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Il protocollo sercos III

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plug and play –<br />

<strong>sercos</strong>, il bus di automazione<br />

1


<strong>sercos</strong> – da più di 20 anni uno dei sistemi bus leader dell'industria. La tecnologia<br />

in tempo reale collaudata milioni di volte, le possibilità di impiego universali ed<br />

il continuo orientamento al futuro solo le ragioni per cui il sistema Ethernet è la prima<br />

scelta per l'applicazione in macchinari ed impianti. <strong>sercos</strong>, il bus di automazione.<br />

Un <strong>protocollo</strong> di comunicazione<br />

efficiente e deterministico sulla base<br />

di un sistema di trasmissione ottico non<br />

sensibile ai campi elettrici e magnetici<br />

e ai ground loop ha creato i presupposti<br />

del grande successo di <strong>sercos</strong>, i cui<br />

sistemi sono impiegati oggi nei settori<br />

e nelle applicazioni più diversi. Proprio<br />

nelle applicazioni più pretenziose, che<br />

richiedono elevati requisiti di dinamica<br />

e di precisione <strong>sercos</strong> si è imposta<br />

in tutti i grandi mercati di automazione<br />

come standard de facto. <strong>sercos</strong><br />

specifica però non solo un sistema<br />

di comunicazione in tempo reale,<br />

bensì determina oltre 500 parametri<br />

standardizzati che descrivono<br />

il connubio tra controlli, azionamenti<br />

e altri dispositivi periferici con una<br />

semantica universale. Ha creato<br />

in questo modo le basi per combinare<br />

dispositivi di diversi produttori. Fino ad<br />

oggi trovano impiego già oltre 3 milioni<br />

di nodi in tempo reale.<br />

2<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – comunicazione<br />

universale per tutte<br />

le applicazioni<br />

L'automazione industriale è permeata<br />

dalla visione di una soluzione di comunicazione<br />

in tempo reale e indipendente<br />

dai produttori. Dispositivi di automazione<br />

di tipo diverso devono essere oggi<br />

collegati in rete in modo semplice<br />

e universale. <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>, il bus universale<br />

aperto e conforme a IEC per la comunicazione<br />

in tempo reale basata su<br />

Ethernet soddisfa già da oggi queste<br />

esigenze.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è la terza generazione<br />

del sistema bus indipendente dai<br />

produttori <strong>sercos</strong> interface (IEC 61491)<br />

con una molteplicità di vantaggi:<br />

• Bus universale per l'intera<br />

automazione industriale<br />

• Standardizzato secondo IEC 61158,<br />

61784 e 61800-7<br />

• Flessibile, conveniente e universale<br />

grazie all'uso della tecnologia<br />

Ethernet<br />

• Utilizzo e conseguente evoluzione<br />

del profilo di azionamento <strong>sercos</strong><br />

apprezzato da oltre 20 anni<br />

• Utilizzo ed evoluzione innovativa<br />

dell'affermato procedimento di<br />

comunicazione in tempo reale<br />

• Profilo del dispositivo universale<br />

e unificato con il massimo grado<br />

di standardizzazione – conseguente<br />

semplificazione dell'engineering<br />

e della manutenzione<br />

Che cosa resta invariato?<br />

• Principi affermati come topologia,<br />

profili, struttura telegrammi<br />

e sincronizzazione restano invariati.<br />

• Implementazioni e applicazioni<br />

<strong>sercos</strong> esistenti possono essere<br />

semplicemente trasferiti a <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.


Che cos'è nuovo?<br />

• Utilizzo dello standard Ethernet<br />

come unità fisica di trasferimento<br />

e <strong>protocollo</strong><br />

• Ancora più veloce grazie a larghezza<br />

di banda maggiore e tempo ciclo più<br />

breve<br />

• Ancora più sincrona grazie ad un<br />

procedimento di sincronizzazione<br />

ad alta precisione con compensazione<br />

del tempo di ciclo<br />

• Impiego ancora più universale grazie<br />

a nuovi meccanismi di comunicazione<br />

e a profili del dispositivo nuovi<br />

e ampliati<br />

• Funzioni di comunicazione nuove<br />

e innovative, come per esempio<br />

il traffico incrociato diretto<br />

e la comunicazione standard<br />

Ethernet universale<br />

• Veloce ridondanza mediatica nella<br />

comunicazione – di conseguenza<br />

maggiore disponibilità delle macchine<br />

• Semplice implementazione<br />

Versatile<br />

• Con <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> dispositivi<br />

di automazione a piacere come<br />

p. es. controlli, servoazionamenti<br />

Quali vantaggi ha <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>?<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è la successiva fase logica dello sviluppo evoluzionario della<br />

tecnologia <strong>sercos</strong>. Accanto ai costi ridotti e ad una performance eccezionale<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> specifica molte funzioni nuove per la tecnica di automazione che<br />

aprono la via al futuro.<br />

e periferia I/O comunicano tramite<br />

una rete unificata basata su Ethernet<br />

per la tecnica di automazione.<br />

• Utenze sicure e meno sicure possono<br />

essere azionate su una rete, senza<br />

influenzare la tecnica di sicurezza.<br />

• Protocolli Ethernet a piacere possono<br />

essere trasmessi parallelamente ai<br />

dati in tempo reale senza influenzare<br />

la caratteristica “real time”.<br />

Veloce e diretto<br />

• Alta velocità: <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> lavora<br />

con la velocità del Fast Ethernet<br />

di 100 MBit/s.<br />

• Tempi ciclo brevi: i tempi ciclo<br />

attraverso la rete vengono ridotti<br />

al minimo. Questo avviene tramite:<br />

– Elaborazione estremamente veloce<br />

dei telegrammi in tempo reale<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> durante il passaggio<br />

attraverso i dispositivi (“on the fly”)<br />

– Rinuncia a componenti di rete<br />

aggiuntivi, come p. es hub o switch<br />

• Traffico incrociato diretto: è possibile<br />

la comunicazione diretta tra qualsiasi<br />

utenza con un tempo morto minimo<br />

all'interno di un ciclo comunicativo.<br />

Efficiente<br />

• Sfruttamento efficiente della larghezza<br />

di banda: possibilità di sfruttamento<br />

ottimizzato della larghezza di banda<br />

con l'utilizzo del procedimento<br />

di multiplexing.<br />

• Tempo di ciclo selezionabile a piacere:<br />

il ciclo di comunicazione può essere<br />

variato tra 31,25 µs e 65 ms.<br />

Sincrono<br />

• Sincronicità fino ad un ambito di submicrosecondi<br />

Universale<br />

• Qualsiasi <strong>protocollo</strong> della comunicazione<br />

di ufficio (p. es. TCP/IP, UDP/IP) può<br />

essere trasmesso parallelamente alla<br />

comunicazione in tempo reale <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

utilizzando lo stesso cavo.<br />

3


I vantaggi<br />

• Sincronizzazione e ridondanza non<br />

si escludono reciprocamente.<br />

• Con dispositivi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> singoli è<br />

possibile una comunicazione diretta<br />

tramite indirizzi MAC o IP attraverso<br />

protocolli Ethernet standard. Non<br />

è necessario creare un tunnel tra<br />

questi protocolli.<br />

• Messa in funzione e diagnosi<br />

di dispositivi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> tramite<br />

