JP2005354778A - インバータ装置および入力機能確認方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変更した入力機能を安全な状態で簡単に確認できるようにすること。
【解決手段】ＣＰＵ１４は、停止キーの操作有無を監視し（ステップＳＴ１）停止キーの操作が行われると（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、交流電動機３が運転中である場合は（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）、停止処理（ステップＳＴ３）を行ってから、交流電動機３が停止中である場合は（ステップＳＴ２：Ｎｏ）は直接、機能確認モード（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６）に移行する。機能確認モードでは、停止キーの長押し中に（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、入力装置１６から「入力名称」が入力されると（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、入力装置一覧テーブルにおける対応する「機能番号」を参照して入力機能一覧テーブルを検索して一致する「機能番号」を取り出し（ステップＳＴ６）、表示部に表示する（ステップＳＴ７）。
【選択図】 図４

Description

この発明は、交流電動機を駆動制御するインバータ装置および入力機能確認方法に関するものである。

例えば、誘導電動機を駆動制御するインバータ装置では、ユーザが操作できる入力手段として、電動機の始動や停止を行うスイッチの他、インバータ装置のパラメータである回転速度、加速時間、減速時間、周波数リミット値などを入力する設定器が設けられる。

従来では、回転速度、加速時間、減速時間、周波数リミット値などを個別に設けたアナログ入力手段である可変抵抗器を用いてインバータ装置のパラメータ設定を行っていたが、このようなインバータ装置の入力手段をユーザの利便性を考慮して、通常は周波数設定に使用していたアナログ入力手段を、シフトキーにより切替えて運転条件の設定器として使用するカスタマイズ手法が提案されている（例えば特許文献１）。但し、特許文献１では基板上の部品点数削減と、出荷試験時の作業効率の問題解決も企図している。

特開平５−３２８７３７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の技術では、レベル設定のパラメータ入力に対しては有効であるが、例えばインバータ装置の特定機能の有効無効を切り替える目的で使用されるＯＮ／ＯＦＦ情報の入力には適さない。この場合には、キーや端子の入力形態の方が適している。

また、入力端子については、機能をパラメータによって選択してカスタマイズする方法は、従来から用いられているが、端子のＯＮ／ＯＦＦ信号を与えるには、インバータ装置の入力端子にスイッチを配線する必要がある。その一方で、使用されないキー入力もあるので無駄が生じることがある。

このように、入力の種類によって適切な入力手段は異なり、また使用者の好み、使用頻度の差によっても最適な入力手段は異なる。ところで、キー入力をユーザの使用目的、好みに応じてカスタマイズする手法は、インバータ装置に限らず一般的である。しかし、インバータ装置の操作は、電気機械の動作を左右するので、カスタマイズによって機能が変更されたことを知らずに操作した場合、危険な状態になることがある。したがって、インバータ装置の入力機能に対しては、操作するユーザの安全性確保も重要な課題となる。

また、インバータ装置には、運転速度を予めパラメータで設定し、その速度を入力端子で切り換えて運転する多段速運転という機能がある。しかしながら、設定速度の段階数が多くなった場合、多くの入力端子を使用したり、複数の組み合わせを用いて切り替えたりしなければならず、操作が煩雑化するという問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、変更した入力機能を安全な状態で簡単に確認できる機構を備えたインバータ装置および入力機能確認方法を得ることを目的とする。

また、この発明は、数値データ入力用のテンキーを備える場合に、そのテンキーを多段速運転の指令入力キーとして活用できる機構を備えたインバータ装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、各種の動作諸元に基づき交流電動機を駆動制御するインバータ装置において、前記各種の動作諸元とその動作諸元を指定する入力手段の機能との関係および変更が加えられた入力手段の機能との関係を管理する手段と、特定の入力手段による一定の操作とともに、入力機能が変更された前記入力手段の操作が行われた場合に、その変更された機能を表示する手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、使用頻度に差の生ずる入力手段の機能を状況に応じてカスタマイズして使用するときに、その変更内容が確認できるので、限られた入力手段の有効利用が図れる。また、その確認操作は、特定の入力手段による一定の操作とともに行うので、入力操作の複雑性を回避することができ、操作性が向上するとともに、電動機の動作を左右するインバータ装置の入力に対して変更した入力機能を容易に確認できるようになるので、安全性が確保できる。

この発明によれば、変更した入力機能を安全な状態で簡単に確認できるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるインバータ装置および入力機能確認方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１にかかるインバータ装置の構成を示すブロック図である。図１において、インバータ装置１は、コンバータ回路１１、平滑コンデンサ１２、インバータ回路１３、制御回路（以降「ＣＰＵ」と記す）１４、メモリ１５、マンマシンインタフェースとしての操作パネルを構成する入力装置１６および出力装置１７を備え、三相交流電源２に基づき交流電動機３の駆動制御を行うようになっている。

