JPS6368905A

JPS6368905A - 位置決め制御システム

Info

Publication number: JPS6368905A
Application number: JP21301386A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Katsumata; 勝又　光男; Kazutaka Yamashita; 山下　数高
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-28

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、プログラマブルコントローラによる位置決め
制御システムに関する。詳しくは、単一のプログラマブ
ルコントローラによって多数軸の制御を行う位置決め制
御システムに関する。

〔背景技術とその問題点〕

第１０図にプログラマブルコントローラを使用した従来
の位置決め制御システムを示す。

同図において、プログラマブルコントローラ１では、プ
ログラムメモリ２に書き込まれた手順に従って演算制御
部３が出力モジュール４Ａを介して起動信号とともに位
置指令値を位置決め制御装置５に与える。このときの位
置指令値はＢＣＤコード等の並列データである。位置決
め制御装置５では、その位置指令値をＤ／Ａ変換回路７
でアナログ信号に変換してサーボモータドライブ回路８
へ与え、サーボモータ９を駆動させると同時に、位置検
出器１０からのフィードハックパルスで偏差カウンタ６
の値を減算していく。偏差カウンタ６の値が零になった
ら、サーボモータ９を停止し、完了信号をプログラマブ
ルコントローラ１へ出力する。プログラマブルコントロ
ーラ１は、入力モジュール４Ｂを介して完了信号を認識
する。

このような従来の位置決め制御システムでは、プログラ
マブルコントローラ１と位置決め制御装置５との間を多
量の入出力線で結合する必要がある。また、第１０図に
は示していないが、位置制御機能を向上させようとする
と、例えば速度変更、現在値の読み取り、原点復帰等を
実現させようとすると、さらに多量の入出力線が必要と
なる。

このことは、多数軸の高機能位置決め制御装置を単一の
プログラマブルコントローラで制御しようとすると、益
々大容量の入出カモジュールを占有することになるので
、プログラマブルコントローラが本来制御しようとして
いる他の入出力機器の数が大幅に制限されるという問題
につながる。

〔発明の目的〕ここに、本発明の目的は、多数軸の位置決め制御を入出
力線を増加することなく容易に実現させる位置決め制御
システムを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕そのため、
本発明の構成は、プログラマブルコントローラに対して
複数の位置決め制御装置をシリアル通信バスを介して結
合し、前記プログラマブルコントローラ側には、そのプ
ログラマブルコントローラの演算制御部からのデータを
シリアルデータに変換して前記シリアル通信バスへ送信
するとともに、シリアル通信バスからの受信データを再
生して前記演算制御部へ送る通信コントローラを設け、
前記各位置決め制御装置側には、前記シリアル通信バス
とその位置決め制御装置との間でデータ交換を行う通信
コントローラを設けた、ことを特徴とする。

従って、プログラマブルコントローラと各位置決め制御
装置との情報交換がシリアル通信バスを通じてシリアル
に行われるので、入出力線を増加することなく多数軸の
位置決め制御を容易に実現することができる。

〔実施例〕

第１図に本実施例のシステム構成を示す。同システムは
、１つのプログラマブルコントローラＰＣと、これにシ
リアル通信バスＳＣＢを介して結合された複数台の位置
決め制御部Ｗ　Ｐ　Ｍ　Ｉ＝　Ｐ　Ｍ７とから構成され
ている。各位置決め制御装置ＰＭ、〜ＰＭ、ｌには、そ
れぞれサーボモータ１５と位置検出器１６とが接続され
ている。

プログラマブルコントローラＰＣは、演算制御部１１、
プログラムメモリ１２、複数のＩ１０モジュール１３１
〜１３Ｉ、および通信コントローラ■１４から構成され
ている。演算制御部１１は、プログラムメモリ１２に記
憶されたプログラムの手順に従ってＩ１０モジュール１
３．〜１３．ｌを制御するとともに、通信コントローラ
１１４とデータ交換を行う。各１１０モジユール１３．
〜１３、ｌは、外部に設けられるスイッチ、ランプ、リ
レー、ソレノイドバルブ等のＩ１０＠器と接続されてい
る。