interfacce standardizzate<br />

(SCI, S/IP e FDT/DTM).<br />

4<br />

Tappe importanti di <strong>sercos</strong> interface<br />

Sicuro<br />

• Con CIP Safety on <strong>sercos</strong> possono<br />

essere realizzate funzioni di sicurezza<br />

fino a SIL3 secondo IEC 61508.<br />

• Grazie alla capacità di routing di CIP<br />

Safety i dispositivi possono<br />

comunicare in modo sicuro oltre<br />

i limiti di rete.<br />

• Una rete di sicurezza può estendersi<br />

a diversi tipi di reti CIP Safety, tra le<br />

quali p. es. Ethernet/IP, DeviceNet<br />

e <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

1985 Gruppo di lavoro interfaccia WZM (in collaborazione con<br />

la ZVEI (associazione dell‘industria elettrotecnica) e la VDW<br />

(associazione tedesca dei costruttori di macchine utensili)<br />

1987 Fondazione del gruppo di lavoro “interfaccia di azionamento<br />

digitale”<br />

1989 Presentazione dell‘interfaccia <strong>sercos</strong> alla EMO di Hannover<br />

1990 Fondazione dell‘associazione di promozione <strong>sercos</strong> interface<br />

(FGS)<br />

1993 Disponibilità di SERCON410B Asic (<strong>sercos</strong> I)<br />

1994 Fondazione di <strong>sercos</strong> North America (<strong>sercos</strong> N.A.)<br />

1995 <strong>sercos</strong> interface viene riconosciuto come standard<br />

internazionale IEC 61491<br />

1998 Fondazione di <strong>sercos</strong> Japan<br />

2000 Nuovo laboratorio di prova all‘università di Stoccarda<br />

2001 Disponibilità di SERCON816 Asic (<strong>sercos</strong> II)<br />

2003 Inizio dello sviluppo di <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> sulla base dell‘ Ethernet<br />

industriale<br />

2005 Presentazione dei primi prodotti e delle prime applicazioni<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

2006 Concetto di sicurezza CIP Safety on <strong>sercos</strong><br />

2007 <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> viene riconosciuto come standard internazionale<br />

IEC 61158/61784<br />

2010 25 anni <strong>sercos</strong><br />

Altamente disponibile<br />

• Per soluzioni di automazione<br />

altamente disponibili <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

garantisce automaticamente tramite<br />

l'uso della topologia ad anello<br />

il riconoscimento sicuro di una<br />

rottura cavo o una caduta di nodi<br />

ed il mantenimento della capacità<br />

di comunicazione (“ridondanza ad<br />

anello”).<br />

• <strong>Il</strong> tempo necessario per il riconoscimento<br />

e la reazione alla rottura<br />

di un cavo è di massimo 25 µs<br />

e possono quindi andare persi<br />

al massimo i dati di un ciclo;<br />

in seguito la comunicazione<br />

procede indisturbata.<br />

• La sincronizzazione, in caso di<br />

ridondanza, mantiene la stessa<br />

qualità.<br />

Flessibile<br />

• Vengono supportate sia architetture<br />

di comando centrali sia decentrate.<br />

• I dispositivi possono essere<br />

assegnati liberamente all'interno di<br />

una rete.<br />

• Può essere utilizzata una topologia<br />

lineare o ad anello. Possono inoltre<br />

essere realizzate strutture di rete ad<br />

accoppiamento gerarchico, sincrono<br />

o in tempo reale.<br />

• Supporto di Hot Plugging senza<br />

compromettere il tempo reale<br />

e la sincronizzazione.


Semplice<br />

• I dispositivi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> possono<br />

essere facilmente configurati<br />

e messi in funzione tramite un<br />

modello di apparecchiatura<br />

unificato e universale e profili<br />

di apparecchiatura standardizzati.<br />

• <strong>Il</strong> <strong>protocollo</strong> riconosce<br />

automaticamente quale dispositivo<br />

è collegato nella tipologia e dove.<br />

In caso di assistenza tecnica<br />

è quindi possibile una localizzazione<br />

del dispositivo interessato.<br />

• Anche il cablaggio è semplice,<br />

poiché non è necessario fare<br />

attenzione alla sequenza fisica<br />

dei dispositivi e la successione<br />

di collegamento delle due porte<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è indifferente.<br />

Conveniente<br />

• Utilizzando componenti standard<br />

possono essere realizzate<br />

connettività a basso costo. Ulteriori<br />

componenti di rete attivi come<br />

p. es. switch o hub non sono<br />

necessari.<br />

• L'implementazione del master può<br />

avvenire puramente nell'hardware,<br />

nell'hardware e software o solo nel<br />

software.<br />

• <strong>Il</strong> collegamento degli slave si basa<br />

su FPGA convenienti e flessibili<br />

o su chip multi<strong>protocollo</strong>.<br />

Standardizzato<br />

• <strong>sercos</strong> è uno standard riconosciuto<br />

a livello internazionale dal 1995 per<br />

la comunicazione in tempo reale<br />

(IEC 61491).<br />

• <strong>Il</strong> <strong>protocollo</strong> Ethernet in tempo reale<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è standardizzato nelle<br />

norme IEC 61158 e IEC 61784.<br />

<strong>Il</strong> profilo del dispositivo per la<br />

comunicazione di azionamento<br />

è contenuto nella norma IEC 61800-7.<br />

• Esperti di gruppi di lavoro di <strong>sercos</strong><br />

international partecipano a comitati<br />

di standardizzazione nazionali<br />

ed internazionali.<br />

Indipendente dal produttore<br />

• <strong>sercos</strong> è una tecnologia<br />

indipendente dai produttori.<br />

• Le specifiche sono accessibili<br />

a tutti.<br />

• L'organizzazione degli utilizzatori<br />

<strong>sercos</strong> international e. V. detiene<br />

i diritti della tecnologia di <strong>sercos</strong>.<br />

• Per l'uso della tecnologia <strong>sercos</strong><br />

non è necessario essere soci<br />

dell'organizzazione degli utilizzatori.<br />

Orientato al futuro<br />

• <strong>sercos</strong> è uno standard<br />

aperto internazionale.<br />

• La specifica viene curata<br />

ed ulteriormente sviluppata<br />

da esperti di gruppi di lavoro<br />

sovraordinati ai produttori.<br />

• La compatibilità retroattiva<br />

garantisce un elevato grado<br />

di protezione dell'investimento.<br />

• La tecnologia viene continuamente<br />

sviluppata e adattata alle nuove<br />

esigenze di mercato.<br />

“Inizialmente CNC, poi Motion-Control esigente<br />

e ora automazione generale: <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> rivela<br />

i vantaggi dei meccanismi in tempo reale<br />

standardizzati e collaudati con Ethernet –<br />

e tutto in modo estremamente economico”<br />

Dr. Bernd-Josef Schäfer,<br />

1. presidente <strong>sercos</strong> international<br />

Collaudato<br />

• Produttori leader di azionamenti<br />

supportano <strong>sercos</strong> con i loro<br />

prodotti.<br />

• <strong>sercos</strong> incontra un'ampia<br />

accettazione nei più diversi settori,<br />

in particolare in applicazioni<br />

esigenti.<br />

• Fino ad oggi sono impiegati in tutto<br />

il mondo oltre 3 milioni di nodi<br />

<strong>sercos</strong> in tempo reale in oltre<br />

350.000 applicazioni ed il numero<br />

è in continua crescita.<br />

5


Perché Ethernet?<br />

La continua crescita di componenti di controllo, attuatori e sensori nell'automazione<br />

industriale richiede reti di controllo dalle strutture complesse. La conveniente integrazione<br />

in rete di questi componenti di automazione grazie allo standard Ethernet, adattato ai requisiti<br />

dell'industria di automazione, rappresenta il futuro della comunicazione industriale.<br />

Prima dell'utilizzo di Ethernet nella<br />

tecnica di automazione venivano<br />

impiegati sistemi a bus di campo<br />

specializzati per creare semplici<br />

strutture di rete. La tecnologia Fast<br />

Ethernet rende questi sistemi obsoleti<br />

ed offre una serie di vantaggi:<br />

• Tecnologia riconosciuta e orientata<br />

al futuro<br />

• Portata dati da 10 a 100 volte<br />

maggiore rispetto ai bus di campo<br />

• Nessuna necessità di un costoso<br />

hardware proprietario<br />

• Impiego di componenti standard,<br />

come p. es. cavi di rame CAT5e<br />

a doppia schermatura, connettori<br />

e controller prodotti in grande serie<br />

• Concetti IT universali con un supporto<br />

ed un <strong>protocollo</strong> di trasmissione<br />

generalizzato, dal livello ufficio<br />

al livello campo<br />

• Sistemi di automazione flessibile<br />

e compatibili grazie allo standard<br />

internazionale<br />

• Possibilità di collegamento in rete<br />

a livello mondiale per diagnosi<br />

e manutenzione<br />

La tecnologia Ethernet raggruppa<br />

la comunicazione con le periferiche,<br />

gli azionamenti, i sistemi Safety ed<br />

il livello ufficio in un supporto comune<br />

con semplicità, convenienza ed<br />

efficienza.<br />

6<br />

Ethernet – connettività coerente dal livello ufficio al livello campo<br />

Internet<br />

Rete aziendale<br />

Rete di fabbrica<br />

Rete impianti<br />

Rete macchine<br />

Ethernet<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Intranet Router<br />

