CN109768738A - 电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法 - Google Patents

电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法。电动机控制装置(14)具有：指令接收部(20)，其从数值控制装置(12)接收移动指令(S)和所述移动指令(S)的第一控制周期(T1)；指令生成部(22)，其根据第一控制周期(T1)和预先决定的第二控制周期(T2)，从第一控制周期(T1)的移动指令(S)生成第二控制周期(T2)的移动指令(S’)；以及电动机控制部(24)，其按照由指令生成部(22)生成的移动指令(S’)，来控制电动机(16)。

Description

电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法
技术领域
本发明涉及控制电动机的电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法。
背景技术
像日本特开2016-200523号公报所记载那样，电动机控制装置根据来自数值控制装置的指令来控制电动机。
但是，在数值控制装置的控制周期与电动机控制装置的控制周期不同时，存在如下问题：在控制所需的数据数产生过不足，或电动机的控制延迟。结果，产生速度变动、位置偏移，电动机控制的稳定性降低。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法，即使是数值控制装置的控制周期与电动机控制装置的控制周期不同的情况下，也可以防止电动机控制的稳定性降低。
本发明的第一方式的电动机控制装置，具有：指令接收部，其从数值控制装置接收移动指令和所述移动指令的第一控制周期；指令生成部，其根据所述第一控制周期和预先决定的第二控制周期，从所述第一控制周期的所述移动指令生成所述第二控制周期的所述移动指令；以及电动机控制部，其按照由所述指令生成部生成的所述移动指令，来控制电动机。
本发明的第二方式是一种具有上述本发明的第一方式的电动机控制装置和所述数值控制装置的控制系统，所述数值控制装置具备设定所述第一控制周期的周期设定部。
本发明的第三方式是一种控制电动机的电动机控制方法，包含：指令接收步骤，电动机控制装置从数值控制装置接收移动指令和所述移动指令的第一控制周期；指令生成步骤，所述电动机控制装置根据所述第一控制周期和预先决定的第二控制周期，从所述第一控制周期的所述移动指令生成所述第二控制周期的所述移动指令；以及电动机控制步骤，所述电动机控制装置按照在所述指令生成步骤中生成的所述移动指令来控制所述电动机。
根据本发明，在数值控制装置与电动机控制装置之间，即使是控制周期不同的情况下，也可以防止电动机控制的稳定性降低。
附图说明
通过参照附图所说明的以下实施方式的说明可以容易了解上述的目的、特征和优点。
图1是表示本实施方式的控制系统的结构的图。
图2是表示数值控制装置和电动机控制装置的具体结构的功能框图。
图3是用于说明图2所示的指令生成部生成移动指令的图。
图4是表示图2所示的数值控制装置的动作的流程图。
图5是表示图2所示的电动机控制装置的动作的流程图。
具体实施方式
以下，列举最佳的实施方式，参照附图详细地对本发明的电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法进行说明。
[实施方式]
图1是表示本实施方式的控制系统10的结构的图。控制系统10具有：数值控制装置12、多个电动机控制装置14以及多个电动机16。另外，数值控制装置12的控制周期T1与多个电动机控制装置14各自的控制周期T2彼此不同。
数值控制装置12是按照用于驱动电动机16的程序或操作员的操作，来控制电动机16的上位控制装置。数值控制装置12将用于驱动电动机16的指令(以下，称为移动指令)S输出(发送)给多个电动机控制装置14。由此，数值控制装置12可以控制多个电动机16。数值控制装置12可以对每一个电动机16使用不同的移动指令(驱动指令)S来控制多个电动机16。
多个电动机控制装置14按照输送来的移动指令S，来控制多个电动机(例如，伺服电动机)16。多个电动机控制装置14的每一个控制对应的电动机16。电动机控制装置14根据移动指令S向电动机16供电，由此控制电动机16的驱动(旋转)。
在电动机16中设置有对旋转位置或转速进行检测的旋转传感器(例如，编码器)以及对供给到电动机16的电流进行检测的电流传感器等传感器18。电动机控制装置14根据传感器18检测出的检测信号对电动机16进行反馈控制。
图2是表示数值控制装置12和电动机控制装置14的具体结构的功能框图。多个电动机控制装置14的每一个具有彼此相同的结构，因此在图2中，列举一个电动机控制装置14为例来进行说明。数值控制装置12和电动机控制装置14具有CPU等处理器和存储器等。首先，在对电动机控制装置14的结构进行了说明之后，对数值控制装置12的结构进行说明。
