die Limit-­Schalter-Signale werden über­separate Leitungen ausgegeben und sindso direkt verfügbar.

LIDA 4xx
Ausgangssignale

HIGH-/LOW-Pegel je 1 TTL-Rechteckimpuls für­Limit-Schalter L1 und L2

Signalgröße

Kollektorstufe mit Arbeitswiderstand 10 k gegen 5 V

Zulässige Belastung

IaL  4 mA
IaH  4 mA

Schaltzeiten Anstiegszeit(10 % bis
Abfallzeit
90 %)t+  10 µs
t–  3 µs
gemessen mit 3 m Kabel und empfohlener Eingangs­
schaltungZulässige Kabellänge

max. 20 m

Elektronische Kommutierung mit Z1-Spur
Positions­wertausgabe
Analog-Schalter

2

A/D-Wandler

Eine Umdrehung

Absoluter Positionswert„grobe” Kommutierung

EEPROM undZähler

Z1-Spur

L1/L2 =	Ausgangssignale derLimit-Schalter 1 und 2
Toleranz der Schaltflanke: ±2 mm

2Ⓢ = Beginn der Messlänge ML
1 = Magnet N für Limit-Schalter 1
2 = Magnet S für Limit-Schalter 2

Inkrementalsignale

Inkrementalsignale

2
Multi­
plexer

Referenzmarkensignal

Unterteilungs-Elektronik

Absoluter Positionsbezug
exakte Kommutierung

Eingangsschaltung der nachfolgenden
Elektronik

Limit-Schalter
LIDA 400

Dimensionierung
IC3 z. B. 74AC14
R3 = 1,5 k

+ 5V

+ 5V

10 k

LS

28

29

Lage-Erkennung

Messgeräte mit Lage-Erkennung, z.B.
LIF 4x1/LIP 60x1, verfügen neben der Inkrementalteilung über eine Homing-Spur und
Limit-Schalter zur Endlagenerkennung.
Die Signale werden im TTL-Pegel über­separate Leitungen H und L ausgegeben
und sind so direkt verfügbar.
Beim LIP 60x1 ist mit dem PWM 21 auchein Feinabgleich der Limit-/Homing-Lagemöglich.

LIF 4x1

LIF 4x1/LIP 60x1
Ausgangssignale

je 1 TTL-Impuls für Homing-Spur H und Limit-Schalter L

Signalgröße

TTLUH  3,8 V bei –IH = 8 mA
UL  0,45 V bei IL = 8 mA

Zulässige BelastungR  680 
IILI  8 mA

Zulässige Kabellänge

max. 10 m, bei LIP 60x1 während des Abgleichs mit
PWM 21 max. 3 m

LIP 60x1

 (ML + 10) 
ML
4

0.1
0.2 F



12
10

Ho 1.3
HomingLI

LI10.5*30

Limit-Schalter
Homing-Spur
LIF 400
LIP 6000r+5Ⓡ = Referenzmarken-LageⓈ = Beginn der Messlänge ML
LI = Limit-Marke, verstellbarⒽ = Schalter für Homingspur
Ho = Schaltpunkt Homing

Eingangsschaltung der nachfolgenden
Elektronik
Dimensionierung
IC3 z. B. 74AC14
R3 = 4,7 k

16.1

10

Ⓡ = Referenzmarken-LageⓈ = Beginn der Messlänge ML
LI = Limit-Marke, verstellbarⒽ = Schalter für Homingspur
Ho = Schaltpunkt Homing

LI

Limit

LI20.5*31

Weitere Informationen
Signalkonverter

Die Signalkonverter von HEIDENHAIN­ermöglichen eine flexible Anpassung derSchnittstellen von Messgerätesignalen an
die Anforderungen Ihrer Applikation. Appli­
kationsabhängig werden zusätzliche Signale
wie z. B. Temperatursensoren verarbeitet
und an die nachfolgende Elektronik übermittelt.

Eingangssignale der Signalkonverter
HEIDENHAIN-Signalkonverter können an
Messgeräte mit sinusförmigen Signalen
1 VSS (Spannungssignale) oder 11 µASS(Stromsignale) angeschlossen werden. An
verschiedenen Signalkonvertern sind auch
Messgeräte mit den seriellen Schnittstellen
EnDat oder SSI anschließbar.
Ausgangssignale der Signalkonverter
Die Signalkonverter gibt es mit folgenden
Schnittstellen zur nachfolgenden Elektronik:• TTL – Rechteckimpulsfolgen• EnDat 2.2• DRIVE-CLiQ• Fanuc Serial Interface• Mitsubishi high speed interface• Yaskawa Serial Interface• Profibus
Interpolation der sinusförmigen­Eingangssignale
Zusätzlich zur Signalwandlung werden
die sinusförmigen Messgerätesignale im­Signalkonverter interpoliert. Dadurch werden feinere Messschritte und damit eine
höhere Regelgüte und ein besseres Posi­
tionierverhalten erreicht.

Gehäusebauform

Ausgänge

Interpolation1) bzw.
­Unterteilung

Typ

Gehäusebauform – IP65

5/10fach

IBV 101

20/25/50/100fach

IBV 102ohne Interpolation

IBV 600

25/50/100/200/400fach

IBV 660 B

5/10fach

IBV 317120/25/50/100fach

IBV 3271

5/10fach

EXE 101

20/25/50/100fach

EXE 1022fach

IBV 6072

5/10fach

IBV 6172

5/10fach und
20/25/50/100fach

IBV 6272

Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 192

Steckerbauform – IP40

 16 384fach Unterteilung

EIB 3922

Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 15121

Gehäusebauform – IP65–

EIB 2391 S

Kabelbauform – IP65–

EIB 3392 S

Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 192 F

Steckerbauform – IP40

 16 384fach Unterteilung

EIB 392 F

2

Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 1592 F

1Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 192 M

Steckerbauform – IP40

 16 384fach Unterteilung

EIB 392 M

2

Gehäusebauform – IP65

 16 384fach Unterteilung

EIB 1592 M

Schnittstelle

AnzahlSchnittstelle

Anzahl« TTL

1» 1 VSS

1

Steckerbauform

Steckerbauform – IP40

» 11 µASS« TTL/» 1 VSSeinstellbar

Kabelbauform

Bildung eines Positionswerts
Verschiedene Signalkonverter verfügenüber eine integrierte Zählerfunktion. Ausgehend vom zuletzt gesetzten Bezugspunkt
wird mit Überfahren der Referenzmarke ein
absoluter Positionswert gebildet und an die
nachfolgende Elektronik ausgegeben.

