SERCOS goes Ethernet

SERCOS goes Ethernet
■ SERCOS III – Harte Echtzeit in Dritter Generation
Neue Funktionen schaffen neue Potenziale und Perspektiven
■ „Wir nehmen die Komplexität vom Kunden weg“
Antriebsbasierte Mehrachsteuerung mit integrierter Sicherheitstechnik
■ Steuerungsvernetzung mit Echtzeit-Ethernet (C2C)
Innovatives Automatisierungskonzept für modulare Maschinen

2 NEWS
E D I T O R I A L
SERCOS
interface
SERCOS III - Mit Tradition und Innovation in die Zukunft
Seit der Markteinführung Anfang der 90er Jahre
hat sich SERCOS interface als offene und echtzeitfähige
Schnittstelle für Motion Control in
der Automatisierungstechnik etabliert. Ein effizientes
und deterministisches Kommunikationsprotokoll
auf Basis eines störunempfindlichen,
optischen Übertragungssystem schuf die Grundlage
dafür, dass SERCOS heute in den unterschiedlichsten
Branchen und Applikationen mit
großem Erfolg eingesetzt wird. Der erfolgreiche
Einsatz in allen großen Automatisierungsmärkten
der Welt wird auch in der SERCOS Organisation
reflektiert, die sich gemeinsam mit ihren
Mitgliedsfirmen um die Vermarktung, die technische
Weiterentwicklung und die Standardisierung
der Technologie kümmert.
Mit der Entscheidung, SERCOS in Richtung Industrial Ethernet
weiterzuentwickeln, haben wir vor 3 Jahren die Weichen für
eine erfolgreiche Zukunft gestellt. Die bekannten und bewährten
SERCOS-Mechanismen, so beispielsweise die Motion Control Profile,
die Telegrammstruktur und die Hardware-Synchronisation, wurden
unter Berücksichtigung einer maximalen Rückwärtskompatibilität
auf den Ethernet-Standard übertragen. Die Kombination von
SERCOS mit Ethernet resultiert in zahlreichen neuen Möglichkeiten
und schafft wichtige Synergien, vor allem hinsichtlich einer Vereinheitlichung
der Hardware und der Unterstützung einer durchgängigen
Kommunikation.
Nicht nur die Performance konnte mit SERCOS III
um ein Vielfaches gesteigert werden. Auch zahlreiche
innovative Funktionen machen einen noch flexibleren
und universellen Einsatz von SERCOS möglich;
und zwar unter Beibehaltung der einzigartigen
Echtzeitcharakteristik, bei einfachster Handhabung.
Nach Verabschiedung der SERCOS III Spezifikation
im November 2004, konnten zwei wichtige ergänzende
Konzepte vorangetrieben werden, die
ganz neue Perspektiven eröffnen. Das Sicherheitskonzept
SERCOS safety ist eine zu SERCOS III
kompatible Protokollerweiterung, die den Einsatz in
Sicherheitsapplikationen bis SIL 3 selbst bei kleinsten
Zykluszeiten ermöglicht und bereits im letzten
Jahr vom TÜV abgenommen wurde. SERCOS IO ist
ein erweitertes Geräteprofil für dezentrale E/A-Baugruppen, das von
namhaften Klemmenherstellern unterstützt wird und mittlerweile
als offene Spezifikation verfügbar ist.
Damit vollzieht SERCOS endgültig den Wechsel von einer spezifischen
Antriebsschnittstelle hin zu einer universellen Echtzeit-
Ethernet-Lösung.
Viel Spaß beim Lesen wünscht Ihnen
Dr. Karl Tragl, 1. Vorsitzender
SERCOS International e.V.
Quick-Info 2-001 �
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SERCOS
interface
Mit der Verfügbarkeit erster SERCOS III-
Produkte und deren Einsatz in ersten
industriellen Anwendungen wird die
nunmehr 3. Generation von SERCOS
eingeführt und ein neues Zeitalter der
Echtzeitkommunikation eingeläutet.
Im Gegensatz zu anderen Echtzeit-Ethernet
Lösungen setzt SERCOS III auf eine
bewährte und seit mehr als 15 Jahren im
Markt erfolgreich eingesetzte Technologie.
Mit diesem Ansatz wird nicht nur
eine einfache Migration bestehender
Lösungen ermöglicht. Durch eine Vielzahl
von Funktions-, Protokoll- und Profilerweiterungen
werden neue Anwendungsfelder
erschlossen.
Einführung in SERCOS III
Um trotz der Verwendung von Ethernet harte
Echtzeitanforderungen erfüllen zu können, wird
bei SERCOS III ein kollisionsfreier Echtzeitkanal
parallel zu einem optionalen Nicht-Echtzeit-
Kanal geführt. In dem kollisionsfreien Echtzeitkanal
werden die von SERCOS definierten Telegramme
(Ethertype 0x88CD) übertragen. Dieser
Kanal zeichnet sich durch eine hohe Protokolleffizienz
aus, um auch bei vielen Teilnehmern
und jeweils geringen Nutzdaten eine
bestmögliche Performance zu erreichen. Die
Echtzeitdaten werden während des Durchlaufs
durch die Knoten („on the fly“) bearbeitet.
Parallel zu diesem Echtzeitkanal kann ein
Nicht-Echtzeit-Kanal konfiguriert werden, in
welchem beliebige Ethernet-Telegramme und
IP-basierte Protokolle, wie z.B. TCP/IP und
UDP/IP, übertragen werden können.
Durch den evolutionären Ansatz von SERCOS
III werden die vorhandenen Vorteile beibehalten
und gleichzeitig zahlreiche neue Features ermöglicht,
die den Anwendungsbereich der Schnittstelle
erheblich erweitern.
Auch SERCOS III basiert auf einer Ringstruktur.
Durch die voll-duplex-fähige Ethernet-Physik
ergibt sich allerdings nicht ein einfacher Ring,
sondern eine Doppelringstruktur. Die Doppelringstruktur
ermöglicht, die Datenübertragung
redundant auszuführen. Bei einer Kabelunterbrechung
an einer beliebigen Stelle des Rings
bleibt die Kommunikationsfähigkeit vollständig
erhalten. Das heißt, die Anlage läuft störungsfrei
weiter und die integrierte Diagnose meldet eine
defekte Kabelverbindung oder eine defekte Sta-
2·2006 3
SERCOS III – Harte Echtzeit in
Dritter Generation
Neue Funktionen schaffen neue Potenziale und Perspektiven
tion, die ohne Beeinträchtigung der Maschinenverfügbarkeit
ersetzt werden kann. Neben der
Ringstruktur wird auch die Linienstruktur zugelassen.
Sie hat selbstverständlich nicht den Vorteil
der Redundanz, spart allerdings eine Kabelverbindung
ein. Das kann bei ausgedehnten
Anlagen von Nutzen sein. SERCOS III nutzt
somit nicht die Sterntopologie des Standard-
Ethernet. Hubs oder Switches finden keine Verwendung.
Dies reduziert Laufzeiten und Jitter,
sowie die Installationskosten.
Die Installation eines SERCOS III Netzwerks
ist sehr einfach und erfordert keine spezielle
Netzwerkkonfiguration. Alle Teilnehmer
werden mit Hilfe von Patch- oder Crossoverkabeln
miteinander verbunden. Die Ethernet
Ports der Geräte sind untereinander austauschbar
und können sogar genutzt werden,
um Standard-Ethernet-Geräte (z.B. Notebooks)
an eine SERCOS III Echtzeit-Domäne
anzuschließen. Damit kann mit beliebigen
Ethernet- und IP-Protokollen auf SERCOS III
Geräte zugegriffen werden, ohne dabei das
Echtzeitverhalten der SERCOS III Echtzeit-
Domäne zu beeinflussen.
��� SERCOS III Schichtenmodell
Dedizierter Echtzeitkanal zur zyklischen
Übertragung von Echtzeitdaten
Über den Service-Kanal von SERCOS interface
können Kommunikationseinstellungen, sowie
Parameter- und Diagnosedaten zwischen dem
Steuerungs-Master und den einzelnen Slaves
ausgetauscht werden. Dieser Kanal besteht aus
Kompatibilitätsgründen auch bei SERCOS III in
seiner jetzigen Form weiter. Optional dazu wird
ein Nicht-Echtzeit-Kanal unterstützt, über den
beliebe Standard-Ethernet-Frames (z.B. TCP/IP
oder UDP/IP Telegramme) übertragen werden
können. Die Kommunikationszyklen und die Aufteilung
der Bandbreite von 100 Mbit/s in Echtzeit-
und Nicht-Echtzeit-Kanal lassen sich an den
jeweiligen Anwendungsfall anpassen.
