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Banana Pi BPI-FSM1819D 峰岹科技伺服電機驅動控制器

Banana Pi開源硬件 ? 來源:Banana Pi開源硬件 ? 作者:Banana Pi開源硬件 ? 2023-07-13 19:07 ? 次閱讀

BPI-FSM8191D伺服電機控制器是香蕉派開源社區與峰岹科技合作打造的一款工業級伺服電機控制產品。是一款應用于驅動旋轉伺服電機,直線伺服電機以及力矩電機的伺服模塊,在實際應用中,由主控板與功率板組成,提供電機控制核心算法及各種通信功能。 BPI-FSM8191D伺服模塊主控板,配置兩個應用端口和一個功率板接口,伺服模塊引腳包含了多個信號接口,能滿足大多數伺服功能的調試使用。在不同的應用場景中,可定制伺服功率板,用于提供功率輸入輸出,電源供給以及能耗需求。功率板擁有豐滿的調試接口,完全滿足開發者不同功率,電源的需求。

應用場景

新能源行業:模切機、疊片機、切疊一體機、極耳焊接、包膜機、入殼機、頂蓋焊、氦檢機、注液機、化成柜、補液機、密封焊機、分容柜、Pack線等。

半導體行業:清洗設備、***、刻蝕機、修復檢測設備、劃片機、晶圓探針測試設備、分選機、貼片機、邦定機等設備

新型顯示行業:固晶機、返修機、點膠機、貼合設備、邦定設備、背光組裝設備、除泡設備、切割設備、AOI設備等基本全套工藝設備。

光學行業:焊線機、調焦機、擺盤機、組立機、成像檢測等。

硬件規格

常見用模塊做成的伺服控制器電氣規格

伺服控制器電氣規格
項目 規格
功率電路輸入電源(L1,L2,L3) 額定電壓(VAC線-線)±10% 240
頻率(Hz) 50
240VAC 單相/三相
控制電路輸入電源(L1C,L2C) 240±10VAC 單相
邏輯輸入熔斷器(延時) 240VAC(A) 0.5
STO(安全轉矩切斷) STP電源(VDC 24±10%
STO熔斷器(延時) 240VAC(A) 1.5
電機輸出(U,V,W) 連續輸出電源(Arms) 4.5
連續輸出電源(Apeak) 6.63
2秒內峰值輸出電流(Arms) 14
2秒內峰值輸出電流(Apeak) 20
PWM頻率(kHz) 16
軟啟動 最大浪涌電流(A) 7
最大充電時間(ms) 250
跳閘電壓 欠電壓跳閘(額定)(VDC) 50
過電壓跳閘(VDC) 420
過溫 功率板過溫故障溫度(溫度穩定時)(℃) 100±5%
再生制動 內部母線電容(uF)
VLOW(再生電路關閉)(VDC) 380 (可設置)
VMAX(再生電路打開)(VDC) 400 (可設置)

伺服模塊控制規格

接口選項:模擬電壓/脈沖指令/RS232控制規格
項目 規格 說明
電機 交流與直流 旋轉伺服電機、直線伺服電機
自動配置 自動配置電機相位及相線設置
運行模式 可選擇的模式 轉矩控制、速度控制、位置控制
轉矩控制 輸入指令/輸出指令 速度指令 / 電流指令
性能 刷新頻率62.5us (16kHz)
階躍響應時間
控制方法 DQ, PI
參考指令 模擬±10VDC,串行RS232
自動調整 手動調整電流環參數
速度控制 輸入指令/輸出指令 速度指令 / 電流指令
性能 刷新頻率 125 μs (8 kHz)
可選速度控制方法 PI
濾波器 一階低通濾波器、兩個級聯的一階低通濾波器
參考指令 模擬±10 VDC, 串行RS232 或 USB
位置控制 輸入指令/輸出指令 位置指令/速度指令
性能 刷新頻率250us(4kHz)
控制方法 PID及前饋
參考指令 電子傳動的脈沖&方向,串行,串行RS232
狀態顯示 形式 7 段 LED (紅色), 顯示驅動器狀態(報警、運行、使能等)
電子齒輪 方法 用戶定義齒輪比
GUI 用戶界面 基于 Windows串口軟件
功能 設定連接、驅動器信息、電源信息、電機、反饋、I/O 選擇/配置、運動設定/調整、故障歷史/狀態顯示等。
旋轉單位 位置 脈沖(Counts)
速度 轉每分 (rpm)
加速度/減速度 rps/s
直線單位 位置 脈沖(Counts)、毫米(mm)
速度 毫米/秒(mm/s)
加速度/減速度 毫米/秒 2(mm/s2)

伺服模塊通信規格

通訊規格
項目 規格
RS232 基于 modbus RTU
波特率 19200 bit/s
最大導線長度 10 m
高速串口 (專門用于觀測波形) 基于 自定義協議
波特率 115200 - 750000 bit/s
最大導線長度 2m