コンバータ回路１１は、三相交流電源２の交流電圧をダイオードブリッジによって三相全波整流して直流電圧に変換する。平滑コンデンサ１２は、コンバータ回路１１の整流直流電圧を平滑化する。インバータ回路１３は、複数のスイッチング素子のスイッチング動作によって平滑コンデンサ１２の端子電圧を指定された電圧・周波数の交流電力に変換して交流電動機３に供給する。

ＣＰＵ１４は、入力装置１６を用いてユーザが設定した動作仕様に基づきインバータ回路１３のスイッチング動作を制御する。その際に、出力装置１７に必要な情報を表示等の出力を行うようになっている。

入力装置１６として、操作パネルには、スイッチ群からなる入力端子（図１では３個が例示されている）１６ａ、アナログ入力を行う可変抵抗器（図１では１個が例示されている）１６ｂおよび複数のキー（図１では３個が例示されている）を備えるパラメータ設定器１６ｃが設けられている。これらに対応して、ＣＰＵ１４では、入力端子１６ａ用のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３、可変抵抗器１６ｂ用のアナログチャネルＡＤ１、パラメータ設定器１６ｃ用のチャネルＣＨ４〜ＣＨ５を備えている。

なお、入力端子１６ａには、交流電動機３の始動指令を与えるスイッチ（始動キー）や停止指令を与えるスイッチ（停止キー）などが含まれている。また可変抵抗器１６ｂは、交流電動機３の回転速度値などの設定に用いられる。

出力装置１７として、操作パネルには、複数のＬＥＤ（図１では４個が例示されている）１７ａと７セグメントＬＥＤ表示器１７ｂとが設けられている。これらに対応して、ＣＰＵ１４では、複数のＬＥＤ１７ａが個別に接続される出力端子Ｏ１〜Ｏ４と、７セグメントＬＥＤ表示器１７ｂが接続される出力端子Ｏ５を備えている。さらに、ＣＰＵ１４では、外部に信号出力を行う出力端子Ｏ６〜Ｏ８と共通端子ＣＯＭとを備えている。

さて、この実施の形態１は、ユーザが入力装置１６を用いて設定した動作仕様を出力装置１７への表示等によって確認する場合の構成方法に関する。具体的には、入力装置１６からの入力とそれに対する機能との関係は、メモリ１５に設けたユーザ領域にメーカが工場出荷時に初期設定してあるが、ユーザは、自身の運用の都合に合わせて入力装置１６からの入力とそれに対する機能との関係を変更して使用する、つまりカスタマイズして使用する場合にそのカスタマイズした内容を確認する場合の構成方法に関する。

すなわち、メモリ１５に設けられるユーザ領域には、図２に示すような入力装置一覧テーブル２１と、図３に示すような入力機能一覧テーブル３１とが格納されている。入力装置一覧テーブル２１は、図２に示すように「入力名称」の欄と「機能番号」の欄とで構成されている。また、入力機能一覧テーブル３１は、図３に示すように「入力機能名称」の欄と「機能番号」の欄とで構成されている。

入力装置一覧テーブル２１の「入力名称」の欄では、図１に示す入力装置１６が有する入力操作機能として、パラメータ設定器１６ｃが４つのキー１〜キー４を持ち、入力端子１６ａは４つの入力端子１〜入力端子４を持ち、可変抵抗器１６ｂが３つのアナログ入力１〜アナログ入力３が行える３個を持っていることが示されている。

入力装置一覧テーブル２１では、「入力名称」に対する「機能番号」は、メーカが工場出荷時に初期設定してある。例えば、図２に示す例では、入力名称「キー１〜キー４」には機能番号「１」〜「４」が設定され、入力名称「入力端子１〜入力端子４」には機能番号「１０」〜「１３」が設定され、入力名称「アナログ入力１〜アナログ入力３」には機能番号「２０」〜「２２」が設定されている。

ユーザは、自身が使用しようとする図１に示すインバータ装置１が持つ入力機能の一覧である図３に示す入力機能一覧テーブル３１を表示出力し、またはプリント出力して「入力機能名称」と「機能番号」との関係を確認・認識し、自身の運用で用いる際に、図３に示すように、入力機能一覧テーブル３１における該当する「入力機能名称」の「機能番号」を入力装置一覧テーブル２１の該当する「入力名称」の「機能番号」として設定する。

