JP2010244505A

JP2010244505A - Motion control system

Info

Publication number: JP2010244505A
Application number: JP2009195442A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujita; 康宏藤田
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP5402401B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve responsiveness, in a motion control system including a motion controller connected to a plurality of servo drives by a network, by using inexpensive communication which does not need synchronous communication or wiring for transmitting a synchronization clock in the network to attain synchronization of a plurality of axes, and driving servo control processing irrespective of a synchronous communication cycle. <P>SOLUTION: The motion controller includes an interval timer which outputs a start interruption at set time intervals, and a delay timer which outputs a start interruption with a delay of a set time from the interruption output of the interval timer. Processing for outputting a motion instruction to a servo drive is started by the start interruption from the interval timer, and processing for outputting a timer clear request to the servo drive is started by the start interruption from the delay timer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、モーションコントローラとサーボドライブ間をネットワークで接続したモーションコントロールシステムに関する。
The present invention relates to a motion control system in which a motion controller and a servo drive are connected by a network.

工作機械や半導体製造装置、産業用ロボットなど、複数の軸を使用した高精度なモーション動作が必要とされるモーションコントロールシステムにおいて、モーションコントローラと複数の制御される軸はお互いに同期して動作を行う必要がある。
図５は従来技術１のシステム構成を示す図である。図５においてモーションコントローラ１０とサーボドライブ（１）２１、サーボドライブ（２）２２、サーボドライブ（３）２３はサーボネットワーク４２で接続されている。このサーボネットワーク４２には、ＩＥＣ６１４９１やＩＥＥＥ１３９４のように、あらかじめ設定した周期毎に一定数のデータを送信する同期通信機能を備えたネットワークを使用している。
上記同期通信機能を用いてモーションコントローラから複数のサーボドライブへ周期的かつ同一タイミングでモーション指令データの受け渡しを行っている。
さらに同期通信機能を備えたネットワークには、ネットワークに接続された各ノードに対して周期毎に起動割り込みを発生させる機能も備えており、その割り込み機能を用いて各サーボドライブにおけるサーボ制御処理を周期的かつ同一タイミングで実行させている。
このようにして従来技術１では、モーションコントローラと複数の制御される軸の同期を実現している。 In motion control systems that require high-precision motion operation using multiple axes, such as machine tools, semiconductor manufacturing equipment, and industrial robots, the motion controller and multiple controlled axes operate in synchronization with each other. There is a need to do.
FIG. 5 is a diagram showing a system configuration of prior art 1. In FIG. 5, the motion controller 10, the servo drive (1) 21, the servo drive (2) 22, and the servo drive (3) 23 are connected by a servo network 42. As the servo network 42, a network having a synchronous communication function for transmitting a certain number of data at a preset period, such as IEC 61491 and IEEE 1394, is used.
Using the synchronous communication function, motion command data is transferred periodically and at the same timing from a motion controller to a plurality of servo drives.
Furthermore, a network with a synchronous communication function is also equipped with a function to generate a start interrupt for each node connected to the network every period, and the servo control processing in each servo drive is periodically performed using the interrupt function. And at the same timing.
As described above, in the related art 1, the motion controller and a plurality of controlled axes are synchronized.

図６は従来技術２のシステム構成を模式的に示した図である。図６において中央コントローラは複数の駆動制御部とシリアル通信でデイジーチェーン形式に接続されている。また、中央コントローラと複数の駆動制御部は同期クロックを伝える信号線で接続されている（例えば、特許文献１参照）。
図７は中央コントローラおよび4個の駆動制御部のデータ転送方式を示す図である。図７に示す通り、中央コントローラ１０は１MHzの周期クロックにより制御指令を駆動制御部２１−１に出力する、駆動制御部２１−１は自駆動制御部への指示データのみを取り込んで駆動制御部２１−２に転送する。駆動制御部２１−２、２１−３、２１−４も同様に自駆動制御部への指示データのみを取り込んで次の駆動制御部へデータ転送を行う。ただし、駆動制御部２１−４は最後の駆動制御部なので、次駆動部へのデータ転送は行わない。
このように、自駆動制御部への指示データを取り込んだ後、次の周期クロックの入力タイミングで各駆動制御部は位置制御、速度制御などの制御演算を行う。
このようにして従来技術２では、モーションコントローラと複数の制御される軸の同期を実現している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a system configuration of the prior art 2. As shown in FIG. In FIG. 6, the central controller is connected to a plurality of drive control units in a daisy chain format by serial communication. Further, the central controller and the plurality of drive control units are connected by a signal line that transmits a synchronous clock (for example, see Patent Document 1).
FIG. 7 is a diagram showing a data transfer system of the central controller and four drive control units. As shown in FIG. 7, the central controller 10 outputs a control command to the drive control unit 21-1 with a 1 MHz periodic clock, and the drive control unit 21-1 takes in only instruction data to the self-drive control unit and drives the drive control unit. Transfer to 21-2. Similarly, the drive control units 21-2, 21-3, and 21-4 take in only instruction data to the self-drive control unit and transfer data to the next drive control unit. However, since the drive control unit 21-4 is the last drive control unit, data transfer to the next drive unit is not performed.
Thus, after fetching the instruction data to the self-drive control unit, each drive control unit performs control calculations such as position control and speed control at the input timing of the next periodic clock.
As described above, in the related art 2, the motion controller and a plurality of controlled axes are synchronized.

