CN109863682B - 伺服系统以及伺服系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本伺服系统是上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号的伺服系统。伺服放大器各自具备：伺服运算部，其进行伺服运算处理；通信部，其用于进行通信信号的发送接收；存储部，其将伺服运算处理中的伺服运算的信息保存为历史记录数据；以及触发信息处理部，其预先设定用于停止保存历史记录数据的保存停止条件，按伺服运算周期来判定是否符合保存停止条件，将在符合保存停止条件时视为检测到触发的判定的结果作为触发检测标志通知给通信部。

Description

伺服系统以及伺服系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制多个伺服放大器的伺服系统及其控制方法，特别是涉及一种在通过例如像工业用高速网络通信那样的串行通信来同时控制多个伺服轴中的各个伺服轴使得多个伺服轴同步动作的伺服系统及其控制方法中，保存并读出其伺服运算时的历史记录数据的结构及方法。

背景技术

以往，在伺服系统中，存在具有如下功能的伺服系统：将伺服运算时的信息作为历史记录数据保存在作为存储部的存储器中，并且将历史记录数据读出到经由上位装置连接的外部装置。

例如，如图7所示，在这样的用于控制多个伺服轴的以往的伺服系统70的各个伺服放大器71中，伺服运算部74中的伺服运算的信息作为历史记录数据Sv被保存至存储器76。所保存的历史记录数据Sv经由上位装置85被读出到外部装置95，用于伺服控制增益的调整等。所保存的历史记录数据Sv是与伺服运算周期的过去m次(m为整数)相应的量的信息。作为历史记录数据Sv的例子，例如有电动机当前位置、电动机当前速度等。

在图7中，伺服系统70所具备的上位装置85和多个伺服放大器71通过通信线81连接。在多个伺服放大器71各自的伺服运算部74执行运算时的伺服运算的信息中，如果这些伺服运算的信息所具有的时间轴对齐，则伺服放大器71在调整各个伺服轴时，能够进行更精确的调整。

顺便提及，作为用于取得通信定时与伺服运算处理之间的同步的技术，例如公开有专利文献1这样的技术。

另外，作为使基于各个伺服运算的历史记录数据Sv的时间轴一致的技术，公开有如下的结构：在上述图7所示的结构中，从上位装置85对各个伺服放大器71指示开始保存或停止保存历史记录数据Sv(例如参照专利文献2)。

也就是说，在上述以往的伺服系统70中，需要从上位装置85来指示停止保存历史记录数据Sv。

然而，近年来，以EtherCAT(注册商标)为首的开放式网络正在普及。因此，随着开放式网络的普及，伺服系统中上位装置的提供者与伺服放大器的提供者不同的组合增多。因而，在上位装置不具有指示停止保存伺服运算信息的功能的情况下，无法使各个伺服运算信息所具有的时间轴一致。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-189654号公报

专利文献2：日本特开2008-176673号公报

发明内容

本发明的伺服系统是上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号的伺服系统。本伺服系统中的各个伺服放大器具备：伺服运算部，其进行伺服运算处理；通信部，其用于进行通信信号的发送接收；存储部，其将伺服运算处理中的伺服运算的信息保存为历史记录数据；以及触发信息处理部，其预先设定用于停止保存历史记录数据的保存停止条件，按每个伺服运算周期判定是否符合保存停止条件，将在符合保存停止条件时视为检测到触发的判定的结果作为触发检测标志通知给通信部。

另外，本发明的伺服系统的控制方法是上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号的伺服系统。本伺服系统的控制方法包括以下步骤：在将伺服运算处理中的伺服运算的信息存储为历史记录数据的存储部中预先设定用于停止保存历史记录数据的保存停止条件；按伺服运算周期来判定是否符合保存停止条件；以及将在符合保存停止条件时视为检测到触发的判定的结果设为触发检测标志。

根据本发明的伺服系统及其控制方法，即使是使用不具有经由通信部来指示停止保存历史记录数据的功能的上位装置的结构，也能够使多个伺服放大器执行伺服运算得到的历史记录数据所具有的时间轴一致。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的伺服系统的主要部分说明图。

图2是表示在本发明的实施方式中的伺服系统中使用的包含通信周期、伺服运算周期的定时的一例的时序图。

图3是表示本发明的实施方式中的伺服系统所具有的上位装置与伺服放大器之间发送接收的数据的定时的一例的时序图。

图4是表示在本发明的实施方式中的伺服系统中使用的通信命令和通信响应的数据结构的图。

图5是表示触发条件的设定和触发的检测的一例的图。

图6是与在本发明的实施方式中的伺服系统中使用的伺服运算信息的停止保存定时相关的时序图。

图7是以往的伺服系统的结构图。

图8是作为比较例而表示图7中的现有结构的伺服系统中的定时的时序图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下的实施方式为使本发明具体化的一例，并不限制本发明的保护范围。

(实施方式)

图1是本发明的实施方式中的伺服系统10的结构图。

如图1所示，本实施方式中的伺服系统10的结构为：上位装置45与多个伺服放大器11经由通信线41以一对一连接的双向线形网络拓扑的方式进行通信连接。图1中示出了作为多个伺服放大器11的分别具有相同内部结构的3个伺服放大器11按第一伺服放大器111、第二伺服放大器112及第三伺服放大器113的顺序与上位装置45连接的一例。而且，这些伺服放大器11各自的输出端连接有用于使负载31工作的电动机30。在本实施方式中，通过这样的结构，伺服放大器11按照来自上位装置45的指令分别驱动控制电动机30，使得负载31执行期望的动作。此外，以下，在指定伺服放大器11的情况下，将第一伺服放大器、第二伺服放大器、第三伺服放大器分别作为伺服放大器111、112、113加以区分，在对各个伺服放大器进行统称的情况下作为伺服放大器11，来进行适当说明。另外，伺服放大器11的数量可以是多个，也可以是其它数量。

