CN103324142B - 控制装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制装置以及控制方法。提高可利用的伺服放大器、伺服马达的选择自由度。能够通信地连接有控制伺服马达的伺服放大器的控制装置中，具备：多个接口，所述多个接口是多个所述伺服放大器能够串行连接的串行通信用的接口，所述多个接口的通信协议相互不同；存储部，存储连接信息，该连接信息表示各个所述接口与经由所述伺服放大器连接于各个所述接口的伺服马达的关系；确定部，在所述伺服马达的控制内容决定了的情况下，参照所述存储部中存储的所述连接信息而分别确定与各个所述伺服马达对应的通信协议；以及输出部，经由所述接口对所述伺服放大器输出控制指令。

Description

控制装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及伺服马达的控制技术。

背景技术

已知对一个控制器连接多个伺服放大器并控制多个马达的系统。然后，作为针对控制器的多个伺服放大器的连接方式，提出了并联连接方式和串联连接方式。在专利文献1中公开了采用了并联连接方式的系统。另外，在专利文献2中公开了采用了串联连接方式的系统。在并联连接方式中，每个伺服放大器需要连接端口。因此，在如所谓多轴控制的情况那样控制更多的马达的情况下，串联连接方式适合。

【专利文献1】日本特开2003－177822号公报

【专利文献2】日本特开2006－252363号公报

发明内容

串联连接方式中的控制器与伺服放大器之间的通信协议存在多个种类。例如，有SSC－Net、GA1060等。在各控制器中采用的通信协议是由控制器的制造商决定，只能够利用与在该控制器中采用的通信协议对应的伺服放大器。其结果，在可利用的伺服放大器、伺服马达的选择上产生了限制。

本发明的目的在于提高可利用的伺服放大器、伺服马达的选择自由度。

根据本发明，提供一种控制装置，能够通信地连接有控制伺服马达的伺服放大器，该控制装置具备：多个接口，所述多个接口是多个所述伺服放大器能够串行连接的串行通信用的接口，所述多个接口的通信协议相互不同；存储部，存储连接信息，该连接信息表示各个所述接口与经由所述伺服放大器连接于各个所述接口的伺服马达的关系；确定部，在所述伺服马达的控制内容决定了的情况下，参照所述存储部中存储的所述连接信息而分别确定与各个所述伺服马达对应的通信协议；以及输出部，经由所述接口对所述伺服放大器输出控制指令。

另外，根据本发明，提供一种处理方法，是能够通信地连接有控制伺服马达的伺服放大器的控制装置中的处理方法，所述控制装置具备多个接口，所述多个接口是多个所述伺服放大器能够串行连接的串行通信用的接口，所述多个接口的通信协议相互不同，所述处理方法具备：存储工序，存储连接信息，该连接信息表示各个所述接口与经由所述伺服放大器连接于各个所述接口的伺服马达的关系；确定工序，在所述伺服马达的控制内容决定了的情况下，参照在所述存储工序中存储的所述连接信息而分别确定与各个所述伺服马达对应的通信协议；以及输出工序，经由所述接口对所述伺服放大器输出控制指令。

根据本发明，能够提高可利用的伺服放大器、伺服马达的选择自由度。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的控制装置及其外围的装置的框图。

图2是示出连接器的例子的图。

图3是伺服放大器的框图。

图4是处理部和存储部的功能框图。

图5是连接信息的说明图。

图6是示出电源接通时的控制装置以及伺服放大器的处理例的流程图。

图7是示出控制装置的处理例的流程图。

具体实施方式

图1是本发明的一个实施方式的控制装置10及其外围的装置的框图。控制装置10是经由伺服放大器20、20A、20B而控制伺服马达（在图1中未图示）的控制器，伺服放大器20、20A、20B与控制装置10可通信地连接。

<控制装置的结构>

控制装置10具备主电路基板11和增设电路基板12A、12B。增设电路基板12A、12B是用户根据需要选择性地与主电路基板11连接的基板。以下，在总称增设电路基板12A、12B的情况下，称为增设电路基板12。

