(57)【要約】【課題】上位システム、モータ駆動装置、シリアルエンコーダを同期動作させ、各種情報の共有化を実現し、ＦＡネットワークシステムの省配線化やコストダウンを実現することを目的とする。【解決手段】指令生成部１１とシリアル通信部１２を備えた上位システム１と、モータ制御部２１とシリアル通信部２２を備えたモータ駆動装置２と、モータ状態検出部３１とシリアル通信部３２を備えたシリアルエンコーダ３と、モータ４とで構成され、上位システム１、モータ駆動装置２およびシリアルエンコーダ３のそれぞれのシリアル通信部１２、シリアル通信部２２，シリアル通信部３２を同一の通信路５に接続したことを特徴とするモータ駆動システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令生成部とシリアル通信部を備えた上位システムと、モータ制御部とシリアル通信部を備えたモータ駆動装置と、モータ状態検出部とシリアル通信部を備えたシリアルエンコーダと、モータとで構成され、上位システム、モータ駆動装置およびシリアルエンコーダのそれぞれのシリアル通信部を同一の通信路に接続したことを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項２】
モータ駆動装置は、上位システムから送信される指令情報に同期してモータ制御部の演算を開始し、シリアルエンコーダは、同じく前記指令情報に同期してモータ状態検出部のモータ情報をラッチし、モータ情報の送信を開始することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
モータ駆動装置のステータス情報を、シリアルエンコーダのモータ情報受信終了後に、モータ駆動装置が送信することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
シリアルエンコーダのステータス情報を、シリアルエンコーダのモータ情報送信終了後に、シリアルエンコーダが送信することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項５】
上位システムのステータス情報を、シリアルエンコーダのモータ情報受信終了後に、上位システムが送信することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動システム。
【請求項６】
１つの上位システムと、複数組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを、同一の通信路に接続することを特徴とする請求項２のモータ駆動システム。
【請求項７】
複数の上位システムと、１組または複数組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを、同一の通信路に接続することを特徴とする請求項２のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリアル通信で接続されたモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットに代表されるシリアル通信技術の発達は、ＦＡ分野にも深く浸透しつつあり、アナログ情報の伝達や複数のデジタル信号をシリアル通信に置き換えることで、省線化・高信頼化を図る例が増えている。
【０００３】
例えば、上位システムとモータ駆動装置間をシリアル通信で接続することで、従来のデジタル・アナログ・パルス信号混在のパラレル配線を省配線化する方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
またモータ駆動装置とモータ間では、モータの位置検出手段としてのエンコーダの高分解能化に伴い、シリアル通信機能を備えたシリアルエンコーダが主流となりつつある。複数のシリアルエンコーダを１つのバスラインに接続する方式も提案されており、この場合はより一層の省線効果が得られる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、従来のパラレルエンコーダからの信号をそのまま上位システムに返すことで、上位システムにてモータ位置情報を取得し、モータ駆動装置の異常検知などに用いる目的に対し、これをシリアルエンコーダに置換して同様の効果を狙う方式もある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２６１０７号公報
