JP5019175B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は１台のモータを複数の制御装置で駆動する場合に、何れかの制御装置に異常が発生した場合の非常停止方法及びそのモータ制御装置に関するものである。

従来の１台のモータを複数の制御装置で駆動する場合の非常停止方法は、異常発生時に異常を上位コントローラ等に伝え、上位コントローラから各制御装置に非常停止指令を与えて非常停止する。あるいは各制御装置間に異常信号の入出力を設け、異常発生時に、異常信号を相互に転送して非常停止している。
例えば、特許文献１に示されている射出成形機用モータ制御装置の図６において、６１は２つの３相巻線を備える３相２重巻線モータ、６２、６３は３相インバータ、６４，６５はサーボコントローラ、６６はエンコーダであり、２つのサーボコントローラ６４，６５の間には異常信号の入出力が設けられており、３相インバータ６２，６３、あるいはサーボコントローラ６４，６５の自己診断回路が異常を検出した場合には、その異常を相互に転送して正常動作しているサーボコントローラの制御信号に基づいて非常停止する。
特許第３６０５７２０号公報（第１０頁、図１）

従来の制御装置は各制御装置が非常停止する場合、異常が発生した制御装置は、即時、非常停止で例えばダイナミックブレーキ等で停止するが、一方、異常がない制御装置は上位コントローラ等から非常停止指令がある迄は通常に制御を行うので、大きなトルクを出して運転しなければならないという問題があった。また、別の従来例では各制御装置間に異常信号の入出力が必要になるという問題もある。
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、１台のモータを複数の制御装置で駆動する駆動系の非常停止方法において、特別な信号線を設けることなく、かつ安全に非常停止する方法、及びそのモータ制御装置を提供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、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、１台の位置検出器付きモータを駆動するモータ制御装置であって、上位コントローラからの位置または速度指令と前記位置検出器からのモータ位置とを入力し位置制御または速度制御演算して前記モータに駆動電力を供給すると共に、スレーブ側制御装置にトルク指令を出力するマスター側制御装置と、前記トルク指令と前記位置検出器からのモータ位置とを入力しトルク制御演算して前記モータに駆動電力を供給する前記スレーブ側制御装置と、を備え、前記マスター側制御装置が、前記マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記スレーブ側制御装置へのトルク指令を０にした後、非常停止するものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記マスター側制御装置が、前記マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記速度制御演算の出力であるトルク指令を０にする、もしくは該トルク指令が０になるまで待った後、前記スレーブ側制御装置へのトルク指令を０にするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記スレーブ側制御装置が、前記スレーブ側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記マスター側制御装置からのトルク指令が０になったことを確認した後、非常停止するものである。

請求項１に記載の発明によると、複数の制御装置をそれぞれマスター側とスレーブ側に分け、マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合は、スレーブ側制御装置のトルク指令は０なのでスレーブ側制御装置のトルクの影響を受けることなく、直ぐに非常停止することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合はスレーブ側制御装置のトルク指令を０にしてから、更に、上位コントローラの非常停止のタイミングでマスター側及びスレーブ側制御装置の非常停止を行うことができるので、上位コントローラを含めた駆動系全体の非常停止を同期して行うことができる。
また、請求項３に記載の発明によると、複数の制御装置をそれぞれマスター側とスレーブ側に分け、スレーブ側制御装置に非常停止の必要が発生した場合はマスター側制御装置が非常停止を認識して、スレーブ側制御装置へのトルク指令を０にしたことを確認してから、スレーブ側制御装置は非常停止を行うので、マスター側制御装置のトルクの影響を受けることなく、直ぐに非常停止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。実際のモータ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図面には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。

図１は本発明のモータ制御装置の構成図である。同図において、１は制御装置１、２は制御装置２、３，６は制御部、４，７はエンコーダ入出力部、５，８はパワー変換部、９はシリアルエンコーダ、１０は制御対象のモータである。上位コントローラ等からの指令と制御信号により制御装置１及び２はモータ１０を運転する。そして、上位コントローラは状態信号によって動作状態や異常等の情報を得て、例えば異常等が発生した場合は主回路を遮断して非常停止等の動作を行う。制御装置２は制御装置１からのトルク指令出力信号を受けて、トルク制御で制御装置１の出力を補う。制御装置１と２の関係は制御装置１をマスターとし、制御装置２をスレーブとする。

