JP5426229B2

JP5426229B2 - モータ装置

Info

Publication number: JP5426229B2
Application number: JP2009116443A
Authority: JP
Inventors: 政雄水口; 隆太杉山; 耕平山浦
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: JP2010283901A

Description

本発明は、上位コントローラから指令を受けて動作するモータ装置に関するものである。

特開２００４−３８８５５号公報には、図１に概略的に示すように、上位コントローラ１０１との通信によって動作するモータ装置のシステム構成の一例が開示されている。図１の従来のモータ装置では、規格化されたネットワークに、必要に応じて専用のネットワークアナライザ１０５を接続することにより、上位コントローラ１０１とモータ装置１０３との間の送受信内容を、ネットワークアナライザ１０５の通信記録１０７をパソコン等の保守用ツール１０９を用いて時系列的に監視することができるようにしている。送受信内容には、同一回線上に接続された全通信局間の送受信内容とそのタイミング、予め決められた通信プロトコルに適合した内容であることの確認、上位コントローラからの指令に対するモータ装置の応答内容、ノイズや電気的な接続不良などの外的要因による通信の欠損検出等が含まれる。

特開２００４−３８８５５号公報

しかし、従来のように、ネットワークアナライザを用いて解析する場合には、以下の問題点が生じる。

・ネットワークアナライザとモータ装置あるいは上位コントローラとは、それぞれ別の個体であるため、ネットワークアナライザが収集した送受信内容をモータ装置や上位コントローラが確実に受信できているとは限らない。すなわち、各通信局内部で発生している問題は、ネットワークアナライザだけでは解析できない。

・上位コントローラとモータ装置との間の通信不良等を解析したいとき、解析対象の通信回線にネットワークアナライザを接続すると、回線インピーダンスやノイズ耐量等の電気的な特性が変化し、目的の現象を再現できなくなることがある。

・ネットワークアナライザは一般的に高価である。

・通信回線上にネットワークアナライザを一時的に接続するための予備コネクタを、あらかじめ設けておく必要がある。

また従来のモータ装置でも、保守用通信回線を搭載したものは存在しており、内部パラメータの読み出しや書き込み、モータの回転情報や外部信号の入出力状態などを監視することができた。しかしながら従来のモータ装置では、上位コントローラとの間で送受信する通信データそのものを記録する手段が無いため、特に時間的な面において、送受信内容とモータ装置内部の挙動とを直接結びつける情報が得られなかった。

また送受信内容とモータ装置内部の挙動とを別々に記録した場合、膨大な通信記録から必要な箇所を見つけ出す作業が必要になるなどの問題があった。

本発明の目的は、上位コントローラとの通信を中断することなく、モータ装置の状態の把握を容易にすることができるモータ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ネットワークアナライザを用いることなく、また回路インピーダンスの相異やノイズの影響を受けることなく、上位コントローラとモータ装置との間の送受信内容及びモータの動作状態に関する情報を確実に入手することができるモータ装置を提供することにある。

上記目的に加えて、本発明の他の目的は、経過する時間とともに、送受信内容及びモータの動作状態を一緒に保存することにより、送受信内容とモータ装置内部の挙動とを直接結びつける情報を入手できるモータ装置及び制御システムを提供することにある。

上記目的に加えて、本発明のさらに他の目的は、記録部の記憶容量を必要以上に大きくする必要のないモータ装置を提供することにある。

上記目的に加えて、本発明のさらに他の目的は、予め設定した条件で所望の情報を保存することができるモータ装置を提供することにある。

本発明は、上位コントローラから指令を受けて動作するモータ装置において、上位コントローラとの間の送受信内容及びモータの動作状態を保存データとして記録する通信・動作状態記録部を備えている。本発明によれば、モータ装置の稼動中の障害発生時に、送受信内容とモータ装置内部の挙動とを直接結びつける情報を、ネットワークアナライザを用いることなく、簡単に入手することができる。本発明のモータ装置が、上位コントローラとの通信を行う通信回路とは別の保守用通信回路を介して、通信・動作状態記録部に記録した保存データを外部に送信すると、上位コントローラとの通信を中断することなく、モータ装置の状態の把握を容易にすることができる。さらに本発明によれば、別の保守用通信回路を介してデータの送信を行うため、モータ装置から、回路インピーダンスの相異やノイズの影響を受けることなく、送受信内容及びモータの動作状態に関する情報を確実に入手することができる。

