瑞薩“芯”方案-工業(yè)自動化（工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及電機驅(qū)動）

原創(chuàng) 瑞薩MCU小百科 2024-10-08 12:00

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工業(yè)自動化重點領(lǐng)域和技術(shù)

瑞薩MCU和MPU產(chǎn)品支持多種控制和現(xiàn)場級應(yīng)用

瑞薩的產(chǎn)品涵蓋了工業(yè)自動化領(lǐng)域的控制層到現(xiàn)場層。控制層包括工廠自動化、系統(tǒng)/工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)監(jiān)控等要素。瑞薩一直為控制層提供MPU/MCU、PMIC和Timing等芯片解決方案。現(xiàn)場層中有一些元件，如現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、傳感器和執(zhí)行器。瑞薩為現(xiàn)場層提供傳感器、SSC、MCU/MPU、ASIC、IO Link等芯片解決方案。MCU和MPU產(chǎn)品系列里，瑞薩提供私有內(nèi)核產(chǎn)品RX，RL78以及ARM內(nèi)核產(chǎn)品RZ，RX。

瑞薩在工業(yè)自動化中的核心技術(shù)

依賴于長期的經(jīng)驗積累，瑞薩把在工業(yè)自動化中的核心技術(shù)帶給大家,助力工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)升級。這里選擇了最具代表性，市場需求也比較集中的幾項來分享。包括工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，電機驅(qū)動，以及功能安全。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

工業(yè)以太網(wǎng)MCU/MPU匯總

瑞薩支持工業(yè)以太網(wǎng)的MCU/MPU產(chǎn)品非常豐富。有支持多協(xié)議的芯片以及單協(xié)議的芯片。對多協(xié)議的支持涵蓋了市場主流的EtherCAT，Profinet，Ethernet IP，Modbus TCP等。EtherCAT采用倍福授權(quán)的ESC硬件IP來實現(xiàn)，已經(jīng)經(jīng)過市場多年的認證。Profinet也是近年來在國內(nèi)節(jié)點數(shù)節(jié)節(jié)攀升的，我們能支持IRT等時同步。其它的協(xié)議棧我們也實現(xiàn)了支持，客戶可以從我們的官網(wǎng)上下載相應(yīng)的例程。除了對協(xié)議棧本身的支持，我們的產(chǎn)品具有很高的集成度，單芯片還可以同時實現(xiàn)電機控制，網(wǎng)關(guān)，IO等應(yīng)用。

RZ/T2M，RZ/N2L針對工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢

多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)支持，帶千兆TSN以太網(wǎng)交換機

1. 以太網(wǎng)子系統(tǒng)實現(xiàn)多種配置

集成Gbit TSN交換機
集成的Beckhoff的EtherCAT IP，避免了互操作性問題

通過多路復(fù)用實現(xiàn)各種協(xié)議配置
e.g.) 3x EtherCAT, 2x EtherCAT+1x Ethernet,?
3x Gigabit TSN...

2.?3端口Gbit TSN交換機+Gbit Ethernet MAC

下一代以太網(wǎng)標準：支持TSN（IEEE802.1Q），集成以太網(wǎng)交換機，支持以下功能。

3.?支持多協(xié)議，包括PROFINET、Ethernet/IP DLR、EtherCAT、OPC UA...

4.?PROFINET IRT支持

支持PROFINET IRT。作為西門子工業(yè)以太網(wǎng)標準之一的PROFINET在中國市場和歐洲市場越來越受歡迎。

一致性認證

瑞薩的方案通過第三方的一致性認證。包括EtherCAT，PROFINET以及Ethernet/IP。

工業(yè)自動化應(yīng)用的系統(tǒng)配置示例

通過RZ MPU的組合，可以實現(xiàn)各種類型的工業(yè)自動化設(shè)備。

由于可擴展性和兼容性，客戶可以在產(chǎn)品之間復(fù)用軟件資產(chǎn)和知識。

電機驅(qū)動

電機的目標應(yīng)用

單芯片控制多電機應(yīng)用示例

1.?單芯片實現(xiàn)多達四個三相電機

GPTW定時器提供多功能的三相互補PWM輸出（可驅(qū)動3個電機）。

MTU3d也可以驅(qū)動2個電機。
MTU3d+GPTW可以驅(qū)動多達4個電機（僅限112/144pin）。

2.?同步處理3-shunt x 2電流檢測

通過PGA & S/H x 6可實現(xiàn)同步處理3-shunt×2。
PGA（差分輸入方式）可減少外部噪聲干擾。
3個獨立的ADC單元

3.?減少外部元器件

內(nèi)置復(fù)位電路，Data Flash，運算放大器，比較器。

4.?功能優(yōu)化，實現(xiàn)安心的電機控制

通道比較器可檢測異常情況。
輸出保護電路（POEG）可強制關(guān)斷PWM輸出。

5.?增強的安全性

集成功能，支持IEC60730 Class B安全標準（故障安全）。
實現(xiàn)系統(tǒng)自動防故障，減少軟件負擔。

目標應(yīng)用：

脈沖伺服，步進電機，通用變頻器，機器人手臂等等。

EtherCAT交流伺服電機方案

系統(tǒng)概要

瑞薩電子的交流伺服控制解決方案集成了電機控制和EtherCAT設(shè)計，為高速和高精度電機控制提供支持。該解決方案由三個部分組成：系統(tǒng)控制、逆變驅(qū)動控制和電機編碼器，這些不同部分既以物理方式隔離，同時又保持高度互連。得益于高性能的RZ/T2L，RZ/T2M或RZ/N2L微處理器，該單芯片解決方案的設(shè)計在性能和成本方面優(yōu)于傳統(tǒng)的雙芯片平臺。