JP2009020547A - Distributed motion control system - Google Patents

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Shinichiro Yanagi
紳一郎 柳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distributed motion control system that implements synchronous control of a plurality of motors by sending control commands with no absolute time attached from a controller by asynchronous communication system. <P>SOLUTION: The controller broadcasts parameter acceleration data, parameter increased acceleration data, parameter position command data or parameter speed command data to each servo amplifier by asynchronous communication system after sending shape command data to each servo amplifier, and each servo amplifier processes the received shape command data, and parameter acceleration data, parameter increased acceleration data, parameter position command data or parameter speed command data at a timing determined by a synchronization signal to implement synchronous control of each motor. The controller can thus implement synchronous control of the motor group by asynchronous communication system without creating absolute time command data. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ロボットなどに用いられるモータをネットワークで接続し、複数台のモータが同期して動作するモーション制御システムに関する。   The present invention relates to a motion control system in which motors used in a robot or the like are connected via a network and a plurality of motors operate in synchronization.

従来、工作機械やロボットといった産業用機械においては、モーションコントローラと複数のサーボアンプがネットワークで接続され、モーションコントローラが複数サーボモータを同期して動作させるモーション制御システムが一般的な構成である。   2. Description of the Related Art Conventionally, in industrial machines such as machine tools and robots, a motion control system in which a motion controller and a plurality of servo amplifiers are connected via a network and the motion controller operates a plurality of servo motors in synchronization is a common configuration.

また近年では、パーソナルコンピュータ(以下、「パソコン」という)の高性能化および低価格化を背景として、パソコンを利用したモーションコントローラが提案されている。特に、パソコン上で稼動するMicrosoft社製Windows(登録商標)オペレーティングシステム(以下、「Windows」という)といった非リアルタイムオペレーティングシステム(以下、「非リアルタイムOS」という)を利用したモーションコントローラが注目されている。   In recent years, motion controllers using personal computers have been proposed against the background of higher performance and lower prices of personal computers (hereinafter referred to as “personal computers”). In particular, a motion controller using a non-real-time operating system (hereinafter referred to as “non-real-time OS”) such as a Microsoft Windows operating system (hereinafter referred to as “Windows”) operating on a personal computer has attracted attention. .

以前にも、Windowsを利用したモーションコントローラや数値制御装置は開発されていたが、パソコンに数値制御用およびサーボアンプとの通信インタフェースとなる拡張ボードを装着して、サーボアンプへの指令データをこの拡張ボード上で作成しサーボアンプへ送信する、といった構成および処理が実施されていた。   Previously, motion controllers and numerical control devices using Windows have been developed, but an extension board that serves as a communication interface with a numerical control and servo amplifier is installed in a personal computer, and this command data is sent to the servo amplifier. The configuration and processing were performed such as creating on the expansion board and sending to the servo amplifier.

しかし、この構成ではパソコンに装着する専用の拡張ボードが必要であり、パソコンの形状(デスクトップ型またはノートブック型)の違いにより拡張ボードが使用できないといった問題や、拡張ボード用のスロットがすべて使用済みの場合、さらに拡張ボードを追加することができないといった問題があった。
この問題を解決するために、パソコンに標準で装備されているインタフェースを使用して、モーション制御用のWindowsアプリケーションをインストールするだけでモーション制御が可能となるモーション制御システムが提案されている。
However, this configuration requires a dedicated expansion board to be attached to the PC, and the expansion board cannot be used due to the difference in the PC shape (desktop type or notebook type), and all slots for the expansion board have been used. In the case of, there was a problem that an additional expansion board could not be added.
In order to solve this problem, there has been proposed a motion control system that enables motion control simply by installing a Windows application for motion control using an interface provided in a personal computer as a standard.

このようなモーション制御システムの一例として、特許文献1にはLANを利用した数値制御システムが開示されている。特許文献1においては、非同期通信機能を備えたパソコンと、非同期通信する機能と各モータの処理時刻を表す絶対時間指令データを処理する機能とを備えたサーボアンプとが通信線で接続されている。   As an example of such a motion control system, Patent Document 1 discloses a numerical control system using a LAN. In Patent Document 1, a personal computer having an asynchronous communication function and a servo amplifier having a function of asynchronous communication and a function of processing absolute time command data representing the processing time of each motor are connected by a communication line. .

図7は、特許文献1の数値制御システムの構成を示すブロック図である(特許文献1 参照)。図7において、コンピュータ装置としてのパソコン710は、CPU、外部記憶装置としてのハードディスク等のメモリ及びLAN等のネットワークとの非同期通信機能を備えている。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the numerical control system of Patent Document 1 (see Patent Document 1). In FIG. 7, a personal computer 710 as a computer device has an asynchronous communication function with a CPU, a memory such as a hard disk as an external storage device, and a network such as a LAN.

複数のサーボアンプ730〜73Nは、対応する各軸のサーボモータ740〜74Nを制御し、絶対時間を用いた同期補間制御機能およびLAN等のネットワークとの非同期通信機能を備えている。   The plurality of servo amplifiers 730 to 73N control the corresponding servo motors 740 to 74N, and have a synchronous interpolation control function using absolute time and an asynchronous communication function with a network such as a LAN.

スイッチング・ハブ720は、切り替え回路を備え、LAN等のネットワークにおいて2デバイス間の専用通信を可能にするために一般的に設けられている装置である。   The switching hub 720 is a device that includes a switching circuit and is generally provided to enable dedicated communication between two devices in a network such as a LAN.

図7に示す数値制御システム は、パソコン710と、複数のサーボアンプ730〜73Nとが、例えばネットワークとしてのLAN715上に配置されるスイッチング・ハブ720を介して接続される構成である。LAN715上では、例えばTCP/IPを用いた非同期通信が行われる。   The numerical control system shown in FIG. 7 has a configuration in which a personal computer 710 and a plurality of servo amplifiers 730 to 73N are connected via a switching hub 720 disposed on a LAN 715 as a network, for example. On the LAN 715, asynchronous communication using, for example, TCP / IP is performed.

また、サーボアンプ730〜73Nの間は、非常停止などを通知するホットライン780によって接続されている。   The servo amplifiers 730 to 73N are connected by a hot line 780 that notifies an emergency stop or the like.

また、図8は特許文献1の数値制御システムにおけるサーボアンプの構成を示すブロック図である(特許文献1 12ページ 図3参照)。サーボアンプ730〜73Nは、全て同様の構成である。図8では、代表としてサーボアンプ730を取り上げている。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the servo amplifier in the numerical control system of Patent Document 1 (see FIG. 3 on page 12 of Patent Document 1). The servo amplifiers 730 to 73N have the same configuration. In FIG. 8, the servo amplifier 730 is taken up as a representative.

図8において、サーボアンプ730は、軸制御部としての機能を実現するサーボアンプCPU810と、LAN715を介して信号授受を行い、LAN715からサーボアンプ通信データ870を取り込む等を行うLANインターフェース回路830と、サーボモータ740を回転駆動するサーボモータ回転制御回路840と、絶対時間を示す内部タイマー850とが、内部バスを介して接続される構成である。LANインターフェース回路30には、通信データを一時的に保管するため通信データバッファメモリ880が接続されている。   In FIG. 8, a servo amplifier 730 is a servo amplifier CPU 810 that realizes a function as an axis control unit, a LAN interface circuit 830 that transmits and receives signals via the LAN 715, takes in servo amplifier communication data 870 from the LAN 715, and the like. A servo motor rotation control circuit 840 that rotates the servo motor 740 and an internal timer 850 that indicates absolute time are connected via an internal bus. A communication data buffer memory 880 is connected to the LAN interface circuit 30 in order to temporarily store communication data.

