智能驅(qū)動(dòng) 精準(zhǔn)控制 | 極海G32R501總線型高壓伺服控制器參考方案，加速工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)

高壓伺服控制器是一種高精度電子裝置，用來(lái)控制高壓伺服電機(jī)的位置、速度和力矩，可確保工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、噴繪寫真、激光切割以及自動(dòng)化生產(chǎn)線等設(shè)備實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)定位控制。其通過(guò)提供高效性能、快速響應(yīng)、優(yōu)化能量轉(zhuǎn)換效率，保障伺服系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，有助于推動(dòng)智能制造和工業(yè)4.0的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

隨著工業(yè)自動(dòng)化的持續(xù)發(fā)展以及技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)應(yīng)用的不斷拓展，高壓伺服控制器的市場(chǎng)前景廣闊。未來(lái)幾年，高壓伺服控制器將繼續(xù)沿著高效化、智能化、數(shù)字化方向演進(jìn)，成為推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化智能轉(zhuǎn)型的重要力量，展現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)潛力和市場(chǎng)活力。

極海400W EtherCAT總線型高壓伺服控制器參考方案，主控芯片采用全新發(fā)布的G32R501高性能實(shí)時(shí)控制MCU，具備靈敏感知、高效運(yùn)算、精準(zhǔn)控制等特性；整體方案采用雙核并行處理架構(gòu)設(shè)計(jì)和開放式伺服全功能設(shè)計(jì)，同時(shí)支持上位機(jī)ModBus協(xié)議和EtherCAT總線協(xié)議，提供配套的上位機(jī)參數(shù)調(diào)試工具，可靈活配置400余項(xiàng)伺服參數(shù)，有效滿足各類定制化工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景需求。

400W EtherCAT總線型高壓伺服控制器參考方案介紹

· 輸入電源范圍：?jiǎn)蜗郃C 200V~240V, -10%~+10%, 50/60Hz；

· 額定輸出電流：3.0Arms，最大電流輸出：9.0Arms；

· 速度范圍：±7000rpm，支持弱磁算法；

· 轉(zhuǎn)速精度：額定轉(zhuǎn)速下可達(dá)1‰左右；

· 支持三環(huán)閉環(huán)控制和電機(jī)參數(shù)靜態(tài)辨識(shí)，電機(jī)參數(shù)通過(guò)總線獲取，PID參數(shù)與電機(jī)參數(shù)相關(guān)聯(lián)，可適配不同電機(jī)；支持多種編碼器協(xié)議，支持協(xié)議握手，可兼容不同波特率編碼器；

· 支持EC總線功能，可通過(guò)主站進(jìn)行位置控制；

· 多種控制模式：外部脈沖位置控制、JOG控制、全閉環(huán)位置控制、速度控制、力矩控制；

· 豐富報(bào)警代碼：過(guò)壓/欠壓/過(guò)流/過(guò)載/過(guò)熱/過(guò)速、主電源輸入缺相、再生制動(dòng)狀態(tài)異常、位置偏差/制動(dòng)率過(guò)大、編碼器反饋錯(cuò)誤、行程超限、EEPROM 錯(cuò)誤等。

G32R501實(shí)時(shí)控制MCU特點(diǎn)

· 單芯片方案，基于Cortex-M52雙核架構(gòu)，主頻250MHz，通過(guò)CPU0處理位置環(huán)、速度環(huán)、I/O狀態(tài)、以及協(xié)議處理；通過(guò)CPU1處理位置通信、電流環(huán)以及PWM輸出；

· 通過(guò)3路PWM模塊產(chǎn)生3組互補(bǔ)PWM信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)高精度電機(jī)矢量控制；

· 4個(gè)Σ-Δ濾波器模塊(SDF)，通過(guò)2路SDF采樣兩路相電流信號(hào)數(shù)字量，提升電流信號(hào)的精確度、響應(yīng)效率以及信噪比；

· 2個(gè)UART，1路實(shí)現(xiàn)總線編碼器通訊，并預(yù)留兼容脈沖型編碼器的設(shè)計(jì)；1路支持與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交互；

· 2個(gè)SPI，1路與EtherCAT從站芯片高效通信，實(shí)現(xiàn)EtherCAT總線控制；1路實(shí)現(xiàn)按鍵面板顯示；

· 1個(gè)I2C，實(shí)現(xiàn)外部EEPROM通訊，存儲(chǔ)伺服關(guān)鍵參數(shù)；

· 豐富輸入輸出端口，滿足多種控制信號(hào)輸入或狀態(tài)輸出，提升方案的多場(chǎng)景適用性。

軟硬件介紹

G32R501 400W EtherCAT總線型高壓伺服控制器參考方案，由功率板、控制板、按鍵顯示板組成。

方案框圖

采用三環(huán)級(jí)聯(lián)模式的軟件設(shè)計(jì)：

· 位置環(huán)：給定來(lái)自外部脈沖、總線、I/O控制；位置反饋來(lái)自外部總線編碼器；

· 速度環(huán)：給定來(lái)自位置環(huán)的輸出，也接受來(lái)自外部模擬量或多段速的給定，一般速度環(huán)帶寬不超過(guò) 400Hz；速度反饋來(lái)自編碼器位置解算；

· 電流環(huán)：給定來(lái)自速度環(huán)的輸出，電流反饋由SDF模塊采樣獲得，執(zhí)行周期選為62.5μs。

控制邏輯框圖

G32R501 400W EtherCAT總線型高壓伺服控制器量產(chǎn)級(jí)參考方案，采用雙核并行處理設(shè)計(jì)架構(gòu)，其中CPU0中斷處理時(shí)間低至13.6μs，CPU1中斷處理時(shí)間低至8.6μs，可支持客戶實(shí)現(xiàn)更高性能、更豐富功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

雙核處理架構(gòu)

極海G32R501 400W EtherCAT總線型高壓伺服控制器量產(chǎn)級(jí)參考方案，涵蓋完整的軟硬件設(shè)計(jì)，可提供全功能軟件固件和極海自研的伺服控制上位機(jī)PC調(diào)試工具，支持參數(shù)設(shè)置、JOG調(diào)試、故障排查、波形分析等功能；方案配有詳細(xì)使用指南，方便工程師快速進(jìn)行上手使用、性能評(píng)估以及二次開發(fā)。

極海始終秉承創(chuàng)新為魂、技術(shù)為本的發(fā)展理念，專注于為工業(yè)控制領(lǐng)域提供領(lǐng)先的量產(chǎn)級(jí)參考方案和全面且高效的技術(shù)支持，旨在為廣大工程師和研發(fā)團(tuán)隊(duì)提供強(qiáng)大的創(chuàng)新動(dòng)力。在工業(yè)自動(dòng)化浪潮中，極海將矢志不渝地推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新與突破，愿攜手業(yè)界同仁共同譜寫智能制造新篇章。