KR100746644B1 - 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서보드라이브 시스템에 관한 것으로, 주제어기(10) 내부에 구비되며, 상위 Trajectory Planning 및 SERCOS 프로토콜을 통하여 제어명령을 출력하고, SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터를 포함하는 모션인터페이스보드(20)와; 상기 SERCOS Master인 모션인터페이스보드(20)와의 SERCOS 통신을 담당하는 SERCOS 네트워크보드(30)와; 네트워크 기능을 지원하지 않는 일반 서보드라이브(50)와의 연결을 담당하고, 하위 Interpolation 및 PID 제어를 수행하는 SERCOS 인터페이스보드(40)를 포함한다. 따라서, 다축 서보드라이브 시스템을 사용하는 로봇 등을 포함한 산업용 기계장치에서 주제어기의 모션인터페이스보드와 서보드라이브 사이가 광섬유 전송을 통한 SERCOS 방식으로 연결되어 배선이 Fiber Option Cable 2선으로 단순화되고, 주제어기의 모션인터페이스보드와의 SERCOS 통신을 수행하는 SERCOS 네트워크보드와, 네트워크 기능을 지원하지 않는 일반 서보드라이브와의 인터페이스를 담당하는 SERCOS 인터페이스보드를 제안하여 주제어기에서 사용하는 SERCOS 방식을 지원하지 않는 서보드라이브도 채용할 수 있으므로 서보드라이브의 제조사 및 사양에 무관한 개방형 제어시스템을 용이하게 구축할 수 있는 효과가 있다.
모션인터페이스보드, SERCOS 네트워크보드, SERCOS 인터페이스보드

Description

네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템{Servo Drive System}
도 1은 종래의 네트워크를 기반으로 하지 않는 서보드라이브 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 종래의 네트워크를 기반으로 하는 서보드라이브 시스템의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 주제어기 20 : 모션인터페이스보드
30 : SERCOS 네트워크보드 40 : SERCOS 인터페이스보드
50 : 서보드라이브 60 : 모터
본 발명은 서보드라이브 시스템에 관한 것으로, 더욱 세부적으로는 모터와 상기 모터를 구동제어하기 위한 서보드라이브와, 상기 서보드라이브로 제어명령을 출력하는 주제어기를 포함하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템에 관한 것이다.
상기 주제어기와 서보드라이브 사이의 연결 및 통신 형태, 주제어기와 하위제어기 사이의 부하 분배를 포함하는 제어구조와 서보드라이브의 제조사 및 기종에 무관한 개방형 제어시스템이다.
종래 일반적으로 사용되는 서보드라이브 시스템의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 산업용 PC를 기반으로 한 주제어기에 다수의 서보드라이브들이 병렬적으로 연결되어 사용되고 있다.
그러나, 상기 도 1과 같은 구성은 축의 수가 증가할수록 주제어기와 서보드라이브 사이의 배선 양 및 복잡도가 증가하는 단점이 있다. 즉 구동제어하고자 하는 로봇 등의 산업용 기계장치가 진공과 같은 특수한 환경이나 조작자로부터 원격에 위치해야 하는 경우 주제어기와 개별 서보드라이브가 각각 다수의 선을 포함한 케이블에 의해 연결되어야 하므로 배선이 길고 복잡해지는 문제점이 있다.
한편, 상기 배선 문제와 같은 단점을 해소하기 위하여 주제어기와 서보드라이브들 사이를 네트워크 방식으로 연결하는 도 2와 같은 구성이 사용된다.