特開２００１−１４７７０６号公報（第８頁、図１）JP 2001-147706 A (page 8, FIG. 1)

しかしながら従来技術１のシステムは、同期通信機能を備えたネットワークが必要となるので通信LSIの機能が複雑になり、高価なものになるという問題がある。
また、従来技術２のシステムはシリアル通信による接続に加えて、同期クロックを伝える配線が必要となるのでシステムが複雑になるという問題がある。また、駆動制御部の駆動制御実行開始のタイミングに、モーションコントローラが制御指令の出力を開始する周期クロックと同一クロックを使用しているため、モーションコントローラが制御指令を出力してから１制御周期後まで駆動制御処理を開始できないこととなり、応答性をそれ以上に上げられないという問題がある。
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、同期通信や同期クロックを伝える配線を必要としない高速シリアルバスやシリアル通信を使用して、複数軸の同期を実現するとともに、同期通信周期や同期クロックの周期とは独立してサーボ制御処理を駆動することで応答性の向上を図る事を目的とする。
However, the system of the prior art 1 has a problem that the function of the communication LSI becomes complicated and expensive because a network having a synchronous communication function is required.
Further, the system of the prior art 2 has a problem that the system becomes complicated because wiring for transmitting a synchronous clock is required in addition to connection by serial communication. In addition, since the motion controller uses the same clock as the cycle clock at which the motion controller starts outputting the control command at the start timing of the drive control execution of the drive control unit, one control cycle after the motion controller outputs the control command Thus, the drive control process cannot be started until there is a problem that the responsiveness cannot be further increased.
The present invention has been made in view of such problems, and realizes synchronization of a plurality of axes using a high-speed serial bus and serial communication that do not require wiring for transmitting synchronous communication and a synchronous clock. The purpose is to improve the responsiveness by driving the servo control process independently of the communication cycle and the synchronous clock cycle.

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。
請求項１に記載の発明は、モーションコントローラと複数のサーボドライブを備えたモーションコントロールシステムにおいて、前記モーションコントローラと前記複数のサーボドライブを、同期通信機能を備えない高速シリアルバスまたはシリアル通信で接続し、モーションコントローラから複数のサーボドライブへ位置指令等のモーション指令、およびサーボドライブ内のタイマに対するタイマクリア要求を伝送する。
請求項２に記載の発明は、前記モーションコントローラに、設定時間毎に起動割り込みを出力するインターバルタイマと、前記インターバルタイマの割り込み出力から設定時間遅延させた起動割り込みを出力する遅延タイマを備え、前記インターバルタイマからの起動割り込みでモーション指令をサーボドライブへ出力する処理を起動し、前記遅延タイマからの起動割り込みでタイマクリア要求をサーボドライブへ出力する処理を起動する。
請求項３に記載の発明は、前記サーボドライブに、前記モーションコントローラからのタイマクリア要求を設定時間遅延させてサーボドライブ内のタイマをクリアする遅延回路を備える。
請求項５の発明は、前記モーションコントローラが高速シリアルバスやシリアル通信を使用してサーボドライブへデータを指令する場合に、モーションコントローラ内のバスコントローラや通信LSIへ指令データを出力し終えるとモーションコントローラ側のデータ出力処理は終了して次の処理を実行することが出来るが、モーションコントローラがサーボドライブからのフィードバックデータを読み出そうとすると、モーションコントローラからの読み出し要求をバスコントローラや通信LSIを介してサーボドライブへ伝え、その応答がサーボドライブから帰ってくるまでの間モーションコントローラの処理が待たされてしまい、次の処理を実行することが出来ずにモーションコントローラの性能が低下してしまうという問題がある。そこで、サーボドライブからのフィードバックデータをサーボドライブがモーションコントローラの内部メモリへ書き込む処理を、システムに影響を及ぼさない任意のタイミングで起動する事が出来るシフトタイマをサーボドライブに備える。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, in the motion control system including a motion controller and a plurality of servo drives, the motion controller and the plurality of servo drives are connected by a high-speed serial bus or serial communication not having a synchronous communication function. Then, a motion command such as a position command and a timer clear request for a timer in the servo drive are transmitted from the motion controller to a plurality of servo drives.
The invention according to claim 2 is provided with an interval timer that outputs a start interrupt every set time and a delay timer that outputs a start interrupt delayed by a set time from the interrupt output of the interval timer. A process of outputting a motion command to the servo drive is started by a start interrupt from the interval timer, and a process of outputting a timer clear request to the servo drive is started by a start interrupt from the delay timer.
According to a third aspect of the present invention, the servo drive includes a delay circuit that delays a timer clear request from the motion controller for a set time to clear a timer in the servo drive.
According to a fifth aspect of the present invention, when the motion controller commands data to the servo drive using a high-speed serial bus or serial communication, when the command data is output to the bus controller or communication LSI in the motion controller, the motion controller The data output process on the side is completed and the next process can be executed. However, when the motion controller attempts to read feedback data from the servo drive, a read request from the motion controller is sent via the bus controller or communication LSI. The problem is that the motion controller process is waited until the response is returned from the servo drive to the servo drive, and the next process cannot be executed and the performance of the motion controller deteriorates. There is. Therefore, the servo drive is provided with a shift timer that can start the process in which the servo drive writes the feedback data from the servo drive into the internal memory of the motion controller at any timing that does not affect the system.