主电路基板11具备处理部111、存储部112、通信接口部113、114、地址译码器部115以及连接器部116。

处理部111是CPU等处理器，执行存储部112中存储的程序。存储部112例如是RAM、ROM、硬盘等。通信接口部113是担任上位计算机1与处理部111的通信的通信用IC。通信接口部114是担任多个伺服放大器20与处理部111的通信的串行通信用IC。多个伺服放大器20（在图1中是2个）串行连接于通信接口部114。

对通信接口部113、114，分别分配了固有的地址。地址译码器部115在处理部111输出到地址总线上的信号指定了通信接口部113的情况下，对通信接口部113输出选择信号，在指定了通信接口部114的情况下，对通信接口部114输出选择信号。由此，处理部111能够访问通信接口部113、通信接口部114。

增设电路基板12连接于连接器部116。增设电路基板12具备连接器部124。图2示出连接器部116、124的一个例子。连接器部116是阴模连接器。连接器部124具备由多个管脚电极构成的阳部124a、和阴部124b，阳部124a贯通了基板。

而且，例如，如图2所示，将增设电路基板12A的连接器部124的阳部124a插入到连接器部116而进行连接。由此，能够对主电路基板11的总线和增设电路基板12A的总线进行电连接。进而，将增设电路基板12B的阳部124a插入到增设电路基板12A的连接器部124的阴部124b而进行连接。由此，能够对主电路基板11的总线和增设电路基板12A以及12B的各总线进行电连接。

这样，能够针对主电路基板11的总线，并联地连接多个增设电路基板12。此处，例示了2个增设电路基板12A以及12B，但还能够依次连接3个以上的增设电路基板12。并且，虽然将主电路基板11的连接器部116设为一个，但能够可装卸地安装多个增设电路基板12。但是，也可以在主电路基板11中设置多个连接器部116，以能够各自地装卸增设电路基板12。

回到图1，增设电路基板12A具备通信接口部121A、地址译码器部122、ID保持部123以及连接器部124。通信接口部121A是担任多个伺服放大器20A与处理部111的通信的串行通信用IC。多个伺服放大器20A（在图1中是2个）串行连接于通信接口部121A。ID保持部123存储了增设电路基板12A固有的ID。

对通信接口部121A以及ID保持部123，分别分配了固有的地址。地址译码器部122在处理部111输出到地址总线上的信号指定了通信接口部121A的情况下，对通信接口部121A输出选择信号。由此，处理部111能够访问通信接口部121A。

地址译码器部122在处理部111输出到地址总线上的信号指定了ID保持部123的情况下，对ID保持部123输出选择信号。接收到选择信号的ID保持部123将自身存储的ID输出到数据总线上。处理部111通过获取输出到数据总线上的ID，从而能够确认增设电路基板12A与主电路基板11连接。

增设电路基板12B具有与增设电路基板12A同样的结构。即，增设电路基板12B具备通信接口部121B、地址译码器部122、ID保持部123以及连接器部124。通信接口部121B是担任多个伺服放大器20B与处理部111的通信的串行通信用IC。多个伺服放大器20B（在图1中是3个）串行连接于通信接口部121B。

ID保持部123存储了增设电路基板12B固有的ID。对通信接口部121B以及ID保持部123分别分配了固有的地址这一点、其功能以及地址译码器部122的功能与增设电路基板12A的情况相同。

通信接口部114、121A以及121B基于相互不同的通信协议。通信接口部114和伺服放大器20的组的通信协议设为共同。同样地，通信接口部121A和伺服放大器20A的组、以及通信接口部121B和伺服放大器20B的组的通信协议也分别设为共同。

通信协议的差异不仅是软件的差异，有可能硬件也存在差异。在硬件的差异中，还可以包括针对伺服放大器的布线的连接端口的差异。图2例示了增设电路基板12A的连接端口125A和增设电路基板12B的连接端口125B的物理性结构不同的情况。

