DE102013106498A1

DE102013106498A1 - Master-Vorrichtung zur Anpassung der Datentübertragungsgeschwindigkeit an die Zahl der Slave-Einrichtungen

Info

Publication number: DE102013106498A1
Application number: DE102013106498.1A
Authority: DE
Inventors: Taku Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2033-06-22
Also published as: CN103513630A; JP2014006817A; US20130345837A1; JP5469205B2; CN103513630B; DE102013106498B4; US9588508B2

Abstract

Eine Rufeinheit sendet ein Rufsignal zum Prüfen der Anwesenheit oder Abwesenheit von Slavevorrichtungen, die Motoren zugeordnet sind, an alle Slavevorrichtungen, nachdem eine Mastervorrichtung aktiviert ist. Eine Antwortannahmeeinheit stellt die Anzahl der Slavevorrichtungen abhängig von der Anzahl der Antwortsignale auf die Rufsignale fest. Eine Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit stellt fest, ob die Datenkommunikationsgeschwindigkeit zwischen der Mastervorrichtung und den Slavevorrichtungen von einer ersten Geschwindigkeit auf eine zweite Geschwindigkeit, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, verändert werden sollte, und zwar während einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die Anzahl der Slavevorrichtungen ermittelt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ansteuerung der Motoren beendet wird, gemäß einem Vergleichsergebnis der Anzahl der Slavevorrichtungen mit einer vorbestimmten Anzahl.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Mastervorrichtung, die mit Slavevorrichtungen verbunden werden kann, die zu einer Anzahl Motoren gehören, und zwar über einen seriellen Kommunikationsbus, damit eine Datenübertragung und ein Datenempfang erfolgen und damit ein System geregelt wird, in dem Motoren in gleicher Anzahl wie Wechselrichter jeweils über einen Wechselrichter parallel zu einem Gleichstrom-Zwischenkreis geschaltet werden können, der selbst über einen Gleichrichter an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Eine Mastervorrichtung, die über einen seriellen Kommunikationsbus mit einer Slavevorrichtung verbunden ist, damit eine Datenübertragung und ein Datenempfang erfolgen, um einen Motor in einem System zu regeln, das Motoren zum Antreiben von Vorschubachsen und Hauptachsen einer Werkzeugmaschine, eines Industrieroboter-Arms usw. enthält, wird beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentschrift (Kokai) Nr. 2008-242728 ( JP2008-242728A ) vorgeschlagen.
In einem derartigen System, das die Motoren enthält, besteht die Mastervorrichtung aus einer Gleichrichter-Regelvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, einen Gleichrichter zu regeln, damit Wechselstrom, der von einer Wechselstromquelle geliefert wird, in Gleichstrom umgesetzt wird, einer übergeordneten Regelvorrichtung, beispielsweise einer CNC (numerische Computersteuerung) usw. Die Slavevorrichtung ist mit einer Wechselrichter-Regelvorrichtung implementiert, die dafür ausgelegt ist, einen Wechselrichter zu kontrollieren, damit der vom Gleichrichter umgesetzte Gleichstrom in Wechselstrom umgeformt wird, usw. Beispielsweise werden für den Fall, dass die Mastervorrichtung die Gleichrichter-Regelvorrichtung ist und die Slavevorrichtung die Wechselrichter-Regelvorrichtung, Daten wie Motorstatusinformation, Alarminformation usw. von der Gleichrichter-Regelvorrichtung und der Wechselrichter-Regelvorrichtung gemeinsam verwendet, indem eine Datenübertragung und ein Datenempfang über einen seriellen Kommunikationsbus vorgenommen werden. Ist die Mastervorrichtung die übergeordnete Regelvorrichtung und die Slavevorrichtung die Wechselrichter-Regelvorrichtung, so werden Daten wie etwa die Motorpositions- oder Geschwindigkeits-Solldaten usw. von der übergeordneten Regelvorrichtung über den seriellen Kommunikationsbus an die Wechselrichter-Regelvorrichtung übertragen, und Daten wie Stromwertdaten, die Motorpositions- oder Geschwindigkeitsdaten usw., werden von der Wechselrichter-Regelvorrichtung über den seriellen Kommunikationsbus an die übergeordnete Regelvorrichtung gesendet. Dadurch verwenden die Gleichrichter-Regelvorrichtung und die Wechselrichter-Regelvorrichtung die Daten gemeinsam.
Mit einer seriellen Kommunikation zwischen mehreren Vorrichtungen kann man eine Datenmenge senden und empfangen, die größer ist als die Datenmenge, die über eine parallele Kommunikation gesendet und empfangen werden kann, und zudem mit einer geringeren Anzahl an elektrischen Leitungen als sie für die parallele Kommunikation erforderlich ist (beispielsweise werden im Fall der seriellen RS422-Kommunikation zwei elektrische Leitungen verwendet).
Soll bei der seriellen Kommunikation die Datenmenge erhöht werden, die pro Zeiteinheit gesendet und empfangen wird, so muss die Datenkommunikationsgeschwindigkeit erhöht werden, d. h., die Bandbreite eines Signals, das zum Übertragen der Daten erforderlich ist, muss vergrößert werden. Wird die Bandbreite des Signals, das zum Übertragen der Daten erforderlich ist, vergrößert, so muss auch die Bandbreite eines Filters vergrößert werden, das zumindest entweder in der Mastervorrichtung oder in der Slavevorrichtung vorhanden ist, um Rauschen zu entfernen, das bei der seriellen Kommunikation empfangen wird. Daher nimmt, wenn die Bandbreite des Filters erweitert wird, der Einfluss des bei der seriellen Kommunikation empfangenen Rauschens zu.
