SICK MAX30N User manual
Alle Rechte vorbehalten. Irrtümer und Änderungen vorbehalten.
1 Zu Ihrer Sicherheit
1.1 Sicherheitshinweise
Sicherheitshinweise und vollständige Information zum Linear-Encoder MAX sind im
Internet unter www.sick.com/MAX zum Download verfügbar.
•Vor der Inbetriebnahme die Betriebsanleitung lesen.
•Anschluss, Montage und Einstellung darf nur durch Fachpersonal erfolgen.
Falls durch Störung oder Ausfall des Geräts Personen gefährdet sind oder Betriebsein‐
richtungen beschädigt werden könnten, so ist dies durch geeignete Schutzvorrichtun‐
gen wie z. B. NOT-AUS-Systeme zu verhindern.
Bei nicht korrekter Funktionsfähigkeit ist das Gerät außer Betrieb zu setzen und gegen
unbefugtes Wiedereinschalten zu sichern.
Um die Funktionsfähigkeit des Geräts zu gewährleisten, sind folgende Punkte zu beach‐
ten:
•Das Gerät vor mechanischen Beschädigungen beim Einbau schützen
•Das Gerät nicht öffnen
•Die Polung, Versorgungsspannung und Steuerimpulse korrekt anschließen
•Die zulässigen Betriebs- und Umgebungsbedingen für das Gerät einhalten
•Die Funktionsfähigkeit des Geräts regelmäßig prüfen und dokumentieren
2 Produktbeschreibung
2.1 Zweck des Geräts
Der Linear-Encoder MAX® ist für Positionsmessungen in Anwendungen der Mobil‐
hydraulik (z. B. in Hydraulikzylindern) bestimmt und dient der Steuerung hydrauli‐
scher Komponenten von selbstfahrenden Arbeitsmaschinen. Das robuste Gehäuse
bietet optimalen Schutz gegen Staub, Witterungseinflüsse, Vibrationen, umgebende
Medien sowie elektrische und magnetische Felder.
Das Gerät ist eine Komponente und muss an eine geeignete elektronische Kontroll‐
einheit angeschlossen werden. Der Linear-Encoder MAX® erfüllt die Anforderungen
folgender EMV Normen:
MAX30N:
•EN ISO 14982:2009 bzw. EN ISO 13766-1:2018
MAX48N/MAX48A/MAXH1A/F1A:
•EN ISO 14982: 2009 / EN 13309: 2010 / EN ISO 13766-1:2018
•EN 61000-6-2: 2005 / EN 61000-6-3: 2011
2.2 Geräte-Varianten
Das Gerät ist aktuell in diesen Varianten erhältlich:
MAX30N MAX48N MAX48A
Jede Gerätevariante ist erhältlich mit den folgenden Schnittstellen und Anschlussarten:
Analog PWM Digital
M12 Stecker, 4-polig
Anschlussleitung, 3-adrig
M12 Stecker, 5-polig
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Ausgangssignale
•Analog (Strom, Spannung)
•PWM (Pulsweite [%] / Frequenz [Hz])
•Digital (CANopen, SAE J1939)
HINWEIS
Siehe Produktseiten des MAX® www.sick.com/MAX® oder:
•Produktinformation MAX48N: 8021724
•Produktinformation MAX48A: 8025846
•Produktinformation MAX30N: 8024963
3 Montage
3.1 Allgemeine Vorbereitung
Beachten Sie bei der Planung der Montage die jeweiligen Maßzeichnungen.
WICHTIG
Beachten Sie bei der Ausrichtung des Gerätes und des Anschlusses:
Leitungen nicht über scharfe Kanten oder heiße Oberflächen legen. Ausreichende Bie‐
geradien und Zugentlastungen verwenden.
3.2 Montagevorbereitung
bEinbauraum des Sensors vorbereiten.
bEinbauraum der Kolbenstange vorbereiten.
bEinführungs-Fase vorbereiten.
bBohrung für Sicherungsschraube vorbereiten.
bBohrung für Steckersystem vorbereiten.
bKolben für Positionsmagnet vorbereiten.
bPositionsmagnet einbauen.
3.3 Montage in den Zylinder
WICHTIG
Beachten Sie die Hinweise in der Betriebsanleitung (8021472 unter www.sick.com/
MAX).
Abbildung 1: Montageschritte
bSensor mit M12 Steckersystem oder Sensor mit Kabelanschluss und -verschrau‐
bung montieren.
bSicherungsschraube anbringen.
