JP2022141497A - システム設定支援装置およびシステム設定支援プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】モータ駆動システムにおいてモータの駆動パターンの設定の最適化を支援する技術を提供する。【解決手段】一台または複数台のモータ(41)と、モータ(41)の駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいてモータ(41)を駆動するモータ制御部(30)と、を備えるモータ駆動システム(20)において一台または複数台のモータ(41)の駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援装置(10、50、60)である。所定期間における一台または複数台のモータ(41)の合計消費電力の変動パターン及び最大値と、一台または複数台のモータ(41)の合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部(12)と、一台または複数台のモータ(41)のうちの少なくとも一台のモータ(41)における駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部(11、12、13)と、を備える。【選択図】図7
Description
本発明は、負荷装置とモータを含む制御対象を制御するモータ制御装置を有するモータ駆動システムにおいて、モータの駆動パターンの設定や構成装置の選定を支援するシステム設定支援装置および、システム設定支援プログラムに関する。
モータ駆動システムにおいて制御の対象となる装置の情報(各軸の慣性モーメント値、負荷トルク値、移動距離、速度、加速度など)を基に、所定の動作が可能なモータおよびアンプ等の機器の選定をすることが行われている。この選定作業は計算項目が多いため、専用のモータ駆動システム選定装置を用いて行われている。これに関して、機械に使用されるモータと駆動アンプを備えたサーボシステム(モータ駆動システム)の選定を行うサーボシステム選定装置が公知である。この技術では、機械情報10、機械運転情報12、および選定対象となる少なくとも1つのサーボシステムのサーボシステム情報14を入力する入力部16を備えている。また、入力部16に入力された機械運転情報12に基づいてサーボシステムの消費電力を機械情報10およびサーボシステム情報14を用いて、入力部16に入力されたサーボシステム毎に全消費電力量、全損失、あるいは電力効率の少なくとも一つを計算する演算部18と、演算部18により計算した全消費電力量、全損失、あるいは電力効率の少なくとも一つを入力部16に入力されたサーボシステム毎に表示または出力する第1の出力部20を備えている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、モータ駆動システムを構成する複数のモータの駆動パターンが最適化されていない状態で、モータ駆動システムの構成装置が選定された場合には、当該構成装置の仕様が過剰仕様となり、システムとしてのコストが最適化されない場合があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータ駆動システムにおいてモータの駆動パターンの設定の最適化を支援する技術を提供することである。
上記目的を達成するための本発明は、負荷装置を駆動する一台または複数台のモータと、前記モータの駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータを駆動するモータ制御部と、を備えるモータ駆動システムにおいて前記一台または複数台のモータの駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援装置であって、
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部と、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部と、を備えることを特徴とする、システム設定支援装置である。
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部と、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部と、を備えることを特徴とする、システム設定支援装置である。
これによれば、所定期間における、モータ駆動システムを構成する一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、当該一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を視覚的に確認しつつ、一台または複数台のモータのうちの少なくともいずれかについて、パターン変更部を用いて容易に駆動パターンを変更することができる。
これにより、合計消費電力や合計回生電力を低減するための調整を容易に行うことができ、モータ駆動システムの構成装置が過剰容量を有することを抑制でき、構成装置の仕様を最適化することができる。
また、本発明においては、前記表示部に、前記所定期間における前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における、駆動パターンと、消費電力及び回生電力の変動パターンと、をさらに表示させるようにしてもよい。
これによれば、モータ駆動システムを構成する一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、最大値や、合計回生電力の変動パターン、最大値が生じる理由をより効率的に理解することができ、より効率的に、合計消費電力や合計回生電力を低減するための調整を行うことができ、構成装置の仕様を最適化することが可能となる。
また、本発明においては、前記モータ駆動システムの構成装置の候補及び該候補の仕様情報を記憶する記憶部と、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定部をさらに備えるようにしてもよい。
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定部をさらに備えるようにしてもよい。
これによれば、モータ駆動システムにおける合計消費電力や合計回生電力を低減するための調整を行えることに加え、より容易に、構成装置を選定することが可能となる。
また、本発明においては、前記モータ駆動システムの構成装置は、前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力を蓄積活用する回生電力活用装置と、前記回生電力を損失させる回生電力損失装置を含み、
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させるようにしてもよい。
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させるようにしてもよい。
ここで、回生電力活用装置の具体例としては、平滑コンデンサ、蓄電池が考えられ、回生電力損失装置の具体例としては、回生抵抗等を挙げることができる。そして、回生電力損失装置で損失となっている回生電力を回生電力活用装置で回生活用するための構成装置を提示することが可能となる。これによれば、一台または複数台のモータにおける回生電力を損失なく、より効率よく活用できるシステムの設定を支援することができる。
また、本発明においては、前記モータ駆動システムの構成装置は、電源、電源ケーブル
、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズを含み、
