CN110463029A - 马达控制***以及输入输出装置 - Google Patents

马达控制***以及输入输出装置 Download PDF

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Abstract

本发明所涉及的马达控制***(1)包括：由马达(10)驱动的机械装置；检测马达(10)的位置信息的编码器(30)；控制马达的马达控制装置(20)；检测与机械装置和马达(10)中的至少任一者相关的信息的一个或多个传感器(501～506)，以及具有多个输入输出连接器(#1～#8)的输入输出装置(40)；编码器(30)和输入输出装置(40)通过同一通信路径与马达控制装置(20)连接，传感器(501～506)与输入输出装置(40)的输入输出连接器(#1～#8)连接，位置信息被从编码器(30)发送给马达控制装置(20)，与机械装置和马达(10)中的至少任一者相关的信息被从传感器(501～506)经由输入输出装置(40)发送给马达控制装置(20)。

Description

马达控制***以及输入输出装置
技术领域
本发明涉及马达控制***以及输入输出装置。
背景技术
在专利文献1中，记载有如下***：多个传感器分别通过单独的通信路径与接口部连接，各传感器的检测信号经由连接上位控制器和马达控制装置的网络被发送给上位控制器和马达控制装置。
另外，在专利文献2中，记载有用于连接***设备的***，该***设备用于经由马达控制装置内的通信部设定或监控马达控制装置的参数。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-241111号公报；
专利文献2：日本特开平10-105206号公报。
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在以往的马达控制***中，由于传感器和***设备分别与马达控制装置连接，因此存在物理上或处理上的成本变高的问题。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低物理上或处理上的成本的马达控制***以及输入输出装置。
用于解决问题的手段
本发明的第一方案的要点在于，一种马达控制***，其特征在于，包括：机械装置，被构成为由马达驱动；位置检测器，被构成为检测所述马达的位置信息；马达控制装置，被构成为对所述马达进行控制；一个或多个传感器，被构成为检测与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息；以及输入输出装置，被构成为具有多个输入输出连接器，所述位置检测器和所述输入输出装置被构成为通过同一通信路径与所述马达控制装置连接，所述传感器被构成为：与所述输入输出装置的所述输入输出连接器连接，所述位置信息被构成为：被从所述位置检测器发送给所述马达控制装置，与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息被构成为：被从所述传感器经由所述输入输出装置发送给所述马达控制装置。
本发明的第二方案的要点在于，一种输入输出装置，用于马达控制***中，其特征在于，所述输入输出装置包括多个输入输出连接器，所述多个输入输出连接器被构成为连接有一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被构成为检测与马达和机械装置中的至少任一者相关的信息，所述机械装置被构成为由所述马达驱动，所述输入输出装置被构成为：通过与位置检测器同一通信路径连接到所述马达控制装置，所述位置检测器检测所述马达的位置信息，所述输入输出装置被构成为：将从所述传感器获取的与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息经由所述通信路径发送给所述马达控制装置。
发明效果
根据本发明，可以提供一种能够降低物理上或处理上的成本的马达控制***以及输入输出装置。
附图说明
图1是用于说明一实施方式所涉及的马达控制***的整体简要构成的一例的图；
图2是用于说明在一实施方式所涉及的马达控制***中所执行的处理流程的一例的图；
图3是用于说明在一实施方式所涉及的马达控制***中所使用的数据的格式的一例的图。
具体实施方式
根据本发明的发明人的观点，近年来对马达控制***中的运转状况的感测越来越重要，但如果增加传感器的数量，则会增加布线数等的物理成本、通信量或处理负荷等的处理成本。特别是，在实时地进行感测的情况下，这些成本趋于增加。
因此，本发明的发明人为了减轻马达控制***中的这些成本而进行了深入的研究开发，结果想到了具有独创性的新的马达控制***。以下，参照图1至图3，对本实施方式所涉及的马达控制***1的一例进行说明。
如图1所示，本发明的一实施方式所涉及的马达控制***1包括机械装置10A、马达10、马达控制装置20、编码器30、输入输出装置40以及多个传感器501～506。
马达控制装置20被构成为控制马达10。具体而言，马达控制装置20是包括计算机的装置，该计算机对向马达10输出电流、电压等的放大器进行控制。即，马达10被构成为：根据从马达控制装置20施加的电压或电流而旋转。另外，机械装置10A被构成为由马达10驱动，例如，机器人等相当于该机械装置10A。
通常，控制伺服马达的马达控制装置20被称为伺服控制器或伺服放大器等。此外，马达控制装置20只要是被构成为控制马达10的设备即可，例如也可以是逆变器。
编码器30是用于检测马达10的位置信息的位置检测器。编码器30例如可以是光学式编码器，也可以是磁式编码器。编码器30被构成为：向马达控制装置20发送马达10的位置信息。
另外，在本实施方式中，以作为该位置检测器而使用编码器30的情况为例进行了说明，但本发明也能够应用于使用能够检测马达10的位置信息的传感器(例如，旋转变压器等)的情况。在此，编码器30也可以是当马达10为直动型马达(线性马达)时使用的线性标尺(线性编码器)。
另外，马达10可以是旋转型马达，也可以是直动型马达(线性马达)。在此，当马达10为旋转型马达时，上述的位置信息为旋转角，当马达10为直动型马达(线性马达)时，上述的位置信息成为直线运动位置。
输入输出装置40具备多个输入输出连接器#1～#8，是用于与传感器501～506等其他***设备连接的通用的输入输出单元。输入输出装置40用于增设在马达控制***1中不足的输入输出连接器。
另外，输入输出装置40被构成为：向马达控制装置20发送从***设备输入的与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息，该***设备与输入输出连接器#1～#8连接。
多个传感器501～506被构成为：检测与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息。作为这样的多个传感器可以假设温度传感器、压力传感器、转矩传感器、振动传感器、限位开关传感器、触摸传感器、I/O设备等。
温度传感器是被构成为检测机械装置10A和马达10中的至少任一者或其附近的温度的传感器。作为温度传感器例如可以使用测温电阻式传感器，也可以使用热电偶式传感器。
压力传感器是被构成为检测机械装置10A和马达10中的至少任一者或其附近的压力的传感器。例如，压力传感器被构成为：通过隔膜(不锈钢隔膜、硅隔膜等)由压敏元件测量该压力，且将该压力转换为电信号并输出该电信号。
转矩传感器是被构成为检测机械装置10A和马达10中的至少任一者的转矩的传感器。转矩传感器例如可以是非接触式转矩传感器，也可以是接触式转矩传感器。
另外，与马达10相关的信息是指：与马达10的状态相关的信息中的、不是马达10的位置信息的信息。此外，与机械装置10A和马达10中至少任一者相关的信息是：根据机械装置10A和马达10中的至少任一者的状态而变化的信息，例如只要是能够由传感器501～506检测的信息即可。
