JPS60213288A

JPS60213288A - デイジタル式電動機制御装置

Info

Publication number: JPS60213288A
Application number: JP59069021A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Watanabe; 正彦渡辺; Tsutomu Omae; 大前　力; Sanshiro Obara; 小原　三四郎; Kenji Kubo; 謙二久保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1984-04-09
Publication date: 1985-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、電動機の位置・速度制御装置に係り、特に、
ロポツＩ−，Ｎ（、’工作機など複数個の電動機なディ
ジタル制御するに好適なディジタル式電動機制御装置に
関する。

〔発明の背景］従来のマイクロコンピュータを用いたディジタル式電動
機制御装置では、電動機の位置や速度を検出するために
、検出器であるエンコーダなどの出力信号を、信号線？
介して制御装置内にあるマイクロコンピュータに送り、
マイクロコンピュータがソフトウェア処理により演算し
・位置制御及び、速度制御を行なっている。多数の電動
機を同時に制御する場合には、検出器信号線が多くなる
ことや・信号線延長に伴い、ノイズに対して弱くなるこ
と・あるいは、マイクロコンピュータに多種多様のソフ
トウェアが必要になるため、ソフトウェア構成が繁雑に
なるという欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ディジタル的に被数台の電動機を同時
に制御する場合に、位置、速度制御回路と電流制御回路
の間に、シリアル伝送回路を設け・位置・速度の検出器
の前処理ｔ−輝流制御回路側で行なうことにより、検出
器の信号線を短くシ、耐ノイズ性を向上させ、延長する
信号線の数を低減させ、伝送速度の遅いシリアル伝送を
制御系内に用いても、制御性能が落ちない電動機制御装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

央数台のｉ’ｎ、’ｉｂ　４ｄを同時にディジタル制御
する場合に７位１−制御回路、速度制御回路と、°辺流
制御回り′６、位ＩＭ−速度制御回路、他の検出回路を
分離し・その間のデータ転送にシリアル伝送技術を用い
ると、エンコーダなどの検出器信号を制御回路まで延ば
す必要がなくなり、信号線の減少及び、耐ノイズ性能の
向上が図れる。捷た、シリアル伝送技術を用いて多数の
データを転送する場合には・シリアル伝送の伝送速度と
、転送データ数により、各データの転送間隔が制限され
てくる。これに対してパ１Ｒ動機制御系内では、速い転
送間隔を必要とするデータと・比較的遅い転送間隔でよ
いデータが存在する。このため、一定周期で転送するデ
ータ数を決め、速い転送周期を要するデータは、転送周
期毎に転送し、また、遅い転送周期でよいデータは、転
送周期に対して、数周期毎に転送することにより、必要
なデータを必要とする周期で転送することができる。

〔発明の実楕例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を用いて
説明する。

第１図は、三台の電＋！’ｆＪ＋　機を用いて三軸のロ
ボットケｎ作させるシステムの全体構成図である。まず
、指令発生回路１は２０ボツト９の動作に対応した各軸
車動機３３，４３．５３の各軸位置指令；直音出力する
。マイクロコンピュータ２は４０Ｍ３内にあるフログラ
ムに従い、指令発生回路１から出力される各軸位置指令
値と・Ｉ（、Ａ　Ｍ　４内に格納されている位置検出値
により・三軸分の位置制御処理を行ない、その結果の各
軸速度指令値をＲＡＭ４に格納する。その後、マイクロ
コンピュータ２は、各軸速度指令値と、几ＡＭ４内にあ
る各軸速度演出値とにより、速度制御処理を行ない。