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源および/またはモータ、コンバータ、の仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させるようにしてもよい。
、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズを含み、
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源および/またはモータ、コンバータ、の仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させるようにしてもよい。
これによれば、電源の電圧、設置状態、モータケーブルの浮遊容量等の仕様に基づいて、適切な電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータや配線用遮断器、ヒューズを提示することが可能となる。
また、本発明においては、前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定するようにしてもよい。
あるいは、前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定するようにしてもよい。
これによれば、より確実に適切な浮遊容量を有するモータケーブルあるいは、モータケーブルの浮遊容量に応じたノイズフィルタを選択することが可能となる。
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定するようにしてもよい。
あるいは、前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定するようにしてもよい。
これによれば、より確実に適切な浮遊容量を有するモータケーブルあるいは、モータケーブルの浮遊容量に応じたノイズフィルタを選択することが可能となる。
また、本発明は、負荷装置を駆動する一台または複数台のモータと、前記モータの駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータを駆動するモータ制御部と、を備えるモータ駆動システムにおいて前記一台または複数台のモータの駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援プログラムであって、
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示部に表示させる表示ステップと、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする、システム設定支援プログラムであってもよい。
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示部に表示させる表示ステップと、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする、システム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記表示ステップにおいて、前記所定期間における前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における、駆動パターンと、消費電力及び回生電力の変動パターンと、をさらに表示させることを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記モータ駆動システムの構成装置の候補及び該候補の仕様情報を記憶部に記憶する記憶ステップと、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変
動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定ステップと、をさらにコンピュータに実行させるようことを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変
動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定ステップと、をさらにコンピュータに実行させるようことを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記モータ駆動システムの構成装置は、前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力を蓄積活用する回生電力活用装置と、前記回生電力を損失させる回生電力損失装置を含み、
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記モータ駆動システムの構成装置は、電源、電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズを含み、
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源、電源ケーブル、モータケーブル、コンバータの少なくともいずれかの仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源、電源ケーブル、モータケーブル、コンバータの少なくともいずれかの仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定することを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定することを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
また、本発明は、前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定することを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定することを特徴とする、上記のシステム設定支援プログラムであってもよい。
なお、上記した課題を解決するための手段は、可能な限り組合せて実施可能である。
本発明によれば、モータ駆動システムにおいてモータの駆動パターンの設定を支援することができ、より容易に、モータの駆動パターンの最適化を図ることが可能となる。
<適用例>
以下、本開示の適用例について説明する。本開示に係るシステム設定支援装置10は、図1に示すような、負荷装置42と、負荷装置42を駆動するモータ41を含む制御対象40を制御するモータ制御装置30に適用される。より詳細には、システム設定支援装置10は、モータ制御装置30において制御対象40を制御するための制御条件を設定するための装置である。
以下、本開示の適用例について説明する。本開示に係るシステム設定支援装置10は、図1に示すような、負荷装置42と、負荷装置42を駆動するモータ41を含む制御対象40を制御するモータ制御装置30に適用される。より詳細には、システム設定支援装置10は、モータ制御装置30において制御対象40を制御するための制御条件を設定するための装置である。
システム設定支援装置10は、図2に示すように、PC(パーソナルコンピュータ)に設定支援プログラムをインストールした装置であり、演算処理部14、UI部15、表示制御部16、記憶部17を有する。演算処理部14は、内部に、データ取得部14a、電力算出部14b、最大電力算出部14cを含む。
モータ制御装置30が複数のモータ41を駆動する場合、図4に示すように、第1モータ~第3モータのような複数のモータが、加速と減速をすることが考えられる。この場合、各モータは、加速、等速運動、減速をおこなって停止する。そして、システム全体としての消費電力と回生電力は、図4の最下段のグラフのように変化し、特定の時間範囲において、消費電力が最大となる時間と、回生電力が最大となる時間が生じる。本開示では、この最大消費電力と最大回生電力の値が低下するように、各モータの駆動パターンを変更することとした。具体的には、図5の第3段のグラフに示すように、特定のモータの駆動