通信コントローラ１１４は、第２図に示す如く、マイク
ロプロセッサユニット（ＭＰＵ）２１、シリアル通信ユ
ニット（ＳＣＵ）２２、シリアルバスインタフェイス２
３、共通ＲＡＭ２４とその制御回路２５、ｐｃパスイン
タフェイス（ＰＣＢＩ）　２６、ＲＯＭ２７およびＲＡ
Ｍ２Ｂからなる。共通ＲＡＭ２４の内容はＰＣＢＩ　２
６を介して前記演算制御部１１へ随時読み出され、また
演算制御部１１からのデータがＰＣＢＩ２６を介して共
通ＲＡＭ２４へ書き込まれるようになっている。ＭＰＵ
２１は、ＲＯＭ２７に書き込まれている手順に従って共
通ＲＡＭ２４と５ＣＵ２２との間のデータの受は渡しを
行う。５ＣＵ２２はＭＰＵ２１から受は取ったデータを
シリアルデータに変換し、シリアルバスインタフェイス
２３を介してシリアル通信バスＳＣＢへ送信する。ある
いは、この逆にシリアル通信バスＳＣＢから受信したシ
リアルデータを再生してＭＰＵ２１へ送る。このように
して、通信コントローラ１１４は、プログラマブルコン
トローラＰＣの演算制御部１１とシリアル通信バスＳＣ
Ｂとの仲介を行う。

第３図に各位置決め制御装置ＰＭＩ−ＰＭ、の内部構成
を示す。各位置決め制御装置ＰＭ、〜ＰＭｆｉは、大き
く分割すると、通信コントローラ■３１の部分と、サー
ボモータコントローラ３２の部分とに分けられる。

通信コントローラｌｌ３１は、シリアル通信ユニット　
（ＳＣＵ）３３、シリアルバスインタフェイス３４およ
びアドレス設定スイッチ３５からなる。

５ＣＵ３３は、シリアルバスインタフェイス３４を介し
てシリアル通信バスＳＣＢとの送、受信データをサーボ
モータコントローラ３２の制御部であるマイクロプロセ
ッサユニット（ＭＰＵ）３６と交換する。つまり、プロ
グラマブルコントローラＰＣと各位置決め制御装置ＰＭ
、〜ＰＭ、とはシリアル通信バスＳＣＢを通じて相互に
データ交換を行うことができる。アドレス設定スイッチ
３５は、複数の通信コントローラ■３１、つまり位置決
め制御装置ＰＭ、〜ＰＭ、を識別するために、それぞれ
の位置決め制御装置Ｐ　Ｍ　Ｉ”　Ｐ　Ｍ　、、に固有
のアドレスをつけるために設けられている。

サーボモータコントローラ３２は、前記ＭＰＵ３６、Ｒ
ＯＭ３７、ＲＡＭ３８、フィードバックカウンタ３９、
フィードバックインクフェイス４０、Ｄ／Ａ変換回路４
１およびサーボモータドライブ回路４２からなる。ＭＰ
Ｕ’３６は、５ＣＵ３３からの受信データ、つまりプロ
グラマブルコントローラｐｃからの指令に基づき軸移動
量を算出し、位置検出器１６との差分すなわちフィード
バックカウンタ３９の値との差分より位置偏差値を算出
し、これを速度指令値としてＤ／八へ換回路４１を通じ
てサーボモータドライブ回路４２で電力増幅し、サーボ
モータ１５を所定の速度で所定位置まで駆動させる。ま
た、ＭＰＵ３６は完了信号、現在位置等を５ＣＵ３３へ
送出する。

第４図にシリアル通信バスＳＣＢの構成を示す。

前述したプログラマブルコントローラＰＣと各位置決め
制御装置Ｐ　Ｍ　＋　〜ＰＭ、とのデータ交換はこのシ
リアル通信バスＳＣＢによって行われる。

プログラマブルコントローラＰＣ側の通信コントローラ
１１４と各位置決め制御装置ＰＭ、〜ＰＭ７側の通信コ
ントローラ１１３１との間が２木の信号線Ｓ　ＣＢ＋　
、　　Ｓ　ＣＢｚで接続されている。

各通信コントローラ１４．３１には、シリアルハスイン
タフェイス２３．３４として差動型ライントライバ４５
と差動型ラインレシーバ４６とがそれぞれ１個ずつ設け
られている。差動型ライントライバ４５には送信データ
信号ＴｘＤが、差動型ラインレシーバ４６には受信デー
タ信号ＲｘＤがそれぞれ接続される。ハスの方向は双方
向であり、その切り換えには送信要求信号ＲＴＳをオン
、オフして行う。第４図の例では、送信要求信号ＲＴＳ
がオンのとき送信方向、オフのとき受信方向である。