その結果、各軸電流指令値を１（、Ａ　Ｍ　４に格納す
る。

各軸電流指令値は・ノミラレル／シリアル変換器１０に
よりシリアルデータに変換された後、符号変換器１１に
より光伝送できる符号に変更され２′…、気／光変換器
１２により光に変換され、光フアイバーケーブル２０ケ
弁して送信されろ。元ファイバーケーブル２０を弁して
送られる各軸′・ＩＬ流指令値は・光／１シ気袈換器１
５（Ｃより＋４１、気信号となり、イ：）号俊４＋Ａ器
１６．シリアル／パラレル変換器１７’に介して、マイ
クロコンピュータ５が処理できるＩｔ　Ａ　Ｍ　７に格
納される。マイクロコンピュータ５は・几ＯＭ６内のフ
ロクラムに従い−ＲＯＭ７内に格納されている各’１ｑ
ｌＩ電流指令値ケ、ディジタル／アナログ変ＩＡｉｊ；
８に出力しアナログ値として出力する。このアナログ化
された各軸電流指令値は、対応する各１噛のサンフル／
ホールド回路３０．４０．５０でホールドされる。各軸
電流制御回路３１，４１．５１は、各軸電流指令値と・
各軸車動機３３，４３．５３に流れる電流の検出値とに
より電Ｍｉｆｉ　１ｉｆｌＪ碑を行ない、各軸゛電力変
換器３２．４２．５２に出力する。各軸也力変換器３２
．４２．５２は、市、力用半１体素子より措成され、各
輔霜１流制御回路３１，４１．５１の出カイ８号に見合
う゛電流を、対応する各軸′電動機３３゜４３．５３に
供給し・各軸車動機３３，４３゜５３全指令発生回路１
が出力する各軸位置指令値にＩうように回転させる。ロ
ータリーエンコーダ３４．４４．５４は、各々電動機３
３，４３゜５３に（α結されており、各ＩＩ＋電動機３
３，４３゜５３の一矩回転角度Ｐ毎にパルスを発生する
。各軸ロータリーエンコーダ３４，４４．５４の出力信
号は・各軸に対応する正逆転判別回路７０，７１゜７２
の入力信号となり、各軸止逆転判別回路７０゜７１．７
２は、各軸直動機３３，４３．５３の回転方向を判別し
・回転方向に対応するパルス列を。

各々可逆カウンタ７３，７４．７５に出力する。

可逆カウンタ７３，７４．７５の計数値は・各軸・「Ｌ
動４ｆｉ３３，４３．５３の回転位置の検出値になり、
基準クロックＲＣＬＫを計数するカウンタの言１数値と
により・各軸車動機３３，４３．５３の速度検出演算に
用いられ、各軸車動機３３，４３．。

５３の速度検出値が得られる。−また、マルチプレクサ
６０とアナログ／ディジタル変換器６１により取り込ま
れる各軸車動機３３，４３．５３０電流１直と・ディジ
タル入力６２により取り込塘れるロボット９のリミット
スイッチ群６３の状態は・各軸ｔｇｔｒｉ機３３，４３
．５３及び、ロボット９の保護、診断データとして使用
される。このようにして取り込″まれた位置検出値、速
度検出匝・及び保腰５診断データは、パラレル／シリア
ル変換器１７、符号変換器１８．電気／光質換器１９．
光ファイバーケーブル２１．光／電気変換器１３゜符−
ｉ’ｒ変換器１４．シリアル／パラレルｆ換Ｗｓ　１’
　０ヲ介シて、マイクロコンピュータ２が処理できるＲ
ＡＭＡ内に格納され、位置制御処理、速度制御処理、及
び、保護診断処理に利用される。次に・第２（９）のソ
フトウェアブロック図により、マイクロコンピユー・夕
２．５が行なう処理内容を説１明する。虜ず、マイクロ
コンピュータｉは１位置指令値と位置検出値を入力とし
て位置制御を行ない・速度指令値を出力する各油位置制
御処理８（１，８１゜８２と１位置制御のマイナールー
プとして、速度指令値と速度検出値を入力とし、電流指
令値を出力する各軸速度制御処理８３．８４．８５と・
ロボット及び電動機の保護・診断全行なうための処ｆｆ
ｆ１８６及ヒ、マイクロコンピュータ５とのデータ授受
を行なう伝送処理８７の各処理を実行する。

マイクロコンピュータ５は、マイクロコンピュータ２と
のデータ授受を行なう処理９０と、各ｌ１ＩＩｌｌ電流
指令Ｉ１Ｍを、ディジタル／アナログ変換器８に出力す
る処理９１と、各軸ロータリーエンコーダ３４．４４．
５４の出力パルスの計敬値と基準タロツク計数値より各
軸位置、速度検出処理９２゜９３．９４と、各軸電動様
３３，４３．５３とロボット９の保訛、診断のため、各
軸電流惚込み。

及び・リミットスイッチの鷹り込み処理９５をもつ。以
下、第３図のフローチャート７、第４図のタイムチャー
トにより、マイクロコンピュータ２゜５の処理内容とタ
イミングｅｂ明する。まず２マイクロコンピユータ２は
、ステップ１００で、ワークエＩＪアやカウンタなど９
の初期設定を行なった後、ステップ１０１でマイクロコ
ンピュータが割込み全受付ける状態にする。その後・ス
テップ１０２に移り保護、診断処理を行なう０このステ
ップ１０２を行なっている間に、第４図に示すタイミン
グにより、−足周期Ｔの割込みパルスｌＮＴ１が入力さ
れると、マイクロコンピュータ２は。