また、ホットライン780を介して信号授受を行うI/Oインターフェース回路860が設けられている。ホットライン780の信号(内部信号)には、同期時間補正信号820とが含まれている。   In addition, an I / O interface circuit 860 that transmits and receives signals via the hot line 780 is provided. A signal (internal signal) of the hot line 780 includes a synchronization time correction signal 820.

次に、図8を参照して、各サーボアンプの動作について説明する。LAN715から絶対位置指令データ{データIDn、制御軸番号AX1n、絶対時間指令T、位置指令F}が受信されると、通信データバッファメモリ880に一時保管される。次に、通信データバッファメモリ880から絶対位置指令データを読み出し、絶対時間指令データTと内部タイマー850の実時間データtとの一致不一致を比較し、T=tであるか否かを判断し、T=tとなるまで処理を中断し、T=tとなった時点で、絶対位置指令データに基づきサーボモータの回転数を演算し、サーボモータの駆動電流を制御してサーボモータを回転駆動する。これによって、複数のサーボアンプ730〜73N間で同期を取りながら、サーボモータを回転させることができる。   Next, the operation of each servo amplifier will be described with reference to FIG. When absolute position command data {data IDn, control axis number AX1n, absolute time command T, position command F} is received from LAN 715, it is temporarily stored in communication data buffer memory 880. Next, the absolute position command data is read from the communication data buffer memory 880, the coincidence / mismatch between the absolute time command data T and the real time data t of the internal timer 850 is compared, and it is determined whether or not T = t. The process is interrupted until T = t, and when T = t, the servo motor rotation speed is calculated based on the absolute position command data, and the servo motor drive current is controlled to rotate the servo motor. . Thus, the servo motor can be rotated while synchronizing the plurality of servo amplifiers 730 to 73N.

また、I/Oインタフェース回路860がホットライン780を通して同期時間補正信号720を受信すると、内部タイマ850の時刻を補正することにより、各サーボアンプ730〜73N間の絶対時間を調整する。   When the I / O interface circuit 860 receives the synchronization time correction signal 720 through the hot line 780, the absolute time between the servo amplifiers 730 to 73N is adjusted by correcting the time of the internal timer 850.

このように、この実施の形態によれば、パソコン710が複数のサーボアンプ730〜73Nに対し、LAN715を介した非同期通信によって絶対時間指令を送信することにより、複数のサーボアンプ730〜73N間で同期補間制御が行える。   As described above, according to this embodiment, the personal computer 710 transmits the absolute time command to the plurality of servo amplifiers 730 to 73N by asynchronous communication via the LAN 715. Synchronous interpolation control can be performed.

この方法を、サーボモータを2軸使用する構成のモーション制御システムにおいて考察する。この構成にて、電子カム機能を実現する方法について述べる。電子カム機能とは、数値制御装置で制御される機械の各軸が同期して動作をするパステーブル運転のことであり、基準軸位置に対応して制御軸の位置情報をメモリに設けられたパステーブル運転データテーブルに記憶しておき、このデータテーブルに記憶された情報に基づいて、各々の制御軸を基準軸と同期運転するといった実現手段がすでに公知である(例えば、特許文献2 参照)。   This method is considered in a motion control system configured to use two axes of servo motors. A method for realizing the electronic cam function with this configuration will be described. The electronic cam function is a path table operation in which each axis of the machine controlled by the numerical control device operates synchronously. The position information of the control axis is provided in the memory corresponding to the reference axis position. Realization means for storing in the path table operation data table and performing the synchronous operation of each control axis with the reference axis based on the information stored in the data table is already known (for example, see Patent Document 2). .

サーボモータM1,M2から構成されるモーション制御システムにおいて、仮想マスタ軸Aに対して、サーボモータM1およびサーボモータM2をスレーブ軸とし、仮想マスタ軸Aの位相θに対するサーボモータM1およびM2の変位X1、X2はそれぞれのカム曲線F1、F2を用いて、それぞれ次のように表現される。
X1=F1(θ)
X2=F2(θ)
In the motion control system including the servo motors M1 and M2, with respect to the virtual master axis A, the servo motor M1 and the servo motor M2 are slave axes, and the displacement X1 of the servo motors M1 and M2 with respect to the phase θ of the virtual master axis A , X2 are expressed as follows using the respective cam curves F1, F2.
X1 = F1 (θ)
X2 = F2 (θ)

そして、時刻tにおける仮想マスタ軸Aの位相θを
θ=θ(t)
とした場合、数値制御装置は時刻tにおけるサーボモータM1およびM2に対する位置指令X1(t)、X2(t)を、それぞれ次のように計算する。
X1(t)=F1(θ(t))
X2(t)=F2(θ(t))
And the phase θ of the virtual master axis A at time t is θ = θ (t)
In this case, the numerical controller calculates position commands X1 (t) and X2 (t) for the servo motors M1 and M2 at time t as follows.
X1 (t) = F1 (θ (t))
X2 (t) = F2 (θ (t))

この位置指令を従来方法でパソコンからサーボアンプへ転送する場合、パソコン710からサーボアンプ730〜73Nへ送信される絶対位置指令データは、サーボアンプ730〜73Nで制御周期ごとに処理されるデータそれぞれに対して、
・ データID:k(k=1…N:自然数)
・ 制御軸番号:AX1n
・ 絶対時間指令:Tk(単位:ミリ秒)
・ 位置指令:Pn(単位:マイクロメートル)
となる。
特開2004−110359号公報(第11頁、図1) 特開平11−110047(第3頁、図2)
When this position command is transferred from the personal computer to the servo amplifier by the conventional method, the absolute position command data transmitted from the personal computer 710 to the servo amplifiers 730 to 73N is respectively transmitted to the data processed in each control cycle by the servo amplifiers 730 to 73N. for,
・ Data ID: k (k = 1 ... N: natural number)
・ Control axis number: AX1n
・ Absolute time command: Tk (unit: millisecond)
・ Position command: Pn (unit: micrometer)
It becomes.
JP 2004-110359 A (page 11, FIG. 1) JP 11-110047 (3rd page, FIG. 2)

ところが、特許文献1の請求項1の手法を用いた場合、制御周期ごとの絶対位置指令データがコントローラから送信されるため、LAN715上を流れるデータ量が多く、通信トラフィックが増え、システム性能に悪影響を及ぼすといった問題があった。   However, when the method of claim 1 of Patent Document 1 is used, since absolute position command data for each control cycle is transmitted from the controller, the amount of data flowing on the LAN 715 is large, communication traffic increases, and system performance is adversely affected. There was a problem of affecting.

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、コントローラから絶対時間を付与しない指令データを非同期通信方式で送信しながらも、複数のサーボアンプを同期制御させるモーション制御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 provides a motion control system that synchronously controls a plurality of servo amplifiers while transmitting command data that does not give absolute time from a controller in an asynchronous communication system. For the purpose.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。   In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.

