JP2019161759A - モータ駆動システム - Google Patents
モータ駆動システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019161759A JP2019161759A JP2018042490A JP2018042490A JP2019161759A JP 2019161759 A JP2019161759 A JP 2019161759A JP 2018042490 A JP2018042490 A JP 2018042490A JP 2018042490 A JP2018042490 A JP 2018042490A JP 2019161759 A JP2019161759 A JP 2019161759A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- safety
- signal
- encoder
- motor
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
【課題】電力変換装置に内蔵された安全回路の一部の機能を上位の安全コントローラ側に移行して、ハードウェア等を簡略化したモータ駆動システムを提供する。【解決手段】外部のコントローラ10が、モータ41を所定速度で駆動させる制御信号を生成するモータコントローラ11と、エンコーダ31の出力信号に基づいて安全動作を行わせるための安全信号を出力する安全コントローラ12と、を備える。電力変換装置21は、エンコーダ31の出力信号を固有アドレスと共に安全通信バス15を介して安全コントローラ12に送信し、かつ、安全コントローラ12から安全通信バス15を介して送信された安全信号に基づいて安全動作を行う安全回路21aを備え、上記安全動作は、安全コントローラ12がエンコーダ31の異常を検出したときに電力変換装置21の出力を遮断する非常停止動作を少なくとも含む。【選択図】図1
Description
この発明は、モータの速度や回転子位置を検出するエンコーダに故障が発生した場合にモータの暴走等を防止するための安全機能に関するものである。
工場やビル等において動力源として多く用いられるモータは、市場の省エネ要求の高まりに伴い、運転状態に合わせて最適な速度や出力を調整可能な電力変換装置により駆動することが一般的になっている。
システムの複雑化が進んでいる現在、電力変換装置自体またはこれに付随する周辺装置に故障が発生した場合には、モータの暴走等の事故を防止することが強く求められる。そこで、国際標準規格IEC61508やISO13849等の安全規格の要求に従い、安全機能を備えた電力変換装置が種々提供されてきている。
システムの複雑化が進んでいる現在、電力変換装置自体またはこれに付随する周辺装置に故障が発生した場合には、モータの暴走等の事故を防止することが強く求められる。そこで、国際標準規格IEC61508やISO13849等の安全規格の要求に従い、安全機能を備えた電力変換装置が種々提供されてきている。
モータを駆動する電力変換装置用の安全機能は、国際標準規格IEC61800−5−2に定義されており、故障発生時に直ちに出力を遮断する安全トルクオフや安全減速を行うための仕様が記されている。電力変換装置の各メーカーは、これらの仕様に基づいて製品を開発している。
上述した安全機能のうち、安全減速機能では、モータの速度を監視している状態で減速指令信号が入力されるとその時点から所定の速度で減速することが求められる。仮に減速が行われない場合、つまり正常に減速できない場合や速度が規定値を超過した場合には、電力変換装置の出力を強制的に遮断することが求められており、この機能を実現するためには、モータの速度や回転子位置を検出するエンコーダを備えることが必要である。
上述した安全機能のうち、安全減速機能では、モータの速度を監視している状態で減速指令信号が入力されるとその時点から所定の速度で減速することが求められる。仮に減速が行われない場合、つまり正常に減速できない場合や速度が規定値を超過した場合には、電力変換装置の出力を強制的に遮断することが求められており、この機能を実現するためには、モータの速度や回転子位置を検出するエンコーダを備えることが必要である。
ここで、図7は、安全機能を備えた電力変換装置の従来技術であり、特許文献1に記載されているものである。
図7において、100はモータ駆動用の電力変換装置、200は交流電源、300はモータ、310は速度位置検出器としてのエンコーダである。また、電力変換装置100において、110は、指令信号用端子台111,モータ制御用マイコン112,PWM(パルス幅変調制御)用LSI113,エンコーダI/F(インターフェース)114を備えた制御基板、120はフォトカプラを有する電源基板、140は、安全関連信号用端子台141,安全用マイコン142,非常停止回路143を備えた安全基板、130はゲート信号によりIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子が駆動されるインバータ等の主回路である。