QUICKSTART
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3.4 Einbauraum Kolben und Kolbenstange
Empfohlene Einbaulage
1 2
3
30
19,5
51,2
21,2 + 0,2
> 3
min. 10
48 H8
d1
Ø 12
Abbildung 2: Einbauraum für Kolbenstange und Druckrohr
1Messbereich
2Dämpfungszone
3Hydraulikanschluss
WICHTIG
Empfohlene Einbaulage MAX48N. Für Details MAX48A und MAX30N beachten Sie die
Hinweise in der Betriebsanleitung 8021472 unter www.sick.com/MAX®
4 Elektrische Installation
4.1 Elektrischer Anschluss
Der Encoder ist mit einem M12 Steckersystem ausgestattet.
Alternativ steht auch eine Variante mit Kabelanschluss zur Auswahl. Dafür sind elektri‐
sche Gerätestecker zu verwenden.
Schutzarten
Zur Gewährleistung der Schutzart IP69K (M12 Steckersystem) wird ein entsprechender
Gegenstecker benötigt.
4.2 Anschlussplan, Pinbelegung M12 Stecker - 4pin
43
12
Abbildung 3: Pinbelegung M12 - 4pin
Pinbelegung gemäß Typenschlüssel, Position 13.
Pinbelegung M12 4pin (Aderfarben gem. 5.1.2)
Typenschlüs‐
sel
A B M E G H
12/24 VDC 1 1 2 2 1 1
QUICKSTART
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Typenschlüs‐
sel
A B M E G H
GND (0 V) 3 3 3 3 3 3
Signal 4 2 4 4 4 2
n.c. 2 4 1 1 2 4
4.3 Anschlussplan - Analog / PWM
Zuordnung Aderfarben (Spannung / PWM)
12/24 VDC BR (braun)
GND (0 V) BL (blau)
Signal Spannung / PWM BK (schwarz)
Zuordnung Aderfarben (Strom)
12/24 VDC BR (braun)
GND (0 V) BL (blau)
Signal Strom WH (weiß)
4.4 Anschlussplan, Pinbelegung M12 Steckersystem - 5pin
43
12
5
Abbildung 4: Pinbelegung M12 - 5pin
Pinbelegung gemäß Typenschlüssel, Position 13.
Pinbelegung und Aderfarbe M12 5pin
Typenschlüssel Aderfarbe C D F S
12/24 VDC BR (braun) 2 1 2 1
GND (0 V) BL (blau) 3 3 3 3
CAN_HI BK (schwarz) 4 4 4 4
CAN_LO WH (weiss) 5 5 5 5
n.c. 1 2 1 2
4.5 Anschlussreihenfolge
Die Anschlussreihenfolge wie folgt durchführen:
1. Spannungsversorgung 12/24 VDC anschließen.
2. GND (0 V) verbinden.
3. Signal anschließen.
QUICKSTART
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4.6 Anschlussschema an Fahrzeugelektronik
SIG
GND
+VDC
ECU
BAT
+–
GEN
M
2
1
Abbildung 5: Anschlussschema
1Chassis GND
2Kabelschirm (optional)
Um die fehlerfreie Funktionsfähigkeit des Geräts sicherzustellen, muss der Zylinder an
der Maschinenmasse anliegen (Chassis GND).
Durch den mechanischen Kontakt mit anderen Maschinenkomponenten ist der
Potenzialausgleich des Zylinders gegeben. Falls der Zylinder isoliert montiert ist, muss
eine separate Erdung, z. B. mit einem Erdungsband, direkt am Zylinder erfolgen.
Kabelschirmung
Der Encoder ist im verbauten Zustand durch den Zylinder ausreichend geschirmt
und die 3 adrige Anschlussleitung verfügt über keine gesonderte Schirmung. Wird
eine geschirmte Leitung mit M12 Gegenstecker z.B. in einem CANopen Netzwerk ein‐
gesetzt, so ist je nach Anwendungssituation zu prüfen, ob die Schirmung beidseitig
auf Maschinenmasse gelegt wird. In der Umgebung befindliche Hochspannungs- und
Hochfrequenzfelder können dabei einen Einfluss auf die Schirmung und die Signale
haben.
Betrieb gemäß EMV Anforderungen nach der EN 61000-6-2/3
Mit der Bedingung, dass die Anschlussleitung <30 m ist, sind nach EN 61000-6-2
in Kapitel 3.5 und Tabelle 2 keine Stoßspannungsprüfungen erforderlich. Der Gleich‐
strom-Versorgungseingang wird dabei als Signalanschluss betrachtet.
