现场总线控制系统（FCS）系列：Bosch Rexroth Sercos III_（1）.SercosIII技术概述.docx

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SercosIII技术概述

1.SercosIII简介

SercosIII（SerialReal-timeCommunicationSystem）是一种高性能的实时通信协议，主要应用于工业自动化领域。它最初由Sercos国际（SercosInternational）组织开发，用于满足高速、高精度运动控制和分布式自动化系统的需求。SercosIII是Sercos标准的第三代版本，它不仅继承了前两代标准的实时性和可靠性，还引入了以太网技术，使得通信速度和灵活性得到了极大的提升。

1.1发展历程

Sercos标准的发展可以追溯到1980年代末期。第一代Sercos（SercosI）于1990年发布，采用了光纤作为物理层，实现了16Mbit/s的通信速率。第二代Sercos（SercosII）于1999年发布，增加了对铜缆的支持，通信速率提升到100Mbit/s。SercosIII于2003年发布，采用标准的100Mbit/s以太网技术，同时支持光纤和铜缆，通信速率可达1Gbit/s。

1.2特点与优势

SercosIII的主要特点和优势包括：

高实时性：SercosIII通过周期性的时间槽通信机制，确保了数据传输的实时性和确定性。

高可靠性：采用冗余通信路径和错误检测机制，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，适用于各种工业自动化场景。

兼容性：与现有的以太网基础设施兼容，可以方便地集成到现有的网络环境中。

开放性：SercosIII标准是开放的，支持多种供应商的设备互操作。

2.SercosIII通信原理

2.1实时通信机制

SercosIII采用周期性的时间槽通信机制，确保数据传输的实时性和确定性。每个通信周期被划分为多个时间槽，每个时间槽用于传输特定类型的数据。这种机制使得主站可以精确控制数据的传输时间和顺序，从而满足高速运动控制和实时数据采集的需求。

2.1.1周期性通信

周期性通信是SercosIII的核心机制。每个通信周期通常为1ms，主站会在每个周期内发送周期性数据（如控制命令）给从站，从站也会在每个周期内发送周期性数据（如状态反馈）给主站。这种周期性的数据交换确保了实时性和确定性。

2.1.2非周期性通信

除了周期性通信，SercosIII还支持非周期性通信。非周期性通信主要用于传输配置数据、诊断信息等，不受周期性时间槽的限制。主站和从站可以通过非周期性通信进行灵活的数据交换。

2.2数据帧结构

SercosIII的数据帧结构包括多种类型的帧，每种帧用于不同的通信目的。主要的帧类型包括：

周期性数据帧：用于传输实时控制数据和状态反馈数据。

非周期性数据帧：用于传输配置数据和诊断信息。

广播帧：用于网络配置和管理。

2.2.1周期性数据帧

周期性数据帧的结构如下：

|帧头|周期性数据|帧尾|

帧头：包含帧类型、源地址、目标地址等信息。

周期性数据：实际传输的数据，如运动控制命令、状态反馈等。

帧尾：包含校验码等信息，用于确保数据的完整性。

2.2.2非周期性数据帧

非周期性数据帧的结构如下：

|帧头|非周期性数据|帧尾|

帧头：包含帧类型、源地址、目标地址等信息。

非周期性数据：实际传输的数据，如设备配置、诊断信息等。

帧尾：包含校验码等信息，用于确保数据的完整性。

2.3网络拓扑

SercosIII支持多种网络拓扑结构，包括线性、环形和树形拓扑。不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，可以根据实际需求选择合适的网络拓扑。

2.3.1线性拓扑

线性拓扑是最简单的网络结构，设备依次连接形成一条线。这种结构适用于设备数量较少且分布较集中的场景。

2.3.2环形拓扑

环形拓扑通过冗余路径提高网络的可靠性。设备连接成一个环，数据在环内传输。如果某一段路径出现故障，数据可以通过另一段路径继续传输。

2.3.3树形拓扑

树形拓扑适用于设备数量较多且分布较广的场景。主站连接多个从站，每个从站可以再连接更多的子从站，形成一个树状结构。

3.SercosIII设备类型

3.1主站设备

主站设备是SercosIII网络的控制中心，负责周期性数据的发送和接收。常见的主站设备包括PLC（可编程逻辑控制器）、CNC（计算机数控系统）和运动控制器等。

3.2从站设备

从站设备是SercosIII网络的执行单元，负责接收主站的周期性数据并执行相应的控制命令。常见的从站设备包括伺服驱动器、I/O模块和编码器等。

3.3通信模块

通信模块是主站和从站之间的桥梁，负责数据的转换和传输。常见的通信模块包括以太网通信模块、光纤通信模块等。

4.SercosIII通信配置

4.1网络配置

网络配置是SercosIII