JP2009048396A - Simulator of motor motion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、実機械、装置等を制御する実モータと、設定入力された制御パラメータで実モータをモータ制御回路を介して制御するプログラマブルコントローラと、を備えた制御システムに対して実モータのモーションシミュレートを行うためのシミュレータに関するものである。 The present invention relates to a control system including an actual motor that controls an actual machine, an apparatus, and the like, and a programmable controller that controls the actual motor through a motor control circuit with a set-input control parameter. The present invention relates to a simulator for performing simulation.
生産工場等に設置されるファクトリーオートメーション(FA)の制御装置として、プログラマブルコントローラが用いられている。このプログラマブルコントローラは、内部にCPU、I/Oメモリ、プログラムメモリ等を有し、このCPUは、入力した信号をI/Oメモリに取り込むINリフレッシュ処理を行い、プログラムメモリ内のシーケンスプログラムに基づき演算実行し、その演算実行結果をI/Oメモリに書き込んで出力するOUTリフレッシュ処理を行い、その後、通信ネットワーク上の他のPLCとデータ送受信を行ったり、通信ポートを介して外部のPC等とデータ送受信などを行ったりする周辺処理を行う一連の処理をサイクリックに繰り返す(例えば特許文献1参照)。 A programmable controller is used as a control device for factory automation (FA) installed in a production factory or the like. This programmable controller has a CPU, an I / O memory, a program memory, etc., and this CPU performs an IN refresh process for fetching an input signal into the I / O memory and performs an operation based on a sequence program in the program memory. Executes OUT refresh processing to write and output the operation execution result to the I / O memory, and then transmits / receives data to / from another PLC on the communication network, or transmits data to / from an external PC via the communication port. A series of processing that performs peripheral processing such as transmission and reception is cyclically repeated (see, for example, Patent Document 1).
シーケンスプログラムには各種あり、例えばラダー図方式、ステージ方式、SFC方式等によるシーケンスプログラムがある。そしてこれらシーケンスプログラムのうち、例えば、ラダープログラムは、ラダー図を用いて作成されるプログラムであり、たとえば、パーソナルコンピュータを用いて作成される。パーソナルコンピュータにおいて作成されたラダープログラムは、パーソナルコンピュータ内でニ−モニックコードに変換され、ニ−モニックプログラムが生成される。 There are various kinds of sequence programs, for example, a ladder program method, a stage method, an SFC method, and the like. Of these sequence programs, for example, a ladder program is a program created using a ladder diagram, and is created using, for example, a personal computer. The ladder program created in the personal computer is converted into a mnemonic code in the personal computer to generate a mnemonic program.
そして、パーソナルコンピュータをプログラマブルコントローラに接続し、ニ−モニックプログラムをパーソナルコンピュータからプログラマブルコントローラに送ると、そのニ−モニックプログラムがプログラマブルコントローラ内でマシンコードに変換され、プログラマブルコントローラ内のプログラムメモリに記憶される。これにより、プログラマブルコントローラは、プログラムメモリ内に記憶されているマシンコードに変換されたプログラムに基づいて制御装置の動作を制御することが可能になる。 When the personal computer is connected to the programmable controller and the mnemonic program is sent from the personal computer to the programmable controller, the mnemonic program is converted into machine code in the programmable controller and stored in the program memory in the programmable controller. The Thereby, the programmable controller can control the operation of the control device based on the program converted into the machine code stored in the program memory.
以上のプログラマブルコントローラを用いて、実機械として例えばベルトコンベア装置を駆動するサーボモータを制御(速度制御、トルク制御、位置制御、等)する場合、プログラマブルコントローラにはそのモータを制御するためのモータ制御パラメータを入力する必要がある。モータ制御パラメータは、モータの動作を設定するための値であり、例えば、回転速度、電圧、回転方向、トルク等である。 When controlling a servo motor (speed control, torque control, position control, etc.) that drives a belt conveyor device as an actual machine using the above programmable controller, the programmable controller uses a motor control for controlling the motor. You need to enter parameters. The motor control parameter is a value for setting the operation of the motor, and is, for example, a rotation speed, a voltage, a rotation direction, a torque, or the like.
しかしながら、このモータ制御パラメータは、多く、各種あるため、実機械にサーボモータを組み込んで、プログラマブルコントローラに電圧、トルク等の各種モータ制御パラメータを設定することは、習熟したユーザでも難しく、まして、通常一般のユーザでは、モータ制御パラメータの設定ができないか、あるいは設定には大変な労力が要求される、等の課題があった。
本発明により解決すべき課題は、プログラマブルコントローラに対してモータを制御するためのモータ制御パラメータを、さほどの労力を要することなく、通常一般のユーザでも容易に設定することができるようにすることである。 The problem to be solved by the present invention is that a normal user can easily set motor control parameters for controlling a motor with respect to a programmable controller without requiring much labor. is there.