EnDat 2.2

DRIVE-CLiQ

Fanuc Serial­Interface

Hutschienen-Bauform

Mitsubishi
high speed­interface

2

1

1

1

1

» 1 VSS» 1 VSS

EnDat 2.2

» 1 VSS» 1 VSS

1

1

1

1

Gehäusebauform – IP65

Gehäusebauform – IP65

Yaskawa Serial 1
Interface

EnDat 2.2

1

Steckerbauform – IP40–

EIB 3391Y

PROFIBUS-DP 1

EnDat 2.2

1

Hutschienen-Bauform–

PROFIBUSGateway

PROFINET IO

EnDat 2.2

1

Hutschienen-Bauform–

PROFINETGateway

1)

32

Bauform – Schutzart

Eingänge

1

Umschaltbar

33

Diagnose, Prüf- und Testgeräte

HEIDENHAIN-Messgeräte liefern alle zur
Inbetriebnahme, Überwachung und Dia­
gnose notwendigen Informationen. Die Art
der verfügbaren Informationen hängt davonab, ob es sich um ein inkrementales oderabsolutes Messgerät handelt und welche
Schnittstelle verwendet wird.
Inkrementale Messgeräte besitzen vorzugweise 1 VSS-, TTL- oder HTL-Schnittstellen.
TTL- und HTL-Messgeräte überwachen geräteintern die Signalamplituden und generieren daraus ein einfaches Störungssignal.
Bei 1 VSS-Signalen ist eine Analyse der Ausgangssignale nur mit externen Prüfgeräten
bzw. mit Rechenaufwand in der nachfolgenden Elektronik möglich (analoge Dia­
gnoseschnittstelle).
Absolute Messgeräte arbeiten mit serieller
Datenübertragung. Abhängig von derSchnittstelle werden zusätzlich 1 VSS-Inkrementalsignale ausgegeben. Die Signale
werden geräteintern umfangreich überwacht.
Das Überwachungsergebnis (speziell bei
Bewertungszahlen) kann neben den Posi­
tionswerten über die serielle Schnittstelle
zur nachfolgenden Elektronik übertragenwerden ­(digitale Diagnoseschnittstelle).
Es gibt folgende Informationen:• Fehlermeldung: Positionswert ist nicht
zuverlässig
• Warnmeldung: eine interne Funktionsgrenze des Messgerätes ist erreicht• Bewertungszahlen:– detaillierte Informationen zur Funk­tionsreserve des Messgerätes– identische Skalierung für alle
­HEIDENHAIN-Messgeräte– zyklisches Auslesen möglich
Die nachfolgende Elektronik kann damit
ohne großen Aufwand den aktuellen Zustand des Messgerätes auch im geschlossenen Regelbetrieb bewerten.
Zur Analyse der Messgeräte bietet­HEIDENHAIN die passenden Prüfgeräte
PWM und Testgeräte PWT an. Abhängig
davon, wie sie eingebunden werden,­unterscheidet man:• Messgeräte-Diagnose: Das Messgerät
ist direkt an das Prüf- bzw. Testgerät angeschlossen. Damit ist eine ausführliche
Analyse der Messgerätefunktionen möglich.
• Monitoring-Betrieb: Das Prüfgerät PWM
wird in den geschlossenen Regelkreis
eingeschleift (ggf. über geeignete Prüf­
adapter). Damit ist eine Echtzeit-Diagnose
der Maschine bzw. Anlage während desBetriebs möglich. Die Funktionen sindabhängig von der Schnittstelle.

34Übersicht

PWT 101

Schnittstelle

Ausgangssignale(Auswahl)

Messgeräte-­Diagnose

Monitoring-Betrieb

Messgeräte-­Diagnose

EnDat 2.1
(mit Inkrementalsignalen)

Positionswert
Inkrementalsignale

Ja
Ja

Nein
Ja

Ja
Ja

EnDat 2.2
(ohne Inkrementalsignale)

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
Ja

Ja
1)
Ja

Ja
Ja

DRIVE-CLiQ

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
Ja

Nein
Nein

Nein
Nein7)

Fanuc

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
Ja

Ja
Ja

Ja
Ja8)

Mitsubishi

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
5)
Ja

Ja
Ja1) 5)Ja8)
Ja8)Panasonic

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
Ja

Ja
1)
Ja

Ja8)
Ja8)

Yaskawa

Positionswert
Bewertungszahlen

Ja
6)
Ja

Nein7)
Nein7)

Ja8)
Ja8)

SSI

Positionswert
Inkrementalsignale

Ja
Ja

Nein
Ja

Nein
Nein

1 VSS

Inkrementalsignale

Ja

Ja

Ja

11 µASS

Inkrementalsignale

Ja

Ja

Ja

TTL

Inkrementalsignale
Abtastsignale

Ja
4)
Ja

Ja
Nein

Ja
Ja4)

HTL

Inkrementalsignale

Ja

2)

Nein

Nein7)

Kommutierung

Blockkommutierung
Sinuskommutierung

Ja
Ja

2)

Nein
Ja

Ja
Ja

Diagnose über PWM 21 und ATS-Software

Inbetriebnahme über PWM 21 und ATS-Software

PWM 21

7)

8)

3)

1)

Information muss von der Steuerung angefragt und übertragen werdenÜber entsprechenden Signaladapter
3)
Nur für Messgeräte mit Blockkommutierung, siehe Dokumentation des Messgeräts
4)
Wenn vom Messgerät unterstützt (PWT-Funktion)
5)
Nicht verfügbar für Messgeräte mit Bestellbezeichnung Mitsu01
6)
Nicht verfügbar für EIB 3391Y
7)
Funktion aktuell noch nicht verfügbar
8)
Voraussetzung ist eine Two-Pair-Transmission (weitere Informationen siehe Dokumentation PWT 100/PWT 101)
2)

35

PWT 101
Das PWT 101 ist ein Testgerät zur Funktionskontrolle sowie Justage von inkrementalen
und absoluten HEIDENHAIN-Messgeräten.
Dank der kompakten Abmessungen unddes robusten Designs ist das PWT 101 besonders für den mobilen Einsatz geeignet.

PWT 101
Messgerät-Eingang
nur für HEIDENHAIN-­
Messgeräte• EnDat 2.1 oder EnDat 2.2(mit bzw. ohne Inkrementalsignale)• Fanuc Serial Interface• Mitsubishi high speed interface• Panasonic Serial Interface• Yaskawa Serial Interface• 1 VSS• 11 µASS• TTL

Anzeige4,3” Touchscreen

Versorgungsspannung

DC 24 V
Leistungsaufnahme max. 15 W

Arbeitstemperatur

0 °C bis 40 °C

Schutzart EN 60529

IP20

Abmessungenca. 145 mm × 85 mm × 35 mm

Pegelanzeige

PWT-Anzeige

PWM 21
Das Phasenwinkel-Messgerät PWM 21 dientzusammen mit der im Lieferumfang enthaltenen Justage- und Prüf-Software ATS als
Justage- und Prüfpaket zur Diagnose undJustage von HEIDENHAIN-Messgeräten.

