JP2015027151A

JP2015027151A - モータ制御システム

Info

Publication number: JP2015027151A
Application number: JP2013154245A
Authority: JP
Inventors: 慶成池内; Yoshishige Ikeuchi
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-02-05
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: JP6281114B2

Abstract

【課題】マスター軸、スレーブ軸のモータ制御装置に搭載するＣＰＵは、従来のものよりも演算能力の低いものに置き換えることが可能となり、ＣＰＵの単価を下げ、モータ制御装置の材料費を削減する。また、従来どおりマスター軸、スレーブ軸を同一のハードウェア、ソフトウェアで実現が可能なため、モータ制御装置の機種数を抑制でき、在庫削減が可能となるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】切替器Ａ１０３、切替器Ｂ１０５の各入力と出力間の接続を切り替える条件をパラメータ値で設定し、各パラメータ値を保存する保存器１０８を備え、
モータ駆動装置１２１はパラメータ値により、マスター軸とスレーブ軸に設定され、マスター軸の演算の一部をスレーブ軸で実行し、同期通信器１０１を経由して演算結果をマスター軸、スレーブ軸間で交換し、各軸のトルク制御器１０６への入力タイミングを同期することを特徴とするモータ駆動システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶搬送装置や工作機械などの産業装置に使用される、複数のモータ制御装置間で処理を分散する機能を備えたモータ制御システムに関する。

従来、液晶搬送装置などの産業装置において、図３に示すようなモータ制御システムの構成となっており、位置指令生成演算器、位置・速度制御器、トルク制御器の機能が有効となっているモータ制御装置をマスター軸とし、トルク制御器の機能のみが有効となっているスレーブ軸とし、マスター軸の位置・速度制御器の出力であるトルク指令を、マスター軸のトルク制御器とスレーブ軸のトルク制御器へ入力し、マスター軸と同期したトルクをスレーブ軸が出力可能とすることで、モータトルクを複数軸で分散する（アシストする）システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、マスター軸、スレーブ軸を同期通信器で接続し、マスター軸で検出したデータをマスター軸、スレーブ軸各々に入力するタイミングについて同期する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−２１９６０１号公報特開２０１２−９０３８５号公報

解決しようとする問題点は、マスター軸での演算負荷に対し、スレーブ軸の演算負荷が軽いにも関わらず、モータ制御装置の機種数を削減することを目的に、スレーブ軸はマスター軸と同一のハードウェア、ソフトウェアを使用していることであり、このためスレーブ軸には必要とされる演算能力を超えたＣＰＵが搭載されており、モータ制御装置を構成する材料費が高くなる課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、モータ制御装置のマスター軸、スレーブ軸ともに材料費を削減し、産業装置自体のコストダウンを図るモータ制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載のモータ制御システムは、上位装置と複数のモータ駆動装置を同期通信で接続する構成であり、前記モータ駆動装置は同期通信器を備え、位置指令演算器、切替器Ａ、位置・速度制御器、切替器Ｂ、トルク制御器で行われる演算をＣＰＵ内で行い、前記トルク制御器の出力値を入力値とするモータ制御器を備え、前記切替器Ａ、切替器Ｂの各入力と出力間の接続を切り替える条件をパラメータ値で設定し、各パラメータ値を保存する保存器を備え、モータ駆動装置はパラメータ値により、マスター軸とスレーブ軸に設定され、マスター軸の演算の一部をスレーブ軸で実行し、同期通信器を経由して演算結果をマスター軸、スレーブ軸間で交換し、各軸のトルク制御器への入力タイミングを同期することを特徴とする。

請求項１に記載のモータ制御システムによれば、マスター軸、スレーブ軸のモータ制御
装置に搭載するＣＰＵは、従来のものよりも演算能力の低いものに置き換えることが可能となり、ＣＰＵの単価を下げ、モータ制御装置の材料費を削減する。また、従来どおりマスター軸、スレーブ軸を同一のハードウェア、ソフトウェアで実現が可能なため、モータ制御装置の機種数を抑制でき、在庫削減が可能である。

本発明の実施の形態１におけるモータ制御システムの構成図本発明の実施の形態１におけるモータ制御システムのタイミング図従来のモータ制御システムの構成図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１は本発明の請求項１の基本構成を示す一例であり、図１を用いて説明する。

