KR20060085269A

KR20060085269A - 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060085269A
Application number: KR1020050005769A
Authority: KR
Inventors: 성광기
Original assignee: 주식회사 여의시스템
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-07-26
Also published as: KR100698503B1

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 컴퓨터의 내부 슬롯에 삽입되어 펄스를 출력하여 모터를 제어하며 제어에 필요한 각종 입력신호에 의해서 위치를 제어하는데 사용되는 서보 및 스테핑용 모터구동제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 정역회전, 가감속 및 등속 등의 속도를 최고 6메가 헤르쯔까지 제어할 수 있으며 원/원호/사선/헬리컬 등의 다축동기 보간 기능과 다음 운영모드에서 수행될 명령어들을 미리 여러 개 적재 기능이 탑재되고, 가감속 속도제어, 위치제어 및 다축보간 제어에 대해 통합적인 알고리즘을 구현하여 사용자가 컴퓨터를 이용하여 편리하고 간결하게 모터 제어를 구현할 수 있도록 한 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 방식 중에 마이크로프로세서만을 이용한 방식에서는 제어할 축수의 증가에 따른 마이크로프로세서 퍼포먼스의 증대요구, 내부 알고리즘의 복잡화, 펌웨어의 에러발생소지 등의 문제점을 안고 있으며, 특히 고객의 요구사항에 따른 기능변경, 수정, 추가 등이 어렵다는 문제점이 있으며, 또한 종래의 방식 중에 하드웨어 로직만으로 구성된 방식에서는 부품수의 증가, 배선의 복잡도 증가, 단가 상승, 개발기간 단축의 어려움, 기능 변경시 전체 시스템보드를 새로 설계 및 제작해야 하는 문제점이 있다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 마이크로프로세서를 이용하여 속도패턴, 가감속패턴, 일시정지패턴 등을 실행하기 위한 인수 및 지령을 구해내는 부분과 인수값을 이용하여 지시한 동작을 수행하는 부분으로 역할을 분리, 구현함으로써 고객의 요구사항에 따른 내부 펌웨어의 기능변경 및 업그레이드, 추가, 수정이 용이하고 하드웨어 구성의 간단화 및 원가절감, 개발기간 단축을 실현할 수 있도록 한 모터구동제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

라. 발명의 중요한 용도

산업용 서보 및 스테핑 모터 제어.

Description

마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치 및 그 방법{A motor-controlling device using a microprocessor and a method therefor}

도 1은 본 발명에 따른 모터구동제어장치의 개략적인 시스템 구성을 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 모션 콘트롤러의 제어를 통한 모터제어의 흐름을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5 : 어드레스 버퍼 6 : 콘트롤 버퍼

7 : 데이터 버퍼 8 : 인터럽트 콘트롤부

9 : 가감속제어부 10 : 가감속지령부

11 : 속도제어부 12 : 속도지령부

13 : 위치제어부 14 : 위치지령부

15 : 표시처리부 16 : 기능처리부

17 : 메모리부 18 : 보호기능 검출 및 처리부

20 : 펄스폭변조발생부 21 : 펄스구동부

22 : 하드웨어제어부 23 : 위치카운터부

24 : 엔코더처리부 25 : 입출력제어부

28 : 펄스모터드라이버 30 : 모터

100 : 인터페이스부 200 : 마이크로프로세서부

300 : 하드웨어로직부

종래에 자동화 설비, 권선장비, 반도체 제조장비, 물류이송장비, 섬유장비, 포장장비 등의 산업용 장비에 사용되는 서보 및 스테핑용 모터를 제어하는 방식으로서 크게 두 가지로 구분하면, 마이크로프로세서만을 이용하여 마이크로프로세서가 속도패턴, 가감속패턴, 일시정지패턴 등 제어에 필요한 모든 수행일체를 담당하여 모터를 제어하는 방식과, 마이크로프로세서를 활용하지 않고 하드웨어 로직만으 로 회로를 구성하여 모터를 제어하는 방식이 사용되어 왔다.

그러나, 상기 종래의 방식 중에 마이크로프로세서만을 이용한 방식에서는 제어할 축수의 증가에 따른 마이크로프로세서 퍼포먼스의 증대요구, 내부 알고리즘의 복잡화, 펌웨어의 에러발생소지 등의 문제점을 안고 있으며, 특히 고객의 요구사항에 따른 기능변경, 수정, 추가 등이 어렵다는 문제점이 있다.