図7において、100はモータ駆動用の電力変換装置、200は交流電源、300はモータ、310は速度位置検出器としてのエンコーダである。また、電力変換装置100において、110は、指令信号用端子台111,モータ制御用マイコン112,PWM(パルス幅変調制御)用LSI113,エンコーダI/F(インターフェース)114を備えた制御基板、120はフォトカプラを有する電源基板、140は、安全関連信号用端子台141,安全用マイコン142,非常停止回路143を備えた安全基板、130はゲート信号によりIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のスイッチング素子が駆動されるインバータ等の主回路である。
この従来技術では、エンコーダ310が、安全通信機能を満たさない第1の位置信号と安全通信機能を満たす第2の位置信号(第1の位置信号よりも誤り検出・訂正能力が高い信号)とをエンコーダI/F114に出力し、モータ制御用マイコン112は、これらの位置信号に基づく速度検出値と外部コントローラ(図示せず)から受信した速度指令信号とを用いて、モータ300を駆動するための制御信号を生成し、かつ、エンコーダ310の正常・異常に関する診断信号を生成する。
安全用マイコン142は、モータ制御用マイコン112から第1,第2の位置信号及び診断信号を受信すると共に、外部コントローラから受信した安全信号、非常停止信号に基づき、モータ300に対する非常停止信号を生成する。非常停止回路143は非常停止信号に基づいてゲート遮断信号を生成し、電源基板120を介して主回路130に対するゲート信号を遮断することにより、モータ300を停止させている。なお、安全用マイコン142は、電源基板120からのゲート停止状態信号によりモータ300の非常停止動作を確認可能である。
また、図8は、特許文献2に記載された、安全機能を有するサーボシステムの構成図である。
図8において、150は安全コントローラ、160は信号入力部、170は、固定値記憶部171,監視部172,比較部173,信号発生部174を備えたセーフティユニット、180はコントローラ、190は、フィードバック処理部191,位置・速度制御部192,トルク制御部193,PWM駆動部194,停止部195,インバータ回路部196を備えたサーボドライバ、300Sはサーボモータ、310はエンコーダである。
図8において、150は安全コントローラ、160は信号入力部、170は、固定値記憶部171,監視部172,比較部173,信号発生部174を備えたセーフティユニット、180はコントローラ、190は、フィードバック処理部191,位置・速度制御部192,トルク制御部193,PWM駆動部194,停止部195,インバータ回路部196を備えたサーボドライバ、300Sはサーボモータ、310はエンコーダである。
この従来技術では、エンコーダ310から取り込んだフィードバック値と速度指令値との差が許容範囲外か否か、速度指令値及びフィードバック値が所定の上限値を上回っているか否か、等をセーフティユニット170内の比較部173が判断し、異常と判断した時に信号発生部174から停止部195にSTO信号(非常停止信号)を送ってインバータ回路部196の動作を停止させる。なお、外部から安全コントローラ150にSTO信号等が入力された場合にも、監視部172、信号発生部174、停止部195等の動作により、前記同様の非常停止動作を行っている。
次に、図9は、例えば工業用ロボットに使用される複数台のモータをそれぞれ駆動する従来のモータ駆動システムの概略構成図である。
図9において、11xは通信側がディジーチェーン接続された電力変換装置21,22を制御するモータコントローラ、15xは安全通信機能を持たないフィールドバス、21b,22bは外部通信回路、21x,22xは電力変換装置21,22内部の安全回路、41,42はモータ、31,32はエンコーダである。また、12xは安全コントローラであり、安全減速信号や非常停止信号を安全回路21x,22xに送信する機能を備えている。
図9において、11xは通信側がディジーチェーン接続された電力変換装置21,22を制御するモータコントローラ、15xは安全通信機能を持たないフィールドバス、21b,22bは外部通信回路、21x,22xは電力変換装置21,22内部の安全回路、41,42はモータ、31,32はエンコーダである。また、12xは安全コントローラであり、安全減速信号や非常停止信号を安全回路21x,22xに送信する機能を備えている。
図10は、図9の電力変換装置21の内部構成図である。
エンコーダ31に接続される電力変換装置21は、前述した外部通信回路21bと、安全CPU21c,21d、制御CPU21e、エンコーダI/F21f、ゲート遮断回路21g、フォトカプラ21h、及び、図示しないインバータ主回路を備えている。ここで、安全CPU21c,21d、ゲート遮断回路21g、フォトカプラ21h等は、図9における安全回路21xを構成している。
エンコーダ31に接続される電力変換装置21は、前述した外部通信回路21bと、安全CPU21c,21d、制御CPU21e、エンコーダI/F21f、ゲート遮断回路21g、フォトカプラ21h、及び、図示しないインバータ主回路を備えている。ここで、安全CPU21c,21d、ゲート遮断回路21g、フォトカプラ21h等は、図9における安全回路21xを構成している。
二重化された安全CPU21c,21dは、エンコーダ31やゲート遮断回路21gの動作を監視している。例えば、エンコーダ31に異常がある場合には、安全CPU21cまたは21dから非常停止信号を出力し、ゲート遮断回路21gを動作させて主回路の非常停止動作を行う。なお、1台の電力変換装置において、安全回路(例えば、図9の安全回路21x)を二重化して冗長構成にする場合もあり、その場合には、他方の安全回路内の安全CPUを介して、前記同様に非常停止動作を行う。