パターンをシフトさせて、他のモータの駆動パターンと加速部分や、減速部分が重ならないようにする。
パターンをシフトさせて、他のモータの駆動パターンと加速部分や、減速部分が重ならないようにする。
より具体的な制御としては、図7に示すように、各モータにおける消費電力、回生電力を取得し(S103)、最大消費電力と最大回生電力の値と時刻を演算、表示する(S106)。そして、この最大消費電力と最大回生電力がそれぞれの閾値1以下となる(S107でYes)まで、各モータの駆動パターンを繰り返し変更して調整する(S108)。
その際、図8に示すような表示を見ながら、各モータの駆動パターンを変更することが可能である。このように、本適用例では、所定期間における、モータ駆動システムを構成する複数のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、当該複数のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を視覚的に確認しつつ、複数のモータについて、容易に駆動パターンを変更することができる。
これにより、合計消費電力や合計回生電力を低減するための調整を容易に行うことができ、モータ駆動システムの構成装置が過剰容量を有することを抑制でき、構成装置の仕様を最適化することができる。
以下、図面に基づいて、本開示の実施例について詳細に説明する。
<実施例1>
図1に、本実施例におけるシステム設定支援装置10及びモータ駆動システム20のブロック図を示す。本実施例におけるシステム設定支援装置10は、ロボットアーム等の負荷装置42を駆動するモータ41を制御するモータ制御部としてのモータ制御装置30における、モータ41の駆動パターンの設定を支援する装置である。なお、図1においてはモータ制御装置30によって制御されるモータ41が一つのみ記載されているが、モータ制御装置30によって制御されるモータ41は後述のように複数台であってもよい。
図1に、本実施例におけるシステム設定支援装置10及びモータ駆動システム20のブロック図を示す。本実施例におけるシステム設定支援装置10は、ロボットアーム等の負荷装置42を駆動するモータ41を制御するモータ制御部としてのモータ制御装置30における、モータ41の駆動パターンの設定を支援する装置である。なお、図1においてはモータ制御装置30によって制御されるモータ41が一つのみ記載されているが、モータ制御装置30によって制御されるモータ41は後述のように複数台であってもよい。
モータ制御装置30は、モータ41を、PLC(Programmable Logic Controller)等
の上位装置(図示略)から入力される指令に従って制御する。モータ41と負荷装置42とにより制御対象40が構成され、モータ制御装置30と制御対象40とによりモータ駆動システム20が構成されている。
の上位装置(図示略)から入力される指令に従って制御する。モータ41と負荷装置42とにより制御対象40が構成され、モータ制御装置30と制御対象40とによりモータ駆動システム20が構成されている。
以下、システム設定支援装置10の構成及び動作を具体的に説明する。図2に、システム設定支援装置10の機能ブロック図を示す。本実施例に係るシステム設定支援装置10は、PC(パーソナルコンピュータ)に設定支援プログラムをインストールした装置である。図2に示すように、PCにインストールされた設定支援プログラムは、PCの本体部(CPUとその周辺デバイスからなる部分)13を、演算処理部14、UI部15及び表示制御部16、記憶部17として動作させる。演算処理部14、UI部15及び表示制御部16はPCに内蔵されたCPUにより構成される。記憶部17は、PCに内蔵されたHDD(ハードディスクドライブ)やフラッシュメモリ等であってもよく、PCに外付けされたものであってもよい。
また、システム設定支援装置10は、入力装置11及び表示部としての表示装置12を備える。入力装置11としてはPC付属のキーボードやマウスを使用することが可能であり、ユーザによりモータ41の仕様や数量等、消費電力や回生電力の演算やシステムの構成装置の選定に必要な情報が入力される。また、表示装置12としては通常の液晶ディスプレイ等を使用することが可能であり、演算処理部14で演算された消費電力の変動パターンや、最大電力の値や、最大電力を消費する時刻が表示可能となっている。
表示制御部16は、表示装置12の画面上に、演算処理部14又はUI部15から指示された内容の画像を表示する機能ブロックである。UI部15は、ユーザによって入力装置11から入力されて指定された種類の処理を、ユーザにより指定された処理条件で演算処理部14に実行させる機能ブロックである。
演算処理部14は、内部に、各モータ41における速度データや、トルクのデータを取得するデータ取得部14aを含む。また、データ取得部14aによって取得された各モータ41のトルク等から、個々のモータ41の消費電力、回生電力、モータ駆動システム20全体の合計消費電力や合計回生電力を算出する電力算出部14b、合計消費電力や合計回生電力が最大となる時刻と最大値を算出する最大電力算出部14cを含む。なお、本実施例におけるパターン変更部(後述)は、例えば図2における入力装置11、表示装置12、PC本体部13(データ取得部14a、電力算出部14b、最大電力算出部14cを除く)により構成される。なお、本実施例におけるシステム設定支援装置10は、単一のPCで実現されるものでなくてもよく、上記の各機能ブロックを複数のPC及び周辺装置で分担して実現してもよい。また、ネットワークやインターネット等で連携された複数のPCや、サーバ、携帯端末を含んでいてもよい。
次に、図3を用いて、本開示におけるモータ制御装置30についてより詳細に説明する。図3に示すように、本開示におけるモータ制御装置30は、複数のモータを接続可能であって、複数のモータの群からなるモータ群41a、41bにおけるそれぞれのモータを独立に制御することが可能となっている。
モータ制御装置30は、電源31から直流電力の供給を受け、電圧を変換する直流変換部32を有する。この直流変換部32にはノイズフィルタ321と、昇圧のためのDCDCコンバータ322が含まれ、電源31からの直流電力における電圧は、直流変換部32でノイズ除去されるとともに昇圧される。直流変換部32の出力は、モータ群41aを制御するための第1ユニット33aと、モータ群41bを制御するための第2ユニット33bに入力される。より詳細には、昇圧後の直流電力は、第1ユニット33aに供給されるとともに、第2ユニット33bへは第1ユニット33a経由で供給される。なお、本実施例では電源31は直流電源として説明したが、交流電源が用いられてもよい。
次に、第1ユニット33aの内部構成について説明する。コンバータ部331aは、蓄電モジュール(不図示)を有する。蓄電モジュールはバックアップ電源としても機能する。また、インバータ部332aが回生運転を行うことで余剰なエネルギが発生した場合には、コンバータ331aはその余剰なエネルギを用いて蓄電モジュールを充電する。
インバータ部332aには、複数のインバータが内蔵されている。インバータ部332aにはモータ群41aを構成するモータと同数のインバータが備えられており、直流電力を交流の出力に変換して接続されたモータ41を駆動する。モータ群41aを構成するモータ41は、各々ロボットアーム等の負荷装置42と駆動可能に結合されており、各々独立に動作することが可能になっている。第2ユニット33bの構成は、第1ユニット33aと同等であるので、ここでは説明を省略する。
図4は、モータ群41a、41bの中から代表して第1モータ~第3モータの3つのモータが駆動した場合の、消費電力及び回生電力の状態について示す。図4の例では、第1モータ、第2モータ、第3モータが、この順番で加速と減速をする場合について記載される。第1モータは、時刻t1から加速を開始し、時刻t2において等速運動に切り替わり、時刻t3から減速運動を開始し、時刻t4で停止している。その際、時刻t1からt2までの加速中には第1モータでは順方向のトルクが生じ、時刻t2からt3の間の等速運