Montage des Encoder-Gehäuse außerhalb des Zylinders
Bei Gehäusen mit Einschraubzapfen oder Flanschgehäusen muss auf die richtige Mas‐
severbindung zu Chassis GND und auf eine erforderliche Schirmung geachtet werden.
5 Inbetriebnahme
5.1 Toleranzbetrachtung des Setzpunkts
Die Setzpunkte (Null-/Endpunkt) des Geräts werden vom Hersteller mit einer Toleranz
von ± 1 mm abgeglichen.
QUICKSTART
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WICHTIG
Weitere Toleranzen sind beim Einbau des Zylinders zu beachten.
Beim Einlernvorgang (Teach-In) fährt die Kolbenstange den Null- bzw. Endpunkt an,
um alle Toleranzen der Zylinder-Encoder-Kombination zu eliminieren. Die gemessenen
Signale werden in der Steuerung dementsprechend programmiert.
Toleranzen bei Betrieb ohne Teach-In
Beispiel am Messbereich 400 mm
Analog VDC Analog mA PWM (Duty
Cycle)
CANopen
SAE J1939
Signal 0,5 ... 4,5 V 4 ... 20 mA 10 … 90 % PDO
Spanne 4000 mV 16 mA 80 % 4.000 Digits
Null-/Endpunkt ± 1,0 mm ± 10 mV ± 0,04 mA ± 0,2 % ± 10 Digits
Positionsmagnet ± 1,0 mm ± 10 mV ± 0,04 mA ± 0,2 % ± 10 Digits
mech. Zusammenbau ± 0,5 mm ± 5 mV ± 0,02 mA ± 0,1 % ± 5 Digits
Summe aller Toleranzen ± 2,5 mm ± 25 mV ± 0,10 mA ± 0,5 % ± 25 Digits
Null-Endpunkt
Beispiel am Messbereich 400 mm
Ausgang Analog VDC Analog mA PWM (Duty
Cycle)
CANopen
SAE J1939
Signal 0,5 ... 4,50 V 4 ... 20 mA 10 … 90 % PDO Wert
Nullpunkt ± 25 mV ± 0,10 mA ± 0,5 % ± 25 Digits
min. Nullpunkt 0,475 V 3,90 mA 9,5 % 275 Digits
max. Nullpunkt 0,525 V 4,10 mA 10,5 % 325 Digits
Endpunkt (F.S.) ± 25 mV ± 0,10 mA ± 0,5 % ± 25 Digits
min. Endpunkt 4,475 V 19,90 mA 89,5 % 3.975 Digits
max. Endpunkt 4,525 V 20,10 mA 90,5 % 4.025 Digits
Nach dem Einbau des Encoders in den Zylinder kommt es durch die zulässigen Toleran‐
zen zu Abweichungen von den Soll-Werten. Die Abweichungen sind bei der Festlegung
von Grenzwerten in der auslesenden Steuerung zu berücksichtigen:
Abweichung von Grenzwerten
Typische Werte
Zylinderhub (mm)
200 mm 400 mm 800 mm
Ausgangssignal Toleranzen
Analog V DC ± 50 mV ± 25 mV ± 12,5 mV
Analog mA ± 0,20 mA ± 0,10 mA ± 0,05 mA
PWM (10 … 90 % Duty Cycle) ± 1,0 % ± 0,5 % ± 0,25 %
CANopen / SAE J1939 ± 25 Digits ± 25 Digits ± 25 Digits
5.2 Encoder in Betrieb nehmen
bElektrische Verbindungen auf richtigen Anschluss überprüfen.
bGeeignete Sicherung auswählen.
bFilterbeschaltung einrichten.
bEncoder in Betrieb nehmen.
bFunktion des Encoders überprüfen.
QUICKSTART
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5.3 Geeignete Sicherung auswählen
Für die Auswahl einer geeigneten Sicherung ist der kurzzeitige Spitzenstrom beim erst‐
maligen Einschalten zu berücksichtigen:
Einschaltstrom beim Einschalten
Einschaltstrom bei Betriebsspannung 12 VDC typ. 2,5 A / 50 μsec
Einschaltstrom bei Betriebsspannung 24 VDC typ. 5,0 A / 50 μsec
5.4 Filterbeschaltung einrichten - Analog
Zur Rauschunterdrückung bei analoger Messwerterfassung ist ein Filter obligatorisch.