그러나, 상기 도 2의 구성은 기존방식을 사용하기 위해서는 주제어기의 네트워크 프로토콜을 지원하는 서보드라이브를 반드시 채용해야 하기 때문에 첫째 서보드라이브 및 모터의 선정에 제한요소가 발생하는 문제점이 있고, 둘째 여러 회사의 서보드라이브 제품을 유연하게 사용하기도 어려우므로 개방형 제어기 및 제어시스템을 구축하는데 장애 요소로 작용하는 문제점이 있다. 즉 서보드라이브에 네트워크 기능이 포함되어 있어야 가능하므로, 일반적인 서보드라이브는 상용품을 구매하 여 적용하는 현실에 비추어 볼 때, 서보드라이브 및 모터를 선정하는데 있어서 제한을 가질 수 밖에 없으며 이는 개방형 제어시스템을 구성하기 어렵게 만드는 요인으로 작용할 수 있다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 서보드라이브 시스템에서 주제어기와 서보드라이브 사이의 배선을 간략화할 수 있는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적으로는 다축 서보드라이브 시스템에서 네트워크 방식을 지원하지 않는 서보드라이브를 포함한 여러 회사의 제품을 유연하게 채용할 수 있도록 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 기초 개념으로써, 첫째 광섬유 전송을 통한 실시간 직렬통신 방식인 SERCOS(Serial Eeal-time Rommunications Interface) 방식을 사용하고, 둘째 상위 Trajectory Planning을 수행하는 주제어기의 모션인터페이스보드와 하위 Interpolation을 수행하는 모듈로 구성되는 계층적(Hierarchical) 제어구조를 제시한다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는,
주제어기 내부에 구비되며, 상위 Trajectory Planning 및 SERCOS 프로토콜을 통하여 제어명령을 출력하고, SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터를 포함하는 모션인터페이스보드와; 상기 SERCOS Master인 모션인터페이스 보드와의 SERCOS 통신을 담 당하는 SERCOS 네트워크보드와; 네트워크 기능을 지원하지 않는 일반 서보드라이브와의 연결을 담당하고, 하위 Interpolation 및 PID 제어를 수행하는 SERCOS 인터페이스보드를 포함한다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 모션인터페이스보드는 PCI 버스 기반인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 모션인터페이스보드는 제어주기가 1[msec.]인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 모션인터페이스보드는 1장당 최대 8축 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 모션인터페이스보드는 1장당 최대 254장의 SERCOS 네트워크보드와 연결 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 SERCOS 네트워크보드는 SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 SERCOS 인터페이스보드는 SERCOS 네트워크보드와 커넥터에 의해 일체형으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 SERCOS 인터페이스보드는 제어주기가 250[usec.]인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 SERCOS 인터페이스보드는 Pulse/Analog 출력 방식을 모두 지원하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 SERCOS 네트워크보드와 SERCOS 인터페 이스보드 1세트가 최대 4축의 서보드라이브를 제어 가능한 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템의 구성도이다.
이하, 도면을 참고로 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템의 구성도로써, 본 발명의 서보드라이브 시스템은 주제어기(10)로 사용되는 산업용 PC에 장착되는 모션인터페이스보드(20)와, 상기 모션인터페이스보드(20)와 SERCOS 방식으로 통신을 수행하는 SERCOS 네트워크보드(30)와, 일반 서보드라이브(50)와의 인터페이스를 지원하는 SERCOS 인터페이스보드(40) 및 서보드라이브(50)와 모터(60)로 구성된다.
상기 주제어기(10)로 사용되는 산업용 PC에 장착되는 모션인터페이스보드(20)는 산업용 PC의 PCI 버스를 기반으로 하고, SERCOS 통신의 마스터 역할을 수행하며, 보드의 총괄 제어를 수행하는 CPU와, 산업용 PC와의 데이터 통신을 위한 Dual-port RAM, SERCOS 통신을 위한 전용 IC, SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터로 구성된다.
상기 SERCOS 통신 속도는 최대 4[Mbps]이며, 1장당 최대 8축까지 제어 가능하고, 제어 주기는 1[msec.]로서 Trajectory Planning을 수행하여 매 1[msec.]마다 각 축으로 모션 명령을 전달하고, 모션인터페이스보드(20)는 주제어기(10)인 산업용 PC의 운영체제가 인식하고 인터페이스 하기 위한 전용 소프트웨어 드라이버를 필요로 한다.
