KR101194563B1 - 네트워크 기반 모션 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

네트워크 기반 모션 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 네트워크 기반 모션 제어 시스템은, 네트워크를 통해 사용자 설정에 따른 알람 리스트를 서보 드라이버로 전송하여 서보 드라이버의 알람 이벤트 상황에 대응하는 환경설정정보를 설정하는 중앙 제어부, 그리고 서보 모터의 제어 상태 정보를 상기 중앙 제어부에 실시간으로 전송하고, 상기 알람 리스트에 기초하여 상기 알람 이벤트 상황에 대응하는 동작을 수행하는 서보 드라이버를 포함한다.

Description

네트워크 기반 모션 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MOTION CONTROL IN NETWORK}

본 발명은 네트워크 기반 모션 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 네트워크 기반 서보 드라이버를 이용한 실시간 모션 제어사고 정보 및 사고 대응 모션 설정화를 위한 모션 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 기존 산업용 네트워크의 신뢰성 및 속도 한계로 인해 일부 시스템에만 적용되어왔던 네트워크기반 모션 시스템은 최근 네트워크의 고속화와 모션제어 기술의 향상으로 인해, 다양한 산업 분야 및 로봇제어 분야로 응용범위를 점차 확대해나가고 있다.

도 1은 종래의 네트워크 기반 모션 시스템에서의 상위 제어기와 서보 드라이버 연결을 나타낸다.

종래의 네트워크기반 모션 제어 시스템에서는 하나의 상위 제어기에 다수의 서보 드라이버(Servo Drive)가 연결되어 각 서보 드라이버에 전달되는 제어신호에 의해 운용되고 있다. 서보 제어기는 자신의 상태를 체크하고, 상위 제어기는 서보 드라이버의 운용을 관리하기 위해 제어신호와 상태정보를 주고 받는다.

한편, 도 2는 종래의 상위 제어기와 서보 제어기 간의 동작 상태를 설명하면 아래와 같다.

도 2는 종래의 상위 제어기와 서보 제어기 간의 동작 상태를 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 2를 참조하면, 일반적인 상위 제어기와 서보 드라이버는 비실시간(Non real time)으로 통신이 이루어진다.

즉, 종래의 서보 드라이버와 상위 제어기가 동작되면 상위 제어기에서는 모션 상태를 체크하기 위해 서보 드라이버에 주기적으로 상태정보를 요청하고(S1), 서보 드라이버는 상태정보 요청에 따른 정보를 보고한다(S2). 이 때, 서보 드라이버는 자신의 상태를 체크하던 중 어떠한 에러나 고장(Fault)으로 인해 알람이 발생하면(S3), 상위 제어기의 명령과 상관없이 먼저 자동으로 서보를 오프(Off) 한다(S4).

즉, 서보 드라이버에 에러가 발생하였을 경우, 상위 제어기에서는 서보 드라이버의 상태를 즉시 확인할 수 없기 때문에 우선적으로 서보 드라이버를 오프(Off)하는 액션을 취하도록 하는 것이며, 이는 일부에서 발생된 에러로 인해 연관된 작업에서 더 큰 에러가 유발되는 것을 예방하기 위한 조취인 것이다.

그러나, 상위 제어기는 서보 드라이버를 실시간으로 감시하지 못하기 때문에서보 드라이버의 에러발생 상황에 즉각적으로 대처하지 못하는 문제가 있으며, 서보 드라이버에서 실시간으로 상황정보를 제공하지 않기 때문에 에러상황의 확인 시까지 대기됨으로써 시간 딜레이가 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들은 네트워크 기반 서보 드라이버를 이용한 실시간 모션 제어사고 정보의 제공 및 사고 대응 모션 설정화를 위한 모션 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 네트워크 기반 모션 제어 시스템은,

네트워크를 통해 사용자 설정에 따른 알람 리스트를 서보 드라이버로 전송하여 서보 드라이버의 알람 이벤트 상황에 대응하는 환경설정정보를 설정하는 중앙 제어부; 및 서보 모터의 제어 상태 정보를 상기 중앙 제어부에 실시간으로 전송하고, 상기 알람 리스트에 기초하여 상기 알람 이벤트 상황에 대응하는 동작을 수행하는 서보 드라이버를 포함한다.

또한, 상기 중앙 제어부는, 상기 서보 드라이버의 위치, 속도, 전류 중 적어도 하나의 제어를 위한 허용치를 위험도 레벨에 따라 구분하여 설정하고, 알람 이벤트 상황에 대응하는 모드별 동작정보가 저장되는 상기 알람 리스트를 생성 할 수 있다.

또한, 상기 알람 리스트는, 모션 제어에 대한 에러 상태를 위험도에 따라 치명적 에러 레벨, 에러 레벨, 주의 레벨로 구분하여 코드화한 고장 정보와, 각 알람 레벨 별 상기 고장 정보에 대응하는 복수의 모드별 대응 동작 정보를 포함할 수 있다.