上位装置１３１と複数のモータ駆動装置１２１を同期通信で接続している。

モータ駆動装置１２１は同期通信器１０１を備え、同期通信器１０１の出力ｚ３の出力値を入力値とする位置指令演算器１０２、入力ａ１、入力ａ２、出力ａ１、出力ａ２の各入力と出力間の接続を切り替えることが可能な切替器Ａ１０３を備え、切替器Ａ１０３の入力ａ１には位置指令演算器１０２の出力値を入力し、切替器Ａ１０３の入力ａ２には同期通信器１０１の出力ｚ１の出力値を入力し、切替器Ａ１０３の出力ａ１の出力値を同期通信器１０１の入力ｚ１に入力し、切替器Ａ１０３の出力ａ２の出力値を位置・速度制御器１０４に入力し、入力ｂ１、入力ｂ２、出力ｂ１、出力ｂ２の各入力と出力間の接続を切り替えることが可能な切替器Ｂ１０５を備え、切替器Ｂ１０５の入力ｂ１には位置・速度制御器１０４の出力値を入力し、切替器Ｂ１０５の入力ｂ２には同期通信器１０１の出力ｚ２の出力値を入力し、切替器Ｂ１０５の出力ｂ１の出力値を同期通信器１０１の入力ｚ２に入力し、切替器Ｂ１０５の出力ｂ２の出力値をトルク制御器１０６に入力し、位置指令演算器１０２、切替器Ａ１０３、位置・速度制御器１０４、切替器Ｂ１０５、トルク制御器１０６で行われる演算をＣＰＵ１２２内で行い、トルク制御器１０６の出力値を入力値とするモータ制御器１０７を備え、切替器Ａ１０３、切替器Ｂ１０５の各入力と出力間の接続を切り替える条件をパラメータ値Ａ、パラメータ値Ｂで設定し、各パラメータ値を保存する保存器１０８を備えている。モータ制御器１０７はモータ１２３と接続し、モータ１２３に流れた電流、モータ１２３内の位置センサ情報等をトルク制御器１０６と位置・速度制御器１０４に入力し、フィードバック制御を行うことで、モータ１２３の動作を制御している。

モータ駆動装置１２１のうち、切替器Ａ１０３の入力ａ１を出力ａ１へ接続し、切替器Ｂ１０５の入力ｂ２を出力ｂ２へ接続したものをスレーブ軸のモータ駆動装置１２１Ｘとし、切替器Ａ１０３の入力ａ２を出力ａ２へ接続し、切替器Ｂ１０５の入力ｂ１を出力ｂ１と出力ｂ２へ接続したものをマスター軸のモータ駆動装置１２１Ｙとする。

次に図２も用い、具体的な演算データの流れ、伝送タイミングを記載する。

上位装置１３１の同期通信器１３３より通信データがモータ駆動装置１２１Ｘに送信され、通信データは位置指令演算器１０２に対する起動指令、目標位置、目標速度等であり、これらの値はモータ駆動装置１２１Ｘの同期通信器１０１の出力Ｚ３に設定され、位置指令演算器１０２に入力される。位置指令演算器１０２は位置指令値（制御演算周期間の
位置移動量）を生成し、位置指令値は切替器Ａ１０３を経由して同期通信器１０１の入力ｚ１に入力される。この位置指令値は通信データに加算され、モータ駆動装置１２１Ｙの同期通信器１０１の出力ｚ１に設定される。

モータ駆動装置１２１Ｙの同期通信器１０１の出力ｚ１から切替器Ａ１０３を経由して位置・速度制御器１０４に入力する。位置・速度制御器１０４の演算結果であるトルク指令値は切替器Ｂ１０５を経由して同期通信器１０１の入力ｚ２に入力する。この時点では切替器Ｂ１０５の出力ｂ２は出力することを一時保留する。保留する期間は保存器１０８から入力されたパラメータ値Ｃで決定される。同期通信器１０１の入力ｚ２に入力されたトルク指令値は通信データに加算され、モータ駆動装置１２１Ｘの同期通信器１０１の出力ｚ２に設定され、切替器Ｂ１０５を経由してトルク制御器１０６に入力される。このモータ駆動装置１２１Ｘのトルク制御器１０６にトルク指令値が入力されるタイミングにて、モータ駆動装置１２１Ｙのトルク制御器１０６にトルク指令値が同期して入力されるように前記パラメータ値Ｃを設定する。

図２に示したタイミングの場合、モータ駆動装置１２１Ｙの位置・速度制御器１０４で生成されたトルク指令値はトルク制御器１０６の演算（１）では使用されず、演算（２）で使用されればよく、トルク制御器１０６の演算１回分保留するように前記パラメータ値Ｃを設定しておく。

この構成とすることで、マスター軸、スレーブ軸のトルク指令が同時に反映されることとなり、同期した制御が可能となる。

また、図２からもわかるようにマスター軸のＣＰＵ１２２で位置指令演算を行う処理時間はないものの、スレーブ軸のＣＰＵ１２２の空き時間を活用し、マスター軸の位置指令演算を行うことが可能となる。