Es werden Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen ergriffen, um die Bandbreite des Signals zu erhöhen, das zum Übertragen der Daten erforderlich ist, damit die serielle Kommunikation eine hohe Zuverlässigkeit aufweist. Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen sind eine größere Dicke des Kabels, das für die serielle Kommunikation verwendet wird, und zwar entsprechend zur Zunahme der Datenkommunikationsgeschwindigkeit, damit die Impedanz des Kabels verringert wird, das der seriellen Kommunikation dient. Eine weitere Maßnahme ist eine höhere Dicke der Abschirmung des Kabels, das für die serielle Kommunikation verwendet wird, und zwar entsprechend zur Zunahme der Datenkommunikationsgeschwindigkeit, damit Schwankungen des elektrischen Potentials durch äußere Einflüsse vermieden werden. Noch eine weitere Maßnahme ist eine Verkürzung der Länge des Kabels, das für die serielle Kommunikation verwendet wird, und zwar entsprechend zur Zunahme der Datenkommunikationsgeschwindigkeit, damit die Impedanz des Kabels verringert wird, das der seriellen Kommunikation dient, usw.
Folglich nehmen die Kosten zu, die für die Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen nötig sind, und die Einschränkungen bezüglich der Länge des Kabels, das für die serielle Kommunikation verwendet wird, nehmen mit wachsender Datenkommunikationsgeschwindigkeit zu.
In dem genannten System, das die Motoren enthält, ist es erforderlich, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten zu erhöhen, die zwischen der Mastervorrichtung und den Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, die eine Anzahl Slavevorrichtungen darstellen, die zu den Motoren gehören, die tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, damit die Periode, die zum periodischen Ausführen der nötigen Datenübertragung und des nötigen Datenempfangs zwischen der Mastervorrichtung und der Anzahl Slavevorrichtungen über den seriellen Kommunikationsbus während der Periode vom Beginn der Motoransteuerung bis zum Ende der Motoransteuerung (Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode) erforderlich ist, auf einer festen Zeitspanne gehalten wird (beispielsweise 1 Millisekunde) oder weniger.
In dem angesprochenen herkömmlichen System, das die Motoren enthält, wird zum Halten der genannten Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne oder weniger die Kommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und den Slavevorrichtungen über den seriellen Kommunikationsbus gesendet und empfangen werden, auf eine feste Kommunikationsgeschwindigkeit gesetzt, und zwar unabhängig von der Anzahl der Slavevorrichtungen, die zu den Motoren gehören, die tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind.
Wird die Kommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und den Slavevorrichtungen über den seriellen Kommunikationsbus gesendet und empfangen werden, auf eine höhere Geschwindigkeit als nötig eingestellt, so wachsen die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels mehr als erforderlich an.
Ist beispielsweise in einem System, in dem die Anzahl der Slavevorrichtungen, die der maximalen Anzahl der Motoren entspricht, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen werden können, zehn, so ist beabsichtigt, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit auf 500 kHz zu setzen, damit die genannte Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode zum Ausführen der Datenübertragung und des Datenempfangs zwischen der Mastervorrichtung und zehn Slavevorrichtungen bei einer Millisekunde liegt.
In diesem Fall ist auch dann, wenn die Anzahl der Slavevorrichtungen, die zu Motoren gehören, die in geringer Anzahl (etwa fünf) als die maximale Anzahl (in diesem Fall zehn) tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit 500 kHz. Daher beträgt die angesprochene Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode bei fünf Slavevorrichtungen 0,5 Millisekunden. Zum Halten der Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode für fünf Slavevorrichtungen auf einer Millisekunde genügt es also, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit auf 250 kHz zu setzen.
Folglich ist die Kommunikationsgeschwindigkeit höher als die Datenkommunikationsgeschwindigkeit, die zum Halten der Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode auf einer Millisekunde nötig ist, und die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels wachsen mehr als erforderlich an.
Wird dagegen von einer Anzahl der Slavevorrichtungen (etwa fünf), die zu Motoren gehören, die in geringer Anzahl als die maximale Anzahl (in diesem Fall zehn) tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, ausgegangen, und wird die Datenkommunikationsgeschwindigkeit so niedrig eingestellt, dass die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels nicht wachsen, so kann man die nötige Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode nicht mehr aufrechterhalten.
Es sei beispielsweise in einem System die Anzahl der Slavevorrichtungen, die der maximalen Anzahl der Motoren entspricht, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen werden können, zehn, es sei die Anzahl der Slavevorrichtungen, die zu den Motoren gehören, die in einer geringeren Anzahl als der maximalen Anzahl (in diesem Fall zehn) tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, fünf, und es sei die Datenkommunikationsgeschwindigkeit auf 500 kHz gesetzt, damit die genannte Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode zum Ausführen der Datenübertragung und des Datenempfangs zwischen der Mastervorrichtung und fünf Slavevorrichtungen bei einer Millisekunde gehalten wird.
In diesem Fall ist auch dann, wenn die Anzahl der Slavevorrichtungen, die zu der maximalen Anzahl der Motoren gehört (in diesem Fall zehn), die tatsächlich an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, zehn beträgt, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit 500 kHz. Daher beträgt die genannte Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode für zehn Slavevorrichtungen 2 Millisekunden. Damit kann man wie beschrieben in dem Fall, dass mehr Slavevorrichtungen (in diesem Fall die maximal mögliche Anzahl zehn) eingesetzt werden sollen als die verwendeten, nicht mehr möglich, die benötigte Datenübertragungs-Empfangsperiode (eine Millisekunde) einzuhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung eine Mastervorrichtung bereit, die eine erforderliche Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode beibehalten kann, damit eine Datenübertragung und ein Datenempfang mit einer Slavevorrichtung über eine serielle Kommunikation erfolgt, ohne dass die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels mehr als nötig wachsen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Mastervorrichtung, die über einen seriellen Kommunikationsbus mit Slavevorrichtungen verbunden werden kann, die zu einer ersten Anzahl von nicht weniger als zwei Motoren gehören, damit Datenübertragungen und Datenempfang bei einer ersten Kommunikationsgeschwindigkeit vorgenommen werden, und damit ein System kontrolliert wird, in dem eine erste Anzahl von nicht weniger als zwei Motoren mit der gleichen Anzahl Wechselrichter jeweils über einen Wechselrichter parallel zu einem Gleichstrom-Zwischenkreis geschaltet werden kann, der selbst über einen Gleichrichter an eine Wechselstromquelle angeschlossen ist, wobei die Anzahl der Slavevorrichtungen eine zweite Anzahl ist:
eine Rufeinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Rufsignal zu senden, damit die Anwesenheit oder Abwesenheit der Slavevorrichtungen überprüft wird, die zu den Motoren gehören, und zwar an alle Slavevorrichtungen, die zu allen Motoren gehören, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, nachdem die Mastervorrichtung aktiviert wird;
eine Antwortannahmeeinheit, die dafür ausgelegt ist, ein Antwortsignal auf das Rufsignal von jeder der Slavevorrichtungen zu empfangen, die zu allen Motoren gehören, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, und dafür, eine dritte Anzahl zu ermitteln, die die Anzahl aller Slavevorrichtungen ist, die zu der Anzahl aller Motoren gehört, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, und zwar aus der Anzahl der empfangenen Antwortsignale; und
eine Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit, die dafür ausgelegt ist, festzustellen, ob eine Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geändert werden sollte, die sich von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit unterscheidet, und zwar in einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, gemäß einem Vergleichsergebnis der dritten Anzahl mit einer vierten Anzahl kleiner als die zweite Anzahl und größergleich eins.
