賦能高效化之路丨極海APM32F407低壓伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用方案

作為現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制的重要組成部分，低壓伺服驅(qū)動(dòng)器通過力矩、速度、位置三種方式對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，被廣泛應(yīng)用于低壓供電場(chǎng)合、定位控制、移動(dòng)供電場(chǎng)合等安裝空間小、用電安全高的自動(dòng)化應(yīng)用場(chǎng)景中，如智能物流AGV驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、風(fēng)電變槳系統(tǒng)、人機(jī)協(xié)同的協(xié)作機(jī)器人、產(chǎn)線傳送裝置、通道閘門控制、抓取及搬運(yùn)機(jī)械裝置、雕刻機(jī)等。

MCU作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制核心，是系統(tǒng)整體性能與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

極海低壓伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用方案介紹

極海APM32F407低壓伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用方案，具有高效運(yùn)算處理能力、高可靠性、高功率密度，在不同溫度、濕度、振動(dòng)等工業(yè)環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，主控MCU豐富外設(shè)接口支持伺服電機(jī)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)。

APM32F407 低壓伺服驅(qū)動(dòng)器方案特點(diǎn)：

? 速度控制模式：通過按鍵設(shè)定目標(biāo)速度，電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在目標(biāo)速度；

? 位置模式模式：通過按鍵設(shè)定目標(biāo)位置，電機(jī)能精準(zhǔn)停留在設(shè)定位置；

? 編碼器接口：可連接增量編碼器，實(shí)現(xiàn)高精度控制；

? EtherCAT模塊：可實(shí)現(xiàn)EtherCAT通信，配合PLC、PC、EC實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制；

? 人機(jī)交互：讀取FLASH的UI素材并顯示到LCD屏，LCD能顯示目標(biāo)速度/位置、實(shí)際速度/位置、運(yùn)行模式、運(yùn)行狀態(tài)，更直觀地體現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

APM32F407 低壓伺服驅(qū)動(dòng)器方案實(shí)現(xiàn)框圖

APM32F407 MCU優(yōu)勢(shì)：

出色的運(yùn)算能力

Arm®Cortex®-M4F內(nèi)核，主頻高達(dá)168MHz，支持單精度FPU和增強(qiáng)型DSP處理指令，在常溫下可以進(jìn)行適當(dāng)超頻以滿足伺服控制系統(tǒng)uS級(jí)別電流環(huán)控制等高實(shí)時(shí)性應(yīng)用。

豐富的片上資源

? 大容量存儲(chǔ)，F(xiàn)lash 高達(dá)1MB，SRAM 192+4KB，可擴(kuò)展內(nèi)部SDRAM 2MB，支持外部存儲(chǔ)器拓展，滿足復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

?  內(nèi)置eMMC接口，Wait時(shí)序在100ns以內(nèi)，滿足與外圍FPGA高效通信應(yīng)用

?  內(nèi)置CAN接口，實(shí)現(xiàn)CANopen總線協(xié)議，與PLC等主站通信

?  內(nèi)置最高通信速率可達(dá)42Mbit/s的SPI接口，可快速訪問EtherCAT 芯片，實(shí)現(xiàn)EtherCAT總線通信

豐富的應(yīng)用外設(shè)，滿足伺服控制系統(tǒng)種類繁多的外圍器件的連接與應(yīng)用場(chǎng)景，可對(duì)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器和減速機(jī)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)于分立式的功率密度，充分優(yōu)化系統(tǒng)。

高性能ADC

集成3個(gè)12位獨(dú)立ADC，可對(duì)電機(jī)電流和母線電壓進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)有效的閉環(huán)控制。

極海可提供低壓伺服驅(qū)動(dòng)器整個(gè)開發(fā)過程中的軟硬件技術(shù)支持與demo板。整機(jī)模塊工作過程如下：主控采用APM32F407高性能MCU，通過高級(jí)定時(shí)器，可輸出3組互補(bǔ)PWM來控制PMSM電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；通過3個(gè)獨(dú)立ADC對(duì)電機(jī)電流和母線電壓進(jìn)行采樣；通用定時(shí)器的編碼器模式獲取增量編碼器的脈沖信號(hào)；通過電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度穩(wěn)定控制、位置精準(zhǔn)控制；通過SPI訪問EtherCAT從站芯片，實(shí)現(xiàn)EtherCAT總線通信。

APM32F407 低壓伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)物圖

APM32F407 低壓伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用方案規(guī)格：

?兩種控制模式

速度模式：可設(shè)定目標(biāo)速度，電機(jī)按照設(shè)定速度旋轉(zhuǎn)。

位置模式：可設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度，電機(jī)停留在設(shè)定位置。

?接口資源

1：霍爾信號(hào)接口

2：編碼器信號(hào)接口

3：UVW接口

4：LCD顯示

5：EtherCAT接口

6：12~60V電源接口

7：按鍵（從上到下）：參數(shù)減，模式切換，啟/停，參數(shù)加

?控制方式

雙閉環(huán)控制（速度模式）

三閉環(huán)控制（位置模式）

?PWM頻率

10KHz

?電機(jī)轉(zhuǎn)速

-3000~3000rpm（4對(duì)極）

?位置設(shè)置范圍

0~36000°

面向電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，極海憑借豐富的MCU產(chǎn)品線、經(jīng)驗(yàn)成熟的方案設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及快速周到的技術(shù)支持，滿足從消費(fèi)到工業(yè)應(yīng)用的各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)需求，已與多家終端廠商深度合作。隨著電機(jī)產(chǎn)品智能化升級(jí)與應(yīng)用范圍的不斷拓展，極海將繼續(xù)在產(chǎn)品線布局、功能、性能上持續(xù)突破創(chuàng)新。