为了针对这样的伺服放大器11分别设定控制参数或发出动作指令，上位装置45具备用于进行通信用数据的发送接收的通信部46，并且伺服放大器11各自也具备相同的通信部13。而且，如图1所示，通信部46与各个通信部13连接，包含各种信息的通信信号Cm经由通信线41被双向传送。作为该具体的通信方法，优选同步型的串行通信等，例如，优选近年作为工业用高速网络通信而被知晓的如上所述的EtherCAT(注册商标)通信等。

另外，作为通信内容，在启动系统时、变更系统动作时等的情况下执行参数设定等。作为该控制参数，有关于控制增益、滤波器的特性的设定值等。而且，除了参数设定之外，上位装置45还发送包含针对各个伺服放大器11的动作指令等的各种信息作为通信命令，并且接收来自各个伺服放大器11的各种信息作为通信响应，使得电动机30进行期望的运动动作。

特别是，关于参数设定，在初始设定时等是不规则的，而关于动作指令，需要依次指示系统内的动作。因此，在本实施方式中，设定有更新或发送动作指令的基准周期。

即，在本实施方式中，首先，作为上位装置45更新动作指令等的周期，上位装置45按动作指令更新周期Tins生成并更新动作指令。然后，本实施方式中列举了一例，即，上位装置45与多个伺服放大器11之间通过同步型串行通信来发送接收信号，从而以动作指令更新周期Tins的1/L倍(L为整数)的通信周期Tcm来交换动作指令等数据。这样，上位装置45按作为基准周期的通信周期Tcm来发送包含位置指令、速度指令等动作指令的指令信号。另外，各个伺服放大器11基于接收到的指令信号来控制电动机30的动作。并且，各个伺服放大器11按通信周期Tcm对上位装置45发送包含动作状态等动作信息的回复信号。

并且，虽然下面会进行详细说明，但是从上位装置45每隔通信周期Tcm发送通信定时信号St。然后，各个伺服放大器11以锁相到该通信定时信号St的时钟信号Ck为基准来执行各处理。

另外，如图1所示，上位装置45也可以经由外部的接口部(以下，适当地记为I/F部)47来与外部装置55的I/F部57连接，该外部的接口部同与多个伺服放大器11经由通信线41进行的串行通信相独立。

接着，参照图1，首先对伺服放大器11的结构概要进行说明。

如图1所示，伺服放大器11具备通信部13、伺服运算部14、定时生成部15、作为存储部的存储器16、存储器控制部17、驱动部18以及历史记录处理部12。另外，历史记录处理部12具有触发处理部22。而且，从驱动部18输出的驱动信号Vd被提供给电动机30。电动机30与负载31连接。

在这样的结构中，如上所述，通信部13通过通信信号Cm与上位装置45进行信息、信号的交换。并且，为了按照来自上位装置45的指令来对电动机30的动作进行驱动控制，伺服放大器11具备：伺服运算部14，其用于控制电动机30的位置、速度、转矩；以及驱动部18，其用于对电动机30的绕组进行通电驱动。伺服运算部14按以下说明的伺服运算周期Tsv执行对位置进行控制的位置控制、对速度进行控制的速度控制以及进行与转矩相关的处理的转矩处理等伺服运算处理。定时生成部15生成锁相到通信定时信号St的时钟信号Ck，并且以通信周期Tcm的1/M倍(M为整数)使伺服运算周期Tsv同步等来生成锁相到通信定时信号St的各种定时信号。另外，驱动部18生成基于由伺服运算部14执行的伺服运算处理中计算出的驱动数据Dd的驱动信号Vd。

而且，本实施方式的特征在于，伺服放大器11构成为能够获取在伺服运算部14执行的伺服运算处理中使用的数据的历史记录。即，在本实施方式中，为了执行伺服运算部14中的与数据的历史记录相关的处理，还具备历史记录处理部12、存储器16以及存储器控制部17。在此，当基于来自上位装置45的指令指示历史记录处理部执行历史记录处理时，历史记录处理部12从伺服运算部14中的各种控制数据中提取其中的一部分数据，即历史记录数据Sv。并且，历史记录处理部12对用于控制存储器16的读写等的存储器控制部17进行控制，由此，存储器16针对过去N次(N为整数)的伺服运算周期Tsv存储作为伺服运算信息的历史记录数据Sv。伺服运算信息Sv是伺服运算处理中使用的控制数据的一部分。作为伺服运算信息Sv的例子，有电动机当前位置、电动机当前速度等信息，例如，电动机当前位置依次跟随来自上位装置45的位置指令这样的历史记录数据Sv被保存在存储器16中。

如上所述，上位装置45经由通信部46以固定的通信周期Tcm向各个伺服放大器11发送动作指令，该通信部46通过同步型串行通信方式进行通信。动作指令中包含位置指令等。各个伺服放大器11基于接收到的动作指令来驱动电动机30。电动机30向负载31传输动力。此外，在以下的说明中，将伺服放大器11和连接于伺服放大器11的电动机30也称为伺服轴。

接着，对伺服放大器11中的各部分的更详细的结构进行说明。

在伺服放大器11中，首先，如上所述，通信部13与通信线41连接，从上位装置45接收包含控制参数、动作指令等的各种信息作为通信信号Cm，并且向上位装置45发送伺服放大器11内的各种信息。

通信部13在例如启动系统的初始设定时等，从上位装置45接收包含各种增益、滤波器常数等一组数据的控制参数，并在伺服运算部14中设定该控制参数。另外，当完成初始设定等时，上位装置45按通信周期Tcm发送包含作为通信信号Cm中的通信命令Ccmd的动作指令的信息，由通信部13接收该信息。通信部13分析接收到的通信信号Cm，并提取发送给自身的通信命令Ccmd。并且，从提取出的通信命令Ccmd中进一步提取例如作为位置、速度指令的指令数据Rins、以下会详细说明的历史记录处理用数据Hdt、保存开始命令Star。例如，如图1所示，将指令数据Rins作为位置、速度指令来通知给伺服运算部14，通过伺服运算部14执行跟随由该指令数据Rins所表示的指令这样的动作控制。

