Il protocollo sercos III
Il protocollo sercos III
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 ©