Bevorzugt besitzt die Mastervorrichtung zudem eine Veränderungsmeldeeinheit, die dafür ausgelegt ist, die Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit an die dritte Anzahl Slavevorrichtung zu melden, wobei die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geringer ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit, und die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit ändert, und zwar während einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, falls die dritte Anzahl kleinergleich der vierten Anzahl ist.
Bevorzugt umfasst die Mastervorrichtung zudem eine Bandbreiten-Veränderungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bandbreite eines Filters mit variabler Bandbreite zu verändern, das zumindest entweder in der Mastervorrichtung oder in der dritten Anzahl Slavevorrichtungen vorhanden ist, um Rauschen zu entfernen, das bei der seriellen Kommunikation empfangen wird, und zwar von einer ersten Bandbreite auf eine zweite Bandbreite, die schmäler ist als die erste Bandbreite, gemäß der Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit.
Bevorzugt umfasst die Mastervorrichtung ferner eine Veränderungsmeldeeinheit, die dafür ausgelegt ist, die Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit an die dritte Anzahl Slavevorrichtungen zu melden, wobei die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit höher ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit, und die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit ändert, und zwar während einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, falls die dritte Anzahl größer als die vierte Anzahl ist.
Bevorzugt umfasst die Mastervorrichtung zudem eine Bandbreiten-Veränderungseinheit, die dafür ausgelegt ist, die Bandbreite eines Filters mit variabler Bandbreite zu verändern, das zumindest entweder in der Mastervorrichtung oder in der dritten Anzahl Slavevorrichtungen vorhanden ist, um Rauschen zu entfernen, das bei der seriellen Kommunikation empfangen wird, und zwar von einer ersten Bandbreite auf eine zweite Bandbreite, die breiter ist als die erste Bandbreite, gemäß der Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit.
Mit Hilfe der Mastervorrichtung eines Aspekts der Erfindung kann man eine Mastervorrichtung bereitstellen, die eine erforderliche Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode beibehalten kann, damit eine Datenübertragung und ein Datenempfang mit einer Slavevorrichtung über eine serielle Kommunikation erfolgt, ohne dass die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels mehr als nötig wachsen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den Beschreibungen der folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm eines Systems, in dem eine Mastervorrichtung der Erfindung zum Kontrollieren von Motoren angewendet wird;
2 ein Flussdiagramm eines Ablaufs in einer Gleichrichter-Regelvorrichtung in 1; und
3 ein Blockdiagramm eines weiteren Systems, in dem die Mastervorrichtung der Erfindung zum Kontrollieren von Motoren angewendet wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun Ausführungsformen der Mastervorrichtung der Erfindung anhand der Zeichnungen erklärt. In den Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In den Zeichnungen zeigt 1 ein Blockdiagramm eines Systems, in dem eine Mastervorrichtung der Erfindung zum Kontrollieren von Motoren angewendet wird. Das in 1 dargestellte System wird in einer Werkzeugmaschine verwendet und besitzt eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromquelle, einen Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3 als Gleichstrom-Zwischenkreis, eine Anzahl k (k ist gleich 0 oder eine natürliche Zahl nicht kleiner als 1) von Wechselrichtern 4-1, ..., 4-k, eine Anzahl k von Motoren 5-1, ..., 5-k, eine Anzahl k von angetriebenen Objekten 6-1, ..., 6-k, eine Anzahl k von Drehwinkel-Erfassungseinheiten 7-1, ..., 7-k, eine Anzahl k von Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k als Slavevorrichtungen und eine Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 als Mastervorrichtung.
Im System in 1 ist es möglich, die Anzahl n (n ist eine natürliche Zahl nicht kleiner als 2 und nicht größer als k) als erste Anzahl Motoren parallel zu dem Glättungskondensator 3 zu schalten, und zwar über n Wechselrichter, die jeweils an n Anschlussteile 4a-1; 4b-1, ..., 4a-k; 4b-k; ..., 4a-n, 4b-n angeschlossen sind. n ist also die Anzahl der Wechselrichter, die der maximalen Anzahl von Motoren entspricht, die an den Glättungskondensator 3 angeschlossen werden können. Hierdurch kann die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 mit der Anzahl n als zweiter Anzahl von Wechselrichter-Regelvorrichtungen, die der Anzahl n der Motoren entspricht, über einen seriellen Kommunikationsbus 10 (beispielsweise einen seriellen RS422-Kommunikationsbus) verbunden werden, damit eine Übertragung und ein Empfang von Daten erfolgen, etwa Motorstatusinformation, Alarminformation usw., bei einer ersten Kommunikationsgeschwindigkeit f1 (beispielsweise 500 kHz), die so eingestellt ist, dass die Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne (beispielsweise eine Millisekunde) oder weniger gehalten werden kann, und zwar auch dann, wenn die Anzahl n der Wechselrichter-Regelvorrichtungen, d. h. die maximale Anzahl der einsetzbaren Wechselrichter-Regelvorrichtungen verwendet wird. Folglich wird die erste Kommunikationsgeschwindigkeit f1 so eingestellt, dass sie mit zunehmendem n wächst, wenn die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10, der sich zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der am weitesten von der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 entfernten Wechselrichter-Regelvorrichtung 8-k befindet, länger wird.