Eignung für zentrale und dezentrale
Antriebskonzepte
Mit SERCOS III wird die minimal mögliche Zykluszeit
von derzeit 62,5 µs auf 31,25 µs halbiert.
Durch die höhere Bandbreite der Ethernet-
2006 ■

4 NEWS
Physik kann auch bei diesen extrem kurzen Zykluszeiten
noch eine hinreichende Anzahl von
Slaves versorgt werden. Damit können neben
den dezentralen Antriebskonzepten auch Antriebskonzepte
mit zentralisierter Signalverarbeitung
realisiert werden. Bei dezentralen
Antriebskonzepten werden sämtliche Regelkreise
im Antriebsregelgerät geschlossen und
gegebenenfalls auch noch Technologiefunktionen
realisiert. Zentrale Antriebskonzepte sind
dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebsregelgerät
im Wesentlichen nur der Stromregelkreis
geschlossen wird und die Regelkreise
mehrerer Achsen in einer zentralen Steuerungselektronik
realisiert werden.
Synchronisierung
Bei SERCOS III wird die Synchronisierung der
Netzwerkteilnehmer direkt aus den empfangenen
Echtzeittelegrammen abgeleitet. Übergeordnete
Synchronisierungsverfahren, wie z.B.
IEEE 1588, sind nicht erforderlich. Messungen
haben einen Synchronisierungsfehler von < 20 ns
und einen Gleichzeitigkeitsfehler von

6 NEWS
sich ein Sicherheitsnetzwerk durch die Routing-
Fähigkeit des Protokolls auch über mehrere unterlagerte
Netzwerke erstrecken.
Die Konzeptprüfung von SERCOS safety erfolgte
durch den TÜV Rheinland im Dezember 2005.
SERCOS III Gerätemodell und
erweitertes E/A Profil
Das bestehende Servo-Antriebsprofil von SERCOS
hat sich in den vergangenen 15 Jahren zu einem
ausgereiften und etablierten Geräteprofil entwi-
Einfach, skalierbar, leistungsfähig: Diese
Trends beherrschen aktuell den Maschinenbau.
Die Schuler Automation GmbH & Co. KG
setzt bei der neuesten Generation von Zuführanlagen
für Umformpressen auf die antriebsintegrierte
Mehrachsteuerung Rexroth
IndraMotion MLD mit vordefinierten Technologiefunktionen
und integrierter Sicherheitstechnik.
Über offene Schnittstellen kann
die Automatisierung ohne zusätzliche Hardware
mit allen gängigen Steuerungen kommunizieren.
Die neue Mehrachssteuerung
synchronisiert über Software bis zu 8 Antriebe
und nutzt zur Querkommunikation bereits
den neuen Ethernet-basierten Echtzeit-
Standard SERCOS III.
Schuler Automation in Heßdorf, eine Gesellschaft
der Schuler AG, konzentriert sich ganz auf die
Automatisierung von Prozessen rund um die Um-
��� SERCOS III – die universelle
Echtzeit-Ethernet Lösung
ckelt. Es weist durch seinen vielfachen Einsatz in
den verschiedensten Applikationsfeldern einen
großen und bewährten Funktionsumfang auf. Im
Zuge der Übertragung dieses Geräteprofils auf
SERCOS III wird dieses Geräteprofil erweitert
und verallgemeinert, so dass zukünftig neben
reinrassigen Antriebs-, E/A- und Steuerungsgeräten,
auch Hybridgeräte, die unterschiedliche
Applikationen in einem Gerät vereinigen, unterstützt
werden können.
Die Spezifikation eines erweiterten Geräteprofils
für dezentrale E/As liegt mittlerweile vor.
formtechnik. Mit Zuführanlagen, die Rollenbleche
aus Aluminium oder Stahl abwickeln, richten
und taktgenau in die Pressenstufe einführen,
erhöhen die fränkischen Spezialisten die Produktivität
und Flexibilität in der Produktion. Die
Bandanlagen kommen weltweit sowohl als Bestandteil
kompletter Systemlösungen von Schuler
als auch als reine Automatisierung für Pressen
anderer Hersteller zum Einsatz.
Im Rahmen eines kompletten mechanischen
und elektrischen Redesigns der Zuführanlagen
für die ProfiLine Produktlinie entschied sich
Schuler Automation für die neue, antriebsbasierte
Bewegungssteuerung Rexroth IndraMotion
MLD-M. Im Vergleich zur AutomotiveLine, mit
der Schuler die individuellen Werksvorschriften
und Anforderungen der jeweiligen Automobilhersteller
abdeckt, setzt der Umformspezialist bei
der ProfiLine für Zulieferer auf einen hohen Grad
an Standardisierung und Modularisierung der
Prozesse. „Das bedeutet, dass unsere Automatisierung
flexibel und für unseren Kunden kostenoptimiert
an verschiedensten Steuerungen und
Feldbussen funktionieren muss“, hebt Sven Vosse,
Dieses Profil eignet sich sowohl für modulare
E/As mit Buskopplern als auch für Block-E/As.
Zusammenfassung
SERCOS III ist der logische nächste Schritt in
der evolutionären Entwicklungsgeschichte von
SERCOS interface. Neben günstigen Kosten, sowie
einer überragenden Performance in der
Synchronisation und Übertragung von Echtzeitdaten,
spezifiziert SERCOS III viele neue
Funktionen, die richtungsweisend für zukünftige
Motion Control Anwendungen sind. Mit den
Protokoll- und Profilerweiterungen SERCOS
safety, SERCOS C2C und SERCOS IO trägt
SERCOS III aktuellen und zukünftigen Trends
Rechnung und wandelt sich somit von einer
spezialisierten Antriebsschnittstelle zu einer
universell einsetzbaren Echtzeit-Ethernet-Lösung.
Ansprechpartner :
SERCOS International e.V.
Peter Lutz - Geschäftsführer
Landhausstraße 20, D-70190 Stuttgart
Tel: +49 (0)711/28457 50
Fax: +49 (0)711/28457 55
E-Mail: info@sercos.de
www.sercos.de
Quick-Info 2-002 �
Antriebsbasierte Mehrachssteuerung von Rexroth:
„Wir nehmen die Komplexität vom
Kunden weg“
Projektleiter für die Erneuerung der Compact
Bandanlagen der Schuler Automation im Werk
Heßdorf hervor.
Mit der antriebsbasierten Motion-Logic-Integration
IndraMotion MLD-M erfüllt Schuler diese
Anforderungen und vereinfacht für den Kunden
den Umgang mit der Zuführanlage. Bei dieser
Mehrachssteuerung kommandiert ein Master-
Antrieb ohne zusätzliche Steuerungshardware
bis zu 7 Slave-Antriebe. Sie basiert auf den intelligenten
Servoantrieben IndraDrive von Rexroth
und schöpft die dezentrale Intelligenz mit bis zu
100 Technologiefunktionen voll aus. Die Quer-
��� Mit Zuführanlagen,
die Rollenbleche
aus Aluminium oder
Stahl abwickeln, richten
und taktgenau in die
Pressenstufe einführen,
erhöht Schuler Automation
die Produktivität
und Flexibilität.

kommunikation in harter
Echtzeit zwischen Master
und Slaves sowie zwischen
den Slaves direkt übernimmt
SERCOS III über den
Kommunikationskanal Cross
Communication Drive mit
einer typischen Zykluszeit
von 500µs bei 2 Antrieben.
Die dritte Generation von
SERCOS interface verbindet
die in 1,5 Knoten Millionen
bewährten Echtzeitmechanismen
mit der verbreiteten
Ethernet Physik. Über klar
getrennte Kanäle überträgt
SERCOS III sowohl Echtzeit-
daten als auch zeitunkritische Daten auf einer Physik. Rexroth hat diesen Hersteller
unabhängigen Standard bereits als einer der ersten Anbieter in die Antriebe
und die Steuerungen integriert.
Kurvenscheibe im Antrieb
Schuler Automation definierte bei der ersten Zuführanlage den Walzenvorschub
als Master-Antrieb, der die Slave-Achse für den Abwickler kommandiert. „Durch
die Kurvenscheibenfunktion im Antrieb entkoppeln wir die Geschwindigkeiten
von Steuerung und Antrieb“, beschreibt Sven Vosse den Unterschied zur vorigen
Lösung. Alle notwendigen Funktionalitäten bleiben beim Wechsel von schneller
externer Steuerung zur schnellen Antriebssteuerung erhalten. Die für definierte
Kurvenscheiben notwendigen Funktionen beherrscht die neue Lösung ebenso wie
den Messradbetrieb zur Schlupfkompensation.