또한, 상기 서보 드라이버는, 이더넷 네트워크를 통해 상기 중앙 제어부와 실시간으로 데이터를 송수신하는 통신부; 현재의 위치 값을 모터의 엔코더로부터 취득하여 상기 중앙 제어부의 위치 명령에 추종하여 위치를 제어하는 위치 처리부; 현재의 속도 값을 상기 모터의 엔코더 데이터를 이용하여 계산하고, 상기 중앙 제어부의 속도 명령에 추종하여 속도를 제어하는 속도 처리부; 현재 상기 모터에 인가되는 전류 값을 취득하고, 상기 중앙 제어부의 전류 명령에 추종하여 전류를 제어하는 전류 처리부; 상기 알람 리스트에 기초하여 상기 서보 드라이버의 고장, 에러, 주의 중 적어도 하나의 레벨에 의한 알람 이벤트 발생을 감지하면 고장 정보를 상기 통신부를 통해 전송하는 상태 감시부; 상기 중앙 제어부에서 전달되는 상기 환경설정정보를 상기 서보 드라이버의 동작을 위해 설정하는 환경 설정부; 및 상기 상태 감시부에서 감지된 상기 고장 정보를 미리 설정된 알람 리스트와 비교하여 미리 설정된 복수의 모드별 모션을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 환경 설정부는, 상기 환경설정정보에 따라 모터의 엔코더 설정, 드라이브 설정, 알람 레벨별 허용치 기준 설정, 고장 정보별 모드 설정 및 모드별 대응 동작설정 중 적어도 하나를 설정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 알람 리스트를 토대로 알람 레벨에 따른 상기 서보 드라이버의 동작을 제어하되, 상기 치명적 에러 레벨이면 상기 서보 드라이버를 우선적으로 종료(오프 모드)하고, 상기 에러 레벨이면 오프 모드, 정지 모드 및 사용자 명령 모드 중 어느 하나로 제어하며, 상기 주의 레벨이면 알람 무시(Don't Care) 모드, 정지 모드 및 사용자 명령 모드 중 어느 하나로 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 사용자 명령 모드시 상기 서보 드라이버의 이동 위치가 미리 설정된 허용치 영역을 벗어나는 시점에서 종료하고, 재가동되는 상기 서보 드라이버의 이동 방향을 파악하여 종료시점과 동일한 경우 상기 정지 모드로 동작하거나, 또는 상기 파악되는 이동 방향이 상기 종료시점과 동일하지 않는 경우 정상 모드로 동작할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 모션 제어 시스템의 중앙 제어부가 서보 드라이버의 모션을 제어하는 방법은,

a) 실시간 네트워크를 통해 연결되는 적어도 하나의 서보 드라이버를 선택하는 단계; b) 사용자 설정에 따른 고장 정보 감지를 위한 알람 리스트를 상기 서보 드라이버로 전송하여 상기 서보 드라이버의 알람 이벤트 상황에 대응하는 환경설정정보를 설정하는 단계; 및 c) 상기 서보 드라이버의 상태정보를 실시간으로 파악하여 고장상황 발생에을 확인 따른 제어 명령을 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 고장 정보 감지를 위한 허용치를 정도에 따라 치명적 에러 레벨, 에러 레벨, 주의 레벨로 구분하는 단계; 및 각 레벨 별 리스트의 고장 정보에 상응하는 복수의 모드별 대응 동작을 설정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 서보 드라이버의 동작을 제어하기 위한 위치, 속도, 전류 중 적어도 하나를 포함하는 제어 명령을 실시간으로 전송하는 것을 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 서보 드라이버가 에러발생상태에 따른 알람 정보를 실시간으로 보고하고, 중앙 제어부가 에러 발생상황을 실시간으로 파악하고 이에 즉각적으로 대응함으로써 에러발생상황에 대처하는 시간 딜레이를 최소화할 수 있다.

또한, 중앙 제어부가 사용자 기반의 구동 환경을 서보 드라이버로 설정하고, 다양한 알람 정보에 대응하는 모션을 사용자 명령 설정에 따라 프로세스화함으로써 오류발생에 능동적으로 대처하는 지능화된 서보 드라이버를 구축할 수 있다.

도 1은 종래의 네트워크 기반 모션 시스템에서의 상위 제어기와 서보 드라이버 연결을 나타낸다.
도 2는 종래의 상위 제어기와 서보 제어기 간의 동작 상태를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고장 식별정보의 코드구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 치명적 에러(Deadly Error) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 에러(Error) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 에러(Error) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 본 발명의 실시 예에 따른 모션 제어 시스템의 사용자 환경설정 방법을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 제어부의 드라이브 설정에 따른 그래프를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 서보 제어기의 모션 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 서보 드라이버이 고장을 감지하는 상태를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 명령 설정에 따른 서보 제어기의 모션 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서보 드라이버가 소프트웨어 허용치 혹은 하드웨어 허용치를 초과한 경우 모드별 동작을 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 알람(Alarm)은 서보 드라이버에서의 하드웨어 및 소프트웨어적인 오류, 장애, 고장 등의 비정상적인 구동상태를 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 기반 실시간 모션 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모션 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모션 제어 시스템(100)은 서버 또는 컴퓨터로 구현되거나 독립적으로 구성되어 외부 인터페이스를 통해 운용자의 컴퓨터와 연동하는 중앙 제어부(110)와 연결되는 중앙 제어부(110)의 명령으로 서보 모터의 동작을 제어하는 다수의 서보 드라이버(120)를 포함한다.