图2是表示包含本发明的实施方式中的伺服系统10中使用的通信周期Tcm、伺服运算周期Tsv的定时的一例的时序图。另外，图3是表示上位装置45与第一伺服放大器111、第二伺服放大器112以及第三伺服放大器113之间发送接收的数据的定时的一例的时序图。

在此，参照图2及图3，举出具体的一例来说明包含通信周期Tcm、伺服运算周期Tsv的各定时的关系。

即，在本实施方式中，对于上述动作指令更新周期Tins与通信周期Tcm的比率1/L中的L，设L＝2，并且对于通信周期Tcm与伺服运算周期Tsv的比率1/M中的M，设M＝3。

由此，在本实施方式中，在将更新上位装置45中的指令的周期、即指令更新周期Tins的1个周期设定为1.0ms时，伺服放大器11的通信周期Tcm为指令更新周期Tins的1/2，1个周期为0.5ms。而且，由于通信周期Tcm的1个周期为0.5ms，因此如图2所示，伺服运算周期Tsv为通信周期Tcm的1/3，1个周期为0.166ms。每当经过1个周期的通信周期Tcm而发送动作指令时，将通信定时信号St叠加于通信信号Cm后从上位装置45发送。另外，每当经过1个周期的伺服运算周期Tsv，就产生伺服运算启动信号Ssv。当产生伺服运算启动信号Ssv时，如图2及图3所示，在各个伺服放大器11中进行伺服运算处理。因此，在本实施方式中，在经过1个周期的通信周期Tcm的期间内，执行3次伺服运算处理。

另外，为了生成与通信定时信号St同步的伺服运算启动信号Ssv等，通信部13检测该通信定时信号St并将其传送到定时生成部15。在此，动作指令等是成为数据的信号，而通信定时信号St是用于表示周期性定时的脉冲信号。在本实施方式中，将该通信定时信号St用作同步信号，在定时生成部15中生成与通信定时信号St的周期同步的时钟信号Ck。并且，定时生成部15具有对时钟信号Ck进行分频的分频计数器、相位比较器等，利用它们来构成所谓的PLL(Phase Locked Loop：锁相环)电路。根据这样的结构，基于PLL的原理，时钟信号Ck被锁相到通信定时信号St，时钟信号Ck与通信定时信号St同步。众所周知，时钟信号Ck用于伺服放大器11内的数字处理。并且，利用分频计数器等将该时钟信号Ck以规定的比率进行分频，从而生成用于生成如图2所示的作为脉冲信号的伺服运算启动信号Ssv、驱动部18中使用的PWM(脉冲宽度调制)载波信号的信号(未图示)等。此外，图2示出了定时生成部15生成使伺服运算启动信号Ssv相对于通信定时信号St的延迟时间tdl固定的伺服运算启动信号Ssv的一例。在本实施方式1中，延迟时间td1为10μs。

以上，当伺服放大器11的时钟信号自由运行的情况下，由于硬件的制造偏差，有时会产生时钟误差等。当产生时钟误差等时，通信周期Tcm也有时不是伺服运算周期Tsv的完整的整数倍。相对于此，设本实施方式的结构是，定时生成部15生成与通信定时信号St的周期同步的时钟信号Ck。因此，在各个伺服轴上执行的伺服运算处理的启动定时一致。

接着，从定时生成部15向伺服运算部14提供与通信定时信号St同步的伺服运算启动信号Ssv。如上所述，伺服运算部14按照该伺服运算启动信号Ssv的定时，同步地执行伺服运算处理。因此，在各个伺服轴上执行的伺服运算处理的定时也是一致的。

并且，在伺服放大器11中，为了控制电动机30的动作，设置有该伺服运算部14和驱动部18。在此，电动机30例如是UVW相的3相驱动的无刷电动机。即，电动机30是包括具备与各相对应的绕组的定子和保持永磁体的转子的结构。通过将相位互不相同的驱动信号Vd施加到该定子的各绕组来使绕组通电，电流流过绕组使转子旋转。此外，电动机30也可以是直接对负载31进行线性位置控制的线性电动机。

为了驱动控制这样的电动机30，伺服运算部14对电动机30的位置、速度、转矩进行控制。而且，驱动部18对电动机30的绕组进行通电驱动。

为了使伺服放大器11以这种方式控制电动机30，首先，上位装置45每隔指令更新周期Tins生成作为动作指令的指令数据Rins。将该指令数据Rins以包含在通信信号Cm中的方式每隔通信周期Tcm从上位装置45通知给伺服放大器11。然后，通信部13从接收到的通信信号Cm中提取指令数据Rins，并将该指令数据Rins提供给伺服运算部14。指令数据Rins是表示指令位置、指令速度的数据。

在此，例如，当从上位装置45提供用于指示转子位置的位置指令的情况下，伺服运算部14进行以下动作以进行电动机30的位置控制。即，伺服运算部14通过利用来自位置检测器等的检测位置信息的反馈控制，来控制旋转动作，使得电动机30的转子的实际旋转位置跟随来自上位装置45的指令数据Rins所表示的位置指令。

为了进行这样的反馈控制，伺服运算部14执行以下那样的运算处理。即，伺服运算部14首先计算位置偏差作为位置控制，该位置偏差是位置指令与来自位置检测器(未图示)的检测位置信息之差。并且，作为位置控制，通过进行对该位置偏差乘以位置增益等运算来计算速度指令。另外，伺服运算部14通过对所通知的位置检测信息进行例如微分运算来计算电动机30的旋转速度。并且，伺服运算部14计算速度偏差，该速度偏差是该计算出的旋转速度与速度指令之差。并且，伺服运算部14对该速度偏差进行比例运算、积分运算，由此计算与试图使电动机30工作的驱动转矩量对应的转矩指令，并将该转矩指令作为驱动数据Dd提供给驱动部18。

