现场总线控制系统（FCS）系列：Bosch Rexroth Sercos III (煤炭工业应用)_（6）.SercosIII与PLC的集成及编程技术.docx

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SercosIII与PLC的集成及编程技术

1.SercosIII概述

SercosIII（SerialReal-timeCommunicationSystem）是基于以太网的实时通信协议，广泛应用于工业自动化领域，特别是在煤炭工业控制系统中。SercosIII不仅继承了SercosII的高可靠性、实时性和灵活性，还扩展了其功能，支持更多的设备类型和更复杂的通信需求。在煤炭工业中，SercosIII主要用于连接PLC（可编程逻辑控制器）、伺服驱动器、变频器、传感器和其他智能设备，实现高速、可靠的实时数据通信和设备控制。

2.SercosIII与PLC的集成

2.1集成架构

SercosIII与PLC的集成架构通常包括以下组成部分：

PLC控制器：作为主站设备，负责逻辑控制和数据处理。

SercosIII接口模块：安装在PLC上，用于实现SercosIII通信。

伺服驱动器和变频器：作为从站设备，接收PLC的控制指令并反馈状态信息。

传感器和执行器：作为从站设备，提供实时数据和执行控制命令。

网络基础设施：包括交换机、电缆等，确保通信的稳定性和实时性。

2.2集成步骤

硬件准备：

确认PLC控制器支持SercosIII接口。

安装SercosIII接口模块。

连接伺服驱动器、变频器、传感器和执行器。

配置网络基础设施，确保所有设备连接在同一个SercosIII网络中。

软件配置：

在PLC编程软件中安装SercosIII通信库。

配置SercosIII网络参数，如通信周期、网络拓扑等。

编写PLC程序，配置与从站设备的通信参数和数据交换。

系统调试：

使用SercosIII诊断工具进行网络诊断，确保所有设备正常通信。

调试PLC程序，验证控制逻辑和数据交换的正确性。

3.SercosIII编程技术

3.1SercosIII通信协议

SercosIII通信协议基于以太网，使用实时传输协议（RTT）和非实时传输协议（NRT）来实现数据的高速传输和设备的实时控制。主要特点包括：

实时性：支持高速实时通信，通信周期可低至1毫秒。

可靠性：采用冗余网络设计，确保通信的高可靠性。

灵活性：支持多种设备类型和通信模式，如主从通信、点对点通信等。

3.2编程环境

在煤炭工业控制系统中，常用的PLC编程软件包括博世力士乐的IndraWorks和西门子的TIAPortal。这些软件通常自带SercosIII通信库，简化了编程和配置过程。

3.3数据类型和地址映射

SercosIII支持多种数据类型，包括布尔型、整型、浮点型等。地址映射是确保PLC与从站设备之间正确数据交换的关键步骤。通常，地址映射在SercosIII通信配置中完成，涉及以下步骤：

配置从站设备：

在从站设备中配置数据类型和地址。

生成从站设备的EDS（ElectronicDataSheet）文件。

导入EDS文件：

在PLC编程软件中导入从站设备的EDS文件。

配置PLC中与从站设备对应的地址映射。

数据交换：

在PLC程序中使用映射的地址进行数据读写操作。

3.4通信配置

3.4.1网络拓扑配置

SercosIII支持多种网络拓扑，包括线性、环形和树形。在配置网络拓扑时，需要考虑以下因素：

设备数量：根据设备数量选择合适的网络拓扑。

通信距离：确保网络中每个设备之间的通信距离在支持范围内。

冗余需求：对于高可靠性要求的系统，可以选择环形拓扑实现冗余。

3.4.2通信周期配置

通信周期是SercosIII通信的重要参数，决定了数据传输的频率。常见的通信周期有1毫秒、2毫秒、4毫秒等。在配置通信周期时，需要考虑以下因素：

实时性要求：对于需要高速响应的控制系统，选择较短的通信周期。

网络负载：避免通信周期设置过短导致网络负载过高，影响系统稳定性。

3.4.3从站设备配置

在PLC编程软件中配置从站设备时，需要完成以下步骤：

添加从站设备：

在软件中选择从站设备类型。

输入从站设备的通信参数，如IP地址、子网掩码等。

配置数据映射：

选择需要交换的数据类型和地址。

配置数据传输方向，如输入、输出。

3.5编程示例

3.5.1读取伺服驱动器状态

假设我们需要在PLC中读取一个伺服驱动器的状态信息，具体步骤如下：

配置从站设备：

在IndraWorks中添加伺服驱动器。

配置伺服驱动器的通信参数和数据映射。

编写PLC程序：

//读取伺服驱动器状态

//假设伺服驱动器的状态信息映射到PLC的DB100.DBX0.0

//定义数据块

DATA_BLOCKDB100

{

//布尔型变量，表示伺服驱动器的状态

servo_status