赋能高效化之路丨极海APM32F407低压伺服驱动器应用方案

时间：2023-06-20 14:07:43

关键字：低压伺服驱动器协作机器人智能物流

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[导读]作为现代工业运动控制的重要组成部分，低压伺服驱动器通过力矩、速度、位置三种方式对伺服电机进行精准控制，被广泛应用于低压供电场合、定位控制、移动供电场合等安装空间小、用电安全高的自动化应用场景中，如智能物流AGV驱动系统、风电变桨系统、人机协同的协作机器人、产线传送装置、通道闸门控制、抓取及搬运机械装置、雕刻机等。

作为现代工业运动控制的重要组成部分，低压伺服驱动器通过力矩、速度、位置三种方式对伺服电机进行精准控制，被广泛应用于低压供电场合、定位控制、移动供电场合等安装空间小、用电安全高的自动化应用场景中，如智能物流AGV驱动系统、风电变桨系统、人机协同的协作机器人、产线传送装置、通道闸门控制、抓取及搬运机械装置、雕刻机等。

MCU作为电机驱动系统设计的控制核心，是系统整体性能与设计的关键所在。

极海低压伺服驱动器应用方案介绍

极海APM32F407低压伺服驱动器应用方案，具有高效运算处理能力、高可靠性、高功率密度，在不同温度、湿度、振动等工业环境中可实现稳定运行，主控MCU丰富外设接口支持伺服电机系统一体化设计。

APM32F407 低压伺服驱动器方案特点：

• 速度控制模式：通过按键设定目标速度，电机转速稳定在目标速度；

• 位置模式模式：通过按键设定目标位置，电机能精准停留在设定位置；

• 编码器接口：可连接增量编码器，实现高精度控制；

• EtherCAT模块：可实现EtherCAT通信，配合PLC、PC、EC实现复杂的运动控制；

• 人机交互：读取FLASH的UI素材并显示到LCD屏，LCD能显示目标速度/位置、实际速度/位置、运行模式、运行状态，更直观地体现系统的运行情况。

APM32F407 低压伺服驱动器方案实现框图

APM32F407 MCU优势：

出色的运算能力

Arm®Cortex®-M4F内核，主频高达168MHz，支持单精度FPU和增强型DSP处理指令，在常温下可以进行适当超频以满足伺服控制系统uS级别电流环控制等高实时性应用。

丰富的片上资源

• 大容量存储，Flash 高达1MB，SRAM 192+4KB，可扩展内部SDRAM 2MB，支持外部存储器拓展，满足复杂系统设计需求

• 内置eMMC接口，Wait时序在100ns以内，满足与外围FPGA高效通信应用

• 内置CAN接口，实现CANopen总线协议，与PLC等主站通信

• 内置最高通信速率可达42Mbit/s的SPI接口，可快速访问EtherCAT 芯片，实现EtherCAT总线通信

丰富的应用外设，满足伺服控制系统种类繁多的外围器件的连接与应用场景，可对电机、驱动器和减速机进行一体化设计，实现更优于分立式的功率密度，充分优化系统。

高性能ADC

集成3个12位独立ADC，可对电机电流和母线电压进行精确监测，从而实现有效的闭环控制。

极海可提供低压伺服驱动器整个开发过程中的软硬件技术支持与demo板。整机模块工作过程如下：主控采用APM32F407高性能MCU，通过高级定时器，可输出3组互补PWM来控制PMSM电机的转动；通过3个独立ADC对电机电流和母线电压进行采样；通用定时器的编码器模式获取增量编码器的脉冲信号；通过电流环、速度环、位置环控制，实现电机速度稳定控制、位置精准控制；通过SPI访问EtherCAT从站芯片，实现EtherCAT总线通信。