本發明涉及伺服驅動技術領域，尤其涉及一種基于EtherCAT的直流共母線伺服驅動裝置。

背景技術：

現有的伺服驅動器是由整流、逆變、控制幾個單元組成。這種伺服驅動器就相當于一臺驅動器帶一個整流單元，這樣在成本上就不好控制，由于整流單元需要大面積的散熱處理，這使得體積比較大，那么控制電柜就需要更大的空間。一般，一臺工業機器人需要多個交流伺服電機作為執行機構，而一臺交流伺服電機就需要一臺伺服驅動器進行控制。控制器是通過現場總線給各個驅動器發送運動指令的。目前，傳統的現場總線多為CAN現場總線，而CAN現場總線組件的單價比較高，這就造成整個控制系統的綜合成本相對偏高。CAN現場總線是以模塊化的子網現場設備實現傳輸的，而這種模塊化的子網設備在一定程度上增加了系統的復雜性，使得運動系統在多軸同步、實時性等多個方面存在明顯的欠缺。傳統的工業機器人在使用時還需要專門配置帶總線功能的I/O盒子，用于電機抱閘、伺服使能、驅動報警、系統報警、關節正負位置限制、關節零點位置等信號處理，使得整個系統顯得復雜又冗余。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種體積較小、成本低廉、安裝拆裝方便且實時性強的基于EtherCAT的直流共母線伺服驅動裝置。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種基于EtherCAT的直流共母線伺服驅動裝置，所述直流共母線伺服驅動裝置包括：伺服驅動組件、伺服電機組件、控制單元和整流單元，所述整流單元和所述控制單元均連接所述伺服驅動組件，所述伺服驅動組件連接所述伺服電機組件；

所述控制單元包括EtherCAT主站模塊，所述EtherCAT主站模塊用于控制所述伺服驅動組件；

所述伺服驅動組件包括依次連接的至少一個伺服驅動單元，所述伺服電機組件包括至少一個伺服電機，每個所述伺服驅動單元連接一個所述伺服電機；

每個所述伺服驅動單元均連接所述整流單元，所述整流單元用于給每個所述伺服驅動單元提供直流電；

每個所述伺服驅動單元包括EtherCAT從站模塊，每個所述EtherCAT從站模塊均連接所述EtherCAT主站模塊，所述EtherCAT從站模塊用于根據所述EtherCAT主站模塊發出的運動控制指令控制所述伺服電機轉動，并將所述伺服驅動單元的內部數據發送給所述EtherCAT主站模塊；

所述整流單元與所有所述伺服驅動單元之間，以及相鄰兩個所述伺服驅動單元之間均通過匯流條連接。

本發明的有益效果是：EtherCAT實時工業以太網拓撲結構方便，實時性強，能夠同時支持65535個從站節點，方便增加子網，且成本低廉，能夠解決多個從站節點間的相關故障延遲，EtherCAT從站模塊之間可以是任意拓撲結構；直流共母線技術能夠使得伺服驅動器的體積較小，能夠根據實際應用需求增加或減少伺服驅動器的個數，拆裝方便。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述整流單元的功率大于所有所述伺服驅動單元的功率之和。

采用上述進一步方案的有益效果是：匯流條從電源匯集電流,再配送電流到輸出饋線，一個通訊網絡能夠最多支持65535個從站節點，并且能夠在100us內處理完100個伺服驅動器的相關數據，并且將位置、速度、電流、狀態等重要信息反饋給主站。

進一步，每個所述伺服驅動單元還包括:逆變單元，所述逆變單元用于將所述整流單元輸入的直流電轉換成交流電。

進一步，每個所述伺服驅動單元還包括：主控模塊，所述主控模塊連接相應的所述EtherCAT從站模塊，并通過所述逆變單元連接所述伺服電機，所述主控模塊用于與相應的所述EtherCAT從站模塊進行數據交互，并根據所述運動控制指令控制驅動所述伺服電機轉動。

進一步，每個所述伺服驅動單元還包括：與所述整流單元連接的母線就緒模塊，所述母線就緒模塊用于接收所述整流單元發送的電源準備就緒信號并通過相應的所述EtherCAT從站模塊傳遞給所述EtherCAT主站模塊。

進一步，每個所述伺服驅動單元還包括：網絡接口，所述EtherCAT主站模塊和所有所述EtherCAT從站模塊之間，以及相鄰兩個所述EtherCAT從站模塊之間均通過所述網絡接口連接。