즉, 마이크로프로세서만을 이용한 방식에 있어서 정해진 규격사양에 준하는 기능구현이 완료된 펌웨어는 기능변경시 전체적인 틀을 고려한 상태에서 수정을 해야하기 때문에 고객의 요구사항을 충족시키기에는 유연성이 떨어지게 되는 것이다.

한편, 상기 종래의 방식 중에 하드웨어 로직만으로 구성된 방식에서는 부품수의 증가, 배선의 복잡도 증가, 단가 상승, 개발기간 단축의 어려움, 기능 변경시 전체 시스템보드를 새로 설계 및 제작해야 하는 문제점이 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 모터구동제어장치의 개략적인 시스템 구성을 나타낸 구성도이다.

그 구성과 동작을 살펴보면, 우선 컴퓨터제어부는 사용자의 제어 프로그램을 실행하는 부분으로써 모터제어에 필요한 명령을 본 발명에 따른 모터구동제어장치로 전달하는 기능을 담당하고 있다.

즉, 사용자는 직선운동, 사선운동, 원운동, 헬리컬 기능 등의 동작을 정하고 각 운동에 따른 목적지거리, 최고 속도와 가감속 기울기 등의 명령인자를 구성하여 어드레스버스(1), 데이터버스(3), 버스제어신호(2)를 이용하여 모터구동제어장치로 명령을 전달하는 것이다.

이 때, 사용자는 명령을 전달한 이후 모터구동제어장치에서 실행하고 있는 동작의 상황을 모니터링 및 판단하여 즉각적인 조치를 취할 수 있어야 하며, 동작 중의 경보발생 상황의 인지는 마이크로프로세서부(200) 내의 기능처리부(16)가 하드웨어로직부(300) 내의 입출력제어부(25)를 주기적으로 읽어들여 현재 상태를 즉각적으로 반영하게 된다.

사용자는 동작 중에 경보상황 및 응급상황 발생 시 동작중지 또는 재설정 등의 조치를 취하기 위해서는 마이크로프로세서부(200) 내의 기능처리부(16)에서 현재 진행중인 상태들을 읽어들여 판단 후 그에 상응하는 결정 및 명령을 내릴 수가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 모터구동제어장치는 크게 컴퓨터제어부로부터 모터(30)를 제어하기 위한 각종 데이터 신호를 입력받고, 모터의 제어상태를 다시 컴퓨터제어부로 전달하는 기능을 가진 인터페이스부(100)와, 마이크로프로세서를 이용하여 모터의 속도패턴, 가감속패턴, 일시정지패턴 등을 실행하기 위한 인수 및 지령을 구해내는 마이크로프로세서부(200)와, 상기 마이크로프로세서부(200)로부터 구해진 인수 및 지령에 따라 동작을 수행하는 하드웨어로직부(300)로 구성되는데, 우선 인터페이스부(100)의 상세한 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

어드레스 버퍼(5)는 컴퓨터로부터 어드레스를 입력받는 것으로, 모터구동제어장치에 할당된 각각의 레지스터들을 읽고 쓰게 하기 위한 번지를 지정하기 위한 용도로 사용된다.

콘트롤 버퍼(6)는 컴퓨터에서 지정한 어드레스버스 및 데이터버스를 제어하기 위한 용도로 사용되며, 데이터 버퍼(7)는 컴퓨터로부터 입력받은 모터 제어용 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 용도로 사용되고, 인터럽트콘트롤부(8)는 마이크로프로세서부(200)에서 처리된 결과에 따른 상황을 컴퓨터 측으로 알려주기 위한 용도로 사용된다.

다음으로, 상기 마이크로프로세서부(200)의 상세한 구성 및 동작을 살펴보면, 가감속제어부(9)는 컴퓨터에서 입력된 가감속 데이터를 기준으로 가속속도와 감속속도를 제어하는 부분으로서, 모터(30)를 구동시킬 때 시작부분에서 저속으로 시작하여 최고속도까지 서서히 증가시키는 역할을 함으로써 모터 및 구동축에 무리 가 가지 않도록 조절하며 목적지까지 다다를 시에 완만하게 속도를 저하시키도록 조절하게 된다.

