Mit Sercos auf dem Weg zu Industrie 4.0

Sercos International zeigt während der Hannover Messe in Halle 9, Stand G28 verschiedene Live-Demonstratoren, darunter auch den Industrie-4.0-Demonstrator.

Prozess- und Gerätedaten können hier auf einheitliche und herstellerübergreifende Weise nicht nur lokal über den Echtzeitbus, sondern auch über OPC-UA für unterschiedliche Anwendungsszenarien zur Verfügung gestellt werden. Damit wird nicht nur der Datenaustausch zwischen Maschinenperipherie und übergeordneten IT Systemen vereinfacht. Auch die Anforderungen von Industrie 4.0 hinsichtlich einer semantischen Interoperabilität werden unterstützt. 

Da Sercos® multiprotokollfähig ist, gibt es verschiedene Realisierungsoptionen. So kann die OPC-UA-Server-Funktionalität in eine Maschinensteuerung integriert werden. Die Steuerung fungiert dann als Gateway, in dem das Mapping auf Sercos Dienste und Daten vorgenommen wird. Mit Sercos III ist es auch möglich, einen OPC-UA Server direkt in ein Sercos Feldgerät (Antrieb, E/A-Station oder Sensor) zu integrieren. In diesem Falle wird das OPC Protokoll direkt zu dem jeweiligen Sercos-Slave-Gerät durchgeroutet. Die Gateway-Funktionalität der Steuerung wird somit auf die Funktion eines Ethernet-Switch reduziert. Die Kommunikationsfähigkeit zwischen einem OPC Client und einem OPC-UA Server bleibt aufgrund des Sercos Übertragungsverfahrens (kein Tunneln!) auch ohne laufende Sercos Kommunikation erhalten. Das alles können Sie live am Industrie-4.0-Demonstrator erfahren.

Sercos International stellt zudem eine TSN- und Open-Source-Software-Demo aus.

Der Sercos-TSN-Demonstrator, entwickelt vom Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart mit Unterstützung von mehreren Industriepartnern, wie zum Beispiel Tenasys, zeigt die Übertragung des Sercos-III-Echtzeitprotokolls über IEEE 802.1 TSN (Time-Sensitive Networks). Er zeigt die Möglichkeiten auf, eine echtzeit- und multiprotokollfähige Netzwerkinfrastruktur auf Basis von TSN für die Automatisierungstechnik und darüber hinaus bereitzustellen.

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

Der Demonstrator stellt einen Proof of Concept dar, mit dem die native Echtzeitfähigkeit von Sercos innerhalb eines TSN-Netzwerks exemplarisch dargestellt wird. 

Die Sercos-SoftMaster-Demo punktet mit einer offenen Kommunikationsanbindung „nach oben“ und „nach unten“. Die Open Source Software, die in Kooperation mit Bosch Rexroth entwickelt wurde, basiert auf dem Sercos III SoftMaster Core. 

Dank des Sercos III SoftMaster kann auf einen spezifischen Sercos-III-Masterbaustein in Form eines FPGAs oder ASICs verzichtet werden. Stattdessen kommt ein Standard-Ethernet-Controller zum Einsatz und die 

Sercos-III-Hardware-Funktionen werden in einer host-basierten Treibersoftware emuliert. Mit diesem Implementierungsansatz wird für eine große Zahl an Applikationen ein ausreichendes Echtzeitverhalten sichergestellt.

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

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