JP5609075B2 - Servo motor control network and its communication method - Google Patents

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Description

本発明は、複数のサーボモータを制御するサーボモータ制御システムに関するものである。特に本発明は、モーションコントローラ（以下、コントローラと呼ぶ）と、サーボモータ（以下、モータと呼ぶ）を個別に駆動する複数のサーボアンプ（以下、アンプと呼ぶ）との間に行われるシリアル通信の方法に関する。   The present invention relates to a servo motor control system that controls a plurality of servo motors. In particular, the present invention relates to serial communication performed between a motion controller (hereinafter referred to as a controller) and a plurality of servo amplifiers (hereinafter referred to as amplifiers) that individually drive servo motors (hereinafter referred to as motors). Regarding the method.

放電加工機やマシニングセンタのような工作機械は、制御対象物を個別の軸方向に移動させる複数のモータと、そのモータに個別に駆動電流を供給する複数のアンプと、各アンプへ位置、速度などの指令を送るコントローラを備えている。以下、コントローラからアンプへのデータを「指令」と呼び、アンプからコントローラへのデータを「応答」と呼ぶ。   Machine tools such as electrical discharge machines and machining centers are equipped with multiple motors that move controlled objects in individual axial directions, multiple amplifiers that individually supply drive current to the motors, and the position and speed of each amplifier. It has a controller that sends commands. Hereinafter, data from the controller to the amplifier is referred to as “command”, and data from the amplifier to the controller is referred to as “response”.

一般的に、アンプは、省配線のため双方向シリアル通信ケーブルを用いたデイジーチェーン構成でコントローラへ接続されている。近年は、工作機械の位置決め精度および、加工速度に関する要求が高まっており、コントローラとアンプで指令および応答を送受する時間の間隔（以下、通信周期と呼ぶ）を短くするために１００ＭｂｐｓやＧｂｐｓ（ギガビット／秒）のイーサネットケーブルが必要とされている。１００Ｂａｓｅ−Ｔや１０００Ｂａｓｅ−Ｔのようなイーサネット（登録商標）に含まれる物理層が、サーボモータ制御システム中においてデータを送信および受信するために使用されている。   In general, the amplifier is connected to the controller in a daisy chain configuration using a bidirectional serial communication cable in order to save wiring. In recent years, there has been an increasing demand for positioning accuracy and machining speed of machine tools, and in order to shorten a time interval (hereinafter referred to as a communication cycle) between sending and receiving commands and responses between a controller and an amplifier, 100 Mbps or Gbps (gigabits). / Sec) Ethernet cable is required. A physical layer included in Ethernet (registered trademark) such as 100Base-T and 1000Base-T is used to transmit and receive data in a servo motor control system.

従来のコントローラと複数のアンプとを、双方向シリアル通信ケーブルにてリング状に接続した場合において、通信周期の短縮を実現する発明としては以下がある。（例えば、特許文献１参照）。
この文献によると、指令データは２つのデータに等分割される。指令データの前半部分を搭載したフレーム（以下、指令データの前半フレームとする）は反時計回りにアンプへ送信され、同時に指令データの後半部分を搭載したフレーム（以下、指令データの後半フレームとする）は時計回りにアンプへ送信される。アドレスを確認する時間を節約するため、各第１のＰＨＹが指令データの前半フレームを受信し始めた後、直ちに各第２のＰＨＹは無条件に指令データの前半フレームを隣のノードへ反時計回りに転送し始める。また、各第２のＰＨＹが指令データの後半フレームを受信し始めた後、直ちに各第１のＰＨＹは無条件に指令データの後半フレームを隣のノードへ時計回りに転送し始める。指令データの前半フレームと指令データの後半フレームは、一巡して同時にコントローラに戻る。 In the case where a conventional controller and a plurality of amplifiers are connected in a ring shape with a bidirectional serial communication cable, there are the following inventions that realize a shortening of the communication cycle. (For example, refer to Patent Document 1).
According to this document, the command data is equally divided into two data. A frame in which the first half of the command data is mounted (hereinafter referred to as the first half of the command data) is transmitted to the amplifier counterclockwise, and at the same time, a frame in which the second half of the command data is mounted (hereinafter referred to as the second half of the command data). ) Is sent clockwise to the amplifier. To save time to verify the address, each second PHY immediately unconditionally sends the first frame of command data to the next node immediately after each first PHY starts receiving the first frame of command data. Start to transfer around. Further, immediately after each second PHY starts to receive the second half frame of the command data, each first PHY immediately starts to transfer the second half frame of the command data to the adjacent node in a clockwise direction unconditionally. The first frame of command data and the second frame of command data return to the controller at the same time.

アンプからの応答データも２つのデータに等分割される。各第１のＰＨＹが指令データの前半フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、各第２のＰＨＹは無条件に応答データの前半フレームを隣のノードへ反時計回りに送信し始める。また、各第２のＰＨＹが指令データの後半フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、各第１のＰＨＹは無条件に応答データの後半フレームを隣のノードへ時計回りに送信し始める。   Response data from the amplifier is also equally divided into two data. After each first PHY completes receiving the first half frame of command data and confirms the address, each second PHY unconditionally begins to send the first half frame of response data counterclockwise to the next node. In addition, after each second PHY completes reception of the second half frame of the command data and confirms the address, each first PHY unconditionally begins to send the second half frame of the response data clockwise to the adjacent node.