本発明によるシミュレータは、実モータに模擬して当該実モータに対応した性能等を有するシミュレート用モータの部品データを格納するモータライブラリ画面と、シミュレート用のモータ制御パターンをポインティングデバイス操作でグラフィック表示画像に作成できるシミュレート用GUI画面と、を有したコンピュータからなり、上記モータライブラリ画面からシミュレート用モータを選択しかつポインティングデバイス等でシミュレート用GUI画面上のモータ制御パターンに沿う操作を行うことで、そのモータ制御パターンに対応する実モータのモータ制御パラメータを提供することができるようになっていることを特徴とするものである。 The simulator according to the present invention includes a motor library screen for storing part data of a simulation motor having performance and the like corresponding to the actual motor, and a simulation motor control pattern graphically displayed by pointing device operation. A computer having a simulation GUI screen that can be generated as a display image, selecting a simulation motor from the motor library screen, and performing an operation according to the motor control pattern on the simulation GUI screen with a pointing device or the like. This is characterized in that the motor control parameters of the actual motor corresponding to the motor control pattern can be provided.
上記モータはサーボモータに限定されず、ステッピングモータ等、他のモータも含む。モータ制御パラメータは、モータのハードウェア構成に関する情報、モータの原点復帰に関する情報、位置決めに関する情報、制御系に関する情報等がある。 The motor is not limited to a servo motor, and includes other motors such as a stepping motor. The motor control parameters include information regarding the hardware configuration of the motor, information regarding the return to origin of the motor, information regarding positioning, information regarding the control system, and the like.
本発明のシミュレータでは、実モータに対する制御パラメータを設定する場合、モータライブラリ画面から実モータに模擬したシミュレート用モータを選び、シミュレーション画面上でモータ制御パターンを作成表示し、このGUI表示画面上のモータ制御パターンに沿ってマウス等でクリックするなどしてタッチ操作すると、自動的に、実機械を制御する実モータに対する制御パラメータを容易に取得することができる。 In the simulator of the present invention, when setting a control parameter for an actual motor, a simulation motor simulated by the actual motor is selected from the motor library screen, a motor control pattern is created and displayed on the simulation screen, and the GUI display screen is displayed. When a touch operation is performed by clicking with a mouse or the like along the motor control pattern, the control parameters for the actual motor for controlling the actual machine can be easily acquired automatically.
なお、モータライブラリ画面にはシミュレート用モータの部品画像が表示されている。このシミュレート用モータの部品画像は実モータに対応する機能を持ったプログラムを、他のプログラムから利用できるように部品化したものであり、モータライブラリ単独では実行できず、シミュレート用GUI画面上のモータ制御パターンのプログラムの一部として動作することができる。シミュレート用GUI画面上のモータ制御パターンは、マウス等のポインティングデバイスによって操作できるユーザ−インターフェースであり、コンピュータのOSで提供できる。このOSには、 Windows(登録商標)シリーズやApple社の MacOSなどがある。 The motor library screen displays a part image of the simulation motor. This simulation motor part image is a program that has a function corresponding to an actual motor and is made into a part so that it can be used by other programs. It cannot be executed by the motor library alone, but on the simulation GUI screen. It is possible to operate as a part of the motor control pattern program. The motor control pattern on the simulation GUI screen is a user-interface that can be operated by a pointing device such as a mouse, and can be provided by a computer OS. The OS includes the Windows (registered trademark) series and Apple's MacOS.
本発明によれば、プログラマブルコントローラに対して実モータを制御するための制御パラメータを容易に設定することができる。 According to the present invention, it is possible to easily set the control parameters for controlling the real motor with respect to the programmable controller.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るモータのモーションシミュレートを行うためのシミュレータを説明する。 Hereinafter, a simulator for performing motion simulation of a motor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1にベルトコンベア装置1を示す。このベルトコンベア装置1は、搬送台3と、その搬送台3の両端側支持部5a,5bの一方5bにモータ軸7aが一体回転可能に装着されたサーボモータ7とを有する。図2にサーボモータ7を回転制御する制御システムを示す。この制御システムは、ベルトコンベア装置1を駆動するサーボモータ7を制御するモータ制御回路9と、モータ制御パラメータをもち、このモータ制御パラメータによりモータ制御回路9を通じてサーボモータ7を制御するプログラマブルコントローラ11とを含む。
FIG. 1 shows a belt conveyor device 1. The belt conveyor device 1 includes a transport table 3 and a servo motor 7 in which a motor shaft 7a is attached to one of the
プログラマブルコントローラ11において、シーケンスプログラムメモリに格納されているシーケンスプログラムに従って、サーボモータ7のモータ軸7aに取り付けられた図示略のエンコーダからの信号をメモリに取り込むと共にプログラムメモリ内のシーケンスプログラムに基づいて演算を行い、その演算結果をメモリに書き込んでモータ制御回路9に回転速度制御信号として出力する。プログラマブルコントローラ11はパラメータメモリに格納されているモータ制御パラメータに基づいて上記演算を実行してサーボモータ7を制御するようになっている。
In the
以上において、サーボモータ7を図3で示すように制御したい場合には、それに適合する性能を有するサーボモータを選択し、サーボモータに対して各種のモータ制御パラメータを設定する必要がある。 In the above, when it is desired to control the servo motor 7 as shown in FIG. 3, it is necessary to select a servo motor having performance suitable for the servo motor 7 and to set various motor control parameters for the servo motor.