次に、通信の方法について述べる。

第５図に通信の形態を示す。プログラマブルコントロー
ラＰＣ側の通信コントローラ１１４が主局になり、各位
置決め制御装置ＰＭ＋”ＰＭイ側の通信コントローラｌ
ｌ３１が従局となる。結合は主局が１個で従局がｎ個の
１：ｎの結合である。

通信の主導権は常に主局にあり、主局はただ１つの従局
と半二重通信を行う。従局は常に主局に対しメソセージ
応答するだけである。また、従局の間で直接の結合はな
く、その必要がある場合は主局が代行する。このことに
より、第４図のシリアル通信バスＳＣＢにおける送受信
データの衝突を避けることができる。

第６図に通信の順序を示す。主局はｎ個の従局に対して
順番に１個ずつ通信を行ってデータを交換していき、こ
れをサイクリックに繰り返す。すなわち、時分割制御で
あるから通信速度が十分に高速であれば、プログラマブ
ルコントローラＰＣは複数の位置決め制御装置ＰＭ、〜
ＰＭ、を実用上同時に制御できることになる。

第７図にシリアル通信データのフレーム形式を示す。こ
れは、一般にビット指向形と呼ばれるデータリンク制御
に共通のフレーム型式であり、■ＢＭ社より発表されて
いる［同期データ・リンク制御（ＳＤＬＣ）　Ｊのフレ
ーム形式、あるいはＪＩＳ　Ｃ６３６３「ハイレベルデ
ータリンク制御手順のフレーム構成」等と同種のもので
ある。本発明の実施例ではこれを準用する。

フラグシーケンスは“０１１１１１１０”という８ｂｉ
ｔの特殊なビットパターンでデータフレームの開始と終
了とを示すもので、１つのデータフームはこれらによっ
て囲まれている。また、アドレス部は従局のアドレスを
示すもので、前述した複数の位置決め制御装置ＰＭ、〜
ＰＭ、を識別するためのものである。従局は自分のアド
レスを含む主局からのデータフレームに対して応答する
。主局自体のアドレスはなく、従局から主局へのデータ
フレームのアドレス部にはその従局のアドレスが用いら
れる。また、制御部はデータリンク制御のためのもので
、データフレーム形式の定義やデータ再送処理等に用い
られる。情報部はプログラマブルコントローラｐｃと各
位置決め制御装置Ｐ　Ｍ　＋　〜ＰＭ、との間で位置決
め制御のために実際にやり取りされるデータ群である。

これらの詳細は後述する。また、フレームチェックシー
ケンスは上述したアドレス部、制御部、情報部のデータ
の誤りを検査するために付せられる。

これまでの説明を整理してプログラマブルコントローラ
ｐｃと各位置決め制御装置ＰＭ、〜ＰＭ、との間のデー
タ交換という観点にたてば、シリアル通信コントローラ
は単にプログラマブルコントローラｐｃ側の演算制御部
１１と各位置決め制御装置　Ｐ　Ｍｌ　−Ｐ　Ｍｎ側の
サーボモータコントローラ３２との仲介をしているにす
ぎず、演算制御部１１とサーボモータコントローラ３２
とは直接に結合されているかの如くふるまえるのである
。

通信コントローラが介在する利点は、プログラマブルコ
ントローラＰＣの演算制御部１１あるいは各位置決め制
御装置ＰＭＩ　〜ＰＭｆｉのサーボモータコントローラ
３２が繁雑な通信制御に直接かかわることなく、本来の
プログラム実行やＩ１０モジュール制御、あるいはサー
ボモータ制御に専念できるところにある。

次に、プログラマブルコントローラＰＣと各位置決め制
御装置Ｐ　Ｍｌ　””　Ｐ　Ｍ、との交換データ、つま
り位置決め制御データの説明をして位置決め制御の指令
方法の実際について述べる。第８図が位置決め制御デー
タの例である。これらは、前述した第７図に示すシリア
ル通信データフレームの情報部に含まれる内容である。

第８図（Ａ）はプログラマブルコントローラＰＣから位
置決め制御装置ＰＭへ送出されるデータである。

５ＶＯＮ・・・・・・サーボモータ起動信号。

Ｒ５Ｔ・・・初期化指令信号。

ＡＢＳ・・・位置指令がアブソリュートモードであるこ
とを示す信号。

ＩＮＣ・・・位置指令値がインクリメンタルモードであ
ることを示す信号。

ＳＴ・・・・・・運転起動信号ＭＯＤ　（８）・・・位置決め制御装置ＰＭに対する運
転モード指令値（８ｂｉｔ符号なし２進数データ）。運
転モードは位置決めモード、リファレンス点復帰モード
、速度制御モード、座標設定モード等がある。