動中は、速度を維持するのに必要な順方向のトルクだけが生じる。そして、時刻t3からt4の間は制動のために逆方向のトルクが生じる。
動中は、速度を維持するのに必要な順方向のトルクだけが生じる。そして、時刻t3からt4の間は制動のために逆方向のトルクが生じる。
同様に、第2モータは、時刻t3から加速を開始し、時刻t4において等速運動に切り替わり、時刻t5から減速運動を開始し、時刻t6で停止している。その際、時刻t3からt4までの加速中には第2モータでは順方向のトルクが生じ、時刻t4からt5の間の等速運動中は、速度を維持するのに必要な順方向のトルクだけが生じる。そして、時刻t5からt6の間は制動のために逆方向のトルクが生じる。
同様に、第3モータは、時刻t4から加速を開始し、時刻t5において等速運動に切り替わり、時刻t6から減速運動を開始し、時刻t7で停止している。その際、時刻t4からt5までの加速中には第3モータには順方向のトルクが生じ、時刻t5からt6の間の等速運動中は、速度を維持するのに必要な順方向のトルクだけが生じる。そして、時刻t6からt7の間は制動のために逆方向のトルクが生じる。
図4における最下段のグラフは、第1モータ~第3モータの合計の消費電力及び回生電力を示す。各モータにおける消費電力及び回生電力は各モータにおいて生じるトルクに基づいて決まるので、この合計の消費電力は、図に示すように、時刻t4~t5の間で最大となる。また、逆方向の回生電力については、図に示すように時刻t6~t7の間で最大となる。なお、モータ駆動システム20に電力を供給する電源31としては、この時刻t4~t5の間の順方向の最大消費電力を供給可能な容量の電源が必要となる。また、第1ユニット33aのコンバータ部331aと、第2ユニット33bのコンバータ部331bにおける蓄電池としては、その容量が、少なくとも時刻t6~t7の間の回生電力を蓄積可能となるものが必要となる。
ここで、電源31を最大消費電力より小さい容量のものに変更する場合について考える。この場合には、第1モータ~第3モータに、図4に示すようなパターンで駆動させていた場合には、時刻t4~t5の間で第2モータと第3モータに充分な電力を供給できずに、制御対象40を予定どおりに制御することが困難になる虞がある。このような場合には、本実施例では、第1モータ~第3モータの加減速のパターン(以下、駆動パターンともいう。)を変更し、最大消費電力を低下させる。なお、図4におけるt1~t8の期間は、本実施例で、各モータの駆動パターンを取得し、合計消費電力と合計回生電力を表示する対象とする期間であって、所定期間に相当する。この所定期間は、電源31をより小さい容量のものに変更する場合には、モータ駆動システム20における複数のモータ41の全ての動作パターンが含まれる期間とすることが望ましい。所定の動作が繰り返される場合には、繰り返しの単位となる動作パターンが含まれた期間であればよい。
図5は、第3モータの加速減速駆動の開始時刻をt4からt5にシフトした場合のグラフである。図5の下側2段目のグラフにおいて、破線で示すパターンは変更前の駆動パターンを示す。まが、実線で示すパターンは変更後の駆動パターンを示す。このように、第3モータの加速減速駆動の開始時刻をt4からt5にシフトすることにより、第1モータ~第3モータの合計消費電力は、時刻t1~t2の間の時間において最大となり、最大消費電力の値は変更前に比較して低減する。
なお、回生電力は、時刻t7~t8の間において最大となるが、最大回生電力の値は変更の前後で変化しない。この例では、第3モータの加速減速運動の駆動タイミングを後側にシフトして、駆動パターンを変更することで、最大消費電力を低減することができた。このようにすることで、電源31をより容量の小さいものに変更することが可能となる。
図6の例は、同様の例であって、第3モータの加速減速駆動の開始時刻が時刻t3であ
る状態から、第3モータの加速減速駆動の開始時刻が時刻t5である状態にシフトした場合の例である。この例では、第3モータの加速減速駆動の開始時刻をt3からt5にシフトすることにより、合計の消費電力が最大となる時間は、時刻t3~t4の間の時間から、時刻t1~t2の間の時間に変化し、最大消費電力の値が低減する。
る状態から、第3モータの加速減速駆動の開始時刻が時刻t5である状態にシフトした場合の例である。この例では、第3モータの加速減速駆動の開始時刻をt3からt5にシフトすることにより、合計の消費電力が最大となる時間は、時刻t3~t4の間の時間から、時刻t1~t2の間の時間に変化し、最大消費電力の値が低減する。
また、回生電力が最大となる時間は、時刻t5~t6の間の時間から時刻t7~t8の間の時間に移り、最大回生電力の値が大幅に低減する。この例では、第3モータの加速減速運動のプロファイルを後側にシフトすることで、電源31の容量及び、コンバータ部331a、331bの蓄電池の容量を低減することが可能となる。
図7には、本実施例におけるシステム設定支援装置10による制御のフローチャートを示す。このフローチャートは、PC本体部13の記憶部17に記憶されたプログラムであって、例えばユーザによってモータの駆動パターンの変更要求がなされた場合に実行される。本ルーチンが実行されると、先ず、ステップS101において、現行のモータ41の駆動パターンと、入力電源系統に関する情報を入力装置11から入力する。S101の処理が終了すると、S102に進む。
S102においては、現行の各軸のモータ41の種類、モータ制御装置30の各構成装置の容量を選択する。これは、予め、記憶部17に記憶され、UI部15の制御によって、表示装置12に一覧表示された、モータの種類、モータ制御装置の各構成装置の容量の選択肢から、現行使用されているモータ41の種類、モータ制御装置30の各構成装置の容量を選択することで行われる。S102の処理が終了するとS103に進む。
S103においては、現行の駆動パターンで各モータ群41a、41bの各モータを駆動した場合の、各モータにおける対象期間中の消費電力及び回生電力が取得される。具体的には、モータ群41a、41b各モータの電力供給ラインに電流計を設置し、実際に各モータを負荷装置42とともに駆動させて電流値を検知することにより各モータにおける消費電力を取得しても構わない。あるいは、予め負荷装置42を駆動させる際の必要トルクの変動パターンを取得しておき、当該必要トルクを記憶部17から読み出して演算することで、消費電力及び回生電力を算出しても構わない。
ここで、例えば図4における各モータの消費電力または回生電力は例えば、以下のとおり演算が可能である。
E=(1/2)×(2π/60)×N×T〔W〕・・・・・(1)
N:加減速開始時の回転数〔r/min〕 T:加減速時のトルク〔N・m〕
S103の処理が終了するとS104に進む。S104においては、対象期間中における全モータにおける合計消費電力及び、合計回生電力を算出する。S104の処理が終了するとS105に進む。
E=(1/2)×(2π/60)×N×T〔W〕・・・・・(1)
N:加減速開始時の回転数〔r/min〕 T:加減速時のトルク〔N・m〕
S103の処理が終了するとS104に進む。S104においては、対象期間中における全モータにおける合計消費電力及び、合計回生電力を算出する。S104の処理が終了するとS105に進む。
S105においては、図4~図6に示したような、各モータにおける駆動パターンとトルクパターン(消費電力の変動パターンと略同一パターンになる)と、対象期間中における全モータにおける合計消費電力及び、合計回生電力を表示装置12に表示させる。S105の処理が終了するとS106に進む。S106においは、さらに、最大消費電力、最大回生電力の値と時刻を表示装置12に表示させる。S106の処理が終了するとS107に進む。