請求項１に記載の発明によると、モーションコントローラと複数のサーボドライブを、同期通信機能を備えない高速シリアルバスまたはシリアル通信で接続できるので、バスコントローラや通信LSIが複雑にならず、安価なネットワークでモーションコントロールシステムが構築できる。
また、請求項２に記載の発明によると、モーションコントローラから位置指令をサーボドライブへ出力した後、遅延タイマに設置した遅延時間の後にタイマクリア要求をサーボドライブへ出力する事でサーボ制御処理の起動タイミングを任意に調整できるので、モーションコントローラがモーション指令を出力してから最短のタイミングでサーボ制御処理を開始することができ、応答性の向上が図れる。
また、請求項３記載の遅延回路により、各サーボドライブのサーボ制御処理を同時に実行させる事が出来るので、複数の制御軸間の同期を非常に高精度に行う事が出来る。
また、請求項５記載のシフトタイマにより、サーボドライブのモーションコントローラへのフィードバックデータ書き込み処理が起動され、サーボドライブがコントローラの内部メモリへフィードバックデータを書き込むので、モーションコントローラはフィードバックデータを内部メモリから読み出すだけで良く、フィードバックデータ読み出し処理における待ち時間がほとんど無いのでモーションコントローラの性能低下が発生しない。

According to the first aspect of the present invention, since the motion controller and the plurality of servo drives can be connected by a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function, the bus controller and communication LSI are not complicated and an inexpensive network is provided. Can build a motion control system.
According to the second aspect of the invention, after the position command is output from the motion controller to the servo drive, the servo control processing is started by outputting a timer clear request to the servo drive after the delay time set in the delay timer. Since the timing can be arbitrarily adjusted, the servo control process can be started at the shortest timing after the motion controller outputs the motion command, and the responsiveness can be improved.
In addition, since the delay circuit according to the third aspect can simultaneously execute the servo control processing of each servo drive, synchronization between a plurality of control axes can be performed with very high accuracy.
Further, the shift timer according to claim 5 starts the feedback data writing process to the motion controller of the servo drive, and the servo drive writes the feedback data to the internal memory of the controller, so the motion controller reads the feedback data from the internal memory. As there is almost no waiting time in the feedback data reading process, the performance of the motion controller does not deteriorate.