実施の形態では、実機であるベルトコンベア装置1や実モータであるサーボモータ7を用いずにコンピュータからなるシミュレータを用いてシミュレートすることによりモータ制御パラメータを得ると共にそのモータ制御パラメータをプログラマブルコントローラ11に入力できる方法を提供するものである。
In the embodiment, a motor control parameter is obtained by simulating using a simulator composed of a computer without using the belt conveyor device 1 which is an actual machine and the servo motor 7 which is an actual motor, and the motor control parameter is obtained by the
図3にユーザが所望するサーボモータ7のモータ制御パターンを示す。このモータ制御パターンでサーボモータ7を制御してベルトコンベア装置1を駆動する。図3に示すモータ制御パターンは、横軸に時間、縦軸にサーボモータ7の矢印方向の回転速度をとり、加速期間T1の間にサーボモータの回転速度を初速度0から規定速度V1にまで加速し、サーボモータの回転速度が規定速度V1に達すると移動期間T2の間、サーボモータの回転速度を規定速度V1に維持してベルトコンベア装置1の搬送台3を矢印方向に移動させ、減速期間T3でサーボモータの回転速度を規定速度V1から終速度0にまで減速する。 FIG. 3 shows a motor control pattern of the servomotor 7 desired by the user. The servomotor 7 is controlled with this motor control pattern to drive the belt conveyor device 1. In the motor control pattern shown in FIG. 3, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the rotation speed of the servo motor 7 in the direction of the arrow, and the rotation speed of the servo motor from the initial speed 0 to the specified speed V1 during the acceleration period T1. When the servo motor speed reaches the specified speed V1, the servo motor speed is maintained at the specified speed V1 during the movement period T2, and the conveyor 3 of the belt conveyor apparatus 1 is moved in the direction of the arrow to decelerate. In a period T3, the rotation speed of the servo motor is reduced from the specified speed V1 to the final speed 0.
このモータ制御パターンでサーボモータ7を回転制御する条件がモータ制御パラメータに対応する。このモータ制御パラメータは、上記モータ制御パターンにより、サーボモータ7の駆動パルス列、サーボモータ7に対する駆動電圧、駆動電流、回転速度、トルク等である。 The condition for controlling the rotation of the servo motor 7 with this motor control pattern corresponds to the motor control parameter. The motor control parameters are a drive pulse train of the servo motor 7, a drive voltage, a drive current, a rotation speed, a torque, and the like for the servo motor 7 by the motor control pattern.
図4および図5を参照して実施の形態のシミュレータを説明する。このシミュレータはコンピュータで構成されている。図4は、シミュレータの表示画面を示し、図5はシミュレータの内部回路を示す。 The simulator according to the embodiment will be described with reference to FIGS. This simulator is composed of a computer. FIG. 4 shows a display screen of the simulator, and FIG. 5 shows an internal circuit of the simulator.