図２は本発明の制御装置１の内部構成図である。同図において２１は位置及び／または速度制御部、２２は電流制御部、２３は非常停止処理部である。４，５，９，１０の各符号は図１と同一である。

次に、図２に示す制御装置１の動作について説明する。今、位置指令を入力すると、位置及び／または速度制御部２１はシリアルエンコーダ９からの位置情報をエンコーダ入出力部４で受信し、位置フィードバック信号として位置指令から差し引いて位置制御ゲインをかけて位置制御する。速度制御部は、不図示の位置制御部の出力である速度指令から、エンコーダ入出力部４からの位置フィードバック信号を微分して得られる速度フィードバック信号を差し引いて速度制御ゲインをかけて速度制御する。電流制御部２２は、速度制御部の出力を電流指令として、不図示のモータ電流検出器からの電流フィードバック信号を差し引いて電流制御ゲインをかけて電流制御する。そして、電流制御部２２の出力信号をパワー変換部５でパワー変換してモータ１０を駆動する。通常はこのようにして制御して、モータを運転する。非常停止処理部２３は、非常停止状態になるとトルク指令出力を０にして非常停止処理を行う。またトルク指令入力が０になるのを待って、非常停止処理を行う。その詳細については、別途、非常停止時の動作説明の中で行う。
なお、位置及び／または速度制御部１の構成は、位置制御部＋速度制御部、または速度制御部のみを想定したものであり、速度制御部のみでの構成の場合は、入力指令として速度指令が与えられ速度制御用のモータ制御装置１０として動作する。

図３は本発明の制御装置２の内部構成図である。同図において３１はトルク制御部、３２は電流制御部、３３は非常停止処理部である。４，５，９，１０の各符号は図１と同一である。
次に、図３に示す制御装置２の動作について説明する。トルク制御部３１は制御装置１からのトルク指令信号を電流指令信号に変換して、電流制御部３２に電流指令を与える。電流制御部３２の動作は図２の電流制御部２２とその基本機能は同じであり、電流指令から不図示のモータ電流検出器からの電流フィードバック信号を差し引いて電流制御ゲインをかけて電流制御する。そして、電流制御部３２の出力信号をパワー変換部５でパワー変換してモータ１０をトルク制御により駆動する。通常はこのようにして制御して、モータを運転する。
非常停止処理部３３については図２の非常停止処理部２３とその基本機能は同一であり、非常停止になるとトルク指令出力を０にして、非常停止処理を行う。またトルク指令入力が０になるのを待って、非常停止処理を行う。４，５，９，１０の各符号は図１と同一である。

図４は本発明の実施例１の非常停止時の動作を示すフローチャートである。本フローチャートはマスター側の制御装置１の動作を示すものであり、以下に、図４のフローチャートに基づいて非常停止時の動作を説明する。
まず通常運転中、ステップ１では非常停止かどうかを判断し、非常停止の場合はステップ２に進み、非常停止でない場合は通常運転を行う。次にステップ２ではトルク指令が０になっているかどうかを判断する。もしトルク指令が０になっていない場合は、ステップ３でトルク指令を０にするか、または上位コントローラからの非常停止処理によってトルク指令が０になるのを待ってから、次のステップ４へ進む。ステップ４で非常停止処理部２３は、スレーブ側の制御装置２へ出力するトルク指令を０にして、マスター側の制御装置１の非常停止処理を行う。非常停止は例えば、ダイナミックブレーキ等で行う。
このようにしてマスター側の制御装置１及びスレーブ側の制御装置２は、それぞれの制御装置が出力するトルクの影響を受けることなく、直ちに非常停止することができる。
なお、実施例１の説明ではモータ制御装置は制御装置１，２の２台で説明したが３台以上の複数台でも同様の非常停止処理を行うことができる。