請求項1に記載の発明は、コントローラと複数のサーボアンプが通信線で接続された分散型モーション制御システムにおいて、
前記コントローラは、補間する曲線の形状を示す形状指令データと、前記曲線のパラメータの時間に対する加速度を示すパラメータ加速度指令データとを前記複数のサーボアンプへ送信する手段を備え、
前記サーボアンプは、前記通信線上で同報送信される同期信号を受信してカウントアップイベントを生成する通信インタフェースと、軸制御部に対する起動イベントを生成するタイマと、前記形状指令データと前記パラメータ加速度指令データを受信する非同期通信部と、前記形状指令データと前記パラメータ加速度指令データに基いて前記サーボモータを制御する軸制御部とを備えたことを特徴とするものである。
The invention according to claim 1 is a distributed motion control system in which a controller and a plurality of servo amplifiers are connected by a communication line.
The controller includes means for transmitting shape command data indicating the shape of a curve to be interpolated and parameter acceleration command data indicating acceleration with respect to time of the parameter of the curve to the plurality of servo amplifiers,
The servo amplifier includes a communication interface that receives a synchronization signal broadcast on the communication line and generates a count-up event, a timer that generates a start event for an axis controller, the shape command data, and the parameter acceleration An asynchronous communication unit that receives command data, and an axis control unit that controls the servo motor based on the shape command data and the parameter acceleration command data are provided.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ加加速度指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ加加速度指令データを受信することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the controller broadcasts parameter jerk command data to the servo amplifier in place of the parameter acceleration command data, and the servo amplifier The parameter jerk command data is received instead of the parameter acceleration command data.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ位置指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ位置指令データを受信することを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the controller broadcasts the parameter position command data to the servo amplifier in place of the parameter acceleration command data, and the servo amplifier Parameter position command data is received instead of the parameter acceleration command data.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ速度指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ速度指令データを受信すること特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the controller broadcasts parameter speed command data to the servo amplifier in place of the parameter acceleration command data, and the servo amplifier Parameter speed command data is received instead of the parameter acceleration command data.

請求項5に記載の発明は、請求項1ないし請求項4の何れかに記載の発明において、前記同期信号を前記コントローラが生成することを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the controller generates the synchronization signal.

請求項6に記載の発明は、請求項1ないし請求項4の何れかに記載の発明において、前記同期信号をある一つの前記サーボアンプが生成することを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the one servo amplifier generates the synchronization signal.

請求項7に記載の発明は、請求項1ないし請求項6の何れかに記載の発明において、前記コントローラは、前記形状指令データおよび前記パラメータ位置指令データ、前記パラメータ速度指令データ、前記パラメータ加速度指令データ若しくは前記パラメータ加加速度指令データから構成される一組のモーション指令データを複数個前記複数のサーボアンプへ送信する手段と、制御開始指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信する手段とを備え、
前記サーボアンプは、前記モーション指令データを記憶するバッファを備え、前記制御開始指令データの受信を確認するまで、前記モーション指令データの処理を待機する手段を備えることを特徴とするものである。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the controller includes the shape command data, the parameter position command data, the parameter speed command data, and the parameter acceleration command. Means for transmitting a plurality of sets of motion command data composed of data or the parameter jerk command data to the plurality of servo amplifiers, and means for simultaneously transmitting control start command data to the servo amplifiers ,
The servo amplifier includes a buffer for storing the motion command data, and includes means for waiting for processing of the motion command data until confirmation of reception of the control start command data.

請求項8に記載の発明は、請求項1ないし請求項7の何れかに記載の発明において、前記通信線がIEEE1394シリアルバスであることを特徴とするものである。   The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the communication line is an IEEE 1394 serial bus.

請求項1ないし請求項4の何れかに記載の発明によると、
コントローラが非同期通信方式で一斉同報送信したパラメータ加速度指令データ、パラメータ加加速度指令データ、パラメータ位置指令データまたはパラメータ速度指令データの何れかを各アンプが受信した後に、前記アンプ間に共通の同期タイミングで、それぞれ受信した形状指令データを処理し、各モータ間での同期制御を実現するため、絶対時間指令データを作成することなく、コントローラが非同期通信方式を使って、複数のモータ群を同期補間制御することができる。
According to the invention according to any one of claims 1 to 4,
After each amplifier receives one of the parameter acceleration command data, parameter jerk command data, parameter position command data, or parameter speed command data sent simultaneously by the controller using asynchronous communication, In order to process each received shape command data and realize synchronous control between each motor, the controller uses the asynchronous communication method to synchronously interpolate multiple motor groups without creating absolute time command data Can be controlled.

請求項5または請求項6に記載の発明によると、各サーボアンプが、コントローラまたはある1つのサーボアンプが生成した同期信号に基づいて動作することができる。   According to the fifth or sixth aspect of the invention, each servo amplifier can operate based on the synchronization signal generated by the controller or one servo amplifier.

請求項7に記載の発明によると、複数の連続した形状指令データを切れ目なく接続するモーション制御を実施しなければならない場合であっても、複数個のモーション指令データをサーボアンプに記憶しておき、制御開始指令をトリガとして、複数のサーボアンプの制御をを同時に開始させることにより、各サーボアンプが同期して複数個の形状指令データを切れ目なく連続して処理することが可能となる。   According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of motion command data are stored in the servo amplifier even when motion control for seamlessly connecting a plurality of continuous shape command data has to be performed. By starting control of a plurality of servo amplifiers simultaneously using a control start command as a trigger, each servo amplifier can process a plurality of shape command data continuously without interruption in synchronism.

請求項8に記載の発明によると、IEEE1394シリアルバスを通信線として使用することができ、他のIEEE1394規格に準拠した機器(例えばデジタルビデオカメラ)とアンプを同一のIEEE1394シリアルバスに接続することができ、アンプと他のIEEE1394規格に準拠した機器を一台のコントローラから同時に制御することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the IEEE 1394 serial bus can be used as a communication line, and other IEEE 1394 standard equipment (for example, a digital video camera) and an amplifier can be connected to the same IEEE 1394 serial bus. It is possible to simultaneously control an amplifier and other devices conforming to the IEEE 1394 standard from a single controller.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施例における分散型モーション制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の各々の実施例においては、モータとしてサーボモータ、アンプとしてサーボアンプ、通信線としてIEEE1394通信線を用いているが、これに限定されないことはいうまでもない。図1において、100はサーボアンプ101〜10Nへの指令を作成するコントローラである。サーボアンプ101〜10Nはコントローラ100とIEEE1394通信線120で接続され、非同期通信方式で通信している。IEEE1394規格(IEEE Std 1394-1995, IEEE Standard for a High Performance Serial Bus参照)では、1本のIEEE1394通信線において、非同期通信方式すなわちアシンクロナス転送機能と、同期通信方式すなわちアイソクロナス転送機能が同時に使用可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distributed motion control system in the first embodiment of the present invention. In each embodiment of the present invention, a servo motor is used as a motor, a servo amplifier is used as an amplifier, and an IEEE 1394 communication line is used as a communication line, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a controller that creates commands to the servo amplifiers 101 to 10N. The servo amplifiers 101 to 10N are connected to the controller 100 through the IEEE 1394 communication line 120 and communicate with each other by an asynchronous communication method. According to the IEEE 1394 standard (see IEEE Std 1394-1995, IEEE Standard for a High Performance Serial Bus), an asynchronous communication method, that is, an asynchronous transfer function and a synchronous communication method, that is, an isochronous transfer function can be used simultaneously on one IEEE 1394 communication line. is there.

