现场总线控制系统（FCS）系列：Bosch Rexroth Sercos III_（2）.SercosIII的历史和发展.docx

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SercosIII的历史和发展

1.SercosIII的起源

Sercos（SErialReal-timeCOmmunicationSystem）是一种专为工业自动化设计的实时通信协议。它的历史可以追溯到1980年代末，当时欧洲的几家主要机床制造商联合起来，致力于开发一种能够满足高性能运动控制需求的通信标准。1987年，Sercos国际组织（SercosInternational）正式成立，负责制定和推广Sercos标准。

1.1初代Sercos

初代Sercos协议，即SercosI，于1991年发布。SercosI主要基于光纤通信技术，能够实现高速、高可靠性的数据传输。它最初的设计目的是为了连接数控机床（CNC）和其他运动控制设备，提供实时的控制和反馈。SercosI的主要特点包括：

高带宽：支持16Mbit/s的数据传输速率。

实时性：能够确保数据的实时传输，满足运动控制对低延迟的要求。

冗余性：通过光纤环网实现数据的冗余传输，提高系统的可靠性。

标准化：SercosI遵循IEC61491标准，确保了不同厂商设备之间的互操作性。

1.2SercosII的发展

随着工业自动化技术的不断进步，初代Sercos协议逐渐显示出一些不足之处，特别是在网络扩展性和成本方面。为了应对这些挑战，SercosII于2001年发布。SercosII在保留SercosI核心优势的基础上，进行了多项改进：

提高传输速率：支持100Mbit/s的数据传输速率，进一步提高了实时性和带宽。

支持以太网：除了光纤通信，SercosII还支持以太网作为传输介质，降低了系统成本并提高了灵活性。

增强网络管理：引入了更强大的网络管理和诊断功能，便于系统的维护和故障排除。

支持更多设备类型：除了运动控制设备，SercosII还支持PLC、传感器、驱动器等多种设备，扩展了应用范围。

1.3SercosIII的新突破

SercosIII于2006年发布，标志着Sercos协议进入了新的发展阶段。SercosIII在SercosII的基础上，进行了更全面的改进和优化，使其成为当前工业自动化领域中最为先进的通信协议之一。SercosIII的主要特点包括：

全以太网支持：完全基于以太网技术，支持100Mbit/s和1Gbit/s的数据传输速率，兼容现有的网络基础设施。

可扩展性：支持更多的设备和更复杂的网络拓扑结构，能够灵活地满足不同规模和类型的工业控制系统需求。

开放标准：SercosIII遵循IEC61158和ISO13818标准，确保了广泛的互操作性和开放性。

高级功能：引入了同步通信、动态通道配置、网络安全等高级功能，提高了系统的性能和安全性。

广泛的应用：不仅限于机床和运动控制，还广泛应用于机器人、包装机械、印刷机械等多个领域。

2.SercosIII的技术演进

2.1从SercosI到SercosIII

SercosIII的演进过程可以看作是不断适应工业自动化技术发展的结果。以下是几个关键的技术演进点：

传输介质的改变：从专有的光纤通信转向标准的以太网通信，使得系统更加灵活和经济。

传输速率的提升：从16Mbit/s提升到100Mbit/s甚至1Gbit/s，满足了更高带宽和更低延迟的需求。

网络管理的增强：引入了更强大的网络管理工具和诊断功能，简化了系统的维护和故障排查。

设备类型的扩展：支持更多的设备类型和协议，使得SercosIII成为一种通用的工业通信标准。

2.2SercosIII的技术优势

SercosIII在技术上具有多项优势，使其在工业自动化领域中脱颖而出：

实时性：通过周期性的数据传输和确定性的时钟同步，确保了数据的实时性和低延迟。

高可靠性和冗余性：支持环形网络结构和多种冗余机制，提高了系统的可靠性和容错能力。

互操作性：遵循国际标准，确保了不同厂商设备之间的互操作性。

灵活性：支持多种网络拓扑结构和设备类型，能够灵活地适应不同的应用需求。

安全性：引入了网络安全机制，保护数据传输免受未授权访问和恶意攻击。

2.3SercosIII的应用案例

2.3.1机床控制

SercosIII在机床控制领域的应用非常广泛。以下是一个典型的机床控制系统的架构示例：

graphTD

A[控制站]--B1(主轴控制)

A--B2(进给轴控制)

A--B3(辅助设备控制)

A--B4(传感器数据采集)

B1--C1(驱动器1)

B2--C2(驱动器2)

B3--C3(驱动器3)

B4--C4(传感器1)

C1--D1(主轴电机)