此处，例如，设想如下情况：作为伺服放大器的制造商，存在X公司、Y公司、Z公司，并采用了相互不同的通信协议。在该情况下，例如，假设通信接口部114基于X公司的通信协议，通信接口部121A基于Y公司的通信协议，通信接口部121B基于Z公司的通信协议。这样的话，能够对控制装置10连接X公司、Y公司、Z公司的各伺服放大器。

由于通信接口部121A、121B分别安装于增设电路基板12A、12B，所以希望只利用X公司的伺服放大器的用户只准备主电路基板11即可。另外，希望利用X公司和Z公司的伺服放大器的用户准备主电路基板11和增设电路基板12B即可。

在本实施方式中，作为与伺服放大器通信用的接口部，在主电路基板11中只安装了一个通信接口部114，其他通信接口部121A、121B分别安装于增设电路基板12A、12B。但是，还可以采用不使用增设电路基板12而在主电路基板11中安装全部通信接口部的结构。但是，在该情况下，有可能存在对于用户不需要的通信接口部。相反，还可以采用如下结构：在主电路基板11中不安装与伺服放大器通信用的接口部，而仅在增设电路基板12中安装。在该情况下，不会存在对于用户不需要的通信接口部，但只是准备主电路基板11，哪一伺服放大器也不能连接。

另外，主电路基板11、增设电路基板12中安装的通信接口部未必需要是1种，也可以安装2种以上。增设电路基板12的数量也不限于2个，而既可以是1个也可以是3个以上。

<伺服放大器的结构>

图3是伺服放大器20的框图。此处，以伺服放大器20为例子，但伺服放大器20A、20B也具备同样的结构。

伺服放大器20具备处理部21、存储部22、通信接口部23、驱动电路24以及信号处理部25。

处理部21是CPU等处理器，执行存储部22中存储的程序。存储部22例如是RAM、ROM、硬盘等。通信接口部23是担任控制装置10与处理部21的通信的通信用IC。

驱动电路24根据来自处理部21的控制指令，对伺服马达M供给驱动电力。编码器E是检测伺服马达M的旋转量的传感器。信号处理部25具备A/D变换器等，将基于编码器E的输出信号的检测结果输出到处理部21。处理部21根据编码器E的检测结果控制伺服马达M。在本实施方式中，设想了一个伺服放大器20控制一个伺服马达M的情况。

<对不同的通信协议的应对>

说明本实施方式中的对不同的通信协议的应对。图4示出控制装置10的处理部111的功能框图以及存储部112中存储的信息。

处理部111通过执行存储部112中存储的运算程序112a而作为控制内容运算部111a发挥功能。控制内容运算部111a按照来自上位计算机1的指示，决定各个伺服马达M的控制内容。

处理部111还作为确定部111b而发挥功能，该确定部111b参照存储部112中存储的连接信息112b来分别确定与各个伺服马达M对应的通信协议。图5示出连接信息112b的一个例子。用户能够适当设定、变更连接信息112b。

连接信息112b是表示各个通信接口部114、121A、121B与经由伺服放大器20、20A、20B而连接于它们的伺服马达M的关系的信息。换言之，表示各伺服马达M与通信协议的种类的关系。在图5的连接信息112b中，对马达ID对应关联了通信接口ID和配置ID。

马达ID是用于各自地识别各伺服马达M的ID。在本实施方式的情况下，如上所述，在本实施方式中设想了一个伺服放大器20控制一个伺服马达M的情况。因此，马达ID也是用于识别伺服放大器20、20A、20B的ID。

通信接口ID是用于识别通信接口部114、121A、121B的ID，也是识别通信协议的种类的ID（或者识别主电路基板11、增设电路基板12A、12B的ID）。在连接信息112b中，通信接口ID表示伺服马达M的伺服放大器的连接目的地的通信接口部。例如，在图1中，如果是与伺服放大器20连接的伺服马达M，则关联有表示通信接口部114的ID。另外，如果是与伺服放大器20A连接的伺服马达M，则关联有表示通信接口部121A的ID。

