本文導(dǎo)讀

求遠(yuǎn)電子基于先楫半導(dǎo)體HPM6E80推出的HPM6E00_EtherCAT_MDR高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)器方案，提供完善的軟硬件參考，可極大的降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難度，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

HPM6E00_EtherCAT_MDR高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)器

總線型伺服驅(qū)動(dòng)器是一種用于控制伺服電機(jī)的設(shè)備，它通過(guò)總線通信協(xié)議（如CANopen、EtherCAT等）與上位機(jī)或控制系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸與控制指令下達(dá)，能同時(shí)控制多個(gè)伺服電機(jī)協(xié)同工作，在自動(dòng)化生產(chǎn)線、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具備高速響應(yīng)、高精度定位、靈活組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 HPM6E00_EtherCAT_MDR是求遠(yuǎn)電子基于HPM6E80精心推出的一套高壓伺服EtherCAT從站驅(qū)動(dòng)器方案。依托EtherCAT通信技術(shù)，作為從站與主站進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)交互，接收主站下達(dá)的各類(lèi)控制指令，像位置控制指令、速度調(diào)節(jié)指令以及力矩設(shè)定指令等。在高壓環(huán)境下，其憑借出色的性能，精準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)高壓伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，確保電機(jī)在高電壓工況下依然能實(shí)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(duì)精度和動(dòng)力要求較高的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，比如大型數(shù)控機(jī)床、重型自動(dòng)化生產(chǎn)線等，提供可靠的動(dòng)力支持與精準(zhǔn)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(píng)估功能，極大的降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難度，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)

?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(dòng)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(duì)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(guò)外部USB口進(jìn)行軟件調(diào)試、下載及串口通信

圖2 接口說(shuō)明圖

整體控制流程

在本方案中，伺服電機(jī)采用了先進(jìn)的FOC三環(huán)控制方式，這其中涵蓋了極為關(guān)鍵的電流環(huán)、速度環(huán)以及位置環(huán)。通過(guò)這三環(huán)的協(xié)同配合，使得電機(jī)可以達(dá)成對(duì)位置、速度以及力矩的精確控制，從而在各種應(yīng)用場(chǎng)景中都展現(xiàn)出卓越的性能。與此同時(shí)，本方案借助三路sigma-Delta ADC來(lái)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(yùn)用編碼器來(lái)采集位置信息，并將其作為反饋內(nèi)容，通過(guò)這樣的反饋機(jī)制，電機(jī)可以實(shí)時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，讓整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行得更加穩(wěn)定、高效且精準(zhǔn)。

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(shí)時(shí)以太互聯(lián)，雙RISC-V內(nèi)核的微控制器。HPM6E00系列提供多達(dá)4端口千兆以太交換機(jī)，支持時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可以在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)基于高實(shí)時(shí)性低延時(shí)以太網(wǎng)的高性能伺服電機(jī)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制等應(yīng)用。

處理器優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

?高性能雙核RISC-V處理器，主頻高達(dá)600MHz； ?片內(nèi)最大支持2MB SRAM； ?支持4端口千兆以太網(wǎng)交換機(jī)，且支持TSN協(xié)議； ?支持3端口的EtherCAT從站控制器； ?支持4個(gè)高分辨率PWM模塊（32通道），調(diào)制精度高達(dá)100ps； ?支持4個(gè)編碼器接口，支持脈沖式與絕對(duì)值式位置傳感器，2個(gè)旋變解碼器； ?支持運(yùn)動(dòng)管理控制器、坐標(biāo)變換器和環(huán)路計(jì)算器以及可編程邏輯模塊PLB； ?支持4個(gè)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(gè)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