具体的に説明する。図３に示す入力機能一覧テーブル３１では、例えば、入力機能名称「正転指令」には機能番号「１」、入力機能名称「逆転指令」には機能番号「２」が設定されている。また、入力機能名称「１速」には機能番号「１０」、入力機能名称「２速」には機能番号「１１」が設定されている。また、入力機能名称「周波数設定電圧（主速）」には機能番号「２０」、入力機能名称「周波数設定電圧（補助入力）」には機能番号「２１」、入力機能名称「周波数設定電流」には機能番号「２２」、入力機能名称「ストールレベル設定」には機能番号「２３」が設定されている。

この場合、ユーザが入力名称「キー２」での入力機能に「１速」を割り付けて使用する場合、入力名称「キー２」には機能番号「２」が初期設定されているが、図３に示す入力機能一覧テーブル３１では、機能番号「２」に対応する入力機能名称は「逆転指令」であり、「１速」を示す機能番号は「１０」であるので、ユーザは、図３に示すように、入力名称「キー２」に初期設定されている機能番号「２」を機能番号「１０」に変更する。

また、ユーザが入力名称「アナログ入力３」での入力機能に「ストールレベル設定」を割り付けて使用する場合、入力名称「アナログ入力３」には機能番号「２２」が初期設定されているが、図３に示す入力機能一覧テーブル３１では、機能番号「２２」に対応する入力機能名称は「周波数設定電流」であり、「ストールレベル設定」を示す機能番号は「２３」であるので、ユーザは、図３に示すように、入力名称「アナログ入力３」に初期設定されている機能番号「２２」を機能番号「２３」に変更する。

ユーザが操作パネルから上記のようなカスタマイズ操作を行うと、ＣＰＵ１４は、入力装置一覧テーブル２１の該当する「機能番号」欄の変更処理を行う。このように、使用頻度に差の生ずる入力装置１６の機能を状況に応じてカスタマイズして使用する、すなわち限られた入力装置１６の機能を有効に利用できるようになっている。

そして、ＣＰＵ１４は、図４に示す手順で、ユーザが要求するカスタマイズした機能の確認操作に対応できるようになっている。図４は、ユーザがカスタマイズした機能の確認を行う場合の動作を説明するフローチャートである。

図４において、ユーザがカスタマイズした機能の確認を行う場合には、操作の複雑性を回避するため特定のキーとして停止キーの操作を行う。ＣＰＵ１４は、停止キーの操作有無を監視している（ステップＳＴ１）。そして、ＣＰＵ１４は、停止キーの操作が行われると（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、交流電動機３が運転中であるか否かを判断する（ステップＳＴ２）。

その結果、交流電動機３が運転中に停止キーが操作された場合（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）は、通常の停止指令入力であると判断して交流電動機３の停止処理（ステップＳＴ３）を実行し、機能確認モード（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６）に移行する。一方、交流電動機３が停止中である場合（ステップＳＴ２：Ｎｏ）は、直接、機能確認モード（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６）に移行する。

機能確認モード（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６）では、まず、上記の停止キー操作が通常の操作時間よりも長い長押し操作であるか否かを判断する（ステップＳＴ４）。そして、停止キーが長押しされたまま（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、同時に入力装置１６から「入力名称」（図２参照）の入力があるか否かを判断する（ステップＳＴ５）。この場合、ユーザは任意の「入力名称」を入力することができるが、ここでは、ユーザは変更した機能の確認を目的とするので、「機能番号」を変更した「入力名称」が入力されることになる。

ＣＰＵ１４は、停止キーの長押し中に（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、入力装置１６から「入力名称」が入力されると（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１４は、入力装置一覧テーブル２１（図２参照）における対応する「機能番号」を参照して入力機能一覧テーブル３２（図３参照）を検索して一致する「機能番号」を取り出し（ステップＳＴ６）、表示部（例えば、７セグメントＬＥＤ１７ｂ）に表示する（ステップＳＴ７）。

一方、ＣＰＵ１４は、停止キーの長押しが行われない場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、または、停止キーの長押しは行われた（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）が入力装置１６から「入力名称」が入力されない場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）は、機能確認モードには移行しないので、本手順を終了する。

なお、機能番号の表示においては、７セグメントＬＥＤ１７ｂを用いる場合、表示できる文字数に制限があるので、メモリ１５に機能番号と機能名に対応した記号の対応表を記憶しておき、機能番号の表示に代えて記号を表示する方法も採用できる。

このように、交流電動機３の運転停止中では必然的にその操作が無効になる停止キーを用いるので、操作の複雑性回避とキー（ボタン）の有効利用とが図れるのに加えて安全性が確保できる。