より具体的な本発明のモータ装置では、モータと、上位コントローラとの間の通信を処理するコントローラ通信処理部と、動作状態制御部と、通信・動作状態記録部と、保守用通信処理部とを備えている。動作状態制御部は、コントローラ通信処理部を経て入力された上位コントローラからの指令を受けてモータの動作状態を制御する。また通信・動作状態記録部は、コントローラ通信処理部による上位コントローラとの間の送受信内容及び動作状態制御部によるモータの動作状態を保存データとして記録する。保守用通信処理部は、上位コントローラとコントローラ通信処理部との間の通信回線とは別の保守用通信回線を介して通信・動作状態記録部に保存された記録を外部に送信する。この具体的なモータ装置によれば、上位コントローラとモータ装置との間のデータの送受信は、上位コントローラにつながる通信回線を介してコントローラ通信処理部により実行される。このように通信の対象となるデータの処理をそれぞれコントローラ通信処理部と保守用通信処理部とで別々に実行すれば、一方のデータ処理が他方のデータ処理に実質的に影響を与えることがない。特に保守用通信処理部からデータを外部に送信する際に、モータの動作を停止させる必要がないという利点が得られる。

通信・動作状態記録部は、記録開始条件及び記録停止条件を予め設定できるように構成することができる。このような条件設定ができれば、モータ動作時の全てのデータを保存しなくても、モータ装置の動作状態が設定した開始条件になったときから設定した停止条件になるまでの、後の解析に必要なデータを確実に記録することができる。

また本発明では、時間をカウントするカウンタを備えて通信・動作状態記録部に時間データを提供する時間管理部を更に備えているのが好ましい。そして通信・動作状態記録部は、コントローラ通信処理部への送受信が行われるたびに記録更新動作を行い、時間管理部から出力される時刻データと一緒に保存データを記録するように構成するのが好ましい。このようにすると、時間管理部から与えられる時間データと一緒に、送受信内容及び動作状態が記録されているので、何らかの理由でモータ装置が停止した場合であっても、モータ装置から得た情報のみ基づいて、後の解析に必要なデータを確保することができる。

さらに通信・動作状態記録部を、前回の保存データの少なくとも一部と今回の保存データの少なくとも一部とが同じ場合には、今回の保存データの少なくとも一部を保存せずに、保存しないデータ部分については、時刻データのみを保存するように構成することができる。このように構成すると、記録されるべき保存データが前回よりも変化している場合にだけ、今回の保存データを記録するので、通信・動作状態記録部のデータ保存のための記憶容量を必要以上に大きくする必要が無くなる。

保守用通信処理部は、有線通信により通信を行う第１の通信処理部と、無線通信または光通信により通信を行う第２の通信処理部を備えているのが好ましい。このような２種類の通信処理部を備えていれば、モータ装置の設置状況に応じて、有線通信が使用できない場合であっても、無線通信または光通信によってデータの送信を行うことができる。

本発明は、上位コントローラと通信回線を介して接続されて上位コントローラからの指令で動作する複数のモータ装置を備えた制御システムとして把握することもできる。本発明の制御システムでは、複数のモータ装置が全て、上位コントローラとの間の送受信内容及びモータの動作状態を保存データとして記録する通信・動作状態記録部を備え、上位コントローラとの通信を行う通信回路とは別の保守用通信回路を介して、通信・動作状態記録部に記録した保存データを外部に送信するように構成されている。

