SERCOS现场总线概述

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【摘要】：2005年基于以太网的SERCOSⅢ面世，并于2007年成为国际标准IEC 61158/61784。迄今为止，SERCOS已发展了三代，SERCOS接口协议成为当今唯一专门用于开放式运动控制的国际标准，得到了国际大多数数控设备供应商的认可。目前已有200多万个SERCOS站点在工业实际中使用，超过50个控制器和30个驱动器制造厂推出了基于SERCOS的产品。SERCOS接口规范使控制器和驱动器间数据交换的格式及从站数量等可以进行组态配置。

1.SERCOS的发展

1986年，德国电力电子协会与德国机床协会联合召集了欧洲一些机床、驱动系统和CNC设备的主要制造商（Bosch、ABB、AMK、Banmuller、Indramat、Siemens和Pacific Sci-entific等）组成了一个联合小组。该小组旨在开发出一种用于数字控制器与智能驱动器之间的开放性通信接口，以实现CNC技术与伺服驱动技术的分离，从而使整个数控系统能够模块化、可重构与可扩展，达到低成本、高效率、强适应性地生产数控机床的目的。经过多年的努力，此技术终于在1989年德国汉诺国际机床博览会上展出，这标志着SERCOS总线正式诞生。1995年，国际电器技术委员会把SERCOS接口采纳为标准IEC 61491，1998年，SERCOS接口被确定为欧洲标准EN 61491。2005年基于以太网的SERCOSⅢ面世，并于2007年成为国际标准IEC 61158/61784。迄今为止，SERCOS已发展了三代，SERCOS接口协议成为当今唯一专门用于开放式运动控制的国际标准，得到了国际大多数数控设备供应商的认可。目前已有200多万个SERCOS站点在工业实际中使用，超过50个控制器和30个驱动器制造厂推出了基于SERCOS的产品。

SERCOS接口技术是构建SERCOS通信的关键技术，经SERCOS协会组织和协调，推出了一系列SERCOS接口控制器，通过它们便能方便地在数控设备之间建立起SERCOS通信。

SERCOSⅢ继承了SERCOS协议在驱动控制领域的优良实时和同步特性，是基于以太网的驱动总线，物理传输介质也从仅仅支持光纤扩展到了以太网线CAT5e，拓扑结构也支持线性结构。在第一、二代时，SERCOS只有实时通道，通信智能在主从（Master and Slaver MS）之间进行。SERCOSⅢ扩展了非实时的IP通道，在进行实时通信的同时可以传递普通的IP报文，主战和主战、从站和从站之间可以直接通信，在保持服务通道的同时，还增加了SERCOS消息协议SMP（SERCOS Messaging Protocol）。

2.SERCOS的基本特征(www.chuimin.cn)

第一、二代SERCOS网络由一个主站和若干个从站（1～254个伺服、主轴或PLC）组成，各站之间采用光缆连接，构成环形网。站间的最大距离为80 m（塑料光纤）或250 m（玻璃光纤），最大设备数量为254，数据传输率为2～16 Mbit/s。一个控制单元可以连接一个或多个SERCOS环路，每个环路由一个主站和多个从站组成，主站将控制单元连接到网络中，从站负责将伺服、PLC等装置连接到网络中，每个从站又可连接一个或多个伺服装置。

SERCOS接口规范使控制器和驱动器间数据交换的格式及从站数量等可以进行组态配置。在初始化阶段，接口的操作根据控制器和驱动器的性能特点来具体确定。所以，控制器和驱动器都可以执行速度、位置或扭矩控制方式。灵活的数据格式使得SERCOS接口能用于多种控制结构和操作模式，控制器可以通过指令值和反馈值的周期性数据交换来达到与环上所有驱动器精确同步，其通信周期可在62.5μs、125μs、250μs及250μs的整数倍间进行选择。在SERCOS接口中，控制器与驱动器之间的数据传送分为周期性数据传送和非周期性数据传送（服务通道数据传送）两种，周期性数据交换主要用于传送指令值和反馈值，在每个通信周期数据传送一次。非周期数据传送则是用于自控制器和驱动器之间交互的参数（IDN），独立于任何制造厂商。它提供了高级的运动控制能力，内含用于I/O控制的功能，使机器制造商不需要使用单独的I/O总线。

SERCOS技术发展到了第三代基于实时以太网技术，将其应用从工业现场扩展到了管理办公环境，并且由于采用了以太网技术不仅降低了组网成本还增加了系统柔性，在缩短最少循环时间（31.25μs）同时，还采用了新的同步机制提高了同步精度（小于20 ns），并且实现了网上各个站点的直接通信。

SERCOS现场总线概述

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