【導(dǎo)讀】伺服驅(qū)動器是一種集伺服驅(qū)動技術(shù)、?PLC技術(shù)、?運動控制技術(shù)于一體的全數(shù)字化驅(qū)動器，通過精確控制電機的位置、?速度和力矩，?實現(xiàn)高精度、?高效率的運動控制，?是高端裝備和智能機器的核心控制部件。?伺服驅(qū)動器的MCU通過高度集成化、?優(yōu)化控制算法、?高性能處理、?安全性和可靠性以及多軸伺服控制五大特點，?為伺服驅(qū)動系統(tǒng)提供了高效、?精確和可靠的控制解決方案。

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伺服驅(qū)動器的MCU具有以下特點?

（1）高度集成化

?MCU（?微控制單元）?將中央處理器（?CPU）?的頻率與規(guī)格進行適當縮減，?并將內(nèi)存、?計數(shù)器、?USB、?A/D轉(zhuǎn)換、?UART、?PLC、?DMA等周邊接口，?甚至LCD驅(qū)動電路都整合在單一芯片上，?形成芯片級的計算機，?為不同的應(yīng)用場合提供不同組合控制。?

（2）優(yōu)化控制算法

?伺服控制MCU內(nèi)置針對工業(yè)機器人和電機控制進行了優(yōu)化的IP，?以促進對伺服電機的高級控制。?這些MCU具有專用硬件加速器，?促進在工業(yè)機器人和其他工廠自動化應(yīng)用中實施伺服控制所需的高速位置計算。?

（3）高性能處理

?在短至1.5 μs的時間范圍內(nèi)執(zhí)行的電流控制環(huán)路計算，?使開發(fā)人員能夠創(chuàng)建低成本的伺服系統(tǒng)。?這表明伺服控制MCU具有高性能的處理能力，?能夠快速響應(yīng)并精確控制伺服電機。?

（4）安全性與可靠性

?伺服控制MCU集成了硬件加密技術(shù)，?確保工業(yè)設(shè)計的安全性和可靠性。?此外，?新型的AI算法使得開發(fā)人員能夠在單個MCU中采用諸如電機控制故障檢測之類的功能，?進一步提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。?

（5）多軸伺服控制

?在多軸伺服控制應(yīng)用中，?高性能MCU能夠?qū)崿F(xiàn)單芯片對多個伺服電機的運動控制，?如三軸伺服數(shù)控機床解決方案，?可以在1分鐘內(nèi)繪制世界地圖，?顯示出其對高速和高精度控制的支持。?

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方案一：基于先楫HPM6E80的驅(qū)控一體多軸伺服驅(qū)動器實戰(zhàn)案例

Samkoon M9是一款模塊化可擴展EtherCAT總線伺服驅(qū)動器，整流模塊支持3-5KW，逆變模塊支持400W-750W單雙軸以及1500W單軸輸出，支持內(nèi)置抱閘繼電器，支持TYPE-C USB調(diào)試接口，配合上位機可以實現(xiàn)伺服參數(shù)的快速導(dǎo)出導(dǎo)入及曲線波形監(jiān)視。M9系列伺服以完全國產(chǎn)自主的RISC-V內(nèi)核的HPM6E80處理器為主控芯片，HPM6E80為雙核處理器，每個核主頻高達 600MHZ，具有豐富的外設(shè)，采用單顆芯片方案即可實現(xiàn)EtherCAT總線伺服系統(tǒng)的應(yīng)用。

