Formation basique pour nos techniciens. Complément pour la présentation générale (Partie 3). Présentation de la solution SERCOS III.

1. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 1

2. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
Sercos:Introduction
 sercos =SEries Real-time COmmunication System
 sercos aété développé pour lacommunication temps réel dans les systèmes du contrôle des mouvements et des machines outils
 Il existait trois génération de sercos
 sercos I(1991) et sercos II(1999) utilisaient les fibres optiques pour accueillir 254 stations et une vitesse de transmission 2/4/8/16
Mbps
 C’était le système Maître/Esclaves avec une topologie en anneau
 Déjà en 1991, sercos proposait le temps cycle allant de 62.5us à 65 ms
 sercos III(2005) gardele même principe de fonctionnement, mais utilise Ethernet 100 Mbpscomme le medium de transmission
sercos III = sercos II + Ethernet
 sercos IIIpropose aussi une extension du protocole pour supporter les E/S sur réseau et le profil CIP-Safetypour la
transmission de données desécurité
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sercosI&II = Drive Bus
sercosIII = AutomationBus

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SercosI/ II : latopologie
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•1 Maître *
•254esclaves (max) *
•2/4/8/16Mbps
•Temps cyclemin 62µs
*
Par anneau
Plusieurs anneaux possibles

4. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosI/ II : le principe defonctionnement (un cycle)
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Lecycle estdéfiniparlatransmissionde 3trames:
• MST (MasterSynchronisationTelegram)qui permetla synchronisation
detousles nœudsconnectés
• AT(AmplifierTelegram)quicontientlaréponsede chaque driveavec
sespropresdonnées
• MDT (MasterDataTelegram)qui terminele cycle etqui contientles
donnéespourchaqueesclave
• Le cycle commence parl’émissionde MST par leMaître
• Dansuntemps déterminéaprèsMST, le premierEsclave (drive)envoieses
donnéesdansle messageAT
• Ensuite,cessontlesautresEsclavesqui envoientsesmessages ATdansl’ordre
définiependantl’initialisation.
• Aprèsl’émissiondudernierAT, le Maîtreenvoielemessage MDT avec les
donnéespourchaqueesclave.
• Lesesclavessaventoùse trouventsesdonnéesdans MDT.
MST MDT
AT(1)
AT(5)

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Sercos:structuresstandardiséesdedonnées
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• L’interopérabilité entre les versions de sercos est assurée parla standardisation des structures de données
• Chaque données transmise est reconnue parson numéro d’identification (ID)
• Les ID de1 à 32767 sont réservés par TWG of SercosInternational pourles données et des fonctions associées décrite dans la
spécification
• Les ID de32768 à65535 sont disponibles pourle constructeur/utilisateur pour les données spécifiques à l’équipement

6. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosIII :laversionEthernet
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7. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
Communication RT/NRT SercosIII
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MDT AT UCCMDT AT UCC
CycleStart CycleStart CycleStart
• Deuxtypesdetélégrammesdansuncycle :
-MDT: MasterDataTelegram
-AT :AcknowledgeTelegram
• LesdeuxsontenvoyésparMaster
• MDT contientinformationdu Maîtrepourdes Esclaves (lecture)
• ATestécritpardes Esclaves avecleursdonnéesassociées(feedbackvalues,
inputstates,etc.).
• SercosIIIautorisemax 4MDT etmax 4AT dansuncycle
• Larestedu tempscycle estexploitéepour UC Channel

8. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
*
Par segment
SercosIII :lesfonctionnalités basiques
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Lestramesstandard
d’Ethernet
FastEthernet
(100Mbps;Full-Duplex)
TopologiesLinéairesetAnneau
(Line /Ring)
LetraficRT cyclique
Optimisationcoûtsmatériel
Sansswitches/hubs
Intégrationdu CPX!
• 1Maître*
• 254esclaves(max) *
• Tempscycle min32 µs

9. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosIII :lestopologies
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•1 Maître *
•254esclaves (max) *
•100Mbps
•Temps cyclemin 32µs
*
Par segment
Plusieurs segments possibles

10. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosIII ;lesnouvelles fonctionnalités
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Redondancefonctionnelle
• Laredondanceestautomatiquedanslatopologie anneau(ring)
• Siuneinterconnexionestcassée,les nœudsaffectésdétectentcette
rupture(ringbreak)etappliquentlafonctionnalité « loop back»(les
nœuds« terminaux»)
• Letempsderecouvrementne dépassepas25µs.
Hotplugging (connexion à chaud)
• Hot-pluggingestunepossibilitéd’intégrationd’unnœuddansun
réseauactif.
• Lemêmemécanismeque pourlaredondance,permetdedétecter
un nouveaunœud, leconfigurer,et annoncersadisponibilitéau
Maître

11. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosIII ;lesnouvelles fonctionnalités
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• CC – SlaveCross Communication
(communicationentrelesEsclaves)
• Letempsentreune transmissiondetouslestélégrammescycliques RTet
le débutdu cycle suivantestnommé « UCChannel»
• Danscettelapsdutemps SercosIIIestouvertauxtramesd’Ethernet
Standard(TCP/IP)pour(p.ex.)
- LesservicesdeWeb Servers
- l’échangedesdonnéesentrelesesclaves(CC)
Mais
•Les appareilsnon-sercos(p.ex. PC)doiventêtreraccordésavec unmodule spécifique
(IPswitch sercos)quiestcher.
•Il faut passerà unetopologieenligne avec unPCconnectéenbout deligne surle
dernierport non utilisé.

12. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
SercosIII ;lesnouvelles fonctionnalités
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Controller-to-Controller Communication (C2C)andCrossCommunication (CC)
• Lesdonnéescontenuesdansunetélégramme,envoyéesparunnœud, sontaccessiblesà chaqueautrenœuddu réseau SercosIII,sanscycle
additionnelet sansinterventionduMaître
• Deuxméthodesdecommunicationsont proposéesaussiparlaspécification SercosIII
- ControllertoController (C2C) entrelesMaîtres
- Cross Communication (CC),entrelesEsclaves (* disponibleaussivia UCChannel)

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SercosIII :lestélégrammesdesécurité :CIP SafetyonSercos
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Un seul réseaupour:
• CommunicationdesE/S
• Communicationdesdonnéesdesécurité
• DriveCommunicationforMotionControl
• Protocolesd’Ethernetstandard
Solutionoptimisée
• Topologiesimple
• Lenombred’interfaceréduit
• Engineeringstandardisé
• Fonctionnalitéétendue(MC,Safety,I/O)

14. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
Communication RT/NRT SercosIII
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MDT AT UCCMDT AT UCC
CycleStart CycleStart CycleStart
• Deuxtypesdetélégrammesdansuncycle :
-MDT: MasterDataTelegram
-AT :AcknowledgeTelegram
• LesdeuxsontenvoyésparMaster
• MDT contientinformationdu Maîtrepourdes Esclaves (lecture)
• ATestécritpardes Esclaves avecleursdonnéesassociées(feedbackvalues,
inputstates,etc.).
• SercosIIIautorisemax 4MDT etmax 4AT dansuncycle
• Larestedu tempscycle estexploitéepour UC Channel

15. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo
Sercos:Les Systèmeshôtes(1)
 3S (CODESYS)
 3S propose l’outil de configuration sercos dans CODESYS.Ilincluse les produits dedifférents constructeurs (Schneider, Keba,
Bosch Rexroth,etc…).
 Il ya aussi le driversercos pour CoDeSys SoftMotion
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 Bosch Rexroth
 Le créateur de sercos, Bosch Rexroth propose Sercos en standard
 Une largegamme decontrôleurs Sercos dont les Masters: MLP,MPX, MLC,Sercans Soft-PLC
 Bosch Rexroth propose aussi les systèmes E/S IP20/IP65 pour avoirle package complet « sercos-package »
 Schneider Electric (ELAU)
 Le système «PACDrive »intégre Sercos IIIMaster pour les Drives etE/S
 Destiné à la Robotique /Motion Control
 Schneider commercialise aussi les Remote I/O X20 de B&R

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Sercos:Les Systèmeshôtes(2)
 Keba
 Keba développe les contrôleurs Robot /Motion Controlavec les API integrés
 Utilisés surtout par “DürrPaint Systems”
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 Hilscher
 La cartePC avec sercos masters
 FPGA netx pourl’équipement Sercos

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18. F-FR/W.Gomolka RéseauxetBusdeTerrain: P3: SolutionsEthernetIndustriel pourVT Festo 18
Sercos:remarqueslibres
Les limites à l’utilisation de sercos:
 Le processus “prise àla volée” nécessite une électronique puissante (FPGAs) qui est cher
 Seules les topologies en ligne et anneau sont possibles. On ne peut pas utiliser de Switchavec les topologies sercos.
 Les appareils non-sercos (e.g.un PC)doivent être raccordé avec un module spécifique sercos qui est cher. Avec une topologie en ligne
un PCdoit être connecté en bout de ligne surle dernier portnon utilisé.
 Il ya un choix très limité de module d’E/S (ce qui est bon pour le CPX)
 Solution très complexe. Il y aun grandnombre defonction optionnelles et des changements très fréquents ce qui rend le protocole
difficile à utiliser.
 ??????