KR19990008293U - 서보드라이버의 기능을 확장한 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 서보 드라이버의 기능을 확장한 제어장치에 관한 것으로, 서보 모터의 위치와 속도를 제어하는 서보 드라이버와 서보 드라이버와 연결되어 각종 지령을 내리는 상위 컨트롤러를 일체화한 제어장치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은, 운전 프로그램을 위한 명령어들과 시퀀스 프로그램을 위한 명령어들을 만들고, 그 명령어들로 작성된 사용자 운전프로그램과 시퀀스 운전프로그램을 해석하는 컴파일러를 제어부내에 소프트웨어 블록으로 만들어 드라이버 자체에서 운전 프로그램과 시퀀스 프로그램을 실행시켜 별도의 상위 컨트롤러없이도 목표로 하는 지령값들을 생성하고, 또한 별도의 시퀀스 제어장치(PLC)가 없어도 외부의 접점들과 연동해서 동작 할 수 있게 한 것에 특징이 있다.

Description

서보드라이버의 기능을 확장한 제어장치

본 고안은 서보 드라이버의 기능을 확장한 제어장치에 관한 것으로, 서보 모터의 위치와 속도를 제어하는 서보 드라이버와 서보 드라이버와 연결되어 각종 지령을 내리는 상위 컨트롤러를 일체화한 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 서보 드라이버는 생산공장에서 생산 시스템의 자동화, 무인화,고효율화 등을 목적으로 한 산업용 로봇, 엔씨(NC) 공작기계, 반도체 제조장치, 부품실장장치 등에 상위 컨트롤러와 결합되어 사용되고 있다.

서보 드라이버의 구조는 도1에서와 같이 크게 파워 변환부(1),제어부(3)의세가지로 구성되고 서보 모터부(2)와 결합되어 사용한다.

서보 모타부(2)는 전류제어부의 지령에 따라 회전하는 회전부(4)와 모터의 전기적, 기계적위치를 검출하는 위치 검출부(5)로 구성된다.

파워 변환부(1)는 입력되는 상용전원의 교류를 직류로 변환하는 컨버터부(6)와 그 직류를 전류제어부의 지령에 따라 모터에 공급하기위한 인버터부(7)로 구성된다.

제어부는 각종 수치연산과 제어부의 동작을 관장하는 중앙처리장치(CPU)(8)와, 중앙처리장치가 수행할 프로그램을 저장하는 저장장치(ROM)(11), 각종 연산중에 생기는 임시 변수값들을 저장하는 임시 저장장치(RAM)(10)와, 설정된 제어관련 변수를 저장하는 저장장치(Backup RAM 또는 Flash Memory)(9)와, 상위 컨트롤러에서 지령을 받는 지령신호 입력회로(17)와, 외부 장치와 접점을 주고 받는 접점처리회로(20)와, 컴퓨터(이하PC)(15)나 서보 드라이버의 각종 변수를 설정하는 조작반(15)과 통신하는 직렬통신회로(21)와, 서보 모타부(2)의 검출기(5)에서 전달되는 모터(4)의 위치 정보를 해석하는 펄스 처리회로(12)와, 서보 모터(4)에 공급되는 전원을 조절하기 위한 전류제어회로(13)로 구성되고, 중앙처리장치(8)에서 서보 모타(4)의 제어를 위해 수행하는 소프트웨어 블록인 위치제어부(22), 속도제어부(23), 전류제어부와(24), 주변 장치와의 연결을 수행하는 소프트웨어 블록인 입력지령 처리부(25), 접점 처리부(26), 직렬통신 처리부(27)로 구성된다.

일반적인 서보 드라이버의 동작은 직렬통신회로(21)와 연결된 PC(15)나 조작반(15)으로 서보 드라이버를 작동시키는데 필요한 각종 변수들을 조정하고, 지령신호 입력회로(17)와 연결된 상위 컨트롤러(14)에서 펄스열로 된 위치명령(18)을 받아 제어를 위한 소프트웨어 블록인 위치제어부(22), 속도제어부(23), 전류제어부(24)를 거쳐 파워 변환부(1)의 인버터(7)에 인가할 지령을 만들어 외부 장치에서 접점처리회로(20)로 구동시작 신호(19)가 입력되면 파워 변환부의 인버터(7)에 지령(29)을 인가한다.

모터(4)가 회전하면 위치검출부(5)로부터 전달받는 모터(4)의 현재 위치와 상위 컨트롤러(14)에서 받은 지령값(18)과 비교하여 수정된 지령값(28)을 파워 변환부의 인버터(7)에 전달하며 계속해서 상위 컨트롤러에서 받은 지령값(18)을 추종하는 동작을 반복하며 현재위치가 지령값(18)에 도달하면 정지하여 다음 지령을 기다린다.