Ufficio<br />

PPS Service<br />

Router<br />

Router<br />

Master<br />

Sistema<br />

di controllo<br />

Master<br />

Periferia I/O Azionamento Periferia I/O Azionamento<br />

Bus<br />

di campo<br />

Service


Come funziona <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>?<br />

La soluzione è tanto semplice quanto efficiente: <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> unisce i meccanismi noti<br />

con la fisica ed il <strong>protocollo</strong> di Ethernet. Un canale in tempo reale senza collisioni<br />

trasmette i telegrammi definiti da <strong>sercos</strong> con un'elevata efficienza di <strong>protocollo</strong>.<br />

Indipendentemente dal canale<br />

in tempo reale senza collisioni può<br />

essere trasmesso in un canale<br />

separato (intervallo temporale)<br />

qualsiasi altro telegramma Ethernet<br />

e <strong>protocollo</strong> basato su IP come<br />

p. es. TCP/IP e UDP/IP. I tempi<br />

di ciclo e la suddivisione nel canale<br />

di comunicazione real-time e non<br />

real-time possono essere adattati<br />

al rispettivo caso applicativo.<br />

La comunicazione <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> si basa<br />

su parametri standardizzati per<br />

il controllo delle funzioni dei dispositivi,<br />

indipendentemente da hardware<br />

e produttori. In fase di inizializzazione<br />

della rete, nella configurazione viene<br />

stabilito da quali parametri devono<br />

essere composti i dati in tempo reale<br />

di un dispositivo.<br />

Come bus universale per la tecnica<br />

di automazione <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> dispone<br />

di canali per la comunicazione e profili<br />

di dispositivi per tutte le normali<br />

applicazioni di automazione:<br />

Canale di comunicazione<br />

in tempo reale<br />

• M/S (Master/Slave): scambio di dati<br />

funzionali tra master e slaves in un<br />

collegamento M/S.<br />

• CC (Cross Communication):<br />

comunicazione incrociata diretta tra<br />

i dispositivi in un collegamento CC,<br />

o tra controlli oppure fra slave<br />

di azionamento e periferici.<br />

• SVC (Service Channel): scambio<br />

di dati di servizio in un canale SVC<br />

come parte essenziale della<br />

comunicazione in tempo reale.<br />

• SMP (<strong>sercos</strong> Messaging Protocol):<br />

trasmissione di dati funzionali in un<br />

intervallo temporale con l'ausilio di un<br />

procedimento multiplex, configurato<br />

in un collegamento M/S o CC.<br />

• <strong>sercos</strong> safety: scambio di dati<br />

relativi alla sicurezza dei dispositivi<br />

in un collegamento M/S o CC,<br />

p. es. segnali di disinserzione o di<br />

consenso o anche valori nominali.<br />

Canale di comunicazione NRT<br />

• Standard Ethernet: collegamento<br />

di dispositivi Ethernet non real-time<br />

a piacere come notebook a scopi<br />

di engineering o Webcam.<br />

• Altri protocolli Ethernet: trasmissione<br />

di protocolli a base Ethernet a piacere<br />

nel canale NRT.<br />

Profili dispositivi<br />

• Profilo di azionamento: funzioni<br />

unificate e universali per il controllo<br />

di azionamenti idraulici, pneumatici<br />

e elettrici.<br />

“Quasi 10 anni di esperienza positiva con i controlli<br />

e gli azionamenti <strong>sercos</strong> ci hanno indotto a scegliere<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> come bus di sistema per i nostri macchinari<br />

ed impianti. Grazie alla performance in tempo reale<br />

di <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> per Motion e I/O e la possibilità di una<br />

semplice integrazione di servizi TCP/IP, ci aspettiamo<br />

un importante valore aggiunto per i nostri macchinari<br />

di produzione negli sviluppi futuri.”<br />

• Profilo I/O: funzioni unificate<br />

e generali per il controllo di stazioni<br />

I/O modulari e non modulari.<br />

• Profilo encoder: funzioni unificate<br />

e universali per il controllo di encoder.<br />

• Profilo dispositivo generico: funzioni<br />

unificate e universali per il controllo<br />

di funzioni di gestione in tutti i tipi<br />

di dispositivo.<br />

Profilo energy<br />

Funzioni unificate e universali<br />

per l'esercizio ottimale di macchinari<br />

ed impianti che utilizzano <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – comunicazione in tempo reale con parametri standardizzati<br />

2 byte 4 byte 4 byte<br />

S-0-0012<br />

S-0-0050<br />

Binari<br />

Avvertimento<br />

Decimali<br />

con segno<br />

S-0-0051 Valore reale posizione<br />

S-0-0100<br />

S-0-0101<br />

…<br />

Guadagno proporzionale nel regolatore di giri<br />

Eduard Ams,<br />

Manz AG, direttore divisione F&E Basistechnologie<br />

Dati ciclici in tempo reale in un collegamento<br />

Decimali<br />

senza segno<br />

Parametri del dispositivo Parametri selezionati per l'applicazione specifica<br />

7


<strong>Il</strong> <strong>protocollo</strong> <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – il DNA della<br />

vostra comunicazione industriale<br />

Per essere all'altezza delle esigenze della moderna automazione industriale, <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

utilizza un <strong>protocollo</strong> ad alte prestazioni che combina l'apertura dello standard Ethernet<br />

con i requisiti di precisione in tempo reale della tecnica di automazione.<br />

Nel sistema <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> i dati vengono<br />

inviati in telegrammi ciclici del tipo di<br />

<strong>protocollo</strong> Ethernet 0x88CD secondo<br />

IEEE 802.3. Essi forniscono i<br />

meccanismi di comunicazione M/S,<br />

CC, SVC, SMP e Safety. I dati<br />

scambiati sono indirizzabili tramite<br />

numeri di parametro standardizzati dei<br />

profili di azionamento, I/O, di encoder<br />

e profili di dispositivi generici.<br />

I telegrammi si distinguono nelle<br />

seguenti tipologie:<br />

• Telegramma Dati Master (MDT):<br />

il master invia dati di comando<br />

ai dispositivi slave.<br />

• Telegramma di Risposta (AT):<br />

gli slave inviano i loro dati di stato al<br />

master e ad altri apparecchi slave.<br />

8<br />

Ciclo di comunicazione aperto<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

MDT<br />

0<br />

MDT<br />

1<br />

MDT<br />

2<br />

MDT<br />

3<br />

AT<br />

0<br />

AT<br />

1<br />

In una fase di inizializzazione vengono<br />

riconosciuti, indirizzati e configurati per<br />

l'applicazione i dispositivi collegati.<br />

A ciascuno slave vengono assegnati<br />

canali di comunicazione per MDT e AT,<br />

dai quali leggono o nei quali scrivono<br />

i dati. In base alla quantità di dati, il<br />

master invia fino a 4 MDT e 4 AT per<br />

ciclo di clock. I telegrammi trasportano<br />

i dati da dispositivo a dispositivo. In<br />

ciascuno dei dispositivi vengono letti<br />

i dati di comando o scritti i dati di stato<br />

richiesti.<br />

La comunicazione Ethernet<br />

convenzionale viene sincronizzata<br />

all'esterno dei telegrammi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

nel cosiddetto canale NRT (canale non<br />

real-time), p. es. per e-mail, servizi<br />

Web o altri protocolli proprietari e<br />

standardizzati su base Ethernet.<br />

AT<br />

2<br />

AT<br />

3<br />

Telegrammi<br />

Ethernet<br />

Canale in tempo reale Canale NRT<br />

Ciclo di clock<br />

MDT<br />

0<br />

Questo canale NRT, non incapsulato,<br />

si trova direttamente sul livello Ethernet<br />

e presenta una serie di vantaggi:<br />

• Possibilità di verifica e configurazione<br />

di slave anche senza rete realtime<br />

inizializzata e hardware master.<br />

• Indirizzamento diretto di dispositivi<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> tramite indirizzi MAC o IP.<br />

• Collegamento diretto di dispositivi<br />

standard Ethernet, quali ad esempio<br />

laptop, a dispositivi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

tramite qualsiasi porta aperta.<br />

• Piena potenza di calcolo per<br />

l'applicazione, poiché il master<br />

non deve criptare o fragmentare<br />

i pacchetti Ethernet.