ここで、コントローラ100は形状指令データPi 131〜13Nをサーボアンプ101〜10Nへ送信し、パラメータ指令データ121をすべてのサーボアンプ101〜10Nへ一斉同報送信する。ここで、パラメータ指令データとは、パラメータ位置指令データ、またはパラメータ速度指令データ、パラメータ加速度指令データ、パラメータ加加速度指令データのいずれかを意味するものである。   Here, the controller 100 transmits the shape command data Pi 131 to 13N to the servo amplifiers 101 to 10N, and simultaneously transmits the parameter command data 121 to all the servo amplifiers 101 to 10N. Here, the parameter command data means any one of parameter position command data, parameter speed command data, parameter acceleration command data, and parameter jerk command data.

例えば、従来技術の項目でも例示した、コントローラ100が2つのサーボアンプ101、102を使って、電子カム制御を実施することを考える。
まず、時刻tにおける仮想マスタ軸Aの位相θおよび、θに対するサーボモータ101および102の変位X1、X2がそれぞれのカム曲線F1、F2を用いて、
θ=θ(t)
X1=F1(θ)
X2=F2(θ)
と表現されているとする。
For example, consider that the controller 100 performs electronic cam control using two servo amplifiers 101 and 102, as exemplified in the section of the prior art.
First, the phase θ of the virtual master axis A at time t and the displacements X1 and X2 of the servo motors 101 and 102 with respect to θ are obtained using the cam curves F1 and F2, respectively.
θ = θ (t)
X1 = F1 (θ)
X2 = F2 (θ)
Is expressed.

一般にカム曲線としては、等速度、等加速度、5次曲線、サイクロイド、単弦、変形台形、変形正弦、変形等速度、トラペクロイド、逆トラペクロイド、スプライン曲線などが用いられており、本発明にはいずれの曲線でも適用可能である。
ここでは、例えば、
F1:サイクロイド
F2:5次曲線
とする。
In general, constant speed, constant acceleration, quintic curve, cycloid, single string, deformed trapezoid, deformed sine, deformed constant speed, trapecloid, inverse trapecloid, spline curve, etc. are used as cam curves. This curve is also applicable.
Here, for example,
F1: Cycloid F2: A quintic curve.

また、位相θ(t)も通常は、軸の速度や加速度などが考慮された曲線となり、カム曲線として上記に示したような形状が適用可能である。
ここでは説明を簡単にするため以下のような等加速度直線運動であるとする。
θa(t)= A, ( 0 ≦t≦t0 )(実行時間:t0)
θa(t)= 0, ( t0 ≦t≦t0+t1 )(実行時間:t1)
θa(t)= -A, ( t0+t1≦t≦t0+t1+t2 )(実行時間:t2)
Also, the phase θ (t) is usually a curve that takes into account the speed and acceleration of the shaft, and the shape shown above can be applied as the cam curve.
Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the following constant acceleration linear motion is used.
θa (t) = A, (0 ≦ t ≦ t0) (execution time: t0)
θa (t) = 0, (t0 ≦ t ≦ t0 + t1) (execution time: t1)
θa (t) = − A, (t0 + t1 ≦ t ≦ t0 + t1 + t2) (execution time: t2)

ここで、位相θ(t)の速度、加速度、加加速度をそれぞれθv(t)、θa(t)、θj(t)と表記する。すなわち、
θv(t)=dθ(t)/dt
θa(t)=dθv(t)/dt
θj(t)=dθa(t)/dt
となる。
Here, the velocity, acceleration, and jerk of the phase θ (t) are expressed as θv (t), θa (t), and θj (t), respectively. That is,
θv (t) = dθ (t) / dt
θa (t) = dθv (t) / dt
θj (t) = dθa (t) / dt
It becomes.

また、この例では、上記の位相形状に合わせて、パラメータ指令データとしてパラメータ加速度データを用いて説明する。
まず、コントローラ100からサーボアンプ101および102へ送信される形状指令データP1 131、P2 132、およびパラメータ加速度指令データ121の内訳は、それぞれ
形状指令データP1:
(1)形状種類: 4
(2)係数1: a
(3)係数2: b
形状指令データP2:
(1)形状種類: 3
(2)係数1: a
(3)係数2: b
(4)係数3: c
(5)係数4: d
(6)係数5: e
(7)係数7: f
パラメータ加速度指令データ:
( 1)データ数: 3
( 2)データID: 1
指令データ種別: 3
形状種類: 1
係数1: A
実行時間: t0
( 3)データID: 2
指令データ種別: 3
形状種類: 1
係数1: 0
実行時間: t1
( 4)データID: 3
指令データ種別: 3
形状種類: 1
係数1: -A
実行時間: t2
となる。
In this example, description will be made using parameter acceleration data as parameter command data in accordance with the above phase shape.
First, the breakdown of the shape command data P1 131 and P2 132 and the parameter acceleration command data 121 transmitted from the controller 100 to the servo amplifiers 101 and 102 is the shape command data P1:
(1) Shape type: 4
(2) Coefficient 1: a
(3) Coefficient 2: b
Shape command data P2:
(1) Shape type: 3
(2) Coefficient 1: a
(3) Coefficient 2: b
(4) Coefficient 3: c
(5) Coefficient 4: d
(6) Coefficient 5: e
(7) Coefficient 7: f
Parameter acceleration command data:
(1) Number of data: 3
(2) Data ID: 1
Command data type: 3
Shape type: 1
Factor 1: A
Execution time: t0
(3) Data ID: 2
Command data type: 3
Shape type: 1
Coefficient 1: 0
Execution time: t1
(4) Data ID: 3
Command data type: 3
Shape type: 1
Factor 1: -A
Execution time: t2
It becomes.

ただし、上記形状指令データの形状種類のインデックスと各形状に関する数式および係数は、図9に示すとおりである。 However, the shape type index of the shape command data and the mathematical formulas and coefficients related to each shape are as shown in FIG.

また、上記パラメータ指令データの種類のインデックスは、図10に示すとおりである。 Further, the index of the type of parameter command data is as shown in FIG.

以上のような形状指令データP1 131,P2 132およびパラメータ加速度指令データ121をコントローラ100からサーボアンプ101および102へ送信する数量は、
形状指令データ: 2個(サーボアンプの数)
パラメータ加速度データ: 1個(一斉同報送信)
であり、従来技術のように、各制御周期ごとの大量の絶対位置指令データを逐次送信する必要はない。
The quantity of transmitting the shape command data P1 131, P2 132 and the parameter acceleration command data 121 as described above from the controller 100 to the servo amplifiers 101 and 102 is as follows.
Shape command data: 2 (number of servo amplifiers)
Parameter acceleration data: 1 (broadcast transmission)
Thus, unlike the prior art, it is not necessary to sequentially transmit a large amount of absolute position command data for each control cycle.