PWM 21
Messgeräte-Eingang• EnDat 2.1 oder EnDat 2.2(mit bzw. ohne Inkrementalsignale)• EnDat 3 (ggf. Signaladapter erforderlich)• DRIVE-CLiQ• Fanuc Serial Interface• Mitsubishi high speed interface• Yaskawa Serial Interface• Panasonic serial interface• SSI• 1 VSS/TTL/11 µASS
• HTL (über Signaladapter)

Schnittstelle

USB 2.0

Versorgungsspannung

AC 100 V bis 240 V oder DC 24 V

Abmessungen

258 mm × 154 mm × 55 mm

Weitere Informationen finden Sie in der
Produktinformation PWM 21/ATS-Software.

ATS
SprachenDeutsch, Englisch, Französisch, Italienisch, Spanisch,­Koreanisch, Chinesisch (vereinfacht), Chinesisch (traditionell)

Funktionen• Positionsanzeige• Verbindungsdialog• Diagnose• Anbauassistent für EBI/ECI/EQI, LIP 200, LIC 4000
und weitere• Zusatzfunktionen (sofern vom Messgerät unterstützt)• Speicherinhalte

Systemvoraussetzungenbzw. -empfehlungen

PC (Dual-Core-Prozessor; > 2 GHz)
Arbeitsspeicher > 2 GByte
Betriebssystem Windows 7, 8 und 10 (32 Bit/64 Bit)
500 MByte frei auf Festplatte

DRIVE-CLiQ ist eine geschützte Marke der Siemens AG.

Anbau-Assistent
Für den Anbau von offenen oder mehrteiligen
Längenmessgeräten bzw. modularen Winkelmessgeräten wird das PWM 21 zusammen mit der Justage- und Prüfsoftware (ATS)
empfohlen. Das PWT 101 kann – wenn es
die Messgeräteschnittstelle unterstützt –ebenfalls verwendet werden. Jedoch mit
eingeschränktem Umfang.

Messgeräte*

Verwendung von PWT 101

LIC 21xx, LIC 31xx, LIF 4xx, LIF 1xx,
LIDA 4xx, LIDA 2xx, ERM 2xxx



LIC 41xx, LIP 3xx, LB 3xx, LC 2xx,
PP 281, ECA 4xxx, ECM 24xx,
ERA 4xxx, ERA 7xxx, ERA 8xxx, ERP 880

eingeschränkt möglich: Für eine optimale
Anbauqualität bitte das PWM 21 mit Justageund Prüfsoftware ATS verwenden

LIP 2xx, LIP 6xxx, ERP 1xxx, ERO 2xxx

PWM 21 mit Justage- und Prüfsoftware
ATS erforderlich*Bitte beachten Sie die Hinweise in der Messgeräte-Dokumentation

36

37

Messprinzipien

Inkrementelles Messverfahren
Beim inkrementalen Messverfahren besteht
die Teilung aus einer regelmäßigen Gitterstruktur. Die Positionsinformation wird durch
Zählen der einzelnen Inkremente (Messschritte) von einem beliebig gesetzten Nullpunkt aus gewonnen. Die Bestimmung derDrehzahl bzw. der Verfahrgeschwindigkeit
erfolgt durch mathematische Ableitung derPositionsveränderungen über die Zeit. Da
zum Bestimmen von Positionen ein absoluter
Bezug erforderlich ist, verfügen die Maßverkörperungen über eine weitere Spur, dieeine bzw. mehrere Referenzmarken trägt.
Die mit der Referenzmarke festgelegte­absolute Position der Maßverkörperung ist
genau einem Messschritt bzw. Signalperiode
zugeordnet. Bevor also ein absoluter Bezug
hergestellt oder der zuletzt gewählte Bezugspunkt wiedergefunden wird, muss die Referenzmarke überfahren werden. Im ungünstigen Fall sind Maschinenbewegungen überAllgemeine elektrische Hinweise

große Teile des Messbereichs notwendig.
Um dieses „Referenzpunkt­fahren“ zu erleichtern, verfügen viele HEIDENHAINMessgeräte über abstandscodierte Referenzmarken: die Referenzmarkenspur enthält
mehrere Referenzmarken mit definiert­unterschiedlichen Abständen. Die nachfolgende Elektronik ermittelt bereits beimÜberfahren von zwei benachbarten Referenzmarken ohne Richtungsumkehr – alsonach kurzem Verfahrweg – den absoluten
Bezug. Teilungstrommeln bzw. Messgeräte
mit abstandscodierten Referenzmarken
sind mit dem Buchstaben „C“ hinter derTypenbezeichnung gekennzeichnet (z.B.
bei Winkelmessgeräten TTR ERM 2200 C,
ERA 4200 C und dem Längenmessgerät
LS 487 C). Der absolute Bezug wird bei­abstandscodierten Referenzmarken durch
Zählen der Inkremente zwischen zwei Referenzmarken ermittelt und nach folgenden
Formeln berechnet.

Absolutes Messverfahren
Beim absoluten Messverfahren steht der
Positionswert unmittelbar nach dem Einschalten des Messgeräts zur Verfügung
und kann jederzeit von der nachfolgenden
Elektronik abgerufen werden. Ein Verfahrender Achsen zum Ermitteln der Bezugsposition ist nicht erforderlich. Diese absolute
Positionsinformation wird aus der Maßverkörperung ermittelt, die als serielle
Codestruktur aufgebaut ist. Eine separate
Inkrementalspur wird für den Positionswert
interpoliert.

Null-­
Position

Geltungsbereich
Die allgemeinen elektrischen Hinweise gelten
für HEIDENHAIN-Messgeräte, -Signalkonverter und -Kabel. Abweichungen sind denTechnischen Daten zu entnehmen.
Im gesamten Kapitel Allgemeine elektrische
Hinweise bezeichnet „Messgeräte“ sowohl HEIDENHAIN-Messgeräte als auch
HEIDENHAIN-Signalkonverter.

Spannungsversorgung
Schließen Sie HEIDENHAIN-Messgeräte
nur an nachfolgende Elektroniken an, deren
Versorgungsspannung aus PELV-Systemen(Begriffserklärung siehe EN 60204-1) erzeugt wird.
Messgeräte erfüllen die Anforderungender Norm IEC 61010-1, wenn die Spannungsversorgung aus einem Sekundärkreis mit begrenzter Energie (Low Voltage,
Limited Energy) nach IEC 61010-13rd Ed.,
Abschnitt 9.4 oder aus einem Sekundärkreis der Klasse 2 nach UL1310 erfolgt.1)
Messgeräte, die für Funktionale Sicherheit
zertifiziert sind, erfüllen, wenn im Zertifikat
angegeben, zusätzlich die Anforderungender Norm IEC 61800-5-3, wenn die Spannungsversorgung aus einem Sekundärkreis
mit der maßgeblichen Spannungsklasse
DVC A erfolgt.