<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – flessibile e aperto per tutti i tipi di comunicazione<br />

Caso applicativo<br />

Livello applicazione<br />

Livello comunicazione<br />

Livello hardware<br />

I telegrammi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> contengono<br />

un header <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> ed un campo dati,<br />

integrati nel frame Ethernet. L'header<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> descrive in quale fase si trova<br />

la rete e la posizione del telegramma<br />

MDT e AT nel ciclo di clock.<br />

I campi dati di MDT e AT sono<br />

composti da tre parti:<br />

• Campo Hot Plug: serve allo<br />

scambio di dati con gli slave<br />

che sono collegati alla rete<br />

a funzionamento in corso.<br />

• Campo canale Service: somma<br />

dei canali di comunicazione per<br />

lo scambio di dati aciclici tra master<br />

e slave.<br />

• Campo dati in tempo reale: viene<br />

utilizzato per realizzare collegamenti<br />

aciclici, ciclici o a clock sincrono<br />

nella rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

Telegrammi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – struttura dati chiara per un'elevata sicurezza d'esercizio ed un semplice sviluppo<br />

Pacchetto Ethernet<br />

Campo dati <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Campo dati in tempo reale con<br />

comunicazioni standard (M/S)<br />

e incrociate (CC)<br />

Dati dispositivi<br />

Profilo encoder safe<br />

Motion<br />

Lunghezza telegramma: 84 – 1538 byte (gestione <strong>protocollo</strong>: 44 byte)<br />

Tempo telegramma: 6,8 – 123,1 µs<br />

Header<br />

Ethernet<br />

Profilo drive<br />

Safety<br />

Header <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> Campo dati Checksum<br />

Campo Hot Plug<br />

(nuovi dispositivi)<br />

safe<br />

Drive<br />

Soluzione cliente<br />

Profilo I/O<br />

M/S SVC CC<br />

Sinc<br />

Controller di comunicazione <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Duplex Fast Ethernet (100 MBit/s)<br />

40…1494 byte<br />

Campo canale<br />

service<br />

safe<br />

I/O<br />

Applicazione Ethernet<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> dispone di una struttura dati chiara e robusta. Questa caratteristica aumenta<br />

Campo dati in<br />

tempo reale<br />

Collegamento Collegamento<br />

…<br />

M/S<br />

Dispositivo # N<br />

CC<br />

Dispositivo #1<br />

…<br />

IP<br />

Dati standard Contenitore dati<br />

Safety<br />

S/IP<br />

UDP/TCP<br />

la sicurezza operativa e agevola lo sviluppo delle applicazioni. Lo stato della rete è sempre<br />

chiaro e trasparente in ogni punto. Questo è il presupposto ideale per una facile diagnosi<br />

del sistema in ogni nodo della rete, utilizzando tool di diagnosi Ethernet comuni o speciali.<br />

Collegamento<br />

M/S<br />

Dispositivo #1<br />

Collegamento<br />

CC<br />

Dispositivo # N<br />

9


La rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> –<br />

affidatevi ad un team collaudato<br />

Le reti <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> sono composte da un master addetto alla coordinazione e almeno<br />

uno slave per l'esecuzione di funzioni di automazione. Sono configurate in una topologia<br />

lineare o ad anello semplice e intuitiva.<br />

Ogni dispositivo <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è dotato<br />

di due porte collegate al dispositivo<br />

precedente e a quello successivo<br />

mediante un cavo Ethernet CAT5e.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> utilizza una topologia lineare<br />

e ad anello senza bisogno di una tecnica<br />

di rete costosa come switch o hub.<br />

10<br />

Topologia lineare<br />

Tutti i dispositivi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> sono collegati<br />

in serie. <strong>Il</strong> master si trova all'inizio della<br />

linea o tra due linee. I dati attraversano<br />

gli slave per essere poi reinviati<br />

dall'ultimo dispositivo (“loop back”).<br />

Tutte le utenze analizzano i dati in<br />

transito in entrambi le direzioni:<br />

Sia che optiate per la topologia lineare che per quella ad anello, con <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

potete configurare la vostra rete in modo semplice e chiaro<br />

Master<br />

Anello<br />

Slave<br />

Commutazione senza interruzioni (loop back) su topologia<br />

lineare durante hot plugging o rottura cavo<br />

in questo modo tutti i dati raggiungano<br />

ciascuna utenza all'interno di un ciclo,<br />

indipendentemente dalla sequenza<br />

lineare.<br />

• Vantaggio: semplice e conveniente<br />

integrazione nella rete di dispositivi<br />

su lunghe distanze,<br />

p. es. linee di montaggio.<br />

Master<br />

HMI<br />

Linea 1 Linea 2<br />

Un cavo supplementare collega due topologie lineari<br />

a formare una topologia ad anello<br />

Slave


Topologia ad anello<br />

Con un cavo supplementare<br />

la rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> si chiude ad anello:<br />

con una linea la chiusura avviene<br />

tra l'ultimo slave ed il master, con due<br />

linee tra gli ultimi due slave. <strong>Il</strong> master<br />

invia dati all'anello da entrambi le porte<br />

in direzione opposta, per poter così<br />

analizzare i dati in transito nelle<br />

due direzioni anche nell'anello.<br />

• Vantaggio: la topologia ad anello<br />

offre, oltre a tutti i vantaggi di una<br />

linea, anche un cablaggio ridondante.<br />

In questo modo una rottura dell'anello<br />

non comporta la perdita delle caratteristiche<br />

di sincronizzazione o della<br />

comunicazione.<br />

Altre topologie<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> supporta anche strutture<br />

di rete gerarchiche e a cascata. Vengono<br />

così collegati l'uno con l'altro segmenti<br />

di rete mediante una topologia ad anello<br />

e lineare.<br />

Vantaggi:<br />

• Con l'ausilio di segmenti di rete<br />

accoppiati si creano strutture di rete<br />

in tempo reale sincronizzate.<br />

• I tempi ciclo nei singoli segmenti<br />

possono essere diversi, p. es. 250 µs<br />

per il collegamento in rete<br />

di azionamenti e I/O veloci e 2 ms<br />

per controlli.<br />

• La sincronizzazione di tutte le utenze<br />

è garantita in tutto l'insieme di reti.<br />

• Le utenze in tutto l'insieme di reti<br />

possono comunicare tra loro<br />

in tempo reale.<br />

Massima disponibilità tramite<br />

la ridondanza ad anello<br />

Una rete con tipologia ad anello<br />

a sicurezza intrinseca resta disponibile<br />

senza interruzioni anche in caso<br />

di rottura del cavo o di collegamento/<br />

scollegamento di slave (hot plug).<br />

<strong>Il</strong> cavo supplementare in una rete<br />

ad anello mantiene collegati tutti<br />

i dispositivi al master anche in caso<br />

di rottura del cavo. Le connettività<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> degli slave nel punto di rottura<br />