상기 가감속제어부(9)에서 구하여진 가감속 데이터는 다시 가감속지령부(10)로 전달되어지는데, 가감속지령부(10)는 상기 데이터를 전달받는 즉시 내부버스를 이용하여 하드웨어제어부(22)로 명령을 전달하는 역할을 하게 된다.

속도제어부(11)는 컴퓨터로부터 수신한 최고속도 데이터를 기준으로 모터가 등속구간에서 최고속도를 유지할 수 있도록 제어하는 부분으로서, 상기 가감속제어부(9)에서 시작된 기울기 속도록 모터가 구동되기 시작하여 등속구간에서 최고 속도로 움질일 수 있도록 속도 데이터를 속도지령부(12)로 전달하게 되며, 상기 속도지령부(12)는 속도 데이터를 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어제어부(22)로 전달하는 기능을 담당한다.

위치제어부(13)는 모터(30)가 움직이는 목적지까지의 거리를 제어하는 부분으로서, 정해진 속도로 모터(30)가 움직일 때 현재까지 이동된 거리와 앞으로 움직여야할 거리를 계산하여 위치지령부(14)로 위치 데이터를 전달하게 되며, 상기 위치지령부(14)는 위치데이터를 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어제어부(22)로 전달하게 된다.

기능처리부(16)는 마이크로프로세서 부분에서 처리된 데이터들, 즉 속도데이터, 가감속 데이터, 위치 데이터 등을 자체 레지스터에 보관하게 되며 현재 모터(30)의 상태 및 결과를 저장하고 있는 곳이다.

표시처리부(15)는 기능처리부(16)에 보관되어 있는 데이터들을 별도의 통신 포트로 출력시키는 부분으로서, 본 발명에 따른 모터구동제어장치 자체의 프로그램 오류 또는 모터(30)의 동작상황을 모니터를 통해 실시간으로 출력시킴으로써 외부에서 동작상태의 감시 및 모니터링을 가능하게 하는 것이다.

메모리부(17)는 롬 및 램으로 이루어져 모터구동제어장치의 동작 수행에 관한 로직 및 시퀀스를 프로그램화하여 저장하는 장소이다.

보호기능 검출 및 처리부(18)는 외부 센서 또는 외부 스위치, 릴레이 등을 연결하는 회로부분으로서 외부에서 유입되는 노이즈 및 써지 등을 방지하는 기능을 담담하게 된다.

다음 모터구동제어장치의 하드웨어로직부(300)의 구성 및 기능을 살펴보면 다음과 같다.

펄스폭변조발생부(20)는 모터(30)를 구동시키는 펄스를 발생시키는 부분으로써 하드웨어제어부(22)로부터 속도 명령을 받아 실행하는 부분이다.

펄수구동부는 상기 펄스폭변조발생부(20)로부터 전달된 펄스를 서보드라이브가 인식할 수 있는 전압증폭 및 드라이브타입 형태로 바꾸어 전달하는 기능을 담당한다.

하드웨어제어부(22)는 마이크로프로세서부(200)로부터 속도 지령, 위치 지령, 가감속 지령을 내부버스를 통하여 넘겨받아 펄스폭변조발생부(20)를 구동시키는 역할을 담당한다.

위치카운터부(23)는 마이크로프로세서부(200)로부터 목적지까지의 이동거리 데이터, 즉 위치지령 데이터를 넘겨받아 저장하며 하드웨어제어부(22)로 위치 데이 터를 넘겨주는 기능을 담당한다.

엔코더처리부(24)는 모터드라이버(28)로부터 출력되는 엔코더펄스를 입력받아 입력된 개수를 카운트하는 기능을 가지며 내부버스(27)를 이용하여 기능처리부(16)로 카운터 값이 전달된다.

입출력제어부(25)는 외부로부터 입력되는 디지털입력신호와 외부장비를 제어하기 위한 디지털출력신호의 기능을 담당하는 것으로, 외부의 스위치 입력신호를 받아서 모터정지를 실행하게 할 수 있으며 모터의 동작완료 후 외부의 부저나 경광등을 켤 수 있도록 하는 것이다.

한편 펄스모터드라이버(28)는 모터구동제어장치로부터 출력되는 펄스신호를 입력받아 모터(30)를 움직이게 하는 구동장치로서, 펄스구동신호선을 통해 상기 펄스구동부(21)로부터 나오는 전압을 입력받아 작동하게 되며, 엔코더입력신호선을 통해 다시 모터구동제어장치의 엔코더처리부(24)로 엔코더펄스를 출력하게 된다.