特開２００８−１６５７４５号公報JP 2008-165745 A

従来のコントローラと複数のアンプとを、双方向シリアル通信ケーブルにてリング状に接続したサーボモータ制御システムの場合においては、全ての指令／応答データを２分割するため、あるアンプとコントローラで通信する時間における、アンプとコントローラ間のフレームの送受信回数は、分割しない場合の２倍となる。その結果、総伝送時間Ｔｔｏｔａｌに占めるフレーム間のマージン時間割合が多く、通信の高速化を阻害するという問題があった。   In the case of a servo motor control system in which a conventional controller and a plurality of amplifiers are connected in a ring shape with a bi-directional serial communication cable, all command / response data is divided into two parts, so a certain amplifier and controller communicate with each other. The number of times of transmission / reception of frames between the amplifier and the controller in time is double that when not divided. As a result, the ratio of the margin time between frames in the total transmission time Ttotal is large, and there is a problem that the speeding up of communication is hindered.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、総伝送時間におけるマージン時間を減らすことにより、総伝送時間を小さくする方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for reducing the total transmission time by reducing the margin time in the total transmission time.

本発明は、各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されたサーボモータ制御ネットワークにおいて、
前記コントローラは、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力し、前記第１のアンプと前記第２のアンプとからそれぞれ応答フレームを受信し、
各々のアンプは、前記モータまたは前記コントローラ双方向シリアル通信ケーブルによって接続されるための時計方向及び反時計方向にある二つの物理層を備え、一方の物理層から受信した指令データまたは応答データを、他方の物理層から出力する
ことを特徴とするサーボモータ制御ネットワークを備えたことを特徴とするものである。 The present invention is a servo motor control network in which a plurality of amplifiers each connected to a motor and a controller that controls the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable.
The controller outputs the command frame for the first amplifier connected to one of the motors on the counterclockwise side to the amplifier connected to one of the motors without being divided, and at the same time the clockwise side The second amplifier command frame connected to the other motor is output without being divided in a clockwise direction to the amplifier connected to the other motor of the first amplifier and the second amplifier. Receive response frames from the amplifier and
Each amplifier includes two physical layers in the clockwise and counterclockwise directions to be connected by the motor or the controller bidirectional serial communication cable, the command data or response data received from one physical layer, it is characterized in that it comprises a servo-motor control network and outputs from the other side of the physical layer.

本発明によれば、
各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されたサーボモータ制御ネットワークにおいて、
前記コントローラは、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力し、前記第１のアンプと前記第２のアンプとからそれぞれ応答フレームを受信し、
各々のアンプは、前記モータまたは前記コントローラ双方向シリアル通信ケーブルによって接続されるための時計方向及び反時計方向にある二つの物理層を備え、一方の物理層から受信した指令データまたは応答データを、他方の物理層から出力する
ことを特徴とするサーボモータ制御ネットワークを備えたので、複数のアンプがコントローラから各自の指令フレームの受信を完了しコントローラが複数のアンプから応答フレームの受信を完了する総伝送時間を、総伝送時間におけるマージン時間を減らすことにより総伝送時間を低減することができる。 According to the present invention,
In each servo motor control network, a plurality of amplifiers connected to the motor and a controller for controlling the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable.
The controller outputs the command frame for the first amplifier connected to one of the motors on the counterclockwise side to the amplifier connected to one of the motors without being divided, and at the same time the clockwise side The second amplifier command frame connected to the other motor is output without being divided in a clockwise direction to the amplifier connected to the other motor of the first amplifier and the second amplifier. Receive response frames from the amplifier and
Each amplifier includes two physical layers in the clockwise and counterclockwise directions to be connected by the motor or the controller bidirectional serial communication cable, the command data or response data received from one physical layer, because with a servo motor control network and outputs from the other side of the physical layer, a plurality of amplifiers completes the reception of the response frame from the completed controller plural amplifiers for reception of respective command frame from the controller The total transmission time can be reduced by reducing the margin time in the total transmission time.

実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの構成図。1 is a configuration diagram of a servo motor control system in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの指令フレームの発信動作を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a command frame transmission operation of the servo motor control system according to the first embodiment. 実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの指令フレームの周回動作を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a circulation operation of a command frame of the servo motor control system in the first embodiment. 実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの応答フレームの動作を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an operation of a response frame of the servo motor control system in the first embodiment. 実施の形態１におけるサーボモータ制御システムのタイミングチャートを示す図。FIG. 3 is a timing chart of the servo motor control system according to the first embodiment.