驱动部18生成基于从伺服运算部14提供的驱动数据Dd的驱动电压Vd。具体来说，驱动部18具有由脉冲宽度调制(PWM)电路、开关元件构成的逆变器。驱动部18通过PWM电路来生成根据驱动数据Dd进行脉冲宽度调制而得的脉冲信号，并利用这些脉冲信号对逆变器的开关元件进行接通断开控制，由此生成驱动信号Vd。这样，驱动部18将所生成的驱动信号Vd施加于每个相的绕组来驱动电动机30。

并且，如上所述，为了依次提取伺服运算部14进行的处理中的数据并保存其历史记录，本实施方式中的伺服放大器11具备历史记录处理部12、存储器16以及存储器控制部17。

为了执行这样的历史记录处理，首先，在来自上位装置45的通信信号Cm中包含有与历史记录处理相关的通信命令Ccmd，通信部13提取与历史记录处理相关的通信命令Ccmd并将该通信命令Ccmd提供给历史记录处理部12。作为与历史记录处理相关的通信命令Ccmd，包括历史记录处理数据Hdt、保持开始命令Star、读出命令Rhs等。

在此，历史记录处理数据Hdt中包括保存为历史记录的对象数据的保存类别信息Isv、用作保存停止的触发的对象数据的触发类别信息Itr、成为触发中的判别值的触发水平值Ith等。保存类别信息Isv是作为伺服运算部14中的处理而指定为例如位置偏差、速度偏差、旋转速度等的信息。另外，触发类别信息Itr也是作为伺服运算部14中的处理而指定为例如指令数据Rins、与保存类别信息Isv相同的位置偏差、速度偏差、旋转速度等的信息。另外，保存开始命令Star是用于指示开始向存储器16进行历史记录保存的命令。读出命令Rhs是用于指示开始读出在存储器16中进行了历史记录保存的数据的命令。

接着，历史记录处理部12根据来自通信部13的历史记录处理数据Hdt、保存开始命令Star来执行与历史记录保存相关的处理。历史记录处理部12在参照保存开始命令Star而保存开始命令Star表示开始保存时，开始进行与历史记录保存相关的处理。

另外，历史记录处理部12具有触发处理部22。该触发处理部22是为了停止与历史记录保存相关的处理而设置的。向触发处理部22提供历史记录处理数据Hdt中包含的触发类别信息Itr、触发水平值Ith等。触发处理部22从伺服运算部14获取触发类别信息Itr所表示的类别的数据作为触发用数据Tr。并且，触发处理部22将触发用数据Tr与触发水平值Ith进行比较，在触发用数据Tr超过了触发水平值Ith的时间点，停止与历史记录保存相关的处理。

为了这样开始及停止与历史记录保存相关的处理，触发处理部22对存储器控制部17输出保存开始信号Str和保存停止信号Stp。即，触发处理部22基于保存开始命令Star来输出保存开始信号Str。另外，触发处理部22基于如上所述那样的触发用数据Tr与触发水平值Ith的比较来输出保存停止信号Stp。然后，存储器控制部17在保存开始信号Str的保存开始定时使对存储器16的写入为可写入状态，在保存停止信号Stp的保存停止定时使对存储器16的写入为不可写入状态。

另外，与这样的触发处理部22的处理并行地，历史记录处理部12从伺服运算部14获取保存类别信息Isv所表示的类别的数据作为历史记录数据Sv，并将获取到的数据作为写入用历史记录数据Wsv提供给存储器16。

历史记录处理部12执行以上那样的动作，由此在存储器16的运算历史记录保存区域、即历史记录区域26中按伺服运算周期Tsv来存储从开始保存起到停止保存为止的历史记录数据Sv。

作为历史记录处理部12的更具体的动作例，例如，在将用于指定保存对象数据的保存类别信息Itr设为“位置偏差”，将用于指定触发对象数据的触发类别信息Isv设为“旋转速度”，将触发水平值Ith设为“1000rpm”的情况下，历史记录处理部12执行如下处理。即，历史记录处理部12获取伺服运算部14中的位置偏差的数据作为历史记录数据Sv。然后，历史记录处理部12按伺服运算周期Tsv将作为历史记录数据Sv而获取的位置偏差的数据作为历史记录记录在存储器16中，直到作为触发用数据Tr的旋转速度成为触发水平值Ith即1000rpm。

特别是，以下会进行详细说明，但是在本实施方式中，关于保存停止动作，构成为最初检测到触发的伺服放大器11与其它的伺服放大器11进行不同的保存停止动作。在本实施方式中，通过设为这样的结构，使得最终获取历史记录数据Sv的定时在各个伺服放大器11之间一致。

另外，当通过读出命令Rhs发出读出指示时，历史记录处理部12读出存储器16中保存的一组历史记录数据Sv作为读出历史记录数据Rsv，并将其传送到通信部13。然后，通信部13将上述历史记录数据Rsv作为通信响应Crsp传输到上位装置45。

接着，以在上位装置45和各个伺服放大器11之间进行的数据流为中心对本实施方式中的伺服系统的详细动作进行说明。

如上所述，在上位装置45和各个伺服放大器11之间传输包含通信命令Ccmd和通信响应Crsp的通信信号Cm。通信命令Ccmd是从上位装置45向各个伺服放大器11发送的数据，通信响应Crsp是从各个伺服放大器11向上位装置45回复的数据。通信命令Ccmd被从上位装置45发送，并经由通信线41到达各伺服放大器11。另外，通信响应Crsp被从各伺服放大器11回复，并经由通信线41到达上位装置45。