伺服模塊I/O規格

伺服模塊I/O規格
項目 規范 說明
模擬輸入 電壓范圍 模擬 ±10 VDC 差分
零衰減 100 Hz
帶寬 (-3 dB) 500 Hz
脈沖 & 方向 信號 RS 422 線接收器
最大輸入頻率 1.6 MHz (以后會加到5MHz)
數字輸入(8 路) 信號 可配置、 光隔 、 漏極輸入。
(通用IO可配置相關引腳功能) 電壓 24 V
最大輸入電流 10 mA
傳送延時時間 1 ms
數字輸出(6 路) 信號 可配置、 集電極開路、 光隔 、 漏極輸出。
(通用IO可配置相關引腳功能) 電壓 24 V
最大電流 40 mA
傳送延時時間 1 ms
主要IO功能信號 功能 說明
輸入信號(端口可以配置) 正向限位 正限位開關
負向限位 負限位開關
回零點位 原點位開關
電機使能 外部使能信號
報警清除 外部清除報警信號
速度限制 扭矩控制時的速度限制輸入
輸出信號(端口可以配置) 伺服定位完成 伺服執行定位完成信號
伺服停止 伺服執行停止信號
伺服報警 伺服錯誤報警信號
伺服剎車 伺服剎車控制信號
伺服尋相完成 伺服尋相完成信號
伺服回零完成 伺服回零完成信號

伺服模塊支持電機反饋規格

支持的電機反饋規格
電機反饋 規格 說明
綜述 驅動器輸出電壓 5 VDC
驅動器最大輸出電流 250 mA
最大電纜長度 AWG 28 – 3 m; AWG 24 – 10 m
增量式編碼器 信號 有(或無)零位/霍爾信號的 AB 正交信號編碼器差分輸出
AB 正交最大輸入頻率 1.6 MHz (正交前) (以后會加到5MHz)
最小零位脈沖寬度 1 μs
霍爾傳感器 信號 單端型
正弦編碼器(下一個版本會加上) 信號 正余弦差分, 帶或不帶霍爾
信號電平 1 Vpp @ 2.5 V
最大輸入頻率 270 kHz
輸入阻抗 120 Ω
插值 最大至16384 (14 位)
有效插值 最大至 4096 (12 位)

電機信號反饋線引腳定義

根據實際應用中使用的反饋裝置類型進行電機反饋接口的接線。具體參見下文的引腳出線表。 電機溫度傳感器使用12/25腳,已通過模塊內部上拉到5V。

電機信號反饋線引腳定義
接口引腳 模塊引腳 功能 接口引腳 模塊引腳 功能
1 97 增量編碼器A+ 14 98 增量編碼器A-
SSI編碼器data+
2 96 增量編碼器B+ 15 95 增量編碼器B-
SSI編碼器clock+ SSI編碼器clock-
3 93 增量編碼器Z+ 16 94 增量編碼器Z-
4 116 霍爾U+ 17 115 霍爾V+
5 114 霍爾W+ 18 / /
6 / / 19 / /
7 / / 20 / /
8 / / 21 / /
9 111 正弦編碼器sine+ 22 110 正弦編碼器sine-
10 109 正弦編碼器cosine+ 23 108 正弦編碼器cosine-
11 3、4 5V電源 24 與模塊共地 地(5V回路)
12 91 電機溫度傳感器 25 90 電機溫度傳感器
13 3、4 5V電源 26 / 屏蔽

伺服模塊I/O口引腳定義

數字/模擬量的輸入和輸出按您的應用的要求來接線。為了保持數字I/O的隔離,您的24V回路的地接到引腳1和引腳19,驅動數字輸入引腳,需要您提供一個24V信號。

伺服模塊I/O口引腳定義
接口引腳 模塊引腳 功能 說明 接口引腳 模塊引腳 功能 說明
1 64 數字輸入的公共地 用戶提供24V輸入信號的地 19 72 數字輸出的公共地 用戶提供24V上拉的地
2 107 等效編碼器輸出Z+ 等效編碼器輸出的信號Z正向 20 84 RS485通訊輸入- RS485通訊輸入-(或者B端)
3 / / 21 83 485輸入+ RS485通訊輸入+(或者A端)
4 106 等效編碼器輸出Z- 等效編碼器輸出的信號Z負向 22 73 數字量輸入8 光隔離可編程數字輸入8
5 104 等效編碼器輸出B+ 等效編碼器輸出的信號B正向 23 74 數字量輸入7 光隔離可編程數字輸入7
6 / / 24 75 數字量輸入6 光隔離可編程數字輸入6
7 105 等效編碼器輸出B- 等效編碼器輸出的信號B負向 25 與模塊共地 數字地 數字地
8 112 模擬輸入量AN+ 差分模擬量指令輸入的正向 26 76 數字量輸入5 光隔離可編程數字輸入5
9 103 等效編碼器輸出A- 等效編碼器輸出的信號A負向 27 77 數字量輸入4 光隔離可編程數字輸入4
10 與模塊共地 數字地 數字地 28 78 數字量輸入3 光隔離可編程數字輸入3
11 102 等效編碼器輸出A+ 等效編碼器輸出的信號A正向 29 與模塊共地 數字地 數字地
12 113 模擬輸入量AN- 差分模擬量指令輸入的負向 30 68 數字量輸出3 光隔離可編程數字輸出,可用OUT3讀取
13 與模塊共地 數字地 數字地 31 65 數字量輸出6 光隔離可編程數字輸出,可用OUT6讀取
14 87 方向輸入- 方向輸入的負向 32 69 數字量輸出2 光隔離可編程數字輸出,可用OUT2讀取
15 79 數字量輸入2 快速光隔離可編程數字輸入,用IN2讀取 33 80 數字量輸入1 快速光隔離可編程數字輸入,用IN1讀取
16 86 方向輸入+ 方向輸入的正向 34 70 數字量輸出1 光隔離可編程數字輸出,可用OUT1讀取
17 89 脈沖輸入+ 脈沖輸入的正向 35 66 數字量輸出5 光隔離可編程數字輸出,可用OUT5讀取
18 88 脈沖輸入- 脈沖輸入的負向 36 67 數字量輸出4 光隔離可編程數字輸出,可用OUT4讀取

