JP4688058B2 - 電動機制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機の駆動制御を行う電動機制御装置に関する。

電動機制御装置の応答性を上げて位置決め時間を短縮したり、目標位置に対する電動機位置のオーバシュートを抑えたりなど、電動機の動作を調整するためには、電動機制御装置の速度ループゲインや速度ループ積分時定数や位置ループゲイン等の制御ゲインや、トルク指令フィルタの設定値の調整を行う必要がある。従来の電動機制御装置では、上位指令装置から電動機制御装置にアナログ指令、またはパルス列指令を駆動指令として入力し、この入力された指令値に基づいて電動機が運転されている間に電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を外部測定器等で観測しながら制御ゲイン等の調整を行っていた。そのため、このような従来の電動機制御装置では、制御ゲインを調整するために常に上位指令装置と外部測定器が必要となる。
また、上位指令装置を必要としない特許文献１記載の電動機制御装置は、入力されたパラメータに基づいて生成された運転パターンに従って電動機を駆動させ、その間に電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を外部測定器等で観測しながら制御ゲイン等の調整を行っていた。そのため、やはり制御ゲインを調整するために外部測定器が必要となる。
図２に特許文献１記載の電動機制御装置のブロック構成を示す。図２において、２１は電動機制御装置、２２はパラメータ入力装置、２３は上位指令装置である。電動機制御装置２１は、上位指令装置２３からのパルス列指令を駆動指令として受け取り、電動機制御装置内で位置指令を生成するパルス指令処理部２１１、パラメータ入力装置２２からの入力パラメータに基づいて運転パターンを生成し、運転パターンに基づいた位置指令を生成する指令パターン生成部２１２、パルス指令処理部２１１からの位置指令または指令パターン生成部２１２からの位置指令を選択する指令切替スイッチ２１３、指令切替スイッチ２１３を介して入力された位置指令に基づいて速度指令を生成する位置制御部２１４、位置制御部２１４からの速度指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指令を生成する速度制御部２１５とから構成されている。上位指令装置２３を使用しない場合、電動機制御装置２１は、パラメータ入力装置２２からの入力パラメータに基づいて生成された運転パターンに従って電動機を駆動している。
特開２００４−２３９４６号公報

従来の電動機制御装置は、制御ゲイン等の調整を行う際に、電動機制御装置のモニタ信号を、外部測定器というアナログ信号を解析する特別な外部測定器で観測する必要があり、外部測定器がなければ適切な制御ゲイン等の調整ができないという問題があった。また、モニタ信号はアナログの電気信号である場合が多く、外部測定器が受け取るまでにノイズの影響を受けてしまい正確なデータを観測できないといった問題もあった。

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、上位指令装置または外部測定器を使わずに、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納することができ、適切な制御ゲイン等の調整ができる電動機制御装置を提供することを目的とする。また、格納する運転データのサンプリング時間、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法を設定でき、格納される運転データを、前記電動機制御装置に接続されるパソコンまたは携帯端末へ伝送することができ、パソコンや携帯端末を利用して電動機の運転データを解析することができるようにする。また、パラメータ入力装置の表示部へトレースの各状態であるトレース開始、実行中、終了を表示し、操作者にデータトレースの状況を知らせることができるようにすることを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。

請求項１に記載の発明は、位置指令に基づいて速度指令を生成する位置制御部（１１４）と、前記速度指令に基づいてトルク指令を生成する速度制御部（１１５）と備え、前記トルク指令に基づいて電動機を駆動する電動機制御装置（１１）において、
前記位置制御部（１１４）または前記速度制御部（１１５）における制御ゲインを含む入力パラメータを設定する外部機器（１４）と、
前記制御ゲインに基づき前記電動機を駆動中、指令データおよび電動機データから複数の運転データを生成する電動機運転データ生成部（１１６）と、
前記入力パラメータを再設定するために前記外部機器（１４）から設定されるトレース方法に応じて、前記複数の運転データから少なくとも１つの運転データを選択動作するトレースデータ切替スイッチ（１１７）と、
前記トレースデータ切替スイッチ（１１７）により選択された運転データに対して前記トレース方法に含まれ該選択された運転データのトレースを開始するためのトリガ条件にしたがって、前記選択された運転データをトレースデータ格納部（１１９）に格納するデータトレース部（１１８）と、
前記トレースデータ格納部（１１９）に格納した前記選択された運転データを前記外部機器（１４）へ伝送する通信処理部（１２０）と、
を備え、
同一の前記外部機器（１４）により、前記指令データおよび前記選択された運転データに基づき前記入力パラメータを再設定することを特徴とするものである。