如图3所示，在时刻ta，从上位装置45向各伺服放大器11发送通信命令Ccmd。通信命令Ccmd中包含针对伺服放大器111、112、113中的各伺服放大器的单独的指示。各个伺服放大器11的通信部确认接收到的通信命令Ccmd，最初参照用于识别各个通信命令Ccmd的轴地址，提取作为针对自身的指示的通信命令Ccmd。

首先，在时刻ta，在上位装置45中对通信部46设定要向各伺服放大器11指示的通信命令Ccmd。在此，时刻ta是指令更新周期Tins和通信部46的通信周期Tcm被更新的定时。

接着，在时刻tb，从通信部46对伺服放大器111、112、113中的各伺服放大器的通信部13同时发送通信命令Ccmd。在此，时刻tb是通信部46与通信部13之间的通信周期Tcm以及各伺服放大器11的伺服运算周期Tsv被更新的定时。

之后，接收到通信命令Ccmd的各个伺服放大器11通过轴地址来识别针对其自身的通信命令Ccmd。各个伺服放大器11基于识别出的各个通信命令Ccmd来执行伺服运算处理。

另外，如图3所示，在时刻td，从各个伺服放大器11向上位装置45回复通信响应Crsp。

首先，在时刻td，在各伺服放大器11内对通信部13设定各伺服放大器11的通信响应Crsp来作为对上位装置45的响应。在此，时刻td是各伺服放大器11的伺服运算周期Tsv和通信部13的通信周期Tcm被更新的定时。

接着，在时刻te，从通信部13对上位装置45的通信部46发送通信响应Crsp。通信响应Crsp是将各个伺服放大器11的通信响应合成所得到的信息。在此，时刻te是通信部13与通信部46之间的通信周期Tcm以及指令更新周期Tins被更新的定时。

但是，在时刻tc，有时会在各伺服放大器11内对通信部13设定各伺服放大器11的通信响应。在该情况下，在时刻td，成为以下状态：能够从通信部13对上位装置45的通信部46发送通信响应Crsp。然而，时刻td不是通信部46的通信周期Tcm和指令更新周期Tins被更新的定时。因此，在时刻td，不会从通信部13对上位装置45发送通信响应Crsp。之后，在作为通信部46的通信周期Tcm和指令更新周期Tins被更新的定时的时刻te，从通信部13对上位装置45发送通信响应Crsp。

以上，根据上述流程，在上位装置45和各个伺服放大器11之间进行数据的发送接收。

另外，在由环形网络拓扑(Ring Network Topology)构成伺服系统的情况下，以各伺服放大器与上位装置之间的连接顺序来向各个伺服放大器发送通信命令。同样地，以上位装置与各伺服放大器之间的连接顺序来向上位装置发送通信响应。也就是说，能够获得从所有的伺服放大器发送出的通信响应的是位于最后级的伺服放大器。

或者，在由线形网络拓扑(Line Network Topology)构成伺服系统的情况下，无论连接顺序如何，各个伺服放大器都在通信周期被更新的定时获取从其它伺服放大器发送出的通信响应。例如，在本实施方式中，通信周期Tcm被更新的定时为图3所示的时刻ta、时刻tb、时刻tc、时刻td、时刻te等。

关于本实施方式中的伺服系统10，通过使用线形网络拓扑，能够获得显著的作用效果。因此，在以下说明中，以线形网络拓扑为前提对伺服系统10进行说明。

图4是表示本发明的实施方式中的伺服系统中使用的通信命令Ccmd和通信响应Crsp的数据结构的图。

接着，参照图4，说明通信命令Ccmd和通信响应Crsp的结构，并且说明历史记录数据Sv作为伺服运算信息被保存在存储器16中的处理。

从上位装置45向伺服放大器11发送如图4中示出的一例的1个轴的伺服轴用的、着眼于1个轴的情况下的通信命令Ccmd，从伺服放大器11向上位装置45发送通信响应Crsp。

如图4所示，通信命令Ccmd中包含有与历史记录处理部12中的历史记录保存和历史记录读出相关的数据、命令。作为历史记录保存用的数据，存在如上所述的以下数据。即，用于指定在存储器16中保存的对象的保存类别信息Itr、用于指示开始向存储器16中保存的保存开始命令Star、用于指定触发处理中使用的对象的触发对象信息Itr、以及表示触发处理中使用的触发的水平的触发水平值Ith。

另外，作为历史记录读出用的数据，存在用于指示读出的读出命令Rhs和用于指定从存储器16读出的数据的读出数据编号ri。在此，在本实施方式中，读出数据编号ri设为是保存数据的从最新向过去的顺序的数字。即，在本实施方式中，以如下方式进行设定：当读出数据编号ri为1时，指定最新保存的数据，当读出数据编号ri为2时，指定在最新保存的数据的前一个保存在存储器16中的数据。通过这样的设定，上位装置45能够从最新的读出历史记录数据Rsv起按顺序读出旧的读出历史记录数据Rsv，而无需指定存储器16的地址。并且，由于从最新的读出历史记录数据Rsv起进行读出，因此能够分别从伺服放大器111、伺服放大器112以及伺服放大器113中读出相同时刻的最新的读出历史记录数据Rsv，从而能够使伺服放大器111各自的存储器16中保存的一组历史记录数据Sv的时间轴一致。

另外，关于以这种方式从存储器16读出的读出历史记录数据Rsv，如图4的通信响应Crsp所示，该读取历史记录数据Rsv作为读出数据Rsv(ri)从伺服放大器11的通信部13被传输至上位装置45。

如上所述，作为由保存类别信息Itr确定出的伺服运算信息的历史记录数据Sv被保存在存储器16中。历史记录数据Sv是伺服运算处理中使用的控制数据的一部分。关于历史记录数据Sv，例如电动机当前位置、电动机当前速度等那样，由保存类别信息Itr来预先确定该历史记录数据Sv的内容。伺服运算处理由伺服运算部14执行。

