Ethercat驱动器开发任务书

1、精选优质文档-倾情为你奉上EtherCAT驱动器开发任务书一、 驱动器基本参数1、 PCB设计在设计驱动器PCB时需要采用功率板与逻辑板分开的设计，即至少要设计两块PCB板，将功率板与逻辑板分开。2、 驱动器输入电压驱动器输入电压建议由两部分组成：主电路(功率电路)供电输入，电压为单向交流220V；逻辑电路供电输入，电压为直流24V。采用这种分开供电的好处是，当电机出现异常需要急停时，可以直接断开主电路的供电让电机停止运行，同时保持逻辑电路的供电，可以保持EtherCAT通讯及驱动器中报警记录等部分正常工作。3、 驱动器输出电流驱动器的输出电流为：最大连续输出电流为10A(RMS)，最大峰值输

2、出电流为20A(RMS)。要求能够在驱动器的操作软件中对输出连续电流及峰值电流值进行设置，这样只要电机的连续电流及峰值电流的参数在驱动器10A/20A这个范围内，就可以被驱动。4、 功率放大输出 （二选其一）驱动器的功率输出部分采用PWM放大输出，开关频率 可用软件调整，对电磁马达不小于25KHz，最好可以到32KHz，对于压电马达，需要与压电陶瓷谐振频率一致 （20kHz 至 150kHz）驱动器的功率输出采用线性放大输出。5、 驱动电机类型驱动器可以驱动的电机类型包括：旋转式与直线式压电马达直线式与旋转式伺服电机6、 驱动器通讯接口驱动器通讯接口至少要有：2个EtherCAT接口，可以与E

3、therCAT主站构成控制系统，多台驱动器也可以通过串行方式级联起来；RS232通讯接口，用来与PC通讯。7、 伺服闭环及算法要求在驱动器中实现三闭环控制：电流环、速度环与位置环。三个闭环的操作可以在本地驱动器完成，三个闭环的伺服周期建议为：电流环周期<=62.5us，速度环与位置环的伺服周期<=125us。短的伺服周期可以带来电机更快的响应，及电机更好的调试性能。伺服环算法采用市面上驱动器的通用算法就可以了，比如PI控制或PID控制。三个闭环都有自己独立的伺服算法。对于驱动压电马达要考虑对应于压电马达的电流环伺服算法，在位置环PID算法中，建议加入速度前馈及加速度前馈的算法控制，

4、这样可以带来更好的加减速及匀速性能。加入软件滤波算法，比如Biquad滤波器。可选件：增加双闭环反馈算法，及速度环的反馈来自于电机编码器，位置环的反馈来自于光栅尺信号。8、 调试软件开发PC端的驱动器操作及调试软件，软件可通过RS232串口与驱动器交互。9、 保护电路驱动器设计时要充分考虑到对驱动器自身及电机的各种保护，至少要包括下面这些：过电压保护欠电压保护过电流保护过载保护电机高温保护驱动器高温保护电机换向失败保护电机编码器断线保护电机缺相保护位置环跟随误差超差保护驱动器功率模块的保护等。10、 驱动器专用IO信号：驱动器要包括如下专用IO信号：两个限位开关及一个原点开关信号通过限位开关实

5、现限位功能；可以通过原点开关或Z脉冲或两者的组合实现回原点控制功能。使能输入信号，驱动器可以通过使能输入信号或EtherCAT协议来进行使能。报警输出信号，驱动器报警时输出信号。驱动器复位输入信号，驱动器出现报警后，可以通过复位信号解除报警。驱动器准备好输出信号，指示驱动器是否进入正常工作阶段。运动到位输出信号，指示某一个运动是否运动到位。选配，增加2路模拟量输出信号，可以用来监视驱动器内部的参数，比如电流，电压，转速等。电机抱闸输出信号，用来控制电机的抱闸，当驱动器使能，抱闸将自动打开，当驱动器禁能，抱闸信号将自动关闭。11、 EtherCAT通讯的稳定性要考虑方法提高EtherCAT通讯的