巣３図の割込み処理１１０に移る。第４図に示すように
割込処理では、位置制御処理ＡＰ几、速度制御処理Ａｓ
ｋＬ、及び、データ伝送処理’ｌ’　ｒｓ１２の処理全
行なう。゛まず、割込処理では１位置制御処理ＡｐＨ’
ｔ−軸分に対して行なう。つまり１位置制御は、速度制
御のメジャーループになっているため、速度制御の制御
周期より長くなければいけない。よって、本実袖例では
、第４図に示すように・速度制御処理は、みｌ込み周期
Ｔ毎に、また。

位置制御処理は、１り込み周期Ｔに対して３Ｔ毎に行な
っている。このタイミングは２割込み時点Ｔｎに対し２１軸目の位置制御処理：　Ｔｎ＝’ｌ’＋３１）２１！
１］目　〃　：　’Ｉ”ｎ＝Ｔ１３１＋１）３軸目　”
　：　Ｔｎ　”Ｔ（３１＋２１＋　１＝ｏ、　１．２．
・・・）で行なっている。そこで、第３図のステップ１１１では
、位置制御処理すべき軸を指定する変数１１を決定する
。ステップ１１２では、ステップ１１１でめたｎを基に
して、ｎ軸の位置指令値とｎ軸の位置検出値によりｎ軸
の位置制御処理を行ない。

結果であるｎＩ！ｄｌ速度指令値を、ステップ１１３に
鼾、いて・所定ワークエリアに格納すゐ。その後、第４
図に示す速度制御処理Ａ　Ｓ　）ｔを三軸分連続的に行
なう。まず、第３図のステップ１１４で、速度制御処理
する軸の指定値ｍ’１１にし、ステップ１１５で・ｍ軸
の速度指令値とｍ軸の速度検出値により１ｎ軸の速度制
御処理を行ない、その結果である電流指令値を、ステッ
プ１１６で、所矩ワークエリアに格納する。次に、ステ
ップ１１７に移り、ｎ１＝３であるかどうかを調べ、ｍ
笑３であればステップ１１８で口】をインクリメントし
、ステップ１１５から・ｍ　！１１＋の速度制御処理を
行なう。

もし、ステップ１１７で、ｍ＝３であれば、三軸分の速
度制御処理が終了したことになるため、ステップ１１９
に移る。ステップ１１９では、光伝送回路を介してマイ
クロコンピュータ５に対して・所定ワークエリアに格納
されている各軸電流指令値を送信する処理を行なう。そ
の後、ステップ１２０で、マイクロコンピュータ５から
送られてくろ位置、速度、電流などの検出値を受信し、
所定ワークエリアに格納する処理を行ない、割込み処３
４Ｆ！全終了し・ステップ゛１２１からメインルーチン
内のステップ１０２の処理に戻る。従って、第４図のＴ
ｒ１１１２の処理は、ステップ１１９．１２０の処理で
あり・Ｇ　Ｄ　Ｐ　ｋＬ　Ｓの処理はステップ１０２の
処理である。

次に、マイクロコンピュータ５の処理を説明する。マイ
クロコンピュータ５は、まず、ステップ１３０で、ワー
クエリアなどの初期設定を行なった後、ステップ１３１
で、マイクロコンピュータ２からの送信データが送られ
てくるまで待ち、データが送られてきたら２ステツプ１
３２の処理で各軸電流指令値を受けとり・所定ワークエ
リアにｖ６納する。その後、所定ワークエリアに格納さ
れ１いる各軸の位置検出値、速度検出値、電流検出値・
及び、ロボット９のリミットスイッチの状態をマイクロ
コンピュータ２に対して送信する処理ステップ１３３を
実行する。つまり、第４図における１゛、ｓ□、の処理
は、ステップ１３２とステップ１３３の処理であり、第
４図に示すように　１ｕｌｌ、、１□とＴ　ｒｓＨは同
時点で実行され心ことになる。その後、ステップ１３４
で、ステップ１３２で取り込んだ各軸′直流指令値をデ
ィジタル／アナログ変換器８に出力する第４図における
ＡＣＲ処理を行なった後、Ｐ　Ｓ　Ｄ　Ｔ処理である各
軸重動機３３．４３゜５３の位置と速度の倹田処理に移
る。まず・第３図のステップ１３５で２検出すべき＠を
指定する変数に＆１［Ｌ、ステップ１３６でに軸のロー
タリーエンコーダの出力パルスを計数するカウンタの計
数値ｋｉｋ（ｎ）　’ｒ取り込み・また・基準クロック
几ＣＬＫを計数するカウンタ７６の３１数値Ｔ（ｎ）を
取り込み、ｋ軸の位置と速度の検出を行なう。ここで・
ｋ軸の位置検出値Ｐ　ｆｋ（ｎ）と速度検出値Ｎｆｋ（
ｎ）は・以下に示すような処理によりめられる。

