سيركوس الثالث

تتم الاتصالات عبر شبكة سيركوس 3 ضمن فترات دورية منتظمة. يختار المستخدم مدة الدورة لتطبيق معين، تتراوح بين 31.25  ميكروثانية و65  مللي ثانية. خلال كل دورة، يتم تبادل البيانات بين عقد سيركوس 3 باستخدام نوعين من الرسائل: رسائل MDT ورسائل AT (انظر أنواع الرسائل ). بعد إرسال جميع رسائل MDT وAT، تتيح عقد سيركوس 3 استخدام الوقت المتبقي في الدورة كقناة اتصالات موحدة (UC) ، والتي يمكن استخدامها لتبادل البيانات باستخدام تنسيقات أخرى، مثل بروتوكول الإنترنت (IP).

تظل الشبكة متاحة لحركة مرور UCC حتى بدء الدورة التالية، وعندها يُغلق Sercos III العُقد أمام حركة مرور UCC مجددًا. هذا تمييزٌ هام. صُمم Sercos خصيصًا لتوفير وصول مفتوح على جميع المنافذ للبروتوكولات الأخرى بين الرسائل الدورية في الوقت الفعلي. لا حاجة إلى نفق . وهذا يُتيح ميزة إمكانية استخدام أي عقدة Sercos III، سواءً كان Sercos III في الوضع الدوري أم لا، لبروتوكولات أخرى، مثل TCP/IP، دون الحاجة إلى أي أجهزة إضافية لمعالجة النفق. تم تحديد عُقد Sercos لتوفير طريقة تخزين وإعادة توجيه لتخزين الرسائل غير التابعة لـ Sercos مؤقتًا في حال استلامها في عقدة أثناء نشاط الاتصال الدوري.

لتحقيق خصائص الوقت الحقيقي الصارمة، يستخدم نظام سيركوس 3، مثل سيركوس 1 و2، نوعًا من التزامن يعتمد على "علامة" تزامن تصدرها وحدة التحكم الرئيسية على فترات زمنية متساوية تمامًا. تستخدم جميع العقد في شبكة سيركوس هذه الرسالة لمزامنة جميع الأنشطة في العقدة. ولمراعاة الاختلافات في مكونات الشبكة، تُقاس التأخيرات في عمليات الإرسال بين العقد أثناء مرحلة التشغيل (التهيئة) لشبكة سيركوس، ويتم تعويض هذه القيم أثناء التشغيل العادي. على عكس سيركوس 1 و2، حيث تُستخدم رسالة تزامن رئيسية منفصلة (MST) لهذا الغرض، يتضمن سيركوس 3 رسالة التزامن الرئيسية (MST) في أول رسالة تزامن رئيسية (MDT) يتم إرسالها. لا يتم إصدار أي رسالة منفصلة. الوقت بين رسالتي تزامن رئيسيتين (MST) يساوي تمامًا زمن دورة سيركوس المحدد (Stacy).

تضمن عملية المزامنة حدوث مزامنة دورية ومتزامنة لجميع الأجهزة المتصلة بغض النظر عن بنية الشبكة وعدد الأجهزة في شبكات سيركوس.

يدعم Sercos III معيار IEEE 802.3 ومعيار ISO/IEC 8802-3  لطبقة الإرسال والاستقبال الفيزيائية (PHY) ثنائية الاتجاه الكامل، وذلك بتردد 100 ميجابت/ثانية (100BASE-TX) أو 100BASE-FX (نطاق أساسي 100 ميجابت/ثانية). ويستخدم طبقات فرعية لوحدة التحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) المتوافقة مع  معيار 802.3. يجب تفعيل التفاوض التلقائي على كل طبقة PHY، ولكن يدعم Sercos III فقط الإرسال والاستقبال الفيزيائي الكامل بسرعة 100 ميجابت/ثانية. يتم تحديد التبديل التلقائي (MAU [وحدة ربط الوسائط] المدمجة) بين وحدتي ربط الوسائط الفيزيائية (PMA) الموجودتين بمنفذ ثنائي الاتجاه. يُشار إلى هاتين الوحدتين في مواصفات Sercos III باسم القناة الأساسية والقناة الثانوية. يلزم وجود واجهتين (واجهتان ثنائيتا الاتجاه لكل جهاز). في مواصفات Sercos III، يُشار إلى الواجهتين باسم P1 وP2 (المنفذان 1 و2).

لا يتطلب تثبيت شبكة سيركوس مكونات بنية تحتية مثل المحولات أو الموزعات، حيث يتم توصيل جميع الأجهزة عبر كابلات توصيل أو كابلات متقاطعة. منافذ الإيثرنت على الأجهزة قابلة للتبديل، ويمكن استخدامها لتوصيل أجهزة إيثرنت قياسية مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة بالشبكة. يمكن الوصول إلى جميع بروتوكولات الإيثرنت وبروتوكول الإنترنت على أجهزة سيركوس دون التأثير على بروتوكول الوقت الحقيقي ودون الحاجة إلى تفعيل تشغيل الوقت الحقيقي.