Längenmessgeräte:

Þ1 = (abs A–sgn A–1) x G + (sgn A–sgn D) x abs MRR
2
2

P1 = (abs B–sgn B–1) x G + (sgn B–sgn V) x abs MRR
2
2

wobei:

wobei:

A = 2 x abs MRR–G
TP

B = 2 x MRR–G

Es bedeuten:
Þ1 =	Absolute Winkelposition der zuerst überfahrenen­Referenzmarke zur Null-Position in Gradabs = Absolutbetragsgn =	Signum-Funktion (Vorzeichen F­ unktion = „+1“ oder „–1“)MRR =	Messwert zwischen den überfahrenen Referenzmarken
in GradG =	Grundabstand zwischen zwei festen Referenzmarken­(siehe Tabellen)
TP = Teilungsperiode ( 360° )Strichzahl
D =	Drehrichtung (+1 oder –1)
Die Drehung gemäß Anschlussmaße ergibt „+1“Es bedeuten:
P1 =	Position der zuerst überfahrenen Referenzmarke in Signalperioden
abs = Absolutbetragsgn =	Signum-Funktion (Vorzeichen-Funktion = „+1“ oder „–1“)MRR =	Anzahl der Signalperioden zwischen den überfahrenen­Referenzmarken
G =	Grundabstand zwischen zwei ­festen Referenzmarken in
Signal­perioden (siehe Tabelle)
V=	Verfahrrichtung (+1 oder –1) ­Verfahren der Abtasteinheit
nach rechts (Anbau gemäß Anschlussmaße) ergibt „+1“

38

Die Spannungswerte müssen am Messgerät eingehalten werden. Bei Messgeräten
mit fest verbundener Kabelbaugruppemuss der Spannungsabfall in dieser Kabelbaugruppe berücksichtigt werden. Weitere
Angaben (z.B. Querschnitt der Versorgungsadern) sind ggf. der Dokumentation desMessgerätes zu entnehmen. Die am Messgerät anliegende Spannung lässt sich überdie Sensorleitungen, wenn vorhanden,überprüfen und ggf. nachregeln. Steht keinregelbares Netzteil zur Verfügung, sollen
die Sensorleitungen zu den jeweiligen Versorgungsadern parallel geschaltet werden,um den Spannungsabfall zu reduzieren.
Für die Auslegung der Spannungsversorgung ist die maximale Strom- bzw. Leistungsaufnahme gemäß den Technischen
Daten zu verwenden.
Für Vergleichs- und Prüfzwecke ist zusätzlich
die typische Strom- bzw. Leistungsaufnahme
bei typischen Umgebungs- und Betriebsbedingungen ohne Last (nur Spannungsversorgung angeschlossen) für die typische
Versorgungsspannung bzw. Nennspannung

Zur Berechnung der Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Messgerätes ist die
tatsächlich am Messgerät anliegende
Spannung UP zu berücksichtigen. Diese
setzt sich zusammen aus der Versorgungsspannung UE, welche die nachfolgende
Elektronik zur Verfügung stellt, abzüglich
des Spannungsabfalls U auf den Versorgungsadern.
Die erforderliche Versorgungsspannung ist
von der Messgeräte-Schnittstelle abhängig.
Dabei wird zwischen Messgeräten ohne
erweitertem Versorgungsspannungsbereich (z. B. DC 5,0 V ±0,25 V) und mit erweitertem Versorgungsspannungsbereich(z. B. DC 3,6 V bis 14 V) unterschieden.
Messgeräte mit erweitertem Versorgungsspannungsbereich
Bei Messgeräten mit erweitertem Versorgungsspannungsbereich steht die Stromaufnahme in einem nichtlinearen Zusammenhang zur Versorgungsspannung. Die
Leistungsaufnahme des Messgerätes zeigt
dagegen einen näherungsweise linearen
Verlauf (siehe Diagramm Strom- bzw. Leistungsaufnahme).
1) Anstelle der IEC 61010-13rd Ed.,
Abschnitt 9.4 können auch die ent­
sprechenden Abschnitte der Normen
DIN EN 61010-1, EN 61010-1, UL 61010-1
und CAN/CSA-C22.2 No. 61010-1 verwendet werden.

Strom- bzw. Leistungsaufnahme abhängig von der Versorgungsspannung(beispielhafte Darstellung)

Einfluss der Kabellänge auf die Leistungsabgabe der nachfolgenden­Elektronik (beispielhafte Darstellung)

Leistungsabgabe dernachfolgenden Elektronik(normiert)

Winkelmessgeräte:

Allerdings dürfen durch die Welligkeit die
Grenzen der Versorgungsspannung nichtverletzt werden.

mit angegeben. Diese Angabe hat nur informativen Charakter; eine Änderung kann­jederzeit ohne Vorankündigung erfolgen.

Leistungsaufnahme bzw.
Stromaufnahme (normiert)

Zur Spannungsversorgung der Messgeräte
ist eine stabilisierte Gleichspannung UP
erforderlich. Spannungsangabe sowie
Stromaufnahme bzw. Leistungsaufnahmesind aus den jeweiligen Technischen Datenersichtlich. Für die Welligkeit der Gleichspannung gilt:• Hochfrequentes Störsignal
USS < 250 mV mit dU/dt > 5 V/μs
• Niederfrequente Grundwelligkeit
USS < 100 mV

Versorgungsspannung in V
Versorgungsspannung in V

Messgeräte-/Adapterkabel

Verbindungskabel

GesamtLeistungsaufnahme Messgerät(normiert auf Wert bei 5 V)
Stromaufnahme Messgerät(normiert auf Wert bei 5 V)39

In den Technischen Daten ist daher die­maximale Leistungsaufnahme bei minimaler
und maximaler Versorgungsspannung angegeben. In dieser maximalen Leistungsaufnahme sind berücksichtigt:• Empfohlene Empfängerschaltung• Kabellänge 1 m• Alterung und Temperatureinflüsse• Bestimmungsgemäße Verwendung desMessgerätes hinsichtlich Taktfrequenz
und Zykluszeit
Für Messgeräte mit erweitertem Versorgungsspannungsbereich muss die Berechnung des Spannungsabfalls U auf den
Versorgungsadern die nichtlineare Stromaufnahme berücksichtigen. Dies erfolgt indrei Schritten:
Schritt 1: Widerstand der Versorgungsadern
Der Widerstand der Versorgungsadern­(Adapter- und Verbindungskabel) kann überdie Formel ermittelt werden:
RL = 2 ·1,05 · LK
56 · AV