Das System in 1 weist die Anzahl n, also die maximale Anzahl (d. h., n = k) von Wechselrichter-Regelvorrichtungen auf, damit ein Großsystem gebildet wird, bei dem es sich um eine Anwendung mit äußerst fortgeschrittenen Funktionen handelt. Das in 1 dargestellte System weist jedoch in der Regel die Anzahl k, die geringer ist als die maximale Anzahl n (d. h., n > k) von Wechselrichter-Regelvorrichtungen auf, damit ein mittleres oder kleines System gebildet wird.
Gilt im System in 1 n > k, so bevorzugt man, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10, der sich zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der am weitesten von der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 entfernten Wechselrichter-Regelvorrichtung 8-k befindet, so klein wie möglich wird, um die Größe des Systems bestmöglich zu verringern. D. h., man bevorzugt, den Wechselrichter 4-j (j ist eine natürliche Zahl nicht kleiner als 1 und nicht größer als k), bei dem es sich um j-ten Wechselrichter gezählt von dem Wechselrichter, der am nächsten bei der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 ist, handelt, mit dem Anschlussteil 4a-j; 4b-j zu verbinden, bei dem es sich um das j-te Anschlussteil gezählt von dem Anschlussteil handelt, das am nächsten bei der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 ist.
Gilt n > k, so ist jedoch die Differenz zwischen der Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode, bei der die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k so angeordnet sind, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10 maximal wird, und der Datenübertragungs- und Datenempfangsperiode, bei der die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k so angeordnet sind, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10 minimal wird, im Wesentlichen gleich null. Folglich ist es nicht erforderlich, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10 minimal wird.
Der Gleichrichter 2 besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Gleichrichterdioden und Transistoren, die jeweils antiparallel zu den Gleichrichterdioden geschaltet sind, und setzt von der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 gelieferten Wechselstrom in Gleichstrom um. Der Glättungskondensator 3 ist parallel zum Gleichrichter 2 geschaltet und glättet die Spannung, die die Gleichrichterdioden im Gleichrichter 2 gleichrichten. Jeder der Wechselrichter 4-1, ..., 4-k ist parallel zum Glättungskondensator 3 geschaltet und besteht beispielsweise aus einer Anzahl (im Fall eines dreiphasigen Wechselstroms sechs) Gleichrichterdioden und Transistoren, die jeweils antiparallel zu den Gleichrichterdioden geschaltet sind, und setzt den vom Gleichrichter 2 erzeugten Gleichstrom im Wechselstrom um, indem er die Transistoren gemäß den PWM-Signalen V_PWM1, ..., V_PWMk ein- und ausschaltet, die später erklärt werden.
Die Motoren 5-1, ..., 5-k werden mit Energie betrieben, die im Glättungskondensator 3 gespeichert ist. Als Motoren 5-1, ..., 5-k werden verwendet: ein Schwerkraftachsen-Servomotor, der dafür ausgelegt ist, die Hauptachse einer Werkzeugmaschine in der Schwerkraftachsenrichtung (Z-Achsen-Richtung) durch einen Vorschubspindel-Mechanismus anzutreiben, beispielsweise einen Kugelgewindetrieb-und-Mutter-Mechanismus; ein Hauptachsenmotor, der dafür ausgelegt ist, ein Werkzeug anzutreiben, das an der Hauptachse einer Werkzeugmaschine befestigt ist; ein Horizontalachsen-Servomotor, der dafür ausgelegt ist, einen Tisch einer Werkzeugmaschine anzutreiben, an dem ein Werkstück befestigt ist, und zwar in horizontaler Richtung (beispielsweise der X-Achsen-Richtung) über einen Vorschubspindel-Mechanismus, etwa einen Kugelgewindetrieb-und-Mutter-Mechanismus, usw.
Die angetriebenen Objekte 6-1, ..., 6-k werden jeweils von den Motoren 5-1, ..., 5-k angetrieben. Gilt k = 3 und sind die Motoren 5-1, ..., 5-k der Schwerkraftachsenmotor, der Hauptachsenmotor und der Horizontalachsen-Servomotor, so sind die angetriebenen Objekte 6-1, ..., 6-k die Hauptachse der Maschine, das Werkzeug und der Tisch der Werkzeugmaschine.
Die Drehwinkel-Erfassungseinheiten 7-1, ..., 7-k bestehen aus Winkelgebern, die dafür ausgelegt sind, Drehwinkel θ₁, ..., θ_k der Motoren 5-1, ..., 5-k als Positionen oder Geschwindigkeiten der Motoren zu erfassen.
Die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k tasten Stromwerte der drei Phasen der U-Phasen-Ströme I_U-1, ..., I_U-k der V-Phasen-Ströme I_V-1, ..., I_V-k und der W-Phasen-Ströme I_W-1, ..., I_W-k ab, die die Stromerfassungseinheiten 4u-1, 4v-1, 4w-1; ...; 4u-k, 4v-k, 4w-k erfassen, die in den Abgabeleitungen der Wechselrichter 4-1, ..., 4-k vorhanden sind, und zwar als Stromwertdaten der Motoren 5-1, ..., 5-k, und sie tasten die Drehwinkel θ₁, ..., θ_n als Positions- oder Geschwindigkeitsdaten der Motoren ab, damit die Wechselrichter 4-1, ..., 4-k kontrolliert werden.
Nun erzeugen die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k die PWM-Signale V_PWM1, ..., V_PWMk zum Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k aus den abgetasteten Stromwertdaten und Positions- oder Geschwindigkeitsdaten der Motoren, und aus Positions- oder Geschwindigkeits-Solldaten der Motoren von einer übergeordneten Regelvorrichtung, die zur Vereinfachung in der Skizze nicht dargestellt ist.
Zudem senden die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k jeweils Antwortdaten auf Rufdaten, die später beschrieben werden, über den seriellen Kommunikationsbus 10 an die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9.
