JP2005276121A - Serial encoder conversion apparatus and network servo system comprising same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メカトロ機器であるサーボドライブに適用アンプシリアルエンコーダ変換装置およびこれを備えたネットワークサーボ・システムに関する。 The present invention relates to an amplifier serial encoder conversion device applied to a servo drive which is a mechatronic device and a network servo system including the same.
従来のネットワークサーボについては、例えば、特許文献1に開示の「サーボ制御システム」が挙げられる。図4はサーボ制御システムの説明図であり、コントローラ101とサーボアンプ104a〜104dと、モータ103a〜103dとで構成されている。コントローラ101とサーボアンプ104は所定の伝送周期を有するネットワークで接続されている。
このようにコントローラ101とネットワークで結合するサーボアンプ104をネットワークサーボと呼ぶ。ネットワークサーボでは、サーボアンプ104はネットワークを介してコントローラ101よりモータ103の駆動指令を受信し、コントローラ101にモータ103より得られる位置情報等を送信している。
モータ103は位置検出用のエンコーダを備えていて、サーボアンプ104は各エンコーダよりエンコーダ信号を得ている。モータ103のエンコーダがシリアルエンコーダである場合は、サーボアンプ104はシリアルデータをパラレルデータに変換するシリアルパルス変換回路を備えている必要がある。
このシリアルパルス変換回路の出力は、コントローラ101からのアナログ指令や、パルス列指令に対するサーボのフィードバックパルスであって、従来はモータの回転速度の検出にはタコジェネが用いられていたが、小型化の要望等から最近では位置検出用のエンコーダの位置フィードバックパルスから速度フィードバックパルスを抽出する方法が多用されるようになり、これによってモータ103の実速度に相当するパルスを出力している。
図3は特許文献1による「サーボ制御システム」の構成図であり、モータ103の速度監視システムを構成する場合であって、図3のサーボアンプ102と、図4のサーボアンプ104とは異なり、内部にシリアルパルス変換回路(不図示)を備えたネットワークサーボ102a〜102dである。従って、モータ103の速度を監視しようとする場合には、速度監視器105は遅れの少ないフィードバックパルスをモニタリングしてモータ103の速度を監視することができる。
As a conventional network servo, for example, a “servo control system” disclosed in Patent Document 1 can be cited. FIG. 4 is an explanatory diagram of the servo control system, which includes a
The servo amplifier 104 coupled with the
The motor 103 includes an encoder for position detection, and the servo amplifier 104 obtains an encoder signal from each encoder. When the encoder of the motor 103 is a serial encoder, the servo amplifier 104 needs to include a serial pulse conversion circuit that converts serial data into parallel data.
The output of the serial pulse conversion circuit is an analog command from the
FIG. 3 is a configuration diagram of a “servo control system” according to Patent Document 1, in which a speed monitoring system of the motor 103 is configured. The servo amplifier 102 in FIG. 3 is different from the servo amplifier 104 in FIG.
しかしながら、特許文献1のような従来のネットワークサーボを使用した環境では、通信データとしてフィードバックパルスが授受されているが、ネットワークであるのでフィードバックデータが伝送周期分遅れたり、ネットワークであるために専用のICやプロトコルが必要であった。
また、フィードバックデータを変換するためにCPUを用意する必要があったので、シリアルパルス変換回路の処理をCPUを介することにより、ソフトウェア的な処理周期の遅れが更に発生し、フィードバックデータの遅れを増大させる原因となっているという問題があった。
また、特許文献2のように、ネットワークサーボにパルス出力機能を有することでフィードバックデータの遅れを解消しようという試みもあるが、この方法だとパルスカウンタを用意する必要がありコストやサイズの面で問題があった。
However, in an environment using a conventional network servo as in Patent Document 1, feedback pulses are transmitted and received as communication data. However, since the network is a network, the feedback data is delayed by the transmission cycle or is dedicated to the network. IC and protocol were required.
Also, since it was necessary to prepare a CPU to convert the feedback data, the processing of the serial pulse conversion circuit via the CPU further causes a delay in the software processing cycle and increases the delay of the feedback data. There was a problem that was causing it.