上位コントローラとの通信によって動作するモータ装置のシステム構成の一例を示す図である。本発明のモータ装置をシリアル通信により上位コントローラからの指令で動作させる本発明の制御システムの実施の形態の構成の一例を示す図である。図２に示されたモータ装置の制御要素を含むモータ装置本体の具体的な構成の一例を示す図である。通信・動作状態記録部の動作のアルゴリズムを示すフローチャートである。読出し処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。保守用ツールにおいてデータを処理する場合のアルゴリズムのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明のモータ装置及び制御システムの一実施の形態について詳細に説明する。図２は、本発明のモータ装置をシリアル通信により上位コントローラからの指令で動作させる本発明の制御システムの実施の形態の構成の一例を示す図である。図２に示すように、本実施の形態の制御システムでは、上位コントローラ１に通信回線ＣＬ１を介して接続された複数台のモータ装置３が、すべて上位コントローラ１との通信を行う通信回路ＣＬ１とは別の保守用通信回路ＣＬ２を介して、通信・動作状態記録部３４に記録した保存データを外部に送信できるように構成されている。本実施の形態の制御システムによれば、すべてのモータ装置３が、上位コントローラ１と別の保守用通信回路ＣＬ２を介して、通信・動作状態記録部３４に記録した保存データを外部に送信するように構成されているので、従来のようにネットワークアナライザを用いることなく、また回路インピーダンスの相異やノイズの影響を受けることなく、上位コントローラ１と各モータ装置３との間の送受信内容及びモータの動作状態に関する情報を、保守用ツール９で確実に入手することができる。

図３には、図２に示されたモータ装置３の制御要素を含むモータ装置本体３０の具体的な構成の一例が示されている。このモータ装置３では、モータＭと、上位コントローラとの間の通信を処理するコントローラ通信処理部３１と、動作状態制御部３２と、時間管理部３３と、通信・動作状態記録部３４と、保守用通信処理部３５、記録開始・停止条件設定部３６とを備えている。外部信号ＯＳは、モータＭに装着されたエンコーダ等のセンサから出力される信号である。動作状態制御部３２は、コントローラ通信処理部３１を経て入力された上位コントローラ１からの指令を受けてモータＭの動作状態を制御する。コントローラ通信処理部３１は、上位コントローラからの指令を受信したとき、または上位コントローラに対して送信したときに、動作状態制御部３２の特定パラメータ（内部状態コード、現在位置、現在速度、各種信号状態等）を読み出して、時間管理部３３でカウントしている時刻とともに、通信・動作状態記録部３４への追加記録を行う。本実施の形態では、通信・動作状態記録部３４は、コントローラ通信処理部３３による上位コントローラとの間の送受信内容及び動作状態制御部３２によるモータの動作状態（前述の特定パラメータ等）を、時間管理部３３でカウントしている時刻とともに保存データとして記録する。

ただし、通信・動作状態記録部３４は、記録開始・停止条件設定部３６に設定した記録開始条件を満たしていない場合は記録を行わない。記録開始・停止条件設定部３６を用いて条件設定をすると、モータ動作時の全てのデータを保存しなくても、モータ装置の動作状態が設定した開始条件になったときから設定した停止条件になるまでの、解析に必要なデータを記録することになる。ここで記録開始条件とは、モータＭの動作が異常になる可能性があることを示す動作状況が発生していると判断できる条件であり、記録停止条件とは、モータＭの動作が異常になって最終的にモータが停止したと判断できる条件である。具体的には、前述の特定パラメータ、例えば現在速度が、指令された速度よりも予め定めた許容範囲を外れた速度になっていることを、記録開始条件として設定することができる。その他の条件を設定してもよいのは勿論である。記録開始・停止条件は予め固定されていてもよく、記録開始・停止条件設定部３６を設けて条件を設定可能にするか否かは任意である。そのため、本実施の形態では記録開始・停止条件設定部３６を破線で示してある。

記録開始・停止条件設定部３６から送受信内容と動作状態の記録開始／停止条件を事前にモータ装置本体３０内に登録しておくことで、「モータ回転中に行った送受信の記録」、「外部信号がＯＮになったときから送受信した記録」、「アラームや通信データ異常などが発生した時点で記録停止」などのように、必要な部分のみの通信記録を残すことが可能になる。記録開始及び停止条件を適宜に定めると、実際に装置で起きた問題となる現象に対して記録を残すことができるため、再現試験を行うことなく原因を解析できるようになる。