実施の形態１．
実施の形態１では、双方向シリアル通信ケーブルにてリング状に接続したサーボモータ制御システムの場合において、総伝送時間におけるフレーム間のマージン時間を減らすことにより、総伝送時間を小さくする方法について説明する。
図１は、実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの構成図である。
図１において、制御対象物を個別の軸方向に移動させる複数のモータ７１〜７４と、モータ７１〜７４に個別に駆動電流を供給する複数のアンプ１〜４と、アンプ１〜４へモータ７１〜７４の位置、速度などの指令を送るコントローラ５を備えている。シリアル通信ケーブル６１、６５は、アンプとコントローラとの間を接続し、シリアル通信ケーブル６２、６３、６４はアンプ間の接続を行う。 Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, a method for reducing the total transmission time by reducing the margin time between frames in the total transmission time in the case of a servo motor control system connected in a ring shape with a bidirectional serial communication cable will be described. .
FIG. 1 is a configuration diagram of a servo motor control system according to the first embodiment.
In FIG. 1, a plurality of motors 71 to 74 that move control objects in individual axial directions, a plurality of amplifiers 1 to 4 that individually supply driving currents to the motors 71 to 74, and a motor 71 to the amplifiers 1 to 4. A controller 5 for sending commands such as position and speed of -74 is provided. The serial communication cables 61 and 65 connect between the amplifier and the controller, and the serial communication cables 62, 63 and 64 connect between the amplifiers.

シリアル通信ケーブル６１〜６５による接続は、アンプの物理層（以下、ＰＨＹと呼ぶ）１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２とコントローラのＰＨＹ５１、５２とシリアル通信ケーブル６１〜６５とが接続することにより行われる。
具体的には、コントローラ５のＰＨＹ５２は、シリアル通信ケーブル６１を介してアンプ１のＰＨＹ１１に、アンプ１のＰＨＹ１２はシリアル通信ケーブル６２を介してアンプ２のＰＨＹ２１に、アンプ２のＰＨＹ２２はシリアル通信ケーブル６３を介してアンプ３のＰＨＹ３１に、アンプ３のＰＨＹ３２はシリアル通信ケーブル６４を介してアンプ４のＰＨＹ４１に接続されている。最後のサーボアンプのＰＨＹ４２は、シリアル通信ケーブル６５を介してコントローラのＰＨＹ５１に接続されている。 The connection by the serial communication cables 61 to 65 includes the physical layer (hereinafter referred to as PHY) 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42 of the amplifier, the PHYs 51 and 52 of the controller, and the serial communication cables 61 to 65. Is done by connecting.
Specifically, the PHY 52 of the controller 5 is connected to the PHY 11 of the amplifier 1 via the serial communication cable 61, the PHY 12 of the amplifier 1 is connected to the PHY 21 of the amplifier 2 via the serial communication cable 62, and the PHY 22 of the amplifier 2 is a serial communication cable. The PHY 31 of the amplifier 3 is connected to the PHY 31 of the amplifier 3 through 63, and the PHY 41 of the amplifier 4 is connected to the PHY 41 of the amplifier 4 through the serial communication cable 64. The last servo amplifier PHY 42 is connected to the controller PHY 51 via a serial communication cable 65.

まずは、コントローラ５から各アンプ向けに送信される固定長の指令フレームの発信動作について説明する
図２は、実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの指令フレームの動作を示す図である。
コントローラ５は、アンプ１宛ての指令フレームをＰＨＹ５２経由して反時計回り送信し、同時にアンプ４宛て指令フレームをＰＨＹ５１を経由して時計回りに送信する。続いて、アンプ１宛て指令フレームをＰＨＹ１１経由にて受信したアンプ１は反時計回りにこのフレームをＰＨＹ１２経由にて送信し、同様にアンプ４宛て指令フレームをＰＨＹ４２にて受信したアンプ４は時計回りに、このフレームをＰＨＹ４１経由にて送信する。 First, the transmission operation of a fixed-length command frame transmitted from the controller 5 to each amplifier will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the command frame of the servo motor control system according to the first embodiment.
The controller 5 transmits the command frame addressed to the amplifier 1 counterclockwise via the PHY 52, and simultaneously transmits the command frame addressed to the amplifier 4 clockwise via the PHY 51. Subsequently, the amplifier 1 that has received the command frame addressed to the amplifier 1 via the PHY 11 transmits this frame counterclockwise via the PHY 12. Similarly, the amplifier 4 that has received the command frame addressed to the amplifier 4 at the PHY 42 is clockwise. Then, this frame is transmitted via PHY41.

図３は、実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの指令フレームの周回動作を示す図である。
アンプ１から送信されたアンプ１宛て指令フレームは、アンプ２、アンプ３、アンプ４の順に経由し、コントローラ５に戻る。同様にアンプ４から送信されたアンプ４宛て指令フレームは、アンプ４、アンプ３、アンプ２の順に経由してコントローラ５に戻る。 FIG. 3 is a diagram illustrating the rotation operation of the command frame of the servo motor control system according to the first embodiment.
The command frame addressed to the amplifier 1 transmitted from the amplifier 1 returns to the controller 5 through the amplifier 2, the amplifier 3, and the amplifier 4 in this order. Similarly, the command frame transmitted from the amplifier 4 to the amplifier 4 returns to the controller 5 via the amplifier 4, the amplifier 3, and the amplifier 2 in this order.