Also, as disclosed in Patent Document 2, there is an attempt to eliminate the delay of feedback data by having a pulse output function in the network servo. However, this method requires a pulse counter to be prepared in terms of cost and size. There was a problem.
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、フィードバックデータを分岐することでCPUを介さずにコントローラへ伝達するとともに、複数のフィードバックデータを汎用の入力信号にすることにより、特定のプロトコルやネットワークに制限されない環境を実現することができるシリアルエンコーダのモニタリング機能を有するシリアルエンコーダ変換装置およびこれを備えたネットワークサーボ・システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and by branching feedback data to the controller without passing through the CPU, by making a plurality of feedback data into general-purpose input signals, It is an object of the present invention to provide a serial encoder conversion apparatus having a monitoring function of a serial encoder that can realize an environment not limited to a specific protocol or network, and a network servo system including the same.
上記目的を達成するため、請求項1に記載のシリアルエンコーダ変換装置の発明は、コントローラからの指令によりサーボアンプを介してモータを駆動するネットワークサーボ・システムに用いられるシリアルエンコーダ変換装置であって、エンコーダから出力されるパルスデータを直接受信する1つ以上の受信装置と、該受信装置が受信した前記パルスデータを汎用の接点信号方式によるデジタルデータに変換して前記コントローラへ出力する前記パルスデータのモニタ機能を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のシリアルエンコーダ変換装置において、受信したシリアルエンコーダ情報をビット列に変換しスイッチ入力相当の接点信号に変換する機能と、前記接点信号をネットワークI/O装置の入力データに反映する機能を備えたことを特徴とする。
請求項3に記載のネットワークサーボ・システムの発明は、請求項1又は2記載のシリアルエンコーダ変換装置と、該シリアルエンコーダ変換装置からのデジタル信号を受信するコントローラと、該コントローラからの指令によりモータを駆動するサーボアンプと、該サーボアンプによって駆動されるモータと、該モータに固定されパルスカウント機能を持つエンコーダと、を備えて成るネットワークサーボ・システムにおいて、該エンコーダからのシリアルデータ信号を前記シリアルエンコーダ変換装置および前記サーボアンプとにフィードバックデータを送り込むことで位置決め完了判断を行うことを特徴とする。
To achieve the above object, the serial encoder conversion device according to claim 1 is a serial encoder conversion device used in a network servo system that drives a motor via a servo amplifier in response to a command from a controller, One or more receiving devices that directly receive pulse data output from the encoder, and the pulse data received by the receiving device is converted into digital data by a general-purpose contact signal method and output to the controller. It has a monitor function.
According to a second aspect of the present invention, in the serial encoder conversion device according to the first aspect, the received serial encoder information is converted into a bit string and converted into a contact signal corresponding to a switch input, and the contact signal is converted into a network I / O. It is characterized by having a function of reflecting on the input data of the apparatus.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a network servo system according to the first or second aspect, a controller for receiving a digital signal from the serial encoder converter, a motor in response to a command from the controller. In a network servo system comprising a servo amplifier for driving, a motor driven by the servo amplifier, and an encoder fixed to the motor and having a pulse count function, a serial data signal from the encoder is transmitted to the serial encoder The positioning completion determination is performed by sending feedback data to the converter and the servo amplifier.
本発明によれば、コントローラはネットワークサーボがネットワークデータとして出力してくる位置データよりも新しく早い位置データを取得することが可能となり、位置制御における位置決め完了の確認をネットワークを介するより早く行うことができるようになり位置制御の性能を向上させることができるという効果がある。
更に、汎用入力信号として扱えることから、多軸のフィードバックデータをまとめることで汎用の通信データとして扱うことも可能となり、性能と省配線を両立させることができるという効果がある。
According to the present invention, the controller can acquire position data that is newer and earlier than the position data that the network servo outputs as network data, and can confirm the completion of positioning in the position control earlier than via the network. As a result, the position control performance can be improved.
