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Ethernet-basierende Kommunikationstechniken gibt es viele in der Fertigung. Bild: iStock, blueskyline
Interview mit Peter Lutz, Managing Director von Sercos International

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„Echtzeit ist unser Steckenpferd“

Text: Christian Vilsbeck, A&D
Ethernet-basierende Kommunikationstechniken gibt es viele in der Fertigung. Neben allgemeinen Automatisierungsanwendungen etablieren sich industrielle Ethernetsysteme auch für Spezialaufgaben. Wir haben Peter Lutz, Managing Director von Sercos International gefragt, welche Rolle das Ethernet-basierende Sercos III in Bezug auf die Smart Factory spielt.
A&D:

Können Sie kurz erläutern, was Sercos III ist?

Lutz:

Sercos III zählt zu den leistungsfähigsten, Ethernet-­basierenden Echtzeit-Kommunikationssystem am Markt und erfüllt mit seiner Charakteristik selbst anspruchsvollste Anforderungen in der Fabrikautomatisierung. Als universeller Automatisierungsbus wird Sercos dazu genutzt, um verschiedenste Automatisierungsgeräte wie zum Beispiel Steuerungen, Servoantriebe, E/As oder Kamerasysteme, bis hin zu Gateways miteinander zu vernetzten.

Was definieren Sie als Echtzeit und welche Anforderungen kommen von Maschinen- und Anlagenbauern?

Die Besonderheit von Sercos ist die hohe Echtzeitperformance in Verbindung mit einem effizienten Kommunikationsprotokoll, welches die Durchlaufzeiten durch das Netzwerk minimiert und Kommunikationszyklen von bis zu 31,25 µs ermöglicht. Üblicherweise genügt eine Synchronisationsgenauigkeit von unter 1 µs, um auch anspruchsvollste Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau zu realisieren. Sercos erreicht eine Synchronisationsgenauigkeit kleiner 20 ns und eine Gleichzeitigkeit kleiner 100 ns, welche unabhängig von der Topologie und der Anzahl der angeschlossenen Geräte ist.

Was sind typische Einsatzszenarien für Sercos III?

Sercos wird hauptsächlich bei anspruchsvollen Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Dazu zählen beispielsweise Druckmaschinen, Verpackungsmaschinen, Roboter oder Werkzeugmaschinen. Allerdings geht das Anwendungsspektrum heute weit über die Synchronisation von Servoantrieben hinaus. Mit der Möglichkeit, Echtzeit-, Safety- und Internetprotokolle über eine gemeinsame Netzwerkinfrastruktur übertragen zu können, ist Sercos auch für viele Anwendungen außerhalb des Maschinen- und Anlagenbaus bestens gerüstet. So wird Sercos auch bei mobilen Anwendungen oder bei Fahr- und Flugsimulatoren eingesetzt.

Was kann Sercos III, was konkurrierendes EtherCAT oder Profinet nicht bietet?

Sercos III zeichnet sich durch eine hohe Performance, eine einfache Handhabung, sowie einen hohen Standardisierungsgrad aus. Darüber hinaus erlaubt die universelle Ausrichtung von Sercos III die Integration von Antriebs-, Peripherie- und Sicherheitsbus, sowie Standard-Ethernet in einem einzigen Netzwerk. Bei EtherCAT oder Profinet gibt es in Bezug auf einige der oben genannten Eigenschaften teilweise erhebliche Einschränkungen. Inwiefern diese relevant sind, kann natürlich nicht pauschal beantwortet werden, sondern hängt vielmehr sehr stark vom jeweiligen Einsatzgebiet und den Anforderungen beziehungsweise den Erwartungen der Anwender ab.

Ist der Vorteil von Sercos III eine Koexistenz mit anderen Ethernet-basierenden Protokollen?

Die Multi-Protokollfähigkeit von Sercos, die eine Koexistenz beliebiger anderer Ethernet-Protokolle ermöglicht, ohne dabei die Übertragungs- und Echtzeitperformance des Sercos-Protokolls zu beeinträchtigen, ist ein sehr großer Vorteil und gewinnt im Hinblick auf Industrie 4.0 zunehmend an Bedeutung. Denn damit kann beispielsweise durchgängig bis in die Feld­ebene mit dem Internet-Protokoll (IP), der Sprache des Internets, kommuniziert werden, ohne auf die schnelle Echtzeitkommunikation mit Sercos verzichten zu müssen.