电动机控制装置14具有通信部20、指令生成部22以及电动机控制部24。通信部20用于在与数值控制装置12之间进行信号的收发。通信部(指令接收部)20从数值控制装置12接收移动指令S和移动指令S的控制周期(第一控制周期)T1。数值控制装置12以控制周期T1将移动指令S发送(输出)给电动机控制装置14。通信部20将接收到的移动指令S和控制周期T1输出给指令生成部22。此外，通信部(周期发送部)20将电动机控制装置14的控制周期T2发送给数值控制装置12。
指令生成部22根据控制周期T1、电动机控制装置14的预先决定的控制周期(第二控制周期)T2，从控制周期T1的移动指令S生成控制周期T2的移动指令S。指令生成部22使用控制周期T1与控制周期T2的比，从控制周期T1的移动指令S生成控制周期T2的移动指令S。也就是说，指令生成部(指令变换部)22根据控制周期T1、T2将控制周期T1的移动指令S变换为控制周期T2的移动指令S。另外，为了将从数值控制装置12发送的移动指令S与由指令生成部22生成的移动指令S进行区分，有时为了方便而通过S’来表示指令生成部22生成的移动指令S。
指令生成部22生成与假设控制周期T2和控制周期T1相同的电动机控制装置14通过移动指令S控制电动机16时的电动机16的状态大致相同的移动指令S’。将该控制周期T2设为比控制周期T1短的周期(T1＞T2)。在本实施方式中，控制周期T1与控制周期T2的比作为具有T1：T2＝4：3的关系来进行说明。
图3是用于说明指令生成部22生成移动指令S’的图。通过S1、S2、S3来表示通信部20接收到的多个移动指令S，通过S1’、S2’、S3’、S4’来表示生成后的多个移动指令S’。数值控制装置12以S1、S2、S3的顺序发送移动指令S来控制电动机16，通信部20以S1、S2、S3的顺序来接收移动指令S。另外，由于移动指令S的控制周期T1与移动指令S’的控制周期T2的比为4：3，因此S1～S3的期间与S1’～S4’的期间相同。
指令生成部22生成相当于移动指令S1的3/4的指令作为移动指令S1’。例如，在移动指令S1为请旋转8度这样的指令时，生成的移动指令S1’为请旋转6度(＝8度×3/4)这样的指令。
并且，指令生成部22生成包含相当于移动指令S1中的余下的1/4的指令、和相当于移动指令S2中的1/2的指令在内的指令作为移动指令S2’。例如，在移动指令S2为请旋转4度这样的指令时，生成的移动指令S2’为包含请旋转2度(＝8度×1/4)这样的指令(相当于移动指令S1的1/4的指令)和请旋转2度(＝4度×1/2)这样的指令(相当于移动指令S2的1/2的指令)在内的指令。
这样，指令生成部22根据控制周期T1与控制周期T2的比，从移动指令S生成移动指令S’。指令生成部22将生成的移动指令S’输出给电动机控制部24。
电动机控制部24按照移动指令S’来控制电动机16。此时，电动机控制部24根据传感器18检测出的检测信号对电动机16进行反馈控制。由此，在数值控制装置12与电动机控制装置14之间，即使是控制周期T1、T2不同的情况下，也可以防止在控制所需的数据数中产生过不足，或控制延迟。因此，可以防止产生速度变动、位置偏移等，可以防止电动机16控制的稳定性降低。因此，在数值控制装置12与电动机控制装置14之间，即使是控制周期T1、T2彼此不同的情况下，也可以将电动机16控制为与电动机控制装置14按照控制周期T1通过移动指令S控制电动机16时的电动机16的状态大致相同。
接下来，对数值控制装置12的结构进行说明。数值控制装置12具有：通信部30、周期设定部32和移动指令生成部34。通信部30在与电动机控制装置14的通信部20之间进行信号的收发。电动机控制装置14经由通信部20将控制周期T2发送给数值控制装置12，通信部(周期接收部)30从电动机控制装置14接收控制周期T2。通信部30将接收到的控制周期T2输出给周期设定部32。此外，通信部(指令发送部)30将移动指令S和设定的控制周期T1发送给电动机控制装置14。
周期设定部32设定控制周期T1。周期设定部32将比电动机控制装置14的控制周期T2长的周期设定为控制周期T1。由此，由于电动机控制装置14的控制周期T2是比数值控制装置12的控制周期T1短的周期，因此可以进一步防止在控制所需的数据数中产生过不足，或控制延迟。因此，可以进一步防止电动机16控制的稳定性降低。
此外，周期设定部32根据数值控制装置12的处理的负载率(数值控制装置12的CPU的负载率)来设定控制周期T1。例如，控制周期T1越短，CPU的负载率越高，因此在当前的负载率高时将控制周期T1设定得长，在当前的负载率低时将控制周期T1设定得短。由此，可以进一步防止电动机16控制的稳定性降低。所谓CPU的负载率表示相对于CPU的处理容量的当前处理量。周期设定部32将设定的控制周期T1输出给通信部30和移动指令生成部34。该设定的控制周期T1从通信部30发送给电动机控制装置14。