상기 모션인터페이스보드(20)와 SERCOS 방식으로 통신을 수행하는 SERCOS 네트워크보드(30)는 SERCOS 통신의 슬레이브 역할을 수행하고, 보드의 총괄 제어를 수행하는 CPU, SERCOS 통신을 위한 전용 IC, SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터로 구성된다.
상기 SERCOS 통신의 마스터인 모션인터페이스보드(20)에 최대 254장의 SERCOS 네트워크보드(30)가 연결 가능하며, SERCOS 인터페이스보드(40)와 커넥터를 통하여 일체형으로 결합된다.
상기 SERCOS 인터페이스보드(40)는 네트워크 기능이 지원되지 않는 일반 서보드라이브(50)와의 연결을 위한 모듈로서, 하위 인터폴레이션을 수행하여 매 250[usec.]마다 서보드라이브(50)로 모션 명령을 전달하고, 상기 서보드라이브(50)로부터 모터(60) 엔코더 값을 전달받아 PID 제어를 수행한다.
상기 서보드라이브(50)로의 출력은 Pulse/Analog 방식으로 선택 가능하며, 통신 상태 및 에러 상태를 표시하기 위한 LED 및 FND를 포함하고, SERCOS 네트워크보드(30)와 커넥터를 통하여 일체형으로 결합되며, 결합된 모듈 1세트당 최대 4축까지 제어 가능하다.
본 발명은 상술한 특징의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 다축 서보드라이브 시스템을 사용하는 로봇 등을 포함한 산업용 기계장치에서 주제어기의 모션인터페이스보드와 서보드라이브 사이가 광섬유 전송을 통한 SERCOS 방식으로 연결됨으로써 주제어기와 서보드라이브 사이의 배선이 Fiber Option Cable 2선으로 단순화되는 효과가 있으며, 주제어기의 모션인터페이스보드와의 SERCOS 통신을 수행하는 SERCOS 네트워크보드와, 네트워크 기능을 지원하지 않는 일반 서보드라이브와의 인터페이스를 담당하는 SERCOS 인터페이스보드를 제안함으로써 주제어기에서 사용하는 SERCOS 방식을 지원하지 않는 서보드라이브도 채용할 수 있으므로 서보드라이브의 제조사 및 사양에 무관한 개방형 제어시스템을 용이하게 구축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 모터(60)와, 상기 모터(60)를 구동제어하기 위한 서보드라이브(50)와, 상기 서보드라이브(50)로 제어명령을 출력하는 주제어기(10)를 포함하는 서보드라이브 시스템에 있어서,
    상기 주제어기(10) 내부에 구비되며, 상위 Trajectory Planning 및 SERCOS 프로토콜을 통하여 제어명령을 출력하고, SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터를 포함하는 모션인터페이스보드(20)와;
    상기 SERCOS Master인 모션인터페이스보드(20)와의 SERCOS 통신을 담당하는 SERCOS 네트워크보드(30)와;
    네트워크 기능을 지원하지 않는 일반 서보드라이브(50)와의 연결을 담당하고, 하위 Interpolation 및 PID 제어를 수행하는 SERCOS 인터페이스보드(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모션인터페이스보드(20)는 PCI 버스 기반인 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 모션인터페이스보드(20)는 제어주기가 1[msec.]인 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 모션인터페이스보드(20)는 1장당 최대 8축 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 모션인터페이스보드(20)는 1장당 최대 254장의 SERCOS 네트워크보드(30)와 연결 가능한 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 SERCOS 네트워크보드(30)는 SERCOS 인터페이스를 위한 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 SERCOS 인터페이스보드(40)는 SERCOS 네트워크보드(30)와 커넥터에 의해 일체형으로 결합되는 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 SERCOS 인터페이스보드(40)는 제어주기가 250[usec.]인 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 SERCOS 인터페이스보드(40)는 Pulse/Analog 출력 방식을 모두 지원하는 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 SERCOS 네트워크보드(30)와 SERCOS 인터페이스보드(40) 1세트가 최대 4축의 서보드라이브(50)를 제어 가능한 것을 특징으로 하는 네트워크 기반 개방형 서보드라이브 시스템.
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