【特許文献２】特開平８−２３３５９９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４１９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の本質的な問題点として、上位システムとモータ駆動装置とシリアルエンコーダの間に、複数のシリアル通信方式が混在していることが挙げられる。これは、上位システム側は大容量で低速、シリアルエンコーダ側は小容量で高速と、互いにやりとりする情報のデータ量や制御周期が異なっており、それぞれに局所最適な解決手段を求めてきたため、複数の通信方式が発展してきたことによる。
【０００７】
この弊害例として、中間に位置するモータ駆動装置は上位システム用とシリアルエンコーダ用に異なる２種類のシリアル通信手段を備える必要がある。また、上位システムからの位置指令とモータの位置制御を同期させるために高精度な同期手段が必要となる。また、シリアルエンコーダの位置情報を上位システムでモニタする場合には遅れが生じやすい。さらに、直接シリアルエンコーダの通信を上位システムに接続しても位置指令同様の同期手段が必要となるなど、さまざまな課題が生じている。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、上位システム、モータ駆動装置、シリアルエンコーダを同期動作させ、各種情報の共有化を実現し、ＦＡネットワークシステムの省配線化やコストダウンを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明は、指令生成部とシリアル通信部を備えた上位システムと、モータ制御部とシリアル通信部を備えたモータ駆動装置と、モータ状態検出部と
シリアル通信部を備えたシリアルエンコーダと、モータとで構成され、上位システム、モータ駆動装置およびシリアルエンコーダのそれぞれのシリアル通信部を同一の通信路に接続したことを特徴としている。
【００１０】
また、モータ駆動装置は、上位システムから送信される指令情報に同期してモータ制御部の演算を開始し、シリアルエンコーダは、同じく前記指令情報に同期してモータ状態検出部のモータ情報をラッチし、モータ情報の送信を開始する。
【００１１】
また、モータ駆動装置は、ステータス情報をシリアルエンコーダのモータ情報受信終了後に送信する。
【００１２】
また、シリアルエンコーダは、ステータス情報をシリアルエンコーダのモータ情報送信終了後に送信する。
【００１３】
また、上位システムは、ステータス情報をシリアルエンコーダのモータ情報受信終了後に送信する。
【００１４】
また、モータ駆動システムは、１つの上位システムと、複数組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを、同一の通信路に接続する。
【００１５】
さらに、モータ駆動システムは、複数の上位システムと、複数組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを、同一の通信路に接続する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のモータ駆動装置によれば、上位システムとモータ駆動装置とシリアルエンコーダはいずれも１つのシリアル通信部を持つだけでよく、通信ポート数の削減や、接続ケーブルやコネクタ、通信専用ハードウェアなどの共用化による、ハードウェアコストの削減が可能となる。またそれらを制御するソフトウェア開発の負担も少なくなる。
【００１７】
また、このネットワーク構成により、上位システムからの指令情報とシリアルエンコーダのモータ情報の完全同期が簡単に実現でき、さらにモータ情報をモータ駆動装置だけでなく上位システムも同時に受信するため、上位システムにおけるモータ情報の正確なモニタが可能となる。
【００１８】
また、モータ駆動装置、シリアルエンコーダ、上位システムの、指令情報やモータ情報以外のステータス情報を、シリアルエンコーダのモータ情報受信終了後に適切な順番で送信することで、上位システムとモータ駆動装置とシリアルエンコーダは、互いに必要なすべての情報を共有することが可能となる。
【００１９】
また、１つの上位システムと、複数組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを同一の通信路に接続すれば、１組のモータ駆動装置とシリアルエンコーダを同一の通信路に接続する場合よりも、大きなハードウェアコストおよびソフトウェア開発コストの削減が図れる。
【００２０】
さらに、上位システムを複数持つことで、上位システムの１つがシャットダウンした場合でも、同じ情報を共有している別の上位システムが制御を引き継ぐことができる。また指令情報の生成を複数の上位システムが分担すれば、上位システム１つあたりの処理能力への負担を下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