シミュレータ13の表示画面15はモータライブラリ画面15aと、シミュレート用GUI画面15bとに分割されている。モータライブラリ画面15aには、ベルトコンベア装置1を制御するサーボモータ7に模擬したシミュレート用モータ17a,17b,17c,…が画像部品で表示されている。シミュレート用モータ17a,17b,17c,…は例えばA社製、B社製、C社製、…である。
The
モータライブラリ画面15a上のこれらシミュレート用モータ17a,17b,17c,…は、ユーザによりマウスクリック操作されると、そのシミュレート用モータ17a,17b,17c,…によるモータ制御パラメータの作成に必要とするデータをシミュレート用GUI画面15bに呼び出すためのプログラムであり、ユーザがマウス操作できるように視覚画像化されている。モータライブラリ画面15aは、A社製、B社製、C社製、…のサーボモータ7を模擬したシミュレート用モータ17a,17b,17c,…の画像部品が一覧化されていて、モータライブラリ画面15aのプログラムは、モータライブラリ単独では実行できず、シミュレートGUI画面15b上のモータ制御パターン19のプログラムの一部として動作する。
These
シミュレート用GUI画面15bには、ベルトコンベア装置1の所要の動作パターンに対応してサーボモータ7を制御するためのモータ制御パターン19がユーザのGUI操作で作成されている。このモータ制御パターン19は説明の都合で図3のそれと対応する。
On the
図5を参照してシミュレータ13は、CPU13a、モータライブラリ画面15aの情報が格納されているモータライブラリメモリ13b、シミュレート用GUI画面15bの情報が格納されているGUI画面メモリ13c、シーケンスプログラムが格納されているプログラムメモリ13d、CPU13aの作業に用いるワークエリア13e、モータ制御パラメータを格納するパラメータメモリ13f、パラメータデータやその他のデータを出力する出力回路13g、モータ制御パターンの作成に用いるマウス等の操作部13h、および表示画面部13iを備える。
Referring to FIG. 5, the
CPU13aは、モータライブラリ画面15aとシミュレート用GUI画面15bとを制御するシミュレーション制御部を構成する。CPU13aは、シミュレート用GUI画面15b上にユーザがマウス操作等でモータ制御パターン19を作成すると、そのモータ制御パターン19をGUI画面メモリ13cに格納する。CPU13aは、モータライブラリ画面15a上で表示されているシミュレート用モータ17a,17b,17c,…のいずれかがマウスで選択操作されるとその選択されたシミュレート用モータ17a,17b,17c,…の性能等のデータをモータライブラリメモリ13bから読み込む。
The
そしてCPU13aは、シミュレート用GUI画面15b上のモータ制御パターンに沿うマウス操作に対応して、上記読み込んだシミュレート用モータ17a,17b,17c,…のデータに従い、当該シミュレート用モータ17a,17b,17c,…のモーションを制御することにより、モータ制御パラメータを取得すると共に、取得したモータ制御パラメータをパラメータメモリ13fに格納する。
Then, the
上記モータ制御パラメータの取得について説明すると、まず、A社製のサーボモータ7に対応するシミュレート用モータ17aをマウス操作で選択すると、CPU13aは、そのA社製のサーボモータ7の性能等の各種データをモータライブラリメモリ13bから得る。そして、シミュレート用GUI画面15a上のモータ制御パターン19に対してポイント19aをマウスによりクリックすると、シミュレート用モータ17aの初速度が0になる。次に、ポイント19bの波形をマウスにより変更すると、シミュレート用モータ17aの規定速度はV1になる。このとき初速度0から規定速度V1までの加速期間はT1になる。このようなモータ制御パターン19上に沿ってマウスにより波形変更することでシミュレート用モータ17aに対してのモータ制御パラメータを得ることができる。
The acquisition of the motor control parameters will be described. First, when the
こうしてシミュレータ13で得たモータ制御パラメータをプログラマブルコントローラ11に入力すると、プログラマブルコントローラ11はその入力されたモータ制御パラメータに従い、A社製のサーボモータ7を制御することができる。
When the motor control parameter obtained by the
以上説明したように実施の形態のシミュレータ13は、実際のサーボモータ7に模擬して当該サーボモータ7に対応した性能等を有するシミュレート用モータ17a,17b,17c,…の画素部品をモータライブラリ画面15aに格納し、シミュレート用のモータ制御パターン19をマウス等の操作でシミュレート用GUI画面15b上にグラフィックに作成すると共に、モータライブラリ画面15aからシミュレート用モータ17a,17b,17c,…を選択し、かつマウス等でシミュレート用GUI画面15b上で作成したモータ制御パターン19に沿う操作を行うことだけで、そのモータ制御パターン19に対応するサーボモータ7のモータ制御パラメータを提供することができるようにしたシミュレータである。そのため、実施の形態のシミュレータ13によれば、サーボモータ7を実機であるベルトコンベア装置1に組み込んでモータ制御パターンに従いサーボモータ7を駆動してモータ制御パラメータを得てプログラマブルコントローラ11に設定する必要がなく、ユーザはシミュレータ13の画面上の操作だけで容易に所望するモータ制御パターンに対応するモータ制御パラメータを取得してプログラマブルコントローラ11に設定することができる。
As described above, the
1 ベルトコンベア装置
7 サーボモータ(実モータ)
9 モータ制御回路
11 プログラマブルコントローラ(PLC)
13 モータモーション用シミュレータ
15a モータライブラリ画面
15b シミュレート用GUI画面
17a,17b,17c シミュレート用モータ
19 シミュレート用モータ制御パターン
1 Belt conveyor device 7 Servo motor (actual motor)
9
13
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