安全CPU21c,21dは、エンコーダ31からの診断信号を含む速度位置信号を取得する。エンコーダ31からの診断信号とは、フレームの損傷等を検出するためのCRC(巡回冗長検査)に用いる信号や、送受信毎に数値が変化するシーケンス番号、エンコーダを識別するための固有アドレス(ID)等を含んでいる。速度位置信号は、RS485インターフェースのシリアル通信等を物理層に用いて、数Mbps程度の高速でモータ41の速度信号や位置信号をディジタル値として取得する。エンコーダ31の正常・異常は、例えば、速度信号を所定の上下限値や速度指令値と比較することにより診断する。
エンコーダを変更した場合には、上記の診断信号の形式も変更されることになる。
その変更を想定した機能が安全CPU21c,21dに実装されていれば、安全CPU自身によって処理することができるが、実装されていない場合には、外部通信回路21bを通じて、速度演算用のタイムスタンプと共に図9の安全コントローラ12xに送信する。その場合、診断信号や速度位置信号の他に、電力変換装置21を他の電力変換装置22と識別するための固有アドレス等を付加して送信する。
その変更を想定した機能が安全CPU21c,21dに実装されていれば、安全CPU自身によって処理することができるが、実装されていない場合には、外部通信回路21bを通じて、速度演算用のタイムスタンプと共に図9の安全コントローラ12xに送信する。その場合、診断信号や速度位置信号の他に、電力変換装置21を他の電力変換装置22と識別するための固有アドレス等を付加して送信する。
図7〜図10に示したシステムでは、電力変換装置やセーフティユニットの内部でエンコーダの正常・異常を診断しており、診断のためのハードウェアやソフトウェアが複雑になる恐れがある。また、各モータに複数種類のエンコーダを搭載して故障に備えたり、エンコーダ自身にマイコンやASIC(特定用途向け集積回路)等を複数搭載して診断機能を強化する等の対策も知られているが、これらの安全対策は過剰なものであり、高コストの要因にもなっていた。
そこで、本発明の解決課題は、電力変換装置に内蔵された安全回路の一部の機能を上位の安全コントローラ側に移行してハードウェア及びソフトウェアを簡略化したモータ駆動システムを提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、モータ駆動用の電力変換装置を複数台備え、これらの電力変換装置を外部のコントローラにより制御するようにしたモータ駆動システムにおいて、
前記コントローラは、
前記電力変換装置により前記モータを所定速度で駆動するための制御信号を生成するモータコントローラと、前記モータにそれぞれ取り付けられたエンコーダの出力信号に基づいて安全動作を行わせるための安全信号を出力する安全コントローラと、を備え、
前記電力変換装置は、
前記エンコーダの出力信号を当該エンコーダの固有アドレスと共に安全通信機能付きフィールドバスを介して前記安全コントローラに送信し、かつ、前記安全コントローラから前記安全通信機能付きフィールドバスを介して送信された安全信号を受信して安全動作を行う安全回路を備え、
前記安全動作は、
前記安全コントローラが前記エンコーダから出力された速度信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダの異常を検出したときに、当該エンコーダが取り付けられたモータの運転を停止するように当該モータ駆動用の電力変換装置の出力を遮断する非常停止動作を少なくとも含むことを特徴とする。
前記コントローラは、
前記電力変換装置により前記モータを所定速度で駆動するための制御信号を生成するモータコントローラと、前記モータにそれぞれ取り付けられたエンコーダの出力信号に基づいて安全動作を行わせるための安全信号を出力する安全コントローラと、を備え、
前記電力変換装置は、
前記エンコーダの出力信号を当該エンコーダの固有アドレスと共に安全通信機能付きフィールドバスを介して前記安全コントローラに送信し、かつ、前記安全コントローラから前記安全通信機能付きフィールドバスを介して送信された安全信号を受信して安全動作を行う安全回路を備え、
前記安全動作は、
前記安全コントローラが前記エンコーダから出力された速度信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダの異常を検出したときに、当該エンコーダが取り付けられたモータの運転を停止するように当該モータ駆動用の電力変換装置の出力を遮断する非常停止動作を少なくとも含むことを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載したモータ駆動システムにおいて、前記安全動作は、前記安全コントローラが前記エンコーダから出力された速度信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダが取り付けられたモータを減速するように当該モータ駆動用の電力変換装置を制御する安全減速動作を更に含むことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載したモータ駆動システムにおいて、前記エンコーダから出力される速度信号が、第1の信号と、この第1の信号より誤り検出・訂正能力が高く、安全通信機能を満たす第2の信号とを含み、前記安全コントローラは、前記第1の信号,前記第2の信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダの異常を検出したときに前記安全信号を出力することを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載したモータ駆動システムにおいて、前記安全コントローラは、外部から非常停止信号が入力されたときに所定のモータの運転を停止するように当該モータ駆動用の電力変換装置を制御可能であることを特徴とする。
