CN113867430A - 电动机放大器及电动机放大器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够自动协商的电动机放大器及电动机放大器控制方法。通信处理部(100)在初始状态下，尝试在第一速度设定下与编码器(3)通信，在通信错误的情况下，以第二速度设定尝试与编码器(3)通信。当由通信处理部(100)建立了与编码器(3)的通信时，比特数设定部获取编码器(3)的机种信息，设定与该机种信息对应的编码器(3)的旋转位置的比特数。在此，第一速度设定是以能够与编码器(3)通信的最大速度通信的设定，第二速度设定是以低于最大速度的速度通信的设定。

Description

电动机放大器及电动机放大器控制方法

技术领域

本发明特别涉及一种与检测电动机的旋转位置的编码器连接，控制电动机的旋转的电动机放大器及该电动机放大器的控制方法。

背景技术

目前，存在发送位置指令的PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)等上位装置、获取电动机的旋转位置的编码器以及连接至该编码器的电动机放大器。

例如，在专利文献1中记载有一种控制装置，该控制装置相当于获取从编码器输出的位置数据，基于该位置数据来控制电动机的旋转的电动机放大器(例如，参照专利文献的段落[0022]等)。该控制装置通过基于位置数据控制施加在电动机上的电流或电压等，控制电动机的旋转。此外，记载了控制装置还能够从上位装置获取上位控制信号并控制电动机，以便从电动机的轴输出能够实现该上位控制信号所表示的位置等的旋转力的内容。

在此，电动机放大器有时连接多种编码器。在这些多种编码器中，有时通信速度不同，或者表示旋转角度的比特数不同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－013163号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1中记载的现有电动机放大器中，在连接了通信速度、比特数与本来连接的编码器不同的编码器时，存在不能获取正确的旋转位置的问题。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种即使连接通信速度、比特数不同的编码器，也能够自动获取正确的旋转位置的电动机放大器，并解决上述技术问题。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的一种电动机放大器，其与检测电动机的旋转位置的编码器连接，控制所述电动机的旋转，其特征在于，具备：通信处理部，所述通信处理部在初始状态下，尝试在第一速度设定下与所述编码器通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与所述编码器通信；以及比特数设定部，当由所述通信处理部建立了与所述编码器的通信时，比特数设定部获取所述编码器的机种信息，设定与该机种信息对应的所述编码器的旋转位置的比特数。

通过这样构成，即使连接通信速度、比特数不同的编码器，也可以获取正确的旋转位置。

本发明的一种电动机放大器，其特征在于，所述第一速度设定是以能够与所述编码器通信的最大速度通信的设定，所述第二速度设定是以低于所述最大速度的速度通信的设定。

通过这样构成，能够使以最大速度进行的通信优先建立与编码器的通信。

本发明的一种电动机放大器，其特征在于，当在所述第二速度设定下建立了与所述编码器的通信时，即使不获取所述机种信息，比特数设定部也设定所述比特数。

通过这样构成，能够减少等待时间进行连接。

本发明的一种电动机放大器控制方法，其由与检测电动机的旋转位置的编码器连接，并控制所述电动机的旋转的电动机放大器执行，其特征在于，在初始状态下，尝试在第一速度设定下与所述编码器的通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与所述编码器通信，当建立了与所述编码器的通信时，获取所述编码器的机种信息，设定与该机种信息对应的所述编码器的旋转位置的比特数。

通过这样构成，即使连接通信速度、比特数不同的编码器，也能够获取正确的旋转位置。

发明效果

根据本发明，可以提供一种电动机放大器，在初始状态下，尝试在第一速度设定下与编码器通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与编码器通信，当建立了通信时，获取机种信息，通过设定与该机种信息对应的旋转位置的比特数，即使连接通信速度、比特数不同的编码器，也能够自动地获取正确的旋转位置。

附图说明

图1是本发明实施方式的控制系统的系统构成图。

图2是本发明实施方式的自动协商处理的流程图。

图3是图2所示的自动协商处理的时序图。

附图标记说明

1…电动机放大器；2…上位装置；3…编码器；4…电动机；10…通信控制部；20…放大器控制部；100…通信处理部；110…比特设定部；A…旋转轴；S…轴；X…控制系统。

