JP2009284644A - Apparatus for preventing malfunction in determining clockwise/counterclockwise rotation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はダイナモメータや電動機などの回転体における正転・逆転判定時の誤動作防止装置に関するものである。 The present invention relates to a malfunction preventing apparatus for forward / reverse rotation determination in a rotating body such as a dynamometer or an electric motor.
ダイナモメータや電動機などの回転機を用いて正逆転制御する場合、一般には回転部分にエンコーダなどの検出器を取り付け、その速度検出信号用いて正転方向、逆転方向の判定を行ないながら実行している。すなわち、エンコーダから出力される位相差のあるパルス信号を用いて判定し、その結果を正転、又は逆転のビット信号として出力し、速度検出極性の切換え、ゼロ速度時の速度制御や正逆転連続の速度制御などを行っている。このように、エンコーダを用いたモータの
正逆転運転としては、特許文献1などが公知となっている。この特許文献1には、従来のような論理回路を必要とせずに、プログラムにより、回転方向の逆転のタイミングを検知して駆動力をオフにすることが記載されている。
エンコーダで検出された速度パルスが何らかの理由によって欠落し、また、ノイズの影響によりパルス数が増えた場合、位相差のあるA相、B相のパルスの位相関係が変化する。その結果、正転中であるにもかかわらず逆転の検出をしたり、その逆で逆転中であるにもかかわらず正転の検出信号を出力する場合がある。このような現象が発生すると、例えば、速度検出が+10rpmの場合には、一瞬に−10rpmになって、その差は20rpmとなる。検出速度が、比較的低速の範囲で一瞬に20rpm程度の変化があっても、この場合には制御外乱となり、制御ゲインにも関係するが大きな電流変化にはならず、実際の速度も少しの変化で収まる。 When the speed pulse detected by the encoder is lost for some reason and the number of pulses increases due to the influence of noise, the phase relationship between the A-phase and B-phase pulses having a phase difference changes. As a result, there is a case where reverse rotation is detected even when forward rotation is being performed, and a reverse rotation detection signal is output although reverse rotation is being performed. When such a phenomenon occurs, for example, when the speed detection is +10 rpm, the speed is instantaneously −10 rpm, and the difference is 20 rpm. Even if there is a change of about 20 rpm instantaneously in a relatively low speed range, in this case, a control disturbance occurs, and although it is related to the control gain, there is no large current change, and the actual speed is a little. Fits in change.
しかし、速度検出が、例えば+4000rpmのように高速時に極性変化現象が発生して−4000rpmとなった場合には、その差は8000rpmとなり、一瞬にして8000rpmもの速度検出に変化が生じると、大きな制御外乱となり、制御ゲインと関係して大きな電流変化を生じ、実際の速度も急激に大きな速度変化を発生する。生産設備においてこのような急変現象が発生すると、生産物の破壊、品質の悪化に至り、また、試験機では供試体の破壊など大きな損害が発生する虞を有している。なお、特許文献1には、このような誤動作防止については記載されてない。
However, when the polarity detection phenomenon occurs at a high speed, for example, +4000 rpm, and the speed detection becomes −4000 rpm, the difference becomes 8000 rpm, and if the speed detection changes instantaneously, the speed is greatly controlled. It becomes a disturbance and causes a large current change in relation to the control gain, and the actual speed also suddenly generates a large speed change. When such a sudden change phenomenon occurs in a production facility, the product is destroyed and the quality is deteriorated, and in the test machine, there is a possibility that a great damage such as destruction of a specimen occurs. Note that
したがって、本発明が目的とするとこは、回転体を正逆転制御する装置の正逆転判定の誤動作防止装置を提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a malfunction prevention apparatus for forward / reverse rotation determination of an apparatus for controlling forward / reverse rotation of a rotating body.
