國(guó)產(chǎn)全新伺服驅(qū)動(dòng)器方案推出！集成EtherCAT協(xié)議，整套代碼開(kāi)源可交付

發(fā)布時(shí)間：2024-11-7 閱讀量：1748 來(lái)源: 我愛(ài)方案網(wǎng) 作者: bebop

摘要：EtherCAT能夠提供非常高的實(shí)時(shí)性能，這對(duì)于需要快速響應(yīng)的工業(yè)控制系統(tǒng)至關(guān)重要。EtherCAT通過(guò)硬件加速處理以太網(wǎng)幀，減少了數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。集成EtherCAT的MCU可以直接與網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備進(jìn)行通信，無(wú)需額外的接口卡或?qū)Ｓ猛ㄐ盘幚砥?。這不僅簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，還降低了成本和復(fù)雜度。

EtherCAT 技術(shù)在中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但使用的MCU芯片均被國(guó)外品牌壟斷，在此背景下，國(guó)產(chǎn)高性能MCU廠商先楫半導(dǎo)體推出得到德國(guó)Beckhoff 正式授權(quán)的國(guó)產(chǎn)EtherCAT從站控制芯片——HPM6E00。

HPM6E00系列是國(guó)內(nèi)首款擁有德國(guó)倍福公司正式授權(quán)的EtherCAT從站控制器的高性能MCU產(chǎn)品，具備高性能運(yùn)動(dòng)控制、高實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)互聯(lián)的特性，提供RISC-V雙核、多達(dá)3端口千兆以太網(wǎng)路由模塊，支持多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議和時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN: Time-Sensitive Networking)，普遍適用于高性能伺服電機(jī)控制、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等場(chǎng)景。

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EtherCAT 從站設(shè)備則通過(guò)集成的 EtherCAT 從站控制器（ESC）來(lái)實(shí)現(xiàn)在硬件層面高速動(dòng)態(tài)處理數(shù)據(jù)幀的功能。ESC 能夠“即時(shí)”解析和響應(yīng)數(shù)據(jù)幀，這不僅使得網(wǎng)絡(luò)的整體性能更加穩(wěn)定可測(cè)，同時(shí)也保證了從站設(shè)備的性能不受特定實(shí)現(xiàn)方法的影響。這種架構(gòu)設(shè)計(jì)極大地增強(qiáng)了 EtherCAT 系統(tǒng)的靈活性和可靠性，使其成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中廣泛采用的通信標(biāo)準(zhǔn)之一。

EtherCAT從站設(shè)備使用一個(gè)價(jià)格低廉的從站控制器芯片（ESC）。ESC可以是ASIC、FPGA，或集成有該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的微控制器。對(duì)于簡(jiǎn)單的EtherCAT從站設(shè)備，甚至無(wú)需額外的微控制器，其輸入輸出可直接與ESC連接。

任何一個(gè)EtherCAT從站，無(wú)論是IO模塊，還是伺服電機(jī)，都需要ESC來(lái)實(shí)現(xiàn)EtherCAT通信。ESC可分為以下幾種：

1.ASIC芯片形式的ESC：開(kāi)發(fā)1個(gè)從站就需要購(gòu)買1個(gè)ESC，50個(gè)從站就需要50個(gè)ESC。比如Beckhoff的ET1100、ET1200；Hilscher的netX500、netX51、netX52、netX100；ADI的TMC8462；HMS的Anybus NP40等等。

2.IP Core形式的ESC：此類ESC以IP Core的形式存在，開(kāi)發(fā)任何數(shù)量的從站只需購(gòu)買一次IP Core即可。如Beckhoff的ET1810/1811/1812（用于Altera FPGA）和ET1851/1816/1817（用于Xilinx FPGA）。這種方式使用FPGA實(shí)現(xiàn)ESC功能，提供高性能和靈活性。

3.集成了PHY的ESC解決方案：如亞信電子的AX58100、AX58200和AX58400；Microchip的LAN9252、LAN9253和LAN9254。這些方案集成了PHY，降低了成本。

4.主控集成了ESC：如英飛凌的XMC4300、XMC4800；瑞薩電子的RZ/N2L、RZ/T2M、RX72M，先楫的HPM6E00等，性能更高。

值得注意的是，目前先楫半導(dǎo)體還推出了基于HPM6E00開(kāi)發(fā)的全套伺服驅(qū)動(dòng)器整機(jī)方案，方案整套代碼開(kāi)源可交付，更方便工程師設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)相應(yīng)方案。

先楫HPM6E00伺服驅(qū)動(dòng)器整機(jī)方案

先楫HPM6E00伺服驅(qū)動(dòng)器支持單相AC~90V- AC~253V 電源供電，配合100W~750W 高響應(yīng)伺服電機(jī)（電機(jī)搭配17位絕對(duì)值編碼器），實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)功能，電機(jī)運(yùn)行安靜平穩(wěn)。該方案支持適配電機(jī)、支持EtherCAT總線控制，支持DI輸入和DO輸出，具備過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等保護(hù)。該方案應(yīng)用于電子制造、鋰電、機(jī)械手、包裝、機(jī)床等行業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備，以其高性能實(shí)現(xiàn)快速精確的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和生產(chǎn)效率。

方案特點(diǎn)