本文導讀

求遠電子基于先楫半導體HPM6E80推出的HPM6E00_EtherCAT_MDR高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動器方案，提供完善的軟硬件參考，可極大的降低產(chǎn)品開發(fā)難度，縮短產(chǎn)品上市時間。

HPM6E00_EtherCAT_MDR高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動器

總線型伺服驅(qū)動器是一種用于控制伺服電機的設備，它通過總線通信協(xié)議（如CANopen、EtherCAT等）與上位機或控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)高效、精準的數(shù)據(jù)傳輸與控制指令下達，能同時控制多個伺服電機協(xié)同工作，在自動化生產(chǎn)線、數(shù)控機床、機器人等領域應用廣泛，具備高速響應、高精度定位、靈活組網(wǎng)等優(yōu)點。 HPM6E00_EtherCAT_MDR是求遠電子基于HPM6E80精心推出的一套高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動器方案。依托EtherCAT通信技術，作為從站與主站進行高效的數(shù)據(jù)交互，接收主站下達的各類控制指令，像位置控制指令、速度調(diào)節(jié)指令以及力矩設定指令等。在高壓環(huán)境下，其憑借出色的性能，精準驅(qū)動高壓伺服電機運轉(zhuǎn)，確保電機在高電壓工況下依然能實現(xiàn)穩(wěn)定且精確的位置控制、速度跟隨以及力矩輸出，為眾多對精度和動力要求較高的工業(yè)應用場景，比如大型數(shù)控機床、重型自動化生產(chǎn)線等，提供可靠的動力支持與精準的控制保障。該控制器具有兩端口的EtherCAT從站輸入輸出，支持EtherCAT CIA402協(xié)議，支持多種編碼器、通訊接口及控制接口。該方案完成度高，用戶可快速評估功能，極大的降低產(chǎn)品開發(fā)難度，縮短產(chǎn)品上市時間。

驅(qū)動器特點

?輸入：AC 200-240V 4.0A 50/60Hz
?輸出：AC 0-240V 2.8A 0-500Hz 400W
?600M雙核RISC-V處理器提供澎湃動力
?支持兩端口的的EtherCAT從站輸入輸出
?支持EtherCATCIA402協(xié)議
?支持支持多摩川絕對值編碼器以及增量式編碼器
?支持兩路隔離CANFD、兩路隔離RS-485、兩路RS-232
?支持8路隔離DI、8路隔離DO
?內(nèi)帶調(diào)試器，可直接通過外部USB口進行軟件調(diào)試、下載及串口通信

圖2 接口說明圖

整體控制流程

在本方案中，伺服電機采用了先進的FOC三環(huán)控制方式，這其中涵蓋了極為關鍵的電流環(huán)、速度環(huán)以及位置環(huán)。通過這三環(huán)的協(xié)同配合，使得電機可以達成對位置、速度以及力矩的精確控制，從而在各種應用場景中都展現(xiàn)出卓越的性能。與此同時，本方案借助三路sigma-Delta ADC來采集三相電流，它能夠以高精度、高頻率的方式捕捉電流數(shù)據(jù)，為后續(xù)的控制調(diào)節(jié)提供可靠依據(jù)。而且，還運用編碼器來采集位置信息，并將其作為反饋內(nèi)容，通過這樣的反饋機制，電機可以實時根據(jù)實際情況進行調(diào)整，進而真正實現(xiàn)精確的位置控制，讓整個系統(tǒng)運行得更加穩(wěn)定、高效且精準。

圖3 控制流程

HPM6E00系列處理器介紹

HPM6E00系列MCU是上海先楫推出的一款高性能、高實時以太互聯(lián)，雙RISC-V內(nèi)核的微控制器。HPM6E00系列提供多達4端口千兆以太交換機，支持時間敏感網(wǎng)絡(TSN: Time-Sensitive Networking)，并且支持EtherCAT從站控制器(ESC:EtherCAT Slave Controller)，以及32路高分辨率PWM輸出，Σ?數(shù)字濾波，高精度運動控制系統(tǒng)，可以在工業(yè)自動化領域?qū)崿F(xiàn)基于高實時性低延時以太網(wǎng)的高性能伺服電機控制、機器人運動控制等應用。

處理器優(yōu)勢特點

?高性能雙核RISC-V處理器，主頻高達600MHz； ?片內(nèi)最大支持2MB SRAM； ?支持4端口千兆以太網(wǎng)交換機，且支持TSN協(xié)議； ?支持3端口的EtherCAT從站控制器； ?支持4個高分辨率PWM模塊（32通道），調(diào)制精度高達100ps； ?支持4個編碼器接口，支持脈沖式與絕對值式位置傳感器，2個旋變解碼器； ?支持運動管理控制器、坐標變換器和環(huán)路計算器以及可編程邏輯模塊PLB； ?支持4個高性能ADC，16位/2MSPS（或12位/4MSPS），最大32路模擬輸入引腳； ?支持2個Σ?數(shù)字濾波SDM；

?支持8路CANFD等眾多通訊接口。

圖5 HPM6E00芯片資源框圖