なお、アンプ１〜４はアドレスを確認する時間を節約するため、アンプ１〜４の第１のＰＨＹ１１、２１、３１、４１が反時計回りの指令フレームを受信し始めた後、直ちにアンプ１〜４の第２のＰＨＹ１２、２２、３２、４２は無条件に指令フレームを隣のノードへ反時計回りに転送し始める。また、アンプ１〜４の第２のＰＨＹ１２、２２、３２、４２が時計回りの指令フレームを受信し始めた後、直ちにアンプ１〜４の第１のＰＨＹ１１、２１、３１、４１は無条件に指令フレームを隣のノードへ時計回りに転送し始める。   In order to save time for the amplifiers 1 to 4 to check the addresses, the amplifiers 1 to 1 immediately after the first PHYs 11, 21, 31, 41 of the amplifiers 1 to 4 start to receive counterclockwise command frames. The fourth second PHYs 12, 22, 32, 42 unconditionally begin to forward the command frame to the next node in a counterclockwise direction. In addition, immediately after the second PHYs 12, 22, 32, and 42 of the amplifiers 1 to 4 start receiving the clockwise command frame, the first PHYs 11, 21, 31, and 41 of the amplifiers 1 to 4 are unconditionally set. Begins transferring the command frame clockwise to the next node.

続いて、各アンプからコントローラ５向けに送信される固定長の応答フレームの動作について説明する。
図４は、実施の形態１におけるサーボモータ制御システムの応答フレームの動作を示す図である。
アンプ１の第１のＰＨＹ１１が指令フレームの受信を完了しアドレスを確認して自身宛ての指令フレームと確認した後、第２のＰＨＹ１２は、指令フレームの送信後、マージン期間を経て、応答フレームを隣のアンプ２へ反時計回りに送信し始める。その後、アンプ２、アンプ３、アンプ４はそれぞれ、順に、応答フレームを受信後、無条件に反時計まわりに応答フレームを転送し、コントローラ５へ応答フレームが到達する。
同様にアンプ４の第２のＰＨＹ４２が指令フレームの受信を完了しアドレスを確認して自身宛ての指令フレームと確認した後、第１のＰＨＹ４１は、指令フレームの送信後、マージン期間を経て、応答フレームをアンプ３へ時計回りに送信し始める。その後、アンプ４、アンプ３、アンプ２はそれぞれ、順に応答フレームを受信後、無条件に反時計まわりに応答フレームを転送し、コントローラ５へ応答フレームが到達する。 Next, the operation of a fixed-length response frame transmitted from each amplifier to the controller 5 will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of a response frame of the servo motor control system according to the first embodiment.
After the first PHY 11 of the amplifier 1 completes reception of the command frame, confirms the address and confirms that it is a command frame addressed to itself, the second PHY 12 transmits the response frame through a margin period after transmitting the command frame. It starts transmitting counterclockwise to the adjacent amplifier 2. Thereafter, the amplifier 2, the amplifier 3, and the amplifier 4 sequentially receive the response frame, and then unconditionally transfer the response frame counterclockwise, and the response frame reaches the controller 5.
Similarly, after the second PHY 42 of the amplifier 4 completes reception of the command frame, confirms the address and confirms that the command frame is addressed to itself, the first PHY 41 responds through a margin period after transmitting the command frame. The frame starts to be transmitted clockwise to the amplifier 3. Thereafter, each of the amplifier 4, the amplifier 3, and the amplifier 2 sequentially receives the response frame, then unconditionally transfers the response frame counterclockwise, and the response frame reaches the controller 5.

上述の動作によって、コントローラ５は、アンプ１とアンプ４に対し、指令フレームと応答フレームの巡回を終えることができる。
次に、コントローラ５は、アンプ２とアンプ３に対し、指令フレームと応答フレームの巡回作業を実施する。
コントローラ５がアンプ１およびアンプ４からの応答フレームを受信した後、続いてコントローラ５はアンプ１の時と同様に、反時計まわりにアンプ２との通信を行うとともに、コントローラ５はアンプ４の時と同様に、時計まわりにアンプ３との通信を行う。
なお、コントローラ５とアンプ２間での通信手順は先に説明したコントローラ５とアンプ１間での通信手順と同様に、指令フレームの受信と応答フレームの送信を実施する。
またコントローラ５とアンプ３間での通信手順は先に説明したコントローラ５とアンプ４間での通信手順と同様に指令フレームの受信と応答フレームの送信を実施する。ここでは説明を省略する。 With the above-described operation, the controller 5 can complete the circulation of the command frame and the response frame for the amplifier 1 and the amplifier 4.
Next, the controller 5 performs a cyclic operation on the command frame and the response frame for the amplifier 2 and the amplifier 3.
After the controller 5 receives the response frames from the amplifier 1 and the amplifier 4, the controller 5 subsequently communicates with the amplifier 2 counterclockwise as in the case of the amplifier 1. As with, communication with the amplifier 3 is performed clockwise.
The communication procedure between the controller 5 and the amplifier 2 receives the command frame and transmits the response frame in the same manner as the communication procedure between the controller 5 and the amplifier 1 described above.
The communication procedure between the controller 5 and the amplifier 3 receives the command frame and transmits the response frame in the same manner as the communication procedure between the controller 5 and the amplifier 4 described above. The description is omitted here.