또한, 상기 펄스모터드라이버(28)는 출력단인 모터드라이버(28)신호선을 통해 기구물을 움직일 수 있도록 동력을 제공하는 장치인 모터에 구동신호를 내보내는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터구동제어장치의 동작 실행과정은 크게 모터구동제어장치로 명령을 전달하는 첫 번째 단계, 모터구동제어장치가 명령을 실행하는 두 번째 단계, 모터구동제어장치가 펄스를 출력하는 세 번째 단계로 나누어 설명하면 다음과 같다.

우선, 첫 번째 모터구동제어장치로 명령을 전달하는 단계를 살펴보면, 도 1 에 도시된 바와 같이 컴퓨터는 명령을 모터구동제어장치로 전달하기 위하여 컴퓨터의 어드레스 버스, 버스제어 신호, 데이터버스를 이용하여 모터구동제어장치의 하드웨어로직부(300)로 명령을 전달한다.

컴퓨터가 모터구동장치로 명령을 전달하기 위한 준비 단계로써 동작형태 명령, 즉 직진운동인지 또는 보간운동인지 여부와 직진/보간 운동에 따른 축선택을 결정해야 하며 뒤이은 인자로써 최종 도달거리와 모터의 움직이는 최고속도, 가감속 비율을 결정하여 모터구동제어장치로 실행명령 데이터를 전달하게 된다.

상기 실행명령 데이터는 어드레스 디코딩 방식을 이용하여 어드레스버퍼, 콘트롤버퍼, 데이터버퍼를 거쳐 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어 제어부로 명령어가 적재되게 된다.

특히, 상기 하드웨어제어부(22)는 하드웨어로직부(300)의 핵심적인 부분으로써 종래 모터구동제어장치와 달리 컴퓨터에서 실행시킨 명령어들은 모터구동제어장치가 동작 수행 중에도 새로운 명령을 받아들여 계속적으로 누적을 시킬 수 있도록 함으로써 명령과 명령 사이의 실행시간을 단축시킬 수 있도록 한 것이다.

즉, 종래의 모터구동제어장치는 1개의 명령이 끝난 후에 새로운 명령을 수행할 수 있는 구조를 가지고 있었기 때문에 명령과 명령 사이의 지연시간이 발생하여 연속적인 동작구현이 불가능하였던 것으로, 예를 들어 본딩용 액체를 이용하여 기구를 접합시키는 공정에 사용되는 경우 선을 따라 하나의 방향으로 그은 후(접합시킨 후) 90도 방향으로 연이어서 그을 때 연이어서 긋는 동작부분에서 불량이 발생하게 되는데, 이는 90도의 새로운 방향으로 긋는 명령이 두 번째 새로운 명령이기 때문에 명령을 받아들이는 지연시간, 해독하여 실행하는 지연시간으로 인하여 액체가 고여서 부풀어지는 문제를 야기시키기 때문에 제품에 불량을 초래하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 모터구동제어장치에서는 명령과 명령 사이의 지연시간을 없애기 위해 한번에 최대 8개까지의 명령을 미리 탑재시켜 한번의 시작지시로 인해 8개의 명령이 순서대로 실행되도록 구성됨으로써 최종동작 실행시간이 연속적으로 이루어져 최종제품 생산단계에서 생산성이 향상되는 결과를 얻을 수 있는 것이다.

상기와 같은 특징은 단순동작 기능에서도 큰 효과를 볼 수 있게 하는데, 예를 들어 원을 1회전 그리는 명령만 100회 동작 수행을 해야만 한다고 가정하며 종래의 모터구동제어장치들은 1회 그리고 난 후 지연시간이 생기기 때문에 100회를 최종 완료 후 지연시간 합계만큼의 제품생산 시간이 길어지게 되지만, 본 발명에 따른 모터구동제어장치는 지연시간을 없앰으로써 최종단계에서는 생산시간이 빨라짐으로 인한 생산성이 종래에 비해 수 배에서 수십 배 빨라지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 명령이 실행되는 과정의 상태들은 컴퓨터의 화면상에 출력되고, 응급상황 발생 시 제어를 할 수 있어야 하는데, 이는 하드웨어로직부(300) 내의 위치카운터부(23)와 엔코더처리부(24), 입출력제어부(25), 하드웨어 제어부의 레지스터들을 수시로 읽어들여서 처리가 가능토록 하는 것이다.