Inbetriebnahme und Programmierung erfolgen über das Laufzeitsystem Indra-
Logic nach der weltweit standardisierten IEC 61131-3, die Rexroth in allen Automatisierungsstufen
einsetzt. Durch diese Durchgängigkeit kann der Anwender
einmal geschriebene Programme wiederverwenden, auch wenn er beispielsweise
für eine höhere Achszahl von
der antriebsbasierten Steuerung
auf die Controller-basierte
IndraMotion MLC für
16 Achsen umsteigt. Die
Prozessfunktionen sind als
Technologiebausteine nach
PLCopen bereits in den Antrieben
und der Steuerung
abgelegt. In der für die Automatisierungvorkonfigurierten
Version IndraMotion for
Metal Forming umfasst sie
��� Mit Sicherheit produktiver: Antriebsintegrierte
Sicherheitsfunktionen „Safety on board“
mit sicherem Halt, zahlreichen sicheren Bewegungen
und Online-Dynamisierung.
��� Komplexität reduziert: Antriebsbasierte
Motion-Logic regelt alle für den Bandtransport
notwendigen Bewegungen.
alle gängigen Funktionalitäten
für Umformtechnik wie
Nockenrad, Kurvenscheibe,
Wickler oder Schlaufenregelung.
Je nach Konfiguration
und speziellen Prozessanfor-
derungen kann jede Achse durch die hohe Intelligenz der Antriebe außerdem diese
Technologiefunktionen auch intern ausführen und damit zeitkritische Operationen,
z.B. Zugspannungsregler zum Direktabzug von der Haspel, direkt intern
regeln. Es entstehen daher keine unnötigen „Totzeiten“ über Profibus oder andere
Feldbusschnittstellen. Dabei bieten die extrem schnellen Lageregler eine sehr
hohe Leistung: Die Regelzeit für Strom beträgt lediglich 62,5 µs, für Geschwindigkeit
125 µs und den Lageregler 250 µs. Die Abarbeitungszeit der IndraLogic liegt
typisch 150 µs für 1000 Instruktionen AWL, Bit- und Wortverarbeitung bei bis zu
4 parallelen Tasks.
Die IndraMotion MLD-M übernimmt den Bandtransport der Bandanlage. Zur
Anbindung an eventuell vom Kunden eingesetzte übergeordnete SPS-Steuerungen
verfügt die IndraMotion MLD über Schnittstellen zu Profibus, CAN, DeviceNet
sowie Profinet-I/O. Die übergeordnete SPS hat über einen im Master integrierten
Feldbus-Mapper (Gateway) auch direkten Zugriff auf die Slave-Achsen. Der
ServoOne _ Zum Greifen nah’
Top - Regelungsperformance
Motion Control Funktionalität in Hülle und Fülle
Steuerungsanbindung in großer Varianz durch
SERCOS, CANopen, PROFIBUS, EtherCAT, ...
Perfekt eingebundene Programmierbarkeit
nach IEC61131
Integrierte Sicherheitstechnik nach IEC61508
Optimale Schaltschrankausnutzung durch
extrem schlanke Bauweise
ServoOne. Der Name ist Anspruch.
Lust Antriebstechnik GmbH
Gewerbestraße 5-9
35633 Lahnau
Fon +49 (0) 6441/ 96 6-0
www.lust-tec.de
Heinrich-Hertz-Straße 18
59423 Unna
Fon +49 (0) 2303/ 77 9-0
www.lust-drivetronics.de

8 NEWS
��� IndraMotion for Metal Forming umfasst
alle gängigen Funktionalitäten für Umformtechnik
wie Nockenrad, Kurvenscheibe, Wickler oder
Schlaufenregelung.
Master hat hierbei Zugriff auf die gesamte Peripherie
aller beteiligten Achsen. Ein E/A-Knoten
zur Anbindung dezentraler E/A-Baugruppen ist
in Kürze verfügbar.
„Wir kapseln die Komplexität der für den
Bandtransport notwendigen Prozesse und vereinfachen
damit die übergeordneten Steuerungsaufgaben“,
beschreibt Sven Vosse einen wesentlichen
Vorteil der neuen Architektur. Der Anwender gibt
lediglich die verschiedenen Parameter wie Blechquerschnitt,
Vorschub und Hubzahl ein. Die Automatisierung
übersetzt diese Daten in von Schuler
optimierte Bewegungsabläufe.
In verschiedenen Anwendungen wie z.B.
bei sicheren Antriebsbaugruppen, sicheren
Feldbussen, multi-funktionalen Sicherheitsrelais
oder sicheren Sensoren ergeben
sich sicherheitsgerichtete Parametrierungsaufgaben.
Die sichere Parametrierung
muss dabei vom User Interface bis zur
Verarbeitung der Parameter die sicherheitstechnischen
Anforderungen erfüllen.
In diesen Fällen bietet sich der Einsatz des
bereits vom TÜV Rheinland geprüften
SAFEGRID von KW-Software als User
Interface für die sichere Parametrierung
gemäß IEC 61508 bis SIL3 an.
SAFEGRID kann problemlos über einen Adapter in
bestehende Softwareumgebungen (.Net oder
WIN32) zur Parametrierung von Sicherheitsfunktionen
integriert werden. Die Inhalte werden dem
SAFEGRID über eine externe Gerätebeschreibung
individuell vorgegeben. Dadurch ist die Erweiter-
SERCOS
interface
Mit Sicherheitstechnik ein rundes
Antriebspaket
Schuler Automation setzte bei dem Redesign
ganz auf eine schlanke Automatisierung, die den
aktuellen Stand der Technik voll ausschöpft. Für
die Stromversorgung aller Servoachsen reicht ein
rückspeisefähiges Versorgungsmodul. „Gerade
im Pressenbereich können wir damit deutlich
Energie einsparen“, hebt der Projektleiter einen
wesentlichen Punkt für niedrigere Lebenszykluskosten
der Bandzuführung hervor. Neben
der antriebsbasierten Mehrachssteuerung nutzt
Schuler Automation die in den IndraDrive integrierten
Sicherheitsfunktionen „Safety on board“.
„Gerade beim Einfädeln neuer Coils in den Werkzeugraum,
wenn das Hubtor geöffnet ist, muss
der Bediener sicher arbeiten können“, beschreibt
Sven Vosse eine der kritischen Arbeitsituationen.
Die nach EN 954-1, Kategorie 3, zertifizierten
Sicherheitsfunktionen des Rexroth IndraDrive
umfassen neben dem sicheren Halt/ Betriebshalt
mit den Stoppkategorien 0, 1 und 2 auch mehrere
sichere Bewegungen in Form von reduzierter
Geschwindigkeit, begrenztem Schrittmaß, Maximaldrehzahl
oder Drehrichtung, die direkt im
Antrieb überwacht werden. Abgerundet werden
die Sicherheitsfunktionen durch sichere Absolutlagebereiche
sowie die sichere Ansteuerung
einer Schutztürzuhaltung, sobald alle Achsen einer
Sicherheitszone im sicheren Zustand sind.
barkeit um weitere Gerätetypen, Parameter oder
Landessprachen unabhängig von KW-Software
einfach möglich.
Der Anwender wählt im SAFEGRID eine Sicherheitsfunktion
für ein Gerät aus und editiert
die Parameter. Das SAFEGRID erzeugt dann einen
Parametersatz, der in der Regel mit einem vorhandenen
Kommunikations-Interface (z.B. TCP/IP)
vom PC an das Sicherheitsmodul gesendet wird.
Der Parametersatz aktiviert die vom Hersteller
Ein besonderes Merkmal der Rexroth „Safety on
board“-Lösung ist: Während bei anderen Konzepten
die Maschine spätestens nach 8 Stunden
für eine Zwangsdynamisierung abgeschaltet
werden muss, um „schlafende Fehler“ aufzudecken,
laufen bei der Rexroth-Technik die Tests
online während der Bearbeitung und ohne Bedienereingriff
automatisch im Hintergrund.