次に、本発明における総伝送時間について説明する。
図５は、実施の形態１におけるサーボモータ制御システムのタイミングチャートを示す図である。
時間ｔ１でＰＨＹ５２はアンプ１宛ての指令フレームをアンプ１のＰＨＹ１１へ送信し、ＰＨＹ５１はアンプ４宛ての指令フレームをアンプ４のＰＨＹ４２へ送信する。ＰＨＹの遅延Ｔｄの後、時間ｔ２にＰＨＹ１１およびＰＨＹ４２は自身宛ての指令フレームを受信し始める。
その際、コントローラ５からの指令フレームの送信時間は、時間ｔ１から遅延Ｔｄよりも長い、フレーム送信時間Ｔｐ_ｉを要する。 Next, the total transmission time in the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a timing chart of the servo motor control system in the first embodiment.
At time t1, the PHY 52 transmits a command frame addressed to the amplifier 1 to the PHY 11 of the amplifier 1, and the PHY 51 transmits a command frame addressed to the amplifier 4 to the PHY 42 of the amplifier 4. After the PHY delay Td, at time t2, PHY11 and PHY42 start receiving command frames addressed to themselves.
At that time, the transmission time of the command frame from the controller 5 requires a frame transmission time Tp_i that is longer than the delay Td from the time t1.

また、時間ｔ２にＰＨＹ１１が自身宛ての指令フレームを受信し始めるとすぐに、ＰＨＹ１２はアンプ１宛ての指令フレームをアンプ２のＰＨＹ２１へ転送し始める、そして、アンプ２、アンプ３、アンプ４へと、指令フレームがアンプ間を経るたびに、ＰＨＹにおける遅延Ｔｄを経過しながら、コントローラ５に到達する。
同様に、時間ｔ２にＰＨＹ４２が自身宛ての指令フレームを受信し始めるとすぐに、ＰＨＹ４１はアンプ４宛ての指令フレームをアンプ３のＰＨＹ３２へ転送し始める。そして、アンプ３、アンプ２、アンプ１へと、指令フレームがアンプ間を経るたびに、ＰＨＹにおける遅延Ｔｄを経過しながら、コントローラ５に到達する。 Also, as soon as the PHY 11 starts receiving a command frame addressed to itself at time t2, the PHY 12 starts to transfer the command frame addressed to the amplifier 1 to the PHY 21 of the amplifier 2, and then to the amplifier 2, the amplifier 3, and the amplifier 4 Each time the command frame passes between the amplifiers, the controller 5 arrives at the controller 5 while passing the delay Td in PHY.
Similarly, as soon as the PHY 42 starts receiving a command frame addressed to itself at time t2, the PHY 41 starts to transfer the command frame addressed to the amplifier 4 to the PHY 32 of the amplifier 3. Then, each time the command frame passes between the amplifiers, the amplifier 3, the amplifier 2, and the amplifier 1 reach the controller 5 while passing the delay Td in PHY.

一方、ＰＨＹ１１がアンプ１宛ての指令フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、指令データを読出するとともに、時間ｔ２から、フレーム送信時間Ｔｐ_ｉと、マージンの時間Ｔｍ_ｉが経過した時間ｔ３に、アンプ１のＰＨＹ１２は、応答データをフレーム内の専用の領域である応答フレームに書き込み、アンプ２のＰＨＹ２１へ送信し始める。アンプ１からコントローラ５向けの応答フレームは、その後、アンプ２、アンプ３、アンプ４の順に、応答フレームを受信後、無条件に反時計まわりに応答フレームを転送し、アンプ間を経るたびに、ＰＨＹにおける遅延Ｔｄを経過しながら、コントローラ５へ応答フレームが送信される。   On the other hand, after the PHY 11 completes the reception of the command frame addressed to the amplifier 1 and confirms the address, the command data is read out, and the amplifier at the time t3 when the frame transmission time Tp_i and the margin time Tm_i have elapsed. The PHY 12 of 1 writes the response data in a response frame, which is a dedicated area in the frame, and starts transmitting it to the PHY 21 of the amplifier 2. After the response frame is received from the amplifier 1 to the controller 5 in the order of the amplifier 2, the amplifier 3, and the amplifier 4, the response frame is unconditionally transferred counterclockwise, and passes between the amplifiers. A response frame is transmitted to the controller 5 while the delay Td in PHY has elapsed.

同様に、ＰＨＹ４１がアンプ４宛て指令フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、時間ｔ３にアンプ４のＰＨＹ４１は、応答フレームをアンプ３のＰＨＹ３２へ送信し始める。アンプ４からコントローラ５向けの応答フレームは、アンプ３、アンプ２、アンプ１の順に、応答フレームを受信後、無条件に時計まわりに応答フレームを転送し、アンプ間を経るたびに、ＰＨＹにおける遅延Ｔｄを経過しながら、コントローラ５へ応答フレームが送信される。   Similarly, after the PHY 41 completes reception of the command frame addressed to the amplifier 4 and confirms the address, the PHY 41 of the amplifier 4 starts to transmit a response frame to the PHY 32 of the amplifier 3 at time t3. The response frame from the amplifier 4 to the controller 5 is the delay in the PHY every time it passes between the amplifiers after unconditionally transferring the response frame clockwise after receiving the response frame in the order of the amplifier 3, the amplifier 2, and the amplifier 1. A response frame is transmitted to the controller 5 while Td has elapsed.