从上位装置45发送的通信命令Ccmd中包含保存类别信息Itr和保存开始命令Star。

为了使存储器16保存历史记录数据Sv，以同一通信周期Tcm从上位装置45向各伺服放大器11发送保存开始命令Star。

此外，保存开始命令Star也可以从外部装置55经由上位装置45的I/F部47对各伺服放大器11进行发送。

在1个通信命令Ccmd中，除了包含保存开始命令Star，还包含动作命令、触发对象信息Itr以及触发水平值Ith。在针对该通信命令Ccmd回复的1个轴的通信响应Crsp中，除了包含保存类别信息Itr，还包含轴地址回波、动作命令回波、触发检测标志、保存开始命令回波、触发设定状态Str以及读出命令回波。在由保存类别信息Itr指定的历史记录数据Sv中，使用在最新的伺服运算处理中计算出的信息。

触发设定状态Str是二进制信息。例如，在伺服放大器11中设定了触发对象信息Itr和触发水平Ith的情况下，触发设定状态Str成为表示设定了触发处理的“1”。在其它情况下，即在伺服放大器11中未设定触发对象信息Itr和触发水平Ith的情况下，触发设定状态Str成为表示未设定触发处理的“0”。

在上位装置45或外部装置55中，如果确认了通信响应Crsp中包含的触发设定状态Str，则能够判断在各个伺服放大器11中是否能够正确地设定了触发对象信息Itr和触发水平Ith。

如果历史记录处理部12接收到保存开始命令Star，则在伺服放大器11中，将在接收后的定时执行的伺服运算处理中使用的历史记录数据Sv保存到在存储器16内分配的历史记录区域26[m](m为整数)中。

在历史记录区域26[m]中，m对应于存储器16的地址，第一次的数据保存在历史记录区域26[1]中。之后，依次运算得到的结果按顺序保存在历史记录区域26[2]、历史记录区域26[3](以下相同)中。第m次的数据保存在历史记录区域26[m]中。

最终，在存储器16内，用于保存历史记录数据Sv的区域达到上限次数的m次。此时，第m+1次的历史记录数据Sv被改写在历史记录区域26[1]上。之后，第m+2次的历史记录数据Sv按顺序依次被改写在历史记录区域26[2]、历史记录区域26[3](以下相同)上。如此，本实施方式的历史记录区域26[m]构成所谓的环形缓冲存储器。

接着，对触发处理部22的动作进行说明。

触发处理部22根据来自通信命令Ccmd的触发对象信息Itr和触发水平值Ith来设定触发条件，基于由触发对象信息Itr所指定的触发用数据Tr与触发水平值Ith的比较，来指示存储器16停止保存历史记录数据Sv。

图5是表示触发条件设定和触发检测的一例的图。图5示出了将“旋转速度”设定为触发对象信息Itr，从伺服运算部14提取出与该“旋转速度”对应的旋转速度数据来作为触发用数据Tr的一例。如图5所示，触发处理部22每隔伺服运算周期Tsv判定触发用数据Tr是否超过了触发水平值Ith。当通过上述触发对象信息Itr和触发水平值Ith来设定触发条件时，如图5所示，每隔伺服运算周期Tsv判断例如电动机当前速度等触发用数据Tr是否在预先设定的触发水平值Ith以上。

在图5的情况下，示出了触发用数据Tr的值每隔伺服运算周期Tsv增加的例子。在触发用数据Tr成为触发水平值Ith以上的情况下，触发处理部22针对通信响应Crsp中包含的触发检测标志Ftr，将检测到触发这一判断结果设定为二进制信息的“1”。

接着，用图6说明停止保存历史记录数据Sv。此外，以下将触发用数据Tr成为触发水平值Ith以上时作为检测到触发来进行适当说明。

关于停止保存历史记录数据Sv，最初检测到触发的伺服放大器11与其它伺服放大器11的动作不同，因此首先对最初检测到触发的伺服放大器11中的动作进行说明。此外，设最初检测到触发的伺服放大器11的动作为保存停止动作1，设其它伺服放大器11的动作为保存停止动作2。另外，在图6中示出了以下情况：第一伺服放大器111最初检测到触发，第二伺服放大器112和第三伺服放大器113为其它伺服放大器。

首先，说明保存停止动作1。

在图6所示的时刻tf，在由第一伺服放大器111的触发处理部22检测到触发的情况下，在触发处理部22中继续计算直到指示停止向存储器16保存历史记录数据Sv的定时为止的保留次数。即，在最初检测到触发的伺服放大器11中，在进行了下面说明的保留次数的保存之后停止保存，而不是立即停止保存历史记录数据Sv。通过将当前的伺服运算周期Tsv相对于通信周期Tcm为第几次的信息设为触发检测周期编号的、如下的运算求出该保留次数。

保留次数＝(2×通信周期/伺服运算周期-触发检测周期编号+1)，其中，小数点后舍去。

在图6的例子中，如下那样计算。

保留次数＝2×0.5/0.166-2+1＝5(小数点后舍去)。

计算出的保留次数在检测到触发的时刻tf之后每经过一个伺服运算周期Tsv就减“1”。之后，在保留次数变为“0”的时刻th的伺服运算周期Tsv，检测到触发的伺服放大器11的触发处理部22指示停止向存储器16保存历史记录数据Sv，从而停止历史记录数据Sv的保存。

