国产全新伺服驱动器方案推出!集成EtherCAT协议,整套代码开源可交付

发布时间:2024-11-7 阅读量:2151 来源: 我爱方案网 作者: bebop

摘要:EtherCAT能够提供非常高的实时性能,这对于需要快速响应的工业控制系统至关重要。EtherCAT通过硬件加速处理以太网帧,减少了数据传输延迟,提高了系统的反应速度。集成EtherCAT的MCU可以直接与网络中的其他设备进行通信,无需额外的接口卡或专用通信处理器。这不仅简化了硬件设计,还降低了成本和复杂度。


EtherCAT 技术在中国工业领域有广泛的应用,但使用的MCU芯片均被国外品牌垄断,在此背景下,国产高性能MCU厂商先楫半导体推出得到德国Beckhoff 正式授权的国产EtherCAT从站控制芯片——HPM6E00。

HPM6E00系列是国内首款拥有德国倍福公司正式授权的EtherCAT从站控制器的高性能MCU产品,具备高性能运动控制、高实时工业以太网互联的特性,提供RISC-V双核、多达3端口千兆以太网路由模块,支持多种工业以太网协议和时间敏感网络 (TSN: Time-Sensitive Networking),普遍适用于高性能伺服电机控制、机器人运动控制、数据传输系统和监控系统等场景。

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EtherCAT 从站设备则通过集成的 EtherCAT 从站控制器(ESC)来实现在硬件层面高速动态处理数据帧的功能。ESC 能够“即时”解析和响应数据帧,这不仅使得网络的整体性能更加稳定可测,同时也保证了从站设备的性能不受特定实现方法的影响。这种架构设计极大地增强了 EtherCAT 系统的灵活性和可靠性,使其成为工业自动化领域中广泛采用的通信标准之一。


EtherCAT从站设备使用一个价格低廉的从站控制器芯片(ESC)。ESC可以是ASIC、FPGA,或集成有该协议标准的微控制器。对于简单的EtherCAT从站设备,甚至无需额外的微控制器,其输入输出可直接与ESC连接。


任何一个EtherCAT从站,无论是IO模块,还是伺服电机,都需要ESC来实现EtherCAT通信。ESC可分为以下几种:


1.ASIC芯片形式的ESC:开发1个从站就需要购买1个ESC,50个从站就需要50个ESC。比如Beckhoff的ET1100、ET1200;Hilscher的netX500、netX51、netX52、netX100;ADI的TMC8462;HMS的Anybus NP40等等。


2.IP Core形式的ESC:此类ESC以IP Core的形式存在,开发任何数量的从站只需购买一次IP Core即可。如Beckhoff的ET1810/1811/1812(用于Altera FPGA)和ET1851/1816/1817(用于Xilinx FPGA)。这种方式使用FPGA实现ESC功能,提供高性能和灵活性。


3.集成了PHY的ESC解决方案:如亚信电子的AX58100、AX58200和AX58400;Microchip的LAN9252、LAN9253和LAN9254。这些方案集成了PHY,降低了成本。


4.主控集成了ESC:如英飞凌的XMC4300、XMC4800;瑞萨电子的RZ/N2L、RZ/T2M、RX72M,先楫的HPM6E00等,性能更高。


值得注意的是,目前先楫半导体还推出了基于HPM6E00开发的全套伺服驱动器整机方案,方案整套代码开源可交付,更方便工程师设计开发相应方案。


先楫HPM6E00伺服驱动器整机方案



先楫HPM6E00伺服驱动器支持单相AC~90V- AC~253V 电源供电,配合100W~750W 高响应伺服电机(电机搭配17位绝对值编码器),实现全闭环功能,电机运行安静平稳。该方案支持适配电机、支持EtherCAT总线控制,支持DI输入和DO输出,具备过流、过压、过载等保护。该方案应用于电子制造、锂电、机械手、包装、机床等行业的自动化设备,以其高性能实现快速精确的位置控制、速度控制和转矩控制,提高系统的响应速度和生产效率。


方案特点



  • 采用先楫半导体国产高性能MCU HPM6E80
- 主频600MHz,双核,性能超过 3390 CoreMark 和 1710 DMIPS
- 支持TSN、千兆工业以太网,支持Beckoff(德国倍福)授权的EtherCAT
- 硬件电流环,Σ∆ 数字滤波,各种编码器接口,包括旋变解码、多摩川、BISS等
- 4个2MSPS,16位高精度 ADC
- 32路100ps高精度PWM信号
  • 支持COE、FOE+OTA等功能
  • 完全开源的软件,包含CiA402、三环控制的源码
  • 配套商用和开源主站:基于HPM6800
  • 支持多种模式:CSP\CSV\CST\PP\PV\HM
  • 完整的位置、速度、力矩三环控制
  • 量产级的参考方案,能帮助客户快速进行产品设计和交付
  • 支持第三方付费定制开发
规格参数:
  • MCU:HPM6E80 (只使用了CPU0)
  • 输入电压范围:AC~90V- AC~253V
  • 额定功率:750W
  • 额定电流:5A
  • 额定转速:3000RPM (根据适配电机)
  • 适配电机:5对极伺服电机
  • 编码器:电机适配17位绝对值编码器(多摩川)
  • 支持通讯方式:EtherCAT (支持CiA402协议)
支持功能:
  • 支持的操作模式:CSP,CSV,CST, PP、PV
  • 富的回零HM模式;
  • 位置、速度、力矩三环控制;
  • 上电软起动、掉电电机绕组短路等;
  • 保护功能:过流、过压、欠压、过载、堵转、过热等



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