コントローラ５は、時間Ｔｃｙｃ_ｉの周期で、アンプ１とアンプ４、アンプ２とアンプ３向けの指令フレームを生成する。データの衝突を防止するため、時間Ｔｃｙｃはフレーム送信時間Ｔｐ_ｉの最大値にマージンの時間Ｔｍ_ｉを加えた時間の２倍である。
すなわち、Ｔｃｙｃ_ｉ＝２×（Ｔｐ_ｉ＋Ｔｍ_ｉ）となる。 The controller 5 generates command frames for the amplifier 1 and the amplifier 4 and the amplifier 2 and the amplifier 3 with a period of time Tcyc_i. In order to prevent data collision, the time Tcyc is twice the time obtained by adding the margin time Tm_i to the maximum value of the frame transmission time Tp_i.
That is, Tcyc_i = 2 × (Tp_i + Tm_i).

ここで、先の先行事例（特許文献１）のＴｃｙｃと比較する。先行事例ではコントローラ５と各アンプ１、２、３、４間との通信データを２分割していることを踏まえると、先行事例でのフレーム送信時間は、本実施の形態のフレーム送信時間Ｔｐ_ｉの半分となる。
また、マージン時間については、コントローラやアンプからフレームの送信が開始される時刻の偏差が影響し、フレーム送信時間の長さには依存しないため、先行事例と本実施の形態におけるマージンの時間Ｔｍ_ｉは同じと考えられる。
すると、先の先行事例（特許文献１）は、同じ宛先向けのフレームを半分に割って送信している関係上、本実施の形態と比べて、指令フレームの処理において、マージン時間１回分、応答フレーム処理時にマージン時間１回分、余計に時間を要し、指令フレーム、応答フレームの巡回においては、マージン時間２回分、余計に時間を要することになる。 Here, it compares with Tcyc of the previous preceding example (patent document 1). Considering that the communication data between the controller 5 and each amplifier 1, 2, 3, 4 is divided into two in the preceding case, the frame sending time in the preceding case is the frame sending time Tp_i of this embodiment. It becomes half.
The margin time is affected by the deviation of the time at which frame transmission is started from the controller or amplifier and does not depend on the length of the frame transmission time. Therefore, the margin time Tm_i in this embodiment is It is considered the same.
Then, in the previous preceding example (Patent Document 1), since the frame for the same destination is divided and transmitted, the response for one margin time in the processing of the command frame is compared with the present embodiment. One extra margin time is required for frame processing, and two extra margin times are required for command and response frame cycles.

時間ｔ１からＴｃｙｃ_ｉ経過した時間ｔ４に、ＰＨＹ５２はアンプ２宛ての指令フレームをアンプ１のＰＨＹ１１へ送信し、ＰＨＹ５１はアンプ４宛ての指令フレームをアンプ４のＰＨＹ４２へ送信する。アンプ１を経由してＰＨＹ２１が自身宛ての指令フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、時間ｔ５にアンプ２のＰＨＹ２２は応答フレームをアンプ３のＰＨＹ３１に向けて送信し始める。
同様にアンプ４を経由してＰＨＹ３２が自身宛ての指令フレームの受信を完了しアドレスを確認した後、時間ｔ５にアンプ３のＰＨＹ３１は応答フレームをアンプ２のＰＨＹ２２に向けて送信し始める。
アンプ２からの応答フレームは、アンプ３、アンプ４を介してコントローラ５へ送信される。アンプ３からの応答フレームは、アンプ２、アンプ１を介してコントローラ５へ送信される。そして、時間ｔ６に、コントローラ５はアンプ２からの応答フレームとアンプ３からの応答フレームの受信を完了する。 At time t4 when Tcyc_i has elapsed from time t1, the PHY 52 transmits a command frame addressed to the amplifier 2 to the PHY 11 of the amplifier 1, and the PHY 51 transmits a command frame addressed to the amplifier 4 to the PHY 42 of the amplifier 4. After the PHY 21 completes reception of the command frame addressed to itself via the amplifier 1 and confirms the address, the PHY 22 of the amplifier 2 starts transmitting a response frame toward the PHY 31 of the amplifier 3 at time t5.
Similarly, after the PHY 32 completes reception of the command frame addressed to itself via the amplifier 4 and confirms the address, the PHY 31 of the amplifier 3 starts to transmit a response frame toward the PHY 22 of the amplifier 2 at time t5.
The response frame from the amplifier 2 is transmitted to the controller 5 via the amplifier 3 and the amplifier 4. The response frame from the amplifier 3 is transmitted to the controller 5 via the amplifier 2 and the amplifier 1. At time t6, the controller 5 completes reception of the response frame from the amplifier 2 and the response frame from the amplifier 3.