Geeignet ist beispielsweise eine Kombination aus R1 = 50 Ω und C1 = 100nF bis 1µF.
Dabei liegt die Verzögerung des Signals innerhalb der Zykluszeit (interne Messrate) und
verändert das dynamische Verhalten nur unwesentlich.
VDC
+
GND GND GND
GND
R1
C1
1µF
ECU
Input
A/D Wandler
z. B. 12 bit →
4096 Schritte
SIG
Abbildung 6: Filterbeschaltung
WICHTIG
Der A/D-Wandler am Eingang der verwendeten elektrischen Steuerung wirkt sich auf
die Auflösung am Encoder aus, z. B.:
•8 bit = 256 Schritte
•10 bit = 1024 Schritte
•12 bit = 4096 Schritte
5.5 Einschaltvorgang und Ausgangssignal im Fehlerfall
Während der Einschaltzeit ist der Signalausgang am Gerät ≥ F.S.O = Full Scale Output.
Danach ist das Gerät betriebsbereit.
Betriebszustände und Ausgangssignal
Ausgangssignal
F.S.O im Einschaltvorgang im Fehlerfall
4,00 ... 20,00 mA
Nicht nutzbares Signal
> 21,0 mA
0,50 ... 4,50 V > 5,1 V
0,25 ... 4,50 V > 5,1 V
0,50 ... 9,50 V > 10,0 V
PMW (Duty Cycle) ≥ 99 %
Digital: CANopen / SAE J1939 Boot Message Error Message "FFFF"
Fehlerfall:
a) fehlender Positionsmagnet
b) Positionsmagnet in Null oder Dämpfungszone
c) Fehlfunktion oder Ausfall des magnetostriktiven Elements
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5.6 Busterminierung - Digital
VDC
+
GND
ECU
CAN_LO
120 Ω
CAN_HI
Abbildung 7: Busterminierung
Die Datenübertragung im CAN-Bus erfolgt seriell (2-Draht-Bussystem). Die Spannungs‐
differenz zwischen den Datenleitungen CAN_HI und CAN_LO ist die Bitinformation.
Die Datenleitungen müssen mit einem Abschlusswiderstand von 120 Ω am offenen
Busende geschlossen werden, um mögliche Signalreflexionen zu vermeiden. Der
Abschlusswiderstand wird zwischen CAN_HI und CAN_LO eingesetzt.
5.7 Parametrierung und Systemstart
Vor dem Systemstart müssen die Kommunikationsparameter eingestellt werden.
In diesem Quickstart wird das grundsätzliche Vorgehen beschrieben.
Weiter Informationen: Siehe Betriebsanleitung.
5.7.1 CANopen parametrieren
Knotenparameter einstellen
Zum Betrieb des Geräts im CAN-Bus-Netzwerk müssen zunächst die Netzwerkeigen‐
schaften eingestellt werden. Die grundlegenden Einstellungen zur Einbindung eines
Busteilnehmers werden mittels LSS (Layer Setting Services) vorgenommen. Jedes
Gerät (Node) im CAN-Netzwerk ist durch seine LSS-Adresse eindeutig definiert. Diese
setzt sich wie folgt zusammen:
LSS-Adresse
CANopen
Vendor-ID 1000056h
Product-code gemäß Produktschlüssel
Revisionsnummer gemäß Produktschlüssel
Seriennummer tatsächliche Seriennummer des CANopen
Encoders
Des Weiteren werden CAN-Bus spezifische Parameter wie Baudrate und Knotenadresse
(Node-ID) über den LSS-Service eingestellt und gespeichert. Sowohl Baudrate und
Node-ID des Encoders müssen auf den Betrieb im spezifischen CAN-Bus eingestellt
werden.
5.7.2 SAE J1939 parametrieren
Die maximale Netzwerklänge ist in der SAE J1939 Spezifikation auf 40 Meter begrenzt
und die Baudrate ist auf feste 250 kBit/sec. ausgelegt. Somit ist bei Einbindung des
Geräts die Einstellung dieser Parameter nicht erforderlich. Außerdem ist die Anzahl
an Nodes auf 30 ECUs (Electronic Control Unit) begrenzt. Jede ECU kann allerdings
mehrere CA (Controller Application) ansteuern. Insgesamt sind bis zu 253 CAs im
Netzwerk realisierbar.
NMT (Network Management)
Die Namenskonventionen sind in SAE J1939 definiert und setzen sich wie folgt zusam‐
men:
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