時間管理部３３は、時間をカウントするカウンタを備えて通信・動作状態記録部３４に時間データを提供する。そして通信・動作状態記録部３４は、コントローラ通信処理部３１で上位コントローラとの送受信が行われるたびに記録更新動作を行い、時間管理部３３から出力される時刻データと一緒に送受信内容及び動作状態（保存データ）を記録する。このようにすると、時間管理部３３から与えられる時間データと一緒に、送受信内容及び動作状態が記録されているので、何らかの理由でモータ装置３が停止した場合であっても、モータ装置から得た情報に基づいて、後の解析に必要なデータを確保することができる。

なお送受信の内容が、直前の送受信内容から変化していないときは、通信・動作状態記録部３４の記録領域を無駄に使用しないようにするため、通信に関する記録を行わないようにしてもよい。同様に、動作状態も直前の記録と同じ場合は記録を行わないことにより、情報量の圧縮を行うことができる。このように記録を省略した場合は、読み出した後復元できるように、省略情報を残せばよい。具体的には、図４に示すアルゴリズムに従って通信・動作状態記録部３４を動作させる。図４のアルゴリズムでは、基本的には、前回の保存データと今回の保存データとが同じ場合には、今回の保存データを保存せずに、省略情報として時刻データのみを保存する。ステップＳＴ１では、データの記録中であるか否かが判定される。データの記録中であれば、ステップＳＴ２進み、時刻を記録する。次にステップＳＴ３で、送受信内容が前回の保存データの送受信内容と同じであるか否かが判定される。この判定は、通信・動作状態記録部３４に保存されている前回の保存内容と、今回コントローラ通信処理部３１から通信・動作状態記録部３４に保存しようとする今回の送受信内容とが同じか否かの判定を行う。両者が異なれば、ステップＳＴ４へと進んで、今回の送受信内容を通信・動作状態記録部３４に記録する。両者が同じ場合には、ステップＳＴ５で前回のデータと今回のデータとが同じであるために記録を省略したことを示す「省略情報」を記録する。本実施の形態では、具体的には、時刻だけを記録することにより、「省略情報」の記録をしたこととしている。なお例えば、省略したことを示すデータを積極的に記録してもよいのは勿論である。ステップＳＴ６では、今回の動作状態が前回の動作状態と同じか否かが判定される。両者が異なる場合には、ステップＳＴ７で時刻と一緒に今回の動作状態を記録する。両者が同じ場合には、ステップＳＴ８で、前述の送受信内容と同様に、今回の動作状態を記録せずに、「省略情報」を記録する。このように構成すると、記録されるべき保存データが前回よりも変化している場合にだけ、今回の保存データを記録するので、通信・動作状態記録部３４のデータ保存のための記憶容量を必要以上に大きくする必要が無くなる。

保守用通信処理部３５では、保守用ツール９（図２）から読み出し指令があったとき、通信・動作状態記録部３４に格納された内容を外部に転送する。図５は、読出し処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳＴ２１で、保守用通信回線ＣＬ２を通して保守用ツール９（図２）から読出し指令が入力されたか否かの判定が実行される。読出し指令がある場合には、ステップＳＴ２２で読出し未完了データがあるか否か（送信していないデータがあるか否か）の判定が行われる。読出し未完了データがある（送信していないデータがある）場合には、それらのデータ（送受信内容・動作状態の内容）を保守用ツール９に送信する。読出し指令が無い場合及び読出し未完了データがない場合には、それぞれ終了する。

なお保守用通信処理部３５は、有線通信により通信を行う第１の通信処理部３５Ａと、無線通信または光通信により通信を行う第２の通信処理部３５Ｂを備えているのが好ましい。このような２種類の通信処理部３５Ａ及び３５Ｂを備えていれば、モータ装置３の設置状況に応じて、有線通信が使用できない場合であっても、無線通信または光通信によってデータの送信を行うことができる。

本実施の形態では、保守用通信処理部３５が、上位コントローラ１とコントローラ通信処理部３１との間の通信回線ＣＬ１とは別の保守用通信回線ＣＬ２を介して通信・動作状態記録部３４に保存された記録を外部ツール９に送信する。このように通信の対象となるデータの処理をそれぞれコントローラ通信処理部３１と保守用通信処理部３５とで別々に実行すれば、一方のデータ処理が他方のデータ処理に実質的に影響を与えることがないので、保守用通信処理部３５からデータを外部に送信する際に、モータＭの動作を停止させる必要はない。