Die Stromerfassungseinheiten 4u-1, 4v-1, 4w-1; ...; 4u-k, 4v-k, 4w-k bestehen beispielsweise aus Hallelementen, und die übergeordnete Regelvorrichtung (in der Skizze nicht dargestellt) besteht beispielsweise aus einer CNC (numerische Computersteuerung).
Im System in 1 gibt die übergeordnete Regelvorrichtung (in der Skizze nicht dargestellt) ein Wechselstromquellen-Rückspeisesignal an die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 aus, damit eine Rückspeisung in die Wechselstromquelle ausgeführt wird, mit der regenerierte Energie, die während der Geschwindigkeitsreduktion der Motoren 5-1, ..., 5-k erzeugt wird, auf die Seite der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 gespeist wird.
In diesem Fall gibt die übergeordnete Regelvorrichtung (in der Skizze nicht dargestellt) die Positions- oder Geschwindigkeits-Solldaten, die zu einem PWM-Signal V_PWM gehören, jeweils an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k aus, damit die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k jeweils das Ein- und Ausschalten der Transistoren der Wechselrichter 4-1, ..., 4-k steuern, indem die PWM-Signale V_PWM1, V_PWMk jeweils an die Wechselrichter 4-1, ..., 4-k ausgegeben werden.
Die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 erzeugt ein PWM-Signal V_PWM' ausgehend von dem Wechselstromquellen-Rückspeisesignal und gibt das PWM-Signal V_PWM' an den Gleichrichter 2 aus, damit eine Rückspeisung in die Wechselstromquelle erfolgt. In dem System in 1 sind Drosselspulen zwischen der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 und dem Gleichrichter 2 angeordnet, damit eine Rückspeisung in die Wechselstromquelle erfolgt.
Die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 umfasst eine CPU 9a, ein ROM 9b, ein RAM 9c, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 9d und eine serielle Kommunikationseinheit 9e. Die CPU 9a führt Programme aus, damit verschiedene Operationen vorgenommen werden. Im ROM 9b sind die Programme und verschiedene Arten von Daten gespeichert, die sich auf das Verhalten usw. der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 beziehen. Im RAM 9c sind vorübergehend Daten gespeichert, die Ergebnisse der Berechnungen der CPU 9a sind, Daten wie die Motorstatusinformation, die die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10 übertragen, und Daten von der übergeordneten Regelvorrichtung (in der Skizze nicht dargestellt).
Die Taktsignal-Erzeugungseinheit 9d erzeugt ein erstes serielles Taktsignal, das der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit f1 entspricht, und sie gibt das erzeugte erste serielle Taktsignal an die CPU 9a und die serielle Kommunikationseinheit 9e aus. Hierzu besteht die Taktsignal-Erzeugungseinheit 9d aus einem Schwingungselement, einer Schwingungsschaltung, einem Baudraten-Einstellregister, einem Bandraten-Generator usw.
In dem System in 1 umfasst die Taktsignal-Erzeugungseinheit 9d eine erste Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d', die dafür ausgelegt ist, die Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit f1 auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit f2 (beispielsweise 125 kHz) zu setzen, die langsamer ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit f1, und zwar als Reaktion auf Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten von der seriellen Kommunikationseinheit 9e. Hierzu teilt die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d' das erste serielle Taktsignal als Reaktion auf die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten von der seriellen Kommunikationseinheit 9e, sie erzeugt ein zweites serielles Taktsignal, das der zweiten Kommunikationsgeschwindigkeit f2 (beispielsweise 125 kHz) entspricht, und sie gibt das erzeugte zweite serielle Taktsignal an die CPU 9a aus.
In dem System in 1 wird Energie von einer Energiequelle (in der Skizze nicht dargestellt) an die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 geliefert. Die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 geht in den aktiven Status, wenn Energie von der Energiequelle (in der Skizze nicht dargestellt) geliefert wird, und beginnt zu arbeiten. Die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 beendet ihren Betrieb, wenn die Energiezufuhr von der Energiequelle (in der Skizze nicht dargestellt) beendet wird. Im System in 1 werden die Motoren 5-1, ..., 5-k betrieben, nachdem die Vorbereitung zum Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k abgeschlossen ist, und der Betrieb der Motoren 5-1, ..., 5-k wird abhängig von einem Befehl von einer übergeordneten Regelvorrichtung (in der Skizze nicht dargestellt) beendet. Ob die Vorbereitung zum Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k abgeschlossen ist, ermittelt beispielsweise die CPU 9a, die feststellt, dass alle nötigen Daten zum Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10 gesendet bzw. empfangen sind.
Die serielle Kommunikationseinheit 9e nimmt eine serielle Kommunikation zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10 vor. Hierzu benutzt die serielle Kommunikationseinheit 9e eine Datenübertragungseinheit 9e-1, eine Datenempfangseinheit 9e-2, ein Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite und eine serielle Kommunikationssteuereinheit 9e-4.
Die Datenübertragungseinheit 9e-1 überträgt Daten wie die Alarminformation usw. über den seriellen Kommunikationsbus 10 an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k. Die Datenempfangseinheit 9e-2 empfängt Daten wie die Motorstatusinformation usw. über den seriellen Kommunikationsbus 10 und das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite von den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k. Das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite besitzt eine erste Bandbreite und filtert die von den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10 empfangenen Daten.
Die serielle Kommunikationssteuereinheit 9e-4 gibt über die Datenübertragungseinheit 9e-1 einen Ruf an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k aus. Sie empfängt eine Antwort auf den Ruf durch die Datenempfangseinheit 9e-2, sie meldet die Veränderung der Kommunikationsgeschwindigkeit durch die Datenübertragungseinheit 9e-1, und sie verändert das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite. Hierzu besitzt die Kommunikationssteuereinheit 9e-4 eine Rufeinheit 9e-4-1, eine Antwortannahmeeinheit 9e-4-2, eine Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 und eine Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4.