commutano senza ritardi su due linee<br />

separate, con “loop back”. <strong>Il</strong> tempo<br />

di riconfigurazione è di massimo 25 µs<br />

e possono quindi andare persi<br />

al massimo i dati di un ciclo. <strong>Il</strong> punto<br />

di rottura può essere localizzato con<br />

precisione ed il cavo difettoso si può<br />

sostituire facilmente senza interruzioni<br />

di funzionamento. La ridondanza rende<br />

inoltre possibile inserire o disinserire<br />

dispositivi in caso di manutenzione,<br />

oppure aggiungere altri dispositivi.<br />

Con la nuova configurazione l'impianto<br />

può proseguire autonomamente<br />

il funzionamento senza soluzione<br />

di continuità.<br />

Distanze brevi<br />

Grazie alla possibilità di comunicazione<br />

diretta tra i dispositivi, <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

consente un'intelligenza periferica<br />

ed una capacità di tempo reale illimitata.<br />

La comunicazione indiretta tra slave<br />

Comunicazione incrociata – scambio dati veloce tra le utenze<br />

CC – comunicazione incrociata diretta<br />

HMI<br />

Master<br />

CC CC<br />

HMI<br />

Master<br />

passando per il master costituirebbe<br />

un rischio per i movimenti sincroni,<br />

p. es. per gli assi gantry, o peggiorerebbe<br />

i tempi di reazione. La comunicazione<br />

incrociata consente agli slave <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

di comunicare direttamente tra loro<br />

e con un tempo morto minimo,<br />

garantendo una comunicazione in<br />

tempo reale illimitata e strutture<br />

di automazione intelligenti. Lo stesso<br />

principio viene usato anche dai sistemi<br />

di controllo per una comunicazione<br />

diretta.<br />

Timing perfetto<br />

Per i processi da sincronizzare, <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

definisce l'acquisizione dei valori effettivi<br />

e la validità dei valori nominali per tutti<br />

i prodotti e produttori. Ogni utenza<br />

di solito riceve telegrammi di dati<br />

con un minimo ritardo fisico individuale.<br />

Al contrario di altri sistemi bus Ethernet,<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> utilizza un tempo di esecuzione<br />

comune stabilito direttamente dal bus.<br />

Gli apparecchi si sincronizzano<br />

decentralmente con il clock del bus,<br />

utilizzando l'arrivo del MST e tenendo<br />

conto dei tempi di esecuzione del bus<br />

in ogni suo ciclo per la generazione<br />

e la registrazione del meccanismo<br />

di sincronizzazione interno. Questa<br />

soluzione consente di ottenere<br />

una sincronizzazione esatta senza uno<br />

scambio intensivo a banda larga di dati<br />

temporali come per gli orologi sparsi.<br />

CC CC<br />

CC<br />

HMI<br />

Master<br />

11


<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> – precisione ed<br />

efficienza senza compromessi<br />

Date le prestazioni nell'esercizio reale <strong>sercos</strong> è diventata la tecnologia leader della<br />

comunicazione di azionamento. Le elevate velocità di trasmissione e l'esatta sincronizzazione<br />

di <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> consentono la realizzazione di concetti macchina innovativi sulla base di soluzioni<br />

di automazione centrali o decentralizzati.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> per lo sfruttamento<br />

massimo della larghezza di banda<br />

12<br />

100 %<br />

90 %<br />

80 %<br />

70 %<br />

60 %<br />

50 %<br />

40 %<br />

30 %<br />

20 %<br />

10 %<br />

0 %<br />

Dati di utilizzo<br />

Gestione <strong>protocollo</strong><br />

Polling di pacchetti<br />

IP individuali<br />

Telegramma<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Utilizzo ideale della<br />

larghezza di banda<br />

I protocolli Ethernet noti nella tecnica<br />

di ufficio si basano sull'invio di dati<br />

utili ad ogni dispositivo sotto forma<br />

di pacchetti individuali, integrati in<br />

un determinato framework di dati<br />

di gestione del <strong>protocollo</strong>.<br />

Se i dati di utilizzo sono di piccola entità<br />

come p. es. semplici dati nominali, i dati<br />

di gestione risultato sproporzionati<br />

rispetto al traffico di dati.<br />

Prendiamo un semplice esempio<br />

per l'utilizzo efficiente della larghezza<br />

di banda Fast Ethernet:<br />

Se venissero inviati singolarmente<br />

dati di stato di 4 byte ciascuno a<br />

20 apparecchi, occorrerebbe trasferire<br />

in totale 1.680 byte = 20*84 byte<br />

(la dimensione minima di un pacchetto<br />

Ethernet è di 64 byte). Ma solamente<br />

80 byte verrebbero utilizzati<br />

produttivamente per l'applicazione –<br />

ca. il 5 % della larghezza di banda,<br />

anche con tempo di ciclo ridotto.


Nei telegrammi <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>, invece,<br />

tutti i dati di utilizzo degli apparecchi<br />

vengono raggruppati fino a 1494 byte,<br />

con l'aggiunta di 44 byte di dati<br />

di gestione. Con una dimensione<br />

massima dei pacchetti di 1.538 byte<br />

aumenta la larghezza di banda<br />

disponibile per dati produttivi<br />

aumenta fino al 97%.<br />

Precisione con jitter ridotto<br />

La precisione in tempo reale richiede<br />

una ricezione tempestiva dei segnali<br />

e possibilmente la loro contemporanea<br />

esecuzione e registrazione. La<br />

i<br />

Tempo di ciclo<br />

in µs<br />

Jitter: oscillazioni di precisione<br />

(p.es. variazione del tempo di<br />

esecuzione dei pacchetti dati)<br />

Sincronicità:<br />

contemporaneità di esecuzione<br />

delle funzioni in un complesso<br />

di automazione<br />

Contemporaneità: differenza<br />

temporale delle funzioni in un<br />

complesso di automazione<br />

Dati ciclici<br />

per dispositivo<br />

in byte<br />

cadenza dei telegrammi in <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

garantisce questa tempestività. Grazie<br />

al meccanismo di sincronizzazione, unico<br />

nel suo genere, <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> raggiunge<br />

la più alta precisione in tempo reale,<br />

combinata con valori di jitter minimi.<br />

Efficienza grazie alla<br />

sintonizzazione automatica<br />

<strong>Il</strong> numero e la lunghezza dei telegrammi<br />

nel canale in tempo reale possono<br />

essere adattati automaticamente<br />

al volume di dati necessari per<br />

l'applicazione e ai dispositivi registrati.<br />

Anche il tempo di ciclo può essere<br />

Panoramica dati in tempo reale, comunicazione NRT e tempo di ciclo<br />

N. max. dispositivi<br />

(senza canale NRT)<br />

preselezionato per il migliore<br />

sfruttamento della larghezza di banda<br />

oppure adattato automaticamente al<br />

volume dati nel canale a tempo reale.<br />

La porzione di ciclo non utilizzata<br />

dai telegrammi in tempo reale<br />

è disponibile per la comunicazione<br />

a base Ethernet nel canale non realtime.<br />

Lo sfruttamento della larghezza<br />

di banda può essere ottimizzato<br />

tramite la grandezza dei telegrammi,<br />

il tempo di ciclo e la larghezza di banda<br />

non predisposta per il tempo reale.<br />

N. max. dispositivi<br />

(con canale NRT,<br />

250 byte = 20 µs)<br />

N. max. dispositivi<br />

(con canale NRT,<br />

1.500 byte = 125 µs)<br />

31,25 8 7 2 –<br />

62,5 12 14 8 –<br />

125 16 26 21 –<br />

250 12 61 57 30<br />

250 32 33 31 17<br />

500 12 122 120 94<br />

1.000 50 97 95 85<br />

1.000 32 137 134 120<br />

1.000 12 251 245 220<br />

13


Sicurezza inclusa –<br />

CIP Safety on <strong>sercos</strong><br />

CIP Safety on <strong>sercos</strong> è il <strong>protocollo</strong> utilizzato per trasmettere segnali relativi alla<br />

sicurezza mediante <strong>sercos</strong> – definito in cooperazione con l'ODVA e certificato in<br />

conformità a IEC 61508 fino a SIL3. Non è necessario un cablaggio supplementare<br />

per un bus di sicurezza poiché questi segnali vengono trasmessi semplicemente<br />

assieme agli altri dati in tempo reale della rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