ＰＳＮＣＭＤ　（３２）・・・位置決め制御装置ＰＭに
対する位置指令値（３２ｂｉｔ符号つき２進数データ）
。アブソリュート／インクリメンタルは前記のＡＢＳ／ＩＮＣ信号に従うものとする。

ＦＥＥＤ　（１６）・・・位置決め制御装置ＰＭに対す
る速度指令値（１６ｂｉｔ符号なし２進数データ）。

ＯＶＲ（８）・・・位置決め制御装置ＰＭに対する速度
指令オーバライド値（８ｂｉｔ符号なし２進数データ）
。

第８図（Ｂ）は各位置決め制御装置ＰＭからプログラマ
ブルコントローラＰＣへ送出されるデータである。

５ＲＤＹ・・・・・・サーボの運転準備完了信号。プロ
グラマブルコントローラＰＣからの５ＶＯＮ信号に対応する。

５ＹＮＣ・・・・・・サーボの同期化完了信号。サーボ
モータが機械等に結合されていて、その機械の座標位置とサーボモータとの同期化が図られたことを示す。

ＡＬＭ・・・サーボモータコントローラ３２の異常検出
信号。

ＤＥＮ・・・ＳＴに対する分配完了信号。

ＡＭＯＤ　（８）・・・プログラマブルコントローラＰ
ＣからＭＯＤ　（８）に対応するモード指令応答値（８
ｂｉｔ符号なし２進数データ）。

ＡＢＳＰＳＮ　（３２）・・・サーボモータあるいはそ
れに結合された機械の現在位置（３２ｂｉｔ符号つき２
進数データ）。

次に、位置決め制御の順序を第９図について述べる。既
に、サーボ準備、サーボ同期化が完了しているものとす
る。まず、プログラマブルコントローラＰＣは運転モー
ド“ＭＯＤｎ″を位置決め制御装置ＰＭに指令する。位
置決め制御装置ＰＭはこれに対して準備を整え同様の値
“ＡＭＯＤｎ　　”をプログラマブルコントローラＰＣ
へ返す。プログラマブルコントローラＰＣはＭＯＤｎ　
＝　ＡＭＯＤｎを認識したら位置指令値″ＰＳＮＣＭＤ
　（３２）”とともに運転起動信号“ＳＴ”をオンにす
る。位置決め制御部ＷＰＭは各データに基づき位置決め
制御を実行し、終了したなら分配完了信号“ＤＥＮ″を
オンにしてプログラマブルコントローラＰＣへ返す。プ
ログラマブルコントローラＰＣは完了を認識してＳＴ”
をオフにする。その後、位置決め制御装置ＰＭは“ＤＥ
Ｎ”をオフにする。

運転モードを変更するときは、同様な手順で行えばよい
。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、シリアル通信バスを通じ
てデータ交換を行うようにしたので、多数軸の位置決め
制御を容易に実現でき、特に高機能化した位置決め制御
も入出力線を増加することなく実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第９図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は全体構成を示すブロック図、第２図は通信コント
ローラＩの内部構成を示すブロック図、第３図は位置決
め制御装置の内部構成を示すブロック図、第４図はシリ
アル通信バスの構成を示す図、第５図は通信の形態を示
す図、第６図は通信の順序を示す図、第７図はシリアル
通信データのフレーム形式を示す図、第８図は位置決め
制御データの例を示す図、第９図は位置決め運転シーケ
ンスを示す図である。第１０図は従来のプ０グラマプル
コントローラによる位置決め制御システムを示すブロッ
ク図である。ＰＣ・・・プログラマブルコントローラ、Ｐ　Ｍ　Ｉ　
〜ＰＭｎ・・・位置決め制御装置、ＳＣＢ・・・シリア
ル通信ハス、１１・・・演算制御部、１４．３１・・・
通信コントローラ、３６・・・マイクロプロセッサユニ
ット（ＭＰＵ）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）単一のプログラマブルコントローラに対して複数
の位置決め制御装置をシリアル通信バスを介して結合し
、前記プログラマブルコントローラ側には、そのプログラ
マブルコントローラの演算制御部からのデータをシリア
ルデータに変換して前記シリアル通信バスへ送信すると
ともに、シリアル通信バスからの受信データを再生して
前記演算制御部へ送る通信コントローラを設け、前記各位置決め制御装置側には、前記シリアル通信バス
とその位置決め制御装置との間でデータ交換を行う通信
コントローラを設けた、ことを特徴とする位置決め制御システム。