S107においては、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1以下か否かを判定する
。この閾値1は、今回の駆動パターン変更により、最大消費電力と最大回生電力とを低減させるに当たっての目標値であり、予め入力装置11から入力しておく値である。ここで、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1以下と判定された場合(S107でYes)には、本ルーチンの目的は達成されたと判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1より大きいと判定された場合(S107でNO)には、S108に進む。
。この閾値1は、今回の駆動パターン変更により、最大消費電力と最大回生電力とを低減させるに当たっての目標値であり、予め入力装置11から入力しておく値である。ここで、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1以下と判定された場合(S107でYes)には、本ルーチンの目的は達成されたと判断されるので、本ルーチンを一旦終了する。一方、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1より大きいと判定された場合(S107でNO)には、S108に進む。
S108においては、新たな分散モード(各モータの駆動タイミングを意図的に分散させるモータの駆動パターンのモード。以下同じ)の駆動パターンについて入力装置11による入力を受け付ける。ここで、ユーザにより、新たな分散モードの駆動パターンについて入力され、S108の処理が終了するとS103に戻り、新たな分散モードの駆動パターンで各モータ群41a、41bの各モータを駆動した場合の、各モータにおける対象期間中の消費電力及び、回生電力が取得される。そして、S107において、最大消費電力及び、最大回生電力が閾値1以下と判定されるまで、S103~S108の処理が繰り返し実行される。なお、ここでS108を実行するPC本体部13を含んで、パターン変更部が構成される。
なお、図8には、S105及び、S106の処理によって、表示装置12に表示される表示の例について示す。図8に示したように、表示装置12には、各モータにおける駆動パターンとトルクパターン(消費電力の変動パターンと略同一パターンになる)と、対象期間中における全モータにおける合計消費電力及び、合計回生電力が表示される。また、最大消費電力、最大回生電力の値と時刻が文字で表示されるとともに、最下段の合計消費電力及び、合計回生電力の変動パターンの表示中に記号を用いて最大値であることが示される。
このように、本実施例においては、各モータの駆動パターンをユーザが変更しつつ、モータ駆動システム20全体の合計消費電力及び合計回生電力を低減するように調整することが可能である。その結果、各モータの必要動作を考慮しつつ、合計消費電力及び合計回生電力を低減して、モータ駆動システムの構成装置の小容量化を図り、コスト低減を図ることが可能となる。
<実施例2>
次に、本開示の実施例2について説明する。本実施例では、実施例1において説明したモータの駆動パターンの変更機能に加え、モータ駆動システムの構成装置の変更についての情報を表示する機能を有する例について説明する。図9には、本実施例におけるシステム設定支援装置50のブロック図について示す。実施例1との相違点は、本実施例においては、演算処理部14が、さらに、ユニット選定部14dを備える点である。
次に、本開示の実施例2について説明する。本実施例では、実施例1において説明したモータの駆動パターンの変更機能に加え、モータ駆動システムの構成装置の変更についての情報を表示する機能を有する例について説明する。図9には、本実施例におけるシステム設定支援装置50のブロック図について示す。実施例1との相違点は、本実施例においては、演算処理部14が、さらに、ユニット選定部14dを備える点である。
図10には、本実施例におけるシステム設定支援装置50による制御のフローチャートを示す。このフローチャートも、PC本体部13の記憶部17に記憶されたプログラムであって、例えばユーザによってモータの駆動パターンの変更要求と、新たな構成装置の選定要求がなされた場合に実行される。本ルーチンが実行されると、ステップS101において、この時点におけるモータの駆動パターンと、入力電源系統に関する情報を入力装置11から入力する。
S101の処理が終了すると、S102に進む。S102においては、現行の各軸のモータ41の種類、モータ制御装置30の容量を選択する。これは、予め、記憶部17に記憶され、UI部15の制御によって、表示装置12に一覧表示された、モータの種類、モータ制御装置の各構成装置の容量の選択肢から、現行使用されているモータ41の種類、モータ制御装置30の各構成装置の容量を選択することで行われる。このS101及びS
102の処理は実施例1で説明した処理と同様である。S102の処理が終了するとS203に進む。
102の処理は実施例1で説明した処理と同様である。S102の処理が終了するとS203に進む。
S203においては、新たな分散モードにおける駆動パターンがユーザにより入力装置11から入力される。S203の処理が終了するとS204にすすむ。S204においては、モータ駆動システム20の現行モードと分散モードにおける実効電流、瞬時最大電流、突入電流等が演算される。S204の処理が終了するとS205に進む。
S205においては、対象装置の現行モードと分散モードにおける駆動パターンと、構成装置の一覧を表示する。S205において、各構成装置を決定するプロセスについて以下に示す。
(1)コンバータ
・実効電流、瞬時最大電流の総和からコンバータ容量を計算し、形式を提示する。
(2)平滑容量/蓄電池容量/回生抵抗
・回生電力量から必要容量を算出し、回生処理モードに合わせて形式を提示する。
(3)電源ケーブル
・実効電流/電圧、またはその情報に加えケーブル浮遊容量値から形式を提示する。
(4)モータケーブル
・各軸の実効電流/電圧から形式を提示する。
(5)ノイズフィルタ
・実効電流/入力電源系統、またはその情報に加えケーブル浮遊容量値から形式を提示す
る。
(6)配線用遮断器/ヒューズ
・実効電流/入力電源系統から形式を提示する。
(7)オプション品/アクセサリ
・選定したモータ/ドライバや上記選択したユニットに合わせて必要な形式を提示する。
S205の処理が終了するとS206に進む。
(1)コンバータ
・実効電流、瞬時最大電流の総和からコンバータ容量を計算し、形式を提示する。
(2)平滑容量/蓄電池容量/回生抵抗
・回生電力量から必要容量を算出し、回生処理モードに合わせて形式を提示する。
(3)電源ケーブル
・実効電流/電圧、またはその情報に加えケーブル浮遊容量値から形式を提示する。
(4)モータケーブル
・各軸の実効電流/電圧から形式を提示する。
(5)ノイズフィルタ
・実効電流/入力電源系統、またはその情報に加えケーブル浮遊容量値から形式を提示す
る。
(6)配線用遮断器/ヒューズ
・実効電流/入力電源系統から形式を提示する。
(7)オプション品/アクセサリ
・選定したモータ/ドライバや上記選択したユニットに合わせて必要な形式を提示する。
S205の処理が終了するとS206に進む。
S206においては、モータ駆動システム20の現行モードと分散モードにおける、構成装置の仕様差分と閾値2を表示する。この仕様差分は、現行モードと分散モードにおける各々の構成装置の仕様の差分を示す指標である。この仕様差分は、各構成装置毎に定義して表示してもよいし、各構成装置における仕様差分を例えば、多項式等の所定の演算式に代入して、演算結果を全体の仕様差分として表示してもよい。
