SERCOS interface

In the field of Industrial Control Systems, the interfacing of various control components must provide means to coordinate the signals and commands sent between control modules. While tight coordination is desirable for discrete inputs and outputs, it is especially important in motion controls, where directing the movement of individual axes of motion must be precisely coordinated so that the motion of the entire system follows a desired path. Types of equipment requiring such coordination include metal cutting machine tools, metal forming equipment, assembly machinery, packaging machinery, robotics, printing machinery and material handling equipment. The Sercos (serial real-time communication system) interface is a globally standardized open digital interface for the communication between industrial controls, motion devices (drives) and input output devices (I/O). Sercos I and II are standardized in IEC 61491 and EN 61491. Sercos III is specified in standards IEC 61800-7; IEC 61784-1, -2, -3 and IEC 61158. Sercos is designed to provide hard real-time, high performance communications between industrial motion controls and digital servo drives.

حتى أوائل ثمانينيات القرن العشرين، كانت غالبية أنظمة محركات المؤازرة المستخدمة للتحكم في حركة الآلات الصناعية تعتمد على الإلكترونيات التناظرية . وكانت الواجهة المعتمدة للتحكم في هذه الأجهزة عبارة عن إشارة جهد تناظرية، حيث يمثل القطب اتجاه الحركة المطلوب، بينما يمثل المقدار السرعة أو عزم الدوران المطلوب. في ثمانينيات القرن العشرين، بدأت أنظمة وأجهزة المحركات القائمة على التكنولوجيا الرقمية بالظهور. كان لا بد من ابتكار طريقة جديدة للتواصل مع هذه الوحدات والتحكم بها، إذ لم يكن بالإمكان استغلال إمكانياتها باستخدام طريقة الواجهة التقليدية المستخدمة مع المحركات التناظرية. كانت الواجهات الأولى إما حصرية لمورد واحد أو مصممة لغرض واحد فقط، مما صعّب على مستخدمي أنظمة التحكم في الحركة تبديل أنظمة التحكم والمحركات بحرية. أبدى أعضاء اتحاد مصنعي أدوات الآلات الألماني (VDW) قلقهم إزاء تداعيات هذا التوجه. واستجابةً لذلك، شكّل الاتحاد في عام 1987 فريق عمل مشتركًا مع اتحاد الصناعات الكهربائية والإلكترونية الألماني (ZVEI) لتطوير مواصفات واجهة مفتوحة مناسبة لأنظمة المحركات الرقمية. ^{[ 1 ]} تم إصدار المواصفة الناتجة، بعنوان "واجهة سيركوس ( نظام الاتصالات التسلسلية في الوقت الحقيقي ) " ، وقُدِّمت لاحقًا إلى اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC )، التي أصدرتها عام 1995 تحت اسم IEC 61491. ^{[ 2 ]} بعد إصدار المعيار الأصلي، أسست الشركات الأعضاء في فريق العمل الأصلي، بما في ذلك ABB و AEG وAMK وروبرت بوش وإندرامات وسيمنز ، "مجموعة سيركوس المعنية" للإشراف على المعيار. ^{[ 3 ]} على مر تاريخ سيركوس، تم تحسين قدراته إلى الحد الذي يُستخدم فيه اليوم ليس فقط لأنظمة التحكم في الحركة، بل كناقل أتمتة عالمي.

تم إطلاق سيركوس 1 في عام 1991. يستخدم سيركوس 1 الألياف الضوئية كوسيلة نقل. يدعم سرعات نقل بيانات تبلغ 2 و4  ميجابت/ثانية، ومعدلات تحديث دورية تصل إلى 62.5 ميكروثانية. يعتمد على بنية حلقية. كما يدعم سيركوس 1 "قناة خدمة" تتيح الاتصال غير المتزامن مع الأجهزة التابعة لنقل البيانات الأقل حساسية للوقت. ^{[ 4 ]}

تم طرح Sercos II في عام 1999. وقد وسع معدلات البيانات المدعومة إلى 2 و 4 و 8 و 16  ميجابت/ثانية.

تم طرح Sercos III في عام 2003. وهو يدمج جوانب الوقت الحقيقي الصارمة لـ Sercos مع معيار Ethernet .

تشمل الميزات المهمة لشركة سيركوس ما يلي:

• التواصل الخالي من التصادم من خلال استخدام آلية الفترات الزمنية.
• Highly efficient communication protocol (little overhead).
• Extremely low telegram jitter (specified at less than 1 microsecond, in practice as low as 35 nanoseconds).
• Highly developed standardized profiles agreed upon by multi-vendor technical working groups for dependable interoperability of devices from different manufacturers.
• Ability to control, for example, 60 axes of motion at an update of 250 microseconds for each and every drive (Sercos III).^[5]

Sercos is supported globally by Sercos International e.V. (SI) in Germany. Regional support is provided by Sercos North America(USA), Sercos Japan and Sercos China. These organizations provide a forum for the continued development of the standard, as well as user support.

An important aspect of an open, interoperable communications system is rigorous testing of products for adherence to the standard and their ability to operate in networks of products from multiple vendors. Sercos International e.V. supports a Conformance Laboratory at the University of Stuttgart's Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units (ISW). Products successfully passing conformance testing may display a mark indicating they are conformance tested. Conformance-tested Sercos I and II products are publicized in an index of certified products, Sercos I and II. Conformance-tested Sercos III products are publicized in an index of certified products, Sercos III.

• Sercos International e.V.
  • Open Source Sercos Master API
  • Open Source Sercos internet protocol services
• Sercos North America
• Sercos Japan