図２に示した保守用ツール９では、読み出した内容に省略情報が含まれている場合は、１つ前の値を適用して内容を復元する。図６は、保守用ツール９においてデータを処理する場合のアルゴリズムのフローチャートである。ステップＳＴ３１では、モータ装置３から送信されてきたデータから時刻情報を展開する（読み取る）。そして送られてきたデータに含まれる通信記録が「省略情報」であるか否かをステップＳＴ３２で判定する。通信記録が「省略情報」でなく内容を含んでいる場合には、ステップＳＴ３３で送受信内容即ち通信回線ＣＬ１で行われた送受信内容を展開する。通信記録が「省略情報」の場合には、ステップＳＴ３４で、今回の送受信内容（送受信内容）として、１つ前（前回）の送受信内容を展開する（利用する）。次にステップＳＴ３５で、送信されてきたデータに含まれる動作状態の記録が「省略情報」か否か判定する。動作状態の記録が「省略情報」でない場合にはステップＳＴ３６で今回の動作内容を展開する。送信されてきた動作状態の記録が「省略情報」であれば、ステップＳＴ３７で、今回の動作内容として、１つ前（前回）の動作内容を展開する（利用する）。ステップＳＴ３８で、送信されてきた全てのデータが処理済みか否かが判定される。未処理データがある場合には、ステップＳＴ３１へと戻り、全てのデータが処理済みであれば、終了する。このように保守用ツール９において、復元処理を行えば、モータ装置３内で情報圧縮を行って、記録領域の容量を最小限化しても特に問題は生じない。また、情報圧縮を行うと、仮に保守用通信の情報転送速度が上位コントローラ１とモータ装置３との間の情報転送速度より遅くても、リアルタイムに記録を読み出すことが可能になる。

本発明によれば、モータ装置の稼動中の障害発生時に、送受信内容とモータ装置内部の挙動とを直接結びつける情報を、ネットワークアナライザを用いることなく、簡単に入手することができる。また本発明によれば、上位コントローラとの通信を中断することなく、モータ装置の状態の把握を容易にすることができる。

１上位コントローラ
３モータ装置
９保守用ツール
３１コントローラ通信処理部
３２動作状態制御部
３３時間管理部
３４通信・動作状態記録部
３５保守用通信処理部
ＣＬ１通信回線
ＣＬ２保守用通信回路

Claims

モータと、上位コントローラとの間の通信を処理するコントローラ通信処理部と、前記コントローラ通信処理部を経て入力された前記上位コントローラからの指令を受けて前記モータの動作状態を制御する動作状態制御部と、前記コントローラ通信処理部による前記上位コントローラとの間の送受信内容及び前記動作状態制御部による前記モータの動作状態を保存データとして記録する通信・動作状態記録部と、前記上位コントローラと前記コントローラ通信処理部との間の通信回線とは別の保守用通信回線を介して前記通信・動作状態記録部に保存された記録を外部に送信する保守用通信処理部と、時間をカウントするカウンタを備えて前記通信・動作状態記録部に時間データを提供する時間管理部とを備え、
前記通信・動作状態記録部は、前記コントローラ通信処理部への送受信が行われるたびに記録更新動作を行い、前記時間管理部から出力される時刻データと一緒に前記保存データを記録し、前回の前記保存データの少なくとも一部と今回の前記保存データの少なくとも一部とが同じ場合には、同じデータ部分の今回の前記保存データを保存せずに、保存しないデータ部分については前記時刻データのみを保存するように構成されていることを特徴とするモータ装置。
前記通信・動作状態記録部は、記録開始条件及び記録停止条件を予め設定できるように構成されている請求項１に記載のモータ装置。
前記保守用通信処理部は、有線通信により通信を行う第１の通信処理部と、無線通信または光通信により通信を行う第２の通信処理部を備えている請求項１に記載のモータ装置。