基于EtherCAT總線的電機驅(qū)動器，可為幾百個電機的自動生產(chǎn)線應用提供高速、精確、靈活和可靠的通信和控制解決方案，有助于提高生產(chǎn)效率、降低成本并增強系統(tǒng)的性能和可靠性。

在工業(yè)自動化生產(chǎn)線中，電機是必不可少的執(zhí)行部件，有時一個自動化生產(chǎn)線可能需要控制幾十甚至幾百個電機。系統(tǒng)中需要控制如此多的電機，此時既要保證系統(tǒng)的實時性，還要方便系統(tǒng)的擴展、維護和工程師進行系統(tǒng)的設計和開發(fā)，選用EtherCAT總線通訊的驅(qū)動器控制電機目前來說是最好的選擇。EtherCAT（以太網(wǎng)控制自動化技術）可以控制步進電機實現(xiàn)高精度的定位和運動，EtherCAT與步進電機的結(jié)合可實現(xiàn)高精度、高效率的運動控制，適用于各種工業(yè)自動化和機械控制應用。

?EtherCAT在電機驅(qū)動的應用

EtherCAT在電機應用中具有以下優(yōu)勢：

1. 支持高速的數(shù)據(jù)傳輸，具有極低的延遲，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的控制循環(huán)，從而提高了電機控制的實時性和精度。
2. 提供了精確的同步機制，使得多個電機能夠以高精度的方式進行同步運動，適用于需要精確協(xié)同工作的應用。
3. 支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，如線型、星型、樹形等，可以根據(jù)實際需求靈活配置，降低了布線的復雜性。
4. 具有良好的可擴展性，可以輕松地添加或刪除電機節(jié)點，適應不同規(guī)模的系統(tǒng)。
5. 提供了豐富的診斷功能，可以實時監(jiān)測電機的狀態(tài)和參數(shù)，快速定位故障，提高了系統(tǒng)的可靠性和維護效率。
6. 采用了時分復用技術，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和確定性，適用于對時間要求嚴格的電機控制應用。
7. EtherCAT是一種開放的工業(yè)以太網(wǎng)標準，支持不同廠商的設備之間的互操作性，例如可以快速接入DI、DO、模擬量采集等模塊，更加方便系統(tǒng)集成。
8. 由于EtherCAT使用以太網(wǎng)作為物理底層，利用以太網(wǎng)的優(yōu)勢，可以減少線纜數(shù)量，降低系統(tǒng)成本。

實際應用中可能還有以下需求：

小體積，結(jié)構(gòu)緊湊，在最小的體積下集成最多的從站。

易于安裝和維護。

更靈活的擴展，可快速增加和減少電機數(shù)量。

安裝更加簡潔，降低布線的復雜性。

為滿足個性化的電機驅(qū)動需求，廣州致遠電子推出插板式電機驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用EtherCAT總線通訊，支持高速的數(shù)據(jù)傳輸，具有極低的延遲，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的控制循環(huán)，從而提高了電機控制的實時性和精度。從站電機驅(qū)動模組為59mm*50mm的小尺寸模塊，采用40腳2.54mm標準排針接口。用戶可按需自行設計制作分線底板，驅(qū)動器插在底板上通過EtherCAT網(wǎng)絡級聯(lián)，總線最多可擴展65535個從站設備。

圖1致遠電子插板式電機驅(qū)動系統(tǒng)方案框圖

表1致遠電子EtherCAT電機驅(qū)動器

驅(qū)動器其他參數(shù)：

1/2/4/8/16/32/64/128/256細分選擇；

CiA402運動控制協(xié)議，支持CSP/PP/HM/PV模式；

3個數(shù)字輸入，1組ABZ正交編碼輸入；

開環(huán)或編碼器閉環(huán)控制可選。

圖2ZMD-E1050ECT電機驅(qū)動器

?快速實現(xiàn)200個電機驅(qū)動應用設計 1. 選擇一個拓撲結(jié)構(gòu)

EtherCAT可以有多種拓撲結(jié)構(gòu)，可以使用線型、環(huán)型、樹型等拓撲結(jié)構(gòu)，下面介紹使用致遠電子ZMC900E主站控制器，線型拓撲實施200個電機驅(qū)動器系統(tǒng)（若要較高的實時性，可使用多個ZMC900E主站控制器。若要做冗余設計，可選用致遠電子的HPCIe-2E主站卡），系統(tǒng)框圖如圖3所示。

圖3200個EtherCAT電機驅(qū)動器系統(tǒng)框圖

ZMC900EEtherCAT主站控制器是廣州致遠電子股份有限公司開發(fā)的最新一代智能總線型控制器，是面向工廠智能化時代的機器控制器。其采用工業(yè)領域內(nèi)先進的嵌入式 ARM 方案，集實時操作系統(tǒng)、智能算法于一身，以 EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為向?qū)В梢钥焖佟⒂行?、便捷的?gòu)建數(shù)控智能化設備，以適應工廠智能化、信息化產(chǎn)業(yè)的變革。

圖4ZMC900EEtherCAT主站控制器

致遠電子 PCIe EtherCAT通訊卡 是一款基于PCIe的EtherCAT總線通訊接口卡。其采用工業(yè)領域內(nèi)先進的FPGA控制方案，通訊速度極高，實時性很強。支持MiniPCIE、PCIe半卡、PCIe全卡設計，可兼容任何類型的3.3 V/DC MiniPCIE和PCIe插槽。

2. 底板設計

ZMD-E1050ECT驅(qū)動器的典型應用框圖如圖6所示，底板設計只需選擇合適自己的接線端子，將線引出即可使用。由于EtherCAT網(wǎng)絡是通過PCB連接，省去了網(wǎng)線，結(jié)構(gòu)可以設計得非常緊湊。

圖6ZMD-E1050ECT典型應用框圖

EtherCAT網(wǎng)口電路參考電路如圖7所示，在干擾較大的環(huán)境下，可使用集成隔離變壓器的RJ45接口。

圖7網(wǎng)口設計加隔離變壓器

通常情況下數(shù)字輸入接口通過無源開關接GND2即可，若外部需要接PLC、NPN型的接近開關等有源信號，可使用普通的光耦進行電平轉(zhuǎn)換，參考電路如圖8所示：

圖8數(shù)字輸入電路

使用ZMD-E1050ECT電機驅(qū)動器，只需簡單搭建外圍電路即可實現(xiàn)多電機應用，分線底板根據(jù)使用場景自行設計，使用非常靈活，在較小空間內(nèi)可布置200個電機驅(qū)動，致遠電子的20電機控制系統(tǒng)評估底板如圖9所示：

圖9電機控制系統(tǒng)