JP2005252943A

JP2005252943A - サーボ制御システムおよびプロトコル変換装置

Info

Publication number: JP2005252943A
Application number: JP2004063614A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ogawa; 邦彦小川
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】ＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワーク間のデータを変換する安価なプロトコル変換装置を提供し、パソコンによるＩＥＥＥ１３９４ネットワークでのサーボ制御通信を可能としてサーボ制御用のコントローラ不要の安価なサーボ制御システムを実現する。
【解決手段】パソコン１１１と、モータを制御するサーボアンプ１１３の複数個がネットワークで結合されたサーボ制御システムにおいて、前記パソコンに接続するＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボアンプに接続するサーボネットワークの通信プロトコルを変換するプロトコル変換装置１を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のモータを制御するサーボアンプが、上位の制御装置とサーボネットワークで結合されたサーボ制御システムにおける、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク通信とサーボネットワーク通信間の通信データを変換するプロトコル変換装置を設けたサーボ制御システムおよびプロトコル変換装置に関する。

図５は従来のサーボネットワークで制御されるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。（例えば特許文献１参照）

図５では、上位の制御装置として、パソコン１１１とサーボ制御用のコントローラ１１２が使用されており、パソコン１１１はコントローラ１１２とＵＳＢやＥｔｈｅｒｎｅｔ(登録商標）等の標準通信伝送路１１５で接続される。このシステムでサーボ制御を行う場合、パソコン１１１がコントローラ１１２に、例えば図６に示すような制御パターンの制御プログラムを標準通信伝送路１１５を介して送信する。コントローラ１１２はパソコン１１１から受信した制御プログラムに従って内部でサーボアンプ１１３への制御指令の演算を行い、サーボネットワーク伝送路１１４を介してサーボアンプ１１３へ制御指令を送信し、サーボアンプはその指令に基づき図示しないサーボモータを動作させる。サーボモータの速度、位置のデータはフィードバックデータとしてサーボアンプ１１３からコントローラ１１２に送られ、制御される。
特開２００２−６９１２号公報（第５―５頁、第５図）

このように、従来のサーボネットワークによるサーボ制御システムを構築する場合には、サーボネットワークに対応した専用のコントローラが必要となる。コントローラはサーボネットワークに接続されるサーボアンプの台数分の制御指令の演算処理とサーボネットワークによる通信処理を行う必要があるため高速処理が可能なＣＰＵを採用するか、複数のＣＰＵを採用する必要があり高価となり、それほど性能の要求されない制御システムを構築する場合でもコストがかかるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、近年パソコンに標準装備されているＩＥＥＥ１３９４ネットワークの高速で同期が可能という特長を生かし、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワーク間のデータを変換する安価なプロトコル変換装置を提供し、パソコンによるＩＥＥＥ１３９４ネットワークでのサーボ制御通信を可能としてサーボ制御用のコントローラ不要の安価なサーボ制御システムを実現することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明のサーボ制御システムは、パソコンと、モータを制御するサーボアンプの複数個がネットワークで結合されたサーボ制御システムにおいて、前記パソコンに接続するＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボアンプに接続するサーボネットワークの通信プロトコルを変換するプロトコル変換装置を設けたことを特徴としている。

また、本発明のプロトコル変換装置は、パソコンと、モータを制御するサーボアンプの複数個がネットワークで結合されたサーボ制御システム内にあって、前記パソコンに接続するＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボアンプに接続するサーボネットワークの通信プロトコルを変換するプロトコル変換装置において、ＩＥＥＥ１３９４伝送路に接続されたＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩと、該ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩを介してＩＥＥＥ１３９４ネットワークの送受信処理を行うＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと、サーボネットワーク伝送路に接続されたサーボネットワーク用物理層ＬＳＩと、該サーボネットワーク用物理層ＬＳＩを介してサーボネットワークの送受信処理を行うサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと、前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボネットワークの同期をとる同期出力部と、前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩと前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと前記サーボネットワーク用物理層ＬＳＩと前記サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと前記同期処理部とをバス経由で制御するＣＰＵとを備えることを特徴としている。

また、前記同期出力部は、前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩが出力するＩＥＥＥ１３９４通信周期に同期した周期出力を入力とし、前記サーボネットワークの通信周期のタイミングを示す前記サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩへの同期信号を出力することを特徴としている。

また、前記同期出力部は、任意の周期での前記同期信号を出力することを特徴としている。これにより、サーボ制御用のコントローラを使用することなく、サーボ制御システムを構築できるのである。

本発明のサーボ制御装置およびプロトコル変換装置によれば、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩとサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩとＣＰＵを設け、ＣＰＵでＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークのデータ処理を行うことにより、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークのデータ変換を行うことができ、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークによりパソコンからサーボモータの制御に必要な制御指令をサーボアンプに転送し、サーボモータからの速度、位置等のフィードバックデータをサーボアンプ経由でパソコンへ転送することができる。また、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークを同期させる手段を設けることにより、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークによる制御のタイミングを固定とすることができる。プロトコル変換装置はＩＥＥＥ１３９４ネットワーク通信とサーボ通信のデータ変換を行うのみであり、高性能なＣＰＵは不要であり安価に実現できる。このように本発明によるプロトコル変換装置により、パソコンの標準ネットワークであるＩＥＥＥ１３９４ネットワークをサーボ制御用ネットワークに適用でき、安価なサーボ制御システムを構築できるという効果がある。

以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。

図１はプロトコル変換装置１を使用したサーボ制御システムの構成を示す図である。図において、サーボ制御システムの制御を行うパソコン１１１は、ＩＥＥＥ１３９４伝送路９、プロトコル変換装置１、サーボネットワーク伝送路１１４を介してサーボアンプ１１３と接続される。サーボアンプへの制御指令の演算をパソコン１１１で行えば、プロトコル変換装置１はＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークのデータ変換を行うのみである。