閾値2については、各仕様差分に対して予め定義される。S206の処理が終了するとS207に進む。S207においては、S206で算出、表示した仕様差分が閾値2以上か否かを判定する。なお、仕様差分が構成装置毎に定義されている場合には、全ての構成装置についての仕様差分が閾値2以上である場合に、仕様差分が閾値2以上と判断してもよいし、例えば、全体の8割以上の構成装置に関して仕様差分が閾値2以上である場合に、仕様差分が閾値2以上と判断してもよい。
ここで、仕様差分が閾値2以上と判定された場合には、本ルーチン実行の目的は達成されたと判断し、S208に進む。一方、使用差分が閾値2未満であると判定された場合には、分散モードの内容が最適でないと判断されるので、S203に戻り、新たな分散モードの駆動パターンを入力する。そして、S207の処理において、対象装置の現行モードと分散モードにおける、構成装置の仕様差分が閾値2以上と判定されるまで、S203~S207の処理が繰り返し実行される。
S208においては、新たな分散モードにおける各モータ41の駆動パターン及び、各構成装置を決定する。ユーザはこの決定の結果表示を見て、実際のモータ駆動システム2
0における構成装置を交換する。
0における構成装置を交換する。
以上、説明したとおり、本実施例においては、モータ駆動システム20における各モータ41の駆動パターンを新たな分散モードとすることで、消費電力や回生電力を低減することができるとともに、併せてモータ駆動システム20を構成する構成装置を最適化することが可能である。
なお、本実施例のシステム設定支援装置50の追加機能として、ユニット選定部14dは、現在使用されている、または新たに選定された平滑コンデンサ、蓄電池、回生抵抗等、回生電力の活用または損失に関わる装置を表示装置12に表示してもよい。そして、複数のモータ41の駆動時の各回生電力の変動パターン、複数のモータ41の合計回生電力の変動パターン、複数のモータ41の合計回生電力の最大値の少なくともいずれかと、回生抵抗等の仕様に基づいて、回生抵抗等における回生電力の損失を、平滑コンデンサ、蓄電池で蓄積活用する場合の、平滑コンデンサ、蓄電池を選定して、表示部装置12に表示させてもよい。ここで、平滑コンデンサ、蓄電池は回生電力活用装置に相当する。また、回生抵抗は回生電力損失装置に相当する。
このことで、回生抵抗等で損失となっている回生電力を平滑コンデンサ、蓄電池で回生活用するための構成装置の候補を提示することが可能となる。これによれば、モータ41における回生電力を損失なく、より効率よく活用できるモータ駆動システム20の設定を支援することができる。
また、ユニット選定部14dは、現在選定されている、または新たに選定された電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを表示装置12に表示し、複数のモータ41における消費電力の変動パターン、複数のモータ41の合計消費電力の変動パターン、複数のモータ41の合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現在選定されている、または新たに選定された電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかの仕様に基づいて、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかを選定して表示装置12に表示させるようにしてもよい。
この追加機能は、DC-BUSを分岐させたタイプのモータ駆動システム20の場合、モータケーブルの浮遊容量に起因してノイズの問題が発生するリスクが高まるため、適切なモータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器/ヒューズを選定する必要があることに対応するための追加機能である。
ここで、単位長さあたりのケーブル浮遊容量値は、以下の(2)式
1本あたりのケーブル浮遊容量[C]=単位長さ当たりのケーブル浮遊容量(ケーブル種に
よる)(pF/m)×ケーブル長(m)・・・・・(2)
によって算出できる。また、各モータケーブルの浮遊容量を和算することで、DC-BUSから分岐するモータケーブル分についての総ケーブル浮遊容量が算出できる。この総ケーブル浮遊容量が予め定めた閾値3より大きい場合には、低浮遊容量ケーブルを推奨したり、或いは総ケーブル浮遊容量に応じたコモンモードノイズ耐性がある(磁気飽和しに
くい)ノイズフィルタを推奨することになる。ここで、閾値3は、ケーブル浮遊容量の総
量がこれを超えると、ノイズの問題が顕在化すると予測される浮遊容量にマージンを加えた値であり、予め実験的にあるいはシミュレーション等により設定される。
ここで、単位長さあたりのケーブル浮遊容量値は、以下の(2)式
1本あたりのケーブル浮遊容量[C]=単位長さ当たりのケーブル浮遊容量(ケーブル種に
よる)(pF/m)×ケーブル長(m)・・・・・(2)
によって算出できる。また、各モータケーブルの浮遊容量を和算することで、DC-BUSから分岐するモータケーブル分についての総ケーブル浮遊容量が算出できる。この総ケーブル浮遊容量が予め定めた閾値3より大きい場合には、低浮遊容量ケーブルを推奨したり、或いは総ケーブル浮遊容量に応じたコモンモードノイズ耐性がある(磁気飽和しに
くい)ノイズフィルタを推奨することになる。ここで、閾値3は、ケーブル浮遊容量の総
量がこれを超えると、ノイズの問題が顕在化すると予測される浮遊容量にマージンを加えた値であり、予め実験的にあるいはシミュレーション等により設定される。
上記の追加機能により、ノイズを低減するためのモータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズをより容易に選定することが可能である。例えば
、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの選定における流れは以下のようになる。
(1)入力電源系統情報が入力装置11から入力される。この入力電源系統情報としては、例えば電源電圧(AC100、200、400V)や、設置条件(中性点設置 S相接
地等)が挙げられる。
(2)DC-BUSから分岐するモータケーブル接続長が入力装置11から入力され、モータケーブル種類を確定する。そして、単位長さ当たりのケーブル浮遊容量×総ケーブル長の演算によって、DC-BUSから分岐するモータケーブル浮遊容量の総和が算出される。なお、DC-BUSから分岐するモータケーブルの総長が長く、浮遊容量が大きい場合は、低浮遊容量のケーブル形式が候補として提示される。
(3)上記の計算結果からノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの適切な形式が提示される。
、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの選定における流れは以下のようになる。
(1)入力電源系統情報が入力装置11から入力される。この入力電源系統情報としては、例えば電源電圧(AC100、200、400V)や、設置条件(中性点設置 S相接
地等)が挙げられる。
(2)DC-BUSから分岐するモータケーブル接続長が入力装置11から入力され、モータケーブル種類を確定する。そして、単位長さ当たりのケーブル浮遊容量×総ケーブル長の演算によって、DC-BUSから分岐するモータケーブル浮遊容量の総和が算出される。なお、DC-BUSから分岐するモータケーブルの総長が長く、浮遊容量が大きい場合は、低浮遊容量のケーブル形式が候補として提示される。
(3)上記の計算結果からノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの適切な形式が提示される。
<実施例3>
次に、本開示の実施例3について説明する。本実施例では、実施例1において説明したモータの駆動パターンの変更機能に加え、駆動パターンの変更例についての情報を表示する機能を有する例について説明する。図11には、本実施例におけるシステム設定支援装置60のブロック図について示す。実施例1との相違点は、本実施例においては、演算処理部14が、さらに、変更内容算出部14eを備える点である。
