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Funktionsweise

SERCOS III setzt auf der Master- und der Slave-Seite spezifische SERCOS-III-Hardware voraus, die die Host-CPU von allen Kommunikationsaufgaben entlastet und die schnelle Verarbeitung der Echtzeit-Daten und die hardwarebasierte Synchronisierung gewährleistet. Zur Entwicklung der SERCOS-III-Hardware auf FPGA-Basis stellt die SERCOS-Nutzerorganisation einen SERCOS-III-IP-Core zur Verfügung. SERCOS III nutzt ein Summenrahmenverfahren und schreibt die Verkabelung der Netzteilnehmer in einer Linie oder in einem geschlossenen Ring vor. Die Daten werden im Durchlauf bearbeitet, wobei für verschiedene Kommunikationsbeziehungen unterschiedliche Telegramme genutzt werden. Durch die voll-duplexfähige Ethernet-Verbindung ergibt sich bei einer Linien-Topologie ein Einfachring und bei einer Ring-Topologie ein Doppelring, der eine redundante Datenübertragung ermöglicht. Querverkehr wird dadurch ermöglicht, dass jeder Teilnehmer über zwei Kommunikationsschnittstellen verfügt: Die Echtzeit-Telegramme durchlaufen sowohl bei der Linien- als auch bei der Ringtopologie jeden Teilnehmer auf dem Hin- und dem Rückweg und werden damit zweimal pro Zyklus bearbeitet. Auf diese Weise können die Geräte ohne Umweg über den Master und innerhalb eines Kommunikationszyklus direkt miteinander kommunizieren.

Neben dem Echtzeitkanal, bei dem ein Zeitschlitzverfahren mit reservierten Bandbreiten die Kollisionsfreiheit gewährleistet, lässt sich bei SERCOS III auch ein Nicht-Echtzeitkanal einrichten. Die Synchronisierung der Teilnehmer erfolgt auf Hardware-Ebene und wird direkt aus dem ersten Echtzeit-Telegramm zu Beginn eines Kommunikationszyklus abgeleitet. Dazu wird das Master-Synchronisations-Telegramm (MST) in das Telegramm eingebettet. Laufzeiten und Laufzeitschwankungen, die ihre Ursache in der Ethernet-Hardware haben, werden durch ein hardwarebasiertes Verfahren kompensiert, das eine Ungenauigkeit der Synchronisation von unter 100 nano-Sekunden erreicht. Mehrere Netzwerk-Segmente können mit unterschiedlichen Zykluszeiten und dennoch vollständig synchron miteinander betrieben werden.