伺服模塊保護功能及使用環境要求

保護功能及使用環境要求
項目 規格
保護功能 過流、欠壓和過壓、過溫、反饋缺失、STO 信號未連接、位置跟隨錯誤、速度過超、參數錯誤等。
防飛車保護功能 電機在尋相時,屏蔽外部脈沖輸入信號功能(脈沖&方向)與接收運動指令功能(RS232),防止電機發生飛車事故。

開發

驅動器安裝

安裝概述

按以下步驟完成驅動器模塊的安裝及設定。

1.根據需要的運行功率,選擇合適的功率底板。

2.完成所有電氣鏈接:

a)將伺服模塊安裝到模塊轉接底板上

b)將轉接底板和功路板連接

c)電機

d)電機反饋

e)安全轉矩切換(STO),或用跳線短接

f)IO控制信號

g)AC輸入電源

3.使用USB/232電纜連接驅動器和PC。

4.為驅動器和PC供電。

5.連接至現場總線設備(可選)。

6.打開FortiorTechServoStudio軟件(無需安裝)。

7.使用FortiorTechServoStudio配置和調試驅動器。

FortiorTechServoStudio調試軟件

FortiorTechServoStudio概述

FortiorTechServoStudio是一個圖形化用戶界面 (GUI) ,與 伺服模塊一起提供,用于安裝、配置和調試驅動器。FortiorTechServoStudio可用于在線調試驅動器參數及完成特定的驅動器操作。

FortiorTechServoStudio提供兩種初始化系統配置方法:

使用【通用-備份和恢復】,點擊 “默認參數”完成初始化參數配置,然后在【電機】配置電機參數,在【反饋】配置編碼器分辨率。

?使用【通用-備份和恢復】,電機“導入參數”導入之前配置過的電機參數數據。

FortiorTechServoStudio主界面包括5個功能區:

1.工具欄,包含常用的快速功能按鈕。

Offline|Online – 切換 FortiorTechServoStudio在線/離線狀態,并顯示連接狀態。請參見章節【驅動器在線與離線】 。

Enable|Disable – 使能/禁止驅動器,并顯示驅動器的使能狀態。

Save – 將當前驅動器 RAM 中的參數保存至驅動器存儲器中。建議在配置參數后使用保存按鈕,以保存存儲器中的參數值。

No FLT — 清除驅動器故障。當驅動器發生故障時該位會變紅,電機可以清除故障。

2.信息欄:

Stop —停止電機并禁止驅動器。

Help —FortiorTechServoStudio軟件的在線幫助。在該版本軟件中并沒有開放此功能。

About —軟件版本信息,該版本中該功能還未開放。

3.側邊欄:

包含FortiorTechServoStudio界面的一個導航菜單。

側邊欄可以通過該箭頭按鈕隱藏或顯示。

4.主操作界面:顯示查看、設定和測試參數和配置驅動器的各個交互式界面。這些界面會在本手冊的其他章節中詳細說明。

故障顯示: 如果沒有故障,此段狀態欄背景為綠色;若存在故障,則為紅色。點擊該區域,可打開【故障】界面。

警告顯示: 若沒有警告,此段狀態欄背景為綠色;若存在警告,則為紅色。

驅動器狀態: 當驅動器使能時,此段狀態欄背景為綠色,顯示“Drive Active”;當驅動器未使能時為紅色,顯示“”。

5.狀態欄:顯示驅動器狀態。

故障顯示: 如果沒有故障,此段狀態欄背景為綠色;若存在故障,則為紅色。點擊該區域,可打開【故障】界面。

警告顯示: 若沒有警告,此段狀態欄背景為綠色;若存在警告,則為紅色(目前警告和故障沒做區分)。

驅動器狀態: 當驅動器使能時,此段狀態欄背景為綠色,顯示“Drive Active”;當驅動器未使能時為紅色,顯示“Drive Inactive”。

運行模式: 此段背景為灰色。顯示當前運行模式。

Curr:顯示當前運行電流。

Vel:顯示當前電機轉速。

Pos:顯示電機當前位置。

Online/Offline:上位機和驅動器連接狀態

審核編輯 黃宇

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