次に、本開示の実施例3について説明する。本実施例では、実施例1において説明したモータの駆動パターンの変更機能に加え、駆動パターンの変更例についての情報を表示する機能を有する例について説明する。図11には、本実施例におけるシステム設定支援装置60のブロック図について示す。実施例1との相違点は、本実施例においては、演算処理部14が、さらに、変更内容算出部14eを備える点である。
図12には、本実施例におけるシステム設定支援装置60による制御のフローチャートを示す。このフローチャートは、PC本体部13の記憶部17に記憶されたプログラムであって、例えばユーザによってモータの駆動パターンの変更要求がなされた場合に実行される。
本実施例における処理S101~S107及び、S108の処理の内容は、実施例1と同様である。本実施例と実施例1との相違点は、本実施例においては、S107において最大消費電力、最大回生電力が閾値1より大きいと判断された場合に、S108の処理に進む前に、S308に進む点である。S308においては、その時点の分散モードにおいて、最大消費電力と最大回生電力に関係している各モータの駆動パターンの開始時間をプラス時間側とマイナス時間側に1単位(例えば、t5⇒t4など)のみ仮にシフトさせ、その際の最大消費電力と最大回生電力を演算する。そして各々の仮シフトの後における、最大消費電力と最大回生電力の値から、新たな分散モードにおいて駆動パターンを変更すべきモータと変更方向、変更量を算出し、表示する。図3には、本実施例において表示装置12に表示される表示内容の例を示す。
これによれば、ユーザは、S108において新たな分散モードにおける各モータの駆動パターンを入力する際には、S308で表示された内容をヒントにした上で、新たな分散モードの内容を決定することができ、より効率的に最大消費電力と最大回生電力を低減する各モータの駆動パターンを決定することが可能となる。
なお、以下には本開示の構成要件と実施例の構成とを対比可能とするために、本開示の構成要件を図面の符号付きで付記しておく。
<付記1>
負荷装置(42)を駆動する一台または複数台のモータ(41)と、前記モータ(41)の駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータ(41)を駆動するモータ制御部(30)と、を備えるモータ駆動システム(20)において前記一台または複数台のモータ(41)の駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援装置(10、50、60)であって、
所定期間における前記一台または複数台のモータ(41)の合計消費電力の変動パター
ン及び最大値と、前記一台または複数台のモータ(41)の合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部(12)と、
前記一台または複数台のモータ(41)のうちの少なくとも一台のモータ(41)における駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部(11、12、13)と、を備えることを特徴とする、システム設定支援装置。
<付記6>
負荷装置(42)を駆動する一台または複数台のモータ(41)と、前記モータ(41)の駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータ(41)を駆動するモータ制御部(30)と、を備えるモータ駆動システム(20)において前記一台または複数台のモータ(41)の駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援プログラムであって、
所定期間における前記一台または複数台のモータ(41)の合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータ(41)の合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示部に表示させる表示ステップ(S105、S106)と、
前記一台または複数台のモータ(41)のうちの少なくとも一台のモータ(41)における駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更ステップ(S108)と、をコンピュータに実行させることを特徴とする、システム設定支援プログラム。
<付記1>
負荷装置(42)を駆動する一台または複数台のモータ(41)と、前記モータ(41)の駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータ(41)を駆動するモータ制御部(30)と、を備えるモータ駆動システム(20)において前記一台または複数台のモータ(41)の駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援装置(10、50、60)であって、
所定期間における前記一台または複数台のモータ(41)の合計消費電力の変動パター
ン及び最大値と、前記一台または複数台のモータ(41)の合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部(12)と、
前記一台または複数台のモータ(41)のうちの少なくとも一台のモータ(41)における駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部(11、12、13)と、を備えることを特徴とする、システム設定支援装置。
<付記6>
負荷装置(42)を駆動する一台または複数台のモータ(41)と、前記モータ(41)の駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータ(41)を駆動するモータ制御部(30)と、を備えるモータ駆動システム(20)において前記一台または複数台のモータ(41)の駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援プログラムであって、
所定期間における前記一台または複数台のモータ(41)の合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータ(41)の合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示部に表示させる表示ステップ(S105、S106)と、
前記一台または複数台のモータ(41)のうちの少なくとも一台のモータ(41)における駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更ステップ(S108)と、をコンピュータに実行させることを特徴とする、システム設定支援プログラム。
10、50、60 システム設定支援装置
11 入力装置
12 表示装置
13 本体部分
14 演算処理部
15 UI部
16 表示制御部
17 記憶部
30 モータ制御装置
40 制御対象
41 モータ
42 負荷装置
11 入力装置
12 表示装置
13 本体部分
14 演算処理部
15 UI部
16 表示制御部
17 記憶部
30 モータ制御装置
40 制御対象
41 モータ
42 負荷装置
Claims (14)
- 負荷装置を駆動する一台または複数台のモータと、前記モータの駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータを駆動するモータ制御部と、を備えるモータ駆動システムにおいて前記複数のモータの駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援装置であって、