تتضمن حزمة البرامج جميع الوظائف اللازمة لتهيئة واجهة Sercos III، وهي متوفرة بنسختين: "الصلبة" و"البرمجية". تُستخدم النسخة الصلبة على نطاق واسع في التطبيقات المدمجة (مثل محركات الأقراص، ووحدات الإدخال/الإخراج، وأنظمة التحكم في الحركة القائمة على المتحكمات الدقيقة)، حيث:

• من المهم عدم تحميل معالج الجهاز عبء إدارة عقد Sercos III.
• يلزم وجود تذبذب زمني بالنانو ثانية.

تتوفر مجموعة مكونات الأجهزة بأشكال مختلفة. ^{[ 3 ]} وتشمل هذه الأشكال حاليًا ما يلي:

• تدفق بتات لمعالجات Xilinx FPGAs الرئيسية والتابعة
• تدفق بتات لأجهزة Altera FPGAs الرئيسية والتابعة
• تدفق بتات لـ Lattice Semiconductor FPGAs للرئيسي والتابع
• قائمة الشبكات لأجهزة Xilinx FPGAs الرئيسية والتابعة
• قائمة الشبكات لأجهزة Altera FPGAs الرئيسية والتابعة
• قائمة الشبكات لأجهزة Lattice FPGAs الرئيسية والتابعة
• شريحة التحكم متعددة الشبكات " netX " من شركة Hilscher GmbH للأجهزة الرئيسية والتابعة
• وحدة Anybus CC من HMS Industrial Networks للأجهزة التابعة
• معالجات Sitara™ AM335x الدقيقة من شركة Texas Instruments للأجهزة الرئيسية والتابعة.
• شريحة مفتاح التحويل FIDO 5000 REM من شركة Innovasic, Inc. للأجهزة التابعة.
• المعالجات الدقيقة RZ/N1 من شركة Renesas Electronics للأجهزة التابعة.

الحد الأقصى المسموح به للارتعاش مع أجهزة التحكم الرئيسية والتابعة القائمة على المكدس الصلب هو أقل من 1  ميكروثانية. استخدام المكدسات المذكورة أعلاه ينتج عنه ارتعاش مشابه لـ Sercos II (35-70 نانوثانية).

يدعم Sercos III أيضًا "الخادم الرئيسي البرمجي" المستقل عن نظام التشغيل ومنصة الأجهزة، باستخدام حزمة برمجية بالكامل لواجهة الخادم الرئيسي. ^{[ 4 ]} نظرًا لأن الحد الأقصى للارتعاش في هذا التكوين يعتمد على نظام تشغيل الخادم الرئيسي، يمكن ضبط هذا الحد الأقصى بواسطة متغير لشبكة Sercos III عند استخدام الخادم الرئيسي البرمجي. يمكن استخدام وحدة تحكم إيثرنت قياسية للتطبيقات ذات بنية الخط، وأزمنة دورة ناقل البيانات التي تزيد عن 500 ميكروثانية، وتزامن في نطاق الميكروثانية. أما التطبيقات ذات متطلبات التزامن الأعلى وأزمنة دورة ناقل البيانات الأقل، فيمكن تنفيذها باستخدام وحدة تحكم إيثرنت تدعم تقنية تحويل النص إلى كلام (TTS) مع نظام تشغيل مناسب للوقت الحقيقي.

بالنسبة للأجهزة التابعة الأساسية، مثل أجهزة الإدخال/الإخراج، يتوفر EasySlave-IO، وهو إصدار من EasySlave بدون ترخيص يعتمد على تدفق البتات.

يتوفر منتج يستخدم لوحة أردوينو كمنصة نموذجية سريعة لتطبيق ما، بالإضافة إلى درع مطابق (وحدة إضافية) مع Sercos EasySlave FPGA، بالإضافة إلى مكونات طرفية أخرى.

يُستخدم مصطلح "اتساق البيانات"، الذي يرتبط عادةً بمؤسسات تكنولوجيا المعلومات، أيضًا في مجال التحكم في الوقت الفعلي (انظر على سبيل المثال "الاتصال من نظير إلى نظير "). ولهذا السبب، ينص معيار سيركوس 3 على عدم جواز استبدال (إتلاف) أي بيانات أثناء الإرسال. ويحق لكل جهاز تابع على الشبكة الوصول إلى بيانات الإدخال والإخراج الخاصة بكل جهاز تابع آخر على الشبكة.

يجب أن تدعم الأجهزة عناوين MAC الخاصة بشبكة الإيثرنت، بالإضافة إلى عناوين Sercos III. أما أنظمة العناوين الأخرى فهي اختيارية.