L'integrazione di azionamenti, periferiche,<br />

bus di sicurezza ed Ethernet standard<br />

semplifica la gestione, riduce i costi<br />

per hardware e installazione e agevola<br />

l'implementazione di controlli di sicurezza<br />

integrati e soluzioni di sicurezza<br />

omogenee.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> per lo sfruttamento massimo della larghezza di banda<br />

14<br />

<strong>sercos</strong><br />

Profili Safety<br />

on <strong>sercos</strong><br />

Adattamento a CIP Safety<br />

CIP<br />

Profili Safety<br />

<strong>sercos</strong> Messaging Protocol (SMP)<br />

Sistema di trasferimento <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

CIP Safety on <strong>sercos</strong> significa:<br />

• Utilizzo dello standard CIP Safety per<br />

una trasmissione dati sicura<br />

• Adattamento di CIP Safety on <strong>sercos</strong><br />

• Profili di sicurezza specifici per <strong>sercos</strong><br />

on <strong>sercos</strong><br />

Con CIP Safety on <strong>sercos</strong> i dati vengono<br />

inviati allo stesso supporto e tramessi<br />

utilizzando la stessa connessione della<br />

normale comunicazione. La funzionalità<br />

del <strong>protocollo</strong> di sicurezza CIP<br />

indipendente dal <strong>protocollo</strong> di trasporto<br />

e dal supporto dipende dai dispositivi<br />

terminali che rendono possibile<br />

un esercizio simultaneo di dispositivi<br />

standard e di sicurezza nella stessa rete.<br />

È così possibile una comunicazione<br />

sicura in tutti i livelli di rete e fra reti.<br />

<strong>Il</strong> master non deve essere necessariamente<br />

un controllo di sicurezza, bensì<br />

può indirizzare i dati senza doverli<br />

interpretare.<br />

Questo offre agli utenti la possibilità<br />

di configurare flessibilmente l'architettura<br />

della rete di sicurezza per l'impiego<br />

di controller programmabili o per<br />

la trasmissione diretta di dati di sicurezza<br />

tra sensori e attuatori. Inoltre, utilizzando<br />

una rete CIP standard, consente<br />

una comunicazione senza ostacoli


Contenitore dati di sicurezza <strong>sercos</strong> per il trasferimento di tutti i dati relativi alla sicurezza<br />

Pacchetto Ethernet<br />

Campo dati <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Campo dati in tempo reale con collegamenti<br />

standard (M/S) e collegamenti incrociati (CC)<br />

Dati dispositivi<br />

con contenitore<br />

dati di sicurezza<br />

Contenitore dati Safety<br />

tra i dispositivi di sicurezza di due<br />

sottoreti diverse.<br />

Header<br />

Ethernet<br />

Dati standard<br />

Header Safety<br />

I dati relativi alla sicurezza vengono<br />

trasmessi sotto forma di un contenitore<br />

dati Safety, localizzato nel rispettivo<br />

canale del dispositivo in tempo reale<br />

(MDT e AT) in maniera simile ai dati<br />

standard. Per poter trasmettere dati<br />

di sicurezza scansionati in tempi spesso<br />

diversi senza perdita di larghezza<br />

di banda, viene utilizzato un <strong>protocollo</strong><br />

multiplex, il cosiddetto <strong>sercos</strong><br />

Messaging Protocol (SMP).<br />

CIP Safety è un <strong>protocollo</strong> di rete<br />

per la sicurezza funzionale. È certificato<br />

dal TÜV Rheinland per l'impiego<br />

in applicazioni fino al livello di integrità<br />

di sicurezza 3 (SIL3) e soddisfa la norma<br />

IEC 61508 per la sicurezza funzionale<br />

(“sicurezza funzionale dei sistemi<br />

elettrici, elettronici ed elettronici<br />

programmabili per applicazioni<br />

di sicurezza”).<br />

DeviceNet, CIP, CIP Safety sono marchi della Open<br />

DeviceNet Vendors Association, Inc. (ODVA). Ethernet/IP<br />

viene utilizzato con licenza di ODVA.<br />

Header<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

Campo Hot Plug<br />

(nuovi dispositivi)<br />

Collegamento<br />

M/S<br />

Dispositivo #1<br />

Campo dati Checksum<br />

Campo canale<br />

service<br />

Dati standard Contenitore<br />

dati Safety<br />

Dati…dati Checksum Header<br />

Safety<br />

i<br />

Che cos'è CIP?<br />

Campo dati<br />

in tempo reale<br />

Collegamento Collegamento<br />

…<br />

M/S<br />

Dispositivo # N<br />

CC<br />

Dispositivo #1<br />

…<br />

Collegamento<br />

CC<br />

Dispositivo # N<br />

Dati standard Contenitore<br />

dati Safety<br />

Dati…dati<br />

ridondanti<br />

“Nell‘automazione industriale i sistemi bus<br />

sicuri assumono sempre più significato.<br />

<strong>Il</strong> concetto di sicurezza di <strong>sercos</strong> è una parte<br />

essenziale dei concetti di impianto moderni.”<br />

Klaus Kemp,<br />

TÜV Rheinland Industrie Service GmbH/<br />

capo progetto Sicurezza funzionale/software<br />

<strong>Il</strong> Common Industrial Protocol (CIP) è un <strong>protocollo</strong><br />

di applicazione indipendente dalla rete che lavora<br />

indipendentemente dal supporto di trasmissione<br />

e dal <strong>protocollo</strong> di trasferimento utilizzato. Questo<br />

<strong>protocollo</strong> industriale viene utilizzato da campi bus come<br />

p. es. DeviceNet, ControlNet e EtherNet/IP. <strong>Il</strong> <strong>protocollo</strong><br />

CIP si trova al disopra del livello di trasferimento ed amplia<br />

i puri servizi di trasferimento e di comunicazione<br />

per la tecnica di automazione. Di questi fanno parte<br />

i servizi per il traffico dati ciclico, urgente e event-driven.<br />

La tecnologia CIP viene curata, ulteriormente<br />

sviluppata e commercializzata dall'organizzazione ODVA<br />

(Open DeviceNet Vendors Association, www.odva.org).<br />

Dati standard<br />

Checksum<br />

15


Processi semplificati –<br />

dall'engineering alla manutenzione<br />

La configurazione, messa in funzione, diagnosi e manutenzione delle reti <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è oltremodo<br />

facile. Mentre voi vi concentrate sull'applicazione, <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> organizza la vostra rete e si assume<br />

la risoluzione dei problemi e la ricerca degli errori.<br />

Tutti i dispositivi sono collegati con cavi<br />

standard CAT5e adatti all'industria.<br />

Dopo una fase di inizializzazione la rete<br />

è sincronizzata e pronta all'uso. I nuovi<br />

apparecchi collegati (hot plugging)<br />

vengono integrati automaticamente<br />

nella comunicazione e nello scambio<br />

dati in tempo reale durante l'esercizio.<br />

I vostri vantaggi<br />

• Messa in funzione senza preimpostazioni<br />

grazie al riconoscimento<br />

automatico dei dispositivi<br />

e l'assegnazione indirizzi. In caso di<br />

necessità è possibile preselezionare<br />

o impostare indivi-dualmente gli<br />

indirizzi tramite selettori.<br />

• Riconoscimento e compensazione<br />

automatica di doppie occupazioni<br />

di indirizzi.<br />

• Cablaggio semplice e robusto per la<br />

messa in funzione e la manutenzione,<br />

poiché entrambi le porte <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

di un dispositivo funzionano in<br />

modo identico e non è necessario<br />

differenziarle per il collegamento<br />

dei cavi.<br />

• Semplice gestione delle parti di<br />

ricambio grazie all'intercambiabilità<br />

dei cavi patch e crossover.<br />

16<br />

Nessun master<br />

necessario per<br />

configurazione /<br />

diagnosi<br />

Rete IP<br />

standard<br />

Cavo patch<br />

o crossover<br />

• Possibilità di messa in funzione<br />

senza hardware master tramite<br />

semplice collegamento di PC<br />

di servizio nella rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

Rete in tempo reale <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

• Complete funzionalità di diagnosi,<br />

come p. es. il riconoscimento<br />

automatico della tipologia e della<br />

sequenza di collegamento delle<br />

utenze, la localizzazione e la<br />

ridondanza in caso di rottura cavi.<br />

Porte collegabili<br />

in qualsiasi ordine<br />

• Riparazioni e modifiche nell'impianto<br />

senza influire sul resto della rete<br />

grazie all'hot-plug.<br />

• Possibilità di integrazione verticale<br />

tramite collegamento di protocolli<br />

basati su Ethernet.