Für Sven Vosse hat der neue Automatisierungsansatz
neben dem Neuanlagengeschäft
auch Charme für bestehende Anlagen: „Damit
können wir durch Retrofit auch ältere Zuführanlagen
mit besserer Funktionalität ausrüsten.“
Ansprechpartner:
Bosch Rexroth AG
Geschäftsbereich Electric Drives and Controls
Erik Dildey
Produktmanagement
+49 (0) 09352-40-5343
+49 (0) 09352-403-5343
erik.dildey@boschrexroth.de
Für Leseranfragen:
Phone: +49 (0) 93 52-40-45 52
Fax: +49 (0) 93 52-403-45 52
E-Mail: susanne.herzlieb@boschrexroth.de
Quelle: Konstruktion S1/2006
Quick-Info 2-003 �
Sicherheitsgerichtete Parametrierung
mit SAFEGRID
fest implementierte und zertifizierte Sicherheitsfunktion.
Das innovative Sicherheitskonzept gemäß
IEC 61508 bis SIL3 des SAFEGRID macht die
nachträgliche Bestätigung der eingegebenen
Daten durch den Anwender überflüssig.
Weitere nützliche Funktionen des SAFEGRID
unterstützen die komfortable Eingabe der Parameter.
Es können komplette Parametersätze oder
Parametergruppen exportiert und importiert werden.
Der Upload von Parametern wird auch
unterstützt, um die im Gerät vorhandenen Parameter
bei Bedarf mit vorhandenen Parametersätzen
auf dem PC zu vergleichen. Desweiteren prüft
SAFEGRID direkt bei der Eingabe den zulässigen
Wertebereich von Parametern und zeigt das Ergebnis
durch einen entsprechenden Farbumschlag
an.
Ansprechpartner :
KW-Software GmbH
Lagesche Straße 32, D-32657 Lemgo
Tel: +49 (0) 5261/ 9373-30
Fax: +49 (0) 5261/ 9373-26
E-Mail: vsasse@kw-software.com
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Eine sorgfältige Auslegung der Steuerung
auf den einzelnen Anwendungsfall führt
zu signifikanten Kosteneinsparungen.
Gabriel Schwanzer, Leiter Vertrieb und Automatisierung
Bachmann electronic GmbH
M1 – innovative Steuerungssysteme für anspruchsvolle Automatisierungen.
Bachmann electronic GmbH | Kreuzäckerweg 33 | A-6800 Feldkirch | Tel. +43 (0)5522 / 34 97-0 | www.bachmann.info

10 NEWS
SERCOS (SErial Realtime COmmunication
System) ist das einzige, weltweit genormte
digitale Interface zur Kommunikation
zwischen Steuerungen und Antrieben.
Bachmann electronic hat SERCOS interface
vollständig in seinem M1-Automatisierungssystem
implementiert und
ermöglicht so die reibungslose Anbindung
genormter Komponenten von einer
großen Anzahl von Herstellern.
Zur Sicherstellung der Konformität werden Steuerungs-,
Antriebs- und Automatisierungskomponenten
einer strengen Prüfung durch von der IGS
(Interest Group SERCOS Interface) autorisierte
Prüflaboratorien unterzogen. Das Bachmann M1-
System hat diese Zertifizierung bereits im ersten
Anlauf erreicht.
SERCOS nutzt zur Übertragung einen Lichtwellenleiter-Ring,
welcher mit einer Zykluszeit
von 32,25 µs bis zu 8 Antriebe gleichzeitig mit
zyklischen Daten versorgen kann. Mit einer störsicheren
Übertragung können die Knoten, insbesondere
für koordinierte Mehrachsbewegungen,
hochgenau synchronisiert werden.
Modbus RTU / Modbus TCP
Neue Kommunikationsprotokolle -
Mehr Möglichkeiten für den Anwender
Mit der Implementierung des international standardisierten
und weit verbreiteten Modbus als
zusätzliches Protokoll hat Bachmann Electronic
die Kommunikationsmöglichkeiten der M1-Systemfamilie
deutlich erweitert.
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M1 ist SERCOS-zertifiziert
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Auf Basis der seriellen Schnittstellen RS232
bzw. RS485 ist der „klassische“ Modbus RTU (Remote
Terminal Unit) für die asynchrone Übertragung
implementiert. Modbus TCP als Client-
Server-Kommunikation auf Basis von
Ethernet-TCP/IP ist dabei neben Profinet IO als
weiteres „Feldbus-on-Ethernet“-Protokoll auf der
M1 verfügbar. Es wird insbesondere zur Querkommunikation
mit Steuerungen bzw. intelligenten
Auswertegeräten oder zur Ankopplung von Bedienterminals
und SCADA Stationen, eingesetzt.
Da die Leistungsfähigkeit im Modbus TCP-
Netzwerk neben der Art und Ausführung des
Ethernet-Netzwerkes ganz wesentlich von der
Performance der Kommunikationsprozessoren
abhängt, können die schnellen CPUs des M1-
Automatisierungssystems auch hier ihre Stärke
ausspielen. Das Modbus-Protokoll kann als
Software-Update auch auf bestehenden Steuerungen
aktiviert werden und benötigt keine
Änderungen an der vorhandenen Hardware.
M1 Anwender können somit besonders einfach
bereits bestehende Automatisierungslösungen
einbinden oder bei der Konzeption von Neuanlagen
auf ein sehr breites Spektrum von verfügbaren
Automatisierungskomponenten zugreifen
ohne dafür eigene Schnittstellen implementieren
zu müssen.
Profinet – Echtzeit-Ethernet:
Ein Netz vom Büro bis zum IO-Kanal
Nach dem Vormarsch des Ethernet als dominierendes
Kommunikationssystem der Bürowelt hat
längst auch die Automatisierungstechnik diesen
Standard entdeckt. Bachmann electronic hat diesen
Trend bereits frühzeitig erkannt und stellt seit
der Einführung der M1-Steuerungsfamilie diese
Schnittstelle auf allen CPU´s “on board” zur Ver-
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���������
���������
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fügung. Die Hauptanwendung betraf bisher allerdings
vorwiegend die Kommunikation mit
dem Projektierungsrechner, dem Leitstand bzw.
SCADA System oder die asynchrone Querkommunikation
zwischen Steuerungen. Die Echtzeitanforderungen
der Feldebene bis hin zu den dezentralen
IO´s oder den Antrieben machten in der
Vergangenheit den Einsatz klassischer Feldbusse
jedoch unumgänglich. Dieser parallele Aufwand
für zumindest zwei Kommunikationsverfahren
forcierte den Wunsch nach einheitlicher Diagnose
und Service-Fähigkeit, durchgängigem Kommunikationszugriff
und dem gewohnten Komfort
moderner IT-Dienste auf allen Ebenen.
Mit der Entwicklung von Profinet kann nun
diese Lücke geschlossen werden. Der von der
Profibus Nutzerorganisation geschaffene Standard
für “Industrial Ethernet” erlaubt eine skalierbare
Echtzeitfähigkeit gemäß den Anforderungen
der Automatisierung und bezieht
gleichzeitig die etablierten Netzwerkstandards
wie TCP/IP, HTTP oder SNMP mit ein.
Alle Prozessormodule des M1-Automatisierungssystems
sind über Ethernet vernetzbar und
damit auch Basis der konsequenten Netzwerkund
Internetfähigkeit des Gesamtsystems. Mit der
Implementierung von Profinet IO auf den Prozessoren
der MPC200- und MX200-Reihen sowie
dem profinet-fähigen Switch SW205 kann der
M1-Anwender mit der gewohnten, einheitlichen
Ethernet-Netzwerkinfrastruktur nun einfach und
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durchgängig sowohl über Web-Technologie auf die Anlage zugreifen als
auch dezentrale IO´s oder Antriebe einbinden. Möglich wird dies durch
die Fähigkeit von Profinet, Echtzeit- und konventionelle Protokolle parallel
auf dem Medium Ethernet zu nutzen. Die Implementierung von Profinet
RT (Realtime) gestattet dabei eine durchgehende Echtzeitfähigkeit:
Für zeitkritische, zyklische Nutzdaten mit hohen Anforderungen an die
Deterministik sowie ereignisgesteuerte Meldungen bzw. Alarme steht ein
leistungsfähiges Realtime-Konzept zur Verfügung. Die zeitunkritische
Geräteparametrierung, Konfiguration oder das Auslesen von Diagnosedaten
erfolgt dagegen über die Standard-Ethernet Kommunikation
UDP/IP (Non-Realtime).
Die hochleistungsfähigen Bachmann-CPUs können dabei sowohl als
Profinet Controller (vergleichbar mit “Feldbus-Master”) als auch als
Profinet Device (analog zu “Feldbus-Slave”) betrieben werden. Dies erlaubt
den homogenen Betrieb innerhalb eines Bachmann-Automatisierungsystems,
umfasst aber auch die vollständige Offenheit für die Integration
von Profinet-Netzwerk-Komponenten beliebiger Hersteller.