산업현장이나 로봇시스템에 적용되는 모션 제어 시스템(100)의 서보 드라이버(120)는 독립적으로 사용되거나 다른 서보 드라이버와의 연동으로 동작하기 때문에 서보 모터의 모션제어에서 중요한 속도와 위치를 미리 설정된 프로그램 혹은 명령에 따라 정확하게 제어하는 역할을 한다.

중앙 제어부(110)는 실시간 네트워크를 통해 연결되는 복수의 서보 드라이버(120)를 제어하는 상위 제어기로 각 서보 드라이버(120)의 위치 및 속도 제어를 위한 제어명령을 설정한다.

본 발명의 실시 예에 따른 중앙 제어부(110)는 구동환경 설정프로그램을 통해 적어도 하나의 서보 드라이버(120)를 선택하고, 선택된 서보 드라이버(120)의 위치 및 속도에 대한 허용치(Limit)를 레벨(Level)에 따라 구분하여 설정하고, 알람 모드별 상응하는 동작(Action)이 저장되는 알람 리스트(Alarm List)를 생성한다.

이 때, 상기 알람 리스트는 모션 제어에 대한 고장 정보(Fault ID/Enable ID)를 위험도에 따라 레벨 별로 코드화한 정보와, 각 레벨 별 고장 정보에 대응하는 모드별 대응 동작(Action)을 포함하며, 중앙 제어부(110)는 사용자 설정에 따른 알람 리스트를 서보 드라이버(120)로 전송하여 서보 드라이버(120)의 모션 제어 에러(고장)에 대응하는 환경설정정보를 설정한다. 여기서, 상기 알람 리스트에 대한 설명은 뒤에서 설명하기로 한다.

서보 드라이버(120)는 통신부(121), 위치 처리부(122), 속도 처리부(123), 전류 처리부(124), 상태 감시부(125), 환경 설정부(126), 저장부(127) 및 제어부(128)를 포함한다.

통신부(121)는 실시간 이더넷(Ethernet) 네트워크를 이용하여 중앙 제어부(110)의 위치 명령, 속도 명령, 전류 명령 및 설정정보 등을 수신하여 저장부(127)에 저장하고, 서보 드라이버(120)의 상태정보, 환경설정정보 및 알람 발생 등의 정보를 중앙 제어부(110)로 전송한다. 특히, 통신부(121)는 서보 드라이버(120)의 치명적 에러(예; 기구적 에러), 에러, 장애 등으로 인한 알람 발생 상황에 대하여 중앙 제어부(110)에 실시간으로 보고한다.

위치 처리부(122)는 중앙 제어부(110)로부터 위치 명령을 받으면 현재의 위치 값을 모터의 엔코더로부터 취득하여 중앙 제어부(110)의 위치 명령에 추종하여 위치를 제어한다. 여기서, 엔코더는 모터의 위치, 모터에 인가되는 전류 값, 모터축의 회전수, 회전방향 및 초기위치 정보를 갖는다.

속도 처리부(123)는 중앙 제어부(110)로부터 속도 명령을 받으면 현재의 속도 값을 모터의 엔코더 데이터를 이용하여 계산하고, 중앙 제어부(110)의 속도 명령에 추종하여 속도를 제어한다.

전류 처리부(124)는 중앙 제어부(110)로부터 전류 명령을 받으면 현재 모터에 인가되는 전류 값을 취득하고, 중앙 제어부(110)의 전류 명령에 추종하여 전류를 제어한다.

상태 감시부(125)는 서보 드라이버(120)의 전반적인 동작 상태를 감시하며, 서보 드라이버(120)의 상태 정보를 중앙 제어부(110)로 보고한다. 특히, 상태 감시부(125)는 중앙 제어부(110)에 의해 설정된 알람 리스트에 기초하여 서보 드라이버(120)의 고장, 에러, 주의 중 적어도 하나에 의한 알람 이벤트 발생을 감지하면 알람 정보를 통신부(121)를 통해 중앙 제어부(110)로 전송하고, 상기 알람 정보를 제어부(128)로 전달하여 미리 설정된 환경설정정보에 따라 대응 동작(Action)을 수행 하도록 한다.

환경 설정부(126)는 중앙 제어부(110)에서 전달되는 환경설정정보를 서보 드라이버(120)의 동작을 위해 설정한다. 상기 환경설정정보는 모터의 엔코더 설정, 드라이브 설정, 고장 레벨 기준 설정 및 고장 레벨별 모드 설정, 모드별 대응 동작설정 정보 중 적어도 하나를 포함한다.

저장부(127)는 서보 드라이버(120)의 구동 및 중앙 제어부(110)와의 연동을 위한 각종 프로그램을 저장하며, 서보 드라이버(120)의 구동에 따라 생성되는 데이터를 저장한다.

