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SERCOS簡介及TRIO應(yīng)用

 

     sercos(serial realtime communication specification,串行實時通訊協(xié)議)是一種專門用于在工業(yè)機械電氣設(shè)備的控制單元與數(shù)字伺服裝置及可編程控制器之間實現(xiàn)串行實時數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
     1990年,德國一些著名的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商,如siemens、indramat、bosch、amk,以及一些重要的科研機構(gòu)共同發(fā)起成立了sercos協(xié)會,目的是要在德國建立一個統(tǒng)一的cnc(computer numerical control,計算機數(shù)字控制)單元與數(shù)字伺服裝置之間的接口標(biāo)準(zhǔn),從而保證遵循此標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出的相關(guān)設(shè)備具有良好的互換性。1992年,該標(biāo)準(zhǔn)被提議為德國和國際標(biāo)準(zhǔn)din/iec 44。1995年,該標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)iec 61491。從此,sercos協(xié)議被歐洲多個國家及美國和日本的數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)制造商廣泛接受,并開始開發(fā)和生產(chǎn)符合該協(xié)議的產(chǎn)品。該協(xié)議的應(yīng)用成為自20世紀(jì)90年代末以來伺服技術(shù)的一個重要發(fā)展方向,其應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的數(shù)控機床擴大到各類數(shù)控機械。
     數(shù)字伺服裝置的出現(xiàn)是數(shù)控技術(shù)發(fā)展史上一個重要的里程碑。采用數(shù)字伺服裝置,使所有指令值和實際值都能在一個微控制器內(nèi)完成處理,不但能實現(xiàn)傳統(tǒng)的扭矩環(huán)和速度環(huán)控制,而且能在極短的時間內(nèi)完成精插補,實現(xiàn)位置環(huán)控制。與使用模擬伺服裝置相比,采用數(shù)字伺服裝置能獲得更高的加工精度和加工速度,且控制硬件簡單,系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本都大大降低。
     伴隨著數(shù)字伺服裝置的發(fā)展,如何實現(xiàn)控制單元與數(shù)字伺服裝置之間的數(shù)據(jù)通訊成為一個關(guān)鍵問題,即必須為控制單元和數(shù)字伺服裝置配備合適的數(shù)字接口。實踐證明,采用sercos接口連接控制單元和數(shù)字伺服裝置,實現(xiàn)串行實時數(shù)據(jù)通訊,具有以下優(yōu)點:簡化控制單元和伺服裝置之間的接線;簡化控制硬件,使調(diào)試更方便;可以傳輸參數(shù)、指令和狀態(tài)等數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)傳輸沒有漂移,可以實現(xiàn)遠距離控制。
     作為一種專門用于控制單元和數(shù)字伺服裝置之間的串行實時數(shù)據(jù)通訊接口,sercos以其優(yōu)良性能被世界眾多占主導(dǎo)地位的數(shù)控系統(tǒng)制造商和機床生產(chǎn)廠所選用。更為重要的是,國際電工委員會(international electro technical commission)于1995年批準(zhǔn)其為國際標(biāo)準(zhǔn)iec 61491,英文全稱為:electrical equipment to industrial machines serial data bbbb for real time communication between controls and drives,為其在世界范圍的推廣與應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。
     全國工業(yè)機械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會制定了與sercos國際標(biāo)準(zhǔn)iec 61491相對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn):《gb/t 18473-2001工業(yè)機械電氣設(shè)備控制與驅(qū)動裝置間實時串行通訊數(shù)據(jù)鏈路》,由國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2001年10月24日發(fā)布,2002年4月1日開始執(zhí)行。在此之前,sercos總線已被應(yīng)用于實踐,如今全球有70多家公司能提供帶有sercos接口的數(shù)字產(chǎn)品,國外生產(chǎn)的各類印刷機、食品包裝機、裝配機器人、半導(dǎo)體加工設(shè)備、紡織機及其它具有特殊用途的機器中也不乏sercos總線的應(yīng)用。目前,sercos是唯一的運動總線標(biāo)準(zhǔn),在全球范圍內(nèi)超過120家控制器和驅(qū)動廠商支持。
  sercos接口物理層由光纖電纜構(gòu)成,數(shù)字式通訊方式(無信號漂移問題,指令和反饋數(shù)據(jù)精度可達32-bit),通訊速率為4 m bit/sec,很快將能達到6 mbit/sec,由于采用了光學(xué)介質(zhì),不會受到任何電氣系統(tǒng)的干擾。光纖連接替代了多軸控制系統(tǒng)中的數(shù)百根接線,從而有效提高工程速度,降低工程調(diào)試及維護時間。低成本的塑料光纖可支持最長為130ft的點對點距離,最大環(huán)行距離為32,800ft(參見sercos拓撲圖)。  
    基于sercos的系統(tǒng)可用于高性能的應(yīng)用中,可以連接多達32個伺服驅(qū)動器和一個運動控制器。 (sercos規(guī)范支持254個驅(qū)動器和i/o站點)。sercos通信協(xié)議支持由運動控制器傳送驅(qū)動參數(shù),對伺服驅(qū)動器可以實現(xiàn)自動建立連接、精確控制和智能診斷功能。由于sercos協(xié)議特點決定了其對網(wǎng)絡(luò)通信帶寬的需求相對較低,因此可保證所有連接在sercos網(wǎng)絡(luò)上的運動控制器和伺服驅(qū)動器其通信周期小于1毫秒。采用sercos的用戶會發(fā)現(xiàn),,相比于傳統(tǒng)的模擬技術(shù),sercos使他們的機械運行快速,而且精確度更高。


