现场总线控制系统（FCS）系列：Bosch Rexroth Sercos III_（3）.BoschRexrothSercosIII控制系统架构.docx

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BoschRexrothSercosIII控制系统架构

1.系统概述

BoschRexrothSercosIII是一种高速、实时的现场总线控制系统，广泛应用于包装行业的工业自动化。SercosIII（SerialReal-timeCommunicationSystem）是Sercos（SerialReal-timeCommunicatingSystem）的第三代标准，旨在提供更高的性能、更低的成本和更灵活的配置。本节将详细介绍BoschRexrothSercosIII的控制系统架构，包括其主要组件、通信方式和配置方法。

2.主要组件

2.1主站（Master）

主站是SercosIII系统中的核心组件，负责管理和协调整个网络的通信。主站通常由一个高性能的工业计算机或PLC（可编程逻辑控制器）担任。主站的主要职责包括：

通信管理：负责发起和管理网络通信，确保数据的实时性和准确性。

数据处理：对从站返回的数据进行处理和分析，生成控制命令。

网络配置：配置网络参数，管理从站的加入和退出。

故障诊断：监控网络状态，检测并诊断故障。

2.1.1主站硬件

主站硬件通常包括以下组件：

CPU：高性能处理器，用于处理复杂的控制逻辑和实时通信。

通信接口：提供SercosIII通信接口，通常为光纤或以太网接口。

存储器：用于存储配置数据、程序代码和运行时数据。

输入/输出接口：连接传感器、执行器等外部设备。

2.1.2主站软件

主站软件主要包括以下几个方面：

实时操作系统（RTOS）：提供实时任务调度和管理，确保控制任务的及时响应。

通信协议栈：实现SercosIII通信协议，管理数据的发送和接收。

控制算法：根据应用需求，实现各种控制算法，如PID控制、运动控制等。

用户界面：提供图形化界面，方便用户进行系统配置和监控。

2.2从站（Slave）

从站是SercosIII系统中的执行单元，负责执行主站下发的控制命令。从站通常由驱动器、传感器、执行器等设备组成。从站的主要职责包括：

数据采集：采集传感器数据，如温度、压力、位置等。

命令执行：根据主站下发的控制命令，执行相应的动作。

状态反馈：将执行结果和状态信息反馈给主站。

2.2.1从站硬件

从站硬件通常包括以下组件：

微控制器：负责处理从站的控制逻辑和通信任务。

通信接口：提供SercosIII通信接口，通常为光纤或以太网接口。

输入/输出接口：连接传感器和执行器。

驱动器：控制电机、气缸等执行机构。

2.2.2从站软件

从站软件主要包括以下几个方面：

实时操作系统（RTOS）：提供实时任务调度和管理。

通信协议栈：实现SercosIII通信协议。

控制逻辑：根据主站下发的命令，执行相应的控制逻辑。

数据处理：对采集到的数据进行处理，生成反馈信息。

3.通信方式

3.1通信协议

SercosIII采用基于以太网的通信协议，确保数据的高速传输和实时性。其主要特点包括：

实时性：支持确定性通信，确保控制数据的实时传输。

带宽高：支持100Mbps和1Gbps的通信速率。

兼容性：兼容标准以太网，便于与现有网络集成。

安全性：支持数据加密和认证，提高通信安全性。

3.2通信周期

SercosIII通信周期分为以下几个阶段：

初始化阶段：主站对网络进行初始化，配置从站参数。

数据传输阶段：主站和从站之间进行周期性的数据交换。

故障诊断阶段：主站监控网络状态，检测并诊断故障。

3.2.1初始化阶段

在初始化阶段，主站通过网络配置命令对从站进行配置，包括设置从站的地址、通信参数等。以下是一个简单的初始化配置示例：

#初始化配置示例

importsercos

definitialize_network():

#创建主站对象

master=sercos.Master()

#扫描网络，查找从站

slaves=master.scan_network()

forslaveinslaves:

#配置从站地址

slave.set_address(slave_id=1)

#配置通信参数

slave.set_communication_parameters(baud_rate=100000000,timeout=100)

#启动从站

slave.start()

#调用初始化函数

initiali