简介
随着工业4.0的发展,越来越多的终端设备迈向智能化、网络化。智能化要求终端设备具有高性能输出,能实时处理数据并做相应的反馈;而由于现场域数据量增大,传统的串口总线或者现场总线已经不能满足要求,如何在提高处理性能的同时,实现高速的网络通讯?
本文将介绍由瑞萨电子给大家带来基于瑞萨电子的RX72M产品的单芯片EtherCAT伺服参考设计方案(并由瑞萨电子的第三方合作伙伴睿德为委托设计)。
现场域(或叫现场层),这里主要是指OT域(运营技术)设备的应用场合,包括了原来现场总线(或者工业以太网)通讯的所有设备,如IO模块、伺服、传感器、减速器等。
RX72M的主要特性
■ 支持主流的工业网络通信协议,示例软件包括:EtherCAT、PROFINET RT、Ethernet/IP、Modbus TCP和作为工业以太网软件的OPC UA
■ 集成2通道的EtherCAT从站控制器
■ 高达240MHz主频和1396 CoreMark算力的性能,支持1MB SRAM
■ 带有双精度浮点运算单元以及专门针对马达控制的三角函数加速器,可实现sin, cos, 反三角函数以及开方根函数运算
■ 具有丰富的PWM控制输出以及模拟信号单元,支持多达2轴的电机驱动
■ 支持6通道的Delta-sigma调制器接口,支持电流环反馈信号
■ 支持多种封装,轻松实现小型化PCB设计
工业以太网通讯性能的增强在高性能CPU计算能力的加持下,对于工业应用并实现工业4.0至关重要,RX72M及其解决方案为广大客户提供了一个高性价比的产品,帮助客户减少开发成本,快速提供符合工业以太网通讯标准的解决方案并投放市场,RX72M是您值得信任的最佳选择!
下面让我们来看看本方案的具体规格跟操作吧。
目录
1. 概述
2. 功能介绍
3. 操作说明
4. 规范
1. 概述
1.1 概述
本方案介绍了基于RX72M的单芯片EtherCAT伺服控制板的硬件架构、电源和接口定义,EtherCAT通信的连接,以及通过TwinCAT3控制电机操作等。
该方案的控制板使用的主芯片型号:R5F572MDDDFB(RX72M 144脚 & 2M Flash版本)
该方案的驱动板使用交流220V电源,功率0.75kW,可以驱动AC220V 50W—400W的电机。
当前配置的电机是珠海凯邦电机,型号为BM0602A1PD-A,参数如下:
-
AC:220V,额定电流:1.6A,最大电流:5.6A
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额定输出功率200W,额定转矩0.64N·m
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额定转速300rpm,最大转速600rpm
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编码器:多摩川绝对值编码器,分辨率是单圈17位/多圈16位
软件开发环境:
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IDE: e2 studio 2021-01
-
编译器:CCRX-V3.01
注意
断开电源后,一定要等点击电源指示灯D27熄灭后,才可以碰触驱动板。
1.2 整体架构
控制板硬件整体架构图如下:
图1 控制板整体架构图
图2 驱动板整体架构图
1.3 外观图
图3 驱动器整机图
图4 控制板图
2. 功能介绍
2.1 控制板主要器件列表(瑞萨)
图5 瑞萨器件列表
2.2 RX72M控制板介绍
图6 控制板接口图
2.2.1 仿真J2/烧录CON1接口
使用如下图的仿真口J2可以连接E1 / E2 Lite / EZ-Cube2等支持RX系列FINED通信的仿真器。
图7 仿真接口
1. 仿真模式:跳线J26跳线全部NC;J2仿真口连接E1 / E2 Lite / EZ-Cube2,可以使用FINE的模式仿真。
2. 在仿真的时候,如果使用仿真器给控制板供电,程序可以正常调试,但是因控制板部分电路是5V供电,部分功能可能不正常。
3. USB口烧录:跳线J26:1-2短接 / 3-4 短接,并使用USB线连接CON1和电脑,此时按仿真接口旁的复位按钮,MCU进入USB Boot模式,可以使用Renesas Flash Programmer连接板子烧录RX72M。
4. 没有连接交流驱动板的时候,可以使用CON1: USB口给控制板供电。
2.2.2 编码器接口J7
编码器接口,使用DB15母座,引脚定义如下表。
图8 编码器接口
1. 如果使用多摩川绝对值编码器:D+ / D- / 5V / GND(连接黄色部分)
2. 如果为增量型编码器,需要连接:A / B / Z,以及霍尔信号:U / V / W
2.2.3 I2C按键板接口J4
I2C按键板接口定义如下表。
表1 I2C按键板接口(J4)
2.2.4 SPI 接口J14
SPI接口定义如下表。
表2 SPI 接口(J14)
2.2.5 通信指示灯 (EtherCAT)
EtherCAT通信指示灯如下表。
表3 EtherCAT通信指示灯
2.2.6 UART接口J1
UART接口定义如下表。
表4 UART 接口(J1)
2.3 交流驱动板介绍
图9 交流驱动板接口介绍
2.3.1电源指示灯
交流驱动板上有两个红色指示灯,如上图位置,分别是D29红色指示灯,表示控制电源指示灯。
D27红色LED指示灯:电机电源指示灯。
注意
断开电源后,一定要等电机电源指示灯D27灭后,才可以碰触驱动板。
2.3.2 控制板与驱动板接口P2
下图是控制板驱动板的接口定义。
表5 驱动板接口定义 (P2)
说明:
1. IGBT温度:使用模拟信号A_T_IGBT。I2C接口预留,Pin4: SCL / Pin6: SDA
2. 母线电压:使用数字信号MCLK0 / MDAT0, A_V_PN是预留的模拟信号
3. 电流采样:
V相:MCLK1/MDAT1
W相:MCLK2/MDAT2
A_IV / A_IW:是预留的模拟信号
4. FAN预留
5. +15V / -15V:为预留,控制板暂时不需使用
6. 5V:2A
7. 24V:500mA左右
2.3.3 电源/电机接口P4
图10 电源/电机接口定义图
• 接口:BHP 5-12-11.0-11/TML
• LA~LB:交流电压220V
• L1~L2:交流电压220V
• UVW:连接电机的UVW相
• P~AGND:如果L1~L2没有接入交流,也可以从P~AGND接入直流电压(<300V)
• EARTH:接入大地
注意
在连接AC交流电源时,EARTH信号需要接入插座大地信号。
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原文标题:RX72M单芯片EtherCAT伺服方案(上)概述与功能介绍
文章出处:【微信号:瑞萨MCU小百科,微信公众号:瑞萨MCU小百科】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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