本発明におけるモーションコントロールシステムの構成図Configuration diagram of motion control system in the present invention 本発明におけるモーションコントローラと各サーボドライブの処理のタイミングを示すタイムチャートThe time chart which shows the timing of the processing of the motion controller and each servo drive in this invention 本発明におけるタイマクリア処理およびサーボ制御処理の詳細タイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing detailed timing of timer clear processing and servo control processing in the present invention 本発明におけるシリアル通信を用いたモーションコントロールシステムの構成図Configuration diagram of motion control system using serial communication in the present invention 従来技術１におけるシステム構成を示す図The figure which shows the system configuration | structure in the prior art 1. 従来技術２におけるシステム構成を模式的に示した図The figure which showed the system configuration in prior art 2 typically 従来技術２におけるデータ転送方式を示す図The figure which shows the data transfer system in the prior art 2 本発明におけるサーボドライブがフィードバックデータをモーションコントローラ内のメモリへ書き込む処理のタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing the timing of processing in which the servo drive in the present invention writes feedback data to the memory in the motion 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、本発明におけるモーションコントロールシステムの構成図である。
本モーションコントロールシステムはモーションコントローラ１０とサーボドライブ（１）２１、サーボドライブ（２）２２、サーボドライブ（３）２３が高速シリアルバス４０で接続されている。
また、サーボドライブ（１）２１、サーボドライブ（２）２２、サーボドライブ（３）２３にはアクチュエータ３１〜３３と位置を検出するスケール３４〜３６が接続されている。
モーションコントローラ１０はＣＰＵ１０３、メモリ１０４、インターバルタイマ１０１、シフトタイマ１０２、バスコントローラ１０５で構成される。
サーボドライブ（１）２１はＣＰＵ２１５、メモリ２１４、バスブリッジ２１１、遅延回路２１２、タイマ２１３、電流アンプ２１７、カウンタ２１６、シフトタイマ２１９で構成される。サーボドライブ（２）２２、サーボドライブ（３）２３も同様の構成である。
なお、本実施例ではサーボドライブが３個接続されているが、その数は特に限定されない。 FIG. 1 is a configuration diagram of a motion control system according to the present invention.
In this motion control system, the motion controller 10 and the servo drive (1) 21, servo drive (2) 22, and servo drive (3) 23 are connected by a high-speed serial bus 40.
The servo drives (1) 21, servo drives (2) 22, and servo drives (3) 23 are connected to actuators 31 to 33 and scales 34 to 36 for detecting positions.
The motion controller 10 includes a CPU 103, a memory 104, an interval timer 101, a shift timer 102, and a bus controller 105.
The servo drive (1) 21 includes a CPU 215, a memory 214, a bus bridge 211, a delay circuit 212, a timer 213, a current amplifier 217, a counter 216, and a shift timer 219. The servo drive (2) 22 and the servo drive (3) 23 have the same configuration.
In this embodiment, three servo drives are connected, but the number is not particularly limited.

