Sercos in der ersten und zweiten Generation: Antriebskommunikation im Fokus Die digitale Antriebsschnittstelle Sercos hat sich seit ihrer Markteinführung als weltweit akzeptierter Standard für die unterschiedlichsten und anspruchsvollsten Motion-Control-Anwendungen etabliert. Ihre Attraktivität basiert auf den technischen Eigenschaften – insbesondere hinsichtlich Echtzeit, Performance und Störsicherheit – in Kombination mit einem umfangreichen Produkt- und Anbieterspektrum. Während in der Anfangszeit vor allem die Anforderungen der Werkzeugmaschine im Vordergrund standen, nutzten bereits ab Mitte der 90er-Jahre Zeitungsdruckmaschinen die hohe Synchronisationsleistung von Sercos. Die elektronische Welle revolutionierte den Rollendruckmaschinenbau durch den Umstieg auf die wesentlich flexiblere und produktivere Einzelantriebstechnik. Auch zahlreiche Hersteller von Nahrungsmittel- und Verpackungsmaschinen erkannten schnell die Vorteile der Echtzeitkommunikation und ersetzten mit intelligenten, über Sercos kommunizierenden Antrieben mechanische Lösungen durch Software. Elektronische Nockenschaltwerke, Kurvenscheiben, Druckmarken- und Zugspannungsregler erhöhen als Softwarefunktionalitäten die Flexibilität der Automatisierung und verkürzen die Umrüstzeiten erheblich. Sercos III: universelle Echtzeit-Kommunikation für den Maschinen- und Anlagenbau In der dritten Generation, Sercos III, die seit 2005 zum Einsatz kommt, wurden die Sercos-Mechanismen mit dem Übertragungsverfahren von Fast Ethernet verschmolzen. Die Übertragungsgeschwindigkeit wurde von 16 auf 100 Mbit/s gesteigert. Zahlreiche innovative und zukunftsweisende Kommunikations-Funktionen (wie z.B. Ring-Redundanz, direkter Querverkehr und Steuerungsvernetzung), ein leistungsfähiges E/A-Profil als Ergänzung zum bestehenden Antriebsprofil, sowie das Sicherheitsprotokoll CIP Safety on Sercos wurden spezifiziert. Damit wurden nicht nur weitere Einsatzgebiete erschlossen, sondern auch die Wandlung von einem dedizierten Antriebsbus zu einem universellen Automatisierungsnetzwerk für zentrale und dezentrale Automatisierungskonzepte eingeleitet. Aktuell arbeiten vor allem Konstrukteure für Roboter, für Maschinen rund um die Halbleiterfertigung, für Nahrungsmittel- und Verpackungsmaschinen und für komplexe Sonderanwendungen an neuen Konzepten mit Sercos III als Universalbus der Wahl. Neben der erwiesenen Langlebigkeit und damit verbundener Investitionssicherheit – immerhin unterstützen mehr als 60 Unternehmen weltweit Sercos III mit Steuerungen, Antrieben verschiedener Technologien und Peripheriegeräten – eröffnen neue Funktionalitäten und ein erweitertes Antriebsspektrum den Freiheitsgrad für neue Konzepte. Neue Funktionen in der Applikationsschicht Aktuell arbeiten Sercos-Entwickler an neuen Funktionen, um die Prozessstabilität und Präzision, z.B. bei neuen Anwendungen in der Robotik oder in der Halbleiterfertigung, zu erhöhen. Ein Arbeitsschwerpunkt: Mehr Informationen pro Takt und eventgesteuerte Informationen unabhängig vom festen Takt des Sercos-Netzwerkes zu übermitteln. Das neue Oversampling ermöglicht bei Sercos III erstmals die Übermittlung von mehr als einem Soll-Ist-Wert pro Takt. Das erhöht die Filigranität der Prozessteuerung beispielsweise bei extrem zeitkritischen Laseranwendungen, weil mehr Daten schneller erfasst und auch ausgegeben werden können. Das integriert direkt Methoden der Messtechnik in das Protokoll und erschließt damit die Möglichkeit, herstellerübergreifend und produktunspezifisch auf diese Mechanismen zugreifen zu können. Auch das Timestamping eröffnet neue Kommunikationsmöglichkeiten jenseits des festen Taktes. Diese Funktion übermittelt eventgesteuert definierte Ereignisse wie bestimmte Messwerte sofort an die Steuerung und schaltet unabhängig vom Takt Ausgänge. Das erhöht die Prozessstabilität beispielsweise bei komplexen Verfahrenslösungen, wie sie in der Halbleiterfertigung vorkommen. Dort verarbeiten speziell für Halbleiter- und Solarindustrie optimierte Steuerungen die Signale von bis zu 120 digitalen und analogen I/Os in Echtzeit. Anders als bei den meisten anderen industriellen Fertigungsprozessen erfordert die Halbleiterfertigung zahlreiche Prozessschritte im Vakuum oder unter Schutzgas. Automatisierungslösungen müssen darum zahlreiche Sensorsignale parallel erfassen, auswerten und darauf reagieren. Transparenter Datenzugriff auf alle Antriebstechnologien Nach den elektrischen Antrieben setzen auch die Hydraulik und die Pneumatik immer stärker auf digital geregelte Module. Das erhöht die Flexibilität und verlagert vorher mechanische gelöste Aufgaben in die Software. Sercos überführt diese Fortschritte in durchgängige Automatisierungsstrukturen. So vereinheitlichen hydraulische und pneumatische Antriebe mit Sercos-Schnittstellen die Kommunikation technologieübergreifend. Darüber hinaus vereinfacht Sercos das gesamte Engineering und die Handhabung durch eine einheitliche und durchgängige Semantik für verschiedenartige Geräte, wie modulare E/As, Antriebe oder Encoder. Die funktional orientierte Klassifikation der Geräte vereinheitlicht das Engineering und die Diagnose innerhalb der Automation. Auch können Inbetriebnehmer und Programmierer die Automatisierung vorab offline simulieren.
Sercos International e.V.