アンプ１〜４がそれぞれの指令フレームの受信を完了し、コントローラ５がアンプ１〜４から応答フレームの受信を完了する総伝送時間 Ｔｔｏｔａｌ は、一般化すると、次の式で表される。
Ｔｔｏｔａｌ＝（ｎ＋１）×Ｔｄ＋ｎ×１／２×Ｔｃｙｃ
＝（ｎ＋１）×Ｔｄ＋ｎ×１／２×２×（Ｔｐ_ｉ＋Ｔｍ_ｉ）
ここで、ｎはアンプの個数、ＴｄはＰＨＹの遅延である。 The total transmission time Ttotal at which the amplifiers 1 to 4 complete the reception of the command frames and the controller 5 completes the reception of the response frames from the amplifiers 1 to 4 is generally expressed by the following equation.
Ttotal = (n + 1) × Td + n × 1/2 × Tcyc
= (N + 1) * Td + n * 1/2 * 2 * (Tp_i + Tm_i)
Here, n is the number of amplifiers, and Td is a PHY delay.

したがって、本実施の形態では、
各々、モータ７１〜７４に接続された複数のアンプ１〜４と、モータ７１〜７４を制御するコントローラ５とを、双方向のシリアル通信ケーブル６１〜６５を用いてループ状に接続されたサーボモータ制御ネットワークにおいて、
コントローラ５は、一方のモータに接続されたアンプに対して、反時計回りに一方のモータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方のモータに接続されたアンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力し、第１のアンプと第２のアンプとからそれぞれ応答フレームを受信するとともに、
各々のアンプ１〜４は、時計方向及び反時計方向にあるサーボモータまたはコントローラ５と双方向シリアル通信ケーブルによって接続されるための二つの物理層を備え、一方の物理層から受信した指令データまたは応答データを、他方の物理層から出力するとともに、指令データが自分向けであった場合には、受信した物理層側とは反対側から指令データを出力後、所定のマージン時間後に応答フレームを出力することを特徴とするサーボモータ制御ネットワークを備えたので、複数のアンプがコントローラから各自の指令フレームの受信を完了しコントローラが複数のアンプから応答フレームの受信を完了する総伝送時間を、総伝送時間におけるマージン時間を減らすことにより総伝送時間を低減することができる。 Therefore, in this embodiment,
Servo motors in which a plurality of amplifiers 1 to 4 connected to motors 71 to 74 and a controller 5 for controlling the motors 71 to 74 are connected in a loop using bidirectional serial communication cables 61 to 65, respectively. In the control network,
The controller 5 outputs the command frame for the first amplifier connected to the one motor in the counterclockwise direction to the amplifier connected to one motor without being divided, and at the same time the other motor on the clockwise side. The command frame for the second amplifier connected to the other motor is output without being divided to the amplifier connected to the other motor, and response frames are received from the first amplifier and the second amplifier , respectively. And
Each amplifier 1-4 is provided with two physical layers to be connected by a servo motor or the controller 5 and the two-way serial communication cable in the clockwise and counterclockwise directions, command data or received from one physical layer the response data, and outputs from the other side of the physical layer, when the command data is the own-friendly after outputting the instruction data from the opposite side of the received physical layer side, a response frame after a predetermined marginal period of time Since it has a servo motor control network characterized by output, the total transmission time is calculated by the multiple amplifiers completing the reception of their command frames from the controller and the controller completing the reception of response frames from the multiple amplifiers. By reducing the margin time in the transmission time, the total transmission time can be reduced.

１〜４ アンプ
５ コントローラ
１１〜１２ アンプ１のＰＨＹ
２１〜２２ アンプ２のＰＨＹ
３１〜３２ アンプ３のＰＨＹ
４１〜４２ アンプ４のＰＨＹ
５１〜５２ アンプ５のＰＨＹ
６１〜６５ シリアル通信ケーブル
７１〜７４ モータ 1-4 Amplifier 5 Controller 11-12 PHY of Amplifier 1
21-22 PHY of amplifier 2
31-32 PHY of amplifier 3
41-42 PHY of amplifier 4
51-52 PHY of amplifier 5
61-65 Serial communication cable 71-74 Motor

Claims (4)