이 때 컴퓨터는 어드레스 버스(1), 버스제어 신호(2), 데이터 버스(3)를 통해 각각의 레지스터들을 읽을 수 있으며, 각 상태를 확인하여 그에 따른 조치를 취 할 수 있게 된다.

이와 같이 하드웨어로직부(300)는 명령을 적재시키고 펄스를 출력시키며 피드백제어를 구현할 수 있는 엔코더 기능만을 구현하여 종래의 복합적으로 구현된 기능을 축소 및 간략화 한 것이 특징이다.

다음으로, 두 번째 모터구동제어장치가 명령을 실행하는 단계를 살펴보면, 첫 번째 단계에서 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어제어부(22)에 실행될 명령어가 적재가 된 이후부터는 마이크로프로세서부(200)에서 명령을 처리하게 된다.

명령을 실행하기 위해서는 마이크로프로세서부(200)가 누적된 명령을 읽어들여서 해독하는 과정을 거쳐야만 하는데, 마이크로프로세서부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 하드웨어로직부(300)와 연결된 내부버스를 이용하여 하드웨어제어부(22)의 명령의 읽어들여오고, 명령을 가지고 온 후 명령의 문법이 올바른지를 검사한 다음 명령의 인자를 구분해낸다.

상기 명령의 인자는 즉 직진운동인지 보간운동인지 여부와 직진/보간 운동에 따른 축을 결정하고 최종 도달거리와 모터(30)의 움직이는 최고속도, 가감속 비율을 인식하게 된다.

이와 같이 명령인자 인식 과정이 완료되면 마이크로프로세서부(200)는 내부에 각 역할에 할당된 변수 레지스터에 명령인자 데이터들을 기억시키게 되는데, 이 때 각 역할 변수들은 속도제어부(11)의 속도지령 레지스터에 속도 데이터를 기억시키고, 위치제어부(13)의 위치지령 레지스터에 목적도달거리 펄스수를 기억시키며, 가감속제어부(9)의 가감속지령 레지스터에 가감속 비율 데이터를 기억시킨다.

실행 명령인자들이 각 레지스터로 기억이 완료된 이후 하드웨어제어부(22)의 펄스출력 시작 데이터를 검사하여, 펄스출력 시작 데이터에 시작신호가 나타내어져 있으면 하드웨어로직부(300) 내의 펄스폭변조발생부(20)로 상기 각 레지스터의 데이터를 내부버스(19)를 이용하여 전달하며, 펄스를 발생하도록 지시를 내리는 명령도 함께 전달하여 펄스 출력이 이루어지도록 한다.

이 때부터 펄스구동부(21)에 의하여 펄스가 발생되어 모터드라이버(28)로 전달되면서 모터(30)가 구동하게 되는 것이다.

마이크로프로세서부(200)는 명령을 해독하여 하드웨어로직부(300)로 펄스를 출력시킬 수 있는 데이터를 넘겨준 이후 하드웨어로직부(300)의 정상동작 실행 여부와 다음 명령이 누적되어 있는지의 여부를 계속적으로 확인하게 되는데, 이 때의 확인 결과는 표시처리부(15) 및 기능처리부(16)로 전달되어 결과 및 상태를 확인 가능하게 한다.

이 때 정상동작이 이루어지지 않은 경우에는 다음 명령이 존재하는 경우라도 명령 전달을 대기하며 현재 상태가 마무리된 후 실행이 재개된다.

이와 같이 마이크로프로세서부(200)는 종래 장치와 달리 펄스출력부를 포함하지 않고 명령전달 및 상태확인 기능만을 담당함으로써 퍼포먼스 향상 및 다목적 기능구현에 적합하도록 하였으며 동작기능의 수정, 추가, 삭제가 용이하도록 구성된 것이다.

다음으로, 세 번째 모터구동제어장치가 펄스를 출력하는 단계를 살펴보면, 모터(30)를 움직이게 하는 최종 역할은 하드웨어제어부(22)의 펄스폭변조발생부 (20)에서 이루어지는 것으로, 상기 펄스폭변조발생부(20)에서는 마이크로프로세서부(200)에서 실행하라는 명령이 내려지면 최종목적지까지 주어진 가감속 비율 및 주어진 속도패턴대로 펄스를 발생하여 펄스구동부(21)로 넘겨주게 되고, 이에 따라 상기 펄스구동부(21)에서는 펄스를 모터드라이버(28)로 전달하여 모터가 움직이게 되는 것이다.