Neben den nun möglichen hohen Bandbreiten, der vereinfachten
Installation und der deutlich gestiegenen Transparenz spricht der hohe
Investitionsschutz für den offenen Standard Profinet und das M1-System.
Über Bachmann
Die Bachmann electronic GmbH entwickelt, produziert und vertreibt innovative
Steuerungssysteme für anspruchsvolle Automatisierungslösungen.
Die Hochleistungssteuerung M1 wird weltweit in vielfältigen
Applikationen der Produktionstechnik, dem Serien- und Sondermaschinenbau,
der Energietechnik und der Umwelttechnik eingesetzt. Sie ist in
Anwenderfreundlichkeit, Funktionalität und Zuverlässigkeit führend.
Ansprechpartner :
Bachmann electronic GmbH
Kreuzäckerweg 33, A-6800 Feldkirch
Tel: +43 (0) 5522/34 97-0
Fax: +43 (0) 5522/34 97-188
E-Mail: i.grabherr@bachmann.info
www.bachmann.info
IMPRESSUM
Herausgeber, Konzeption & Gestaltung :
STROBL GmbH, Ilsfeld-Auenstein,
Telefon +49 (0)70 26 /9 60 17
E-Mail: info@stroblgmbh.de
Verantwortlich für den Inhalt:
Peter Lutz, SERCOS International e. V.
Quick-Info 2-005 �
Aus den Veröffentlichungen kann nicht geschlossen werden, dass die
beschriebenen Lösungen oder verwendeten Bezeichnungen frei von
gewerblichen Schutzrechten sind.
Handling
Multi-Achs
Motion
Control
Manz Automation AG
Steigäckerstraße 5
NC -
Bearbeitung
Roboter
Logic
Control
Steuern
ohne Grenzen
Vision
www.machine-control.com
D-72768 Reutlingen 2006 ■
aico@manz-automation.com

12 NEWS
Kostensenkung und Zeiteinsparung bei
Projektierung, Entwicklung und Inbetriebnahme
von Automationssystemen
sind Dauerthemen der Maschinenbauer.
Manz hat mit dem Steuerungskonzept
aico.control eine Plattform geschaffen,
in welche 20-jährige Erfahrung mit PC-
Steuerungen in der Automation eingeflossen
ist. Ziel war und ist nach wie vor,
die Realisierung von Automationslösungen
so effizient wie möglich zu gestalten.
Zentrale Elemente einer Handlingund/oder
Prozessautomation sind neben
der SPS-Steuerung vor allem die Bewegung
von Achsen, Robotern sowie
zunehmend die optische Sensorik oder
Bildverarbeitung.
Manz hat ein Baukastensystem entwickelt, mit
dem aus Standardkomponenten komplette Automationslösungen
zusammengestellt werden können.
Worin unterscheidet sich nun die aico.control
Lösung von anderen am Markt befindlichen
Steuerungs- und Antriebskomponenten oder
Systemen?
Zunächst werden Standard-Hard- und Software-Bausteine
verwendet, die mit ebenfalls
standardisierten Schnittstellen kommunizieren.
Hier ist alles enthalten, was im Automationsumfeld
üblich und notwendig ist, angefangen von
Ethernet über RS 232 bis zu den diversen Feldbussen.
Auch softwareseitig werden Standards
wie OPC, TCP/IP, DCOM, SECS etc. unterstützt.
Um auch für die Zukunft gerüstet zu sein und
die verschiedenen Branchen und Zielgruppen bedienen
zu können, werden alle gängigen RT-
Ethernet-Protokolle angeboten und stehen als
Schnittstelle auf Steuerungs- und Feldebene zur
Verfügung. Die Verwendung von Standardkomponenten
hat zwei entscheidende Vorteile: Zum einen
ist man unabhängiger von Produktherstellern
und zum anderen eröffnet diese Strategie ein hohes
Maß an Flexibilität, Sicherheit und Akzeptanz.
��� Abholung der Wafer im 0,7 Sekundentakt
SERCOS
interface
Motion Control und Robotik
unlimited
Automation bedeutet Flexibilität und damit
ständig wechselnde Aufgaben z.B. in der Montage-
oder Handhabungstechnik. Deshalb ist es
notwendig, auf die unterschiedlichen Anforderungen
schnell reagieren zu können. Einen großen
Vorteil erhält der Maschinenbauer vor allem
dann, wenn er die Konstruktion der Maschine
nach den Applikationsanforderungen ausrichten
kann und nicht nach den Einschränkungen der
SPS-Steuerung oder den einzusetzenden Handling-
und Robotersystemen.
Die Softwareentwicklung muss ein großes
Spektrum abdecken. Die Steuerung bzw. das Programmiersystem
muss den unterschiedlichen Anforderungen
hinsichtlich Erfahrung und Neigung
der Programmierer sowie der Komplexität der
Anwendung gerecht werden.
Z. B. Programmierung der SPS unter IEC 61131-3,
Programmierung der Bewegungssteuerung oder
des Prozesses in einer Hochsprache als Ablaufprogramm
mit den entsprechenden Freiheiten.
50-70% der Softwareentwicklung bestehen
aus der Entwicklung von Funktionen für Fehlerbehandlung,
Benutzerschnittstelle, Konfiguration
und Inbetriebnahme. aico.control besitzt aus
diesem Grund einen konfigurierbaren Applikationsrahmen,
der grundlegende Funktionen
wie Programmkontrolle, E/A-Handling, Teachen,
HMI-Kommunikation und Errorhandling bereitstellt.
Somit kann mit wenigen SW-Einstellungen
ein lauffähiges Maschinensystem konfiguriert
werden, das Plug & Play Fähigkeiten besitzt.
Bildverarbeitung zur Lageerkennung, Qualitätssicherung
oder Messtechnik wird mittlerweile
in > 80% aller Automationslösungen in irgendeiner
Form eingesetzt. Manz hat eine sehr weit
skalierbare PC-Lösung integriert, die wiederum
auf Standard-PC-Komponenten und -Schnittstellen
(Framegrabber und Firewire) aufsetzt. Die
Benutzerschnittstelle ist so ausgelegt, dass ein
einfaches Einrichten und eine permanente Kontrolle
des Prozesses möglich sind.
Die zunehmende Anzahl von Achsen und Robotern
in der Automation erfordert einen sicheren,
schnellen und beim Endkunden akzeptierten
Antriebsbus. Hier kommt aus heutiger Sicht nur
SERCOS bzw. SERCOS III in Frage. Insbesondere
SERCOS III bietet den Vorteil, über einen „Safety“
Bus sichere Motion- und E/A-Komponenten ansteuern
zu können. Geforderte Interpolationstakte
von 1-2 ms bei > 16 Achsen in Verbindung
mit einer großen Auswahl an Antriebselektronik
können im Bereich der Feldbussysteme nur durch
SERCOS realisiert werden.
An einer typischen Handhabungsaufgabe
sollen nun die geschilderten Vorteile des von
Manz entwickelten und erfolgreich eingesetzten
Konzeptes verdeutlicht werden:
Die Aufgabe besteht darin, 5000 Silizium-
Wafer pro Stunde aus einer Prozessmaschine
(chem. Nassprozess) zu entladen. Die Wafer werden
auf einem 8-spurigen Förderband zugeführt.
Mittels Vision werden die Positionen der Wafer
sowie eventuelle Kantenbrüche erkannt und an
die Robotersteuerung weitergeleitet. Zwei Delta-Roboter
greifen die Teile vom konstant laufenden
Band ab und legen die Siliziumscheiben
auf einen Palettenträger, welcher die Wafer einem
Beschichtungsprozess zuführt. Bei einem
Produktionsstau werden die Wafer vom Band
über so genannte Sliderachsen einer Kassettenstation
zugeführt. Beim Abarbeiten der Teile aus
dem Puffer muss wiederum die Lage des Wafers
mittels Kamera errechnet werden. Ebenso wird
��� 18 dezentral angeordnete Servoachsen
über Sercos synchronisiert gewährleisten
hohe Performance und Sicherheit
die exakte Position des Palettenrahmens durch
zwei Matrix-Kameras festgestellt.