配置ID是用于识别伺服马达M的配设部位的ID。在图5中，作为一个例子，设想伺服马达M是机器人2驱动用的伺服马达的情况，例示了机器人2中的伺服马达M的配设部位。例如，马达ID为“a”的伺服马达是驱动机器人2的末端执行器的马达。

返回到图4，处理部111通过执行存储部112中存储的变换程序112c而作为变换部111c发挥功能。针对通信协议的每个种类，准备变换程序112c。变换部111c按照确定部111b确定的通信协议，选择并执行变换程序112c，将控制内容运算部111a决定的每个伺服马达M的控制内容变换为与对应的通信协议的种类相应的每个伺服马达M的控制指令。

例如，如果是与伺服放大器20A连接的伺服马达M，则执行与通信接口部121A的通信协议对应的变换程序112c，将由控制内容运算部111a决定的控制内容变换为控制指令。同样地，如果是与伺服放大器20B连接的伺服马达M，则执行与通信接口部121B的通信协议对应的变换程序112c，将由控制内容运算部111a决定的控制内容变换为控制指令。

处理部111还作为输出部111d发挥功能。输出部111d将由变换部111c变换的控制指令经由对应的通信接口部114、121A或者121B输出到伺服放大器20、20A或者20B。例如，在输出与伺服放大器20A连接的伺服马达M的控制指令的情况下，经由通信接口部121A输出控制指令。在控制指令中，通过马达ID，指定作为控制对象的伺服马达M。伺服放大器20A在被指定了与自身连接的伺服马达M的情况下接收该控制指令来执行。

<处理例>

图6是示出电源接通时的控制装置10以及各伺服放大器20、20A、20B的初始处理例的流程图。在接通了电源时，控制装置10的处理部111、以及各伺服放大器20、20A、20B的处理部21执行该图的处理。

处理部111在S1中进行启动处理。另外，各处理部21也在S11中进行启动处理。处理部111在S2中进行增设基板的连接确认处理。在此，读出连接信息112b，进行如下处理：确认具有用连接信息112b的通信接口ID表示的通信接口部的增设电路基板（12A、12B）是否与主电路基板11连接。

详细而言，依次指定各ID保持部123固有的地址，如果从ID保持部123输出ID，则判断为连接，如果没有输出，则判断为没有连接。如果针对用连接信息112b的通信接口ID表示的全部通信接口部确认了连接，则进入到S3，如果不能确认，则进行差错处理。

在S3~S5中，处理部111进行用连接信息112b的马达ID表示的各伺服马达M的连接确认。具体而言，向各伺服放大器20、20A、20B，经由对应的通信接口部114、121A、121B，依次指定马达ID而发送连接确认信号（S3）。接收到来自控制装置10的连接确认信号的各伺服放大器20、20A、20B的处理部21将折回连接确认信号发送到控制装置10（S12）。如果接收到连接确认信号，则处理部111建立与该伺服放大器的通信连接（S4）。在没有接收到连接确认信号的情况下，处理部111进行差错处理。在S5中，针对用连接信息112b表示的全部马达ID，判定是否与伺服放大器建立了通信连接，如果全部建立（“是”），则结束一个单位的处理，如果没有全部建立（“否”），则返回S3，进行与下一个伺服放大器的通信连接确认。这样，处理部111能够根据从伺服放大器接收到的连接确认信号和连接信息112b，确认各个通信接口部114、121A、121B与各个伺服马达M的关系是否依照连接信息112b。

接下来，参照图7，说明从上位计算机1接收到控制指令时的控制装置10的处理例。

如果设想图5例示的伺服马达M是机器人2驱动用的伺服马达的情况，则从上位计算机1，对控制装置10提供例如使末端执行器向规定的位置移动的控制指令而作为目标动作。

在这样的情况下，控制装置10的处理部111执行图7的处理。图7的处理中的、S21~S23的处理相当于作为图4的控制内容运算部111a的处理，S24的处理相当于作为确定部111b的处理。另外，S25的处理相当于作为变换部111c的处理，S26的处理相当于作为输出部111d的处理。