이 때, 펄스구동부(21)에서 펄스를 출력하는 동안 엔코더처리부(24)에서는 모터 또는 모터드라이버(28)로부터 나오는 펄스를 입력받아서 자체카운터를 가감시키는 역할을 계속적으로 하게 되며, 상기 엔코더 카운터를 컴퓨터가 읽어서 출력된 펄스 수와 일치하였는지의 여부를 계속적으로 감시할 수 있게 된다.

최종목적지까지 모터(30)가 움직이면 펄스폭변조발생부(20)는 더 이상 펄스를 발생하지 않게 되며, 하드웨어제어부(22)는 펄스 출력을 완료하였다는 자체의 상태레지스터를 변화시키고, 이에 따라 컴퓨터는 상태레지스터의 변화를 보고 다음 명령 지시를 내릴지 여부를 판단한 후 다음 동작을 수행하게 되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 모션 콘트롤러의 제어를 통한 모터제어의 흐름을 나타낸 순서도로서, 상기 도 2를 참조하여 본 발명의 상세한 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 컴퓨터 내부의 슬롯에 본 발명에 따른 모터구동제어장치를 장착한 후 컴퓨터 전원을 인가하여 부팅이 완료되면 제어프로그램을 실행시키게 되며, 이 때 컴퓨터에서는 모터구동제어장치의 각종 상태값을 읽어들여 모니터 화면에 표시하게 된다.(S201)

다음으로, 컴퓨터에서는 모터제어를 실행시키기 위한 사용자의 키보드 입력여부를 판단하여(S202), 판단 결과 키보드 입력이 있으면 실행동작에 따른 제어명령을 구성하게 되고(S203), 만약 키보드 입력이 없으면 다시 상기 단계(S201)로 돌아가 대기하게 된다.

상기 단계(S203) 이후 실행동작에 따른 제어명령이 제어레지스터에 입력되며(S204), 실행명령 이전에 모터구동제어장치의 펄스출력 준비가 되었는지의 여부를 판단하여(S205) 펄스출력 준비가 정상적으로 완료되었으면 펄스출력 실행명령을 모터구동제어장치로 전달하게 되고, 이 때부터 모터구동제어장치는 모터를 제어하기 위한 펄스신호를 출력하기 시작한다.(S206)

만약 상기 단계(S206)에서 펄스출력 준비가 정상적으로 완료되지 않은 상태이면 종료하게 된다.

상기 단계(S206) 이후에는 모터구동제어장치에서 출력하고 있는 펄스 개수 및 상태값이 화면에 표시되며(S207), 실행동작 중에 펄스중지신호가 입력되었는지의 여부를 판단하여(S208) 판단 결과 펄스중지신호가 입력되었으면 모터구동제어장치에서는 펄스발생을 중지시키게 되고(S210), 이 후 화면에 펄스출력이 비정상적으로 종료되었을 때의 결과를 표시한 후(S211) 종료하게 된다.

만약 상기 단계(S208)에서 판단 결과 펄스중지신호가 입력되지 않은 상태이면 다시 목적지까지의 펄스 개수와 현재까지 출력된 펄스 개수가 일치하는지의 여부를 판단하게 되는데(S209), 만약 현재까지 출력된 펄스 개수가 목적지까지의 펄스 개수와 일치하면 도착지점에 다다른 상태로써 펄스출력이 완료되는 것이며, 이 후 화면에 결과를 표시하는 단계(S211)로 진행되어 펄스출력이 정상적으로 종료되었을 때의 결과를 표시한 후 종료하게 된다.