제어부(128)는 서보 드라이버(120)의 구동을 위한 상기 각 부의 동작을 제어하며, 상태 감지부(125)에서 감지된 알람 발생정보를 해석하여 알람 정보가 유효한 것인지 판단한다. 그리고, 제어부(128)는 알람 정보가 유효한 경우 알람 레벨을 미리 설정된 알람 리스트와 비교하여 미리 설정된 모드별 모션을 제어한다.

한편, 도 4 내지 도 7을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 고장 정보(Fault ID)의 코드구조와 레벨별 알람 리스트를 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 중앙 제어부(110)는 구동환경 설정프로그램을 통해 적어도 하나의 서보 드라이버(120)를 선택하고, 선택된 서보 드라이버(120)의 위치 및 속도에 대한 허용치(Limit)를 레벨(Level)에 따라 구분하여 알람 리스트를 생성한다.

이 때, 상기 알람 리스트는 에러 상태를 위험도에 따라 레벨 별로 분류하여 코드화한 고장 정보(Fault ID/Enable ID)와, 각 레벨 별 고장 정보에 대응하는 모드별 동작(Action)을 포함하며, 중앙 제어부(110)는 사용자 설정에 따른 알람 리스트를 서보 드라이버(120)로 전송하여 서보 드라이버(120)의 제어 환경을 설정하는 것이다.

먼저, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 고장 식별정보의 코드구조를 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고장식별정보(Fault ID)는 헥사(Hex Code)로 이루어지며 총 32 비트(bit)로 설정을 한다.

여기서, 최상위 2비트(bit)는 고장(Fault)/에러 상태를 나타내는 등급으로서 위험도(심각도)에 따라 레벨 별로 구분하여 표시하되, 0(Hex Code: 0x00000000)일 경우 주의(warn)로 표시, 8(Hex Code: 0x80000000)일 경우 에러(Error)로 표시, C(Hex Code: 0xc0000000)일 경우 치명적 에러(Deadly Error)로 각각 구분된다.

다음, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 치명적 에러(Deadly Error) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 치명적 에러(Deadly Error) 레벨은 아래와 같은 서보 드라이버(120)의 치명적인 고장을 진단한 것으로 즉시 서보 드라이버(120)를 오프(Off)한다.

- Motor Driving Voltage over: 모터 구동 전원이 정상 전원보다 높을 때 발생한다.

- Motor Driving Voltage Under: 모터 구동 전원이 정상 전원보다 낮을 때 발생한다.

- Motor Driving Current/Temp Over: 모터 구동 제한 전류와 온도가 제한하는 값보다 높을 때 발생한다.

- Over Load: 모터 인가 전류가 제한하는 값보다 높을 때 발생한다.

- Inc Enc Connection 이상: 모터에 부착 되어진 INCREMENT ENCODER A, B 상 신호선의 접촉 불량일 때 발생한다.

- Inc Enc Z Connection 이상: 모터에 부착 되어진 INCREMENT ENCODER Z 상 신호선의 접촉 불량일 때 발생한다.

- ADC Hardware Init: ANALOG TO DIGITAL CONVERTER의 이상 시 발생한다.

- ABS Enc 이상: ABSOLUTE ENCODER 이상 시 발생한다.

다음, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 에러(Error) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 에러(Error) 레벨은 아래와 같은 서보 드라이버(120)에 치명적이지 않은 고장을 진단한 것으로 진단되는 모드별 동작을 수행한다. 여기서, 각 모드별 동작은 사용자의 환경설정에 따라서 현 위치에서 서보 드라이버를 오프하거나, 현위치에서 정지 모션을 수행하거나 사용자 명령에 따라 동작하는 것 중 어느 하나를 적용한다.

- Network Status RX_Bad: 제어시스템은 사내 네트워크를 통해 실시간 이더넷 통신을 하고, 슬레이브는 실시간 이더넷 통신을 위해 이더캣 슬레이브 IP Core 를 사용한다. 이더캣 슬레이브 IP Core는 내부에 에러 레지스터가 존재하고 유효하지 않는 프레임을 받거나 프레임 리시브를 제대로 하지못하면 RX Error Counter 에러 레지스터에 값이 증가하게 되고, 슬레이브 제어기는 현재 값을 체크하여 이전 체크값과 다르면 NETWORK_STATUS_RX_BAD 를 발생한다.

- Motor Driving Current Regen: MOTOR에서 DRVIE로 전류가 역류해서 흐를 때 발생한다.

- Actual Velocity Over: 실제 속도가 제한하는 허용치 속도 이상으로 초과하는 시점에서 발생한다.

- Command Pos Software Limit Over: 명령 위치가 사용자가 설정해 놓은 LIMIT값을 초과하는 시점에서 발생한다.

- Actual Pos Software Limit Over: 실제 위치가 사용자가 설정해 놓은 LIMIT값을 초과하는 시점에서 발생한다.