図２はモーションコントローラと各サーボドライブの処理のタイミングを示すタイムチャートである。図２を参照しながら、各処理の動作を説明する。
モーションコントローラのインターバルタイマはＴｉ毎に起動割り込みＩＣ−ｎを発生し、モーション処理ＭＣ１−ｎを起動する（ｎ＝１，２，３．．．）。図２ではｎ=1、２について示している。
モーション処理ＭＣ−１は図示してないモーションプログラムに記載されたモーション動作や、図示していない上位コントローラからのモーション指令に従ったモーション動作を実現するために、制御周期Ｔi毎にモーション動作に従った各軸の位置指令を生成する。
モーション処理ＭＣ−１に引き続きサーボ出力処理ＤＣ−１が実行される。サーボ出力処理ＤＣ−１はＭＣ−１で生成された位置指令をバスコントローラ１０５、高速シリアルバス４０を介して各サーボドライブへ出力する。この際、各サーボドライブへ位置指令を出力する順番は、サーボドライブ（１）、サーボドライブ（２）、サーボドライブ（３）の順番とする。
高速シリアルバス４０を介してサーボドライブ（１）に伝えられた位置指令は、サーボデータ入力処理ＤＡ１−１において、バスブリッジ２１１を介してメモリ２１４に書き込まれる。
サーボドライブ（１）のサーボデータ入力処理ＤＡ１−１の実行に続いて、サーボドライブ（２）のサーボデータ入力処理ＤＡ２−１、サーボデータ（３）のサーボデータ入力処理ＤＡ３−１が順次実行される。
この時、サーボドライブ１のサーボデータ入力処理ＤＡ１−１の実行開始からサーボドライブ２のサーボデータ入力処理ＤＡ２−１の実行開始までの遅れ時間は、サーボドライブ２に対する位置指令が、モーションコントローラ１０内のバスコントローラ１０５から高速シリアルバス４０を通じてサーボドライブ（２）内のバスブリッジに送られるまでの伝送時間となる。
同様に、サーボドライブ（２）のサーボデータ入力処理ＤＡ２−１の実行開始からサーボドライブ（３）のサーボデータ入力処理ＤＡ３−１の実行開始までの遅れ時間は、サーボドライブ（３）に対する位置指令が、モーションコントローラ１０内のバスコントローラ１０５からサーボドライブ（３）内のバスブリッジに送られるまでの伝送時間となる。
以上の動作により、モーションコントローラから各サーボドライブへ位置指令が伝えられた事になる。
次にモーションコントローラはシフトタイマによりインタバルタイマーからの起動割り込みからシフト時間Ｔｓだけ起動を遅らせた、シフト割り込みＩＣＳ−１を発生する。シフト割り込みＩＣＳ−１により、タイマクリア出力処理ＫＣ−１が起動される。
タイマクリア出力処理ＫＣ−１から出力されたタイマクリア要求はバスコントローラ１０５、高速シリアルバス４０を介してサーボドライブへ伝えられ、各サーボドライブ内のタイマ（サーボドライブ（１）ではタイマ２１３）をクリアする。
この際、各サーボドライブへタイマクリア要求を出力する順番は、サーボドライブ（１）、サーボドライブ（２）、サーボドライブ（３）の順番とする。
各サーボドライブのタイマを同時にクリアすることで、各サーボドライブ間を正確に同期させる事となる。
シフト時間Ｔｓは、全てのサーボドライブのサーボデータ入力処理が終了した後にタイマクリア出力処理が起動されるように、モーションコントローラからサーボドライブへ出力されるモーション指令のデータ数や接続されるサーボドライブ数、高速シリアルバスの伝送速度を元にあらかじめ計算して設定しておく。
サーボドライブ（１）に伝えられたタイマクリア要求は、タイマクリア処理ＫＡ１−１にて、バスブリッジ２１１から遅延回路２１２を介してタイマ２１３に伝えられる。
タイマ２１３はタイマクリア要求を受け取ると直ちにＣＰＵ２１５へ起動割り込みＩＡ１−１を出力し、タイマ内部のカウンタのクリアを行う。
起動割り込みＩＡ１−１により、サーボ制御処理ＳＡ１−１が実行される。サーボ制御処理ＳＡ１−１では、メモリ２１４に書き込まれた位置指令を読み込むとともに、カウンタ２１６を介してスケール３４から位置フィードバックを読み込み、上記位置指令と位置フィードバックを用いてサーボ制御処理を行い、電流アンプ２１７を介してアクチュエータ３１へ指令電流を出力する。 FIG. 2 is a time chart showing the processing timing of the motion controller and each servo drive. The operation of each process will be described with reference to FIG.
The interval timer of the motion controller generates a start interrupt IC-n every Ti and starts the motion processing MC1-n (n = 1, 2, 3...). In FIG. 2, n = 1 and 2 are shown.
The motion processing MC-1 follows the motion operation at every control cycle Ti in order to realize the motion operation described in the motion program (not shown) and the motion operation according to the motion command from the host controller (not shown). A position command for each axis is generated.
Servo output processing DC-1 is executed following motion processing MC-1. The servo output process DC-1 outputs the position command generated by MC-1 to each servo drive via the bus controller 105 and the high-speed serial bus 40. At this time, the order in which position commands are output to each servo drive is the order of servo drive (1), servo drive (2), and servo drive (3).
The position command transmitted to the servo drive (1) via the high-speed serial bus 40 is written to the memory 214 via the bus bridge 211 in the servo data input process DA1-1.
Following the execution of the servo data input process DA1-1 for the servo drive (1), the servo data input process DA2-1 for the servo drive (2) and the servo data input process DA3-1 for the servo data (3) are sequentially executed. The
At this time, the delay time from the start of execution of the servo data input process DA1-1 of the servo drive 1 to the start of execution of the servo data input process DA2-1 of the servo drive 2 is determined by the position command for the servo drive 2 in the motion controller 10 Transmission time from the bus controller 105 to the bus bridge in the servo drive (2) through the high-speed serial bus 40.
Similarly, the delay time from the start of execution of the servo data input process DA2-1 of the servo drive (2) to the start of execution of the servo data input process DA3-1 of the servo drive (3) is the position command for the servo drive (3). Is the transmission time from the bus controller 105 in the motion controller 10 to the bus bridge in the servo drive (3).
With the above operation, the position command is transmitted from the motion controller to each servo drive.
Next, the motion controller generates a shift interrupt ICS-1, which is delayed by the shift time Ts from the activation interrupt from the interval timer by the shift timer. The timer clear output process KC-1 is activated by the shift interrupt ICS-1.
Timer clear output processing The timer clear request output from the KC-1 is transmitted to the servo drive via the bus controller 105 and the high-speed serial bus 40, and the timer in each servo drive (timer 213 in the servo drive (1)) is cleared. To do.
At this time, the order of outputting the timer clear request to each servo drive is the order of servo drive (1), servo drive (2), and servo drive (3).
By simultaneously clearing the timers of each servo drive, the servo drives can be accurately synchronized.
The shift time Ts is the number of motion command data output from the motion controller to the servo drive and the number of connected servo drives so that the timer clear output process is started after the servo data input process of all servo drives is completed. Calculate and set in advance based on the transmission speed of the high-speed serial bus.
The timer clear request transmitted to the servo drive (1) is transmitted from the bus bridge 211 to the timer 213 via the delay circuit 212 in the timer clear process KA1-1.
As soon as the timer 213 receives the timer clear request, it outputs a start interrupt IA1-1 to the CPU 215 to clear the counter inside the timer.
The servo control process SA1-1 is executed by the start interrupt IA1-1. In the servo control process SA1-1, the position command written in the memory 214 is read, the position feedback is read from the scale 34 via the counter 216, the servo control process is performed using the position command and the position feedback, and the current amplifier A command current is output to the actuator 31 via 217.