本発明によれば、電力変換装置内の安全回路にハードウェアやソフトウェアを追加したり、または、エンコーダ内部で演算処理を行わせることなく、上位の安全コントローラ側でエンコーダの正常・異常を診断することができる。
このため、機能安全の要求を満たし、信頼性の高いモータ駆動システムを構築することができ、システム全体の簡略化、低コスト化に寄与すると共に、開発期間の短縮も可能になる。
このため、機能安全の要求を満たし、信頼性の高いモータ駆動システムを構築することができ、システム全体の簡略化、低コスト化に寄与すると共に、開発期間の短縮も可能になる。
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、この実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成図であり、図9と同一の部分には同一の参照符号を付してある。以下では、主として図9と異なる部分を中心に説明する。
図1は、この実施形態に係るモータ駆動システムの概略構成図であり、図9と同一の部分には同一の参照符号を付してある。以下では、主として図9と異なる部分を中心に説明する。
図1において、コントローラ10はモータ41,42を制御するための速度指令値等を生成するモータコントローラ11と、エンコーダ31,32等の故障発生時に非常停止動作や安全減速動作を行わせる安全コントローラ12とを備えている。
コントローラ10には、エンコーダ31,32から出力された速度信号(速度位置信号)を速度指令値と比較する速度比較部10a、上記速度信号に基づいて回転子の速度や位置を求める速度位置取得部10b、異常発生時の非常停止動作や安全減速動作を行わせるための安全信号を生成する安全信号出力部10c等が設けられている。
コントローラ10には、エンコーダ31,32から出力された速度信号(速度位置信号)を速度指令値と比較する速度比較部10a、上記速度信号に基づいて回転子の速度や位置を求める速度位置取得部10b、異常発生時の非常停止動作や安全減速動作を行わせるための安全信号を生成する安全信号出力部10c等が設けられている。
コントローラ10の出力信号は、安全通信機能付きフィールドバス15を介して、通信側がディジーチェーン接続された複数台の電力変換装置21,22の外部通信回路21b,22bに入力されている。ここで、電力変換装置の台数は2台に限定されないことは言うまでもない。なお、16a,17aはモータ動力線、16b,17bはエンコーダ通信線である。
安全通信機能付きフィールドバス(安全通信バス)15は、データの損傷や送受信順序の不正を防止するため、前述したCRCに用いる信号や、送受信毎に数値が変化するシーケンス番号、エンコーダの固有アドレス等に関する技術を含んでおり、例えば、EtherCAT(登録商標)用のSafety over EtherCAT(登録商標)や、Profinet用のProfisafe、Ethernet/IP(登録商標)用のCIP Safety等の国際標準化されたフィールドバスが使用される。
電力変換装置21,22の内部には、モータ41,42を制御するための演算や指令を行う制御回路(図示せず)と、ゲート駆動回路やIGBT等のスイッチング素子、ダイオード整流器等からなる主回路(図示せず)と、制御回路からの非常停止信号に基づきゲート遮断信号を生成して主回路からモータ41,42への電力供給を遮断する非常停止動作や、所定の速度パターンに従ってモータ41,42を減速させる安全減速動作を実行するための安全回路21a,22aと、が設けられている。
安全回路21a,22aは、前述した図10における安全CPU21c,21d、ゲート遮断回路21g等と同様に構成されているが、図10の安全CPU21c,21dが有する機能からエンコーダ31,32の正常・異常を診断する機能を除いたものであれば良い。
安全回路21a,22aは、前述した図10における安全CPU21c,21d、ゲート遮断回路21g等と同様に構成されているが、図10の安全CPU21c,21dが有する機能からエンコーダ31,32の正常・異常を診断する機能を除いたものであれば良い。
モータ41,42の回転軸に取り付けられたエンコーダ31,32は、周知のように、回転速度や位置(角度)を検出するための円盤を備えている。光学式検出器の場合には、発光素子及び受光素子を用いて光の明暗パターンから求める方式や、円盤上に描かれたコードパターンを読み取って絶対位置を取得する方式があり、機械式検出器であれば、複数のギアによる回転方向を受光素子等を用いて検出する方式がある。また、磁気センサを用いて、磁気パターンから回転速度や回転数を検出するものもあり、本実施形態のエンコーダ31,32は上述した何れの方式であっても良い。