- Network Status SM Bad: 제어시스템은 사내 네트워크를 통해 실시간 이더넷 통신을 하고, 슬레이브는 실시간 이더넷 통신을 위해 이더캣 슬레이브 IP Core 를 사용한다. 이더캣 슬레이브 IP Core는 데이터 송수신시 SyncManager 기능을 사용한다. 마스터는 특정 사이클에서 슬레이브의 특정 영역에 데이터를 쓰게 되고 슬레이브는 또 다른 특정 사이클에서 마스터에 의해 씌여진 데이터를 읽고 보낼 데이터를 특정 영역에 쓴다. 이와 같은 경우에, 슬레이브가 특정 사이클에서 데이터를 읽어 가지 않거나, 쓸 수 없는 경우 슬레이브 제어기는 NETWORK_STATUS_SM_BAD 를 발생한다.

- Acutal Pos Hardware Limit Over: 실제 위치가 기구적인 제한 허용치 위치를 초과하는 경우 발생한다.

- Network Status ECAT State Bad: 제어시스템은 SHI-Network을 통해 실시간 이더넷 통신을 하고, 슬레이브는 실시간 이더넷 통신을 위해 이더캣 슬레이브 IP Core 를 사용한다. 이더캣 슬레이브는 통신을 위해 스테이트 머신을 운영한다. 실시간 이더넷 통신을 할 때 스테이트 머신 Operational 상태가 되어야 하는데, 이 상태가 아니면 NETWORK_STATUS_ECAT_STATE_BAD 를 발생하게 된다

- Out Of Velocity Error Limit: 실제 속도가 제어를 위해 내려지는 속도 명령을 추종하지 못할 때 발생한다.

- Out Of Position Error Limit: 실제 위치가 제어를 위해 내려지는 속도 명령을 추종하지 못할 때 발생한다.

- Home Arrive OverTime: 홈 명령 시 홈 위치까지 도달하는 시간이 정해진 시간 내에 도착하지 못할 때 발생한다.

이 밖에도 LIMIT SENSOR: 기구적인 제한 위치를 위해 설치해 놓은 SENSOR에 문제 발생할 경우 발생한다.

다음, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주의(Warn) 레벨의 알람 리스트를 나타낸다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주의(Warn) 레벨은 아래와 같이 사용자가 사용하면서 주의가 필요한 상황을 진단한 것으로 진단되는 모드별 동작을 수행한다. 여기서, 각 모드별 동작은 사용자의 환경설정에 따라서 현 위치에서 서보 드라이버를 오프하거나, 현위치에서 정지 모션을 수행하거나 사용자 명령에 따라 동작하는 것 중 어느 하나를 적용한다.

- Out of Velocity Warn Limit: 실제 속도가 제어를 위해 내려지는 속도 명령을 추종하지 못할 때 발생한다.

- Out of Position Warn Limit: 실제 위치가 제어를 위해 내려지는 위치 명령을 추종하지 못할 때 발생한다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 모션 제어 시스템의 사용자 환경설정 방법을 나타낸다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 제어부(110)는 구동환경 설정프로그램을 통해 모션 제어 대상인 서보 드라이버(120)를 선택하고(S101), 엔코더 및 드라이버를 설정한다(S102, S103).

여기서, 상기 엔코더 설정은 모터 방향에 따른 엔코더 증감소 설정, 엔코더 해상도 설정, 엔코더의 사용 설정(예; incremental 혹은 absolute(다마까와) 엔코더 사용 설정) 등을 들 수 있다.

또한, 상기 드라이브 설정은 모션 제어에서 정상적이나 일시적으로 허용치를 초과하는 경우에 대한 예외처리를 적용하기 위한 설정과 기타 모션 제어을 위한 옵션 설정으로 아래와 같다.

- Out of Position Error Time Limit: 중앙 제어부의 위치 명령과 모터의 실제 위치 사이의 에러 값이 설정 시간 내에서는 서보 이상으로 인식하지 않는다.

- Out of Velocity Error Time Limit: 중앙 제어부의 속도 명령과 모터의 실제 속도 사이의 에러 값이 설정 시간 내에서는 서보 이상으로 인식하지 않는다.

- Out of Current Error Time Limit: 중앙 제어부의 전류 명령과 모터의 실제 전류 사이의 에러 값이 설정 시간 내에서는 서보 이상으로 인식하지 않는다.

- Actual Velocity Filter: 실제 속도 필터(Filter)의 사용 유무를 설정한다.

- Brake Turn On Time: 서보 온(On) 명령 후 정지 브레이크(Brake)를 풀어주는 시간을 설정한다.

- Home Mode: 기타 Home 방식에는 일반적으로 약 14가지 종류가 있는데, 이중 사용할 기능을 설정한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중앙 제어부의 드라이브 설정에 따른 그래프를 나타낸다.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서보 드라이버(120)가 설정 시간 동안 중앙 제어부(200)의 위치(속도) 명령에 대비하여 실제 동작한 위치(속도)를 나타낸 그래프이다. 여기서, 상기 위치(속도)명령을 중심으로는 중앙 제어부(200)에서 설정된 위치(속도)에 대한 주의 허용치 영역과 에러 허용치 영역이 각각 표시되어 있다. 이 때, 실제 위치(속도)가 일시적으로 에러 허용치 영역을 초과하는 것이 발견되었으나 상기 드라이브 설정에 따라 에러 값이 설정 시간 내에 일어난 값으로 서보 드라이버(120)는 서보 이상으로 진단하지 않는다.