Schritt 2: Koeffizienten zur Ermittlungdes Spannungsabfalls
b = RL ·PMmax – PMmin+ UE
UPmax – UPminc = PMmin · RL +(UE – UPmin)

PMmax – PMmin· RL ·
UPmax – UPmin

Schritt 3: Spannungsabfall basierend
auf den Koeffizienten b bzw. c¹U = 0,5 · (b – b2 – 4 · c)
Messgeräte ohne erweiterten­Versorgungsspannungsbereich
Für Messgeräte ohne erweiterten Versorgungsspannungsbereich (typische Versorgungsspannung DC 5 V) berechnet sich der
Spannungsabfall U auf den Versorgungsadern gemäß:

Wenn der Wert für den SpannungsabfallU vorliegt, lassen sich für Messgerät undnachfolgende Elektronik die Parameter
Spannung am Messgerät, Stromaufnahmesowie Leistungsaufnahme des Messgerätes
und die von der nachfolgenden Elektronik
zur Verfügung zu stellende Leistung berechnen.
Spannung am Messgerät:
UP = UE – ¹U
Stromaufnahme des Messgerätes:
¹U
IM =
RL

Wird ein HEIDENHAIN-Messgerät über­einen HEIDENHAIN-Signalkonverter aneiner nachfolgenden Elektronik betrieben,muss die Leistungsaufnahme des Mess­
gerätes und die Leistungsaufnahme des­Signalkonverters zur resultierenden Leistungsaufnahme addiert werden.
In Abhängigkeit des Signalkonverters ist
gegebenenfalls ein Korrekturfaktor für den
Wirkungsgrad des Schaltnetzteils des­Signalkonverters (siehe Produktinformation)
zu berücksichtigen.

Leistungsaufnahme des Messgerätes:PM = UP · IM
Leistungsabgabe der nachfolgenden­Elektronik:
PE = UE · IM

Es bedeuten:
UP
Spannung am Messgerät in V
IM	Stromaufnahme des Messgerätes
in mA
PM	Leistungsaufnahme des Mess­
gerätes in W
UE	Versorgungsspannung an der nachfolgenden Elektronik in VPE	Leistungsabgabe der nachfolgenden
Elektronik in W
∆U	Spannungsabfall über das Kabel in V
LK
Kabellänge in mAV 	Querschnitt der Versorgungsadernin mm2 (siehe Kabel)2		
Hin- und Rückleitung

KabellängenMaximale Kabellängen
Die in den Technischen Daten angegebenen
Kabellängen gelten nur mit HEIDENHAINKabel und den empfohlenen Eingangsschaltungen der nachfolgenden Elektronik.
Die maximal erreichbare Leitungslänge
wird durch folgende Faktoren maßgeblichbeschränkt:• Einhaltung der Versorgungsspannung am
Messgerät• Einschränkungen, die sich aus der Übertragungstechnik ergeben (z. B. Protokoll-­
Aufbau bei rein seriellen Schnittstellen,
Hersteller-Vorgaben bei proprietären
Schnittstellen)
Beachten Sie hierzu: Diese Beschränkungenmüssen unabhängig voneinander geprüft
und eingehalten werden.

1,05	Längenfaktor wegen verdrillter
Adern
56
Elektrische Leitfähigkeit von Kupfer
RL 	Widerstand der Versorgungsadern(für beide Richtungen) in Ohm
PMmin,
PMmax 	Maximale Leistungsaufnahme bei
minimaler bzw. maximaler Versorgungsspannung in W
UPmin,
UPmax 	Minimale bzw. maximale Versorgungsspannung des Messgerätes
in V

Die maximale Gesamtlänge der Anschlusskabel sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
EnDat 3
HMC 2
EnDat 2.2
HMC 6
DRIVE-CLiQ
Fanuc, Panasonic
Mitsubishi, Yaskawa
EnDat 2.1SSI
1 VSS
11 µASS
TTL
1)

Messgerät M an nachfolgender Elektronik E:

Einhaltung der Versorgungsspannung
am Messgerät
Insbesondere bei großen Kabellängen und
Messgeräten mit hohem Strombedarf, wie
z.B. bei absoluten Längen- und Winkelmess­
geräten, kann aufgrund des Spannungs­
abfalls die minimal zulässige Versorgungsspannung des Messgeräts unterschritten
werden. An der nachfolgenden Elektronik
sollte daher eine möglichst hohe Versorgungsspannung UP gewählt werden. Durch
folgende Maßnahmen können Sie den
Spannungsabfall verringern:• Dünne Kabel mit geringem Adernquerschnitt möglichst kurz halten• Bei großen Kabellängen größere Adernquerschnitte wählen
• Bei nachfolgenden Elektroniken ohne­regelbares Netzteil die Sensorleitungenparallel zu den Versorgungsleitungenschalten. Dadurch verdoppelt sich derverfügbare QuerschnittÜbertragungstechnik
Bedingt durch die Übertragungseigenschaften
der Anschlusskabel, Protokolleigenschaften
der Schnittstellen und weiterer Vorgaben­ergeben sich Beschränkungen für die Auslegung der Kabellängen.
Rein serielle Schnittstellen mit Übertragungsfrequenzen bis zu 16 MHz in Kombination mit großen Kabellängen stellen hohetechnische Anforderungen an das Kabel.
HEIDENHAIN-Kabel sind aufgrund des speziell für derartige Anwendungen entwickelten Kabelaufbaus bestens für diese Anforderungen geeignet. Dementsprechend
empfiehlt HEIDENHAIN originale HEIDENHAIN-Kabel zu verwenden.
Ein direkt am Messgerät angeschlossenes
Adapterkabel ist in der Länge beschränkt.
Um größere Kabellängen zu realisieren,kann ein Adapterkabel und ein zusätzliches
Verbindungskabel mit größerem Querschnitt verwendet werden.

100 m
100 m
100 m
100 m
100 m
30 m1)
30 m
150 m
100 m
150 m
30 m
100 m

 bhängig vom Messgerät sind Längen
A
bis zu 50 m möglich

Bitte beachten Sie auch die Technischen
Daten des jeweiligen Messgeräts.