図３はタイマクリア処理およびサーボ制御処理の詳細タイミングを示すタイミングチャートである。
モーションコントローラのタイマクリア出力処理ＫＣ−１が実行された後にサーボドライブ（１）のタイマクリア処理ＫＡ１−１、サーボドライブ（２）のタイマクリア処理ＫＡ２−１、サーボドライブ（３）のタイマクリア処理ＫＡ３−１の順番で起動される。
ここで、前記のようにサーボドライブ内のタイマがクリアされると直ちにＣＰＵへ起動割り込みが出力されてサーボ制御処理が実行されるが、各サーボドライブのサーボ制御処理の実行タイミングを合わせるために、サーボドライブ（１）のタイマクリアはタイマクリア遅延時間Ｔｄｌ１、サーボドライブ（２）のタイマクリアはタイマクリア遅延時間Ｔｄｌ２だけ遅延回路でタイマクリア要求を遅延させて実行する。
サーボドライブ（１）のタイマクリア遅延時間Ｔｄｌ１は、サーボドライブ（２）とサーボドライブ（３）に対するタイマクリア要求がモーションコントローラ内のバスコントローラから高速シリアルバスを通じてサーボドライブ（２）、およびサーボドライブ（３）内のバスブリッジに送られるまでの伝送時間を、高速シリアルバスの伝送速度を元にあらかじめ計算して設定しておく。
同様に、サーボドライブ（２）のタイマクリア遅延時間Ｔｄｌ２は、サーボドライブ（３）に対するタイマクリア要求がモーションコントローラ内のバスコントローラからサーボドライブ（３）内のバスブリッジに送られるまでの伝送時間をあらかじめ計算して設定しておく。
これにより、各サーボドライブのサーボ制御処理が同時に起動される事となる。
図８はサーボドライブがフォードバックデータをモーションコントローラ内のメモリへ書き込む処理のタイミングを示すタイミングチャートである。
前記のコントローラからサーボドライブへのデータ書き込み処理で説明した様に、サーボドライブ（１）に伝えられたタイマクリア要求は、タイマクリア処理ＫＡ１−１にて、バスブリッジ２１１から遅延回路２１２を介してタイマ２１３に伝えられる。このとき遅延回路２１２はタイマ２１３に加えてシフトタイマ２１９にもタイマクリア要求を伝える。シフトタイマ２１９はタイマ内部のカウンタのクリアを行い、タイマ２１３による起動割り込みＩＡ１−１からあらかじめ設定されたシフト時間Ｔｓａ１後にＣＰＵ２１５へ起動割り込みＩＡＳ１−１を出力する。
起動割り込みＩＡＳ１−１により、フィードバックデータ出力処理ＥＡ１−１が実行される。フィードバックデータ出力処理ＥＡ１−１では、フィードバックデータをバスブリッジ２１１へ出力する。バスブリッジ２１１へ出力されたフィードバックデータはバスコントローラ１０５を介してモーションコントローラ内のメモリ１０４に書き込む。
モーションコントローラはフィードバックデータ読み出し処理ＥＣ−２でモーションコントローラ内のメモリ１０４からフィードバックデータを読み出す。
ここで、シフト時間Ｔｓａ１は、サーボドライブからのフィードバックデータ書き込み処理が、モーションコントローラからの指令データ書き込み動作とぶつかることなく、また、モーションコントローラへ遅延無くデータ伝送できるタイミングとなるように設定しておく。なお、このタイミングはシステム構成やソフト処理の構成によって最適なタイミングは異なってくるが、シフト時間を調整することでシステムに応じた適切なタイミングでフィードバックデータ書き込み処理を起動することが出来る。
上記フィードバックデータ書き込みの動作は、サーボドライブ（２）、サーボドライブ（３）においても同様である。 FIG. 3 is a timing chart showing detailed timings of the timer clear process and the servo control process.
Servo drive (1) timer clear process KA1-1, servo drive (2) timer clear process KA2-1, servo drive (3) timer clear process after timer clear output process KC-1 of motion controller is executed They are activated in the order of KA3-1.
Here, as soon as the timer in the servo drive is cleared as described above, a start interrupt is output to the CPU and the servo control process is executed, but in order to match the execution timing of the servo control process of each servo drive, The timer clear of the servo drive (1) is executed by delaying the timer clear request by the delay circuit by the timer clear delay time Tdl1 and the timer clear of the servo drive (2) by the timer clear delay time Tdl2.
The timer clear delay time Tdl1 of the servo drive (1) is determined by a timer clear request for the servo drive (2) and the servo drive (3) from the bus controller in the motion controller through the high-speed serial bus and the servo drive (2) and the servo drive ( 3) The transmission time until it is sent to the bus bridge is calculated and set in advance based on the transmission speed of the high-speed serial bus.
Similarly, the timer clear delay time Tdl2 of the servo drive (2) is a transmission time until a timer clear request for the servo drive (3) is sent from the bus controller in the motion controller to the bus bridge in the servo drive (3). Calculate and set in advance.
Thereby, the servo control processing of each servo drive is started simultaneously.
FIG. 8 is a timing chart showing the timing of the process in which the servo drive writes Fordback data to the memory in the motion controller.
As described in the data writing process from the controller to the servo drive, the timer clear request transmitted to the servo drive (1) is sent from the bus bridge 211 via the delay circuit 212 in the timer clear process KA1-1. It is transmitted to the timer 213. At this time, the delay circuit 212 transmits a timer clear request to the shift timer 219 in addition to the timer 213. The shift timer 219 clears the counter inside the timer, and outputs a start interrupt IAS1-1 to the CPU 215 after a preset shift time Tsa1 from the start interrupt IA1-1 by the timer 213.
The feedback data output process EA1-1 is executed by the activation interrupt IAS1-1. In the feedback data output process EA1-1, feedback data is output to the bus bridge 211. The feedback data output to the bus bridge 211 is written into the memory 104 in the motion controller via the bus controller 105.
The motion controller reads feedback data from the memory 104 in the motion controller in feedback data read processing EC-2.
Here, the shift time Tsa1 is set so that the feedback data writing process from the servo drive does not collide with the command data writing operation from the motion controller and can be transmitted to the motion controller without delay. . Note that the optimum timing differs depending on the system configuration and the software processing configuration, but the feedback data writing process can be started at an appropriate timing according to the system by adjusting the shift time.
The operation of writing the feedback data is the same in the servo drive (2) and the servo drive (3).