그러나 이와 같이 서보 컨트롤러를 가지고 시스템을 구성하기 위해서는 서보 컨트롤러와 서보 모타(4) 이외에도 위치지령을 주는 상위 컨트롤러(14)가 반드시 필요하게 되고 1∼2축 만으로 구성되는 간단한 시스템의 경우에도 상위 컨트롤러(14)를 같이 사용해야 하는 부담이 생긴다. 뿐만 아니라 외부의 접점 신호와 연동해서 사용해야 하는 경우에는 시퀀스 제어를 담당하는 시퀀스 제어장치(이하 PLC)(16)를 추가로 부착하여야 한다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 상위 컨트롤러로부터 지령을 받는 대신에 미리 사용자가 설정한 위치좌표값들과 동작조건 명령어, 동작명령어, 입출력 처리 명령어, 프로그램 제어 명령어 등으로 구성된 동작 프로그램을 PC나 조작반으로 작성하여 제어부 내부의 영구 저장장치(저장용 메모리)에 저장하고 동작프로그램을 실행시켜 모터의 구동에 필요한 지령을 생성하여 상위 컨트롤러의 필요성을 없애고, 제어부의 내부에 소프트웨어적으로 시퀀스 제어처리를 하는 프로그램블록을 추가하여 외부 PLC의 기능을 대체하는데 본 고안의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 운전 프로그램을 위한 명령어들과 시퀀스 프로그램을 위한 명령어들을 만들고, 그 명령어들로 작성된 사용자 운전프로그램과 시퀀스 운전프로그램을 해석하는 컴파일러를 제어부내에 소프트웨어 블록으로 만들어 드라이버 자체에서 운전 프로그램과 시퀀스 프로그램을 실행시켜 별도의 상위 컨트롤러 없이도 목표로 하는 지령값들을 생성하고, 또한 별도의 PLC가 없어도 외부와 접점들과 연동해서 동작 할 수 있게 한 것에 특징이 있다.

도 1은 일반적인 서보 드라이버 기능의 블록도.

도 2 는 본 고안의 블록도.

〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 파워 변환부 2 : 서보 모타부

3 : 제어부

이하 첨부된 도면에 의거 자세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 서보 드라이버의 기능을 확장한 제어장치의 블록도로서 하드웨어 측면에서 바라보면 도1에서 사용된 파워 변환부(1)는 그대로 사용하고 제어부(3)에 용량이 큰 저장용 메모리(9)와 다중 직렬 통신용 회로를 추가한 것이다.

소프트웨어 측면에서는 다음의 두가지 기능이 추가되었다.

첫번째로는 운전 프로그램 명령어들과 작성된 프로그램을 해석하여 위치지령을 만들어 내고 서보 모터를 운전 시키는 운전 프로그램 처리부(30)이다.

예를 들어 종래의 구조에서는 상위 컨트롤러에서 좌표 10만큼 이동하라는 지령(18)으로 펄스 10개를 보내면 지령위치로 이동하였으나 본 고안에서는 미리 약속된 이동명령어인 M0V를 사용하여 사용자가 M0V 10 이라는 프로그램을 작성하고 실행시키면 동일한 지령을 출력한다.

또 이동 속도를 지령할 때도 종래에는 펄스열의 주파수가 속도지령 이었으나 본 고안에서는 SPD라는 명령어로 이동속도를 설정할 수 있다.

두 번째로는 시퀀스 프로그램 명령어들과 작성된 프로그램을 해석하여 외부 기구부의 접점들과 연동된 동작을 할 수 있게 하는 시퀀스 프로그램 처리부이다.

예를 들어 종래의 구조에서는 모터가 A지점으로 이동 중에 지정된 접점(19)이 입력되면 B지점으로 이동하거나 지정된 입력접점(19)의 개수가 일정 값을 넘으면 이동하라는 동작들은 외부에 시퀀스 제어를 하는 PLC(16)가 연결되어 있어야 가능했으나 본 고안에서는 미리 약속된 시퀀스 명령어들과 시퀀스 프로그램을 작성하여 실행시키면 시퀀스 프로그램 처리부(31)에서 프로그램을 해석하여 원하는 동작을 실행시킨다.

또한 작성한 운전 프로그램과 시퀀스 프로그램을 저장메모리(9)에 저장하여 언제라도 다시 같은 동작을 실행할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은, 서보 모터의 위치와 속도를 제어하는 서보 드라이버와, 서보 드라이버와 연결되어 각종 지령을 내리는 상위 컨트롤러를 일체화하여 1∼2축으로 구성하는 소규모 시스템에서 상위 컨트롤러와 PLC를 사용하지 않음으로써 시스템 구축 비용을 감소시키고, 여러 대의 제어기기 대신에 한 대의 제어기기만을 사용함으로 유지 보수가 용이한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 서보 모터의 위치와 속도를 제어하는 서보 드라이버에 있어서, 부가적으로목표위치, 동작 패턴과 입출력 시퀀스를 제어하는 프로그래밍을 사용자가 작성하여기억장소에 저장시켜서 별도의 제어용 컨트롤러 없이 서보 모터를 운전할 수 있게한 서보 드라이버의 기능을 확장한 제어장치.