具体实施方式

＜实施方式＞

〔控制系统X的构成〕

参照图1对本发明实施方式的控制系统X的构成进行说明。

控制系统X包括电动机放大器1、上位装置2、编码器3及电动机4而构成。

电动机放大器1是连接至上位装置2和编码器3的控制用器件。在本实施方式中，电动机放大器1例如获取从上位装置2发送的位置指令，而且，从编码器3获取角度信息，基于这些位置指令和角度信息，驱动控制电动机4。在本实施方式中，对该位置指令及角度信息是例如17比特、20比特或23比特等与编码器3的精度对应的表示电动机4的轴S的旋转位置的绝对值的值的例子进行说明。

稍后对电动机放大器1的功能性详细结构进行叙述。

电动机放大器1和上位装置2之间例如通过EtherCAT等现场网络、RS－232C等串行通信线、并行通信线等连接。另一方面，电动机放大器1和编码器3之间例如通过专用线及串行通信线等连接，并供给伺服驱动电动机4的电力。该电力经由编码器3或直接供给到电动机4。另外，电动机放大器1也可以还能够响应来自上位装置2的数据请求。或者，电动机放大器1还能够从编码器3获取温度等状态信息。

上位装置2是发送位置指令的客户端(用户)用的设备。上位装置2例如是具备微型控制器的各种设备的PLC、逻辑板等。

上位装置2将用于控制电动机4的控制信号作为位置指令发送到电动机放大器1。

另外，上位装置2还能够从电动机放大器1获取检测出的电动机4的位置数据、其他数据。

编码器3是获取电动机的旋转位置的器件。在本实施方式中，编码器3检测电动机4的旋转位置的位置数据，并将其作为角度信息发送到电动机放大器1。因此，编码器3例如包括磁式或光学式角度检测机构、MPU(Micro Processing Unit、微型控制器)、DSP(DigitalSignal Processor：数字信号处理器)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)等控制运算单元、保存角度信息和临时数据的RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)、记录了控制程序的ROM(Read Only Memory：只读存储器)等非临时记录介质。

在本实施方式中，该记录介质中包括机种信息。该机种信息包括表示编码器3及电动机4的机种的ID(Identification：标识)、序列号、旋转角度的角度信息的格式(形式)的比特数的信息(以下，简称为“比特数”。)、通信速度的信息等。在本实施方式中，该比特数例如是表示相当于轴S旋转一圈的角度位置的角度信息的数据量(bit)，例如，表示17比特、20比特或23比特的形式的例子。此外，机种信息也可以包括编码器获取的电动机4的ID、序列号等信息。

另外，编码器3还具备测定电动机4、编码器3自身的温度的温度传感器等。另外，编码器3也可以内置数据的备份用蓄电池(未图示)，当轴被外力等驱动时，能够继续将位置数据存储在内置的存储介质中。

另外，编码器3也可以是能够将该温度传感器、蓄电池的电压传感器等的信号作为与角度信息不同种类的数据来发送。

电动机4根据来自电动机放大器1的控制信号，使作为旋转输出轴的轴S以旋转轴A为中心轴旋转。

电动机4是具备转子(rotor)、轴承(bearing)、定子(stator)、支架(bracket)等的普通的伺服电动机等。

〔电动机放大器1的构成〕

若更详细地说明，则在本实施方式中，电动机放大器1具备通信控制部10及放大器控制部20。

通信控制部10接收通信，从上位装置2获取去往电动机放大器1的位置指令等，并发送到放大器控制部20。

通信控制部10例如包括MPU、DSP、ASIC等控制运算单元、RAM、ROM等非临时记录介质以及通信用的电路(物理层)。

放大器控制部20计算基于从通信控制部10获取的位置指令的角度信息，并伺服驱动电动机4控制轴S的位置。这时，放大器控制部20能够也参照由编码器3获取的角度信息进行电动机4的控制。此外，放大器控制部20也能够还获取其他各种传感器的信息等，并与角度信息一起发送给通信控制部10。