Furthermore, since it can be handled as a general-purpose input signal, it can be handled as general-purpose communication data by combining multi-axis feedback data, and there is an effect that both performance and wiring saving can be achieved.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は本発明に係るシリアルエンコーダのモニタ機能を有するシリアルエンコーダ変換装置の構成図である。
図1において、1はコントローラであり、ネットワークを介してモータ3a〜3cへの制御指令を送出し、シリアルエンコーダ変換装置より接点信号形式に変換されたフィードバックパルス7を受信して制御を行っている。2a〜2cはサーボアンプであり、コントローラ1からの指令に基づきモータ3a〜3cを駆動し、受信IC8a〜8cを介してモータからの信号を受信する。4はシリアルエンコーダ変換装置であって、モータ3a〜3cより直接シリアルデータ6を受信IC5a〜5cを介し分岐受信してモニタし、接点信号に変換してコントローラへ出力する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a serial encoder conversion apparatus having a monitoring function of a serial encoder according to the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a controller, which sends control commands to the
つぎに動作について説明する。
最近のサーボ制御システムでは、速度検出用の小型発電機(タコジェネ)を使用しないで、エンコーダからの位置データパルスを用いて速度データパルスを抽出する例が殆どであるが、位置データより速度データを抽出する方法としては、位置エンコーダからのA相、B相、Z相信号よりサンプル周期毎に、カウンタを用いてCPU演算によってパルス数Pとサンプル周期時間TSから速度データを求める方法や、AB2相の位置データより変換回路を用いてデジタル信号の位置データパルスと、アナログ速度データに変換して出力し、位置データパルスはそのままコントローラに位置データとして取り込まれ、アナログ速度データはA/D変換器、あるいは微分処理等によってデジタル化されて、速度データとして取り込まれる等の処理が行われている。
Next, the operation will be described.
Most recent servo control systems extract speed data pulses using position data pulses from the encoder without using a small generator (tachometer) for speed detection. As a method for extraction, for each sample period from the A phase, B phase, and Z phase signals from the position encoder, a method for obtaining speed data from the number of pulses P and the sample period time TS by CPU calculation using a counter, or AB2 phase The position data pulse of the digital signal is converted into analog speed data by using a conversion circuit from the position data and output as analog speed data. The position data pulse is directly taken as position data into the controller, and the analog speed data is converted into an A / D converter, Or processing such as digitized by differential processing and taken in as speed data Are we.
本発明では、こうした位置データからの速度データの抽出処理が複雑な処理と変換装置を必要とする点を改善し、これらを簡単化して汎用性を高めるために、リレーやその他のセンサー入出力に使用される入出力回路の接点信号方式を導入して速度フィードバックパルスの処理を行うようにしたものである。
先ず、コントローラ1からサーボアンプ2a〜2cにアナログ又はパルス列による指令が送出されると、指令に基づいてサーボアンプ2はモータ3を駆動する。モータ3のシリアルエンコーダによる位置データはサーボアンプ2の受信IC8a〜8cにより受信されると同時に、シリアルエンコーダ変換装置4の受信IC5a〜5cにより分岐・受信される。
In the present invention, in order to improve the point that speed data extraction processing from such position data requires complicated processing and a conversion device, and to simplify these and enhance versatility, input and output of relays and other sensors are performed. The contact point signal system of the input / output circuit to be used is introduced to process the speed feedback pulse.