다만, 이러한 현상이 이상으로 진단하지 않더라도 추가적 설정에 의하여 이러한 현상이 반복되는 것을 카운터하고, 카운터가 설정 카운터 값을 초과시 주의 알람을 발생하도록 할 수도 있다.

중앙 제어부(110)는 고장 진단에 따른 인에이블을 설정하고, 그 고장 감지를 위한 허용치를 설정한다(S104). 또한, 허용치 정도에 따라 알람 레벨을 치명적 에러(DEADLY ERROR)레벨, 에러(ERROR) 레벨 및 주의(WARN) 레벨로 구분하고(S105), 각 고장 정보에 상응하는 복수의 모드별 대응 동작을 설정한다(S106). 그런 다음 중앙 제어부(110)는 구동환경 설정프로그램을 통해 설정된 환경설정정보를 서보 드라이버(120)로 전송한다(S107). 이때, 환경설정정보에는 상기한 알람 리스트가 포함된다.

서보 드라이버(120)는 중앙 제어부(110)로부터 수신되는 환경설정정보를 설정 저장하며(S108), 그에 따른 서보 모터를 구동 제어한다(S109).

서보 드라이버(120)는 주기적으로 상태정보를 점검하여(S110), 중앙 제어부(110)로 상태정보를 전송한다(S111). 이 때, 서보 드라이버(120)는 서버 모터의 오프 및 정지와 같은 중대 에러에 대해서는 실시간으로 상태정보를 보고할 수 있다.

중앙 제어부(110)는 서보 드라이버(120)의 상태정보를 파악하여 고장상황 발생을 확인하면(S112), 실시간으로 서보 드라이버(120)의 위치, 속도, 전류 등의 제어 명령을 전송한다(S113). 이 때, 서보 드라이버(120)는 중앙 제어부(110)로부터 기 설정된 환경설정정보(알람 리스트)에 따라 알람 정보에 대응하는 모션을 수행하도록 설정되어 있다. 그러나, 중앙 제어부(110)는 특정 고장상황 발생에 따라 서보 드라이버(120)의 에러상황에 대해 제어 명령을 실시간으로 전송하여 직접적으로 관여할 수 있다. 또한, 중앙 제어부(110)는 기 설정된 환경설정정보에 대한 설정 값 변경 등을 실시간으로 수정할 수도 있다.

서보 드라이버(120)는 제어 명령이 전송되면 제어 명령에 따라 동작을 수행한다(S114).

한편, 도 10을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 서보 드라이버(120)의 고장 상태에 대응하는 모션제어 방법을 설명하되, 위치 명령에 대한 고장상태를 가정하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 서보 제어기의 모션 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서보 드라이버(120)는 중앙 제어부(110)로부터 수신되는 알람 리스트를 토대로 환경설정정보를 설정 저장하며(S201), 중앙 제어부(110)로부터의 위치 명령에 따라 서보 모터의 구동 위치를 제어한다(S202). 그리고, 서보 드라이버(120)는 서보 모터의 고장 진단에 따른 인에이블을 설정하고, 그 고장 감지를 위한 허용치를 설정하여 감시한다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 서보 드라이버가 고장을 감지하는 상태를 나타낸 그래프이다.

첨부된 도 11을 참조하면, 중앙 제어부(110)의 위치 명령과 서보 드라이버(120)가 구동된 실제 위치를 비교한 그래프를 보여준다.

그래프는 중앙 제어부(110)를 이용한 사용자 설정에 따라 중앙에 안전 영역(Safety Area)이 형성되고, 안전 영역의 양측으로 각각 소프트웨어 허용치 주의 영역(Software Limit Warn Area), 소프트웨어 허용치 에러 영역(Software Limit Warn Area) 및 하드웨어 허용치 주의 영역(Hardware Limit Area)이 형성되어 있다.

여기서, 서보 드라이버(120)는 실제 위치가 안전 영역에서 벗어나 소프트웨어 허용치 에러 영역과 하드웨어 허용치 에러 영역을 초과하여 에러 및 치명적 에러가 발생한 상태를 감지할 수 있다.

서보 드라이버(120)는 동작 상태를 점검하여 알람 정보가 발생하면 알람 리스트를 토대로 알람 레벨을 분석하고, 인에이블 정보에 따른 모드별 동작을 수행한다.

즉, 서보 드라이버(120)는 치명적 에러가 발생하면(S203; 예), 고장 상태정보 메시지를 생성하여 중앙 제어부(110)로 전송하고, 기기를 보호하기 위하여 서보 드라이버(120)를 오프 한다(S205).

