高效驱动开启精密控制时代│先楫HPM6E00伺服驱动器方案

2024-11-13
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总线型伺服器是指利用总线技术将多个伺服驱动器、传感器、控制器等连接在一起,形成一个整体控制系统,实现了伺服系统的联动控制和数据传输。这种集成化的控制方式不仅提高了系统的可靠性和响应速度,还显著降低了系统的维护成本,实现智能化生产,是现代工业自动化系统中不可或缺的关键组成部分。


国产高性能微控制器产品及解决方案服务商——上海先楫半导体科技有限公司(先楫半导体,HPMicro)研制的HPM6E00伺服驱动器方案是一款采用德国倍福正版授权ESC芯片,支持标准EtherCAT通讯、符合CiA402协议,具备FOE+OTA功能和完整的三环控制功能,完全开源的伺服驱动器方案。该方案成熟及完整度高,以量产为目标,高性价比优势明显达到国内伺服行业的主流产品标准,能极大降低伺服产品的开发难度,有效缩短产品上市时间。


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,降低维护成本,助力企业高效实现生产智能化。


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


HPM6E00 MCU优势



  • 能RISC-V双核,主频高达600MHz
  • 高达2MB SRAM
  • 支持TSN网关,3个外部端口+1个内部端口
  • 支持EtherCAT Slave控制器,3个MAC端口
  • 1个千兆以太网MAC控制
  • 32通道高分辨率PWM控制器,100ps
  • 增量式和绝对值位置传感器接口x4
  • 串行编码器输入/输出:支持多摩川,BISS-C,ENDAT等
  • 8个CAN-FD接口
  • 4个16b SAR ADC
  • 2个4通道ΣΔ滤波器
  • 封装:
    289BGA,14x14,0.8pitch
    - 196BGA,12x12,0.8pitch
  • 工作温度TA:-40 ~ 105˚C


核心硬件功能



EtherCAT高压伺服驱动器是先楫研制的高性能中小功率的直流伺服产品,支持的功率范围为100W~750W,采用以太网通讯接口,支持EtherCAT通讯协议,配合上位机可实现多台伺服驱动器联网运行。


电路设计包含:

  • 电源模块:将AC220V整流成DC310V提供给电机驱动模块。

  • 通讯模块:负责EtherCAT通讯,菜单控制交互,调试交互。

  • 电机控制模块:负责电机驱动, 电机电流采样 ,母线电压采样,编码器读取,故障保护。


软件方案



软件基础流程,参考如下图:



技术与商务支持



目前,先楫半导体HPM6E00伺服驱动器方案Demo已支持测样,整套代码开源可交付。进一步的方案详情与购买事宜,请联系先楫半导体的客户经理及官方代理商。


我们预计今年11-12月会在上海、深圳两地开展线下的HPM伺服工程师集训营课程,课程内容包含但不限于HPM芯片开发、EtherCAT、CiA402、伺服开发等,欢迎大家踊跃参与,详情请与先楫半导体官方客户经理联系。

官方联系邮箱:sales@hpmicro.com

工业自动化和机器控制的飞速发展对伺服电机系统提出了更高效、更精准的需求,先楫半导体的伺服驱动器方案,借助国内首款获得正式授权的ESC芯片—HPM6E00 高性能MCU,助力客户攻克电机控制难题,缩短开发周期,实现无缝实时通信与功能安全设计。展望未来,先楫半导体将一如既往地关注市场需求,持续推出行业创新的解决方案,助力客户解决复杂多样的系统难题。




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先楫半导体

“先楫半导体”(HPMicro)是一家致力于高性能嵌入式解决方案的半导体公司,产品覆盖微控制器、微处理器和周边芯片,以及配套的开发工具和生态系统。公司成立于2020年6月,总部坐落于上海市浦东软件园区,并在天津、苏州、深圳和杭州均设立分公司。核心研发团队来自世界知名半导体公司团队,具有15年以上、超过20个SoC的丰富的开发及量产经验。市场及销售团队来自全球领先半导体分销公司,管理近10亿美金的半导体元器件年销售额,服务超过5000家中国区客户。先楫半导体以产品质量为本,所有产品均通过严格的可靠性测试。目前已经量产6大系列高性能通用MCU产品,产品性能及通用性领先国际同类产品并通过AEC-Q100认证。公司已完成ISO9001质量管理和ISO 26262/IEC61508功能安全管理体系双认证,全力服务中国乃至全球的工业、汽车和能源市场。更多信息,请访问 https://hpmicro.com/