以上のように本発明では、モーションコントローラから位置指令が全てのサーボドライブに伝送し終わるタイミングを遅延タイマＴｓに設定してタイマクリア要求を出力することで、サーボ制御処理の起動タイミングを任意に調整出来るので、モーションコントローラから位置指令をサーボドライブに出力してから、最短のタイミングでサーボ制御処理を起動出来る。これにより、モーション制御性能の向上が図れる。
また、モーションコントローラからのタイマクリア要求を遅延回路によりタイマクリア遅延時間だけ遅延させて実行することで、各サーボドライブのサーボ制御処理を同時に実行させる事が出来るので、複数の制御軸間の同期を非常に高精度に行う事が出来る。
また、サーボドライブがコントローラの内部メモリへフィードバックデータを書き込むので、モーションコントローラはフィードバックデータを内部メモリから読み出すだけで良く、フィードバックデータ読み出し処理における待ち時間がほとんど無いのでモーションコントローラの性能低下が発生しない。 As described above, in the present invention, the start timing of servo control processing is arbitrarily adjusted by setting the delay timer Ts to the timing when the position command is transmitted to all servo drives from the motion controller and outputting the timer clear request. Since the position command is output from the motion controller to the servo drive, the servo control process can be started with the shortest possible timing. Thereby, the motion control performance can be improved.
In addition, by executing the timer clear request from the motion controller with a delay circuit delayed by the timer clear delay time, the servo control processing of each servo drive can be executed simultaneously, so synchronization between multiple control axes is possible. It can be done with very high accuracy.
Further, since the servo drive writes the feedback data to the internal memory of the controller, the motion controller only needs to read the feedback data from the internal memory, and there is almost no waiting time in the feedback data reading process, so that the performance of the motion controller does not deteriorate.