指令生成部とシリアル通信部を備えた１つまたは複数の上位システムと、モータ制御部とシリアル通信部を備えた１つまたは複数のモータ駆動装置と、モータ状態検出部とシリアル通信部を備えた１つまたは複数のシリアルエンコーダと、１つまたは複数のモータからなるモータ駆動システムで、すべての上位システムとモータ駆動装置とシリアルエンコーダのシリアル通信部を同一の通信路に接続している。
【００２２】
上位システムのどれかから送信される指令情報に同期して、複数のモータ駆動装置はモータ制御部の演算を開始すると同時に、複数のシリアルエンコーダはモータ状態検出部のモータ情報をラッチする。その後、複数のシリアルエンコーダは定められた順番でモータ情報の送信を開始する。すべてのシリアルエンコーダがモータ情報の送信を終了した後に、上位システム、モータ駆動装置、シリアルエンコーダは定められた順番でステータス情報を送信する。
【００２３】
複数の上位システムは、それぞれ指令生成処理を分担する、あるいは他方のバックアップとしての役割を持つ。
【実施例１】
【００２４】
図１のブロック図において、上位システム１は指令生成部１１とシリアル通信部１２を備え、モータ駆動装置２はモータ制御部２１とシリアル通信部２２を備え、シリアルエンコーダ３はモータ状態検出部３１とシリアル通信部３２を備えている。
【００２５】
また、モータ４はモータ制御部２１により制御され、その結果はモータ状態検出部３１で検知される。
【００２６】
この構成において、シリアル通信部１２、シリアル通信部２２およびシリアル通信部３２をすべて同じ通信路５に接続することで、上位システム１、モータ駆動装置２およびシリアルエンコーダ３はそれぞれ１つのシリアル通信部を備えるだけでよく、通信ポート数の削減が実現できる。
【００２７】
また、接続ケーブルやコネクタ、通信専用ハードウェアや通信制御ソフトウェアなどをすべて共用化できるため、開発コストを大幅に削減できる。
【００２８】
なお、通信路５としては、接続されたすべての機器への同時送信が可能な、ＲＳ４８５のようなバス接続のハードウェアを用いるのが最適だが、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）でもバス接続が可能な１０ＢＡＳＥ２や１０ＢＡＳＥ５などを用いてもよい。また、通信周期に対して無視できる伝達遅れですべての機器への同時送信が可能であれば、リング方式あるいはツリー方式を用いても全く問題はない。リピータ・ハブで通信距離を伸ばすのもよい。ＦＡ分野独自のシリアル通信技術も日々進歩しており、今では通信速度が１００Ｍｂｐｓに達するＦＡネットワークが商品化されている。その通信容量はこれらを統合してなお余りあるものといえる。
【実施例２】
【００２９】
図１における情報の流れを図２のタイムチャートを併用して説明する。
【００３０】
上位システム１は、指令生成部１１における指令生成処理１３により、指令情報１４を通信路５に送信する。モータ駆動装置２およびシリアルエンコーダ３は同時にこの指令情報１４を受信し、個別に処理を開始する。モータ駆動装置２はモータ制御部２１におけるモータ制御処理２３を開始する。シリアルエンコーダ３はモータ状態検出部によるモータ状態検出処理３３でモータ４の状態をモータ情報３４として保存し、これを通信路５に送信する。すでに指令情報１４に関する処理を開始しているモータ制御処理２３はモータ情
報３４を受信し、残りの制御処理を行う。
【００３１】
図２では図示していないが、図１のモータ制御部２１はモータ制御処理２３の結果を元に、モータ４の制御を行う。
【００３２】
この構成により、上位システムからの指令情報と、シリアルエンコーダのモータ情報の完全同期が簡単に実現できる。またモータ情報はモータ駆動装置だけでなく、上位システムも同時に受信するため、上位システムにおけるモータ情報の正確なモニタも同時に可能となる。
【実施例３】
【００３３】
図３のタイムチャートでは、モータ駆動装置２はモータ制御処理２３の終了後に、ステータス生成処理２５を開始し、モータ情報３４の後にステータス情報２６を通信路５に送信する。
【００３４】
これにより、モータ制御装置２の様々な情報を上位システム１とシリアルエンコーダ３に伝え、情報の共有が可能となる。
【実施例４】
【００３５】
図４のタイムチャートでは、シリアルエンコーダ３はモータ状態検出３３の後に、ステータス生成処理３５を開始し、モータ情報３４の後にステータス情報３６を通信路５に送信する。
【００３６】
これにより、シリアルエンコーダ３の様々な情報を上位システム１とモータ駆動装置２に伝え、情報の共有が可能となる。
【実施例５】
【００３７】