本発明によると、パラメータを入力することにより、電動機制御装置内で生成される運転データを選択し、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納することができ、また、格納する運転データのサンプリング時間や、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法を設定でき、また、格納される運転データを、前記電動機制御装置に接続されるパソコンや携帯端末へ伝送することができるので、パソコンや携帯端末を利用して電動機の運転データを解析することができる。そのため、電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を観測するための外部測定器を必要とすることなく制御ゲイン等の調整が可能となる。
また、トレースの開始時に“START”などの文字列点灯表示、トレース中に“START”などトレース開始時の文字列の点滅表示、トレース終了時に“END”などのトレース開始時とは異なる文字列の点灯表示などの、パラメータ入力装置の表示部への表示によって、操作者にデータトレースの状況を知らせることができる。
また、電動機制御装置内に格納される運転データは、電動機制御装置内で生成された数値データであるので、ノイズの影響を受けるアナログの電気信号に比べて観測データとして正確である。

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。

図１は、本発明の一実施形態の電動機制御装置構成を示すブロック図である。図において、１１は電動機制御装置、１２はパラメータ入力装置、１３は上位指令装置、１４はパソコンである。電動機制御装置１１は、パルス指令処理部１１１、指令パターン生成部１１２、指令切替スイッチ１１３、位置制御部１１４、速度制御部１１５、駆動される電動機データと電動機制御装置内の指令データから電動機の位置や電動機の速度、位置偏差といった運転データを生成する電動機運転データ生成部１１６、パラメータ入力装置１２からのパラメータ入力に基づいてトレースする運転データを選択するトレースデータ切替スイッチ１１７、パラメータ入力装置１２からのパラメータ入力に基づいて設定された、運転データのサンプリング時間や、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法に従って、トレースデータ格納部１１９に、運転データを格納するデータトレース部１１８、パソコン１４や携帯端末などの接続機器とのデータのやり取りを行う通信処理部１２０とから構成される。

本発明が特許文献１と異なる部分は、電動機運転データ生成部１１６、トレースデータ切替スイッチ１１７、データトレース部１１８、トレースデータ格納部１１９、通信処理部１２０とを備え、パラメータ入力に基づいて選択した運転データを、同じくパラメータ入力に基づいて設定されたトレース方法に従って、電動機制御装置内に保持する手段を備え、パソコンや携帯端末などの接続機器に、保持した運転データを伝送する手段を備えた部分である。

まず,運転パターンに基づいて電動機を駆動させ、運転データをトレースする動作について説明する。

操作者がパラメータ入力装置１２からトレースする運転データを選択するパラメータを入力すると、トレースデータ切替スイッチ１１７は入力パラメータに基づいてデータトレース部１１８に入力する運転データを選択する。操作者がパラメータ入力装置１２からトレース方法に関係するパラメータを入力すると、データトレース部１１８は入力パラメータに基づいてトレース方法を設定する。

操作者がパラメータ入力装置１２から運転パターン生成に関係するパラメータを入力すると、指令パターン生成部１１２は入力パラメータに基づいて運転パターンを生成し、運転パターンに基づいた位置指令を生成する。指令切替スイッチ１１３は指令パターン生成部１１２により生成された位置指令を選択して位置制御部１１４に出力する。位置制御部１１４は指令切替スイッチ１１３を介して入力された位置指令に基づいて速度指令を生成する。速度制御部１１５は位置制御部１１４からの位置指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指令を生成し、電動機を駆動する。操作者は運転パターンに基づいて電動機が運転されている間、パラメータ入力装置１２から制御ゲイン等の調整を行う。