Garanzia dell'interoperabilità<br />

di dispositivi di diversi produttori<br />

I test di conformità <strong>sercos</strong> vengono eseguiti dai laboratori di prova autorizzati dell'istituto<br />

per tecnica di controllo di macchine utensili ed impianti di produzione (ISW) dell'università<br />

di Stoccarda e del Steinbeis-Transferzentrum Systemtechnik (STZ) (centro specializzato<br />

nella tecnica di trasferimento) a Esslingen.<br />

<strong>Il</strong> “<strong>sercos</strong> Conformizer” viene utilizzato<br />

per test di conformità officiali relativi<br />

all'implementazione sia degli slave<br />

che dei master, che rappresentano<br />

la base per la certificazione formale.<br />

<strong>Il</strong> tool <strong>sercos</strong> Conformizer può anche<br />

essere acquisito dai produttori per<br />

verificare già nella fase di sviluppo<br />

la conformità di un prodotto alla<br />

specifica o per impiegarlo nello sviluppo<br />

dei prodotti <strong>sercos</strong>. In questo modo<br />

è possibile ridurre i tempi di sviluppo<br />

e ottimizzare l'esecuzione di un test<br />

di conformità.<br />

Per il <strong>sercos</strong> Conformizer viene utilizzata<br />

come hardware di controllo una scheda<br />

plug-in PCI. I casi di controllo possono<br />

essere configurati ed elaborati<br />

automaticamente con un linguaggio<br />

di script. I risultati dei test vengono<br />

emessi in un file di <strong>protocollo</strong> e possono<br />

essere utilizzati direttamente come<br />

prova della conformità. Tramite<br />

il linguaggio di script e la base dati dei<br />

numeri di identificazione configurabili<br />

è possibile adattare ed ampliare<br />

facilmente gli scenari di test<br />

e integrare anche propri test specifici<br />

del produttore. Dopo l'esecuzione del<br />

test di conformità <strong>sercos</strong> international<br />

rilascia un certificato corrispondente.<br />

“<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è un'interfaccia di comunicazione aperta,<br />

impiegata in apparecchi di diversi produttori.<br />

Se tutti i produttori si attengono alle specifiche,<br />

tutti i dispositivi possono interagire subito e senza<br />

problemi nel sistema. Nel nostro laboratorio di prova<br />

eseguiamo per ordine di <strong>sercos</strong> international test<br />

di conformità per tutti i dispositivi <strong>sercos</strong>. Gli utenti<br />

possono così fare affidamento sulla compatibilità<br />

di dispositivi <strong>sercos</strong> certificati.”<br />

Armin Lechler,<br />

ISW, università di Stoccarda /<br />

direttore divisione Tecnica di controllo<br />

17


Implementazione hardware semplice<br />

I produttori possono integrare <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> molto facilmente nei propri sistemi<br />

utilizzando diverse opzioni hardware e software disponibili.<br />

Controller di comunicazione<br />

Un controller di comunicazione<br />

stabilisce la connessione <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

di hardware di dispositivi:<br />

• sulla base di un modulo FPGA logico<br />

oppure<br />

• sotto forma di un controller Ethernet<br />

multi<strong>protocollo</strong> universale oppure<br />

18<br />

• sulla base di un controller Ethernet<br />

standard (SoftMaster).<br />

I moduli FPGA “Xilinx-Spartan” e<br />

“Altera-Cyclone” vengono offerti in<br />

diverse esecuzioni per <strong>sercos</strong> <strong>III</strong>. Inoltre<br />

le soluzioni FPGA già presenti possono<br />

essere ampliate con un software core<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong>.<br />

Easy-Slave<br />

Per semplici periferie I/O come ad<br />

esempio encoder, tastatori di misura<br />

o isole valvole può essere utilizzato<br />

l'Easy-Slave basato su FPGA. Si tratta<br />

dell'implementazione di un singolo<br />

chip che lavora senza un CPU<br />

addizionale e che può essere integrato<br />

nei dispositivi slave con un dispendio<br />

minimo di sviluppo e di integrazione.


Come controllo Ethernet multi<strong>protocollo</strong>,<br />

il “Hilscher – netX” supporta p. es.<br />

le connettività di <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> per master<br />

e slave.<br />

Tutti le varianti di controller sono<br />

disponibili in diversi livelli di performance,<br />

dai semplici controller I/O, agli<br />

azionamenti, dai controller master<br />

ai sistemi di controllo.<br />

Schede plug-in per PC<br />

PC standard possono essere integrati<br />

in una rete <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> con schede<br />

di espansione preconfezionate. Sono<br />

a disposizione sia schede attive con<br />

proprio CPU sia schede passive senza<br />

CPU. <strong>Il</strong> collegamento delle schede<br />

avviene tramite bus PC come il PCI.<br />

Scheda plug-in basata<br />

su nexT<br />

“<strong>sercos</strong> soddisfa tutte le nostre esigenze da oltre 15 anni,<br />

poiché la struttura aperta offre il controllo completo<br />

sulla tecnologia. Vaste opzioni di diagnosi e funzioni<br />

collaudate sono essenziali per il nostro core business:<br />

soluzioni di processo ad altre prestazioni per clienti<br />

globali. <strong>sercos</strong> è la base dei sistemi di produzione<br />

efficienti, semplici da gestire e a prova di guasto.”<br />

Toshihiro Yonezu,<br />

JTEKT Corporation / CNC Group<br />

Scheda plug-in attiva per PC<br />

Scheda plug-in passiva per PC<br />

Sempre il giusto hardware <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> per la vostra applicazione<br />

Soluzioni FPGA per compoenti della ditta<br />

Xilinx (Spartan) e Altera (Cyclone)<br />

Starter kit/kit di valutazione<br />

Per facilitare l‘ingresso nel mondo<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> vengono offerte diverse<br />

schede di valutazione e schede PCI<br />

per PC standard in combinazione con<br />

software master o slave ed un training.<br />

L‘offerta è completata da driver WinCE<br />

per piattaforme X86.<br />

Chip multi<strong>protocollo</strong><br />

della ditta Hilscher (netX)<br />

19


Stack di protocolli<br />

Numerose ditte offrono stack di protocolli<br />

per connettività master e slave e per<br />

diversi sistemi operativi. Oltre a diversi<br />

modelli di licenza, vengono offerti anche<br />

corsi di formazione, consulenza e supporto<br />

Soft-master<br />

<strong>Il</strong> cosiddetto SoftMaster crea la possibilità<br />

di realizzare un master <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> senza<br />

utilizzare hardware speciale. Invece<br />

dell‘hardware specifico <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> vengono<br />

impiegati controller Ethernet standard.<br />

Le funzioni specifiche <strong>sercos</strong> vengono<br />

trasferite nella parte del driver master<br />

vicina all‘hardware e con capacità<br />

in tempo reale, per poter così realizzare<br />

la connettività del master completamente<br />

nel software. Questa realizzazione<br />

master è interessante per esempio per<br />

piattaforme di controllo basate su PC, che<br />

hanno un‘interfaccia Ethernet “onboard”.<br />

20<br />

“Per noi di 3S l‘implementazione di <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> nel nostro<br />

sistema CoDeSys era chiara dall‘inizio. Abbiamo già<br />

avuto ottime esperienze con <strong>sercos</strong> II e col il grado di<br />

standardizzazione eccezionale del profilo di azionamento,<br />

con il quale abbiamo potuto gestire macchinari di diversi<br />

produttori senza sviluppi o adattamenti di driver costosi.”<br />

Manfred Werner,<br />

3S-Smart Software Solutions GmbH/<br />

direttore amministrativo<br />

Interfaccia <strong>sercos</strong> <strong>III</strong> come Design-in<br />

netSwitch Modulo di comunicazione <strong>sercos</strong> <strong>III</strong><br />

pronto per il montaggio


Dietro le quinte –<br />

<strong>sercos</strong> international e. V.<br />

<strong>sercos</strong> <strong>III</strong> è una tecnologia aperta, indipendente dai produttori e disponibile a tutti. Sulla base di questo<br />

principio è nata nel 1990 l‘organizzazione degli utenti <strong>sercos</strong> international e. V. attiva in tutto il mondo.<br />