サーボアンプ101〜10Nもお互いにIEEE1394通信線120で接続されているが、サーボアンプ101〜10N間は一定周期のサイクルスタートパケットの受信により同期している。IEEE1394ネットワークでは、サイクルマスタと呼ばれる通信ノードが一定周期でサイクルスタートパケットをネットワークへ出力し、他の通信ノードがそのサイクルスタートパケットに含まれるサイクルタイムデータを使って各通信インタフェースのクロックを補正する機能が備わっている。   The servo amplifiers 101 to 10N are also connected to each other by the IEEE 1394 communication line 120, but the servo amplifiers 101 to 10N are synchronized by receiving a cycle start packet having a fixed period. In the IEEE 1394 network, a communication node called a cycle master outputs a cycle start packet to the network at a constant period, and other communication nodes correct the clock of each communication interface using cycle time data included in the cycle start packet. Is equipped.

ここでは、サーボアンプ10Nがサイクルスタートパケットの送信元となり、一定周期で他のサーボアンプ101〜10(N−1)へサイクルスタートパケットを送信しているものとする。111〜11Nはサーボモータであり、サーボアンプ101〜10Nによって制御されている。   Here, it is assumed that the servo amplifier 10N is a transmission source of the cycle start packet and transmits the cycle start packet to the other servo amplifiers 101 to 10 (N−1) at a constant period. Reference numerals 111 to 11N denote servo motors which are controlled by servo amplifiers 101 to 10N.

図2は本発明の第1実施例におけるサーボアンプ101の構成を示すブロック図である。他のサーボアンプ102〜10Nも同様であるためここでは説明を省略する。図2において、201はサーボアンプ101の通信インタフェースであり、サイクルスタートパケット205と非同期通信方式の双方を混在して処理できるものである。この通信インタフェース201は一定周期でサイクルスタートパケット205をIEEE1394通信線120へ送信すると同時にカウントアップイベント206を発生させる。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the servo amplifier 101 in the first embodiment of the present invention. Since the other servo amplifiers 102 to 10N are the same, the description thereof is omitted here. In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a communication interface of the servo amplifier 101, which can process both the cycle start packet 205 and the asynchronous communication method. The communication interface 201 transmits a cycle start packet 205 to the IEEE 1394 communication line 120 at a constant period, and simultaneously generates a count-up event 206.

タイマ203はカウントアップイベント206を受信した後、事前に設定されていたカウント値に満たない場合はカウントをアップし、事前に設定されたカウント値に到達した場合事前に登録されていた起動イベントを発生させ、カウント値をリセットする。例えば、サイクルスタートパケットの周期が125μsecであり、軸制御部204を500μsec周期で起動させたい場合は、タイマ203にカウント値として4(=500/125)で軸制御部204を起動させる起動イベント207を登録する。これにより、設定された周期で軸制御部204が起動することとなる。   After receiving the count-up event 206, the timer 203 increases the count if the count value set in advance is not reached, and displays the activation event registered in advance when the count value set in advance is reached. Generate and reset the count value. For example, if the cycle of the cycle start packet is 125 μsec and it is desired to start the axis control unit 204 at a cycle of 500 μsec, the start event 207 that causes the timer 203 to start the axis control unit 204 with a count value of 4 (= 500/125). Register. As a result, the axis control unit 204 is activated at the set cycle.

202は非同期通信部であり、コントローラ100が送信する形状指令データP1 131およびパラメータ指令データ121を受信し、軸制御部204へ出力する。軸制御部204は形状指令データP1 131およびパラメータ指令データ121を入力して、形状指令データの形状種類で指定されている処理を選択して、パラメータ加速度指令データ121に基づき、サーボモータ111を制御する。軸制御部204は前述したようにタイマ203からの起動イベント207により起動される。   Reference numeral 202 denotes an asynchronous communication unit that receives the shape command data P1 131 and the parameter command data 121 transmitted by the controller 100 and outputs them to the axis control unit 204. The axis control unit 204 inputs the shape command data P1 131 and the parameter command data 121, selects the process specified by the shape type of the shape command data, and controls the servo motor 111 based on the parameter acceleration command data 121. To do. The axis control unit 204 is activated by the activation event 207 from the timer 203 as described above.

起動イベント207に関しては、前述したように軸制御部204が周期T1ごとに起動する必要がある場合、タイマ203にあらかじめ周期T1ごとに発行する起動イベントを登録しておき、設定された周期に相当する時刻に起動イベント207が発行されるようにする。タイマ203の時刻は他のサーボアンプ102〜10Nと同期が取れているので、すべてのサーボアンプ101〜10Nで上記起動イベント207の発行時刻が同一に設定された場合、すべてのサーボアンプ101〜10Nの軸制御部が同期して起動し、サーボモータ111〜11Nの同期補間制御が可能となる。   Regarding the activation event 207, as described above, when the axis control unit 204 needs to be activated every cycle T1, an activation event issued for each cycle T1 is registered in the timer 203 in advance, and this corresponds to the set cycle. The activation event 207 is issued at the time to be executed. Since the time of the timer 203 is synchronized with the other servo amplifiers 102 to 10N, when the issuing time of the start event 207 is set to be the same for all the servo amplifiers 101 to 10N, all the servo amplifiers 101 to 10N are set. These axis control units are activated in synchronization, and synchronous interpolation control of the servo motors 111 to 11N becomes possible.

これらの同期タイミングを示したのが図6である。IEEE1394ネットワーク601では、125μsの同期サイクル602ごとに、サイクルマスタであるサーボアンプ101がサイクルスタートパケット603を送信している。この時、同期サイクル602内で一斉同報可能なデータ量の少ない通信パケットであれば、直後のサイクルスタートパケット603受信時までにはすべてのサーボアンプがデータの受信を完了することができる。これにより、非同期通信方式でデータを受信しながらも、各々のサーボアンプが同時に処理を開始することができる。   FIG. 6 shows these synchronization timings. In the IEEE 1394 network 601, the servo amplifier 101 serving as the cycle master transmits a cycle start packet 603 every 125 μs synchronous cycle 602. At this time, if the communication packet has a small amount of data that can be broadcast simultaneously in the synchronization cycle 602, all servo amplifiers can complete the data reception by the time the cycle start packet 603 is received. As a result, each servo amplifier can start processing simultaneously while receiving data in the asynchronous communication system.

例えば、コントローラが形状指令データP1 131をIEEE1394ネットワーク601の送信バッファに書き込んだ後、IEEE1394ネットワーク601へ送信される。サーボアンプ側では、形状指令データP1 131がある時刻に非同期通信部202で受信される。その後、コントローラが一斉同報送信用のパラメータ加速度指令データ121をIEEE1394ネットワーク601の送信バッファに書き込んだ後、IEEE1394ネットワーク601へ一斉同報送信される。サーボアンプ側では、一斉同報されたパラメータ加速度指令データ121が非同期通信部202で受信された後の最初の同期サイクル602で起動イベント207が発生し、軸制御部204が起動され、すべてのサーボアンプ101〜10Nが同じタイミングで複数のサーボモータ111〜11Nを同期補間制御することとなる。   For example, the controller writes the shape command data P1 131 in the transmission buffer of the IEEE 1394 network 601 and then transmits it to the IEEE 1394 network 601. On the servo amplifier side, the asynchronous communication unit 202 receives the shape command data P1 131 at a certain time. Thereafter, the controller writes the parameter acceleration command data 121 for broadcast transmission into the transmission buffer of the IEEE 1394 network 601, and then broadcasts to the IEEE 1394 network 601. On the servo amplifier side, a start event 207 is generated in the first synchronous cycle 602 after the broadcast parameter acceleration command data 121 is received by the asynchronous communication unit 202, the axis control unit 204 is started, and all servos The amplifiers 101 to 10N perform synchronous interpolation control of the plurality of servo motors 111 to 11N at the same timing.

