Sercos — SErial Realtime COmmunication System, kontrolörler, servo sürücüler, I/O cihazları ve diğer otomasyon ekipmanları arasında deterministik ve senkronize gerçek zamanlı haberleşme için geliştirilmiş açık ve IEC standardize bir endüstriyel iletişim teknolojisidir. Özellikle hassas servo sistemleri, CNC makineleri, paketleme, baskı ve çok eksenli hareket kontrolü gibi zamanlamanın kritik olduğu uygulamalarda kullanılır.

En basit haliyle: Sercos, bir kontrolörün birden fazla servo eksenine yalnız “hareket et” demesini değil, bu eksenlerin hangi anda ve hangi hareket bilgisiyle çalışacağını çok hassas bir zaman düzeni içinde koordine etmesini sağlar. Böylece çok eksenli makinelerde pozisyon, hız ve tork kontrolü ortak bir gerçek zamanlı haberleşme altyapısı üzerinden yürütülebilir.

Sercos ne için geliştirilmiştir?

Sercos'un ilk amacı dijital sürücü arayüzü oluşturmaktı. Bir PLC veya motion controller ile servo sürücüler arasında komut, gerçek değer ve durum bilgilerinin belirli zaman sınırları içerisinde aktarılması hedeflendi. Zaman içinde teknoloji yalnız sürücülerle sınırlı kalmayarak uzak I/O, enkoder, güvenlik ve diğer çevre birimlerini de kapsayacak şekilde genişledi.

Hareket kontrolünde yalnız yüksek veri hızı yeterli değildir. İki servo sürücüye veri çok hızlı ulaşıyor olsa bile eksenlerin komutları farklı zamanlarda uygulaması mekanik senkronizasyonu bozabilir. Sercos'un önemli özelliklerinden biri bu nedenle deterministik çevrim ve cihaz senkronizasyonudur.

Bu yapı elektronik kam, elektronik dişli, baskı register kontrolü, uçan makas ve hassas konumlandırma gibi uygulamalarda önemlidir. Eksenlerin geri besleme bilgileri de yüksek çözünürlüklü enkoderlerden geldiğinde kontrol sistemi pozisyon ve hız değişimlerini ortak hareket çevrimi içerisinde değerlendirebilir.

Sercos I, Sercos II ve Sercos III arasındaki fark nedir?

Sercos üç temel teknoloji nesliyle gelişmiştir. Sercos I ilk nesildir ve 2 veya 4 Mbit/s veri hızlarında çalışan fiber optik halka yapısını kullanmıştır. Teknolojinin ilk uygulamaları özellikle yüksek performanslı takım tezgâhı ve servo sürücü sistemlerinde görülmüştür.

Sercos II ile veri hızı 8 ve 16 Mbit/s seviyelerine kadar çıkarıldı ve asenkron servis kanalı genişletildi. Sercos I ve II esas olarak fiber optik halka mimarisinde sürücü haberleşmesine odaklanmıştır.

Sercos III ise önceki nesillerin gerçek zamanlı ve senkron hareket kontrolü mekanizmalarını Fast Ethernet fiziksel altyapısıyla birleştirir. Böylece haberleşme hızı 100 Mbit/s full-duplex seviyesine çıkarılmış ve kullanım alanı yalnız servo sürücülerden daha geniş otomasyon cihazlarına doğru genişletilmiştir.

Sercos III nasıl çalışır?

Sercos III ağında gerçek zamanlı veriler sabit ve önceden belirlenmiş iletişim çevrimleri içerisinde aktarılır. Controller tarafından oluşturulan telegramlar ağdaki cihazlardan geçerken ilgili cihazlar kendilerine ait bilgileri okur veya gerekli veriyi telegram içerisine ekler.

Bu mekanizma kontrolör, servo sürücüler ve diğer cihazlar arasında düzenli ve öngörülebilir bir veri alışverişi oluşturur. Desteklenen uygulamalarda Sercos III çevrim süresi 31,25 µs seviyesine kadar ayarlanabilir. Ancak bu değer her makinenin mutlaka 31,25 µs çevrimle çalışacağı anlamına gelmez; cihaz sayısı, veri miktarı ve uygulamanın gerektirdiği çevrim süresi sistem tasarımını belirler.