عنوان سيركوس 3

يحتوي كل جهاز من أجهزة Sercos III على عنوان رقمي تستخدمه الأجهزة الأخرى على شبكة Sercos III لتبادل البيانات. يمكن أن يكون العنوان أي عدد صحيح من 1 إلى 511.

عنوان IP

لا يستخدم نظام سيركوس 3 عنوان IP في عملياته. ويعتمد وجود عنوان IP في الجهاز من عدمه على دعمه لمواصفات أخرى، سواء كانت مستقلة (حصرية) عن تشغيل سيركوس 3 أو عبر جزء قناة الاتصالات الموحدة (UC) من الدورة.

تحدد مواصفات Sercos III نوعين محتملين من بنى الشبكات : الحلقة والخط. بالنسبة لمن لديهم خبرة في الشبكات الأخرى، قد يبدو كلا النوعين وكأنهما مُهيّآن كحلقة. تبدأ جميع الرسائل وتنتهي عند الجهاز الرئيسي. وتُستخدم خاصية الإرسال والاستقبال المتزامن (Full Duplex) في الطبقة الفيزيائية لتحقيق ذلك.

طوبولوجيا الخط

يُعدّ تصميم الخط أبسط التصميمين الممكنين، ولا يوفر أي تكرار للبيانات. مع ذلك، يُوفّر هذا التصميم تكلفة كابل واحد. في هذا التصميم، يُستخدم منفذ واحد فقط من منفذي الجهاز الرئيسي. تُرسل الرسائل من منفذ الإرسال PMA على المنفذ النشط للجهاز الرئيسي. يمكن أن يكون أي من المنفذين نشطًا، ويُحدّد نظام Sercos III ذلك أثناء مرحلة التشغيل (التهيئة).

يستقبل الجهاز التابع الأول الرسائل على منفذ الاستقبال PMA الخاص بالواجهة المتصلة، ويُعدّلها حسب الحاجة، ثم يُرسلها عبر منفذ الإرسال PMA الخاص بالواجهة الثانية. ويفعل كل جهاز تابع متتالي الشيء نفسه حتى الوصول إلى الجهاز التابع الأخير في السلسلة. هذا الجهاز التابع، الذي لا يكتشف أي اتصال Sercos III على منفذه الثاني، يُعيد توجيه الرسالة إلى منفذ الإرسال الخاص بالواجهة المستقبلة. ثم تنتقل الرسالة عبر كل جهاز تابع وصولاً إلى الجهاز الرئيسي. تجدر الإشارة إلى أن الجهاز التابع الأخير يُرسل أيضًا جميع رسائل Sercos III على منفذه الثاني، حتى في حال عدم اكتشاف أي اتصال Sercos III. يُستخدم هذا للتجسس، وإغلاق الحلقات (انظر أدناه)، والتوصيل السريع .

ضع في اعتبارك أنه نظرًا لأن حقل وجهة الإيثرنت في جميع برقيات Sercos III هو عنوان البث 0xFFFF FFFF FFFF (جميعها 1)، فإن جميع البرقيات الصادرة من هذا المنفذ المفتوح ستُعتبر برقيات بث من قِبل الأجهزة الأخرى. هذا السلوك مُصممٌ عمدًا، ولا يمكن تعطيله. لتجنب إرهاق الشبكات المتصلة بمنفذ Sercos مفتوح، يُمكن استخدام مُبدِّل IP ، أو بدلاً من ذلك، يُمكن استخدام مُبدِّل إيثرنت مُدار مُبرمج لحظر برقيات البث المُستلمة من منفذ Sercos. بدءًا من مواصفات Sercos III الإصدار 1.3.1، يُدعم اتصال أجهزة الإيثرنت الصناعية التي تعمل بدورة  زمنية قدرها 20 مللي ثانية في مرحلة الاتصال 0 (CP 0).

صُمم نظام سيركوس 3 بطريقة لا تتطلب أي بنية تحتية إضافية للشبكة ( مثل محولات إيثرنت القياسية ، والموزعات ، وما إلى ذلك) للتشغيل. يمكن وضع مكونات إيثرنت القياسية العادية (غير المتوافقة مع سيركوس 3) ضمن شبكة سيركوس 3، حيث لن يؤثر وجودها سلبًا على توقيت الشبكة وتزامنها. ^{[ 5 ]}

يتطلب ضمان التزامن في الشبكات الموسعة باستخدام محولات الوسائط تقنية التبديل المباشر . وفي حال الرغبة بتحقيق التكرار الحلقي، يلزم استخدام تقنية إعادة توجيه فقدان الارتباط مع أوقات استجابة مناسبة.