Nach dem Aktivieren der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 sendet die Rufeinheit 9e-4-1 über die Datenübertragungseinheit 9e-1 ein Signal zum Senden von Rufdaten, damit die Anwesenheit oder Abwesenheit der Wechselrichter-Regelvorrichtungen geprüft wird, die zu den Motoren gehören (im Weiteren als ”Rufsignal” bezeichnet), an alle Slavevorrichtungen, die zu den Motoren gehören, die an den Glättungskondensator 3 angeschlossen sind, d. h. jeweils an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, damit die Anzahl der Wechselrichter-Regelvorrichtungen festgestellt wird, die zu den Motoren gehören, die an den Glättungskondensator 3 angeschlossen sind, und zwar durch die Antwortannahmeeinheit 9e-4-2.
Die Antwortannahmeeinheit 9e-4-2 empfängt ein Signal zum Senden von Antwortdaten auf das Rufsignal (im Weiteren als ”Antwortsignal” bezeichnet) von den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, und zwar über die Datenempfangseinheit 9e-2 während der Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem das Rufsignal gesendet wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k beginnt. Nun stellt die Antwortannahmeeinheit 9e-4-2 anhand der Anzahl der empfangenen Antwortsignale fest, dass die Anzahl aller Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, die zu den Motoren gehören, die an den Glättungskondensator 3 angeschlossen sind, k ist, und zwar als die dritte Anzahl, die kleinergleich n ist.
Die Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 stellt fest, ob die gemessene Anzahl k kleinergleich einer Anzahl N als vierte Anzahl ist, die kleiner als die genannte maximale Anzahl n größergleich eins ist. Ist die Anzahl k, die die Zahl der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k ist, kleinergleich der Anzahl N, so meldet die Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten, damit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit f1 auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit f2 geändert wird, und zwar über die Datenübertragungseinheit 9e-1 und den seriellen Kommunikationsbus 10 an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, und sie meldet die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten an die Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4. Die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k verändern die Taktfrequenz des von ihnen selbst erzeugten Taktsignals von der Taktfrequenz, die zu der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit gehört, auf die Taktfrequenz, die zu der zweiten Kommunikationsgeschwindigkeit gehört, und zwar als Reaktion auf die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten von der Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3. D. h., die Anzahl N ist als Grenzwert vorbestimmt, der dazu verwendet wird, festzustellen, ob die Kommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit verändert werden sollte. Die Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 meldet die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten auch an die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d'.
Die Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4 gibt einen Bandbreiten-Veränderungsbefehl zum Verändern der Bandbreite des Filters 9e-3 mit variabler Bandbreite an das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite aus, und zwar von der ersten Bandbreite auf die zweite Bandbreite, die schmäler ist als die erste Bandbreite, und dies als Reaktion auf Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten von der Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3. Folglich verändert das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite als Reaktion auf den Bandbreiten-Veränderungsbefehl von der Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4 die Bandbreite von der ersten Bandbreite auf die zweite Bandbreite.
2 zeigt ein Flussdiagramm der Abläufe in der Gleichrichter-Regelvorrichtung in 1, die unmittelbar nach dem Aktivieren der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 beginnen.
Zuerst überträgt die Rufeinheit 9e-4-1 das Rufsignal an alle Slavevorrichtungen, die sämtlichen Motoren zugeordnet sind, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind (Schritt S1). Nun empfängt die Antwortannahmeeinheit 9e-4-2 das Antwortsignal auf das Rufsignal von den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k. Sie bestimmt die Anzahl k der empfangenen Antwortsignale und stellt fest, dass die ermittelte Anzahl k die Anzahl der Motoren ist (Schritt S2).
Daraufhin stellt die Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 fest, ob die bestimmte Anzahl k kleinergleich der Anzahl N ist (Schritt S3). Ist die Anzahl k der einzelnen empfangenen Antwortdaten nicht kleinergleich der Anzahl N, d. h. überschreitet die Anzahl k der einzelnen empfangenen Antwortdaten die Anzahl N oder ist sie null, so wird die Verarbeitung verlassen. Ist dagegen die Anzahl k der einzelnen empfangenen Antwortdaten kleinergleich der Anzahl N, so meldet die Veränderungsmeldeeinheit 9e-4-3 die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten an alle Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d' und die Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4 (Schritt S4).
Nun verändert die Bandbreiten-Veränderungseinheit 9e-4-4 als Reaktion auf die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten die Bandbreite des Filters 9e-3 mit variabler Bandbreite von der ersten Bandbreite auf die zweite Bandbreite (Schritt S5). Weiterhin erzeugt die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d' das zweite serielle Taktsignal als Reaktion auf die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsmeldedaten, damit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geändert wird (Schritt S6), und die Verarbeitung wird beendet.
Ist gemäß der beschriebenen Ausführungsform die Anzahl aller an den Glättungskondensator 3 angeschlossenen Motoren, d. h. die Anzahl der Motoren 5-1, ..., 5-k kleinergleich N, so verändert die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d' die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit, und zwar während der Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die Anzahl k ermittelt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k beendet wird. Dadurch nehmen die Kosten für Maßnahmen gegen das bei der seriellen Kommunikation empfangene Rauschen, damit das Senden und Empfangen von Daten zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10 erfolgt, und die Einschränkungen der Länge des für die serielle Kommunikation verwendeten Kabels, nicht mehr als erforderlich zu.
Im System in 1 ist der Fall beschrieben, dass die erste Kommunikationsgeschwindigkeit f1 so eingestellt wird, dass die Datenübertragungs- und die Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne (beispielsweise eine Millisekunde) oder weniger gehalten werden kann, wenn die Anzahl n der Wechselrichter-Regelvorrichtungen, d. h. die maximale Anzahl der verwendbaren Wechselrichter-Regelvorrichtungen, eingesetzt wird, und die Datenkommunikationsgeschwindigkeit wird von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geändert, die langsamer ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit, falls die Anzahl k der einzelnen empfangenen Antwortdaten kleinergleich der Anzahl N ist.
Man kann jedoch im System in 1 auch davon ausgehen, dass die Anzahl der tatsächlich verwendeten Wechselrichter-Regelvorrichtungen k, also die maximale Anzahl von verwendeten Vorrichtungen, kleiner als n ist, damit eine erste Kommunikationsgeschwindigkeit f1 eingestellt wird, die so festgesetzt wird, dass die Datenübertragungs- und die Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne (beispielsweise eine Millisekunde) oder weniger gehalten werden kann, wenn die Anzahl k von Wechselrichter-Regelvorrichtungen verwendet wird, und man kann die Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit ändern, die schneller ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit, falls die Anzahl k der einzelnen empfangenen Antwortdaten größergleich N ist.