そして、停止キーとの同時長押しという直感的な操作によって一時的に表示が変更される構成であるので、ユーザには混乱を生じさせることがなく、変更した入力機能を容易に確認できるようになる。

ここで、操作パネルには、正転、逆転のキー（ボタン）が配置されているが、正転のみしか使用しない場合には逆転キーは無駄なキーとなる。この場合に、従来では機能の有効無効を選択するための信号配線が必要になる。それに対して、この実施の形態１では、キーと入力信号との機能互換ができるので、省配線と操作性の向上とが図れる。

また、この実施の形態１では、キー入力、端子入力をカスタマイズして使用する場合、パラメータの読み出しを行わずに簡単な操作で直ぐに機能確認が行えるので、この点からの安全性が確保できる。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２にかかるインバータ装置が備えるパラメータユニットの構成を示す図である。図１に示したインバータ装置では、オプションとして、数値データを入力するパラメータユニットを装備できるようになっている。

図５に示すパラメータユニット５０は、表示部５１と操作部５２とを備えている。操作部５２には、１０個の数字キー（テンキー）とファンクションキーとが配置されている。

この実施の形態２では、テンキー入力の各数字を、設定周波数を与える多段速運転のための入力信号として使用する構成例が示されている。すなわち、図６は、パラメータユニット５０を用いたカスタマイズ方法を説明する図であるが、図６に示すように、１速、３速、８速と多段速運転を行う場合に、「１速」は数字キー１に割り付け、「３速」は数字キー３に割り付け、「８速」は数字キー８に割り付ける。そして、対応する設定周波数を表示部５１に表示する。この各数字キーへの割り付け内容は、メモリ１５にテーブルとして格納されている。そのテーブルには、その後の変更内容も格納される。

以下、図７を参照して具体的に説明する。図７は、パラメータユニット５０によって実現できる多段速運転での周波数設定動作を説明するフローチャートである。この実施の形態２では、パラメータユニット５０のテンキー操作による多段速入力モードを選択する場合には、まず、数字キー１を操作することとしている。

そこで、図７において、ＣＰＵ１４は、テンキー入力の有無を監視し（ステップＳＴ１１）、テンキー入力があると（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１４は、そのテンキー入力が数字キー１の入力であるか否かを判定し（ステップＳＴ１２）、そのテンキー入力が数字キー１の入力である場合は（ステップＳＴ１２：Ｙｅｓ）、テンキーの入力モードをダイレクト多段速モードとしてメモリ１５に記憶する。そして、操作する数字キーに割り付けてある多段速に設定周波数を対応付ける多段速入力モード処理を実行する（ステップＳＴ１３）。

すなわち、ステップＳＴ１３では、数字キー１の操作があると１速に設定し、数字キー２の操作があると２速に設定するというように、テンキーの各数字キーを押した場合の動作をテンキー入力モードによって切り替えるように処理し、設定周波数に多段速周波数を反映する処理が行われる。

このとき、多段速の設定周波数は、パラメータにより個別に与えるのが従来の方法であるが、別のパラメータに１０Ｈｚ、１００Ｈｚなどのステップを設定すると、数字キー１が１０Ｈｚ（１００Ｈｚ）、数字キー２が２０Ｈｚ（２００Ｈｚ）というように固定ステップで設定周波数を切り替えることができる。

このように、設定速度の段階数が多くなっても、多くの入力端子を使用したり、複数端子の組み合わせを用いたりしなくても、１０段階までは、直感的な操作による多段速運転が行える。

また、デジタルによる設定速度は、１０Ｈｚ毎や１００Ｈｚ毎というように、ステップで設定することが多いので、そのような場合には、通常操作における目的に到達するまでの時間が短縮できる。

以上要するに、パラメータユニットのテンキーをカスタマイズすることにより、多段速運転の設定周波数に直接関連のある数字キーを有効に利用してワンタッチで設定できるので、操作性が向上する。

ここで、実施の形態２では、パラメータユニットのテンキーをカスタマイズする場合を説明したが、これは、実施の形態１にて説明した入力機能の確認・表示機能と併用することができる。そして、カスタマイズした割り付け内容（変更内容）は、実施の形態１にて説明したのと同様の考えでユーザが確認できるように構成することも可能であり、共にこの発明の範囲に含まれる。

斯くして、この発明によれば、限りあるインバータ装置の入出力インタフェースの有効利用が図れるので、インバータ装置の多機能化に伴い用途に応じた複雑な設定が必要になってきている状況下において、操作性を改善することができる。