تتوفر مجموعة متنوعة من المنتجات التي تُمكّن من ربط ناقلات البيانات الميدانية (Profibus وCAN) أو ناقلات بيانات المستشعرات/المشغلات (AS-i وSSI وIO-Link) بشبكة Sercos. كما تتوفر بوابات لدمج المحاور التناظرية، حيث تُدمج هذه البوابات في أجهزة Sercos (مثل وحدات الإدخال/الإخراج المعيارية) أو تُوصل كمكونات منفصلة في الشبكة.

تحدد مواصفات Sercos III مجموعة واسعة من المتغيرات التي طورتها مجموعة من موردي المنتجات لتوفير قابلية التشغيل البيني بين المكونات (أجهزة التحكم في الحركة، والمحركات، وما إلى ذلك). تتكون جميع البيانات المنقولة عبر شبكة Sercos III من مُعرّفات (معلمات) ذات سمات. تُعرّف هذه المُعرّفات أكثر من 700 معلمة قياسية تصف التفاعل بين أنظمة التحكم الكهربائية والهوائية والهيدروليكية، والمحركات، والأجهزة الطرفية الأخرى باستخدام دلالات عالمية. عُرّفت هذه الطريقة لأول مرة في Sercos I، كمجموعة مُسطّحة من المُعرّفات. ثم جُمعت لاحقًا في مجموعات تطبيقات للمساعدة في اختيار الحوادث ذات الصلة المطلوبة لصناعة معينة، مثل "ملف تعريف التعبئة" للاستخدام مع آلات التعبئة والتغليف. خلال تطوير مواصفات Sercos III، جرى تحسين هذه المنهجية بشكل أكبر لتجميع الحوادث منطقيًا حسب فئة الجهاز. بقي تعريف المُعرّفات القديمة دون تغيير إلى حد كبير؛ بل أُعيد تقييم تجميعها من أجل بنية أكثر وضوحًا. وقد مكّن هذا أيضًا من فصل هويات الاتصال إلى مجموعة فرعية منطقية، مما يبسط عملية الانتقال من Sercos I/II إلى Sercos III، ويوفر نظرة عامة واضحة للمستخدمين.

عند استخدام شبكة حلقية، يوفر نظام سيركوس 3 خاصية التكرار التلقائي للبنية التحتية. فإذا توقفت أي نقطة ربط في الحلقة عن العمل، ستكتشف عقد سيركوس 3 المرتبطة بها "انقطاع الحلقة" وستعيد الاتصال بالعقد الطرفية، مما يجعلها تعمل فعلياً كخطين بدلاً من حلقة واحدة.

تتميز هذه العملية بسلاسة تامة، حيث لا يتجاوز وقت اكتشاف الانقطاع والتعافي منه 25  ميكروثانية، وهو أقل من الحد الأدنى لزمن دورة سيركوس 3. كما يستطيع سيركوس 3 التعافي من انقطاعات الحلقة وإصلاحها دون أي توقف في التشغيل. ونظرًا لاستمرار إرسال رسائل سيركوس 3 عبر وحدات إدارة الطاقة (PMAs) المرسلة على المنافذ غير المتصلة، واستمرار مراقبة البيانات الواردة عبر وحدات إدارة الطاقة المستقبلة على المنافذ غير المتصلة، فعندما يكتشف منفذ سيركوس 3 إعادة إغلاق الحلقة فعليًا، فإنه يُعيد تنشيط الرسائل المتعاكسة لإغلاق الحلقات وظيفيًا مرة أخرى. وتتميز هذه العملية أيضًا بسلاسة تامة.

لضمان الحتمية المطلوبة، تفرض معظم معايير إيثرنت في الوقت الحقيقي طريقة اتصال من الجهاز الرئيسي إلى الأجهزة التابعة فقط. قد يتعارض هذا مع حاجة أي عقدة في النظام إلى تبادل البيانات بكفاءة مع عقدة أخرى غير الجهاز الرئيسي للشبكة. الطريقة التقليدية لتحقيق ذلك في شبكة رئيسية-تابعة هي تمرير البيانات من عقدة تابعة إلى الجهاز الرئيسي، حيث يُعاد إرسالها إلى جهاز تابع واحد أو أكثر. على سبيل المثال، إذا كان من المطلوب مزامنة عدة محركات مؤازرة على شبكة ما مع إشارة من محرك آخر على الشبكة، فيجب على الجهاز الرئيسي جلب الإشارة من هذا المحرك وإعادة إرسالها إلى جميع المحركات الأخرى على الشبكة. من عيوب هذه الطريقة حدوث تأخيرات نتيجةً للدورات المتعددة المطلوبة، وزيادة عبء المعالجة على الجهاز الرئيسي لأنه يجب عليه المشاركة بنشاط في العملية، على الرغم من أنه لا يُساهم بأي شيء. بما أنه لا يتم فقدان أي بيانات في رسالة Sercos III، يمكن لأي عقدة أخرى على الشبكة الوصول إلى البيانات من وإلى أي جهاز تابع دون أي تأخير إضافي في الدورة أو تدخل من الجهاز الرئيسي. بالإضافة إلى ذلك، بما أن الرسائل تمر عبر كل عقدة مرتين في الدورة الواحدة (لكلا نوعي الشبكة)، فقد تتاح للعقدة فرصة الوصول إلى البيانات التي توفرها عقدة لاحقة. يُحدد معيار سيركوس 3 طريقتين للتواصل بين النظراء: التواصل بين وحدات التحكم (C2C) لتمكين عدة وحدات تحكم رئيسية من التواصل فيما بينها، والتواصل المتبادل (CC) لتمكين عدة وحدات تابعة من التواصل فيما بينها.