在S21中，运算为了达成目标动作而所需的各伺服马达M的旋转量。在S22中进行轨道计划。例如，在使机器人的末端执行器移动到目标位置的情况下决定其移动轨道。在S23中决定各伺服马达M的控制内容。控制内容是例如使伺服马达M以单位时间旋转的位置数据。

在S24中参照连接信息112b而分别确定与各个伺服马达M对应的通信协议。在S25中，通过与和伺服马达M对应的通信协议对应的变换程序，将在S23中决定的各个伺服马达M的控制内容变换为与对应通信协议适合的控制指令。在S26中，将在S25中变换的控制指令经由对应的通信接口部114、121A或者121B输出到伺服放大器20、20A或者20B。此处，例如，输出指定了伺服马达M的驱动定时和旋转量的控制指令。

按照以上，一个单位的处理结束。处理部111例如针对每一定时间将同步用的数据发送到各伺服放大器，各伺服放大器以所接收到的同步用的数据为契机而执行控制指令。

如上所述，在本实施方式中，通过具备通信协议相互不同的通信接口部114、121A以及121B，能够提高可利用的伺服放大器、伺服马达的选择自由度。换言之，得到能够自由地选定伺服放大器、伺服马达的控制器（控制装置）。由于通过连接信息112b管理通信接口部114、121A以及121B与伺服马达M的对应关系，所以能够识别通信协议的种类来控制伺服马达M。另外，能够通过变换部111c，将控制内容运算部111a决定的控制内容自动地变换为与各通信协议对应的控制指令。由此，在机器人等的运动控制时，可以无需统一伺服放大器的通信协议。

Claims (4)

1.一种控制装置，能够通信地连接有控制伺服马达的伺服放大器，该控制装置的特征在于，具备：

多个接口，所述多个接口是多个所述伺服放大器能够串行连接的串行通信用的接口，所述多个接口的通信协议相互不同；

存储部，存储连接信息，该连接信息表示各个所述接口与经由所述伺服放大器连接于各个所述接口的伺服马达的关系；

控制内容运算部，根据机器人的目标动作，决定驱动所述机器人的各伺服马达的控制内容；

确定部，参照所述存储部中存储的所述连接信息而分别确定与控制内容被决定的各个所述伺服马达对应的通信协议；

变换部，按照所述确定部确定的通信协议，将各伺服马达的控制内容变换为控制指令；以及

输出部，经由所述接口对所述伺服放大器输出由所述变换部变换的控制指令。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述控制装置具备：

主电路基板，包括所述存储部、所述确定部、所述变换部及所述输出部；以及

至少一个增设电路基板，能够装卸地安装于所述主电路基板，

所述主电路基板和所述增设电路基板分别包含所述接口，

所述增设电路基板具备存储所述增设电路基板固有的ID的ID保持部。

3.一种处理方法，是能够通信地连接有控制伺服马达的伺服放大器的控制装置中的处理方法，该处理方法的特征在于，

所述控制装置具备多个接口，所述多个接口是多个所述伺服放大器能够串行连接的串行通信用的接口，所述多个接口的通信协议相互不同，

所述处理方法具备：

存储工序，存储连接信息，该连接信息表示各个所述接口与经由所述伺服放大器连接于各个所述接口的伺服马达的关系；

控制内容运算工序，根据机器人的目标动作，决定驱动所述机器人的各伺服马达的控制内容；

确定工序，参照在所述存储工序中存储的所述连接信息而分别确定与控制内容被决定的各个所述伺服马达对应的通信协议；

变换工序，按照由所述确定工序确定的通信协议，将各伺服马达的控制内容变换为控制指令；以及

输出工序，经由所述接口对所述伺服放大器输出由所述变换工序变换的控制指令。

4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，具备：

接收工序，从所述伺服放大器接收确认连接的信号；以及

确认工序，根据在所述接收工序中接收到的所述确认连接的信号和在所述存储工序中存储的所述连接信息，确认各个所述接口与各个所述伺服马达的关系是否依照所述连接信息。