In diesem Fall ist es auch dann, wenn es nicht möglich ist, die Datenübertragungs- und die Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne oder weniger zu halten, wenn die Anzahl der tatsächlich verwendeten Wechselrichter-Regelvorrichtungen größer als N ist und die Datenkommunikationsgeschwindigkeit die erste Kommunikationsgeschwindigkeit f1 ist, möglich, die Datenübertragungs- und die Datenempfangsperiode auf einer festen Zeitspanne oder weniger zu halten, indem die Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geändert wird, die schneller ist als die erste Kommunikationsgeschwindigkeit.
Folglich stellt die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit 9d' fest, ob die Kommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k gesendet und empfangen werden, von der ersten Geschwindigkeit auf die zweite Geschwindigkeit geändert werden sollte, die sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidet, und zwar während der Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die Anzahl k ermittelt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren 5-1, ..., 5-k beendet wird, und dies anhand des Vergleichsergebnisses zwischen der Anzahl k der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k und der Anzahl N.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Systems, in dem die Mastervorrichtung der Erfindung zum Kontrollieren von Motoren angewendet wird. Im System in 3 wird eine übergeordnete Regelvorrichtung 9' als Mastervorrichtung anstelle der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 verwendet, und ein Gleichrichter 2' ist zwischen der dreiphasigen Wechselstromquelle 1 und dem Glättungskondensator 3 anstelle der Drosselspulen 1u, 1v und 1w und des Gleichrichters 2 in 1 angeordnet.
Die übergeordnete Regelvorrichtung 9' umfasst die CPU 9a, das ROM 9b, das RAM 9c, die Taktsignal-Erzeugungseinheit 9d und die serielle Kommunikationseinheit 9e in 1. Zudem überträgt die übergeordnete Regelvorrichtung 9' Daten wie den Motorpositions- oder den Geschwindigkeits-Sollwert usw. über den seriellen Kommunikationsbus 10 an die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k, und sie empfängt Daten wie den Stromwert und die Position oder Geschwindigkeit des Motors usw. von den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k über den seriellen Kommunikationsbus 10.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Abwandlungen und unterschiedliche Formen sind möglich. Es ist beispielsweise möglich, die Mastervorrichtung der Erfindung in einer Maschine zu verwenden, die keine Werkzeugmaschine, kein Industrieroboter usw. ist. Zudem ist es möglich, die Mastervorrichtung durch eine Vorrichtung zu implementieren, die nicht die Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 oder die übergeordnete Regelvorrichtung 9' ist, und man kann die Slavevorrichtung durch eine Vorrichtung implementieren, die nicht die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k sind. Es ist auch möglich, eine I²C-Kommunikation usw. als serielle Kommunikation zu verwenden.
In den beschriebenen Ausführungsformen wird eine dreiphasige Wechselstromquelle 1 als Wechselstromquelle verwendet. Man kann auch eine mehrphasige Wechselstromquelle als Wechselstromquelle verwenden, die keine dreiphasige Wechselstromquelle ist. Zudem kann man die Drehwinkel-Erfassungseinheiten 7-1, ..., 7-k durch ein Teil gestalten (beispielsweise ein Hallelement oder einen Koordinatenwandler) der kein Winkelgeber ist. Man kann auch nur zwei Stromphasen (beispielsweise den U-Phasen-Strom und den V-Phasen-Strom) des U-Phasen-Stroms, des V-Phasen-Stroms und des W-Phasen-Stroms erfassen, anstatt alle Ströme des U-Phasen-Stroms, des V-Phasen-Stroms und des W-Phasen-Stroms zu erfassen.
In den beschriebenen Ausführungsformen ist der Fall erklärt, dass die Anzahl k der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k der Anzahl k der Motoren 5-1, ..., 5-k entspricht, d. h., dass ein Motor von einer Wechselrichter-Regelvorrichtung kontrolliert wird. Es ist jedoch auch möglich, die Anzahl k der Motoren 5-1, ..., 5-k durch eine Anzahl i kleiner als k zu kontrollieren, nämlich mindestens eine Wechselrichter-Regelvorrichtung, d. h., zwei oder mehr Motoren durch eine Wechselrichter-Regelvorrichtung zu kontrollieren (mehrachsige Wechselrichter-Regelvorrichtung). In diesem Fall bevorzugt man, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-i so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10, der sich zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der Wechselrichter-Regelvorrichtung 8-i befindet, die am weitesten von der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 entfernt ist, so klein wie möglich ist. Es ist jedoch nicht zwingend nötig, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-i so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10 so klein wie möglich wird.
Zudem ist es möglich, die Erfindung auf den Fall anzuwenden, dass jeder Wicklungssatz einer Anzahl Wicklungssätze, die in einem Motor enthalten sind, von einer Wechselrichter-Regelvorrichtung kontrolliert wird. Sind beispielsweise vier Wicklungssätze in einem Motor enthalten, so wird jede Wicklung von einer Wechselrichter-Regelvorrichtung kontrolliert. Daher werden vier Wechselrichter-Regelvorrichtungen für einen Motor verwendet. Folglich kann man eine Anzahl k von Motoren 5-1, ..., 5-k mit einer Anzahl j größer als k von Wechselrichter-Regelvorrichtungen kontrollieren, d. h. einen Motor durch zwei oder mehr Wechselrichter-Regelvorrichtungen kontrollieren. In diesem Fall bevorzugt man, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-j so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10, der sich zwischen der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der Wechselrichter-Regelvorrichtung 8-j befindet, die am weitesten von der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 entfernt ist, so klein wie möglich ist. Es ist jedoch nicht zwingend nötig, die Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-j so anzuordnen, dass die Länge des seriellen Kommunikationsbusses 10 so klein wie möglich wird.