進一步，每個所述EtherCAT從站模塊連接相應的所述伺服電機，用于處理相應的所述伺服電機的反饋信號并發送給所述EtherCAT主站模塊，所述反饋信號包括驅動報警、關節正負位置限制、關節零點位置、位置、速度、電流、伺服狀態的信號。

進一步，所述內部數據包括所述伺服驅動單元的位置、速度、電流和啟動狀態。

附圖說明

圖1為本發明的一種基于EtherCAT的直流共母線伺服驅動裝置的結構示意圖；

圖2為本發明的伺服驅動單元的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。

如圖1所示，一種基于EtherCAT的直流共母線伺服驅動裝置，直流共母線伺服驅動裝置包括：伺服驅動組件1、伺服電機組件2、控制單元3和整流單元4，整流單元4和控制單元3均連接伺服驅動組件1，伺服驅動組件1連接伺服電機組件2；

控制單元3包括EtherCAT主站模塊31，EtherCAT主站模塊31連接伺服驅動組件1，EtherCAT主站模塊31用于控制伺服驅動組件1；

伺服驅動組件1包括依次連接的至少一個伺服驅動單元11，伺服電機組件2包括至少一個伺服電機21，每個伺服驅動單元11連接一個伺服電機21；

每個伺服驅動單元11均連接整流單元4，整流單元4用于給每個伺服驅動單元11提供直流電；

每個伺服驅動單元11包括EtherCAT從站模塊111，每個EtherCAT從站模塊111均連接EtherCAT主站模塊31，EtherCAT從站模塊111用于根據運動控制指令控制伺服電機21轉動，并將伺服驅動單元11的內部數據發送給EtherCAT主站模塊31，內部數據包括伺服驅動單元11的位置、速度、電流和啟動狀態；

整流單元4與所有伺服驅動單元11之間，以及相鄰兩個伺服驅動單元11之間均通過匯流條連接。

EtherCAT(以太網控制自動化技術)是一個以以太網為基礎的開放架構的現場總線系統，EtherCAT名稱中的CAT為Control Automation Technology(控制自動化技術)首字母的縮寫，最初由德國倍福自動化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)研發，EtherCAT為系統的實時性能和拓撲的靈活性樹立了新的標準，同時，它還降低了現場總線的使用成本。EtherCAT的特點還包括高精度設備同步、可選線纜冗余和功能性安全協議(SIL3)。

整流單元4的功率大于所有伺服驅動單元11的功率之和。

匯流條從電源匯集電流,再配送電流到輸出饋線，一個通訊網絡能夠最多支持65535個從站節點，并且能夠在100us內處理完100個伺服驅動器的相關數據，并且將位置、速度、電流、狀態等重要信息反饋給主站。

如圖2所示，每個伺服驅動單元11還包括:逆變單元115，逆變單元115用于將整流單元4輸入的直流電轉換成交流電。

如圖2所示，每個伺服驅動單元11還包括：主控模塊112，主控模塊112連接相應的EtherCAT從站模塊111，并通過逆變單元115連接伺服電機21，主控模塊112用于與相應的EtherCAT從站模塊111進行數據交互，并根據運動控制指令控制驅動伺服電機21轉動。

如圖2所示，每個伺服驅動單元11還包括：與整流單元4連接的母線就緒模塊113，母線就緒模塊113用于接收整流單元4發送的電源準備就緒信號并通過相應的EtherCAT從站模塊111傳遞給EtherCAT主站模塊31。

主控模塊112可以為STM32F407芯片。

STM32F407ZG系列是基于高性能的Cortex^TM-M4F的32位RISC(Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機)內核，工作頻率高達168MHz，實現一套完整的DSP指令和內存保護單元，從而提高應用程序的安全性。

如圖2所示，每個伺服驅動單元11還包括：網絡接口114，EtherCAT主站模塊31和第一個EtherCAT從站模塊111之間和相鄰兩個EtherCAT從站模塊111之間均通過網絡接口114連接。

網絡接口114可以為RJ45網絡接口。

每個EtherCAT從站模塊111連接相應的伺服電機21，用于處理相應的伺服電機21的反饋信號并發送給EtherCAT主站模塊31，反饋信號包括驅動報警、關節正負位置限制、關節零點位置、位置、速度、電流、伺服狀態等信號。

EtherCAT從站模塊111可以為SMT32+LAN9252芯片。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。