図3は、本発明の第1実施例におけるサーボアンプ101の軸制御部204の処理手順を示すフローチャートである。まず、軸制御部204は処理を開始するとタイマ203からの起動イベント待ちとなる(ST301)。起動イベント207を受信すると、通信インタフェース201の受信バッファ上に形状指令データP1 131が受信されているかどうかを確認し(ST302)、受信していればパラメータ指令データ121受信のための起動イベント待ち(ST303)となり、受信していなければ形状指令データP1 131受信のための起動イベント待ちとなる(ST301)。   FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of the axis control unit 204 of the servo amplifier 101 in the first embodiment of the present invention. First, the axis control unit 204 waits for an activation event from the timer 203 when processing is started (ST301). When the activation event 207 is received, it is confirmed whether or not the shape command data P1 131 is received on the reception buffer of the communication interface 201 (ST302), and if received, the activation event waits for receiving the parameter command data 121 ( If not received, the process waits for an activation event for receiving the shape command data P1 131 (ST301).

起動イベント待ち(ST303)において、起動イベント207を受信すると、通信インタフェース201の受信バッファ上にパラメータ指令データ121が受信されているかどうかを確認し(ST304)、受信していればモータ制御のための起動イベント待ち(ST305)となり、受信していなければパラメータ指令データ121受信のための起動イベント待ちとなる(ST303)。
起動イベント待ち(ST305)において、起動イベント207を受信すると、以下の手順で今回のパラメータ位置θ(t+Δt)を計算する。
When a start event 207 is received while waiting for a start event (ST303), it is confirmed whether or not the parameter command data 121 is received on the reception buffer of the communication interface 201 (ST304). The process waits for a start event (ST305), and if not received, waits for a start event for receiving the parameter command data 121 (ST303).
When the activation event 207 is received while waiting for the activation event (ST305), the current parameter position θ (t + Δt) is calculated in the following procedure.

まず、形状パラメータデータの指令データ種別を判別する(ST306)。
次に、パラメータ指令データの種別を判断する。
まず加加速度であるかどうかを判別し(ST307)、加加速度であればパラメータ加加速度を計算し(ST308)、加加速度でなければ加速度かどうか判別する(ST309)。加速度であればパラメータ加速度を計算し(ST311)加速度でなければ速度かどうか判別する(ST310)。速度であればパラメータ速度を計算し(ST312)速度でなければパラメータ位置を計算する(ST313)。
First, the command data type of the shape parameter data is determined (ST306).
Next, the type of parameter command data is determined.
First, it is determined whether it is jerk (ST307). If it is jerk, parameter jerk is calculated (ST308), and if it is not jerk, it is determined whether it is acceleration (ST309). If it is an acceleration, a parameter acceleration is calculated (ST311), and if it is not an acceleration, it is determined whether it is a speed (ST310). If it is speed, the parameter speed is calculated (ST312). If it is not speed, the parameter position is calculated (ST313).

本実施例では、指令データ種別は加速度データであるから、ST307、ST309を経て、パラメータ加速度を計算する(ST311)。ここで、形状種類によって指定された形状関数を選択する。形状指令データP1 131と、パラメータ加速度指令データ121から、時間tにおけるパラメータθの加速度θa(t)が、
θa(t) = A, ( 0 ≦t≦t0 )(実行時間:t0)
θa(t) = 0, ( t0 ≦t≦t0+t1 )(実行時間:t1)
θa(t) = -A, ( t0+t1≦t≦t0+t1+t2 )(実行時間:t2)
となる(ST311)。
In this embodiment, since the command data type is acceleration data, parameter acceleration is calculated through ST307 and ST309 (ST311). Here, the shape function designated by the shape type is selected. From the shape command data P1 131 and the parameter acceleration command data 121, the acceleration θa (t) of the parameter θ at time t is
θa (t) = A, (0 ≤ t ≤ t0) (execution time: t0)
θa (t) = 0, (t0 ≤ t ≤ t0 + t1) (execution time: t1)
θa (t) = -A, (t0 + t1≤t≤t0 + t1 + t2) (execution time: t2)
(ST311).

これらを積分してパラメータ速度θv(t)を以下のように求める(ST312)。
v(t) = A*t, ( 0 ≦t≦t0 )
v(t) = v(t0), ( t0 ≦t≦t0+t1 )
v(t) = v(t1) - A(t-t0-t1), ( t0+t1≦t≦t0+t1+t2 )
These are integrated to obtain the parameter speed θv (t) as follows (ST312).
v (t) = A * t, (0 ≤ t ≤ t0)
v (t) = v (t0), (t0 ≤ t ≤ t0 + t1)
v (t) = v (t1)-A (t-t0-t1), (t0 + t1≤t≤t0 + t1 + t2)

最終的に、これらを積分してパラメータ位置θ(t)を以下のように求める(ST313)。
θ(t) = A*t2/2, ( 0 ≦t≦t0 )
θ(t) = u(t0)+A*t0(t-t0), ( t0 ≦t≦t0+t1 )
θ(t) = u(t1)+A*t0(t-t0-t1)-A(t-t0-t1)2/2, ( t0+t1≦t≦t0+t1+t2 )
Finally, these are integrated to obtain the parameter position θ (t) as follows (ST313).
θ (t) = A * t 2/2, (0 ≦ t ≦ t0)
θ (t) = u (t0) + A * t0 (t-t0), (t0 ≤ t ≤ t0 + t1)
θ (t) = u (t1 ) + A * t0 (t-t0-t1) -A (t-t0-t1) 2/2, (t0 + t1 ≦ t ≦ t0 + t1 + t2)

そして、与えられた曲線F1(θ)上の位置F1(θ(t+Δt))を計算し(ST314)、F1(θ(t+Δt))を目標位置とする位置制御を実施する(ST315)。そして、パラメータ加速度指令データ121に記述された実行時間が満了したかどうかを確認し(ST316)、満了していれば一連の処理を終了し、そうでなければモータ制御のための起動イベント待ち(ST305)となる。   Then, a position F1 (θ (t + Δt)) on the given curve F1 (θ) is calculated (ST314), and position control is performed with F1 (θ (t + Δt)) as a target position (ST315). Then, it is confirmed whether or not the execution time described in the parameter acceleration command data 121 has expired (ST316). If it has expired, a series of processing is terminated, and if not, waiting for a start event for motor control ( ST305).