Signalkonverter zwischen Messgerät M und nachfolgender Elektronik E:

40

Messgeräte

1,05 · LK∆U = 2 ∙     ∙IM ∙ 10–3
56 · AV

Kabellängen für rein serielle Schnittstellen

41

Zusätzliches Anschlusskabel
Gerät
LC/RCN/
ROC

Leistungsaufnahme bei
UP = 3,6 V bzw. 14 V

Adapterkabel  4,5 mm
AV = 2 x 0,16 mm2Anschlusskabel  6 mm
AV = 2 x 0,16 mm2Anschlusskabel  8 mm
AV = 2 x 0,35 mm2

3,6 V  1100 mW
14 V  1300 mW

20 m
6m
1m

15 m
29 m
34 m

35 m
66 m
77 m

ECN 1325

3,6 V  600 mW
14 V  700 mW

0,3 m

EQN 1337

3,6 V  700 mW
14 V  800 mW

0,3 m

3,6 V  950 mW
14 V  1050 mW

3m
1m

AK LIC 41x

Motorinternes
Ausgangskabel

65 m

99 m

55 m

99 m

Schnittstelle

Einschaltzeit

maximale
Spannung

1VSS

1,3 s

5,5 V

Ausgangskabel
am Messgerät

37 m
39 m

85 m
89 m

Anmerkungen:• Die Werte gelten für UP = 4,9 V Versorgungsspannung der nachfolgenden­Elektronik• Abhängig von der Schnittstellenausführung des Messgerätes kann es zu Einschränkungen der Kabellängen kommen(siehe Prospektangabe des jeweiligen
Messgerätes, Maximalwert = 100 m)• Werte für die Leistungsaufnahme entsprechen dem Stand der Ausgabe desProspekts Schnittstellen von HEIDENHAIN-Messgeräten. Aktuelle Werte für
die Leistungsauf­nahme entnehmen Sie
bitte den Technischen Kennwerten der­jeweiligen Produktprospekte• Bitte beachten Sie auch die Angabendes Herstellers der nachfolgenden Elek­tronik zu Versorgungsspannung für das
Messgerät bzw. maximal zulässige­Kabellängen

Einschwingvorgang der Versorgungsspannung und Ein-/Ausschaltverhalten

UPmax
UPmin

USS

0

Ausgangssignale ungültig

11μASS

Maximale Kabellänge für rein serielle Schnittstellen (mit einer Versorgungsspannung von DC 4,9 V ermittelt)
Ein wesentlicher Einflussfaktor für die erreichbare maximale Kabellänge ist die Versorgungsspannung der nachfolgenden
Elektronik. Bei einer Versorgungsspannung
von DC 12 V (±10%) sind Gesamtlängen
von 100 m realisierbar mit HEIDENHAIN
Anschlusskabeln für die Messgeräte in derTabelle. Der in der Tabelle gewählte Wert
von 4,9 V stellt die Untergrenze der Versorgungsspannung von marktüblichen nachfolgenden Elektroniken dar. Die Tabelle zeigt
für verschiedene Mess­geräte exemplarisch
Kombinationen von Längen des Adapter­kabels  4,5 mm und den daraus resultierenden maximalen Kabellängen des Verbindungskabels. Die Werte in der Tabelle gelten
für eine Parallelschaltung der Sensor- mit
den Versorgungsleitungen. Die erreichbare
Gesamtlänge ergibt sich aus der Addition
der jeweiligen Längen von Adapter- und
Verbindungskabel.

Ein-/Ausschaltverhalten der Messgeräte
Nach der Einschaltzeit tSOT liegen gültige
Ausgangssignale an. Während der Zeit tSOT
treten bei den Ausgangssignalen die in derTabelle angegebenen maximalen Spannungswerte auf. Die Einschaltzeit tSOT ist
abhängig von der Schnittstelle.

gültigungültig

TTL
HTL

UPmax

EnDat

5,5 V

SSI

UPmax

PROFIBUS-DP 2 s

5,5 V

PROFINET IO

UPmax

10 s

Beim Abschalten der Spannungsversorgung bzw. Unterschreiten von UPmin sinddie Ausgangssignale ebenfalls ungültig.
Weiterhin sind die schnittstellenspezifischen
Ein- und Ausschaltbedingungen zu berücksichtigen. Wird das HEIDENHAIN-Mess­
gerät über einen zwischengeschalteten
HEIDENHAIN-Signalkonverter betrieben,sind zusätzlich auch dessen Ein- und Ausschaltbedingungen zu berücksichtigen.

Weitere von HEIDENHAIN unterstützte
­firmenspezifische Schnittstellen sind nicht
berücksichtigt.

Leistungsabgabe der nachfolgenden
Elektronik
Bei Messgeräten mit erweitertem Versorgungsspannungsbereich muss die in den
Technischen Daten angegebene maximale
Leistungsaufnahme berücksichtigt werden.
Beachten Sie besonders bei Messgeräten
mit einer Versorgungsspannung von DC 5 V,
dass die Leistungsangaben für die Stromaufnahme ohne Last erfolgen. Berücksichtigen Sie daher, dass sich abhängig von derAusführung der Empfängerschaltung höhere
Werte für die Stromaufnahme ergeben. Zusätzlich müssen die Verluste in den Adapterbzw. Verbindungskabeln berücksichtigt
werden.

Maximale Stromaufnahme im­Einschaltmoment
Bei der Dimensionierung des Netzteils muss
die erhöhte Stromaufnahme im Einschaltmoment berücksichtigt werden. HEIDENHAIN empfiehlt daher das Netzteil mit einer
Strombegrenzung auszurüsten. Für die Begrenzung wird ein Wert von 400 mA empfohlen, mindestens aber der 1,2fache Wert
der maximalen Stromaufnahme des Messgerätes in eingeschwungenem Zustand.
Beachten Sie bei der Dimensionierung derStromüberwachung mit Abschaltung (v.a.
Ansprechschwelle und -geschwindigkeit),
dass die erhöhte Stromaufnahme im Einschaltmoment toleriert wird.

Hinweise für die Auslegung
des Netzteils der nachfolgenden
Elektronik
Auswahl der Spannungsversorgung dernachfolgenden Elektronik
Wählen Sie die Spannungsversorgung möglichst nahe an der oberen Toleranzgrenze.
Berücksichtigen Sie dabei den durch die
Kabellänge bedingten Spannungsabfall ¹U.
Insbesondere bei Messgeräten mit einer
Versorgungsspannung von DC 5 V ±0,25 V
und DC 5 V ±0,5 V sollte die Spannungsversorgung im oberen Bereich der Toleranzliegen. Für Messgeräte mit einer Versorgungsspannung von DC 3,6 V bis 14 V und
Funktionaler Sicherheit wird eine Versorgungsspannung von DC 12 V empfohlen.

HinweisMessgeräteabhängig kann es zu wei­
teren Längenbeschränkungen kommen.
Weitere Informationen siehe Prospektbzw. Produktinformation des jeweiligen
Messgeräts.