First, when an analog or pulse train command is sent from the controller 1 to the
シリアルエンコーダ変換装置4では、簡単な接点入力処理回路(不図示)を備えて位置データの変換処理を行う。接点入力回路はリレー等のオン/オフ入出力を処理する既成の回路であって、パルストランスやフォトカプラ等の絶縁用素子を用いた、簡単なパルス入力部と、しきい値と比較される電圧調整部と、接点信号パルスの出力部等を備えた簡単な回路構成のものである。
シリアルエンコーダ変換装置4は、モータ3のエンコーダからの位置パルスを入力すると、接点入力回路によるオン/オフ処理によって接点信号形式のパルス信号を生成・出力する。コントローラ1はシリアルエンコーダ変換装置4からの接点信号(デジタル信号)を、他のリレー等のセンサー入力と同様に汎用の接点信号形式で処理して、これら位置データと、位置データを基に抽出した速度データによって、フィードバック処理を行い。サーボの速度制御部では速度指令とこのフィードバック速度パルスとの差分を演算して電流指令を作成してサーボ制御を行うものである。
このようにして、ネットワークの伝送周期やCPUによるソフトウェア処理にも関わりなく、簡単なハードウェアによる接点入力として遅延の無いエンコーダデータをフィードバックすることが可能となる。
また、信号形式を簡単化し汎用化したことによって、動作指令なども集約化できるので処理の簡単化と、スピードアップが図られ、データの伝送遅延も解消できる。
The serial encoder conversion device 4 includes a simple contact input processing circuit (not shown) and performs position data conversion processing. The contact input circuit is an existing circuit that processes on / off input / output of a relay or the like, and is compared with a simple pulse input unit using an insulating element such as a pulse transformer or a photocoupler and a threshold value. It has a simple circuit configuration including a voltage adjusting unit and a contact signal pulse output unit.
When a position pulse from the encoder of the motor 3 is input, the serial encoder conversion device 4 generates and outputs a pulse signal in a contact signal format by an on / off process by a contact input circuit. The controller 1 processes the contact signal (digital signal) from the serial encoder conversion device 4 in the general-purpose contact signal format in the same manner as other sensor inputs such as relays, and extracts them based on the position data and the position data. Perform feedback processing based on speed data. The servo speed control unit calculates the difference between the speed command and the feedback speed pulse to create a current command to perform servo control.
In this way, encoder data without delay can be fed back as a simple hardware contact input regardless of the network transmission cycle and CPU software processing.
In addition, by simplifying and generalizing the signal format, it is possible to consolidate operation commands and the like, thereby simplifying processing and speeding up, and eliminating data transmission delays.
図2は他の実施の形態によるシリアルエンコーダのモニタ機能を有するシリアルエンコーダ変換装置の構成図であり、スイッチ信号をネットワークI/O装置の入力データに反映させることによって、コントローラ1へのフィードバックパルスとしての利用にとどまらず、ネットワーク上でのI/O局として、他の多軸リンクにおける位置決め完了判断等への適用も可能になるものであり、システムの性能向上と省配線の両立を図ることもできる。 FIG. 2 is a configuration diagram of a serial encoder conversion device having a monitoring function of a serial encoder according to another embodiment. By reflecting a switch signal in input data of a network I / O device, a feedback pulse to the controller 1 is shown. It can be applied to positioning completion determination in other multi-axis links as an I / O station on the network. it can.
本発明によれば、コントローラはネットワークサーボがネットワークデータとして出力してくる位置データよりも新しく早い位置データを取得することが可能となり、位置制御における位置決め完了の確認をネットワークを介するより早く行うことができるようになり位置制御の性能を向上させることができるという効果がある。
更に、汎用入力信号として扱えることから、多軸のフィードバックデータをまとめることで汎用の通信データとして扱うことも可能となり、性能と省配線を両立させることができるという効果がある。
According to the present invention, the controller can acquire position data that is newer and earlier than the position data that the network servo outputs as network data, and can confirm the completion of positioning in the position control earlier than via the network. As a result, the position control performance can be improved.
Furthermore, since it can be handled as a general-purpose input signal, it can be handled as general-purpose communication data by combining multi-axis feedback data, and there is an effect that both performance and wiring saving can be achieved.
1 コントローラ
2 サーボアンプ
3 モータ
4 シリアルエンコーダ変換装置
5、8 受信IC
6 シリアルデータ
7 接点信号
1 Controller 2 Servo Amplifier 3 Motor 4 Serial Encoder Converter 5, 8 Receiving IC
6 Serial data 7 Contact signal
Claims (3)
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---|---|---|---|---|
JP2008142787A (en) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Nidec Sankyo Corp | Robot system and interpolation method |
JP2012053513A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Hitachi Plant Technologies Ltd | Digital servo amplification system and parameter adjustment method thereof |
-
2004
- 2004-03-26 JP JP2004092439A patent/JP2005276121A/en not_active Abandoned
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