放大器控制部20包括MPU、DSP、ASIC等控制运算单元和RAM、ROM等非临时记录介质。

接着，对电动机放大器1的功能结构进行说明。

放大器控制部20具备通信处理部100及比特设定部110。

通信处理部100在初始状态下，尝试在第一速度设定下与编码器3通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与编码器3通信。在此，第一速度设定是以能够与编码器3通信的最大速度通信的设定。在本实施方式中，对第一速度设定为4Mbps(bit persecond)的例子进行说明。另一方面，第二速度设定是以低于最大速度的速度通信的设定。在本实施方式中，对第二速度设定为2.5Mbps的例子进行说明。

当由通信处理部100建立了与编码器3的通信时，比特数设定部获取编码器3的机种信息，设定表示与该机种信息对应的编码器3的旋转位置的比特数的形式。在本实施方式中，对于23比特及20比特的编码器3，对应该机种信息设定比特数。此外，当在第二速度设定下建立了与编码器3的通信时，即使不获取机种信息，比特数设定部也能够设定比特数。在本实施方式中，对仅将17比特的编码器3设定为2.5Mbps的通信速度的例子进行说明。

在此，放大器控制部20通过执行存储于放大器控制部20的记录介质中的控制程序，作为通信处理部100及比特设定部110发挥作用。此外，也可以由逻辑电路或FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)等以电路方式构成这些结构的一部分或全部。

〔自动协商处理〕

接着，参照图2及图3对本发明实施方式的自动协商处理进行说明。

在本实施方式的自动协商处理中，在初始状态下，尝试在第一速度设定下与编码器3通信。在此基础上，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与编码器3通信。而且，当建立了与编码器3的通信时，从编码器3获取机种信息，设定与该机种信息对应的编码器3的旋转位置的比特数。

在本实施方式的自动协商处理中，主要是放大器控制部20与各部协作使用硬件资源执行存储于存储介质中的控制程序(未图示)。

下面，使用图2的流程图，并适当地参照图3的定时，按每个步骤对本实施方式的自动协商处理的详情进行说明。

(步骤S101)

首先，通信处理部100进行第一速度设定处理。

通信处理部100在以能够与编码器3通信的最大速度通信的第一速度设定中，设定波特率，作为初始状态。在本实施方式中，使用将波特率设定为4MBps的初始设定。另外，通信处理部100还进行其他初始化处理，待机编码器3启动的时间例如数m秒～数秒左右。

(步骤S102)

接着，通信处理部100进行初始通信处理。

通信处理部100尝试在第一速度设定下与编码器3的通信作为首次通信。在本实施方式中，通信处理部100进行4Mbps下的初始通信(定时T101)。

(步骤S103)

接着，通信处理部100判定是否建立了通信(定时T102)。通信处理部100从编码器3接收预期的回复，在可以建立通信的情况下，判定为“是”。通信处理部100在通信中不能从编码器3接收预期的回复的情况下，即通信异常(通信错误)的情况下，判定为“否”。

在“是”的情况下，通信处理部100使处理进入步骤S108。

在“否”的情况下，通信处理部100使处理进入步骤S104。

(步骤S104)

在通信错误的情况下，通信处理部100进行第二速度设定重新通信处理。

通信处理部100尝试在第二速度设定下与编码器3通信。在本实施方式中，通信处理部100将波特率设定为2.5MBps，尝试重新通信(定时T103)。

(步骤S105)

接着，比特设定部110判定是否建立了通信(定时T104)。在建立了通信的情况下，比特设定部110判定为“是”。比特设定部110在即使是该第二速度也处于通信错误的情况下，判定为“否”。在本实施方式中，在即使是2.5Mbps也处于通信错误的情况下，判定为“否”。

在“是”的情况下，比特设定部110使处理进入步骤S106。

在“否”的情况下，比特设定部110使处理进入步骤S107。

(步骤S106)

当在第二速度设定下建立了通信时，比特设定部110进行第二速度比特数设定处理。

比特数设定部在不获取机种信息的情况下设定比特数。在本实施方式中，比特数设定部确定为编码器3的比特数为17比特的形式。

之后，比特设定部110结束本实施方式的自动协商处理，并立即开始从编码器3获取旋转位置的角度信息等通信。

(步骤S107)