반면, 서보 드라이버(120)는 치명적 에러가 아닌 경우 고장 인에이블을 해석하여 유효한 경우(S206; 예), 서보 모터가 주의 영역을 초하였는지 판단하고(S207), 주의 영역을 초과 하였으면 에러 영역을 초과 하였는지 판단한다(S208).

이 때, 서보 드라이버(120)는 주의 영역을 초과하였으나 에러 영역을 초과하지 않은 경우(S208; 아니오), 주의 레벨로 판단하고 인에이블 정보에 해당하는 모드 넘버를 확인하여(S209), 모드1인 경우 무시(Don't Care)(S210), 모드2인 경우 서보 드라이버 정지(S211), 모드3인 경우 미리 설정된 사용자 명령에 따라 동작(S212), 중 어느 하나를 수행한다. 그리고 해당 레벨 및 모드 정보를 포함하는 고장 상태정보 메시지를 중앙 제어부(110)로 전송한다(S213).

반면, 상기 S208 단계에서 에러 영역을 초과하면(S208; 예), 치명적인 에러 레벨로 판단하고 에러 리스트의 인에이블 정보에 해당하는 모드 넘버를 확인한다(S214). 이 때, 모드1인 경우 고장 상태정보 메시지를 생성하여 중앙 제어부(110)로 전송하고, 서보 드라이버(120)를 오프(S205), 모드2인 경우 고장 상태정보 메시지를 생성하여 전송하고(S215), 서보 드라이버 정지(S216), 모드3인 경우 고장 상태정보 메시지를 생성하여 전송하고(S217), 미리 설정된 사용자 명령에 따라 동작(S218), 중 어느 하나를 수행한다.

한편, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 명령 설정에 따른 서보 제어기의 모션 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 명령 설정에 따른 서보 제어기의 모션 제어 방법은 상기 도 10의 S218 단계의 구체적인 동작으로 서보 드라이버(120)의 에러 레벨 상황에서 실제 위치가 사용자가 설정해 놓은 소프트웨어 혹은 하드웨어 허용치 값을 초과하였을 때(Actual Pos Software Limit Over/Acutal Pos Hardware Limit Over)를 가정하여 설명한다.

즉, 서보 드라이버(120)는 에러 레벨 알람 리스트를 토대로 상기 판단되는 에러의 대응 모드3을 확인하여 사용자 명령 설정에 따라 동작한다(S301).

이하, 서보 드라이버(120)가 사용자 명령 설정에 따라 대응 동작을 수행하는 과정을 다음의 도 13을 참조하여 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 서보 드라이버가 소프트웨어 허용치 혹은 하드웨어 허용치를 초과한 경우 모드별 동작을 나타낸다.

첨무된 도 13을 참조하면, 상기 도 11에서 설명한 바와 같이 사용자가 중앙 제어부(110)를 이용하여 서보 드라이버(120)를 에러로부터 보호하기 위해 기구적으로 소프트웨어 허용치 영역(Software Limit Area) 및 하드웨어 허용치 영역(Hardware Limit Area)을 설정한 상태에서 각 모드별 동작 상황을 보여준다.

서보 드라이버(120)는 에러상태의 대응 모드3을 확인하면 실제 위치(현재 위치)와 진행 방향을 저장하고(S302), 모드1 동작을 수행하여 전방 허용치를 초과하는 시점에서 서보 드라이버를 오프(Off) 한다(S303).

그리고, 서보 드라이버(120)는 재가동(On)하고(S304), 재가동된 서보 드라이버가 진행하고자 하는 방향에 대한 지령을 파악하여, 상기 오프 시점과 동일 방향에 대한 지령인 경우(S305, 예), 상기 지령을 무시하고 정지 모션을 취하는 모드2로 동작한다(S306). 즉, 도 13에서는 서보 드라이버(120)가 재가동된 후 전방으로 향하는 지령이 있는 경우 계속 허용치를 이탈하게 되므로 이를 무시하고 정지 모션으로 동작한다. 그리고, 사용자 명령 설정에 따른 모드3의 대응모션 처리상태 정보 메시지를 생성하여 중앙 제어부(110)로 보고한다(S308).

반면, 재가동된 서보 모터의 진행방향이 오프시점과 반대 방향에 대한 지령인 경우(S305, 아니오), 정상 모션을 수행한다(S307). 그리고, 사용자 명령 설정에 따른 모드3의 대응모션 처리상태 정보 메시지를 생성하여 중앙 제어부(110)로 보고한다(S308).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 서보 드라이버(120)가 에러발생상태에 따른 알람 정보를 실시간으로 보고하고, 중앙 제어부가 에러 발생상황을 실시간으로 파악하고 이에 즉각적으로 대응함으로써 에러발생상황에 따른 시간 딜레이를 최소화하는 효과가 있다.