図２は、本発明のプロトコル変換装置のブロック図である。図において、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３はＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩ５を介してＩＥＥＥ１３９４伝送路９に接続され、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークの送受信の処理を行う。またサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４はサーボネットワーク用物理層ＬＳＩ６を介してサーボネットワークの伝送路１０に接続されサーボネットワークの送受信の処理を行う。ＣＰＵ２はＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３とサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４とバス８で接続され、それぞれのＬＩＮＫ層ＬＳＩをアクセスしてＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークの通信データ処理を行う。ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３からはＩＥＥＥ１３９４の通信周期に同期した周期出力１１が出力され、同期出力部７に入力される。同期出力部７では周期出力１１からサーボネットワークの通信周期のタイミングを示す同期出力１２が出力され、サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４に入力される。また同期出力部７にはＣＰＵ２がバス８で接続され、ＣＰＵ２から同期出力１２の出力周期を周期出力１１の任意の倍数に設定できる。

図３はプロトコル変換装置の動作タイミングを示す図である。ＩＥＥＥ１３９４伝送路９のサイクルスタートはＩＥＥＥ１３９４の通信周期の開始を示すパケットであり、その受信によってＩＥＥ１３９４ネットワークの通信周期を知ることができる。ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３からはＩＥＥＥ１３９４の通信周期１２５μｓに同期した周期出力１１が出力される。同期出力部７からは、初期化時にＣＰＵ２から、サーボへの制御周期に合わせて設定された周期とタイミングで、同期出力１２を出力する。ＣＰＵはＩＥＥＥ１３９４通信による制御指令を受信すると、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３の受信データを読み出し、データをサーボネットワーク用データに変換してサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４に送信データとして書き込む。サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４は同期信号が入力されるタイミングで、ＣＰＵ２から書き込まれた送信データを送信する。サーボアンプ１１３からは制御指令の受信に同期してフィードバックが送信される。ＣＰＵはサーボアンプ１１３からのフィードバックデータを受信すると、サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ４の受信データを読み出し、データをＩＥＥＥ１３９４通信のデータに変換してＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３に送信データとして書き込む。ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ３は送信データが書き込まれた後のＩＥＥＥ１３９４通信周期の開始のタイミングでデータを送信する。

図４はサーボネットワーク通信周期を変更した場合のプロトコル変換装置の動作タイミングを示す図であり、サーボネットワークの通信周期をＩＥＥＥ１３９４通信周期の３倍にした場合であり、この場合もＣＰＵにより同期出力部の出力周期とタイミングをサーボネットワークの通信周期に合わせることによりＩＥＥＥ１３９４ネットワーク通信とサーボネットワーク通信を同期させることができる。

従って、本発明では、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩとサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩとＣＰＵを設け、ＣＰＵでＩＥＥＥ１３９４ネットワーク通信とサーボネットワーク通信のデータ処理を行うことにより、ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク通信とサーボネットワーク通信のデータ変換を行うことができ、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークにより制御に必要な制御指令、フィードバックの転送を可能とすることができる。また、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボネットワークを同期させる手段を設けることにより、ＩＥＥＥ１３９４ネットワークによる制御のタイミングを固定とすることができる。プロトコル変換装置はＩＥＥＥ１３９４ネットワークとサーボのデータ変換を行うのみであり、高性能なＣＰＵは不要であり安価にサーボ制御システムを構築できる。

本発明のサーボ制御システムの構成を示す図本発明のプロトコル変換装置のブロック図本発明のプロトコル変換装置の動作タイミングを示す図（１）本発明のプロトコル変換装置の動作タイミングを示す図（２）従来のサーボ制御システムの構成を示すブロック図制御プログラムの制御パターン例を示す図

符号の説明

１プロトコル変換装置
２ＣＰＵ
３ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ
４サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩ
５ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩ
６サーボネットワーク用物理層ＬＳＩ
７同期出力部
８バス
９ＩＥＥＥ１３９４伝送路
１０、１１４サーボネットワーク伝送路
１１周期出力
１２同期出力
１１１パソコン
１１２サーボ制御用コントローラ
１１３サーボアンプ
１１５標準通信伝送路

Claims

パソコンと、
モータを制御するサーボアンプの複数個がネットワークで結合されたサーボ制御システムにおいて、
前記パソコンに接続するＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボアンプに接続するサーボネットワークの通信プロトコルを変換するプロトコル変換装置を設けたことを特徴とするサーボ制御システム。
パソコンと、
モータを制御するサーボアンプの複数個がネットワークで結合されたサーボ制御システム内にあって、
ＩＥＥＥ１３９４伝送路に接続されたＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩと、
該ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩを介してＩＥＥＥ１３９４ネットワークの送受信処理を行うＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと、
サーボネットワーク伝送路に接続されたサーボネットワーク用物理層ＬＳＩと、
該サーボネットワーク用物理層ＬＳＩを介してサーボネットワークの送受信処理を行うサーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと、
前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワークと前記サーボネットワークの同期をとる同期出力部と、
前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用物理層ＬＳＩと前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと前記サーボネットワーク用物理層ＬＳＩと前記サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩと前記同期処理部とをバス経由で制御するＣＰＵとを備えることを特徴とするプロトコル変換装置。
前記同期出力部は、
前記ＩＥＥＥ１３９４ネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩが出力するＩＥＥＥ１３９４通信周期に同期した周期出力を入力とし、
前記サーボネットワークの通信周期のタイミングを示す前記サーボネットワーク用ＬＩＮＫ層ＬＳＩへの同期信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のプロトコル変換装置。
前記同期出力部は、
任意の周期での前記同期信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のプロトコル変換装置。