当即使在第二速度设定下仍为通信错误时，比特设定部110进行错误处理。

比特设定部110通过显示电动机放大器1的状态的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等的颜色、闪烁等表示发生了错误，该错误是通信异常而不能建立与编码器3的通信。此外，比特设定部110向上位装置2通知不能建立与编码器3的通信的错误。

之后，比特设定部110结束本实施方式的自动协商处理。

(步骤S108)

当在第一速度设定下建立了通信时，比特设定部110进行机种信息获取处理。

比特设定部110向编码器3发送指示其发送机种信息的命令(指令)。这样一来，已经接收到该命令的编码器3向电动机放大器1发送存储于记录介质的机种信息(定时T105)。

比特设定部110获取该编码器3的机种信息，并临时存储于记录介质。如上所述，在该机种信息中也可以包括电动机4的机种信息。

(步骤S109)

接着，比特设定部110进行机种信息比特数设定处理。

比特设定部110解析机种信息，设定旋转位置的角度信息的比特数的形式。在本实施方式中，具体地说，设定20比特或23比特的编码器3。例如，比特设定部110参照存储于记录介质中的表示机种的ID和比特数的表格，确定编码器3是20比特的编码器、还是23比特的编码器。

通过以上步骤，完成本发明的实施方式的自动协商处理。

这样设定比特数之后，电动机放大器1将所设定的比特数发送到上位装置2。

然后，电动机放大器1以该比特数从编码器3获取旋转位置的角度信息，并将其发送到上位装置2。此外，电动机放大器1接收来自上位装置2的位置指令，并与此相对应地控制电动机4的轴S的旋转位置。

〔本实施方式的主要效果〕

通过如上所述构成，可以获得如下的效果。

近年来，存在根据用途使用不同的编码器的用户需求。

但是，专利文献1所记载的现有电动机放大器没有假定连接通信速度、比特数不同的其他编码器的情况。因此，当连接这样的其他编码器时，不能获取正确的旋转位置，除非用户直接设定等。即，目前，在连接17比特(通信波特率：2.5Mbps)的编码器的状态下的电动机放大器中，即使连接23比特(波特率：4Mbps)的编码器，也不能通信或获取旋转位置。

对此，本发明实施方式的一种电动机放大器1，其与检测电动机4的旋转位置的编码器3连接，控制电动机4的旋转，其特征在于，具备：通信处理部100，所述通信处理部100在初始状态下，尝试在第一速度设定下与编码器3通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与编码器3通信；以及比特数设定部，当由通信处理部100建立了与编码器3的通信时，比特数设定部获取编码器3的机种信息，设定与该机种信息对应的编码器3的旋转位置的比特数。

通过这样构成，即使连接通信速度、比特数不同的编码器3，且即使不特别设定等，也可以获取正确的旋转位置。即，能够在其与编码器3之间进行自动协商，获取旋转位置的角度信息。由此，能够与23比特(波特率：4Mbps)的编码器3的自动连接相对应。另外，对于17比特及23比特等形式，也能够自动连接，而不必进行参数、设定的变更等。

本发明实施方式的电动机放大器1的特征在于，第一速度设定是以能够与编码器3通信的最大速度通信的设定，第二速度设定是以低于最大速度的速度通信的设定。

通过这样构成，能够使最大速度的通信优先建立与编码器3的通信。即，例如，在将4Mbps设定为默认(规定)的通信速度波特率，并连接了能够以4Mbps连接的编码器3的情况下，立即能够进行通信。这时，例如，没有必要从2.5Mbps等低的速度协商来尝试通信。

换句话说，在连接了能够进行高速通信的编码器3的情况下，初始通信无需花时间就能够连接。因此，即使将能够高速通信的编码器等设为睡眠等省电状态等，也能够立即恢复并以最大速度通信。另一方面，即使在不需要与高速通信的编码器3一样的通信速度的廉价或老式的编码器3的情况下，也能够对应。