Sercos III ayrıca cihazlar arasında Direct Cross Communication mekanizmasını destekler. Bu özellik belirli gerçek zamanlı verilerin yalnız kontrolör üzerinden dolaşmak yerine aynı çevrim içerisinde cihazlar arasında doğrudan paylaşılmasına imkân verebilir.

Sercos III Ethernet midir?

Sercos III Ethernet tabanlıdır, ancak sıradan ofis Ethernet haberleşmesiyle aynı çalışma biçimine sahip değildir. IEEE 802.3 Fast Ethernet altyapısından yararlanırken gerçek zamanlı trafik için Sercos'un kendi deterministik zamanlama mekanizmasını kullanır.

Gerçek zamanlı Sercos trafiğinin yanında zaman açısından kritik olmayan standart Ethernet verileri için de iletişim alanı ayrılabilir. Böylece servis, teşhis ve TCP/IP tabanlı iletişim aynı fiziksel altyapıda gerçek zamanlı motion verileriyle birlikte bulunabilir.

Bu nedenle yalnız RJ45 veya Ethernet bağlantısına bakarak bir cihazın Sercos III desteklediği sonucuna varılamaz. Bir servo veya motor sürücüsünün Sercos cihazı olarak kullanılabilmesi için ilgili haberleşme protokolünü ve cihaz profilini desteklemesi gerekir.

Sercos III hangi topolojileri kullanır?

Sercos III sistemleri temel olarak line ve ring topolojilerinde kurulabilir. Cihazlarda bulunan iki haberleşme portu sayesinde ağ bir cihazdan diğerine devam ettirilebilir ve her düğüm ayrı Ethernet switch gerektirmeden hatta bağlanabilir.

Ring topolojisinin önemli avantajlarından biri kablo redundansı sağlayabilmesidir. Uygun biçimde yapılandırılmış ring sisteminde tek bir kablo kopması durumunda haberleşme diğer yönden sürdürülebilir. Bununla birlikte redundans, kontrolör veya servo cihazındaki bütün arızaları ortadan kaldıran genel bir yedeklilik sistemi değildir.

Sercos yalnız servo sürücüler için midir?

İlk Sercos nesillerinin temel kullanım alanı sürücü haberleşmesiydi. Sercos III ise kapsamı genişleterek sürücüler, I/O cihazları, enkoderler, sensörler, kontrolörler ve çeşitli çevre birimlerini aynı otomasyon ağı içerisinde destekleyebilir.

Örneğin bir paketleme makinesinde kontrolör hareket programını yürütürken servo sürücüler eksen hareketlerini gerçekleştirebilir, uzak I/O modülleri sensörlerden gelen sinyalleri toplayabilir ve bütün bu cihazlar ortak haberleşme çevrimi içinde veri alışverişi yapabilir.

Operatör tarafındaki HMI ise reçete, üretim bilgisi ve alarm durumlarını gösterebilir. HMI veya üst seviyedeki SCADA sistemi ile Sercos motion ağı aynı otomasyon sisteminin parçaları olabilir ancak aynı kontrol görevini yerine getirmezler.

Sercos güvenlik verilerini taşıyabilir mi?

Sercos III üzerinde güvenlikle ilgili haberleşme için CIP Safety on Sercos kullanılabilir. Böylece uygun güvenlik cihazları ve sertifikalı sistem mimarisi içerisinde güvenlik verileri aynı fiziksel ağ altyapısından taşınabilir.

Bu özellik bir makinenin yalnız Sercos kullandığı için otomatik olarak belirli bir SIL güvenlik seviyesine ulaştığı anlamına gelmez. Güvenlik fonksiyonunun sensör, güvenlik kontrolörü, haberleşme ve son eleman dahil bütün yapısı ilgili standartlara göre değerlendirilmelidir.

Sercos ile EtherCAT aynı mıdır?

Hayır. Sercos III ile EtherCAT yüksek performanslı gerçek zamanlı Ethernet teknolojileridir ancak çalışma mekanizmaları ve cihaz ekosistemleri farklıdır.

Her iki teknoloji de çok eksenli servo sistemlerinde kullanılabilir. Hangisinin uygun olduğu yalnız haberleşme hızına göre belirlenmemelidir. Motion controller'ın desteği, kullanılacak servo sürücüler, cihaz profilleri, eksen sayısı, gerekli çevrim zamanı, mevcut makine mimarisi ve bakım altyapısı birlikte değerlendirilmelidir.