エンコーダ31,32の受光素子等から得られたアナログ信号は、アンプを介してマイコンやASIC等の内部または外部のA/Dコンバータやカウンタによりディジタル変換され、信号処理される。ここで、信号処理とは、例えば速度や位置のカウント値の監視、エラー監視、複数の位置や信号の比較、安全回路21a,22aに送信するためのフレームデータの生成等を含む。得られたフレームデータは、外部伝送回路及びエンコーダ通信線16b,17bを介して電力変換装置21,22内の安全回路21a,22aに送信される。
次に、図2は、コントローラ10内の安全コントローラ12と外部機器との接続状態を示す全体構成図である。この図2において、参照符号20は上記電力変換装置21,22を示し、参照符号30は同じくエンコーダ31,32を示している。
安全コントローラ12は、電力変換装置21,22の安全回路21a,22aから、速度位置信号を含むエンコーダ31,32の出力情報を取得してエンコーダ31,32の正常・異常を診断する診断処理を行う。
エンコーダ31,32には、安全回路21a,22aによってそれぞれ固有アドレスが与えられており、この固有アドレスを用いれば、安全コントローラ12によるエンコーダ31,32の識別及び取得情報の同定が可能である。
安全コントローラ12による診断処理に当たっては、該当する電力変換装置21,22に対する速度指令値とエンコーダ31,32から取得した速度位置信号とを比較し、データのビット喪失、速度値の乖離等の有無を診断する。診断の結果、エンコーダ31,32に異常がある場合には、フィールドバス15を介した安全通信機能を用いて、各電力変換装置21,22に対する非常停止信号を送信し、モータ41,42への電力供給を遮断することができる。
エンコーダ31,32には、安全回路21a,22aによってそれぞれ固有アドレスが与えられており、この固有アドレスを用いれば、安全コントローラ12によるエンコーダ31,32の識別及び取得情報の同定が可能である。
安全コントローラ12による診断処理に当たっては、該当する電力変換装置21,22に対する速度指令値とエンコーダ31,32から取得した速度位置信号とを比較し、データのビット喪失、速度値の乖離等の有無を診断する。診断の結果、エンコーダ31,32に異常がある場合には、フィールドバス15を介した安全通信機能を用いて、各電力変換装置21,22に対する非常停止信号を送信し、モータ41,42への電力供給を遮断することができる。
なお、安全回路21a,22aを介して安全コントローラ12が取得するエンコーダ31,32の速度位置信号は、前述した特許文献1と同様に、第1の位置信号と安全通信機能を満たす第2の位置信号(第1の位置信号よりも誤り検出・訂正能力が高い信号)とを含む信号であっても良く、この場合には、第1,第2の位置信号に基づく速度検出値をそれぞれ速度指令値と比較してエンコーダ31,32の正常・異常を診断すれば良い。
更に、安全コントローラ12は、上記の診断処理の他に、例えば図2に示す非常停止ボタン13や安全カーテン14等からの非常停止信号を受けて、電力変換装置21,22の出力を遮断する安全制御も行なう。
更に、安全コントローラ12は、上記の診断処理の他に、例えば図2に示す非常停止ボタン13や安全カーテン14等からの非常停止信号を受けて、電力変換装置21,22の出力を遮断する安全制御も行なう。
図3は、この実施形態における安全回路21a,22a及び安全コントローラ12の動作を示すフローチャートである。
1台の電力変換装置(例えば、図1の電力変換装置21)において安全回路21aを二重化して冗長構成とした場合には、一方の安全回路が自己の安全CPUの状態を診断する自己診断モードと、他方の安全回路の安全CPUの状態を診断する相互診断モードとが設けられる(ステップS1)。この自己診断または相互診断によって何れかの安全回路の異常が検出された場合には、正常な安全回路を用いて以下の処理を実行する。
1台の電力変換装置(例えば、図1の電力変換装置21)において安全回路21aを二重化して冗長構成とした場合には、一方の安全回路が自己の安全CPUの状態を診断する自己診断モードと、他方の安全回路の安全CPUの状態を診断する相互診断モードとが設けられる(ステップS1)。この自己診断または相互診断によって何れかの安全回路の異常が検出された場合には、正常な安全回路を用いて以下の処理を実行する。
まず、安全回路(例えば、図1の電力変換装置21内の安全回路21aとする)は、エンコーダ31から速度位置信号を含むエンコーダデータを取得し(ステップS2)、このデータを上位の安全コントローラ12に送信する(ステップS3)。
安全コントローラ12では、受信したデータが電力変換装置21に対応するエンコーダ31からのデータか否かを判断する(ステップS4)。対応エンコーダ31からのデータである場合には(ステップS4Yes)、速度位置信号や速度指令値等を用いてエンコーダ31の正常・異常を診断する(ステップS5)。その結果、エンコーダ31の異常と診断した場合には(ステップS5Yes)、安全回路21aを介して主回路に対するゲート遮断信号を出力する(ステップS7)。
また、ステップS5においてエンコーダ31に異常なしと診断した場合であっても(ステップS5No)、図2に示した非常停止ボタン13や安全カーテン14の動作により非常停止信号を受信した場合には(ステップS6Yes)、安全回路21aを介して主回路に対するゲート遮断信号を出力する(ステップS7)。