運転パターンに基づいて電動機が運転されている間、電動機運転データ生成部は駆動される電動機のデータと電動機制御装置内の指令データから電動機の位置や電動機の速度、位置偏差といった運転データを生成する。データトレース部１１８は選択された運転データのトレースを開始するトリガ条件を監視し、条件を満たした場合、パラメータ入力装置１２へ運転データの格納を開始した情報を送り、パラメータ入力に基づいて設定されたトレース方法に従って選択された運転データをトレースデータ格納部１１９に格納を始める。パラメータ入力装置１２は表示部に“START”などの文字列点灯でトレース開始の情報を表示する。パラメータ入力装置１２はデータトレース部１１８から格納終了の情報が来るまでは、運転データの格納中は、“START”などの文字列点滅でトレース中の情報を表示する。データトレース部１１８はトレースデータ格納部１１９に格納される運転データがパラメータ入力に基づいて設定されたデータ個数になると格納を止めて、パラメータ入力装置１２へ格納終了の情報を送る。パラメータ入力装置１２は表示部に“END”などの文字列点灯でトレース終了の情報を表示する。

次に、パソコン１４を電動機制御装置１１に接続して、トレースした運転データをパソコン１４に取り込む場合、パソコン１４からのトレース運転データ取得の命令は通信処理部１２０にて処理され、通信処理部１２０はデータトレース部１１８から格納された運転データを取り出しパソコン１４へ送る。パソコン１４は受け取った運転データを使用して電動機の駆動状況を解析することができる。
このように、外部測定器を必要とすることなく制御ゲイン等の調整が可能となる。

また、本例では、電動機制御装置内に格納した運転データをパソコンに伝送していたが、パラメータ入力装置に不揮発性記憶部を備えて、そこに格納させてもよい。また、パラメータを入力する手段としてパラメータ入力装置の替わりにパソコンや携帯端末を使用してもよい。

電動機を組み込んだ機械やシステムの運転調整の用途に適用できる。また、データトレースのトリガ条件を運転異常時の条件で設定して、そのときの運転データを電動機制御装置に保持させ、その後データを取得して解析することができるので、電動機の点検保守の用途にも適用できる。

本発明の電動機制御装置の構成を示すブロック図 従来の電動機制御装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１１、２１ 電動機制御装置
１２、２２ パラメータ入力装置
１３、２３ 上位指令装置
１４ パソコン
１１１、２１１ パルス指令処理部
１１２、２１２ 指令パターン生成部
１１３、２１３ 指令切替スイッチ
１１４、２１４ 位置制御部
１１５、２１５ 速度制御部
１１６ 電動機運転データ生成部
１１７ トレースデータ切替スイッチ
１１８ データトレース部
１１９ トレースデータ格納部
１２０ 通信処理部

Claims (1)

1. 位置指令に基づいて速度指令を生成する位置制御部（１１４）と、前記速度指令に基づいてトルク指令を生成する速度制御部（１１５）と備え、前記トルク指令に基づいて電動機を駆動する電動機制御装置（１１）において、
   前記位置制御部（１１４）または前記速度制御部（１１５）における制御ゲインを含む入力パラメータを設定する外部機器（１４）と、
   前記制御ゲインに基づき前記電動機を駆動中、指令データおよび電動機データから複数の運転データを生成する電動機運転データ生成部（１１６）と、
   前記入力パラメータを再設定するために前記外部機器（１４）から設定されるトレース方法に応じて、前記複数の運転データから少なくとも１つの運転データを選択動作するトレースデータ切替スイッチ（１１７）と、
   前記トレースデータ切替スイッチ（１１７）により選択された運転データに対して前記トレース方法に含まれ該選択された運転データのトレースを開始するためのトリガ条件にしたがって、前記選択された運転データをトレースデータ格納部（１１９）に格納するデータトレース部（１１８）と、
   前記トレースデータ格納部（１１９）に格納した前記選択された運転データを前記外部機器（１４）へ伝送する通信処理部（１２０）と、
   を備え、
   同一の前記外部機器（１４）により、前記指令データおよび前記選択された運転データに基づき前記入力パラメータを再設定することを特徴とする電動機制御装置。

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