移动指令生成部34通过对用于驱动电动机16的程序进行解析，以所设定的控制周期T1来依次生成移动指令S。移动指令生成部34将生成的移动指令S输出给通信部30。依次生成的移动指令S以控制周期T1从通信部30发送给电动机控制装置14。
另外，在图2中，为了容易理解说明，而使用数值控制装置12和一个电动机控制装置14进行了说明，但是如图1所示也存在设置多个电动机控制装置14的情况。该情况下，通信部30从多个电动机控制装置14的每一个接收控制周期T2，周期设定部32将多个电动机控制装置14的控制周期T2中的、比最长的控制周期T2长的周期设定为控制周期T1即可。由此，即使是存在多个电动机控制装置14的情况下，也可以防止电动机16控制的稳定性降低。
接下来，按照图4所示的流程图对数值控制装置12的动作进行说明。通过步骤S1，通信部30接收电动机控制装置14的控制周期T2。此时，在多个电动机控制装置14与数值控制装置12连接时，通信部30从多个电动机控制装置14的每一个接收控制周期T2。
接下来，通过步骤S2，周期设定部32根据通过步骤S1取得的控制周期T2、数值控制装置12的处理的负载率来设定控制周期T1。具体来说，周期设定部32将比控制周期T2(当存在多个电动机控制装置14时，多个控制周期T2中最长的控制周期T2)长的周期且对应于负载率的周期设定为控制周期T1。另外，周期设定部32可以使用控制周期T2和负载率的某一方来设定控制周期T1。
接下来，通过步骤S3，通信部30将通过步骤S2设定的控制周期T1发送给电动机控制装置14，并且以控制周期T1发送移动指令S。另外，通过移动指令生成部34以在步骤S2设定的控制周期T1来依次生成移动指令S。
接下来，按照图5所示的流程图对电动机控制装置14的动作进行说明。通过步骤S11，通信部20接收从数值控制装置12发送的控制周期T1和移动指令S。
接下来，通过步骤S12，指令生成部22根据控制周期T1和控制周期T2，从控制周期T1的移动指令S生成控制周期T2的移动指令S’。
接下来，通过步骤S13，电动机控制部24按照移动指令S’，来控制电动机16。
[从实施方式获得的技术思想]
以下记载了从上述实施方式能够掌握的技术思想。
<第一技术思想>
电动机控制装置(14)具有：指令接收部(20)，其从数值控制装置(12)接收移动指令(S)和移动指令(S)的第一控制周期(T1)；指令生成部(22)，其根据第一控制周期(T1)和预先决定的第二控制周期(T2)从第一控制周期(T1)的移动指令(S)生成第二控制周期(T2)的移动指令(S’)；和电动机控制部(24)，其按照由指令生成部(22)生成的移动指令(S’)，来控制电动机(16)。
由此，在数值控制装置(12)与电动机控制装置(14)之间，即使是控制周期(T1、T2)不同的情况下，也可以防止在控制所需的数据数中产生过不足，或控制延迟。因此，可以防止产生速度变动、位置偏移等，可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。
第二控制周期(T2)可以是比第一控制周期(T1)短的周期。由此，可以进一步防止电动机(16)控制的稳定性降低。
<第二技术思想>
控制系统(10)具有上述第一技术思想的电动机控制装置(14)和数值控制装置(12)。数值控制装置(12)具有设定第一控制周期(T1)的周期设定部(32)。
由此，在数值控制装置(12)与电动机控制装置(14)之间，即使是控制周期(T1、T2)不同的情况下，也可以防止在控制所需的数据数中产生过不足，或控制延迟。因此，可以防止产生速度变动、位置偏移等，可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。此外，可以将适当的周期设定为第一控制周期(T1)。
周期设定部(32)可以根据数值控制装置(12)的处理的负载率来设定第一控制周期(T1)。由此，可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。
数值控制装置(12)也可以具有从电动机控制装置(14)接收第二控制周期(T2)的周期接收部(30)。周期设定部(32)可以将比第二控制周期(T2)长的周期设定为第一控制周期(T1)。由此，可以进一步防止电动机(16)控制的稳定性降低。
控制系统(10)可以具有多个电动机控制装置(14)。周期接收部(30)可以从多个电动机控制装置(14)接收第二控制周期(T2)。周期设定部(32)可以将比多个电动机控制装置(14)的第二控制周期(T2)中的、最长的第二控制周期(T2)长的周期设定为第一控制周期(T1)。由此，即使是存在多个电动机控制装置(14)的情况下，也可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。
<第三技术思想>
控制电动机(16)的电动机控制方法包含：指令接收步骤，电动机控制装置(14)从数值控制装置(12)接收移动指令(S)和移动指令(S)的第一控制周期(T1)；指令生成步骤，电动机控制装置(14)根据第一控制周期(T1)和预先决定的第二控制周期(T2)，从第一控制周期(T1)的移动指令(S)生成第二控制周期(T2)的移动指令(S’)；和电动机控制步骤，电动机控制装置(14)按照在指令生成步骤中生成的移动指令(S’)来控制电动机(16)。