実施例２が実施例１と異なる点は、マスター側の制御装置１ではなく、スレーブ側の制御装置２に非常停止処理部３３を設けていることである。
次に非常停止時の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。図５のフローチャートはスレーブ側の制御装置２の動作を示すものである。
まず通常運転中、ステップ２１では非常停止かどうか判断し、非常停止の場合はステップ２２に進み、非常停止でない場合は通常運転を続ける。ステップ２２ではマスター側の制御装置１が非常停止と判断しているかどうかを判断するために、マスター側の制御装置１のトルク指令出力が０になっているかを確認する。もしマスター側のトルク指令出力が０になっていない場合は、トルク指令出力が０になるまで非常停止動作はせずに待機する。すなわち、主回路は遮断状態とするが、楕走状態を保持してダイナミックブレーキ等での非常停止動作は行わない。マスター側のトルク指令が０の場合はステップ２３へ進む。ステップ２３で非常停止処理部３３は、更にスレーブ側の制御装置２とは別のスレーブ側制御装置、例えば、制御装置２と同一構成の制御装置３がある場合はスレーブ側の制御装置３へ出力するトルク指令を０にして、スレーブ側制御装置２の非常停止処理を行う。このように、制御装置２とは別のスレーブ側制御装置３がある場合はそのスレーブ側の制御装置３の出力トルクとスレーブ側制御装置２との出力トルクが干渉し合わないようにする。
なお、スレーブ側制御装置３も非常停止指令の認識後に、非常停止動作に入るが、それまでの間はトルク指令を０にしてスレーブ側制御装置２の非常停止トルク、例えば、ダイナミックブレーキによる制動トルクとの衝突を回避する。

上述のようにしてスレーブ側の制御装置２はマスター側の制御装置１が非常停止状態になることを確認してから、自分の非常停止動作に入ることができる。すなわち、マスター側制御装置１は通常運転している間はトルク指令が０以外であり、運転していない状態、言い換えれば、非常停止と判断した場合はトルク指令が０であり、運転中にトルク指令が０になればスレーブ側制御装置２は非常停止であることを確認できる。従って、相互の連携を図ることによって、非常停止動作におけるトルク干渉を防ぐことができる。
なお、実施例２では制御装置は１，２及び３の３台で説明したが４台以上の複数台でも同様に行うことができる。

本発明の実施例１，２のモータ制御装置の構成図 本発明のマスター側の制御装置１の構成図 本発明のスレーブ側の制御装置２の構成図 本発明の実施例１の動作を示すフローチャート 本発明の実施例２の動作を示すフローチャート 従来のモータ制御装置の構成図

符号の説明

１ 制御装置１
２ 制御装置２
３、６ 制御部
４、７ エンコーダ入出力部
・ パワー変換部
９ シリアルエンコーダ
１０ モータ
２１ 位置及び／または速度制御部
２２ ３２ 電流制御部
２３、３３ 非常停止処理部
３１ トルク制御部

Claims (3)

1. １台の位置検出器付きモータを駆動するモータ制御装置であって、
   上位コントローラからの位置または速度指令と前記位置検出器からのモータ位置とを入力し位置制御または速度制御演算して前記モータに駆動電力を供給すると共に、スレーブ側制御装置にトルク指令を出力するマスター側制御装置と、
   前記トルク指令と前記位置検出器からのモータ位置とを入力しトルク制御演算して前記モータに駆動電力を供給する前記スレーブ側制御装置と、を備え、
   前記マスター側制御装置が、前記マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記スレーブ側制御装置へのトルク指令を０にした後、非常停止することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記マスター側制御装置が、前記マスター側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記速度制御演算の出力であるトルク指令を０にする、もしくは該トルク指令が０になるまで待った後、前記スレーブ側制御装置へのトルク指令を０にすることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記スレーブ側制御装置が、前記スレーブ側制御装置に非常停止の必要が発生した場合、前記マスター側制御装置からのトルク指令が０になったことを確認した後、非常停止することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
   

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