安全コントローラ12では、受信したデータが電力変換装置21に対応するエンコーダ31からのデータか否かを判断する(ステップS4)。対応エンコーダ31からのデータである場合には(ステップS4Yes)、速度位置信号や速度指令値等を用いてエンコーダ31の正常・異常を診断する(ステップS5)。その結果、エンコーダ31の異常と診断した場合には(ステップS5Yes)、安全回路21aを介して主回路に対するゲート遮断信号を出力する(ステップS7)。
また、ステップS5においてエンコーダ31に異常なしと診断した場合であっても(ステップS5No)、図2に示した非常停止ボタン13や安全カーテン14の動作により非常停止信号を受信した場合には(ステップS6Yes)、安全回路21aを介して主回路に対するゲート遮断信号を出力する(ステップS7)。
なお、図4はエンコーダ31,32と電力変換装置21,22との間で送受信されるデータフレームの説明図、図5は電力変換装置21,22と安全コントローラ12との間で送受信されるデータフレームの説明図である。
エンコーダ31,32がシリアルエンコーダである場合、RS485等のインターフェースを用いてシリアル通信上のデータフレームをエンコーダ31,32から電力変換装置21,22に送信し、位置データを受け渡す(図4)。また、電力変換装置21,22から安全通信機能付きフィールドバス15を介して、エンコーダ31,32から受信した位置データを固有アドレスと共に安全コントローラ12に送信する(図5)。
エンコーダ31,32がシリアルエンコーダである場合、RS485等のインターフェースを用いてシリアル通信上のデータフレームをエンコーダ31,32から電力変換装置21,22に送信し、位置データを受け渡す(図4)。また、電力変換装置21,22から安全通信機能付きフィールドバス15を介して、エンコーダ31,32から受信した位置データを固有アドレスと共に安全コントローラ12に送信する(図5)。
安全コントローラ12は、安全通信機能付きフィールドバス15を介して取得した速度信号に基づいて、IEC61800−5−2の国際標準規格で定められる、安全減速や安全速度制限等の処理を実現することが可能であり、これによって電力変換装置21,22に内蔵された安全回路21a,22aのハードウェアやソフトウェアを簡略化することができる。
例えば、図6に示す安全減速処理は、時刻t1で外部から減速信号が入力されることにより、あるいは、装置の設計や組み込まれた安全ソフトの動作によって決定される条件を満足した時に開始される。
図6の動作は、モータを一定速度で運転している時にエンコーダを用いてモータの速度を検出しており、時刻t1以後は予め設定された減速時間に従ってモータ速度が低下していること(安全減速中)を監視すると共に、モータ速度が時刻t2で規定値に達した場合には非常停止させ、その後、時刻t3から通常運転に移行させてモータを加速していく例である。
図6の動作は、モータを一定速度で運転している時にエンコーダを用いてモータの速度を検出しており、時刻t1以後は予め設定された減速時間に従ってモータ速度が低下していること(安全減速中)を監視すると共に、モータ速度が時刻t2で規定値に達した場合には非常停止させ、その後、時刻t3から通常運転に移行させてモータを加速していく例である。
従来では、上記のような安全減速処理を電力変換装置に内蔵された安全回路により行っているが、本実施形態においては、上位の安全コントローラ12が実行することにより、安全回路21a,22aを含む電力変換装置21,22のハードウェアやソフトウェアの簡略化に寄与することが可能である。
10:コントローラ
10a:速度比較部
10b:速度位置取得部
10c:安全信号出力部
11: モータコントローラ
12:安全コントローラ
13:非常停止ボタン
14:安全カーテン
15:安全通信機能付きフィールドバス
16a,17a:モータ動力線
16b,17b:エンコーダ通信線
21,22:電力変換装置
21a,22a:安全回路
21b,22b:外部通信回路
21c,21d:安全CPU
21e:制御CPU
21f:エンコーダI/F
21g:ゲート遮断回路
31,32:エンコーダ
41,42:モータ
10a:速度比較部
10b:速度位置取得部
10c:安全信号出力部
11: モータコントローラ
12:安全コントローラ
13:非常停止ボタン
14:安全カーテン
15:安全通信機能付きフィールドバス
16a,17a:モータ動力線
16b,17b:エンコーダ通信線
21,22:電力変換装置
21a,22a:安全回路
21b,22b:外部通信回路
21c,21d:安全CPU
21e:制御CPU
21f:エンコーダI/F
21g:ゲート遮断回路
31,32:エンコーダ
41,42:モータ
Claims (4)
- モータ駆動用の電力変換装置を複数台備え、これらの電力変換装置を外部のコントローラにより制御するようにしたモータ駆動システムにおいて、
前記コントローラは、
前記電力変換装置により前記モータを所定速度で駆動するための制御信号を生成するモータコントローラと、前記モータにそれぞれ取り付けられたエンコーダの出力信号に基づいて安全動作を行わせるための安全信号を出力する安全コントローラと、を備え、
前記電力変換装置は、
前記エンコーダの出力信号を当該エンコーダの固有アドレスと共に安全通信機能付きフィールドバスを介して前記安全コントローラに送信し、かつ、前記安全コントローラから前記安全通信機能付きフィールドバスを介して送信された安全信号を受信して安全動作を行う安全回路を備え、
前記安全動作は、