한편, 상기 단계(S209)에서 판단 결과 현재까지 출력된 펄스 개수가 목적지까지의 펄스 개수와 일치하지 않으면 도착지점에 아직 미 도착한 상태이므로 다시 상기 단계(S207)로 되돌아가서 계속 진행하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 마이크로프로세서를 이용한 방식과 하드웨어로직을 이용한 방식의 장점만을 조합하여 새롭게 구성된 것으로, 속도패턴, 가감속패턴, 일시정지패턴 등을 실행키 위한 인수 및 지령을 구해내는 부분과 인수값을 이용하여 지시한 동작을 수행하는 부분으로 역할을 분리, 구현함으로써 고객의 요구사항에 따른 내부 펌웨어의 기능변경 및 업그레이드, 추가, 수정이 용이하고 하드웨어 구성의 간단화 및 원가절감, 개발기간 단축 등의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 원/원호/사선/헬리컬 등의 다축동기 보간기능과 다음 운영모드에서 수행될 명령어를 미리 여러 개 적재시킬 수 있는 멀티명령 적재기능을 탑재하여 사용자의 기능성 및 편리성을 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

컴퓨터의 내부 슬롯에 삽입되어 펄스를 출력하여 모터를 제어하며 제어에 필요한 각종 입력신호에 의해서 위치를 제어하는데 사용되는 서보 및 스테핑용 모터구동제어장치에 있어서,

컴퓨터로부터 모터(30)를 제어하기 위한 각종 데이터 신호를 입력받고, 모터(30)의 제어상태를 다시 컴퓨터로 전달하는 기능을 가진 인터페이스부(100)와,

마이크로프로세서를 이용하여 모터(30)의 속도패턴, 가감속패턴, 일시정지패턴 등을 실행하기 위한 인수 및 지령을 구해내는 마이크로프로세서부(200)와,

상기 마이크로프로세서부(200)로부터 구해진 인수 및 지령에 따라 동작을 수행하는 하드웨어 로직부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 인터페이스부(100)는,

컴퓨터로부터 어드레스를 입력받아 모터구동제어장치에 할당된 각각의 레지스터들을 읽고 쓰게 하기 위한 번지를 지정하기 위한 어드레스 버퍼(5)와,

컴퓨터에서 지정한 어드레스버스 및 데이터버스를 제어하기 위한 콘트롤 버퍼(6)와,

컴퓨터로부터 입력받은 모터 제어용 데이터를 일시적으로 저장하기 위한 데 이터 버퍼(7)와,

마이크로프로세서부(200)에서 처리된 결과에 따른 상황을 컴퓨터 측으로 알려주기 위한 인터럽트콘트롤부(8)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 마이크로프로세서부(200)는,

컴퓨터에서 입력된 가감속 데이터를 기준으로 가속속도와 감속속도를 제어하는 가감속제어부(9)와,

상기 가감속제어부(9)로부터 가감속 데이터를 전달받는 즉시 내부버스를 이용하여 하드웨어제어부(22)로 명령을 전달하는 가감속지령부(10)와,

컴퓨터로부터 수신한 최고속도 데이터를 기준으로 모터(30)가 등속구간에서 최고속도를 유지할 수 있도록 제어하는 속도제어부(11)와,

상기 속도제어부(11)로부터 전달받은 속도 데이터를 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어제어부(22)로 전달하는 속도지령부(12)와,

모터(30)가 움직이는 목적지까지의 거리를 제어하는 위치제어부(13)와,

상기 위치제어부(13)로부터 전달받은 위치 데이터를 하드웨어로직부(300) 내의 하드웨어제어부(22)로 전달하는 위치지령부(14)와,

마이크로프로세서부(200)에서 처리된 속도데이터, 가감속 데이터, 위치 데이터를 자체 레지스터에 보관하며 현재 모터의 상태 및 결과를 저장하는 기능처리부 (16)와,

기능처리부(16)에 보관되어 있는 데이터들을 별도의 통신포트로 출력시키는 표시처리부(15)와,

롬 및 램으로 이루어져 모터구동제어장치의 동작 수행에 관한 로직 및 시퀀스를 프로그램화하여 저장하는 메모리부(17)와,

외부 센서 및 외부 스위치, 릴레이를 연결하는 회로부분으로서 외부에서 유입되는 노이즈 및 써지를 방지하는 보호기능 검출 및 처리부(18)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 하드웨어로직부(300)는,

마이크로프로세서부(200)로부터 속도 지령, 위치 지령, 가감속 지령을 내부버스를 통하여 넘겨받아 펄스폭변조발생부(20)를 구동시키는 하드웨어제어부(22)와,