本发明实施方式的电动机放大器1的特征在于，当在第二速度设定下建立了与编码器3的通信时，即使不获取机种信息，比特数设定部也设定比特数。

通过这样构成，对于在第二速度设定下通信的编码器3，即使首先以最大速度进行通信时发生通信错误，也可以减少等待时间进行连接。即，例如，如果尝试以4Mbps进行通信且无响应，则将其视为17比特的连接，由此，即使在廉价或老式的编码器3的情况下，也能够以较短的等待时间连接。

〔其他实施方式〕

此外，在上述实施方式中，对第一速度设定为4Mbps且第二速度设定为2.5Mbps的例子进行了说明。此外，对使用17比特、20比特、23比特的编码器3的例子进行了说明。

但是，当然也能够使用除此以外的通信速度的设定、比特数的设定等。同样，即使在这种情况下，如果尝试通信并且发生通信错误，则可以变更通信速度设定，之后获取机种信息。此外，在第二速度设定中也发生通信错误的情况下，也能够在以低于第二速度设定的速度通信的设定即第三速度设定下进行通信。或者，第一速度设定也可以是设定为低于第二速度设定的速度的结构。

通过这样构成，能够对应多种通信速度、比特数的编码器3。

在上述实施方式中，记载了在每次启动电动机放大器1时都执行自动协商处理的情况。

但是，也可以在第一次时执行一次自动协商之后，将该结果存储于放大器控制部20的记录介质中，并且将其设为“优先模式”而每次执行。即使在这种情况下，如果比特设定部110能够以第一速度设定连接，为了安全起见，也可以获取机种信息，并确认比特数的形式等与存储于记录介质中的相同。

通过这样构成，第一次之后，能够更高速地建立通信，并获取旋转位置的角度信息。

在上述实施方式中，说明了编码器3与单个速度设定及比特数的组合对应的例子。

但是，也可以是使用能够以多种速度通信，或者能够以不同的比特数的形式将角度信息通信的编码器3的结构。

在这种情况下，例如，在第一速度设定中频繁发生通信错误的情况下，放大器控制部20也可以在第二速度设定下通信。或者，放大器控制部20也可以使用电动机4控制的电流反馈值进行扭矩换算，在振动等较多的情况下，减少比特数以降低精度。在这些时候，放大器控制部20也可以向上位装置2及编码器3发送命令，指示其进行这样的处理。

通过这样构成，能够对应灵活的结构。

此外，上述实施方式的构成及运行是一个例子，当然在不脱离本发明的宗旨的范围内可以适当地变更并执行。

Claims (5)

1.一种电动机放大器，其与检测电动机的旋转位置的编码器连接，控制所述电动机的旋转，其特征在于，具备：

通信处理部，所述通信处理部在初始状态下，尝试在第一速度设定下与所述编码器的通信，在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与所述编码器通信；以及

比特数设定部，当由所述通信处理部建立了与所述编码器的通信时，所述比特数设定部获取所述编码器的机种信息，设定与该机种信息对应的所述编码器的旋转位置的比特数。

2.根据权利要求1所述的电动机放大器，其特征在于，

所述第一速度设定是以能够与所述编码器通信的最大速度通信的设定，

所述第二速度设定是以低于所述最大速度的速度通信的设定。

3.根据权利要求2所述的电动机放大器，其特征在于，

当在所述第二速度设定下建立了与所述编码器的通信时，即使不获取所述机种信息，比特数设定部也设定所述比特数。

4.根据权利要求1所述的电动机放大器，其特征在于，

当在所述第二速度设定下建立了与所述编码器的通信时，即使不获取所述机种信息，比特数设定部也设定所述比特数。

5.一种电动机放大器控制方法，其由与检测电动机的旋转位置的编码器连接，并控制所述电动机的旋转的电动机放大器来执行，其特征在于，

在初始状态下，尝试在第一速度设定下与所述编码器通信，

在通信错误的情况下，尝试在第二速度设定下与所述编码器通信，

当建立了与所述编码器的通信时，获取所述编码器的机种信息，设定与该机种信息对应的所述编码器的旋转位置的比特数。

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