前記安全コントローラが前記エンコーダから出力された速度信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダの異常を検出したときに、当該エンコーダが取り付けられたモータの運転を停止するように当該モータ駆動用の電力変換装置の出力を遮断する非常停止動作を少なくとも含むことを特徴とするモータ駆動システム。 - 請求項1に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記安全動作は、
前記安全コントローラが前記エンコーダから出力された速度信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダが取り付けられたモータを減速するように当該モータ駆動用の電力変換装置を制御する安全減速動作を更に含むことを特徴とするモータ駆動システム。 - 請求項1または2に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記エンコーダから出力される速度信号が、第1の信号と、この第1の信号より誤り検出・訂正能力が高く、安全通信機能を満たす第2の信号とを含み、
前記安全コントローラは、前記第1の信号,前記第2の信号と速度指令値とに基づいて当該エンコーダの異常を検出したときに前記安全信号を出力することを特徴とするモータ駆動システム。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載したモータ駆動システムにおいて、
前記安全コントローラは、外部から非常停止信号が入力されたときに所定のモータの運転を停止するように当該モータ駆動用の電力変換装置を制御可能であることを特徴とするモータ駆動システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018042490A JP2019161759A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | モータ駆動システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018042490A JP2019161759A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | モータ駆動システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019161759A true JP2019161759A (ja) | 2019-09-19 |
Family
ID=67992710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018042490A Withdrawn JP2019161759A (ja) | 2018-03-09 | 2018-03-09 | モータ駆動システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019161759A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021127805A1 (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种变频器的功能安全装置 |
CN113193811A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-30 | 苏州汇川技术有限公司 | 电机安全控制系统及控制方法 |
WO2022091818A1 (ja) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 川崎重工業株式会社 | 自動システムの制御盤及びロボットシステム |
WO2023276043A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 株式会社Fuji | サーボシステムおよび多関節ロボット |
KR200496521Y1 (ko) | 2021-03-11 | 2023-02-17 | 주식회사 디씨엠건기 | 모터 제어용 스위치 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010152595A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Omron Corp | サーボシステムおよび安全制御機器 |
US20120074876A1 (en) * | 2010-02-01 | 2012-03-29 | Redler Yesaiahu | Apparatus and method for optimizing current use during control of multiple motors |
JP2017147841A (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2017167704A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | ブラザー工業株式会社 | 速度監視装置と速度監視方法 |
-
2018