من الميزات الأخرى لـ Sercos III خاصية التوصيل السريع، وهي القدرة على إضافة أجهزة إلى شبكة نشطة. وباستخدام ميزات التكرار المذكورة، يمكن للشبكة اكتشاف اتصال جهاز جديد بها. توجد عمليات تقوم بتهيئة الجهاز الجديد، وإبلاغ وحدة التحكم الرئيسية بتوفره. بعد ذلك، يمكن لوحدة التحكم الرئيسية اختيار استخدام الجهاز الجديد بناءً على التطبيق قيد التشغيل.

يسمح أخذ العينات الزائدة بنقل أكثر من قيمة اسمية/فعلية واحدة لكل دورة، مما يزيد من حساسية التحكم في العمليات في التطبيقات بالغة الأهمية، مثل تطبيقات الليزر.

يُتيح نظام التوقيت الزمني نقل النتائج المُتحكَّم بها حسب الحدث، مثل البيانات المقاسة المحددة، ويُبدِّل المخرجات بشكل مستقل عن الدورة. وهذا يزيد من استقرار العملية في حلول المعالجة المعقدة، مثل تلك الموجودة في صناعة أشباه الموصلات.

يُعرَّف الوقت الفاصل بين نهاية إرسال جميع الرسائل الدورية في الوقت الحقيقي (RT) لشبكة سيركوس 3 وبداية دورة الاتصال التالية باسم "قناة الاتصال الموحدة لشبكة سيركوس 3" (قناة UC). خلال هذه الفترة، تُفتح شبكة سيركوس للسماح بإرسال إطارات متوافقة مع بروتوكول إيثرنت لخدمات وبروتوكولات أخرى. على سبيل المثال:

1. يمكن تضمين خوادم الويب في الأجهزة المتوافقة مع Sercos III للاستجابة لرسائل بروتوكول نقل النص التشعبي (HTTP) القياسية التي يتم تلقيها عبر قناة UC.
2. يمكن إرسال الإطارات من معايير Fieldbus الأخرى التي تتوافق مع تنسيق إطار Ethernet عبر شبكة Sercos III.

يجب أن تدعم كل عقدة متوافقة مع معيار Sercos III تمرير إطارات UC عبر واجهة Sercos III الخاصة بها. ويُحدد استخدام عقدة Sercos III لميزة UC بشكل فعلي بناءً على مجموعة ميزات المنتج. فعلى سبيل المثال، إذا كان الجهاز مزودًا بخادم ويب مدمج، فيمكنه إتاحة عنوان IP الخاص به للأجهزة الأخرى.

ستمرر شبكة Sercos III دائمًا إطارات UC، حتى عندما لا تكون عملية التشغيل الدوري قد بدأت. وهذا يعني أن الأجهزة ستتمكن دائمًا من الوصول إلى الشبكة لتلقي رسائل UC، طالما أن المنافذ تعمل بالطاقة.

لا يحدد معيار Sercos III ما إذا كان ينبغي للمنفذ العمل في وضع التبديل المباشر أو وضع التخزين والتمرير عند معالجة إطارات الاتصالات الموحدة. توجد حاليًا منتجات Sercos III في السوق تدعم كلا الوضعين. وبالمثل، لا يحدد معيار Sercos III ما إذا كان ينبغي للمنفذ معالجة رسائل الاتصالات الموحدة بذكاء، مثل تعلم بنية الشبكة.

