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SERCOS III – Übertragungsverfahren

Die Kommunikation von SERCOS basiert auf einem Zeitschlitzverfahren mit einer zyklischen Übertragung von Telegrammen auf Basis eines Master-Slave-Prinzips. Ein zentraler Master sendet sogenannte Master-Daten-Telegramme (MDT) an die unterlagerten Slaves. Darin sind beispielsweise Sollwerte enthalten. Prozessdaten aus dem Feld, z. B. Istwerte, werden über die Acknowledge-Telegramme (AT) von den Slaves an den Master geschickt. Die AT-Telegramme werden bei SERCOS III außerdem dazu verwendet, Daten direkt zwischen Slave-Geräten auszutauschen (direkter Querverkehr).

Zyklische Kommunikation

Die Kommunikation bei SERCOS III erfolgt – wie bereits bei SERCOS I und II – zyklisch. Die Zykluszeiten betragen 31,25 μs, 62,5 μs, 125 μs, 250 μs, sowie Vielfache von 250 μs bis zum maximalen Wert von 65 ms. Durch diese variablen Zykluszeiten können neben den dezentralen Antriebskonzepten auch Antriebskonzepte mit zentralisierter Signalverarbeitung realisiert werden.

Ein Kommunikationszyklus wird mit Hilfe einer Zeitsteuerung in zwei Kanäle unterteilt. Im Echtzeit-Kanal werden die von SERCOS III spezifizierten Sammeltelegramme als Broadcast übertragen und „on-the-fly“ bearbeitet. Im Nicht-Echtzeit-Kanal können dagegen Nicht- Echtzeit-Ethernet-Frames als Einzeltelegramme an beliebige Geräte des Netzwerkverbundes gesendet werden. Die Kommunikationszyklen und die Aufteilung der Bandbreite von 100 MBit/s in Echtzeit- und Nicht-Echtzeit-Kanal lassen sich an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen.

Azyklische Dienste und Multiplexing von Daten

Neben der zyklischen Echtzeitdatenübertragung gibt es die folgenden weiteren Dienste:

  • Über den Service-Kanal von SERCOS – der von den früheren Generationen kompatibel übernommen wurde – können Kommunikationseinstellungen, Parameter- und Diagnosedaten zwischen dem Steuerungs-Master und den einzelnen Slaves ausgetauscht werden. Dieser azyklische Dienst ist Bestandteil des Protokolls im Echtzeitkanal.
  • Das S/IP-Protokoll ermöglicht eine direkte Kommunikation sowie einen einheitlichen Datenaustausch zwischen Geräten, ohne dass hierzu ein SERCOS III-Master oder eine unterlagerte SERCOS III-Kommunikation erforderlich ist. Auch im zyklischen Echtzeitbetrieb kann das S/IP-Protokoll verwendet werden. In diesem Falle werden die S/IP-Telegramme in dem Nicht-Echtzeit-Kanal übertragen, ohne das Echtzeitverhalten des Netzwerkes negativ zu beeinflussen.
  • Mit dem SERCOS Messaging Protocol (SMP) ist es möglich, Dienste und Daten in einem zyklisch konfigurierten Datencontainer mit einer festen Länge zu übertragen. Damit können (fragmentierte) zyklische und (fragmentierte) azyklische Daten innerhalb eines SERCOSDaten- Containers zyklisch im Echtzeit-Kanal übertragen werden. Datenpakete mit niedriger Priorität können dabei von Paketen mit höherer Priorität unterbrochen werden. Somit ist ein effektives Multiplexing von mehreren logischen Kommunikationskanälen in einem einzigen Datencontainer möglich.