接着，说明保存停止动作2。

即，对除了最初检测到触发的第一伺服放大器111之外的第二伺服放大器112、第三伺服放大器113中的触发处理部22的动作进行说明。

在图6的时刻tf通过第一伺服放大器111的触发处理部22更新的触发检测标志Ftr，在时刻tg的定时作为通信响应Crsp被发送到通信部13。在时刻th，通信响应Crsp作为通信响应Crsp被发送到第二伺服放大器112、第三伺服放大器113。在此，时刻th是通信部13的通信周期Tcm和各伺服放大器11的伺服运算周期Tsv被更新的定时。第二伺服放大器112、第三伺服放大器113的触发处理部22根据经由第一伺服放大器111发送出的通信响应Crsp中包含的触发检测标志Ftr来判断是否在本轴之外的伺服放大器11中检测到触发。然后，在判断为检测到触发的情况下，指示停止向本轴的存储器16保存历史记录数据Sv，从而停止历史记录数据Sv的保存。

此外，设保存停止动作2在控制时的优先级高于保存停止动作1在控制时的优先级。这是由于，当第三伺服放大器113在例如时刻tg检测到触发的情况下，如果按照保存停止动作1，则实际上进行第三伺服放大器113中的保存停止是在时刻ti的定时。在此，时刻tg是第一伺服放大器111在时刻tf检测到触发且其信息未被发送到其它伺服轴的区间。相对于此，通过提高保存停止动作2的优先级，第三伺服放大器113能够根据在时刻th的定时发送的触发检测标志Ftr，指示本轴的存储器16停止保存历史记录数据Sv，从而停止保存历史记录数据Sv。

通过上面所示的触发处理部22的动作，停止保存第一伺服放大器111、第二伺服放大器112、第三伺服放大器113各自的历史记录数据Sv的定时在时刻th对齐。因此，能够获得使各个历史记录数据Sv的时间轴一致的效果。

接着，使用图1、图4来说明伺服放大器11的存储器16中保存的信息的读出。

上位装置45为了读出存储器16中保存的历史记录数据Sv，经由通信部46指示各个伺服放大器11进行读出。

实际上，上位装置45发送读出命令Rhs以及用于指定成为读出对象的历史记录数据Sv的读出数据编号ri。

此外，关于读出命令Rhs和读出数据编号ri，也可以使用I/F部57从外部装置55经由上位装置45来进行发送。

当接收到读出命令Rhs和读出数据编号ri时，伺服放大器11按照由接收到的读出数据编号ri指定的内容，从指定的历史记录区域26[m]中读出指定的历史记录数据Sv。之后，伺服放大器11将读出的历史记录数据Sv作为读出数据Rsv(ri)，经由通信部13回复给上位装置45。

在此，对于历史记录区域26[m]的指定方法，举出一例进行说明。

将读出数据编号ri为1的情况设为最新的历史记录数据Sv。此时，伺服放大器11回复作为最终保存数据的保存目的地的历史记录区域26[i]所具有的数据。

另外，当将读出数据编号ri为2的情况设为比最新的状态早1次的数据时，伺服放大器11回复历史记录区域26[i-1]所具有的数据。

停止保存的数据可以通过以下方法加以利用。

从历史记录区域26[i]中读出各个伺服轴中包含的历史记录数据Sv。所读出的历史记录数据Sv经由通信部13被读出至上位装置45。所读出的历史记录数据Sv能够用于伺服增益的调整等。

关于从上位装置45向伺服系统外部的读出，能够通过以下方法加以利用。

上位装置45与例如个人计算机等外部装置55相连接。

上位装置45与外部装置55之间能够通过例如支持RS232C、USB等标准的作为外部的串行通信部的I/F部57连接。被读入到外部装置55的历史记录数据Sv能够在外部装置55上图形化等来加以利用。

或者，各个伺服放大器11与外部装置55之间有时也能够借助伺服放大器11所具备的USB端子通过USB线缆等直接连接。在该情况下，历史记录数据Sv经由USB线缆被直接读出到外部装置55。

以上，如果设为本实施方式的结构，则即使是上位装置45不具有指示停止保存历史记录数据Sv的单元的伺服系统，也能够获得时间轴一致的历史记录数据Sv。因此，本实施方式中的伺服系统能够针对各个伺服放大器控制的多个伺服轴的相互影响进行详细分析。

另外，图8是作为比较例而示出图7中的现有结构的定时的时序图。在此，参照图8说明其与本实施方式的结构之间的不同。

在图8的比较例中，当伺服放大器71在时刻tj检测到触发时，则在时刻tk向上位装置85通知触发检测标志，从上位装置85指示停止向所有的伺服放大器71保存历史记录信息Sv的周期为时刻t1的伺服运算周期。在该情况下，在从检测到触发起到停止保存历史记录数据Sv的指示传送到伺服放大器71之前，延迟14个伺服运算周期的时间。

另一方面，在本实施方式的结构中，能够从检测到触发的伺服运算周期延迟5个伺服运算周期的时间来执行停止指示，与比较例相比的情况下，能够大幅加快伺服运算信息的保存停止定时。

另外，应用本实施方式的结构，将图6中的时刻tf时的触发条件设为发生了能够由伺服放大器检测的伺服系统的异常的条件，将时刻th时的动作变更为电动机的停止处理而非历史记录数据的保存停止。在进行了这样的变更的情况下，能够在异常发生时使多个伺服轴的电动机动作的停止定时同步。

在机架结构的机构等需要同时动作多个伺服轴的机构中，由于电动机的停止定时的偏差，机构可能会扭曲，从而导致装置损坏等。但是，在应用本实施方式的应用例的情况下，还能获得减少机构扭曲、装置破损的效果。

产业上的可利用性

本发明的伺服系统以及伺服系统的控制方法对于通过同步型串行通信来同步控制多个伺服轴的半导体制造装置、电子部件安装机等也是有用的。

附图标记说明

10、70：伺服系统；11、71、111、112、113：伺服放大器；12：历史记录处理部；13、46：通信部；14、74：伺服运算部；18：驱动部；15：定时生成部；16、76：存储器；17：存储器控制部；22：触发处理部；26：历史记录区域；30：电动机；31：负载；41、81：通信线；45、85：上位装置；47、57：I/F部；55、95：外部装置。

Claims (5)