Insgesamt sind in dieser Handhabungszelle
2 Roboter, 10 Zuführachsen, 8 Kameras und
ca. 640 E/As verbaut. Dieses Projekt wird auf einer
aico.control Steuerung realisiert. Dadurch
entstehen praktisch keine Performanceverluste
durch Schnittstellen. Die Projektierung erfolgt
über den integrierten Projektassistenten. Die Inbetriebnahmezeit
eines solch flexiblen Konzeptes
ist sehr kurz, da nur wenige kritische mechanische
Komponenten verbaut sind und das Einrichten
bequem über die mitgelieferte HMI-Software
erfolgt. Dies betrifft vor allem das Teachen der
Servoachsen, das Einrichten der Kameras und das
Mappen der E/As. Sollten bei einem ähnlichen
Projekt mehr Freiheitsgrade beim Handhaben der
Teile notwenig werden, müssten beispielsweise
lediglich die Roboterkinematik getauscht und das
Projekt neu konfiguriert werden.
Ansprechpartner:
Manz Automation AG
Eduard Ams - Bereichsleiter Steuerungssysteme
Telefon: +49 (0) 7121/90 00-25
Fax: +49 (0) 7121/90 00-99
E-Mail: aico@manz-automation.com
www.manz-automation.com Quick-Info 2-006 �

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14 NEWS
Unter der Bezeichnung A1 stellt
AUTOMATA eine PC-basierende Hardwareplattform
für alle Aufgaben im
Bereich Automation vor. Die damit mögliche
Integration von Bedienung und
Steuerung auf einer modularen PC-Plattform
senkt die Entwicklungs-, Produktions-
und Wartungskosten erheblich.
Als SERCOS-Spezialist unterstützt AUTOMATA
mit A1 auch den neuen SERCOS III-Standard und
damit die Echtzeit-Kommunikation über kostengünstige
Ethernet-Verkabelungen. Eine weitere
Besonderheit: A1 kann über eine maximal 500 m
lange Ringverkabelung mit bis zu 64 Bedienpanels
kommunizieren.
Die A1-Plattform erlaubt den durchgängigen
Einsatz von standardisierter PC-Technik. Möglich
wird dies durch die Erweiterung mit Steckmodu-
cifX – reduziert auf das Maximum
Halle 6 • Stand 328
Flexible Hardwareplattform mit
SERCOS III senkt Kosten
len, die über eine einheitliche, mechanische
Schnittstelle verfügen. Das A1-
Basismodul ist umfangreich ausgestattet:
USB, Ethernet, PS/2, RS232/
422/ 485, CompactFlash, CAN und
NVRAM sind Standard, als CPUs stehen
INTEL Celeron oder Pentium-M zur
Auswahl. Zusätzlich stehen Erweiterungsmodule
für PCI-Karten, HD,
CD/DVD, RAID-Controller, USV und
I/O’s zur Verfügung.
Innovativ zeigt sich A1 auch durch
die Verwendung des SERCOS III-Standards
für die interne Kommunikation
zwischen Basismodul und integrierten
I/O-Modulen, zur Kommunikation mit
Antrieben und dezentralen I/O’s ist die
Schnittstelle auch nach außen geführt.
��� A1 Automationssystem
Zur Zeit lieferbar für PROFINET IO-Controller und EtherCAT, Ethernet/IP, Powerlink, PROFINET IO und SERCOS III Slaves. Weitere in Entwicklung.
��������
������ ���
��������� ���������
�� ���������� ���
����������
������ ���
�� �����������
Mit dem PC ans Real-Time-Ethernet,
offen für alle Systeme,
flexibel, am Besten Master und Slave,
einfach zu integrieren per DPM oder DMA,
natürlich PCI aber zukünftig auch PCI Express.
Die Lösung - cifX
Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH
Rheinstr. 15, 65795 Hattersheim
Phone: +49 (0) 6190 9907-0, Web: www.hilscher.com
��
���
� �� ��� �
���������
���������

Die Bedienung und Wartung grosser Maschinen
kann durch abgesetzte Bedienpanels an
verschiedenen Maschinenpositionen erheblich
vereinfacht werden. Auch hier bietet A1 eine Lösung:
Über ein bis zu 500 m langes LWL-Kabel
lassen sich Eingabe- und Bildinformationen von
bis zu 64 Bedienpanels gemeinsam über einen
Ring übertragen. Alternativ können für kürzere
Entfernungen Cat.5-Kabel eingesetzt werden.
Jedes Panel verfügt zusätzlich über USB-Ports.
Eine besondere Software ist dafür nicht erforderlich,
bestehende Anwendungen können unverändert
weiter eingesetzt werden. Daneben
lassen sich Point-to-Point-Verbindungen via
LWL-, Cat.5- oder DVI-Kabel sowie der direkte
Anschluss von A1-Basismodul und Panel realisieren.
Höchste Ansprüche an Dynamik und
Gleichlauf erfüllt ab sofort das „High-
Performance“-Servoantriebssystem
„ServoOne“ von LUST. Daher ist es
selbstverständlich, dass der ServoOne
vom Sychron-Servomotor über die
Induktionsmaschine bis hin zum Linearund
Torquemotor ein breites Motorspektrum
antreiben kann.
Motion Control Funktionalität in Hülle und Fülle
sowie die Programmierbarkeit nach IEC61131
wurden perfekt eingebunden. Funktionsbausteine
für Kurvenscheiben, elektronisches Getriebe
oder die achssynchrone Positionierung für Einoder
Mehrachsapplikationen sind auswählbar.
Modernste Kommunikationsschnittstellen
unterstützen die Motion Control-Funktionen und
Über die Auswahl der Module kann das A1-
Basismodul in ein Bediengerät, in eine Steuerung
oder in ein Kombi-Gerät für diverse Automatisierungsaufgaben
verwandelt werden. Als Betriebssysteme
können Windows® CE.net, XP, XP-Embedded
sowie Linux eingesetzt werden. Daneben
steht eine IEC-61131-3 kompatible SoftSPS mit
integrierter Visualisierung zur Verfügung.
Ansprechpartner :
Automata GmbH & Co. KG
Gewerbering 5, D-86510 Ried
Tel: +49 (0) 8233/79 16-0
Fax: +49 (0) 8233/79 16-99
E-Mail: chmelzer@automata.de
www.automataweb.com Quick-Info 2-007 �
ServoOne - Die neue
Definition für Dynamik
Servoantriebssystem für Ein- und
Mehrachsanwendungen.
gehören daher zur Basis des ServoOne. Schnelle
Mehrachsbewegungen erfolgen über den Motion
Control Bus Sercos. Weitere Feldbusschnittstellen
wie EtherCAT, CANopen oder PROFIBUS ermöglichen
die Einbindung in unterschiedlichste Automatisierungslösungen.
Zwei Einspeisungkonzepte gewähren den
zielgerichteten Einsatz als Einzel- oder Mehrachssystem
mit Ausgangsströmen von jeweils 4 A
bis 170 A. Wahlweise ist der klassische Netzanschluss
oder eine DC-Einspeisung mit zentraler
Einspeiseeinheit verfügbar. Durch die extrem
kleine Gehäusebreite wird der Raum im Schaltschrank
optimal ausgenutzt.
Das Basisgerät lässt sich darüber hinaus
durch Technologie- und Kommunikationsmodule
erweitern und passt sich somit ideal den Wünschen
des Anwenders an.
Trotz seiner Vielseitigkeit ist der ServoOne von
LUST einfach zu handhaben. Neben der grafischen
PC-Oberfläche verkürzen Online-Anwenderhilfen
oder die automatisierte Selbsteinstellung
die Inbetriebnahmezeiten. Dabei können die
kompletten Anwendungsdaten oder die Firmware
auf einer handelsüblichen MMC-Speicherkarte
gespeichert werden.
Ansprechpartner :
Lust Antriebstechnik GmbH
Gewerbestraße 5-9
35633 Lahnau
Tel.: +49 (0) 6441/966-0
Mail: info@lust-tec.de
www.lust-tec.de
Lust DriveTronics GmbH
Heinrich-Hertz-Str. 18
59423 Unna
Tel.: +49 (0) 2303/779-0
Mail: info@lust-drivetronics.de
www.lust-drivetronics.de Quick-Info 2-008 �
SAFEGRID
...die sichere
Geräteparametrierung
bis IEC 61508 SIL 3
SAFEGRID dient zur Parametrierung
von Eingängen, Ausgängen und
sicheren Funktionen für sichere Automatisierungssysteme
und -geräte
gemäß IEC 61508 bis SIL 3.
SAFEGRID Features:
• Änderung des Control-Inhaltes durch den
Anwender mittels XML-Konfigurationsdatei
eigenständig möglich
• Einfache Erweiterbarkeit für weitere Sprachversionen
und Parameter
• Kein manuelles Bestätigen der Parameter
mehr notwendig
• Im- und Export von Parametern aus dem
File-System (z.B. für Serienmaschinen)
• Einfache Integration in vorhandene PC-Software
• Nutzung eines nichtsicheren Kommunikationskanals
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aus dem Gerät
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der SPS/IPC/Drives!