OtomasyonAVM'deki EtherCAT servo sistemleri de gerçek zamanlı hareket kontrolünün farklı bir endüstriyel Ethernet teknolojisiyle nasıl uygulanabildiğine örnek oluşturur.

Sercos ile PROFINET veya EtherNet/IP aynı mıdır?

Hayır. Sercos III, PROFINET ve EtherNet/IP fiziksel olarak Ethernet teknolojilerinden yararlanabilir ancak gerçek zamanlı haberleşme mekanizmaları ve cihaz modelleri farklıdır. Bir cihazda Ethernet portu bulunması bu protokollerin hepsini desteklediği anlamına gelmez.

Sercos III'ün Unified Communication Channel yapısı, uygun ağ mimarisinde zaman açısından kritik olmayan Ethernet trafiğinin gerçek zamanlı Sercos iletişiminin yanında taşınmasına olanak sağlar. Bu özellik standart Ethernet servislerinin motion-control ağına kontrollü biçimde entegre edilmesini kolaylaştırabilir.

Sercos nerelerde kullanılır?

Sercos özellikle CNC takım tezgâhları, paketleme makineleri, baskı sistemleri, robotik, yarı iletken üretim ekipmanları, montaj sistemleri ve çok eksenli motion-control uygulamalarında kullanılmıştır.

Bir robotik veya çok eksenli makinede controller eksenlerin hedef hareketlerini hesaplarken Sercos ağı sürücüler ve kontrol sistemi arasındaki gerçek zamanlı veri aktarımını sağlar. Servo sürücüler ise motor akımı ve tork kontrolü gibi alt seviye görevleri yürütür.

Bu yüzden makinede senkronizasyon problemi görülmesi yalnız haberleşme protokolünün değiştirilmesi gerektiği anlamına gelmez. Mekanik boşluk, servo tuning, enkoder problemi, yanlış motion parametreleri veya controller çevrim süresi de aynı belirtilere neden olabilir.

Sercos haberleşmesi neden bozulur?

Önce controller ve cihazların aynı Sercos neslini ve desteklenen profil yapısını kullandığı doğrulanmalıdır. Sercos I/II ile Sercos III fiziksel olarak aynı ağ değildir ve yalnız isim benzerliğine bakılarak doğrudan birbirine bağlanamaz.

Sercos III sisteminde kablo, konnektör, cihaz portları, topoloji ve ring bağlantıları kontrol edilmelidir. Fiziksel ağ doğruysa controller konfigürasyonu, çevrim zamanı, cihaz adresleri ve parametre yapıları incelenmelidir.

Servo uygulamasında ayrıca sürücünün alarm geçmişi, encoder geri beslemesi, motor parametreleri ve motion programı da kontrol edilmelidir. İletişim ağı çalışıyor olsa bile yanlış servo ayarları eksenlerin beklenen şekilde senkron hareket etmesini engelleyebilir.

Kısa Sercos saha kontrolü

1. Controller ve saha cihazları aynı Sercos neslini destekliyor mu?

2. Sercos I/II fiber veya Sercos III Ethernet fiziksel altyapısı doğru mu?

3. Line veya ring topolojisindeki port bağlantıları doğru sırada mı?

4. Controller tarafından beklenen cihazlar ve ağ konfigürasyonu gerçek sistemle eşleşiyor mu?

5. Cycle time ve proses veri miktarı uygulamaya uygun ayarlanmış mı?

6. Servo sürücülerde ağ alarmı veya eksen alarmı bulunuyor mu?

7. Ring redundansı kullanılıyorsa her iki iletişim yolu da sağlıklı mı?

8. Senkronizasyon problemi gerçekten ağdan mı kaynaklanıyor, yoksa servo tuning, mekanik sistem veya enkoder tarafı da kontrol edildi mi?

İlgili Endüstriyel Haberleşme Konuları

Endüstriyel Haberleşme · Ethernet · EtherCAT

İlgili Motion ve Otomasyon Sayfaları

Servo Sistemler · PLC · Enkoderler · Endüstriyel Robotik · HMI Panel · Motor Sürücüleri