يُحدد الوقت المخصص لحركة بيانات الاتصالات الموحدة (UC) بكمية البيانات المُرسلة خلال الجزء الفعلي من الدورة. في التطبيقات العملية، يتوفر نطاق ترددي كبير لإطارات UC. على سبيل المثال، في تطبيق نموذجي بثمانية محاور حركة ومعدل دورة 250  ميكروثانية، يتوفر ما يعادل 85  ميجابت/ثانية لاستخدام UC. هذا يعني أن إطارات UC في هذا المثال يمكن أن تصل إلى الحد الأقصى المحدد لشبكة إيثرنت ( وحدة الإرسال القصوى [MTU] = 1500). باستخدام المثال نفسه لثمانية محاور ولكن بزمن دورة 62.5  ميكروثانية، سيكون النطاق الترددي الفعلي المتاح لإطارات UC هو 40  ميجابت/ثانية، وستنخفض قيمة MTU إلى 325. وكما هو الحال في أي شبكة يتم فيها مشاركة وقت ناقل البيانات، يجب ضبط قيم MTU لضمان اتصال موثوق. تقوم شبكات Sercos المُهيأة بشكل صحيح بضبط مُعامل Sercos "Requested MTU" (S-0-1027.0.1) على قيمة MTU المُوصى بها، والتي يُمكن للأجهزة الأخرى قراءتها لمطابقة إعدادات MTU الخاصة بها. وبغض النظر عن قيمة هذا المُعامل، تسمح عقدة Sercos بمرور حركة البيانات غير التابعة لـ Sercos طوال فترة قناة UC (أي أن حزم البيانات الأطول من إعداد MTU لا يتم تجاهلها بواسطة حزمة Sercos). يتم ضبط مُعامل Sercos S-0-1027.0.1 افتراضيًا على 576، وهي القيمة الدنيا المُحددة في RFC 791.

صُمم نظام Sercos III بحيث يمكن لأجهزة EtherNet/IP وTC/IP وأجهزة Sercos العمل عبر كابل إيثرنت واحد. تستخدم برقيات Sercos عالية الكفاءة جزءًا فقط من عرض النطاق الترددي المتاح، مما يسمح بإرسال برقيات أخرى غير Sercos عبر قناة UC.

يلزم وجود جهاز رئيسي من نوع Sercos وجهاز مسح EtherNet/IP لتنفيذ بنية تحتية مشتركة للشبكة. ويمكن دمجهما في جهاز رئيسي ثنائي البروتوكول.

عندما لا تكون هناك حاجة إلى التكرار، تُوصل الأجهزة في بنية خطية، حيث يقوم آخر جهاز Sercos في الخط بإرسال واستقبال بيانات غير تابعة لـ Sercos عبر منفذه المتاح. لا يتوفر منفذ متاح عند تكوين الشبكة في بنية حلقية لتوفير اتصال بيانات احتياطي. في هذه الحالة، يلزم وجود محول IP للسماح بمرور حزم البيانات غير التابعة لـ Sercos إلى الحلقة.

"السلامة الوظيفية" مصطلح عام يشير إلى تصميم النظام بطريقة تقلل من خطر وقوع حدث خطير يضر بالبشر. يرد التعريف الرئيسي في المعيار الدولي IEC 61508. تحتوي معظم الشبكات الصناعية على بعض الميزات التي تتوافق مع متطلبات السلامة الوظيفية. وبدلاً من تحديد مواصفات فريدة لهذه السلامة الوظيفية، يعتمد معيار Sercos III Safety على بروتوكول CIP Safety الذي طورته جمعية موردي Open DeviceNet (ODVA). ^{[ 11 ]} يوفر هذا البروتوكول إمكانية التشغيل البيني على مستوى السلامة مع جميع الشبكات القائمة على بروتوكول الصناعة المشترك (CIP)، بما في ذلك DeviceNet وEtherNet/IP.

يوفر نظام CIP Safety على شبكة Sercos نقلًا آمنًا للبيانات عبر Sercos III حتى مستوى سلامة SIL 3. ولا يتطلب الأمر ناقل أمان إضافي، حيث يتم إرسال معلومات السلامة بالإضافة إلى البيانات القياسية على شبكة Sercos.

مع نظام CIP Safety على منصة Sercos، تُرسل البيانات عبر نفس الوسيط وباستخدام نفس الاتصالات المستخدمة في الاتصالات القياسية. وتتولى الوحدات الطرفية وظيفة بروتوكول CIP Safety متعدد الوسائط، مما يتيح تشغيل الأجهزة القياسية وأجهزة السلامة في آنٍ واحد ضمن الشبكة نفسها. ويمكن إجراء اتصال موثوق بين جميع مستويات الشبكة، بما في ذلك الاتصال المباشر بين الأجهزة والاتصال عبر الشبكات. ولا يشترط أن يكون الجهاز الرئيسي وحدة تحكم في السلامة، إذ يمكنه توجيه البيانات دون القدرة على تفسيرها. وهذا يُتيح تهيئة بنية شبكة السلامة لتنفيذ وحدات تحكم قابلة للبرمجة خاصة بالسلامة أو للاتصال المباشر بين أجهزة الاستشعار والمشغلات.