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16 NEWS
SERCOS
interface
Ein herstellerübergreifender Arbeitskreis
unter dem Dach der SERCOS-Organisation
spezifizierte seit April 2005 ein Kommunikationsprofil
zur Vernetzung von verteilten
Steuerungsfunktionen für modulare Maschinen
und Anlagen. Mit dieser Initiative
wurde der zunehmenden Modularisierung
im Maschinenbau Rechnung getragen,
welche neuartige Automatisierungskonzepte
erforderlich macht. Einzelne Maschinenmodule
müssen nicht nur mechanisch
miteinander verbunden werden, sondern
auch informationstechnisch vernetzt und
in Echtzeit gekoppelt werden.
Typische Anwendungen für das C2C-Profil
sind bei Druck-, Verpackungs- und Verarbeitungsmaschinen
zu finden, sowie bei
Werkzeugmaschinen mit speziellen Steuerungs-
und Synchronisierungsanforderungen,
z.B. Maschinenkonzepte mit Gantry-
Achsen oder Rundtaktmaschinen.
C2C steht dabei für „Controller-to-Controller
Synchronisation und Kommunikation“.
Controller bedeutet in diesem Zusammenhang
nicht notwendigerweise eine „traditionelle“
Steuerung, die als zentrales, eigenständiges
Gerät ausgeführt ist (z.B. CNC,
SPS oder Motion Control). Es kann sich
auch um einen intelligenten Servo-Antrieb
handeln, der entsprechende Steuerungsaufgaben
in einem Kommunikationsverbund
übernimmt.
Querverkehr zwischen dezentraler
Peripherie
Die Voraussetzung für eine effiziente Vernetzung
von Steuerungsfunktionen ist - bedingt durch das
Master-Slave-Prinzip von SERCOS - eine direkte
Querkommunikation zwischen Slaves. Bei einem
direkten Datenaustausch werden Daten verzögerungs-
bzw. totzeitfrei zwischen Geräten ausgetauscht,
ein Umkopieren von Daten in einem zentralen
Master entfällt.
Querverkehr zwischen Steuerungen
(C2C)
Bereits heute sind herstellerspezifische Lösungen
zur Echtzeitkopplung von Steuerungen verfügbar,
die – teilweise aufbauend auf der Physik von
SERCOS I und SERCOS II - eine Synchronisation
zwischen verteilten Bewegungssteuerungen ermöglichen.
Allerdings waren diese Konzepte
nicht miteinander kompatibel, so dass Bewe-
SERCOS
interface
SERCOS III - Steuerungsvernetzung
in Echtzeit und mit Ethernet (C2C)
gungssteuerungen verschiedener Hersteller nicht
kombiniert werden konnten. Mit dem C2C-Profil
wurde nun auch dieser Bereich der Kommunikation
spezifiziert (siehe Bild 1, C2C).
Bei der Spezifikation des C2C-Profils waren
unter anderem folgende Punkte zu berücksichtigen:
– Synchronisation mehrerer SERCOS III Netzwerksegmente
– Berücksichtigung unterschiedlicher Zykluszeiten
im Automatisierungsverbund
– Hochlauf des Systems
– Konfiguration des Systems
Funktionsweise
C2C legt bezogen auf die verwendeten Kommunikationsmechanismen
eine „Producer-Consumer“-Beziehung
zu Grunde. Das bedeutet, es
handelt sich zunächst um unidirektionale,
„multicast“-fähige Verbindungen zwischen einer
Quelle (dem „Producer“) und einer oder
mehreren Senken (dem oder den „Consumern“).
Diese Verbindung ermöglicht es, direkt, das
heißt ohne kommunikative Totzeit, Daten zwischen
den Teilnehmer der Kommunikationsbeziehung
auszutauschen. Diese Daten werden in
den von SERCOS III spezifizierten Echtzeit-Telegrammen
(AT) der Kommunikationsphasen 3
bzw. 4 eingebettet und jeweils während eines
fest konfigurierten Kommunikationszykluses in
den Kommunikationsphasen 3 bzw. 4 (CP3/4)
übertragen. Der grundsätzliche Aufbau eines
Kommunikationszykluses ist in Bild 2 abgebildet.
��� Querverkehr bei SERCOS III
In einem SERCOS III Ring, in dem Querkommunikation
unterstützt wird, ist ein AT wie in
Bild 3 dargestellt aufgebaut. Das AT besteht aus
dem „AT Hot Plug“ Datenfeld, welches für die
Aufnahme von neuen Geräten in den Ring im
laufenden Betrieb vorgesehen ist, dem „AT Service
Channel“ Datenfeld und dem „AT Real Time“
Datenfeld. Dieses Feld beinhaltet sowohl die
Daten die zur klassischen Master-Slave-Kommunikation
vom Slave an den Master geschickt
werden, als auch die Daten die ein Gerät per CC
(Querverkehr) an andere Geräte im Ring schickt.
Hierbei wird kein Unterschied gemacht, ob es
sich bei dem sendenden Gerät um einen Master
oder einen Slave handelt. Somit kann auch ein
Master an solchen Querverbindungen als „Producer“
oder „Consumer“ teilnehmen.
Konfigurierung
Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten,
die C2C Mechanismen zu konfigurieren:
1. über den Service Kanal (Konfiguration ist in
Form von Einzelparametern im Gerät abgelegt)
2. über ein XML Dokument (Konfiguration ist in
einer Datei abgelegt, die sich sowohl im Gerät
selbst oder auf einem externen Datenträger
befinden kann)
Konfiguration über den Service
Kanal (Einzelparameter)
Die Konfiguration über den Service Kanal wird
wie in SERCOS üblich über so genannte Identification
Numbers (IDNs) gemacht. Mittels der für

ERFOLG HÄNGT NICHT ALLEINE VON MASCHINEN AB, SONDERN
AUCH VON DER ZUSAMMENARBEIT MIT INGENIEUREN, DIE AUS
IHREN MASCHINEN ETWAS BESONDERES MACHEN
Ingenieure, die auf die Anforderungen von Maschinenbauern eingehen. Ein gutes Beispiel hierfür ist die enge Zusammenarbeit zwischen
einem Verpackungsmaschinen-Hersteller und Rockwell Automation. Das Ergebnis: eine integrierte Hightech-Maschine mit hervorragender
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18 NEWS
��� SERCOS III Kommunikationszyklus in CP3/4
C2C eingeführten IDNs können C2C Verbindungen
komplett beschrieben werden. Hierbei wird
pro Knoten folgendes festgelegt:
– die Rolle in der Verbindung („Consumer“ oder
„Producer“)
– die Zykluszeit der Verbindung, das bedeutet die
Zeit, mit der neue Daten übertragen werden
(Update-Rate)
– der Offset im Telegram, an dem die Daten liegen
– der Inhalt der Daten (für einen „Producer“
wird dadurch festgelegt, welche Daten er zyklisch
auflegen soll, für einen „Consumer“ wird
dadurch festgelegt, wie er die Daten zu interpretieren
hat)
– der Name der Verbindung zur Darstellung im
„Engineering“-Tool und zur Diagnose
– die erlaubte Anzahl an Ausfällen der Daten
bevor eine applikationsspezifische Fehlerreaktion
eintreten soll
��� AT0..3 mit C2C Daten
SERCOS
interface
Konfiguration mittels eines
XML-Dokuments
Zusätzlich gibt es noch die Möglichkeit, die
Konfiguration über ein XML Dokument durchzuführen.
Dieses Dokument kann über den Service
Kanal in dafür vorgesehene IDNs oder vor dem
Hochlauf im so genannten Offline-Mode mittels
eines Datentransferprotokoll wie ftp, http oder
CIFS/SMB an den Teilnehmer übertragen werden.
Um Konsistenzproblemen entgegen zu wirken,
die bei einer solchen Offlinekonfiguration
auftreten können, wurden zwei Mechanismen
zur Konsistenzprüfung eingeführt, zum einen
die „RingConfigurationID“ zum anderen die
„XMLChecksum“.
Die „RingConfigurationID“ beschreibt das Erstellungsdatum
des XML Dokuments und ist Teil
des Dokumentes. Bei der „XMLChecksum“ handelt
es sich um eine 16-Bit Prüfsumme (CRC16)
über das Dokument. Diese wird bei Erhalt des
Dokumentes im Slave berechnet. Beide sind beim
Hochlauf über den Service Kanal abfragbar, damit
der Master beim Hochlauf die Konsistenz der
Konfigurationen in den verschiedenen Slaves
testen kann.