本発明の請求項1は、エンコーダにより回転体の速度を検出して正逆転判定部で正逆転を判定し、この判定信号と速度検出部からの速度検出信号を用いて電動機の正逆転運転を行うものにおいて、
前記正逆転判定部の出力側に速度制限インターロックと信号保持回路を有する誤動作防止部を接続し、前記速度検出部の出力側に制御用速度検出信号の正逆転の切換を行う切換部、及び比較部を接続すると共に、この比較部はプリセット部とコンパレータを有し、プリセット部の設定値と速度検出信号との差信号に基づいて判定し、前記回転体の速度が所定値以下となったとき前記速度制限インターロックに信号を出力し、信号保持回路を介して前記切換部に切換信号を出力するよう構成したことを特徴としたものである。
According to the first aspect of the present invention, the speed of the rotating body is detected by the encoder, the forward / reverse determination unit determines the forward / reverse rotation, and the motor is operated by using the determination signal and the speed detection signal from the speed detection unit. In what to do,
A switching unit configured to connect a malfunction prevention unit having a speed limit interlock and a signal holding circuit to an output side of the forward / reverse rotation determination unit, and to perform forward / reverse switching of a speed detection signal for control on an output side of the speed detection unit; In addition to connecting the comparison unit, the comparison unit has a preset unit and a comparator, and the determination is made based on a difference signal between the setting value of the preset unit and the speed detection signal, and the speed of the rotating body becomes a predetermined value or less. Sometimes, a signal is output to the speed limit interlock, and a switching signal is output to the switching unit via a signal holding circuit.
本発明の請求項2は、プリセット部の設定値を、前記回転体の最高制御速度の略±1%としたことを特徴としたものである。 A second aspect of the present invention is characterized in that a preset value of the preset unit is approximately ± 1% of the maximum control speed of the rotating body.
以上のとおり、本発明によれば、正逆転判定部による判定出力がプリセット部で設定された或る速度以上で変化した場合、その変化信号は誤動作と判断して変化信号は無視する。一方、プリセット値以下の場合に正逆転の切換を可能としたものであるから、万一、正逆転判定部が誤動作してもプリセット値以下では速度変動レベルは小さく、設備や供試体などの被制御体に対する影響は少ない。また、プリセット値以上では出力値は変化しないので速度検出極性が変化することはなく、したがって、被制御体に対する影響はないものである。 As described above, according to the present invention, when the determination output by the forward / reverse determination unit changes at a certain speed or more set by the preset unit, the change signal is determined to be a malfunction and the change signal is ignored. On the other hand, since it is possible to switch between forward and reverse rotation when the value is less than the preset value, the speed fluctuation level is small below the preset value even if the forward / reverse determination unit malfunctions. There is little influence on the control body. Further, since the output value does not change above the preset value, the speed detection polarity does not change, and therefore there is no influence on the controlled object.
図1は、本発明の実施例を示す構成図で、1はエンコーダ、2は正逆転判定部で、エンコーダ1の速度検出信号を入力して正転、又は逆転を判定する。例えば、A相パルスとB相パルスを入力し、両パルスによる立下りエッジの先行か後行かによって正転、逆転を判定するような市販のものが使用される。3は速度検出部で、エンコーダ1からのA相又はB相の信号を周波数−電圧などの変換を実行して速度検出信号を制御用の速度検出信号として出力すると共に、比較部4に出力する。比較部4はプリセット部41とコンパレータ42及び減算部43を有している。プリセット部41における設定値は、被制御体の最高制御速度の±1%程度にセットさせ、その設定値は減算部43において検出速度信号との減算が実行される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
5は誤動作防止部で、AND1,AND2よりなる速度制限インターロック部51とRSフリップフロップよりなる信号保持回路52を有している。AND1の一方の入力端子には、正逆転判定部2からの正転判定信号が入力され、AND2の一方の入力端子には、正逆転判定部2からの逆転判定信号が入力されている。また、AND1,AND2の他方の入力端子には、それぞれ比較部4の出力信号が入力される。6は正転、逆転の切換部で、正転時には図の状態で正転信号が出力され、逆転時には極性反転部7の出力側に切り換えられる。
Reference numeral 5 denotes a malfunction prevention unit, which includes a speed limit interlock unit 51 composed of AND1 and AND2 and a signal holding circuit 52 composed of an RS flip-flop. A forward rotation determination signal from the forward / reverse
以上のように構成された本発明の誤動作防止装置は、モータなどの回転体はその速度変化率に必ず制限がある、ということに基づくものである。
すなわち、正逆モータを正逆転運転する場合、正逆転判定機能と、モータの減速トルク、外部からの有限な制動トルクによって速度が減速し、或る速度で回転しているモータが一瞬にしてゼロ速度になったり、或いは逆転することはないという物理特性がある。つまり、正転から逆転に移行するとき、或いはその逆のときには一旦停止してから逆転、或いは正転に回転し、必ずある時間を必要とする。本発明はこの点に着目してなされたものである。
The malfunction prevention device of the present invention configured as described above is based on the fact that a rotating body such as a motor has a limited speed change rate.