具体的には、本実施例の場合、サーボアンプ101および102に対する形状指令データがそれぞれサイクロイドおよび5次曲線であるので、サーボアンプ101および102のモータ位置X1およびX2はそれぞれ、
X1=a−b*COS(θ(t+Δt))
X2=a*(θ(t+Δt))^5
+b*(θ(t+Δt))^4
+c*(θ(t+Δt))^3
+d*(θ(t+Δt))^2
+e*(θ(t+Δt))+f
となる。
Specifically, in the present embodiment, since the shape command data for the servo amplifiers 101 and 102 is a cycloid and a quintic curve, respectively, the motor positions X1 and X2 of the servo amplifiers 101 and 102 are respectively
X1 = a−b * COS (θ (t + Δt))
X2 = a * (θ (t + Δt)) ^ 5
+ b * (θ (t + Δt)) ^ 4
+ c * (θ (t + Δt)) ^ 3
+ d * (θ (t + Δt)) ^ 2
+ e * (θ (t + Δt)) + f
It becomes.

また、指令データ種別がパラメータ加加速度である場合は、パラメータ加加速度を積分して加速度を求める手段を設けることで、同様にモータ指令を計算することができる。   When the command data type is parameter jerk, the motor command can be calculated in the same manner by providing means for integrating the parameter jerk to obtain the acceleration.

例えば、上述した形状指令データと同一の形状において、時間tにおけるパラメータθの加加速度θj(t)が、
θj(t) = J, ( 0 ≦t≦t01 )
θj(t) = 0, ( t01 ≦t≦t01+t02 )
θj(t) = -J, ( t01+t02≦t≦t01+t02+t03 )
であるとすると、パラメータ加加速度指令データは以下のようになる。
( 1)データ数: 3
( 2)データID: 1
指令データ種別: 4
形状種類: 1
係数1: J
実行時間: t01
( 3)データID: 2
指令データ種別: 4
形状種類: 1
係数1: 0
実行時間: t02
( 4)データID: 3
指令データ種別: 4
形状種類: 1
係数1: -J
実行時間: t03
For example, in the same shape as the shape command data described above, the jerk θj (t) of the parameter θ at time t is
θj (t) = J, (0 ≤ t ≤ t01)
θj (t) = 0, (t01 ≦ t ≦ t01 + t02)
θj (t) = -J, (t01 + t02 ≦ t ≦ t01 + t02 + t03)
If so, the parameter jerk command data is as follows.
(1) Number of data: 3
(2) Data ID: 1
Command data type: 4
Shape type: 1
Factor 1: J
Execution time: t01
(3) Data ID: 2
Command data type: 4
Shape type: 1
Coefficient 1: 0
Execution time: t02
(4) Data ID: 3
Command data type: 4
Shape type: 1
Factor 1: -J
Execution time: t03

サーボアンプ101は、このパラメータ加加速度指令データを受信後(ST304)、パラメータ加加速度
θj(t) = J, ( 0 ≦t≦t01 )
θj(t) = 0, ( t01 ≦t≦t01+t02 )
θj(t) = -J, ( t01+t02≦t≦t01+t02+t03 )
を積分してパラメータ加速度θa(t)を以下のように求める(ST311)。
θa(t) = J*t, ( 0 ≦t≦t01 )
θa(t) = a(t01), ( t01 ≦t≦t01+t02 )
θa(t) = a(t01+t02) - J(t-t01-t02), ( t01+t02≦t≦t01+t02+t03 )
以後、パラメータ速度、パラメータ位置を求める手段は上述した通りであるため、ここでは説明を省略する。
After receiving the parameter jerk command data (ST304), the servo amplifier 101 receives the parameter jerk θj (t) = J, (0 ≦ t ≦ t01)
θj (t) = 0, (t01 ≦ t ≦ t01 + t02)
θj (t) = -J, (t01 + t02 ≦ t ≦ t01 + t02 + t03)
To obtain the parameter acceleration θa (t) as follows (ST311).
θa (t) = J * t, (0 ≤ t ≤ t01)
θa (t) = a (t01), (t01 ≦ t ≦ t01 + t02)
θa (t) = a (t01 + t02)-J (t-t01-t02), (t01 + t02≤t≤t01 + t02 + t03)
Hereinafter, since the means for obtaining the parameter speed and the parameter position are as described above, the description thereof is omitted here.

以上で述べた構成および手段とすることによって、コントローラが非同期通信方式で一斉同報送信したパラメータ指令データを、各サーボアンプが受信した後に、前記サーボアンプ間に共通の同期タイミングで、それぞれ受信した形状指令データを実行し、各サーボモータ間での同期補間制御を実現するため、絶対時間指令データを作成することなく、コントローラが非同期通信方式を使って、複数のモータ群を同期補間制御することができる。   By using the configuration and means described above, the parameter command data that the controller broadcasts simultaneously in the asynchronous communication method is received by each servo amplifier at a common synchronization timing between the servo amplifiers. In order to execute shape command data and realize synchronous interpolation control between servo motors, the controller can perform synchronous interpolation control of multiple motor groups using the asynchronous communication method without creating absolute time command data. Can do.

図4は、本発明の第2実施例におけるサーボアンプの構成を示すブロック図である。図2との違いは、通信インタフェース201および非同期通信部402が制御開始指令401を処理していることと、形状指令データP1 131及びパラメータ指令データ121を記憶するバッファ404を設けたことである。その他の処理及びデータは図2とまったく同様であるためここでの説明は省略する。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the servo amplifier in the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 2 is that the communication interface 201 and the asynchronous communication unit 402 are processing the control start command 401 and that a buffer 404 for storing the shape command data P1 131 and the parameter command data 121 is provided. Since other processes and data are exactly the same as those in FIG. 2, description thereof is omitted here.

図5は、本発明の第2実施例におけるサーボアンプ101の軸制御部205の処理手順を示すフローチャートである。図3との違いは、通信インタフェース201の受信バッファ上に制御開始指令が受信されているかどうかを確認するステップ(ST501)と、バッファ404に形状指令データP1 131及びパラメータ指令データ121があるかどうかを確認するステップ(ST502)、そのデータを取り出すステップ(ST503)が追加されていることである。その他のステップは図3とまったく同様であるためここでの説明は省略する。   FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the axis control unit 205 of the servo amplifier 101 in the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 3 is that a step of confirming whether or not a control start command is received on the reception buffer of the communication interface 201 (ST501), and whether or not the shape command data P1 131 and parameter command data 121 are present in the buffer 404. The step of confirming (ST502) and the step of extracting the data (ST503) are added. The other steps are exactly the same as in FIG.

以上で述べた手段とすることによって、複数の連続した形状指令データを切れ目なく接続するモーション制御を実施しなければならない場合であっても、複数個のモーション指令データをサーボアンプに記憶しておき、制御開始指令をトリガとして、複数のサーボアンプの制御を同時に開始させることにより、各サーボアンプが同期して複数個の形状指令データを切れ目なく連続して処理することが可能となる。   By adopting the means described above, even when it is necessary to perform motion control for connecting a plurality of continuous shape command data without interruption, a plurality of motion command data is stored in the servo amplifier. By starting the control of the plurality of servo amplifiers simultaneously using the control start command as a trigger, the servo amplifiers can process the plurality of shape command data continuously without interruption in synchronization.

本発明によれば、WindowsやLinuxなどの非リアルタイムOSを搭載し、IEEE1394インタフェースを備えた汎用のパソコンをコントローラとして、サーボモータ群を同期制御するモーション制御システムが構築できる。   According to the present invention, it is possible to construct a motion control system that synchronously controls servo motor groups using a general-purpose personal computer equipped with a non-real-time OS such as Windows or Linux and having an IEEE1394 interface as a controller.

