高效驱动开启精密控制时代│先楫HPM6E00伺服驱动器方案

 

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
• 丰富的回零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

 

 

• 高性能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控制器
• 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：