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示する表示部と、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更部と、を備えることを特徴とする、システム設定支援装置。 - 前記表示部に、前記所定期間における前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における、駆動パターンと、消費電力及び回生電力の変動パターンと、をさらに表示させることを特徴とする、請求項1に記載のシステム設定支援装置。
- 前記モータ駆動システムの構成装置の候補及び該候補の仕様情報を記憶する記憶部と、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載のシステム設定支援装置。 - 前記モータ駆動システムの構成装置は、前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力を蓄積活用する回生電力活用装置と、前記回生電力を損失させる回生電力損失装置を含み、
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、請求項3に記載のシステム設定支援装置。 - 前記モータ駆動システムの構成装置は、電源、電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズを含み、
前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源、電源ケーブル、モータケーブル、コンバータの少なくともいずれかの仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒュ
ーズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、請求項3に記載のシステム設定支援装置。 - 前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定することを特徴とする、請求項5に記載のシステム設定支援装置。 - 前記ユニット選定部は、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定することを特徴とする、請求項5に記載のシステム設定支援装置。 - 負荷装置を駆動する一台または複数台のモータと、前記モータの駆動制御のための制御装置からの指令信号に基づいて前記モータを駆動するモータ制御部と、を備えるモータ駆動システムにおいて前記一台または複数台のモータの駆動パターンの設定を支援する、システム設定支援プログラムであって、
所定期間における前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン及び最大値と、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン及び最大値と、を表示部に表示させる表示ステップと、
前記一台または複数台のモータのうちの少なくとも一台のモータにおける駆動パターンの変更指令を受け付けるパターン変更ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする、システム設定支援プログラム。 - 前記表示ステップにおいて、前記所定期間における前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における、駆動パターンと、消費電力及び回生電力の変動パターンと、をさらに表示させることを特徴とする、請求項8に記載のシステム設定支援プログラム。
- 前記モータ駆動システムの構成装置の候補及び該候補の仕様情報を記憶部に記憶する記憶ステップと、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力または回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力または合計回生電力の最大値の少なくともいずれかに基づいて、前記記憶部から、前記モータ駆動システムの構成装置の候補を選定して前記表示部に表示させるユニット選定ステップと、をさらにコンピュータに実行させることを特徴とする、請求項8に記載のシステム設定支援プログラム。 - 前記モータ駆動システムの構成装置は、前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力を蓄積活用する回生電力活用装置と、前記回生電力を損失させる回生電力損失装置を含み、
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、回生電力活用装置及び回生電力損失装置を前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における回生電力の変動パターン、前
記一台または複数台のモータの合計回生電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計回生電力の最大値の少なくともいずれか及び、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置の仕様に基づいて、現行のまたは前記選定された回生電力損失装置における、前記回生電力の損失を前記回生電力活用装置で蓄積活用する場合の、該回生電力活用装置の候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、請求項10に記載のシステム設定支援プログラム。 - 前記モータ駆動システムの構成装置は、電源、電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器またはヒューズを含み、
前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定された、電源、電源ケーブル、モータケーブルの少なくともいずれかと、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくともいずれかを前記表示部に表示し、
前記一台または複数台のモータの少なくとも一部における消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の変動パターン、前記一台または複数台のモータの合計消費電力の最大値の少なくともいずれかと、現行のまたは前記選定された電源、電源ケーブル、モータケーブル、コンバータの少なくともいずれかの仕様に基づいて、前記電源ケーブル、モータケーブル、ノイズフィルタ、コンバータ、配線用遮断器、ヒューズの少なくとも何れかの候補を選定して、前記表示部に表示させることを特徴とする、請求項10に記載のシステム設定支援プログラム。 - 前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記ノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの候補を選定することを特徴とする、請求項12に記載のシステム設定支援プログラム。 - 前記ユニット選定ステップにおいて、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの仕様に基づいて、前記モータケーブルおよび/またはノイズフィルタの候補を選定する際には、
現行のまたは前記選定されたモータケーブルの浮遊容量値を算出し、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値が所定の閾値を超えた場合には、浮遊容量値が前記閾値以下となる低浮遊容量ケーブルと、算出された前記モータケーブルの浮遊容量値に応じたノイズフィルタの少なくとも一方の候補を選定することを特徴とする、請求項12に記載のシステム設定支援プログラム。
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