方案優(yōu)勢

? 模塊化設(shè)計，可擴展EtherCAT總線PLC及總線模塊。

? 逆變軸共母線，能量回饋與能量消耗形成動態(tài)平衡，節(jié)省電能。

? 體積小,功率密度高，4軸節(jié)省25%空間，6軸節(jié)省35%空間。

? 內(nèi)置MOS控制抱閘通斷，抱閘接線更簡單。

? 優(yōu)化硬件設(shè)計，多軸伺服漏電流小。

? 可搭配EtherCAT總線PLC模塊，多軸驅(qū)動和驅(qū)控一體同時覆蓋。

? EtherCAT采用單芯片實現(xiàn)，穩(wěn)定性更好，成本更優(yōu)。

? 電流環(huán)刷新頻率64KHZ，速度環(huán)帶寬3.1KHZ。

應(yīng)用場景

HPM6E00系列產(chǎn)品致力于將硬件和控制環(huán)路小型化，實現(xiàn)了高性能MCU與高實時性、低延時工業(yè)以太網(wǎng)的高度集成，避免了信號處理過程中的二次運算，提高了整體效率。十分適合用于高性能伺服電機控制、機器人運動控制、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等多樣化應(yīng)用中。

方案二：先楫HPM6300低壓伺服驅(qū)動器應(yīng)用方案

基于HPM6300的低壓伺服驅(qū)動器應(yīng)用方案，具有高性能、高可靠性、高性價比等優(yōu)點，在不同溫度、濕度、振動等工業(yè)環(huán)境中可實現(xiàn)穩(wěn)定運行，主控MCU豐富外設(shè)接口支持伺服電機系統(tǒng)一體化設(shè)計。

典型系統(tǒng)框圖

方案特點

? 采用先楫高性能、高實時性的微控制器HPM6300系列，主頻高達 648MHz，Coremark 高達 3390，提高了伺服的響應(yīng)特性。

? 利用HPM6300的 3個獨立 16位ADC，可同時采集電機電流和母線電壓進行快速采樣，提高伺服的控制精度。

? 支持大容量本地存儲，128KB ILM (0等待指令SRAM) 和128KB DLM (0等待數(shù)據(jù)SRAM)，提高代碼或數(shù)據(jù)的訪問速度，有助于實現(xiàn)快速電流環(huán)。

? 內(nèi)置16位 FMEC接口，滿足與外圍FPGA或 EtherCAT從站芯片進行高效通信。

? 完整開源的的位置、速度、電流三環(huán)FOC源碼，其中，電流環(huán)延時僅1.06us，有效縮短客戶的產(chǎn)品開發(fā)時間，為 ”單芯片” 伺服提供可能性。

? 內(nèi)置 CAN接口，支持 CANFD通訊。

? 內(nèi)置 FFT/FIR協(xié)處理器，實現(xiàn)快速的FFT計算，對于電流、電壓信號進行實時分析，助力電機預(yù)維護功能。

產(chǎn)品優(yōu)勢

（1）高性能CPU

? RISC-V 內(nèi)核，支持雙精度浮點運算及強大的 DSP 擴展，主頻高達 648MHz。

? 32KB 高速緩存 (I/D Cache) 和高達 256KB 的零等待指令和數(shù)據(jù)本地存儲器 (ILM / DLM)，加上 512KB 通用SRAM。

? 內(nèi)置快速傅里葉變換和數(shù)字濾波器硬件加速引擎，極大提升 FFT 和 FIR 的運算速度。

（2）高性能模擬資源

? 3 個 2MSPS 16 位高精度 ADC，配置為 12 位精度時轉(zhuǎn)換率可達 4MSPS，多達 24個模擬輸入通道。

? 2個模擬比較器和 1個 1MSPS 12 位 DAC。

（3）片內(nèi)資源豐富

? 1 個百兆以太網(wǎng)，支持IEEE1588；1 個內(nèi)置 PHY 的高速USB；2路CAN/CAN-FD；支持 9路 UART、 4路SPI、 4路I2C 等外設(shè)。

? 2 組共 16 路精度達 3.0ns 的 PWM。

（4）安全

? 集成 AES-128/256, SHA-1/256 加速引擎和硬件密鑰管理器。

? 基于芯片生命周期的安全管理，以及多種攻擊的檢測，進一步保護敏感信息。

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