يُعد ملف تعريف الإدخال/الإخراج من سيركوس ملف تعريف للأجهزة خاص بوحدات الإدخال/الإخراج اللامركزية، ويمكن استخدامه مع وحدات الإدخال/الإخراج الكتلية والوحدات النمطية. كما يدعم الأجهزة الهجينة التي تجمع بين عدة وظائف في جهاز واحد، مثل وحدة تحكم ثنائية المحاور مزودة بوظائف الإدخال/الإخراج والتحكم الرئيسي.

تُستخدم لغة وصف الأجهزة والملفات التعريفية المستندة إلى XML لتكوين أجهزة الإدخال/الإخراج. تصف لغة SDDML (لغة ترميز وصف أجهزة Sercos) الملفات التعريفية التي يدعمها جهاز معين. بينما تُستخدم لغة SPDML (لغة ترميز وصف الملفات التعريفية لـ Sercos) لتحديد الملفات التعريفية المختلفة بناءً على نموذج معلمات Sercos. يمكن استخدام المعلمات القياسية الحالية، كما يمكن تعريف معلمات خاصة بالشركة المصنعة.

Sercos Energy عبارة عن ملف تعريف لطبقة التطبيق يحدد المعلمات والأوامر لتقليل استهلاك الطاقة بطريقة موحدة ومستقلة عن البائع.

شركة سيركوس للطاقة تخفض استهلاك الطاقة في ثلاثة مجالات:

1. يتم تقليل الحمل الدائم عند توقف المحرك/الآلة؛
2. يتم تعديل استهلاك الطاقة بشكل ديناميكي حسب العملية، مع مراعاة أوقات/تواريخ الإنجاز المستهدفة، وذلك لتحقيق تحميل جزئي أكثر كفاءة؛
3. يتم توفير الطاقة أثناء المعالجة عن طريق إيقاف تشغيل المكونات غير المطلوبة في وقت أو نقطة معينة في العملية (التشغيل الجزئي للآلة).

أثناء التشغيل، يقرأ نظام التحكم معلمات كل مكون من مكونات Sercos Energy عبر شبكة Sercos III، ويتلقى معلومات الحالة وقيم الاستهلاك التفصيلية. وبحسب الحالة (مثل فترات التوقف المجدولة أو غير المجدولة، أو عدم الحاجة إلى مكونات الآلة في عملية الإنتاج الحالية)، يمكن لنظام التحكم إصدار أوامر موحدة لتحويل المكونات المتصلة (المحركات، ووحدات الإدخال/الإخراج، وأجهزة الاستشعار) إلى وضع توفير الطاقة، وصولاً إلى إيقاف التشغيل الكامل، مما يقلل من استهلاكها للطاقة.

يُراعي هذا النظام ظروف توفير الطاقة خلال فترات التوقف المتوقعة، مثل فترات الغداء وعطلات المصنع. في أوقات محددة مسبقًا، يتم إيقاف تشغيل مكونات سيركوس إنرجي لتوفير الطاقة. وقبل انتهاء فترة التوقف بقليل، يُتيح نظام سيركوس إنرجي إعادة تهيئة المكونات في وضع الاستعداد، لجعلها متاحة مرة أخرى.

توفر شركة سيركوس للطاقة آليات للتعامل مع الأعطال غير المقصودة الناتجة عن أخطاء الآلات أو فقدان الأجزاء. في هذه الحالات، يمكن وضع المكونات المستهدفة بعناية في أوضاع توفير الطاقة أثناء إصلاح الأخطاء أو خلال فترة انتظار الأجزاء الجديدة.

باستخدام أدوات التحكم الذكية، يمكن إيقاف تشغيل المحاور والمكونات غير الضرورية في عمليات الإنتاج الجارية، و/أو يمكن تعديل أوقات الإنجاز المستهدفة، مع الاستمرار في تحقيق الإنتاجية الكاملة.

يضمن ملف تعريف المُشفِّر المُخصَّص للوظيفة إمكانية استخدام مُشفِّرات من مُصنِّعين مُختلفين في تطبيقات سيركوس دون مشاكل في التوافق. يتم تحديد وظائف المُشفِّر المدعومة، وتحديد استخدامها مع الأجهزة الأخرى، مثل أجهزة التحكم. يدعم هذا الملف كلاً من المُشفِّرات المُستقلة والأجهزة الهجينة المُزوَّدة بمُشفِّرات.

قامت مؤسسة OPC وشركة Sercos International بتطوير مواصفات مصاحبة لبروتوكول OPC UA ^{[ 12 ]} تصف عملية ربط Sercos ببروتوكول OPC UA. وهذا يتيح استخدام وظائف ومعايير أجهزة Sercos III لبروتوكول OPC UA، بغض النظر عن الشركة المصنعة. يُسهّل هذا التواصل بين أجهزة أتمتة الآلات وأنظمة الإشراف العليا.