6、稳定性，比如增加数据校验环节，看门狗模块等。12、 运动缓冲区在驱动器中要加入运动缓冲区，它的功能是：可以存放EtherCAT总线发来的多条运动指令，运动时指令会依次从缓冲区中读出并执行。当执行第一条指令时，驱动器又接收到了新的运动指令，则这些指令会按照接收到的先后顺序在运动缓冲区中排队，当第一条指令运动完成，再执行下面排队的指令，依次类推。13、 散热要充分考虑驱动器的散热。14、 接地驱动器设计时要考虑良好的接地，把驱动器的外壳地与驱动器内部的数字地隔离开。15、 配置文件的存储在驱动器中要包括一部分非易失性存储器，用来保持驱动器的配置信息等参数。二、 驱动器接口(端子)驱动器与外部的所有

7、电气接口(端子)要位于驱动器的前面板。我想到的主要接口包括：1、 驱动器主电路(功率电路)供电端子用来连接驱动器的主电路供电，为220V的单向交流电。2、 驱动器逻辑电路供电端子用来连接驱动器的逻辑供电，为24V直流电。3、 制动电阻端子用来连接外部制动电阻，在驱动器中要有内部制动电阻，当内部制动电阻不够用的场合，可以在这个端子连接外部制动电阻。4、 抱闸控制端子用来连接电机的抱闸接线，用来控制电机的抱闸。5、 电机动力线接线端子用来连接电机的动力线，U,V,W与地。以上这些端子可以用PHNIX的接线端子来做。6、 RS232接口用来与PC进行通讯。7、 电机反馈接口用来连接电机的反馈。典型的

8、信号包括：编码器及HALL信号供电，包括+5V及GND，电流建议大于200mA；编码器信号输入，包括“A+,A-,B+,B-,Z+,Z-”6个引脚定义；编码器接受RS422兼容的方波信号，接受频率不小于20MHz(4倍频之后)。HALL信号输入，包括“HALL U,HALL V,HALL W” 3个引脚定义驱动器的数字GND。电机温度传感器接入信号可选件：在这个开发成功后，可以考虑驱动器能够接收其他类型的反馈信号。比如1vpp，Resolver，Sin-Cos，Endat，SSI等。在设计前可以考虑是否可以做成比较容易更换的反馈模块，即可以根据用户对于反馈的选择来插入相应的反馈模块。8、 驱动

9、器IO信号该接口应至少包括如下IO信号2个限位开关输入信号，1个原点开关输入信号。驱动器使能输入信号。驱动器报警输出信号。驱动器报警复位输入信号驱动器准备好输出信号驱动器运动到位输出信号可选，2路模拟量输出信号68这些接口可以使用DB插头。9、 EtherCAT接口2个EtherCAT通讯接口。多台EtherCAT驱动器可以实现串行级联。10、 报警指示灯在驱动器前面板要至少包括如下报警指示灯：驱动器运动状态指示灯EtherCAT通讯状态指示灯建议包含1个7段LED显示部分，用来显示驱动器的报警编码(每一种报警都事先定义好一个对应的报警编码)。三、 驱动器操作软件开发一个驱动器操作软件，该软件

10、运行在PC中，通过RS232串口与驱动器继续通讯。该操作软件应至少包括如下功能：1、 驱动器连接、断开操作：2、 驱动器配置，包括如下部分：驱动器EtherCAT ID配置电机配置：可以选择所驱动的电机类型，或输入电机的基本参数，比如电机的电阻值、电感值、磁极数(旋转电机)、电极距(直线电机)等。驱动器输出电流设置：可以限制驱动器输出的连续电流及最大电流的值。驱动器反馈设置：设置驱动器反馈的类型，输入反馈分辨率等。驱动器IO信号极性设置：可以选择驱动器IO的记性，是高电平触发还是低电平触发。回原点模式选择：在驱动器中要固化好几种回原点方式，用户可以直接选择他们需要的方式。3、 驱动器试运行模块可以通过软件来来测试电机的运动，用来检测配置、接线，调试参数等。包括如下的运动形式：JOG运动点位运动，包括梯形加减速运动，及S型加减速运动。回原点运动，按照用户选择的回原点方式，来执行回原点运动。4、 电机参数调整及示波器模块软件中要包括一个示波器，用来调试电机参数，监视电机运动状态等。包括自动整定PID参数及手动输入PID参数两部分功能。5、 参数监视模块可以监视电机及驱动器运动参数，比如位置参数(指令位置，实际位置，位置跟随误差)，速度参数(指令速度，实际速度，速度误差)，电流参数等。可以监视IO状态等状态位，比如运动到位状态。6、 诊断模块包