Beispielszenarien
Zur Veranschaulichung der praktischen Anwendung
von C2C werden im Folgenden zwei einfache
Beispielszenarien beschrieben:
1. Momentenkopplung
Eine Momentenkopplung kann mittels einer
einzigen C2C Verbindung realisiert werden.
Hierbei legt der „Producer“ seinen Momentenistwert
mit einer Zykluszeit von typischerweise
125 µs – 500 µs auf. Der „Consumer“
interpretiert den aufgelegten Wert als
Momentensollwert.
2. Gantry Achse
Die Realisierung einer Gantry Achse kann
beispielsweise mit zwei C2C Verbindungen
realisiert werden. Die erste Verbindung hat
die Master-Achse als „Producer“ und die Slave-Achse
als Consumer. Die Master-Achse
legt ihren Positionssollwert auf, dieser wird
in der „Slave“-Achse ebenfalls als Positionssollwert
interpretiert. Die zweite Verbindung
wird dazu verwendet, dass die „Master“-
Achse die „Slave“-Achse überwachen kann.
Die „Slave“-Achse legt hierzu ihre Diagnosenummer
und den Positionsistwert zyklisch
auf. Diese Werte werden in der „Master“-
Achse der SPS zugänglich gemacht, damit
diese auf Abweichungen und Störungen in
der „Slave“-Achse reagieren kann.
Aktueller Stand und Ausblick
Die C2C Spezifikation wurde zur Hannover
Messe 2006 veröffentlicht und in der Zwischenzeit
durch verschiedene Produktimple-

��� SERCOS Interoperabilitätsdemo
mentierungen verifiziert. Im Rahmen einer
Multi-Vendor Anlage wurden Steuerungen
und Servoantriebe von insgesamt 6 verschiedenen
Herstellern miteinander vernetzt.
Gleichzeitig wurde aufgezeigt, wie konventionelle
SERCOS II Geräte, sowie Implementierungen
des SERCOS Packaging Profils
mit Hilfe von SERCOS III und dem C2C-Kom-
munikationsprofil miteinander vernetzt und
synchronisert werden können. An der Interoperabilitätsdemo,
die auch zur diesjährigen
SPS/IPC/DRIVES auf dem Gemeinschaftsstand
von SERCOS International in Halle 6 (Stand
110) gezeigt wird, beteiligen sich die Firmen
AMK, Baumüller, Lust, Bosch Rexroth, Rockwell
Automation und Yaskawa.
2·2006 19
Ansprechpartner :
ISW, Universität Stuttgart
Dipl.-Ing. Andreas Selig
Seidenstraße 36, D-70174 Stuttgart
Tel: +49 (0)711/685-84 502
Fax: +49 (0)711/685-82 808
E-Mail: andreas.selig@isw.uni-stuttgart.de
www.isw.uni-stuttgart.de
Quick-Info 2-009 �
WORKSHOPS·MESSEN·ROADSHOWS
Messebeteiligungen
■ Automatisierungstreff, 14.3.-16.3.2007,
Böblingen/Deutschland
■ Hannover Messe, 16.4.-20.4.2007,
Hannover/Deutschland
■ FA/PA, 28.6.–1.7.2007,
Peking/China
■ PackExpo, 15.10.–17.10.2007,
Las Vegas/USA
■ SPS/IPC/DRIVES, 27.-29.11.2007,
Nürnberg/Deutschland
Workshops/Seminare
■ Entwickler-Seminar SERCOS III, 22.02.2007
Stuttgart /Deutschland
■ Seminar Industrial Ethernet, 10.5.-11.5.2007,
Esslingen/Deutschland
■ Anwender-Workshop SERCOS in Motion, 14.03.2007
Böblingen/Deutschland
Für weitere Information wenden Sie sich bitte an:
SERCOS International e. V.
Peter Lutz
Tel. +49 (0) 711/ 2 84 57 50
E-Mail: info@sercos.de
2006 ■

20 NEWS
Mitglieder der SERCOS Organisation
SERCOS International e.V.
■ ABB Automation Systems
www.abb.com
ACD Antriebstechnik
www.acd-elektronik.de
Altera
www.altera.com
Andron
www.andron.de
Automata
www.automata.de
■ Bachmann electronic
www.bachmann.at
Baumüller Nürnberg
www.baumueller.de
Beckhoff Automation
www.beckhoff.com
Berger Lahr
www.berger-lahr.de
Bosch Rexroth
www.boschrexroth.de
SERCOS Nordamerika
Beckhoff Automation
www.beckhoff.com
Bosch Rexroth Group
www.boschrexroth-us.com
CAMC
www.camc-online.org
Cincinnati Lamb
www.cincinnatilamb.com
Danaher Motion
www.danahermotion.com
Industrial Fiber Optics
www.i-fiberoptics.com
Industrial Indexing Systems
www.iis-servo.com
Industrial Sales Management
www.indsales.com
FAX-RÜCKANTWORT
■ Quick-Info 2-001 · Fax: +49 (0) 711/28457 55
■ Quick-Info 2-002 · Fax: +49 (0) 711/ 28457 55
■ Quick-Info 2-003 · Fax: +49 (0) 93 52/403-45 52
■ Quick-Info 2-004 · Fax: +49 (0) 5261/ 9373-26
■ Quick-Info 2-005 · Fax: +49 (0) 5522/34 97-188
■ Infomaterial ■ Kontaktaufnahme
Firma: Abt:
Vorname: Zuname:
Straße:
PLZ: Ort:
Telefon: Fax:
■ Consysta Automation
www.contraves-drives.com
Control Techniques
www.controltechniques.com
■ Danaher Motion
www.danaher-motion.de
■ EBV
www.ebv.com
ELAU
www.elau.de
ESR Pollmeier
www.esr-pollmeier.de
■ Fagor Automation
www.fagorautomation.mcc.es
Föhrenbach Servodrives
www.foehrenbach.com
■ G.D.
www.gidi.it
Robotic Systems Integration
www.roboticsys.com
Rockwell Automation
www.allen-bradley.com
University of Akron
www.uakron.edu
Yaskawa
www.yaskawa.com
E-Mail: Internet:
■ HEIG-VD
www.heig-vd.ch
Hilscher
www.hilscher.com
■ IBH Automation
www.ibh-cnc.com
ISG Industrielle Steuerungstechnik
www.isg-stuttgart.de
ISW, Universität Stuttgart
www.isw.uni-stuttgart.de
■ Lust Antriebstechnik
www.lust-tec.de
■ Manz Automation
www.manz-automation.com
■ Parker Hannifin
www.parker.com
Phoenix Contact
www.phoenixcontact.de
Promicon Elektronik
www.promicon.de
SERCOS Japan
Amada
www.amada.com
Bosch Rexroth Automation
www.boschrexroth.co.jp
Digital Electronics
www.digitalelectronics.com
Hirata
www.hirata.com
Honda Engineering
www.honda.com
Mori Seiki
www.moriseiki.co.jp
Nippon Pulse Motor
www.nipponpulse.com
Nissan Motor
www.nissan.co.jp
SERCOS International e. V.
Telefon: +49 (0)711/284 57-50 · Telefax: +49 (0)711/284 57-55
email: info@sercos.de · Internet: www.sercos.de
■ Quick-Info 2-006 · Fax: +49 (0) 7121/90 00-99
■ Quick-Info 2-007 · Fax: +49 (0) 8233/ 79 16-99
■ Quick-Info 2-008 · Fax: +49 (0) 6441/ 966 177
■ Quick-Info 2-009 · Fax: +49 (0) 711/ 685-82 808
SERCOS
interface
■ Rockwell Automation
www.rockwell.com
■ Schleicher
www.schleicher-electronic.com
Schneider Automation
www.modicon.de
SEW-Eurodrive
www.sew-eurodrive.de
Sieb & Meyer
www.sieb-meyer.de
SMITEC
www.smigroup.it
STMicroelectronics
www.st.com
■ Trio Motion Technology
www.triomotion.com
■ Xilinx
www.xilinx.com
Okuma
www.okuma.com
Opton
www.opton.co.jp
Sanyo Denki
www.sanyodenki.jp
Shiga Yamashita
www.shigayamashita.co.jp
Toshiba Machine
www.toshiba-machine.co.jp
Toyoda Machine Works
www.jtekt.co.jp
Yaskawa Electric
www.yaskawa.co.jp
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SERCOS und SERCOS III erfahren. Bitte
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Fax: +49 (0) 711-2845755