量产型高压伺服EtherCAT驱动器方案上新,原理图&代码开源,支持定制!

发布时间:2025-07-10 阅读量:123 来源: 我爱方案网 作者: bebop

作为工业4.0通信标准的核心载体,EtherCAT总线伺服驱动器的核心竞争力体现在高性能与低成本的统一。主站仅需标准以太网端口,从站通过专用控制芯片(如NXP RT1180)集成EtherCAT协议栈,省去脉冲模块或模拟量转换硬件,显著降低硬件成本 。更关键的是,其有效数据载荷率超90%,100Mbps带宽下可同步控制64轴伺服且周期≤250μs,CPU负载较传统方案降低25%-30%。


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。

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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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先楫半导体还推出了基于HPM6E00开发的高压伺服EtherCAT从站驱动器方案和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高压伺服EtherCAT从站驱动器方案

方案依托EtherCAT通信技术,作为从站与主站进行高效的数据交互,接收主站下达的各类控制指令,像位置控制指令、速度调节指令以及力矩设定指令等。在高压环境下,其凭借出色的性能,精准驱动高压伺服电机运转,确保电机在高电压工况下依然能实现稳定且精确的位置控制、速度跟随以及力矩输出,为众多对精度和动力要求较高的工业应用场景,比如大型数控机床、重型自动化生产线等,提供可靠的动力支持与精准的控制保障。该控制器具有两端口的EtherCAT从站输入输出,支持EtherCAT CIA402协议,支持多种编码器、通讯接口及控制接口。该方案完成度高,用户可快速评估功能,极大地降低产品开发难度,缩短产品上市时间。

方案规格:

➢ 输入:AC 200-240V 4.0A 50/60Hz➢ 输出:AC 0-240V 2.8A 0-500Hz 400W➢ 600M双核RISC-V处理器提供澎湃动力➢ 支持两端口的的EtherCAT从站输入输出➢ 支持EtherCAT CIA402协议➢ 支持支持多摩川绝对值编码器以及增量式编码器➢ 支持两路隔离CANFD、两路隔离RS-485、两路RS-232➢ 支持8路隔离DI、8路隔离DO➢ 内带调试器,可直接通过外部USB口进行软件调试、下载及串口通信

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接口说明图

先楫HPM6E00伺服驱动器整机方案
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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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