例如，与马达10相关的信息是：马达10的转矩、马达10的温度、通过马达10移动的臂等物体的位置、对该物体的压力、或者、检测这些的传感器501～506的状态(例如温度)等信息。
另外，与马达10相关的关联信息例如用于对马达10的输出控制、控制用参数的调整，或者用于判断马达10有无异常或预测马达10的寿命(剩余的耐周期间)。
在本实施方式中，以在输入输出装置40上连接有6个传感器501～506的情况为例进行了说明，但本发明也可以适用于在输入输出装置40上连接有6个以外的传感器的情况、或者在输入输出装置40上连接有传感器以外的***设备的情况。
另外，在本实施方式所涉及的马达控制***1中，编码器30以及输入输出装置40与马达控制装置20之间的通信路径，以成为同一通信路径的方式构成。即，在本实施方式所涉及的马达控制***1中，马达控制装置20、编码器30以及输入输出装置40被构成为串联(菊花链状)连接。
另一方面，在本实施方式马达控制***1中，传感器501～506被构成为与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#8连接，以代替与马达控制装置20连接。
在此，马达10的位置信息被构成为：从编码器30被发送到马达控制装置20。另一方面，与马达10相关的信息被构成为：从传感器501～506经由输入输出装置40被发送到马达控制装置20。
以下，参照图2和图3，对在本实施方式所涉及的马达控制***1中执行的处理流程的一例进行说明。
如图2所示，在步骤S1001中，马达控制装置20对编码器30以及输入输出装置40发送“COM”，该“COM”是用于指示发送马达10的位置信息以及与马达10相关的信息的数据。
在步骤S1002中，编码器30对马达控制装置20发送包含马达10的位置信息的数据、即“RES#1”。
在步骤S1003中，输入输出装置40从传感器501～506获取与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息，在步骤S1004中，基于该与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息，生成“RES#2”，“RES#2”包含该与机械装置10A和马达10的至少任一者相关的信息，并对马达控制装置20发送“RES#2”。
在此，传感器501～506可以以预定的定时检测与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息，也可以根据来自输入输出装置40的指示来检测与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息。
同样地，传感器501～506可以以预定的定时对输入输出装置40发送与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息，也可以根据来自输入输出装置40的指示，对输入输出装置40发送与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息。
图3示出该“RES#2”的格式的一例。如图3(a)所示，“RES#2”的格式具有地址部“A”、数据部“DT”、校验码部“CRC”。
在地址部“A”中存储有“RES#2”的发送源信息。例如，也可以在地址部“A”中存储发送“RES#2”的输入输出装置40的地址作为该发送源信息。
另外，也可以在地址部“A”中存储“RES#2”的目的地信息。在该情况下，也可以在地址部“A”中存储马达控制装置20的地址作为该目的地信息。
在校验码部“CRC”中存储有代码信息，该代码信息用于“RES#2”的错误符号检测。错误符号检测本身可以应用各种已知的方法，例如，可以使用任意的坑槽数的循环冗余检查。
在数据部“DT”中，存储由传感器501～506检测出的与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息、以及检测出与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息的时刻等。
例如，如图3(b)所示，在数据部“DT”中，也可以存储“ALM”、“DI(Degital Inputs：数字输入)”、“时间戳”、“DI1输入时刻”、“DI2输入时刻”、“DI3输入时刻”、“DI1信息”、“DI2信息”和“DI3信息”。
在“ALM”中存储有报警代码，该报警代码表示输入输出装置40本身的异常信息、与输入输出装置40连接的传感器501～506的异常信息等。
在“DI”中存储有标志，该标志表示与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#8连接的传感器等***设备的输入状态。例如，在与输入输出装置40的输入输出连接器#1对应的标志为“1”的情况下，表示与该输入输出连接器#1连接的限位开关传感器处于接通状态，在该标志为“0”的情况下，表示该限位开关传感器处于断开状态。
在图3(c)的例子中，DI1～DI8与输入输出连接器#1～#8对应，在输入输出连接器#1～#3(DI1～DI3)上连接有传感器等***设备。
在“时间戳”中存储生成“RES#2”的时刻。此外，在“时间戳”中，也可以存储由输入输出装置40发送了“RES#2”的时刻来代替生成“RES#2”的时刻。
在“DI1输入时刻”～“DI3输入时刻”中，存储通过与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#3连接的传感器检测出与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息的时刻。此外，在“DI1输入时刻”～“DI3输入时刻”中，也可以存储由与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#3连接的传感器检测出的与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息被输入输出装置40接收到的时刻。
在“DI1信息”～“DI3信息”中，存储有由与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#3连接的传感器检测出的、与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息。
在本实施方式中，以在数据部“DT”中存储与输入输出装置40的输入输出连接器#1～#3连接的所有传感器相关的“DI1输入时刻”～“DI3输入时刻”以及“DI1信息”～“DI3信息”的情况为例进行了说明，但本发明也可以适用于，在数据部“DT”中，仅存储与输入输出装置40的输入输出连接器#x连接的多个传感器的一部分相关的“DIx输入时刻”以及“DIx信息”的情况。
另外，在本实施方式涉及的马达控制***1中，可以任意设定在数据部“DT”的哪个区域存储“DIx输入时刻”以及“DIx信息”。
根据本实施方式涉及的马达控制***1，由于被构成为：输入输出装置40将由多个传感器501～506检测出的、与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息集中到“RES#2”内并发送给马达控制装置20，所以在高速通信时能够连接多个传感器。
另外，根据本实施方式涉及的马达控制***1，能够在被构成为检测与机械装置10A和马达10中的至少任一者相关的信息的多个传感器501～506、马达控制装置20中减少布线。
符号说明
1…马达控制***
10…马达
10A…机械装置
20…马达控制装置
30…编码器
40…输入输出装置
#1～#8…输入输出连接器
501～506…传感器