図５のタイムチャートでは、上位システム１はモータ情報３４受信後に、ステータス生成処理１５を開始し、ステータス情報１６を通信路５に送信する。
【００３８】
これにより、上位システム１の様々な情報をモータ駆動装置２とシリアルエンコーダ３に伝え、情報の共有が可能となる。
【実施例６】
【００３９】
図６のブロック図では、複数のモータ制御装置２ａ、モータ制御装置２ｂとシリアルエンコーダ３ａ、シリアルエンコーダ３ｂとモータ４ａ、モータ４ｂを用いたシステム構成を示す。
【００４０】
図７のタイムチャートはこのときの情報の流れを示しており、図２との違いは、シリアルエンコーダ３ａ、シリアルエンコーダ３ｂのモータ情報出力判定処理３７ａ、モータ情報出力判定処理３７ｂが、通信路５へ自らのモータ情報３４ａ、モータ情報３４ｂを出力するタイミングを制御する点にある。これにより、複数軸のモータ制御処理２３ａ、モータ制御処理２３ｂを同期して実行することが可能となる。
【実施例７】
【００４１】
図８のブロック図では、図６に加え、複数の上位システム１ａ、上位システム１ｂが接続されている。
【００４２】
図９のタイムチャートは、このときの情報の流れを示しており、図７との違いは上位システム１ａと上位システム１ｂが交互に指令生成処理１３ａ、指令生成処理１３ｂを実行
し、指令情報１４ａ、指令情報１４ｂを通信路５へ送信している。
【００４３】
これにより上位システム１ａ、上位システム１ｂの負荷は半分で済み、コストダウンを図ることが可能となる。また、上位システム１ａ、上位システム１ｂを主従の関係とし、主の上位システムに異常が起きたとき、従の上位システムが指令生成処理を引き継ぐように構成するのもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のモータ駆動システムは、１つのシリアル通信ネットワークで上位システム、モータ駆動装置、シリアルエンコーダの指令情報への同期と、各種情報の共有化が実現できるため、ＦＡネットワークシステムの省配線化やコストダウンが実現できる。
【００４５】
また、モータ駆動装置とモータの組み合わせに加え、Ｉ／Ｏモジュールや各種センサなどを接続しても、同様のシステムが構築できることはいうまでもない。さらに、上位システム同士を統合するネットワークと透過性を持つシリアル通信方式を用いることができれば、モータ制御を越えたシステムとの融合で、遠隔操作や遠隔診断へと本システムの更なる適用範囲の拡大を実現する可能性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ駆動システムのブロック図
【図２】本発明の実施例２におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【図３】本発明の実施例３におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【図４】本発明の実施例４におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【図５】本発明の実施例５におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【図６】本発明の実施例６におけるモータ駆動システムのブロック図
【図７】本発明の実施例６におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【図８】本発明の実施例７におけるモータ駆動システムのブロック図
【図９】本発明の実施例７におけるモータ駆動システムのタイムチャート
【符号の説明】
【００４７】
１、１ａ、１ｂ  上位システム
１１、１１ａ、１１ｂ  指令生成部
１２、１２ａ、１２ｂ  シリアル通信部
１３、１３ａ、１３ｂ  指令生成処理
１４、１４ａ、１４ｂ  指令情報
１５  ステータス生成処理
１６  ステータス情報
２、２ａ、２ｂ  モータ駆動装置
２１、２１ａ、２１ｂ  モータ制御部
２２、２２ａ、２２ｂ  シリアル通信部
２３、２３ａ、２３ｂ  モータ制御処理
２５  ステータス生成処理
２６  ステータス情報
３、３ａ、３ｂ  エンコーダ
３１、３１ａ、３１ｂ  モータ状態検出部
３２、３２ａ、３２ｂ  シリアル通信部
３３、３３ａ、３３ｂ  モータ状態検出処理
３４、３４ａ、３４ｂ  モータ情報
３５  ステータス生成処理
３６  ステータス情報
３７ａ、３７ｂ  モータ情報出力判定処理
４、４ａ、４ｂ  モータ
５  通信路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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