以上のように、この発明にかかるインバータ装置および入力機能確認方法は、変更した入力機能を安全な状態で簡単に確認するのに有用である。

また、この発明にかかるインバータ装置は、数値データ入力用のテンキーを備える場合に、そのテンキーを多段速運転の指令入力キーとして活用するのに有用である。

この発明の実施の形態１にかかるインバータ装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すメモリに格納される入力装置一覧テーブルの構成例を示す図である。 図１に示すメモリに格納される入力機能一覧テーブルの構成例および入力装置一覧テーブルとの関係を示す図である。 ユーザがカスタマイズした機能の確認を行う場合の動作を説明するフローチャートである。 この発明の実施の形態２にかかるインバータ装置が備えるパラメータユニットの構成を示す図である。 図５に示すパラメータユニットを用いたカスタマイズ方法を説明する図である。 図５に示すパラメータユニットによって実現できる多段速運転での周波数設定動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ インバータ装置
２ 三相交流電源
３ 交流電動機
１１ コンバータ回路
１２ 平滑コンデンサ
１３ インバータ回路
１４ 制御回路（ＣＰＵ）
１５ メモリ
１６ 入力装置
１７ 出力装置
２１ 入力装置一覧テーブル
３１ 入力機能一覧テーブル
５０ パラメータユニット
５１ 表示部
５２ 操作部

Claims (9)

1. 各種の動作諸元に基づき交流電動機を駆動制御するインバータ装置において、
   前記各種の動作諸元とその動作諸元を指定する入力手段の機能との関係および変更が加えられた入力手段の機能との関係を管理する手段と、
   特定の入力手段による一定の操作とともに、入力機能が変更された前記入力手段の操作が行われた場合に、その変更された機能を表示する手段と、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記特定の入力手段は、前記交流電動機を停止させる機能を持つ停止ボタンであり、前記一定の操作は、前記交流電動機を停止させる際に行う操作の操作時間よりも長い時間に渡る操作である、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 各種の動作諸元に基づき交流電動機を駆動制御する際に、数値データ入力用のテンキーから入力された数値データを交流電動機の駆動制御に反映するインバータ装置において、
   前記数値データ入力用のテンキーの全部または一部の数字キーに多段速運転の設定周波数を割り付けて管理する手段と、
   前記数値データ入力用のテンキーにおける特定の数字キーの操作に応答してテンキー操作による多段速入力処理に移行し、その後に操作された数字キーに割り付けた多段速に対応する周波数を設定し多段速運転を実行する手段と、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置。
4. 特定の入力手段による一定の操作とともに、割り付け内容が変更された数字キーの操作が行われた場合に、その変更された割り付け内容を表示する手段、
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
5. 前記特定の入力手段は、前記交流電動機を停止させる機能を持つ停止ボタンであり、前記一定の操作は、前記交流電動機を停止させる際に行う操作の操作時間よりも長い時間に渡る操作である、ことを特徴とする請求項４に記載のインバータ装置。
6. 前記交流電動機の駆動制御に用いる数値データを入力するテンキーを備える場合において、
   前記数値データ入力用のテンキーの全部または一部の数字キーに多段速運転の設定周波数を割り付けて管理する手段と、
   前記数値データ入力用のテンキーにおける特定の数字キーの操作に応答してテンキー操作による多段速入力処理に移行し、その後に操作された数字キーに割り付けた多段速に対応する周波数を設定し多段速運転を実行する手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
7. 特定の入力手段による一定の操作とともに、割り付け内容が変更された数字キーの操作が行われた場合に、その変更された割り付け内容を表示する手段、
   を備えたことを特徴とする請求項６に記載のインバータ装置。
8. 前記特定の入力手段は、前記交流電動機を停止させる機能を持つ停止ボタンであり、前記一定の操作は、前記交流電動機を停止させる際に行う操作の操作時間よりも長い時間に渡る操作である、ことを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
9. 各種の動作諸元に基づき交流電動機を駆動制御するインバータ装置において、
   前記各種の動作諸元とその動作諸元を指定する入力手段の機能との関係および変更が加えられた入力手段の機能との関係を管理するテーブルを作成する工程と、
   前記交流電動機を停止させる機能を持つ停止ボタンの操作を監視する工程と、
   前記停止ボタンの操作が前記交流電動機の停止中に行われ、かつその操作時間が長い場合において同時に入力機能が変更された前記入力手段の操作が行われた場合に、前記テーブルを参照して機能変更が行われた入力手段を検索し、その変更された機能を表示する工程と、
   を含むことを特徴とするインバータ装置における入力機能確認方法。
   
   

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