Sercos I

SErial Realtime Communication System

1987 war das Jahr, in welchem die erste von SERCOS entwickelte digitale Antriebsstelle für Industriemaschine eingeführt wurde. Dies geschah unter der Bezeichnung Sercos I, ausgeschrieben Sercos Interface. Entworfen wurde das Ganze zum Zwecke der Sicherung gegen unkontrollierte Antriebsbewegungen und Geschwindigkeiten, die als unzulässig eingestuft werden. Als physikalisches Medium, um diesen Prozess realisieren zu können, ist ein Lichtwellenleiter integriert. Mittels diesem LWL können die Anforderungen, die an die Sicherheit an Industriemaschinen gestellt werden, erfüllt werden, da die erwünschte hohe Immunität gegen Jitter, so heißen die elektromagnetischen Störzeiten, erzielt wird. Denn dieser Wert liegt unter Verwendung von Sercos I bei gerade einmal < 1μsec.

Desweiteren ist es in diesem Zweig der Wirtschaft von entscheidender Bedeutung, den sicheren Ausschluss von HF-Störungen zu erreichen. Diese geschehen durch die Leistungssteuerung, welche durch Pulsweitenmodulationen erfolgt. Zudem spielen auch die voneinander örtlich getrennten Komponenten des Netzes und der Erdverbindungen an den Steuerungen und Antrieben hierbei eine Rolle. Zu den Grundlagen von Sercos I zählen das SERCOS Echtzeitprotokoll und das HDLC-Basisprotokoll. Bei der Topologie des Netzwerkes handelt es sich um die eines Ringes und die Synchronisation erfolgt mittels Hardware. Pro Ring gibt es nur einen Master, doch bis zu 254 Teilnehmer. Dies kann durch die Kopplung an einen weiteren Ring erhöht werden. Bei einer Übertragung von Echtzeitdaten wird eine Geschwindigkeit von 2 Mbit/s oder 4 Mbit/s erreicht. Die Zykluszeit bleibt dabei konfigurierbar und beträgt minimal 62,5 μs.

Sercos I – Anwendungsmöglichkeiten

Seitdem Sercos I Ende der 80er Jahre eingeführt und in den 90er Jahren immer bekannter wurde, diente diese digitale Antriebschnittstelle in zahlreichen Anwendungen der Schaffung einer höheren Sicherheit und somit einer optimierten Kommunikation innerhalb eines Systems. So findet sich Sercos I in so gut wie allen Bearbeitungstechnologien, die CNC besitzen. Doch das Spektrum der möglichen Anwendungen reicht bei dieser Errungenschaft der Informationstechnik und Industriellen Kommunikation weit aus weiter. So gehören folgende Bereiche zu den Einsatzmöglichkeiten der Schnittstelle:

Drehen und Komplettarbeiten
Bearbeitungszentren inklusive HSC
Kurbelwellen-Formschleifen
Werkzeug-Schleifmaschine
Transfer-Bearbeitungslinien
Zahnrad-Feinbearbeitung
Rundtaktmaschine
Montageroboter
Montagelinien
Nocken-Formschleifen

Die Monopolstellung von Sercos I

Dass Sercos I es geschafft hat so erfolgreich zu werden und mittlerweile die dritte Version den Markt erobert, kommt nicht von ungefähr. Denn nur von dieser digitalen Antriebsschnittstelle wird die Summe der Anforderungen an eine solche Anwendung erfüllt. Zu diesen Anforderungen zählen unter anderem

höchste Präzision
hohe Geschwindigkeiten,
Minimierung der Aufrüstunskosten,
Offenheit und Normung und
Flexibilität.

Nur Sercos I und dessen Nachfolger bieten diese Voraussetzungen, sodass die Monopolstellung der Technologie nicht verwundert. Selbst bei Automobilherstellern hat diese Schnittstelle Anklang gefunden und ist im Grunde in der gesamten Automatisierungstechnik vertreten. Zudem kommt auch noch der Einsatz innerhalb moderner Maschinenkonzepten hinzu, die die Bereiche der Verpackung, der Textilien und des Drucks abdecken.

Der Lichtwellenleiter

Der Lichtwellenleiter, oder auch LWL, kann bei dieser digitalen Antriebsschnittstelle in seiner Länge variieren. Bei einem LWL aus Plastik beläuft sich ein Übertragungsabschnitt auf eine Länge von 50 Metern. Werden die klassischen Glasfasern verwendet, vervielfältigt sich dieser Wert um ein Fünffaches. Die exakte Anzahl der maximal innerhalb eines Antriebs, der höchste Wert liegt bei 254, hängt von der erforderlichen Zykluszeit ab, die für das Durchlaufen einer Kommunikation benötigt wird. Zudem sind auch der gewählte Betriebsdatenumfang und die Datenrate an sich entscheidend. Durch die Verwendung mehrerer solcher Lichtwellenleiterringe ist die Anzahl der Antriebe, die sich bei einer Steuerung finden lassen, beliebig ausbaubar.

Die Initialisierung bei dieser digitalen Antriebsschnittstelle geschieht teilweise mit Hilfe eines Nummernsystems, welchem der Identifizierung dienlich ist. So wird im Voraus festgelegt, welche Echtdaten innerhalb des Prozesses übertragen werden sollen. Dies können nummerische Daten sein, zu denen die Sollwerte und Istwerte zählen, oder aber auch Bitlisten mit I/O-Instruktionen.

Vorteile unter Verwendung von Sercos Interface

Die antriebsinterne Funktionen der digitalen Antriebsschnittstelle ermöglichen Selbstüberwachung, die an sich schon perfekt arbeitet. Dies geschieht der Überwachung der Lagesollwerte und der Lageistwerte, sowie der Antriebsparameter, die mit einer Zwangsstillsetzung verbunden ist, die auch bei einer Fehlfunktion oder dem Ausfall des Antriebsprozessors funktioniert. Durch die logische Überwachung der durch die Steuerungseinheit empfangenen Sollwerte innerhalb dieses Antriebsprozessors, können zudem durch Sercos I auch unzulässige Geschwindigkeiten der Achse oder ein Davonlaufen, welches durch fehlerhaft oder falsch übertragene Lagesollwerte verursacht wird, gänzlich ausgeschlossen werden. Somit wird eine Sicherheitsredundanz innerhalb der Steuerung durch die Überwachungskomponente, welche die Istwerte zurückmeldet, erlangt. Die Anforderung der Immunität gegen Störungen wird durch die Ringtopologie begünstigt. Denn diese weist die geringste Anzahl optischer Komponenten auf und bedarf somit keiner komplexen T-Verzweigungen. Dies hat dann auch die Möglichkeit der Zwangsstillsetzung für sich.