- 2018-03-09 JP JP2018042490A patent/JP2019161759A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010152595A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Omron Corp | サーボシステムおよび安全制御機器 |
US20120074876A1 (en) * | 2010-02-01 | 2012-03-29 | Redler Yesaiahu | Apparatus and method for optimizing current use during control of multiple motors |
JP2017147841A (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP2017167704A (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | ブラザー工業株式会社 | 速度監視装置と速度監視方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021127805A1 (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-01 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种变频器的功能安全装置 |
WO2022091818A1 (ja) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 川崎重工業株式会社 | 自動システムの制御盤及びロボットシステム |
KR200496521Y1 (ko) | 2021-03-11 | 2023-02-17 | 주식회사 디씨엠건기 | 모터 제어용 스위치 |
CN113193811A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-30 | 苏州汇川技术有限公司 | 电机安全控制系统及控制方法 |
WO2023276043A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 株式会社Fuji | サーボシステムおよび多関節ロボット |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019161759A (ja) | モータ駆動システム | |
JP6658056B2 (ja) | 電力変換装置 | |
EP3588208B1 (en) | Servo system | |
US8659254B2 (en) | Servo system, servo motor driving device, safety unit and method for controlling servo system | |
CA2967528C (en) | Electromechanical drive system | |
US7911333B2 (en) | Motion monitoring | |
JP4968069B2 (ja) | 異常検出装置付きエンコーダおよびその制御システム | |
JP6607098B2 (ja) | 速度監視装置と速度監視方法 | |
JP2000246878A (ja) | 機械における安全上重要な工程を監視する監視装置および監視方法 | |
JP4525593B2 (ja) | シリアル通信による制御システム | |
JP6641920B2 (ja) | 電力変換装置 | |
CN111555662A (zh) | 马达控制系统、马达控制装置 | |
US20190386594A1 (en) | Motor control apparatus driving one main axis switchingly by two motors | |
JP4881702B2 (ja) | モータ制御装置 | |
US20230042139A1 (en) | System and Method for Monitoring a Failsafe Function of Sensors in a Motor | |
JP2009058338A (ja) | ロータリエンコーダおよび電子制御システム | |
WO2017216938A1 (ja) | サーボ制御診断システム | |
KR101194563B1 (ko) | 네트워크 기반 모션 제어 시스템 및 그 방법 | |
JP5043636B2 (ja) | ロータリエンコーダ | |
JP2007288829A (ja) | 機械の異常検出方法およびその装置 | |
JP6201457B2 (ja) | ドライブ機器 | |
WO2022190547A1 (ja) | 処理装置、及びサーボシステムの安全機能の向上方法 | |
WO2021065185A1 (ja) | モータ制御装置及びモータ制御システム | |
JP5043640B2 (ja) | ロータリエンコーダ | |
JP5166002B2 (ja) | 電子制御システムおよびこれに用いるロータリエンコーダ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211130 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20220216 |