Entspricht die Anzahl k der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k der Anzahl k der Motoren 5-1, ..., 5-k, so ist die zweite Anzahl, also die Anzahl der Slavevorrichtungen, gleich der ersten Anzahl, also der Anzahl der Motoren. Ist die Anzahl i kleiner als k, also k größergleich der Anzahl der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-i, die zu der Anzahl k der Motoren 5-1, ..., 5-k gehören, so ist die zweite Anzahl, also die Anzahl der Slavevorrichtungen, eine Anzahl kleiner als die erste Anzahl, die die Anzahl der Motoren ist. Ist die Anzahl j größer als k, also die Anzahl der Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-i größer als die Anzahl der Motoren 5-1, ..., 5-k, zu denen sie gehören, so ist die zweite Anzahl, also die Anzahl der Slavevorrichtungen, eine Anzahl größer als die erste Anzahl, die die Anzahl der Motoren ist. Folglich ist die zweite Anzahl, die die Anzahl der Slavevorrichtungen ist, gleich der ersten Anzahl, die die Anzahl der Motoren ist, oder es ist eine von der ersten Anzahl – der Anzahl der Motoren – verschiedene Anzahl.
Zudem ist in den beschriebenen Ausführungsformen der Fall erklärt, dass das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite in der Gleichrichter-Regelvorrichtung 9 und der übergeordneten Regelvorrichtung 9' bereitgestellt ist. Man kann das Filter 9e-3 mit variabler Bandbreite jedoch auch in den Wechselrichter-Regelvorrichtungen 8-1, ..., 8-k vorsehen.
Die Erfindung ist im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Fachleuten ist klar, das verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den Ansprüchen offenbart ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-242728 A [0002]

Claims

Mastervorrichtung, die über einen seriellen Kommunikationsbus (10) mit Slavevorrichtungen verbunden werden kann, die zu einer ersten Anzahl von nicht weniger als zwei Motoren (5-1, ..., 5-k) gehören, damit Datenübertragungen und Datenempfang bei einer ersten Kommunikationsgeschwindigkeit vorgenommen werden, und damit ein System kontrolliert wird, in dem eine erste Anzahl von nicht weniger als zwei Motoren mit der gleichen Anzahl Wechselrichter (4-1, ..., 4-k) jeweils über einen Wechselrichter parallel zu einem Gleichstrom-Zwischenkreis (3) geschaltet werden kann, der selbst über einen Gleichrichter (2) an eine Wechselstromquelle (1) angeschlossen ist, wobei die Anzahl der Slavevorrichtungen eine zweite Anzahl ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mastervorrichtung umfasst: eine Rufeinheit (9e-4-1), die dafür ausgelegt ist, ein Rufsignal zu senden, damit die Anwesenheit oder Abwesenheit der Slavevorrichtungen überprüft wird, die zu den Motoren gehören, und zwar an alle Slavevorrichtungen, die zu allen Motoren gehören, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, nachdem die Mastervorrichtung aktiviert wird; eine Antwortannahmeeinheit (9e-4-2), die dafür ausgelegt ist, ein Antwortsignal auf das Rufsignal von jeder der Slavevorrichtungen zu empfangen, die zu allen Motoren gehören, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, und dafür, eine dritte Anzahl zu ermitteln, die die Anzahl aller Slavevorrichtungen ist, die zu den Motoren gehören, die an den Gleichstrom-Zwischenkreis angeschlossen sind, und zwar aus der Anzahl der empfangenen Antwortsignale; und eine Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit (9d'), die dafür ausgelegt ist, festzustellen, ob eine Datenkommunikationsgeschwindigkeit zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit geändert werden sollte, die sich von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit unterscheidet, und zwar in einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, gemäß einem Vergleichsergebnis der dritten Anzahl mit einer vierten Anzahl kleiner als die zweite Anzahl und größergleich
Mastervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mastervorrichtung zudem eine Veränderungsmeldeeinheit (9e-4-3) besitzt, die dafür ausgelegt ist, die Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit an die dritte Anzahl Slavevorrichtung zu melden, wobei die zweite Geschwindigkeit geringer ist als die erste Geschwindigkeit, und die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit ändert, und zwar während einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, falls die dritte Anzahl kleinergleich der vierten Anzahl ist.
Mastervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mastervorrichtung zudem eine Bandbreiten-Veränderungseinheit (9e-4-4) umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Bandbreite eines Filters mit variabler Bandbreite zu verändern, das zumindest entweder in der Mastervorrichtung oder in der dritten Anzahl Slavevorrichtungen vorhanden ist, um Rauschen zu entfernen, das bei der seriellen Kommunikation empfangen wird, und zwar von einer ersten Bandbreite auf eine zweite Bandbreite, die schmäler ist als die erste Bandbreite, gemäß der Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit.
Mastervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mastervorrichtung ferner eine Veränderungsmeldeeinheit (9e-4-3) umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit an die dritte Anzahl Slavevorrichtungen zu melden, wobei die zweite Geschwindigkeit höher ist als die erste Geschwindigkeit, und die Kommunikationsgeschwindigkeits-Veränderungsfeststelleinheit die Datenkommunikationsgeschwindigkeit der Daten, die zwischen der Mastervorrichtung und der dritten Anzahl Slavevorrichtungen gesendet und empfangen werden, von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf eine zweite Kommunikationsgeschwindigkeit ändert, und zwar während einer Periode ab dem Zeitpunkt, zu dem die dritte Anzahl festgestellt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem das Ansteuern der Motoren beendet wird, falls die dritte Anzahl größer als die vierte Anzahl ist.
Mastervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Mastervorrichtung zudem eine Bandbreiten-Veränderungseinheit (9e-4-4) umfasst, die dafür ausgelegt ist, die Bandbreite eines Filters mit variabler Bandbreite zu verändern, das zumindest entweder in der Mastervorrichtung oder in der dritten Anzahl Slavevorrichtungen vorhanden ist, um Rauschen zu entfernen, das bei der seriellen Kommunikation empfangen wird, und zwar von einer ersten Bandbreite auf eine zweite Bandbreite, die breiter ist als die erste Bandbreite, gemäß der Veränderung der Datenkommunikationsgeschwindigkeit von der ersten Kommunikationsgeschwindigkeit auf die zweite Kommunikationsgeschwindigkeit.