또한, 중앙 제어부(110)가 상용자 기반의 구동 환경을 서보 드라이버(120)로 설정하고, 다양한 알람 정보에 대응하는 모션을 사용자 명령 설정에 따라 프로세스화함으로써 지능화된 서보 드라이버(120)가 오류발생에 능동적으로 대처할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 모션 제어 시스템
110: 중앙 제어부
120: 서보 드라이버
121: 통신부
122: 위치 처리부
123: 속도 처리부
124: 전류 처리부
125: 상태 감시부
126: 환경 설정부
127: 저장부
128: 제어부

Claims (10)

1. 네트워크를 통해 사용자 설정에 따른 알람 리스트를 서보 드라이버로 전송하여 서보 드라이버의 알람 이벤트 상황에 대응하는 환경설정정보를 설정하는 중앙 제어부; 및
   서보 모터의 제어 상태 정보를 상기 중앙 제어부에 실시간으로 전송하고, 상기 알람 리스트에 기초하여 상기 알람 이벤트 상황에 대응하는 동작을 수행하는 서보 드라이버를 포함하되,
   상기 중앙 제어부는 상기 서보 드라이버의 위치, 속도, 전류 중 적어도 하나의 제어를 위한 허용치를 위험도 레벨에 따라 구분하여 설정하고, 알람 이벤트 상황에 대응하는 모드별 동작정보가 저장되는 상기 알람 리스트를 생성하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 알람 리스트는,
   모션 제어에 대한 에러 상태를 위험도에 따라 치명적 에러 레벨, 에러 레벨, 주의 레벨로 구분하여 코드화한 고장 정보와, 각 알람 레벨 별 상기 고장 정보에 대응하는 복수의 모드별 대응 동작 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 서보 드라이버는,
   이더넷 네트워크를 통해 상기 중앙 제어부와 실시간으로 데이터를 송수신하는 통신부;
   현재의 위치 값을 모터의 엔코더로부터 취득하여 상기 중앙 제어부의 위치 명령에 추종하여 위치를 제어하는 위치 처리부;
   현재의 속도 값을 상기 모터의 엔코더 데이터를 이용하여 계산하고, 상기 중앙 제어부의 속도 명령에 추종하여 속도를 제어하는 속도 처리부;
   현재 상기 모터에 인가되는 전류 값을 취득하고, 상기 중앙 제어부의 전류 명령에 추종하여 전류를 제어하는 전류 처리부;
   상기 알람 리스트에 기초하여 상기 서보 드라이버의 고장, 에러, 주의 중 적어도 하나의 레벨에 의한 알람 이벤트 발생을 감지하면 고장 정보를 상기 통신부를 통해 전송하는 상태 감시부;
   상기 중앙 제어부에서 전달되는 상기 환경설정정보를 상기 서보 드라이버의 동작을 위해 설정하는 환경 설정부; 및
   상기 상태 감시부에서 감지된 상기 고장 정보를 미리 설정된 알람 리스트와 비교하여 미리 설정된 복수의 모드별 모션을 제어하는 제어부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 환경 설정부는,
   상기 환경설정정보에 따라 모터의 엔코더 설정, 드라이브 설정, 알람 레벨별 허용치 기준 설정, 고장 정보별 모드 설정 및 모드별 대응 동작설정 중 적어도 하나를 설정하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 알람 리스트를 토대로 알람 레벨에 따른 상기 서보 드라이버의 동작을 제어하되,
   상기 치명적 에러 레벨이면 상기 서보 드라이버를 우선적으로 종료(오프 모드)하고, 상기 에러 레벨이면 오프 모드, 정지 모드 및 사용자 명령 모드 중 어느 하나로 제어하며, 상기 주의 레벨이면 알람 무시(Don't Care) 모드, 정지 모드 및 사용자 명령 모드 중 어느 하나로 제어하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 사용자 명령 모드시 상기 서보 드라이버의 이동 위치가 미리 설정된 허용치 영역을 벗어나는 시점에서 종료하고, 재가동되는 상기 서보 드라이버의 이동 방향을 파악하여 종료시점과 동일한 경우 상기 정지 모드로 동작하거나, 또는 상기 파악되는 이동 방향이 상기 종료시점과 동일하지 않는 경우 정상 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 시스템.
8. 모션 제어 시스템의 중앙 제어부가 서보 드라이버의 모션을 제어하는 방법에 있어서,
   a) 실시간 네트워크를 통해 연결되는 적어도 하나의 서보 드라이버를 선택하는 단계;
   b) 사용자 설정에 따른 고장 정보 감지를 위한 알람 리스트를 상기 서보 드라이버로 전송하여 상기 서보 드라이버의 알람 이벤트 상황에 대응하는 환경설정정보를 설정하는 단계; 및
   c) 상기 서보 드라이버의 상태정보를 실시간으로 파악하여 고장상황 발생에을 확인 따른 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하되,
   상기 b) 단계는 상기 고장 정보 감지를 위한 허용치를 정도에 따라 치명적 에러 레벨, 에러 레벨, 주의 레벨로 구분하고, 각 레벨 별 리스트의 고장 정보에 상응하는 복수의 모드별 대응 동작을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 방법.
9. 삭제
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 서보 드라이버의 동작을 제어하기 위한 위치, 속도, 전류 중 적어도 하나를 포함하는 제어 명령을 실시간으로 전송하는 것을 특징으로 하는 모션 제어 방법.

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