さらに、切替器Ａ１０３、切替器Ｂ１０５の設定を可変としたことで、マスター軸、スレーブ軸を同一のハードウェア、ソフトウェアで実現が可能となる。

本発明のモータ制御システムは、複数のモータ制御装置を同期通信器で接続し、モータを協調制御する液晶搬送装置などの産業装置に有用である。

１０１同期通信器（上位装置に搭載）
１０２位置指令演算器
１０３切替器Ａ
１０４位置・速度制御器
１０５切替器Ｂ
１０６トルク制御器
１０７モータ制御器
１０８保存器
１２１、１２１Ｘ、１２１Ｙモータ駆動装置
１２２ＣＰＵ（モータ制御装置に搭載）
１２３モータ
１３１上位装置
１３２ＣＰＵ（上位装置に搭載）
１３３同期通信器（上位装置に搭載）

Claims

上位装置と複数のモータ駆動装置を同期通信で接続し、
前記上位装置は上位装置の同期通信機と上位装置のＣＰＵとを備え、
前記モータ駆動装置はＣＰＵと同期通信器と保存器とモータ制御器とを備え、
前記同期通信器は、
入力ｚ１と入力ｚ２と出力ｚ１と出力ｚ２と出力ｚ３とを有し、
前記ＣＰＵは、
前記同期通信器の前記出力ｚ３の出力値を入力値とする位置指令演算器と、
入力ａ１と入力ａ２と出力ａ１と出力ａ２とを有し各入力と出力間の接続を切り替えることが可能な切替器Ａと、
入力ｂ１と入力ｂ２と出力ｂ１と出力ｂ２とを有し各入力と出力間の接続を切り替えることが可能な切替器Ｂと、
トルク制御器と含み、
前記切替器Ａは、
前記入力ａ１には前記位置指令演算器の出力値を入力し、
前記入力ａ２には前記同期通信器の前記出力ｚ１の出力値を入力し、
前記出力ａ１の出力値を前記同期通信器の前記入力ｚ１に入力し、
前記出力ａ２の出力値を前記位置・速度制御器に入力し、
前記切替器Ｂは、
前記入力ｂ１には前記位置・速度制御器の出力値を入力し、
前記入力ｂ２には前記同期通信器の前記出力ｚ２の出力値を入力し、
前記出力ｂ１の出力値を前記同期通信器の前記入力ｚ２に入力し、
前記出力ｂ２の出力値を前記トルク制御器に入力し、
前記位置指令演算器、前記切替器Ａ、前記位置・速度制御器、前記切替器Ｂ、前記トルク制御器で行われる演算を前記ＣＰＵ内で行い、
前記モータ制御器は、前記トルク制御器の出力値を入力値とし、
前記保存器は前記切替器Ａおよび前記切替器Ｂの各入力と出力間の接続を切り替える条件をパラメータ値Ａ、パラメータ値Ｂで設定し、各パラメータ値を保存し、
前記モータ駆動装置のうち、
前記切替器Ａの前記入力ａ１を前記出力ａ１へ接続し、
前記切替器Ｂの前記入力ｂ２を前記出力ｂ２へ接続したものをスレーブ軸のモータ駆動装置Ｘとし、
前記切替器Ａの前記入力ａ２を前記出力ａ２へ接続し、
前記切替器Ｂの前記入力ｂ１を前記出力ｂ２へ接続したものをマスター軸のモータ駆動装置Ｙとし、
前記上位装置の同期通信器より通信データが前記モータ駆動装置Ｘに送信され、前記通信データは前記モータ駆動装置Ｘの同期通信器の出力ｚ３に設定され、
前記モータ駆動装置Ｘの同期通信器は該同期通信器の入力ｚ１、入力ｚ２が取得した通信データに加算し前記モータ駆動装置Ｙに送信し、
前記モータ駆動装置Ｙの同期通信器は取得した通信データより該同期通信器の出力ｚ１、出力ｚ２のデータを取り出すとともに、該同期通信器の入力ｚ１、入力ｚ２が取得した通信データに加算しモータ駆動装置Ｘに送信し、
前記モータ駆動装置Ｘの同期通信器は取得した通信データより該同期通信器の出力ｚ１、出力ｚ２のデータを取り出し、
前記モータ駆動装置Ｙにおいて、前記モータ駆動装置Ｙの切替器Ｂの入力ｂ１の値をパラメータ値Ｃで設定された期間遅延して出力ｂ２より出力値をトルク制御器に出力するように、前記パラメータ値Ｃを前記モータ駆動装置Ｙの保存器に保存することにより、前記モータ駆動装置Ｘおよび前記モータ駆動装置Ｙのトルク制御器の出力タイミングが同期することを特徴とするモータ駆動システム。