42

43Die Summe verschiedener Signallaufzeiten
wird als Data Age bezeichnet und führt zu
einer geschwindigkeitsabhängigen Abweichung der ermittelten Position von der­aktuellen physikalischen Position des Messgerätes.
Bestimmend für das Data Age sind die
Laufzeiten im analogen und digitalen Signalverarbeitungspfad von Messgerät und nachfolgender Elektronik sowie die Laufzeiten
durch die Übertragungsstrecke. Aufgrund
der Eigenschaften der Schnittstelle kann das
Data Age positiv oder auch negativ sein.
Weitere Informationen sind ggf. den Tech­nischen Daten des Messgerätes zu entnehmen. Lassen Sie sich bei Bedarf durch
HEIDENHAIN beraten.

Elektrisch zulässige Drehzahl/
Verfahrgeschwindigkeit
Die maximal zulässige Drehzahl bzw. Verfahrgeschwindigkeit eines Messgerätes­ergibt sich aus:• der mechanisch zulässigen Drehzahloder Verfahrgeschwindigkeitund• der elektrisch zulässigen Drehzahl oder
Verfahrgeschwindigkeit
Bei inkrementalen Messgeräten mit sinusförmigen Ausgangssignalen ist die elektrischzulässige Drehzahl oder Verfahrgeschwindigkeit begrenzt durch die –3dB/–6dB-Grenzfrequenz bzw. die zulässige Eingangsfrequenz der nachfolgenden Elektronik.
Bei inkrementalen Messgeräten mit Rechtecksignalen ist die elektrisch zulässige Drehzahl oder Verfahrgeschwindigkeit begrenzt
durch:– die maximal zulässige Abtast-/Ausgangsfrequenz fmax des Messgerätesund– den für die nachfolgende Elektronik minimal zulässigen Flankenabstand a

Geltungsbereich
für Winkelmessgeräte oder Drehgeber
nmax =

fmax∙ 60 ∙ 103z

Ergänzend zu Allgemeine elektrische Hinweise gelten für HEIDENHAIN-Messgeräte
mit firmenspezifischen Schnittstellen die
nachfolgenden Abschnitte. Abweichungensind den Technischen Daten zu entnehmen.

Betriebfür Längenmessgeräte–3

vmax= fmax ∙ SP ∙60 ∙ 10

Es bedeuten:
nmax	Elektrisch zulässige Drehzahl in min–1
vmax	Elektrisch zulässige Verfahrgeschwindigkeit in m/min
fmax	Maximale Abtast-/Ausgangsfrequenz des Messgerätes bzw. Eingangsfrequenz der nachfolgenden
Elektronik in kHzz		Signalperioden des Winkelmessgerätes oder Drehgebers pro 360°
SP	Signalperiode des Längenmessgerätes in μm

Messgeräte mit DRIVE-CLiQSchnittstelle
Spannungsversorgung
Messgeräte mit DRIVE-CLiQ-Schnittstellesind für eine Nennspannung von DC 24 V
ausgelegt. Als Toleranz der Spannungsversorgung gibt der Hersteller der nachfolgenden Elektronik DC 20,4 V bis 28,8 V vor.
Messgeräte mit DRIVE-CLiQ-Schnittstelleerlauben einen größeren Spannungsbereich (siehe Technische Daten). Der Betrieb
ist kurzzeitig bis DC 36,0 V zulässig.
Im Bereich von DC 28,8 V bis 36,0 V ist mit
höherer Leistungsaufnahme zu rechnen.
Ein-/Ausschaltverhalten
Messgeräte mit DRIVE-CLiQ-Schnittstellesind für die nachfolgend dargestellten Ein-/
Ausschaltbedingungen ausgelegt.
Kabellängen
Die in den Technischen Daten angegebenen
Kabellängen gelten nur mit HEIDENHAINKabeln und den empfohlenen Eingangsschaltungen der nachfolgenden Elektronik.
Die DRIVE-CLiQ-Schnittstelle erlaubt zwar
eine maximale Kabellänge von 100 m, dieser
Wert wird allerdings durch eine Reihe von
Einflussfaktoren reduziert:• Anzahl der Trennstellen mit DRIVE-CLiQKupplungen• Längenfaktor des Adapter- bzw. Verbindungskabels• Steckbares Adapterkabel am Messgerät• Länge des HEIDENHAIN-Adapterkabels
mit Korrekturfaktor
Die bei DRIVE-CLiQ maximal zulässige­Kabellänge ergibt sich wie folgt:

Ausschalten

Aus

Einschalten

Hochlauf

Betriebsbereit

36 V (ohne Beeinträchtigung
der Funktionalen Sicherheit)

UP

Aufgrund von Signallaufzeiten kommt es
bei der Bildung des Positionswertes• im Messgerät(bei seriellen Schnittstellen)bzw.
• in der nachfolgenden Elektronik(bei inkrementalen Schnittstellen)zu Abweichungen von der aktuellen physikalischen Position des Messgerätes.

typ. 15 s(am Messgerät)

Signallaufzeiten – Data Age

28,8 VUP min.

tdU > 50 VdtsdU <−50 Vsdt> 100 ms
Uaus < 2 V

Ein-Ausschaltbedingungen für HEIDENHAIN-Messgeräte mit DRIVE-CLiQ-Schnittstelle

Es bedeuten:nMG:	Einfluss des Messgerätes durchz. B. ein steckbares Adapterkabel;nMG = 1
4/3: 	Längen-Korrekturfaktor für­HEIDENHAIN-Adapterkabel
LAK: 	Länge des HEIDENHAIN-Adapterkabels in m
ki: 	Länge-Korrekturfaktor1) der Signalleitung i (4/3: bei Kabeln von­HEIDENHAIN)
Li:	Gesamtlänge1) der Signalleitung iin mnC:Anzahl der Trennstellen1) iehe technische Dokumentation desS
Herstellers der nachfolgenden Elektronik

HinweisMessgeräteabhängig kann es zu weiteren Längenbeschränkungen kommen.
Weitere Informationen siehe Prospektbzw. Produktinformation des jeweiligen
Messgerätes.

DRIVE-CLiQ ist eine geschützte Marke der­Siemens AG.