このため、特別なハードウェアを使用することなく、汎用のパソコンにソフトウェアをインストールするだけで、サーボアンプやデジタルビデオカメラを制御するシステム、例えば、監視装置やホームオートメーションシステムという用途にも適用できる。   Therefore, the present invention can be applied to a system for controlling a servo amplifier or a digital video camera, such as a monitoring device or a home automation system, by installing software on a general-purpose personal computer without using special hardware.

本発明の第1実施例における分散型モーション制御システムの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the distributed motion control system in 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例におけるサーボアンプの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the servo amplifier in 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例におけるモータドライブの軸制御部の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the axis | shaft control part of the motor drive in 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例におけるサーボアンプの構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the servo amplifier in 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例におけるモータドライブの軸制御部の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the axis | shaft control part of the motor drive in 2nd Example of this invention. 本発明の第1実施例におけるデータの送受信タイミングを示すタイミングチャートThe timing chart which shows the transmission / reception timing of the data in 1st Example of this invention 従来の数値制御システムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional numerical control system 従来の数値制御システムにおけるサーボアンプの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a servo amplifier in a conventional numerical control system 形状指令データの形状種類のインデックスと各形状に関する数式および係数Shape type index of shape command data and mathematical formulas and coefficients for each shape パラメータ指令データの種類のインデックスParameter command data type index

符号の説明Explanation of symbols

100 コントローラ
101〜10N サーボアンプ
111〜11N サーボモータ
120 IEEE1394通信線
121 パラメータ指令データ
131〜13N 形状指令データ
140 IEEE1394ハブ
201 通信インタフェース
202 非同期通信部
203 タイマ
204 軸制御部
205 サイクルスタートパケット
206 カウントアップイベント
207 起動イベント
401 制御開始指令
402 非同期通信部
403 軸制御部
404 バッファ
601 IEEE1394ネットワーク
602 同期サイクル
603 サイクルスタートパケット
710 パソコン
715 LAN
720 スイッチングハブ
730〜73N 軸制御部(サーボアンプ)
740〜74N サーボモータ
7780 ホットライン
810 サーボアンプCPU
820 同期時間補正信号
830 LANインタフェース回路
840 サーボモータ回転制御回路
850 内部タイマ
860 I/Oインタフェース回路
870 サーボアンプ通信データ
880 通信データバッファメモリ
100 Controller 101 to 10N Servo amplifier 111 to 11N Servo motor 120 IEEE 1394 communication line 121 Parameter command data 131 to 13N Shape command data 140 IEEE 1394 hub 201 Communication interface 202 Asynchronous communication unit 203 Timer 204 Axis control unit 205 Cycle start packet 206 Count up event 207 Start event 401 Control start command 402 Asynchronous communication unit 403 Axis control unit 404 Buffer 601 IEEE 1394 network 602 Synchronization cycle 603 Cycle start packet 710 Personal computer 715 LAN
720 Switching hub 730-73N Axis controller (servo amplifier)
740-74N Servo motor 7780 Hotline 810 Servo amplifier CPU
820 Synchronization time correction signal 830 LAN interface circuit 840 Servo motor rotation control circuit 850 Internal timer 860 I / O interface circuit 870 Servo amplifier communication data 880 Communication data buffer memory

Claims (8)

コントローラと複数のサーボアンプが通信線で接続された分散型モーション制御システムにおいて、
前記コントローラは、補間する曲線の形状を示す形状指令データと、前記曲線のパラメータの時間に対する加速度を示すパラメータ加速度指令データとを前記複数のサーボアンプへ送信する手段を備え、
前記サーボアンプは、前記通信線上で同報送信される同期信号を受信してカウントアップイベントを生成する通信インタフェースと、軸制御部に対する起動イベントを生成するタイマと、前記形状指令データと前記パラメータ加速度指令データを受信する非同期通信部と、前記形状指令データと前記パラメータ加速度指令データに基いて前記サーボモータを制御する軸制御部とを備えたことを特徴とする分散型モーション制御システム。
In a distributed motion control system in which a controller and multiple servo amplifiers are connected via communication lines,
The controller includes means for transmitting shape command data indicating the shape of a curve to be interpolated and parameter acceleration command data indicating acceleration with respect to time of a parameter of the curve to the plurality of servo amplifiers,
The servo amplifier includes a communication interface that receives a synchronization signal broadcast on the communication line and generates a count-up event, a timer that generates a start event for an axis control unit, the shape command data, and the parameter acceleration A distributed motion control system comprising: an asynchronous communication unit that receives command data; and an axis control unit that controls the servo motor based on the shape command data and the parameter acceleration command data.
前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ加加速度指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ加加速度指令データを受信することを特徴とする請求項1に記載の分散型モーション制御システム。   The controller broadcasts parameter jerk command data instead of the parameter acceleration command data to the servo amplifier, and the servo amplifier receives parameter jerk command data instead of the parameter acceleration command data. The distributed motion control system according to claim 1. 前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ位置指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ位置指令データを受信することを特徴とする請求項1に記載の分散型モーション制御システム。   The controller broadcasts parameter position command data to the servo amplifier in place of the parameter acceleration command data, and the servo amplifier receives the parameter position command data instead of the parameter acceleration command data. The distributed motion control system according to claim 1. 前記コントローラは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ速度指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信し、前記サーボアンプは、前記パラメータ加速度指令データに代えてパラメータ速度指令データを受信することを特徴とする請求項1に記載の分散型モーション制御システム。   The controller broadcasts parameter speed command data instead of the parameter acceleration command data to the servo amplifier, and the servo amplifier receives parameter speed command data instead of the parameter acceleration command data. The distributed motion control system according to claim 1. 前記同期信号を前記コントローラが生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の分散型モーション制御システム。   The distributed motion control system according to claim 1, wherein the controller generates the synchronization signal. 前記同期信号をある一つの前記サーボアンプが生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4の何れかに記載の分散型モーション制御システム。   The distributed motion control system according to claim 1, wherein one of the servo amplifiers generates the synchronization signal. 前記コントローラは、前記形状指令データおよび前記パラメータ位置指令データ、前記パラメータ速度指令データ、前記パラメータ加速度指令データ若しくは前記パラメータ加加速度指令データから構成される一組のモーション指令データを複数個前記複数のサーボアンプへ送信する手段と、制御開始指令データを前記サーボアンプへ一斉同報送信する手段とを備え、
前記サーボアンプは、前記モーション指令データを記憶するバッファを備え、前記制御開始指令データの受信を確認するまで、前記モーション指令データの処理を待機する手段を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6の何れかに記載の分散型モーション制御システム。
The controller includes a plurality of sets of motion command data including the shape command data, the parameter position command data, the parameter speed command data, the parameter acceleration command data, or the parameter jerk command data. Means for transmitting to the amplifier, and means for simultaneously transmitting control start command data to the servo amplifier,
The servo amplifier includes a buffer for storing the motion command data, and includes means for waiting for processing of the motion command data until confirmation of receipt of the control start command data. Item 7. The distributed motion control system according to any one of items 6 to 9.
前記通信線がIEEE1394シリアルバスであることを特徴とする請求項1ないし請求項7の何れかに記載のモーション制御システム。   8. The motion control system according to claim 1, wherein the communication line is an IEEE 1394 serial bus.
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