Sercos International zeigt unter anderem den Industrie-4.0-Demonstrator.

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Industrielle Kommunikation Den Datenaustausch vereinfachen

20.11.2017

Sercos International zeigt auf der SPS IPC Drives 2017 unter anderem zwei Demonstratoren zu Industrie 4.0 und TSN.

Sercos International zeigt während der SPS IPC Drives verschiedene Exponate, wie zum Beispiel den Industrie-4.0-Demonstrator. Anhand dieser Demo wird aufgezeigt, wie Prozess- und Gerätedaten auf einheitliche und herstellerübergreifende Weise nicht nur lokal über den Echtzeitbus, sondern auch über OPC UA für unterschiedliche Anwendungsszenarien zur Verfügung gestellt werden können. Damit wird nicht nur der Datenaustausch zwischen Maschinenperipherie und übergeordneten IT-Systemen vereinfacht. Auch die Anforderungen von Industrie 4.0 hinsichtlich einer semantischen Interoperabilität werden unterstützt.

Steuerung fungiert als Gateway

Die Multiprotokollfähigkeit von Sercos ermöglicht dabei verschiedene Realisierungsoptionen. Die OPC-UA-Server-Funktionalität kann in eine Maschinensteuerung integriert werden. Die Steuerung fungiert in diesem Falle als Gateway, in dem das Mapping auf Sercos Dienste und Daten vorgenommen wird. Mit Sercos III ist es auch möglich, einen OPC-UA-Server direkt in ein Sercos-Feldgerät (Antrieb, E/A-Station oder Sensor) zu integrieren.

In diesem Falle wird das OPC-Protokoll direkt zu dem jeweiligen Sercos-Slave-Gerät durchgeroutet. Die Gateway-Funktionalität der Steuerung wird somit auf die Funktion eines Ethernet-Switch reduziert. Die Kommunikationsfähigkeit zwischen einem OPC-Client und einem OPC-UA-Server bleibt aufgrund des Sercos-Übertragungsverfahrens auch ohne laufende Sercos-Kommunikation erhalten.

Netzwerkinfrastruktur basierend auf TSN

Neben dieser Industrie-4.0-fähigen Lösung zeigt Sercos International auch TSN- sowie Open-Source-Software-Demos. Der Sercos-TSN-Demonstrator, entwickelt vom Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart mit Unterstützung von mehreren Industriepartnern, zeigt die Übertragung des Sercos-III-Echtzeitprotokolls über IEEE 802.1 TSN (Time-Sensitive Networks). Er zeigt die Möglichkeiten auf, eine echtzeit- und multiprotokollfähige Netzwerkinfrastruktur auf Basis von TSN für die Automatisierungstechnik und darüber hinaus bereitzustellen.

Zum Einsatz kommt dabei ein TSN-basierter Sercos-III-SoftMaster mit einer Soft-CNC des Unternehmens Industrielle Steuerungstechnik (ISG), welcher über TSN-Switche der Firma Hirschmann Automation & Control mit Sercos-III-Servoantrieben der Firma Bosch Rexroth kommuniziert. Über dieselbe TSN-Netzwerkinfrastruktur werden parallel dazu Videostreams einer Webcam zu einem Remote-Display übertragen, ohne jedoch die Charakteristik und Funktionalität der Sercos-Echtzeit-Kommunikation zu beeinträchtigen.

Der Demonstrator stellt einen Proof of Concept dar, mit dem die native Echtzeitfähigkeit von Sercos innerhalb eines TSN-Netzwerks exemplarisch dargestellt wird. Die Sercos-SoftMaster-Demo punktet mit einer offenen Kommunikationsanbindung „nach oben“ und „nach unten“. Sie basiert auf einem Sercos-III-SoftMaster-Core, der in Kooperation mit Bosch Rexroth entwickelt wurde und als Open-Source-Software zur Verfügung gestellt wird.

Echtzeitverhalten sichergestellt

Dank des Sercos-III-SoftMaster kann auf einen spezifischen Sercos-III-Masterbaustein in Form eines FPGAs oder ASICs verzichtet werden. Ein Standard-Ethernet-Controller kommt stattdessen zum Einsatz. Die Sercos-III-Hardware-Funktionen werden in einer hostbasierten Treibersoftware emuliert. Mit diesem Implementierungsansatz wird für eine große Zahl an Applikationen ein ausreichendes Echtzeitverhalten sichergestellt.

Reduzierung der CPU-Last

Maschinenbauer und Steuerungshersteller können mit dem Sercos-SoftMaster gegenüber der bisher eingesetzten Lösung mit dem hardwarebasierten Sercos-Master nun einen Industrie-PC ohne spezielle Feldbus-Hardware und ohne PCI-Slots zur Steuerung der Maschine verwenden. Durch den Einsatz des Sercos-SoftMaster in Verbindung mit dem leistungsfähigen Intel I210 wird die CPU-Last bei gleichzeitiger Einsparung von Kosten und Bauraum reduziert.

Mit der Bereitstellung einer Sercos-III-SoftMaster-Implementierung als Open Source wird es für Hersteller einfacher, einen Sercos-III-Master zu entwickeln und gleichzeitig an zukünftigen Verbesserungen und Erweiterungen der Software zu partizipieren. Steuerungssysteme können damit künftig einfacher, kompakter und günstiger gestaltet werden.

Sercos International auf der SPS IPC Drives: Halle 2, Stand 440

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