由此，在数值控制装置(12)与电动机控制装置(14)之间，即使是控制周期(T1、T2)不同的情况下，也可以防止在控制所需的数据数中产生过不足，或控制延迟。因此，可以防止产生速度变动、位置偏移等，可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。
第二控制周期(T2)可以是比第一控制周期(T1)短的周期。由此，可以进一步防止电动机(16)控制的稳定性降低。
还可以包含：周期设定步骤，数值控制装置(12)设定第一控制周期(T1)。由此，可以将适当的周期设定为第一控制周期(T1)。
在周期设定步骤中，也可以根据数值控制装置(12)的处理的负载率来设定第一控制周期(T1)。由此，可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。
还可以包含：周期接收步骤，数值控制装置(12)从电动机控制装置(14)接收第二控制周期(T2)。在周期设定步骤中，可以将比第二控制周期(T2)长的周期设定为第一控制周期(T1)。由此，可以进一步防止电动机(16)控制的稳定性降低。
在所述周期接收步骤中，也可以从多个电动机控制装置(14)接收第二控制周期(T2)。在周期设定步骤中，可以将比多个电动机控制装置(14)的第二控制周期(T2)中的、最长的第二控制周期(T2)长的周期设定为所述第一控制周期(T1)。由此，即使是存在多个电动机控制装置(14)的情况下，也可以防止电动机(16)控制的稳定性降低。

Claims (12)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，具备：
指令接收部，其从数值控制装置接收移动指令和所述移动指令的第一控制周期；
指令生成部，其根据所述第一控制周期和预先决定的第二控制周期，从所述第一控制周期的所述移动指令生成所述第二控制周期的所述移动指令；以及
电动机控制部，其按照由所述指令生成部生成的所述移动指令，来控制电动机。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述第二控制周期是比所述第一控制周期短的周期。
3.一种控制系统，其具备权利要求1或2所述的电动机控制装置和所述数值控制装置，其特征在于，
所述数值控制装置具备设定所述第一控制周期的周期设定部。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，
所述周期设定部根据所述数值控制装置的处理的负载率来设定所述第一控制周期。
5.根据权利要求3或4所述的控制系统，其特征在于，
所述数值控制装置具备：周期接收部，其从所述电动机控制装置接收所述第二控制周期，
所述周期设定部将比所述第二控制周期长的周期设定为所述第一控制周期。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，
该控制系统具备多个所述电动机控制装置，
所述周期接收部从多个所述电动机控制装置接收所述第二控制周期，
所述周期设定部将比多个所述电动机控制装置的所述第二控制周期中的最长的所述第二控制周期长的周期设定为所述第一控制周期。
7.一种电动机控制方法，其对电动机进行控制，其特征在于，该电动机控制方法包含以下步骤：
指令接收步骤，电动机控制装置从数值控制装置接收移动指令和所述移动指令的第一控制周期；
指令生成步骤，所述电动机控制装置根据所述第一控制周期和预先决定的第二控制周期，从所述第一控制周期的所述移动指令生成所述第二控制周期的所述移动指令；以及
电动机控制步骤，所述电动机控制装置按照在所述指令生成步骤中生成的所述移动指令来控制所述电动机。
8.根据权利要求7所述的电动机控制方法，其特征在于，
所述第二控制周期是比所述第一控制周期短的周期。
9.根据权利要求7或8所述的电动机控制方法，其特征在于，
所述电动机控制方法包含：周期设定步骤，所述数值控制装置设定所述第一控制周期。
10.根据权利要求9所述的电动机控制方法，其特征在于，
在所述周期设定步骤中，根据所述数值控制装置的处理的负载率来设定所述第一控制周期。
11.根据权利要求9或10所述的电动机控制方法，其特征在于，
该电动机控制方法包含：周期接收步骤，所述数值控制装置从所述电动机控制装置接收所述第二控制周期，
在所述周期设定步骤中，将比所述第二控制周期长的周期设定为所述第一控制周期。
12.根据权利要求11所述的电动机控制方法，其特征在于，
在所述周期接收步骤中，从多个所述电动机控制装置接收所述第二控制周期，
在所述周期设定步骤中，将比多个所述电动机控制装置的所述第二控制周期中的最长的所述第二控制周期长的周期设定为所述第一控制周期。
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