Questa organizzazione non è da considerarsi solo come una rete di interessati, ma soprattutto come<br />

un forum attivo, efficiente e aperto per esperti, interessati e promotori impegnati.<br />

<strong>Il</strong> più anziano gruppo d‘interesse<br />

internazionale per la comunicazione<br />

in tempo reale unisce il know-how<br />

di esperti di oltre 60 organizzazioni<br />

mondiali, con filiali si trovano in Nord<br />

America e Asia ed enti operativi in<br />

Germania, USA, Giappone e Cina.<br />

Nei gruppi di lavoro dell‘organizzazione<br />

<strong>sercos</strong> sono rappresentate sempre da<br />

15 a 20 aziende con i rispettivi esperti.<br />

I direttori dei gruppi di lavoro fanno<br />

parte del <strong>sercos</strong> Steering Committee<br />

(SSC) che si riunisce regolarmente<br />

per coordinare le diverse attività.<br />

Principi<br />

• <strong>sercos</strong> è uno standard autenticamente<br />

aperto.<br />

• Tecnologia e organizzazione degli<br />

utilizzatori sono indipendenti dalle<br />

singole aziende.<br />

• L‘appartenenza all‘organizzazione<br />

degli utilizzatori è volontaria e non<br />

è quindi necessaria per implementare<br />

o utilizzare <strong>sercos</strong>.<br />

• Nei gruppi di lavoro tecnici, membri<br />

e non membri possono partecipare<br />

attivamente allo sviluppo<br />

dell‘interfaccia <strong>sercos</strong>.<br />

• <strong>sercos</strong> è in continua evoluzione,<br />

tenendo conto di impulsi pratici<br />

provenienti da diversi settori.<br />

• <strong>sercos</strong> international e. V. è partner<br />

ufficialmente riconosciuto dalla<br />

norma Industrial Electrotechnical<br />

Commission (IEC) e collabora<br />

attivamente all‘istituzione del<br />

SC22G (Adjustable speed electric<br />

drive systems incorporating<br />

semiconductor power converters)<br />

e SC65C (Industrial Networks).<br />

• <strong>sercos</strong> international e. V. collabora<br />

con organizzazioni industriali<br />

(p. es. la nordamericana OMAC),<br />

per discutere delle rispettive esigenze<br />

assieme ad utenti finali e produttori<br />

di macchinari ed elaborare soluzioni.<br />

• Gli esperti dei gruppi di lavoro <strong>sercos</strong><br />

partecipano a numerose<br />

associazioni di categoria e comitati<br />

di normalizzazione nazionali<br />

ed internazionali.<br />

21


Vantaggi per gli utenti<br />

• I dispositivi basati su tecnologia<br />

<strong>sercos</strong> sono potenti, fondati sulla<br />

prassi, conformi allo standard e hanno<br />

un futuro assicurato.<br />

• L‘offerta di prodotti, le fonti di<br />

riferimento, il supporto ed i training<br />

son indipendenti dai singoli produttori<br />

e standard proprietari.<br />

• Supporto di partner forti, attivi a livello<br />

mondiale come Bosch Rexroth,<br />

Rockwell Automation, Schneider<br />

Electric e Phoenix Contact.<br />

22<br />

Gruppi di lavoro<br />

tecnici (TWG)<br />

“Con il continuo aumento delle esigenze di produttività<br />

i produttori di macchinari richiedono sequenze di movimento<br />

sempre più veloci e allo stesso tempo altamente precise. Per<br />

offrire una sicurezza operativa ottimale è indispensabile sia<br />

una comprensione sempre più ampia delle funzioni macchina,<br />

sia la necessaria competenza per il controllo dei macchinari<br />

a regola d‘arte. In futuro aumenteranno inoltre costantemente<br />

le esigenze di efficienza energetica. <strong>sercos</strong> occupa un posto<br />

di spicco nella soddisfazione di queste esigenze ed offre<br />

un‘elevata affidabilità e flessibilità che non ha eguali.”<br />

Michael Binroth,<br />

presidente di GH Binroth Co.<br />

Ulteriori vantaggi per i soci<br />

• Possibilità di proporre esigenze ed<br />

idee proprie per lo sviluppo di <strong>sercos</strong>.<br />

• I membri attivi sono costantemente<br />

aggiornati sui più recenti sviluppi.<br />

• Piattaforma comune per marketing<br />

e presentazione, p. es. alle fiere.<br />

Assemblea dei soci<br />

Consiglio amministrativo<br />

Direzione aziendale<br />

Gruppo tecnico principale (SSC)<br />

I centri di competenza <strong>sercos</strong><br />

Per offrire una consulenza indipendente<br />

e competente sono stati fondati centri<br />

di competenza in tutto il mondo.<br />

Attualmente si tratta delle seguenti<br />

istituzioni:<br />

ISW all'università di Stoccarda (D)<br />

University of Akron (USA)<br />

Technical College Alexandria (USA)<br />

HEIG-VD (CH)<br />

Beijing Polytechnical University<br />

(China)<br />

Steinbeis-Transferzentrum<br />

Systemtechnik (D)<br />

Struttura dell'organizzazione di utilizzatori <strong>sercos</strong> international e. V.<br />

attiva in tutto il mondo<br />

Comuni-<br />

cazione<br />

Azionamenti I/O Sicurezza<br />

Gruppo<br />

di lavoro<br />

marketing<br />

(MWG)


Know-how consolidato<br />

a livello mondiale<br />

Ditte socie di <strong>sercos</strong> international<br />

a company<br />

www.<strong>sercos</strong>.org<br />

www.<strong>sercos</strong>.com<br />

www.<strong>sercos</strong>.de<br />

www.<strong>sercos</strong>.org.cn<br />

The Drive for Quality TM<br />

23


<strong>sercos</strong> international e. V.<br />

Küblerstr. 1<br />

73079 Süßen<br />

Tel. +49 7162 9468 65<br />

Fax +49 7162 9468 66<br />

E-Mail: info@<strong>sercos</strong>.de<br />

www.<strong>sercos</strong>.org<br />

<strong>sercos</strong> North America<br />

405 Loblolly Bay Drive<br />

Santa Rosa Beach, FL 32459<br />

Toll Free:<br />

1-800-5-<strong>sercos</strong> (1-800-573-7267)<br />

Tel. +1 850 269 0908<br />

Fax +1 850 269 0908<br />

E-Mail: info@<strong>sercos</strong>.com<br />

www.<strong>sercos</strong>.com<br />

<strong>sercos</strong> Asia<br />

China Office:<br />

Building No.1 #414,<br />

No.1 Jiao Chang Kou Street,<br />

De Sheng Men Wai,<br />

Xi Cheng District,<br />

Peking, 100011, China<br />

modifiche<br />

Tel. +86 10 62015642<br />

a<br />

Fax +86 10 82015862<br />

E-Mail: info@<strong>sercos</strong>.org.cn<br />

Soggetto ·<br />

www.<strong>sercos</strong>.org.cn<br />

Japan Office:<br />

03.2012 V.<br />

Lilas Nogizaka Bldg. #901,<br />

e.<br />

Minami Aoyama 1-15-18, Minato-ku<br />

Tokyo, 107-0062, Japan<br />

Tel. +81 3 3470 0640<br />

international<br />

Fax +81 3 3478 8648<br />

E-Mail: international@<strong>sercos</strong>.org.cn<br />

<strong>sercos</strong><br />

www.<strong>sercos</strong>.org ©

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