1.一种伺服系统，在所述伺服系统中，

上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号，

所述伺服放大器各自具备：

伺服运算部，其按伺服运算周期进行伺服运算处理；

通信部，其用于进行所述通信信号的发送接收；

存储部，其将所述伺服运算处理中的伺服运算的信息保存为历史记录数据；以及

触发处理部，其预先设定用于停止保存所述历史记录数据的保存停止条件，按伺服运算周期来判定是否符合所述保存停止条件，将在符合所述保存停止条件时视为检测到触发的判定的结果作为触发检测标志通知给所述通信部，

其中，每个所述伺服放大器在检测到触发时，对保留次数进行计算，在所述保留次数后的伺服运算周期停止向所述存储部保存所述历史记录数据并且将所述触发检测标志发送给除自轴之外的其它伺服放大器，所述保留次数表示从检测到所述触发的所述伺服运算周期开始到指示停止向所述存储部保存所述历史记录数据的伺服运算周期为止的伺服运算周期的次数，

每个所述伺服放大器对从除自轴之外的其它伺服放大器发送的所述触发检测标志进行判断，在根据该触发检测标志判断出存在除自轴之外的伺服放大器检测到触发时，立即停止向所述存储部保存所述历史记录数据，

对于每个所述伺服放大器，根据接收到来自除自轴之外的其它伺服放大器的所述触发检测标志来停止保存所述历史记录数据的优先级高于自轴检测到触发时在所述保留次数后的伺服运算周期停止保存所述历史记录数据的优先级。

2.根据权利要求1所述的伺服系统，其特征在于，

所述上位装置按动作指令更新周期更新动作指令，

所述上位装置和所述多个伺服放大器以所述上位装置的所述动作指令更新周期的1/L倍的通信周期来发送接收所述通信信号，其中，L为整数，

所述伺服运算部的所述伺服运算周期与所述通信周期的1/M倍的周期同步，其中，M为整数。

3.一种伺服系统，在所述伺服系统中，

上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号，

所述伺服放大器各自具备：

伺服运算部，其按伺服运算周期进行伺服运算处理；

通信部，其用于进行所述通信信号的发送接收；以及

触发处理部，其预先设定用于使电动机停止的电动机停止条件，按伺服运算周期来判定是否符合所述电动机停止条件，将在符合所述电动机停止条件时视为检测到触发的判定的结果作为触发检测标志通知给所述通信部，

其中，每个所述伺服放大器在检测到触发时，对保留次数进行计算，在所述保留次数后的伺服运算周期使所述电动机停止并且将所述触发检测标志发送给除自轴之外的其它伺服放大器，所述保留次数表示从检测到所述触发的所述伺服运算周期开始到指示使所述电动机停止的伺服运算周期为止的伺服运算周期的次数，

每个所述伺服放大器对从除自轴之外的其它伺服放大器发送的所述触发检测标志进行判断，在根据该触发检测标志判断出存在除自轴之外的伺服放大器检测到触发时，立即使所述电动机停止，

对于每个所述伺服放大器，根据接收到来自除自轴之外的其它伺服放大器的所述触发检测标志来使所述电动机停止的优先级高于自轴检测到触发时在所述保留次数后的伺服运算周期使所述电动机停止的优先级。

4.一种伺服系统的控制方法，在所述伺服系统中，

上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号，

所述控制方法包括以下步骤：

在将伺服运算处理中的伺服运算的信息存储为历史记录数据的存储部中，预先设定用于停止保存所述历史记录数据的保存停止条件；

按伺服运算周期来判定是否符合所述保存停止条件；以及

将在符合所述保存停止条件时视为检测到触发的判定的结果设为触发检测标志，

所述伺服系统的控制方法还包括以下步骤：

每个所述伺服放大器在检测到触发时，计算保留次数，在所述保留次数后的伺服运算周期停止向所述存储部保存所述历史记录数据并且将所述触发检测标志发送给除自轴之外的其它伺服放大器，其中，所述保留次数表示从检测到所述触发的所述伺服运算周期开始到指示停止向所述存储部保存所述历史记录数据的伺服运算周期为止的伺服运算周期的次数，

每个所述伺服放大器对从除自轴之外的其它伺服放大器发送的所述触发检测标志进行判断，在根据该触发检测标志判断出存在除自轴之外的伺服放大器检测到触发时，立即停止向所述存储部保存所述历史记录数据，

对于每个所述伺服放大器，根据接收到来自除自轴之外的其它伺服放大器的所述触发检测标志来停止保存所述历史记录数据的优先级高于自轴检测到触发时在所述保留次数后的伺服运算周期停止保存所述历史记录数据的优先级。

5.一种伺服系统的控制方法，在所述伺服系统中，

上位装置与多个伺服放大器之间发送接收通信信号，

所述控制方法包括以下步骤：

预先设定用于使电动机停止的电动机停止条件；

按伺服运算周期来判定是否符合所述电动机停止条件；以及

将在符合所述电动机停止条件时视为检测到触发的判定的结果设为触发检测标志，

所述伺服系统的控制方法还包括以下步骤：

每个所述伺服放大器在检测到触发时，计算保留次数，在所述保留次数后的伺服运算周期使所述电动机停止并且将所述触发检测标志发送给除自轴之外的其它伺服放大器，其中，所述保留次数表示从检测到所述触发的所述伺服运算周期开始到指示使所述电动机停止的伺服运算周期为止的伺服运算周期的次数，

每个所述伺服放大器对从除自轴之外的其它伺服放大器发送的所述触发检测标志进行判断，在根据该触发检测标志判断出存在除自轴之外的伺服放大器检测到触发时，立即使所述电动机停止，

对于每个所述伺服放大器，根据接收到来自除自轴之外的其它伺服放大器的所述触发检测标志来使所述电动机停止的优先级高于自轴检测到触发时在所述保留次数后的伺服运算周期使所述电动机停止的优先级。

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