상기 하드웨어제어부(22)로부터 속도 명령을 받아 모터(30)를 구동시키는 펄스를 발생시키는 펄스폭변조발생부(20)와,

상기 펄스폭변조발생부(20)로부터 전달된 펄스를 서보드라이브가 인식할 수 있는 전압증폭 및 드라이브타입 형태로 바꾸어 전달하는 펄스구동부(21)와,

마이크로프로세서부(200)로부터 목적지까지의 이동거리 데이터, 즉 위치지령 데이터를 넘겨받아 저장하며 상기 하드웨어제어부(22)로 위치지령 데이터를 넘겨주 는 위치카운터부(23)와,

모터드라이버(28)로부터 출력되는 엔코더펄스를 입력받아 입력된 개수를 카운트하는 기능을 가지며 내부버스(27)를 이용하여 기능처리부(16)로 카운터 값을 전달하는 엔코더처리부(24)와,

외부로부터 입력되는 디지털입력신호와 외부장비를 제어하기 위한 디지털출력신호의 기능을 담당하는 입출력제어부(25)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치.
제 1항 내지 제 4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 하드웨어제어부(22)는 컴퓨터에서 실행시킨 명령어에 따라 모터제어 동작 수행 중에도 새로운 명령을 받아들여 계속적으로 누적을 시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치.
컴퓨터의 내부 슬롯에 삽입되어 펄스를 출력하여 모터를 제어하며 제어에 필요한 각종 입력신호에 의해서 위치를 제어하는데 사용되는 서보 및 스테핑용 모터구동제어장치의 제어 방법에 있어서,

컴퓨터 내부의 슬롯에 본 발명에 따른 모터구동제어장치를 장착한 후 컴퓨터 전원을 인가하여 부팅이 완료되면 제어프로그램을 실행시키게 되며, 이 때 컴퓨터에서는 모터구동제어장치의 각종 상태값을 읽어들여 모니터 화면에 표시하는 제 1단계와,

컴퓨터에서 모터제어를 실행시키기 위한 사용자의 키보드 입력여부를 판단하는 제 2단계와,

상기 제 2단계의 판단 결과, 사용자의 키보드 입력이 있으면 실행동작에 따른 제어명령을 구성하는 제 3단계와,

실행동작에 따른 제어명령이 제어레지스터에 입력되는 제 4단계와,

실행명령 이전에 모터구동제어장치의 펄스출력 준비가 되었는지의 여부를 판단하는 제 5단계와,

상기 제 5단계의 판단 결과, 펄스출력 준비가 정상적으로 완료되었으면 펄스출력 실행명령을 모터구동제어장치로 전달하게 되고, 이 때부터 모터구동제어장치는 모터를 제어하기 위한 펄스신호를 출력하기 시작하는 제 6단계와,

모터구동제어장치에서 출력하고 있는 펄스 개수 및 상태값이 화면에 표시되는 제 7단계와,

모터 제어 실행동작 중에 펄스중지신호가 입력되었는지의 여부를 판단하는 제 8단계와,

상기 제 8단계의 판단 결과, 펄스중지신호가 입력되지 않은 상태이면 다시 목적지까지의 펄스 개수와 현재까지 출력된 펄스 개수가 일치하는지의 여부를 판단하는 제 9단계와,

상기 제 9단계의 판단 결과, 현재까지 출력된 펄스 개수가 목적지까지의 펄스 개수와 일치하면 도착지점에 다다른 상태로써 펄스출력이 완료되는 것으로 컴퓨터 화면에 펄스출력이 정상적으로 종료되었을 때의 결과를 표시하는 제 10단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 2단계의 판단 결과, 사용자의 키보드 입력이 없으면 다시 상기 제 1단계로 돌아가 사용자의 키보드 입력이 있을 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 5단계의 판단 결과, 펄스출력 준비가 정상적으로 완료되지 않았으면 바로 종료되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 8단계의 판단 결과, 펄스중지신호가 입력된 상태이면 모터구동제어장치에서는 펄스발생을 중지시키게 되고, 이 후 상기 제 10단계에서 화면에 펄스출력이 비정상적으로 종료되었을 때의 결과를 표시한 후 종료하게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치의 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제 9단계의 판단 결과, 현재까지 출력된 펄스 개수가 목적지까지의 펄스 개수와 일치하면 목적지에 미 도착한 상태로써 다시 상기 제 7단계로 되돌아가서 계속 진행하게 되는 것을 특징으로 하는 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치의 제어 방법.