位置検出値　Ｐ　ｔ　ｋ（ｎ）　＝　Ｍ　ｋ　（ｎ）但
し、ｋは軸指定値０はサンプリング時点ＫＮは係数こｔＬらの位置検出値と速度検出１直は・ステップ１３
７で１シｆυワークエリアに格納された後、ステップ１
３８でｋが３であるがどうがを調べ、ｋ）３であれば、
ステップ１３９でに６インクリメントしてステップ１３
６からの処理を行なう。もし。

ステップ１３８でに＝３であれば、三軸分の位置。

速度の検出処コ、ｉ１！が終了したことになるため・次
の４４図Ｉ　Ｇ　Ｄ　Ｄ処理−に移ゐ。″っま９、第３
図のステップ１４０で・ロボット９及び、各１１１１’
ｉｔ　’Ｖｂｍ　３３　。

４３．５３のＧＬＪ、診断のためのデータである各情電
流値と、リミットスイッチ群６３の状態を取り込み・；
：＞ｒｗワークエリアに格納した後、ステップ１３１の
処理で次のデータ受信待ちの状！−ｋに戻る。本実施例
によれば、制御部分と検出部分が分離されているため・
マイクロコンピュータのソフトウェア構成が簡単化され
るとともに、二つのマイクロコンピュータのソフトウェ
ア処理が、伝送処理で同期されるため、二つのマイクロ
コンピュータのソフト１シエアタイミングが簡単にとれ
ろという効果がある。

次に、シリアル伝送方式の一種である光伝送口−６？！
−用いたデータ伝送方式の一実施例を・ｇ５南により説
明する。マイクロコンピュータ２からマイクロコンピュ
ータ５に送信するデータＩ■Ｉｒ、、２の内容Ａは、各
ｌ１ｌＩＩＩ電流指令値だけであるため、データ転送周
期Ｔ　ｄ＠ＶＣ送信する。逆に・マイクロコンピュータ
２が、マイクロコンピュータ５から受信するデータは、
各軸重動機３３，４３．５３の位置検出値、速度検出値
、及び、保護、診断のためのデータである各軸重り＜ｂ
機３３，４３．５３の電流検出値と、ロボット９のリミ
ットスイッチの状態のデータがある。各軸速度検出値を
Ｂ２各軸位置検出値茫Ｃ２前記保護、診断データをＤと
した場合、データ群Ｂ、Ｃ，Ｄの転送方式は、データ転
送周期Ｔｄ毎にデータをニブロックに分割し、そのうち
−ブロックは、速い転送周期を必要とする速度検出値Ｂ
に割当て・他の一ブロックは１位置検出値Ｃと、保護２
診断データＤをデータ転送周期Ｔｄ毎に、交互に割当て
る。このような転送方式ケ用いることにより、速い転送
周期を要する速度検出値Ｂは、転送周期Ｔｄ毎に、また
、比較的遅い転送周期でよい位１θ検出１ＭＣと、保護
１診断チー″夕りは、データ転送局ｔｌＪＪ　Ｔ　ａに
対して、２Ｉｌｌ　ｄ毎に転送されることになる。本方
式の一実施例によれば、転送周期毎に送受信するデータ
数が減少するため、データ転送時間を短くでき、全体の
処理をｖく終了させることができるという効果がある。

〔発明の効果］本発明によれば、検出器信号線が短くでき、耐ノイズ性
能の向上を図ることができ、また・複数台の電動機を同
時に制御する場合には、延長する１８号線の数を大幅に
低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実姉例の全体構成図、第２図はマイク
ロコンピュータが処理するソフトウェアのブロック図・
第３図はソフトウェア処理を説明するフローチャート、
第４図は、ソフトウェア実行のタイミングを示すタイム
チャート・第５図はデータ転送方式を説明するタイムチ
ャートである０１・・・ロボットの動作指令を発生する
回路、２，５・・・マイクロコンピュータ−１０，１７
・・・シリアル／パラレル変換器、１１，１４，１６．
１８・・・符号変換器・１２．１９・・・電気／光変換
器、！３゜１５・・・光／電気変換器、８・・・ディジ
タル／アナログに換器、２０．２１・・・元ファイバー
ケーブル。

Claims

【特許請求の範囲】

１、電動機の位置制御回路と、前記位置制御回路のマイ
ナールーズとしての速度制御回路、電流制御回路、及び
、前記位置制御回路と前記速度制御回路に検出信号を与
える位置・速度検出回路をもち、前記速度制御回路の出
力が、シリアル伝送回路を介して前記電流制御回路の電
流指令となり、前記位置・速度検出回路の出力が、前記
シリアル伝送回路を介して、前記位置制御回路、前記速
度制御回路の検出信号となることを特徴とするディジタ
ル式電動機制御装置。