各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されたサーボモータ制御ネットワークにおいて、
前記コントローラは、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力し、前記第１のアンプと前記第２のアンプとからそれぞれ応答フレームを受信し、
各々のアンプは、前記モータまたは前記コントローラ双方向シリアル通信ケーブルによって接続されるための時計方向及び反時計方向にある二つの物理層を備え、一方の物理層から受信した指令データを、他方の物理層から出力する
ことを特徴とするサーボモータ制御ネットワーク。 In each servo motor control network, a plurality of amplifiers connected to the motor and a controller for controlling the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable.
The controller outputs the command frame for the first amplifier connected to one of the motors on the counterclockwise side to the amplifier connected to one of the motors without being divided, and at the same time the clockwise side The second amplifier command frame connected to the other motor is output without being divided in a clockwise direction to the amplifier connected to the other motor of the first amplifier and the second amplifier. Receive response frames from the amplifier and
Each amplifier includes two physical layers in the clockwise and counterclockwise directions to be connected by the motor or the controller bidirectional serial communication cable, the command data received from one of the physical layer, the other side Servo motor control network characterized by output from physical layer. 各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されたサーボモータ制御ネットワークにおいて、
前記コントローラは、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力し、前記第１のアンプと前記第２のアンプとからそれぞれ応答フレームを受信し、
各々のアンプは、前記モータまたは前記コントローラ双方向シリアル通信ケーブルによって接続されるための時計方向及び反時計方向にある二つの物理層を備え、一方の物理層から受信した指令データまたは応答データを、他方の物理層から出力するとともに、前記指令データが自分向け指令データであった場合には、受信した物理層側とは反対側から指令データを出力後、所定のマージン時間後に応答フレームを出力する
ことを特徴とするサーボモータ制御ネットワーク。 In each servo motor control network, a plurality of amplifiers connected to the motor and a controller for controlling the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable.
The controller outputs the command frame for the first amplifier connected to one of the motors on the counterclockwise side to the amplifier connected to one of the motors without being divided, and at the same time the clockwise side The second amplifier command frame connected to the other motor is output without being divided in a clockwise direction to the amplifier connected to the other motor of the first amplifier and the second amplifier. Receive response frames from the amplifier and
Each amplifier includes two physical layers in the clockwise and counterclockwise directions to be connected by the motor or the controller bidirectional serial communication cable, the command data or response data received from one physical layer, and outputs from the other side of the physical layer, wherein, when the command data is the own-friendly command data after outputting the command data from the opposite side of the received physical layer side, outputs a response frame after a predetermined marginal period of time Servo motor control network. 各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されるとともに、前記コントローラ及び複数の前記アンプとが、各々、シリアル通信ケーブルと接続するための二つの物理層を備えたサーボモータ制御ネットワークの通信方法において、
前記コントローラが、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された前記アンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された前記アンプ向け指令フレームを分割せずに出力するステップと、
各々のアンプが、一方の物理層から受信した指令データを、他方の物理層から出力するステップと、
前記コントローラが、前記シリアル通信ケーブルと、時計方向及び反時計方向に接続された前記アンプから周回された前記指令フレームを受信するステップと、
備えたことを特徴とするサーボモータ制御ネットワークの通信方法。 A plurality of amplifiers connected to the motor and a controller for controlling the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable, and the controller and the plurality of amplifiers are each In a servo motor control network communication method comprising two physical layers for connection with a serial communication cable,
The controller outputs to the amplifier connected to one of the motors without dividing the command frame for the amplifier connected to one of the counterclockwise motors, and at the same time the other of the clockwise side a step to the amplifier connected to said motor, and outputs without dividing the amplifier for command frames connected clockwise to the other motor,
Each amplifier, the command data received from one of the physical layer, and outputting from the physical layer of the other side,
The controller receiving the command frame circulated from the serial communication cable and the amplifier connected in a clockwise direction and a counterclockwise direction;
A servo motor control network communication method comprising: 各々、モータに接続された複数のアンプと、前記モータを制御するコントローラとを、双方向のシリアル通信ケーブルを用いてループ状に接続されるとともに、前記コントローラ及び複数の前記アンプとが、各々、シリアル通信ケーブルと接続するための二つの物理層を備えたサーボモータ制御ネットワークの通信方法において、
前記コントローラが、一方の前記モータに接続された前記アンプに対して、反時計回り側の一方の前記モータに接続された第１のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力すると同時に、時計回り側の他方の前記モータに接続された前記アンプに対して、時計回りに他方のモータに接続された第２のアンプ向け指令フレームを分割せずに出力するステップと、
各々のアンプが、一方の物理層から受信した指令データを、他方の物理層から出力するステップと、
前記指令データが自分向け指令データであった場合には、受信した物理層側とは反対側から指令データを出力後、所定のマージン時間後に応答フレームを出力するステップと、
前記コントローラが、前記シリアル通信ケーブルと、時計方向及び反時計方向に接続された前記アンプから周回された前記指令フレームを受信するステップと、
備えたことを特徴とするサーボモータ制御ネットワークの通信方法。 A plurality of amplifiers connected to the motor and a controller for controlling the motor are connected in a loop using a bidirectional serial communication cable, and the controller and the plurality of amplifiers are each In a servo motor control network communication method comprising two physical layers for connection with a serial communication cable,
The controller outputs the command frame for the first amplifier connected to one of the motors on the counterclockwise side to the amplifier connected to one of the motors without being divided, and at the same time the clockwise side Outputting the command frame for the second amplifier connected to the other motor in a clockwise direction without being divided with respect to the amplifier connected to the other motor;
Each amplifier, the command data received from one of the physical layer, and outputting from the physical layer of the other side,
If the command data is command data for oneself, after outputting the command data from the side opposite to the received physical layer side, outputting a response frame after a predetermined margin time;
The controller receiving the command frame circulated from the serial communication cable and the amplifier connected in a clockwise direction and a counterclockwise direction;
A servo motor control network communication method comprising:
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