Messgeräte mit DRIVE-CLiQ-Schnittstelle,die über ein Ausgangskabel (AGK) angeschlossen werden, haben eine zusätzliche
Längenbeschränkung. Aufgrund der Übertragungseigenschaften der Ausgangskabel
gilt für die Formel zur Berechnung der maximal zulässigen Kabellänge der Grenzwert
von 40 m. Diese Einschränkung gilt für alle
Ausgangskabel, die laut Kabel-Übersichtsliste in der Spalte „Einsatz“ mit „DQ01“
gekennzeichnet sind.

nMG · 5 m + 4 · LAK + Σ ki · Li + nC · 5 m  100 m
3
i

44

45

Elektrische Sicherheit

Elektromagnetische Verträglichkeit

HEIDENHAIN-Messgeräte müssen aus
PELV-Systemen (Begriffserklärung siehe
EN 60204-1) versorgt werden; sie sindnach IEC 61010-1, UL 61010-1 und CAN/CSA-C22.2 No. 61010-1 zertifiziert.
Messgeräte, die für Funktionale Sicherheit
zertifiziert sind, erfüllen, wenn im Zertifikat
angegeben, zusätzlich die Anforderungender Norm IEC 61800-5-3, wenn die Spannungsversorgung aus einem Sekundärkreis
mit der maßgeblichen Spannungsklasse
DVC A erfolgt.
Die Gehäuse der Messgeräte weisen keineelektrische Verbindung zu internen Stromkreisen auf. Messgeräte mit offener Elek­tronik müssen durch eine Abdeckung vor
Beschädigungen und gegen das Eindringen
von Fremdkörpern und Flüssigkeiten geschützt werden.

Elektrische Störquellen
Elektrische Störungen werden hauptsächlich durch kapazitive oder induktive Einkopplungen verursacht. Die Einkopplungen­können dabei über Leitungen sowie GeräteEingänge und -Ausgänge erfolgen.
Typische Störquellen sind:• Starke Magnetfelder von Transformatoren,
Bremsen und Elektromotoren• Relais, Schütze und Magnetventile• Hochfrequenzgeräte, Impulsgeräte undmagnetische Streufelder von Schaltnetzteilen• Netzleitungen und Zuleitungen zu oben
genannten Geräten

Konformität
HEIDENHAIN-Messgeräte erfüllen bei Einhaltung der unten genannten Maßnahmen
die EMV-Richtlinie 2014/30/EU hinsichtlichder Fachgrund­normen für den jeweiligen
Einsatzbereich:• Störfestigkeit
Im Einzelnen folgende Grundnormen:– ESD				EN 61000-4-2–	Elektromagnetische
Felder			
EN 61000-4-3– Burst			EN 61000-4-4– Surge			
EN 61000-4-5–	Leitungsgeführte
Störgrößen			EN 61000-4-6–	Magnetfelder mit energietechnischen
Frequenzen			EN 61000-4-8–	Spannungseinbrüche,Kurzzeitunterbrechungen EN 61000-4-11• Störaussendung

Maßnahmen
Die EMV-Richtlinie fordert, einen störungsfreien Betrieb ohne fundierte EMV-Kenntnisse zu erreichen. Die nachfolgend genannten Maßnahmen dienen dazu, diesen
störungsfreien Betrieb sicherzustellen.
Lassen Sie sich bei Bedarf durch HEIDENHAIN beraten.
• Messgeräte vorschriftsgemäß nachMontageanleitung ein- oder anbauen• Nur original HEIDENHAIN-Kabel ver­wenden.
Maximal zulässige Kabellänge für die jeweilige Schnittstelle beachten. Bei einervom Standard abweichenden Verwendung(Belegung bei Signalen und Steckern)muss der Hersteller des Gesamtsystems
die Konformität sicherstellen• Kabel nicht in unmittelbarer Umgebung
von Störquellen (induktiven Verbrauchern
wie Schützen, Motoren, Frequenzumrichtern, Magnetventilen und dergleichen)verlegen:– Eine ausreichende Entkoppelung gegenüber störsignalführenden Kabeln wird
im Allgemeinen durch einen Luftabstand von 100 mm oder bei Verlegung
in metallischen Kabelschächten durcheine geerdete Zwischenwand erreicht– Gegenüber Speicherdrosseln in Schaltnetzteilen ist ein Mindestabstand von
200 mm erforderlich• Zufälliges Berühren der Schirmung (z. B.
Stecker) mit anderen Metallteilen verhindern• Bei Kabeln mit Innen- und Außenschirm
den Innenschirm auf 0 V der nachfolgenden Elektronik legen (Ausnahme: HybridMotorkabel von HEIDENHAIN, siehe­Dokumentation zum Hybrid-Motorkabel).
Innenschirm nicht mit Außenschirm verbinden• Verbindungselemente (z. B. Stecker,
Klemmkästen) mit Metallgehäuse verwenden. Durch diese Elemente dürfen
nur die Signale und die Versorgung desangeschlossenen Messgerätes geführt
werden (Ausnahme: Hybrid-Motorkabelvon HEIDENHAIN)• Gehäuse von Messgerät, Verbindungselementen und nachfolgender Elektroniküber den Schirm des Kabels miteinander
verbinden. Schirm großflächig und rundum (360°) anschließen. Bei Messgeräten
mit mehr als einem elektrischen Anschluss
ist die produktspezifische Dokumentation
zu berücksichtigen• Messgeräte mit offener Elektronik oder
Kunststoffgehäuse in ein geschlossenes
Metallgehäuse einbauen.
Wenn andere Signale und Störquellen
durch das Gehäuse geführt werden, sindfür den störungsfreien Betrieb fundierte
EMV-Kenntnisse erforderlich, und derHersteller des Gesamtsystems muss die
Konformität sicherstellen• (Außen-)Schirm entsprechend der Montageanleitung mit Funktionserde verbinden• Bei Geräten und Kabelbaugruppen mit
Kunststoffsteckern oder Steckern ohne
großflächige Schirmanbindung den­(Außen-)Schirm kurz vor dem Stecker
großflächig mit Funktionserde verbinden(Schirmschelle, siehe Abbildung).
In unmittelbarer Nähe dürfen sich keine
Störquellen befinden• Für Messgeräte, die optional den Anschluss eines externen Sensors (z.B.
Temperatursensor) ermöglichen, gilt die
Konformität zur EMV-Richtlinie nur fürden Betrieb ohne externen Sensor.
Bei Betrieb mit externem Sensor (z.B.
Temperatursensor) sind für den störungsfreien Betrieb fundierte EMV-Kenntnisse
erforderlich, und der Hersteller des­Gesamtsystems muss die Konformität
sicherstellen:– In den meisten Applikationen ist ein
störungsfreier Betrieb möglich, weil die
auf den Sensor wirkenden Störgrößen
gering sind– Zusätzlich sind die Anforderungen an
die elektrische Isolation des Sensors
zu berücksichtigen, weil von derartigen
Systemen elektrische Gefahren aus­
gehen können
• Sind innerhalb der Gesamtanlage Ausgleichsströme zu erwarten, ist ein separater Potentialausgleichsleiter vorzusehen.
Die Schirmung hat nicht die Funktion­eines Potentialausgleichsleiters• Für Messgeräte hochfrequent nieder­
ohmige Erdung (siehe EN 60204-1­Kapitel EMV) vorsehen

Mindestabstand von Störquellen

Ersatzweise mit Schirmschelle
 0.3 m46

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Nanometer nanometer
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