تتيح إمكانيات بروتوكولات Sercos III المتعددة خيارات تنفيذ متنوعة. يمكن دمج وظيفة خادم OPC UA في نظام التحكم الآلي أو مباشرةً في جهاز ميداني من Sercos، مثل محرك أو مستشعر أو وحدة إدخال/إخراج. كما يمكن دمج عميل OPC في وحدة تحكم Sercos.

يمكن لعميل OPC وخادم OPC UA التواصل مع بعضهما البعض حتى عندما لا يكون اتصال Sercos في الوقت الحقيقي نشطًا، لأن عملية نقل Sercos لا تتطلب إنشاء نفق.

تُعدّ I/O Link واجهة رقمية لتوصيل أجهزة الاستشعار والمشغلات بناقلات الأتمتة عالية المستوى، مثل Sercos III. يمكن أن يكون جهاز IO-Link الرئيسي إما جهازًا تابعًا مستقلًا أو جزءًا من جهاز تابع معياري. يتوفر دليل ربط IO-Link بـ Sercos ^{[ 13 ]} لمساعدة المصنّعين في دمج IO-Link في شبكة Sercos III. كما تتوفر لوحة تطوير IO-Link مزودة بواجهة IO-Link رئيسية وواجهة Sercos III تابعة.

AS-i ( واجهة المشغل والمستشعر ) هي واجهة شبكية لتوصيل أجهزة الحقل البسيطة مثل المشغلات والمستشعرات بحافلات ذات مستوى أعلى، مثل Sercos III. تتوفر العديد من بوابات AS-i/Sercos لتوصيل أجهزة AS-i بشبكة Sercos III.

لا يُعدّ معيار الإيثرنت معيارًا حتميًا، وبالتالي فهو غير مناسب للاتصالات التي تتطلب سرعة فائقة. ولمعالجة هذه المشكلة، تعمل مجموعة عمل الشبكات الحساسة للوقت التابعة لمجموعة عمل IEEE 802.1 على تطوير مجموعة من المعايير التي تحدد آليات نقل البيانات في الوقت الفعلي عبر شبكات الإيثرنت.

خلص فريق عمل سيركوس إلى أن سيركوس متوافق مع شبكة TSN. وقد تم تطوير نموذج تجريبي لسيركوس TSN لتوضيح قدرة شبكة سيركوس على العمل في الوقت الفعلي باستخدام بروتوكولات متعددة، وذلك بالاعتماد على شبكة TSN. ^{[ 14 ]}

يُستخدم برنامج التشغيل لربط وحدة التحكم بمنطق الجهاز. تتوفر العديد من برامج تشغيل Sercos الأساسية كبرامج مفتوحة المصدر من موقع sourceforge.net. ^{[ 15 ]} وتشمل هذه البرامج مكتبة Sercos Master API المشتركة، وبرنامج Sercos لخدمات بروتوكول الإنترنت، وبرنامج تشغيل شبكة Sercos UCC Ethernet.

يتوفر أيضًا برنامج Sercos SoftMaster مفتوح المصدر من موقع sourceforge.net. وهو يحاكي وظائف Sercos بحيث يمكن استخدام وحدة تحكم إيثرنت قياسية بدلاً من أجهزة FPGA أو ASIC.

يتوفر برنامج بروتوكول السلامة CIP المعتمد مسبقًا على Sercos لتزويد أجهزة Sercos و EtherNet/IP بالمنطق الآمن المناسب حتى مستوى SIL3.

يتحقق اختبار المطابقة من امتثال كل من أجهزة التحكم والأجهزة الطرفية لمعايير سيركوس، وقدرتها على العمل بشكل متوافق ضمن الشبكات مع منتجات من موردين متعددين. ويمكن استخدام أداة اختبار، تُسمى "سيركوس كونفورمايزر"، لإجراء اختبار أولي على الجهاز قبل بدء إجراءات المطابقة الرسمية.

قامت منظمة Sercos International eV، وهي مجموعة مستخدمي Sercos ومقرها ألمانيا، بتطوير ودعم Sercos كمعيار IEC مفتوح، بشكل مستقل عن أي شركة. يمكن لأي شركة تطوير واستخدام Sercos. كما يوجد لدى Sercos مجموعات مستخدمين في أمريكا الشمالية وآسيا. ^{[ 16 ]}

العضوية في مجموعة مستخدمي سيركوس اختيارية. يساهم الخبراء من الشركات الأعضاء وغير الأعضاء بنشاط في تطوير ودعم سيركوس من خلال فرق عمل هندسية، مع مراعاة اتجاهات السوق بالإضافة إلى مدخلات موردي سيركوس فيما يتعلق بالتطبيقات العملية الميدانية.

تُعد شركة سيركوس الدولية شريكًا معترفًا به من قبل اللجنة الكهروتقنية الصناعية (IEC) وتساهم بنشاط في معايير اللجنة الكهروتقنية الصناعية لأتمتة الآلات.