Claims (3)

1.一种马达控制***，其特征在于，包括：
机械装置，被构成为由马达驱动；
位置检测器，被构成为检测所述马达的位置信息；
马达控制装置，被构成为对所述马达进行控制；
一个或多个传感器，被构成为检测与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息；以及
输入输出装置，被构成为具有多个输入输出连接器，
所述位置检测器和所述输入输出装置被构成为通过同一通信路径与所述马达控制装置连接，
所述传感器被构成为：与所述输入输出装置的所述输入输出连接器连接，
所述位置信息被构成为：从所述位置检测器被发送给所述马达控制装置，
与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息被构成为：从所述传感器经由所述输入输出装置被发送给所述马达控制装置。
2.根据权利要求1所述的马达控制***，其特征在于，
所述输入输出装置被构成为：生成数据并向所述马达控制装置发送，所述数据包含由所述传感器检测出的与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息、以及检测出与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息的时刻。
3.一种输入输出装置，用于马达控制***中，其特征在于，
包括多个输入输出连接器，所述多个输入输出连接器被构成为连接一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被构成为检测与马达和机械装置中的至少任一者相关的信息，所述机械装置被构成为由所述马达驱动，
所述输入输出装置被构成为：通过与位置检测器同一通信路径连接到所述马达控制装置，所述位置检测器检测所述马达的位置信息，
所述输入输出装置被构成为：将从所述传感器获取的与所述机械装置和所述马达中的至少任一者相关的信息经由所述通信路径发送给所述马达控制装置。
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