図４は、高速シリアルバスの変わりにＵＳＢに代表されるシリアル通信を用いたモーションコントロールシステムの構成図である。
通信デバイスの違いにより、図１に示すバスコントローラ１０５とバスブリッジ２１１が通信ＬＳＩ１０６と通信ＬＳＩ２１８に置き換わっているが、動作の仕組みは高速シリアルバスを用いたシステムと同様に行うことが出来る。
また本実施例では、モーションコントローラからサーボドライブへ位置指令を出力しているが、モーションコントローラ側で位置制御処理や速度制御処理を行い、モーションコントローラからサーボドライブへ速度指令や電流指令を出力しても良い。

FIG. 4 is a configuration diagram of a motion control system using serial communication represented by USB instead of a high-speed serial bus.
The bus controller 105 and the bus bridge 211 shown in FIG. 1 are replaced with the communication LSI 106 and the communication LSI 218 due to the difference in communication devices, but the operation mechanism can be performed in the same manner as a system using a high-speed serial bus.
In this example, the position command is output from the motion controller to the servo drive. However, the position control processing and speed control processing are performed on the motion controller side, and the speed command and current command are output from the motion controller to the servo drive. Also good.

１０モーションコントローラ
１０１インターバルタイマ
１０２シフトタイマ
１０３ＣＰＵ
１０４メモリ
１０５バスコントローラ
１０６、２１８通信ＬＳＩ
２１サーボドライブ１
２１１バスブリッジ
２１２遅延回路
２１３タイマ
２１４メモリ
２１５ＣＰＵ
２１６カウンタ
２１７電流アンプ
２１８通信LSI
２１９シフトタイマ
２２サーボドライブ２
２３サーボドライブ３
３１、３２、３３アクチュエータ
３４、３５、３６スケール
４０高速シリアルバス 10 motion controller 101 interval timer 102 shift timer 103 CPU
104 Memory 105 Bus controller 106, 218 Communication LSI
21 Servo drive 1
211 Bus Bridge 212 Delay Circuit 213 Timer 214 Memory 215 CPU
216 Counter 217 Current amplifier 218 Communication LSI
219 Shift timer 22 Servo drive 2
23 Servo Drive 3
31, 32, 33 Actuator 34, 35, 36 Scale 40 High-speed serial bus

Claims

In a motion control system that connects a motion controller and multiple servo drives via a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function.
The motion controller includes an interval timer that outputs a start interrupt every set time, and a delay timer that outputs a start interrupt after a set time delay from the interval timer interrupt output. A position command is issued by the start interrupt from the previous interval timer. Start processing to output as a motion command to the servo drive, start processing to output a timer clear request to the servo drive with the start interrupt from the delay timer,
The said servo drive performs a servo control process by interruption by the timer clear request from the said motion controller based on the position command received from the said motion controller.

In a motion control system that connects a motion controller and multiple servo drives via a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function.
The motion controller includes an interval timer that outputs a start interrupt every set time, and a delay timer that outputs a start interrupt after a set time delay from the interval timer interrupt output. A speed command is issued by the start interrupt from the previous interval timer. Start processing to output as a motion command to the servo drive, start processing to output a timer clear request to the servo drive with the start interrupt from the delay timer,
The said servo drive performs a servo control process by interruption by the timer clear request from the said motion controller based on the speed command received from the said motion controller.

In a motion control system that connects a motion controller and multiple servo drives via a high-speed serial bus or serial communication that does not have a synchronous communication function.
The motion controller includes an interval timer that outputs a start interrupt every set time, and a delay timer that outputs a start interrupt after a set time delay from the interval timer interrupt output. A current command is issued by the start interrupt from the previous interval timer. Start processing to output as a motion command to the servo drive, start processing to output a timer clear request to the servo drive with the start interrupt from the delay timer,
The said servo drive performs a servo control process by interruption by the timer clear request from the said motion controller based on the electric current command received from the said motion controller.

The servo drive includes a delay circuit that delays a timer clear request from the motion controller for a set time and clears the timer in the servo drive, and executes servo control processing by an interrupt when the timer is cleared The motion control system according to claim 1, wherein:

The servo drive includes a delay circuit that delays a timer clear request from the motion controller for a set time to clear a shift timer in the servo drive, and is an interrupt that is output after the set time elapses after the shift timer is cleared. 4. The motion control system according to claim 1, wherein a feedback data output process is executed.