That is, when the forward / reverse motor is operated in forward / reverse direction, the speed is reduced by the forward / reverse determination function, the motor deceleration torque, and the external finite braking torque, and the motor rotating at a certain speed is instantaneously zero. There is a physical characteristic that it does not become speed or reverse. In other words, when shifting from forward rotation to reverse rotation, or vice versa, it temporarily stops and then rotates in reverse or forward rotation, and a certain time is required. The present invention has been made paying attention to this point.
或る速度以上で回転している電動機は、シーケンス回路や検出回路が動作可能時間内に逆転(又は正転)することはないので、この速度に相当する値を本発明では±1%FSとしてプリセット部41で設定する。そして、プリセットした速度以上で正逆転判定信号が変化した場合には誤動作として判定し、正逆判定信号を無視するようにしたものである。具体的には、速度検出部3で変換された速度検出信号とプリセット部41で設定された信号との差演算を減算部43で行い、コンパレータ42で比較判断する。速度検出値>プリセット値の場合には、コンパレータ42は不動作状態であり、速度制限インターロック51からの出力はない。この状態では正逆転判定部2が入力する、例えばA相パルスの欠落により逆転と判定したとしても速度制限インターロック51は動作条件不成立であり、信号保持回路52を介して正転判定信号の出力が継続されると共に、速度検出信号は切換部6を通して図示省略された制御回路に出力される。
Since the electric motor rotating at a certain speed or more does not reverse (or forward) the sequence circuit or detection circuit within the operable time, the value corresponding to this speed is ± 1% FS in the present invention. Set in the preset section 41. When the forward / reverse rotation determination signal changes at a preset speed or higher, it is determined as a malfunction, and the forward / reverse determination signal is ignored. Specifically, the
次に、制御回路からの制御指令により正転状態にある電動機に対し逆転指令が出されると電動機は徐々に減速する。減速に伴って速度検出信号も低下し、速度検出値≦プリセット値となるとコンパレータ42が動作してその接点42aを閉じ、速度制限インターロック51の各一方の入力端子に信号を出力する。これにより、AND1の動作条件が成立し、正逆転判定部2の判定が正転中では信号保持回路52はセット状態が維持され、正転の判定信号の出力を継続する。速度制限インターロック51の動作条件成立時に、ノイズなどにより正逆転判定部2が逆転と判定した場合、AND2がオン、AND1がオフ状態となって信号保持回路52はリセットされ、逆転信号を切換部6に出力して極性反転部7の出力側に切換る。したがって、この場合には正転中であるにも拘わらず逆転指令が出力されるが、回転速度は±1%FS以下となっていることから、制御外乱は抑制され、大きな電流変化にはならず、実際の速度変化は小さなものとなる。
Next, when a reverse rotation command is issued to the motor in the normal rotation state by a control command from the control circuit, the motor is gradually decelerated. Along with the deceleration, the speed detection signal also decreases. When the speed detection value ≦ preset value, the
1… エンコーダ
2… 正逆転判定部
3… 速度検出部
4… 比較部
5… 誤動作防止部
6… 切換部
7… 極性反転部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記正逆転判定部の出力側に速度制限インターロックと信号保持回路を有する誤動作防止部を接続し、前記速度検出部の出力側に制御用速度検出信号の正逆転の切換を行う切換部、及び比較部を接続すると共に、この比較部はプリセット部とコンパレータを有し、プリセット部の設定値と速度検出信号との差信号に基づいて判定し、前記回転体の速度が所定値以下となったとき前記速度制限インターロックに信号を出力し、信号保持回路を介して前記切換部に切換信号を出力するよう構成したことを特徴とした正逆転判定の誤動作防止装置。 In what detects the speed of the rotating body with an encoder, determines forward / reverse in the forward / reverse determination unit, and performs forward / reverse operation of the electric motor using this determination signal and the speed detection signal from the speed detection unit,
A switching unit configured to connect a malfunction prevention unit having a speed limit interlock and a signal holding circuit to an output side of the forward / reverse rotation determination unit, and to perform forward / reverse switching of a speed detection signal for control on an output side of the speed detection unit; In addition to connecting the comparison unit, the comparison unit has a preset unit and a comparator, and the determination is made based on a difference signal between the setting value of the preset unit and the speed detection signal, and the speed of the rotating body becomes a predetermined value or less. A malfunction prevention device for forward / reverse rotation determination, characterized in that a signal is output to the speed limit interlock and a switching signal is output to the switching unit via a signal holding circuit.
2. The malfunction prevention device for forward / reverse rotation determination according to claim 1, wherein the preset value of the preset unit is approximately ± 1% of the maximum control speed of the rotating body.
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