Sercos III ist lizenzfrei und offen zugänglich. Lässt sich das Protokoll anpassen?

Sercos International stellt verschiedene Open Source Software zur Verfügung, darunter beispielsweise auch den Sercos III SoftMaster, der eine Implementierung eines Sercos III Masters auf der Basis gängiger Ethernet-Hardware ermöglicht. Diese Software kann hersteller- und anwendungsspezifisch angepasst werden. Um sicher zu gehen, dass die Implementierung vollumfänglich kompatibel und interoperabel mit anderen Sercos III Geräten ist, empfiehlt sich eine Konformitätsprüfung, welche auch die Voraussetzung dafür ist, Geräte mit dem Sercos Prüfsiegel zu bewerben und das Sercos Warenzeichen zu verwenden.

Sercos III nutzt CIP Safety als Safety-Protokoll. Gibt es auch eine Koexistenz mit AS-i Safety?

Prinzipiell können beliebige Safety-Protokolle über das unterlagerte Sercos III Protokoll übertragen werden. Um Safety-Geräte verschiedener Hersteller zu koppeln, kommt bei Sercos III das Sicherheitsprotokoll CIP Safety on Sercos zum Einsatz. Dieses ist zu 100% kompatibel mit CIP Safety on EtherNet/IP und CIP Safety on DeviceNet, was für Anwender und Hersteller von großem Nutzen ist. Um sichere AS-i Geräte an Sercos III Netzwerken zu betreiben, kommen Gateway-Lösungen zum Einsatz, wie sie beispielsweise von Bihl+Wiedemann angeboten werden.

Lässt sich mit der Sercos-Technologie durchgängig vom Sensor bis in die IT-Ebene kommunizieren?

Die durchgängige Kommunikation von der IT-Ebene bis in den Sensor erfolgt idealerweise auf der Basis von IP-basierten Protokollen. Allerdings eignen sich die IP-basierten Protokolle aufgrund des großen Protokoll-Overheads nicht für die schnelle Echtzeitkommunikation oder die effiziente Übertragung kleiner Datenmengen. Die Multiprotokoll-Eigenschaft von Sercos erlaubt jedoch, IP-basierte Protokolle parallel und unabhängig von der schnellen
Sercos Echtzeit-Kommunikation zu übertragen. Damit können dann quasi 2 Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden.

Sehen Sie OPC-UA mit TSN als Konkurrent für Sercos III?

Anspruchsvolle Anwendungen in der Automatisierungstechnik erfordern Bussysteme mit höchster Protokolleffizienz und sehr niedrigen Zyklus- und Durchlaufzeiten. Diesen können weiterhin nur darauf optimierte Feldbussysteme, wie zum Beispiel Sercos III, in vollem Umfang gerecht werden. Für weniger performante Bussysteme jedoch erwächst mit OPC UA TSN eine ernstzunehmende Konkurrenz. Im Umkehrschluss heißt dies, dass OPC UA TSN und Sercos zum Großteil komplementäre Technologien sind.

Wie sieht der Marktanteil von Sercos III im Bereich der Ethernet-basierenden industriellen Netzwerke aus?

Sercos III zählt zu den weltweit führenden Ethernet-basierenden Echtzeitkommunikationssystemen im Maschinen- und Anlagenbau, insbesondere wenn es um anspruchsvolle, d.h. hochdynamische und hochpräzise, Anwendungen geht. Der Marktanteil beträgt hier etwa 20 bis 30% betragen. Bezogen auf alle Ethernet-basierenden industrielle Netzwerke und das gesamte Spektrum der Automatisierungstechnik liegt der Marktanteil im höheren einstelligen Bereich.

Was sind die nächsten Entwicklungsschritte von Sercos?

Die Sercos Spezifikationen werden kontinuierlich an die Anforderungen der Anwender angepasst. Bis Jahresende wird eine neue Sercos Spezifikationsversion V1.3.2 verabschiedet, in welcher Erweiterungen am Sercos-Protokoll und an den Sercos-Profilen vorgenommen wurden. Alle Erweiterungen erfolgen streng rückwärtskompatibel, so dass ältere Geräte auch mit neueren Geräten problemlos zusammenarbeiten können. Auch neue Technologien haben einen Einfluss auf die Fortentwicklung der Sercos Technologie. Aktuell wird beispielsweise evaluiert, wie sich der zukünftige Ethernet TSN Standard für Sercos nutzen lässt.

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