    trio公司做為sercos的倡導(dǎo)者之一,一直致力于對sercos產(chǎn)品的研制與開發(fā)。在trio公司的運動控制器系列中,推出sercos控制子板,其可以插接在mc206及mc224等一系列產(chǎn)品中,可以使得用戶根據(jù)需要與任何廠家支持sercos接口的伺服驅(qū)動器直接連接使用,打破由一些大公司形成的技術(shù)壁壘,而且配合trio高性能運動控制器的控制功能,能夠完成目前絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。同時,用戶也可以在使用sercos通訊控制方式的同時,再用傳統(tǒng)方式控制伺服運動,從而做到二者的有機融合。
    目前中國的sercos高端市場被歐美兩大家企業(yè)壟斷,為了中國更多企業(yè)受益于這種先進sercos總線技術(shù),trio公司在小功率方面和日立、安川、歐姆龍伺服驅(qū)動器匹配,大功率和德國科比公司伺服驅(qū)動器匹配,構(gòu)成性價比極優(yōu)的運動控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)置簡單明了,編程方式采用非常友好直觀的中文用戶界面。
    全球的sercos協(xié)會高度重視sercos配合trio運動控制器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用,在iac2006展會期間sercos全球協(xié)會主席mr. peter lutz曾親臨trio展臺予以指導(dǎo).


上圖從左至右分別為: sercos全球協(xié)會主席mr. peter lutz、
trio中國首席代表趙鐵男博士、trio全球銷售總監(jiān)mr. roy bamforth

    在iac2006其間,trio公司通過其在美國獲得“工業(yè)設(shè)計大獎”的mc206和為安川公司開發(fā)的sercos模塊,把日本日立伺服、安川伺服和德國科比伺服完美的結(jié)合在一起。如下圖中臺面所示:


(圖中trio總經(jīng)理mr.   chris backhouse正和客戶探討項目)

    sercos為數(shù)字伺服網(wǎng)絡(luò)化鋪就了一條寬闊大道,可以預(yù)見,在不遠的將來,帶有sercos接口的伺服系統(tǒng)將會進入各個與伺服應(yīng)用相關(guān)的領(lǐng)域。力士樂indramat公司在1999年之所以占據(jù)北美伺服驅(qū)動市場10.5%的份額、位居第一位,一方面是該公司在應(yīng)用工程、銷售、服務(wù)及用戶支持方面的加強,另一個主要因素就是承諾開放結(jié)構(gòu)——sercos。目前中國正處于產(chǎn)業(yè)升級的階段,要想提高機電產(chǎn)品在國際市場的核心競爭力,采用各項先進技術(shù)是必然的選擇,trio公司愿以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和技術(shù)為廣大用戶服務(wù),助中國用戶在世界級的舞臺上一展風(fēng)采。

 

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