JP2004242480A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力電流を監視して故障の予兆や異常を早期に把握できるようしたインバータ装置を提供する。
【解決手段】加減速運転と等速(周波数一致)運転とに応じて、閾値SL1,SL2をそれぞれ有し、加減速運転における出力電流を、閾値SL1に基づいて監視し、等速運転における出力電流を、閾値SL2に基づいて監視し、出力電流値が、閾値以上になったときには、異常であるとして、上位のコントローラに通知し、異常の報知やインバータ装置の停止などの適宜の措置をとるようにしている。
【選択図】 図7
【解決手段】加減速運転と等速(周波数一致)運転とに応じて、閾値SL1,SL2をそれぞれ有し、加減速運転における出力電流を、閾値SL1に基づいて監視し、等速運転における出力電流を、閾値SL2に基づいて監視し、出力電流値が、閾値以上になったときには、異常であるとして、上位のコントローラに通知し、異常の報知やインバータ装置の停止などの適宜の措置をとるようにしている。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータなどを駆動するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインバータ装置は、その出力電流を検出し、予め設定されている閾値と比較し、閾値以上であるときには、異常であるとしてインバータ装置を停止するようにしている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−70177号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例のインバータ装置では、予め設定されている閾値は、一つだけであり、このため、モータの焼損や過トルクによる装置の破損といった深刻な故障を回避できるような最大電流値を閾値として設定して出力電流を監視している。
【0005】
したがって、出力電流値が、前記最大電流値を越えないような異常は検出できず、例えば、モータによってコンベアを駆動するようなシステムにおける異物の噛み込みの発生時点やベアリングの潤滑油の劣化による潤滑機能の低下などの異常を早期に把握することができない。このため、故障を十分に回避することができず、システムの稼働率が低下するという難点がある。
【0006】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、出力電流を監視して故障の予兆や異常を早期に把握できるようしたインバータ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【0008】
すなわち、本発明のインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換する主回路部と、前記主回路部の変換動作を制御する制御回路部とを含み、前記制御回路部は、当該インバータ装置の出力電流を監視する電流監視部を備え、前記電流監視部は、複数の閾値に基づいて監視を行うものである。
【0009】
本発明によると、出力電流を、複数の閾値に基いて監視するので、一つの閾値のみで監視していた従来例に比べて、より細かく異常や故障の予兆を把握することができる。
【0010】
本発明の好ましい実施態様においては、前記電流監視部は、運転状態に応じて監視を行うものである。
【0011】
ここで、運転状態とは、加速、減速、等速、停止といったインバータ装置の運転の状態をいう。
【0012】
また、運転状態に応じて監視するとは、運転状態に合った監視を行うことをいう。
【0013】
本発明によると、加減速や等速といった運転状態によって、出力電流のレベルが変化するので、運転状態に応じた出力電流の監視を行うようにしており、単に最大電流のみを監視する従来例に比べて、運転状態毎に故障の予兆や異常を把握できることになる。
【0014】
本発明の一実施態様においては、前記電流監視部は、前記出力電流値を検出する検出部と、運転状態に応じた前記閾値を記憶する記憶部と、前記検出部で検出した出力電流値と前記閾値とを比較する比較部とを備え、前記比較部は、前記出力電流値と、該出力電流値が検出されたときの運転状態に対応する前記閾値とを比較するものである。
【0015】
本発明によると、運転状態に応じて複数の閾値が予め記憶され、検出した出力電流値と対応する閾値とを比較することにより、運転状態に応じた監視が行えることになる。
【0016】
本発明の他の実施態様においては、前記運転状態は、加速、減速および等速の運転状態を含むものである。
【0017】
本発明によると、出力電流値が増大する加速、減速の運転状態と、出力電流値が比較的小さい等速の運転状態とに応じて、出力電流が監視されることになる。
【0018】
本発明の好ましい実施態様においては、ネットワークを介して上位コントローラと通信する通信部を有し、前記比較部の比較結果を、前記上位コントローラに送信するものである。
【0019】
本発明によると、フィールドバスなどのネットワークを介してプログラマブルコントローラ(PLC)などの上位コントローラと通信を行えるので、比較部における比較結果を上位コントローラに送信することにより、上位のコントローラは、比較結果に応じた処理、例えば、出力電流値が閾値を越えたことを報知したり、当該インバータ装置を停止させるといったことが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0021】
図1は、本発明の一つの実施の形態に係るインバータ装置を備えるシステムの構成図である。
【0022】
このシステムでは、プログラマブルコントローラ(以下「PLC」という)1のマスタユニット2と、スレーブユニットとしての本発明に係るインバータ装置3とが、伝送路4であるフィールドバス、例えば、Device Net(登録商標)を介して接続されており、この伝送路4を介して通信が行われる。
【0023】
インバータ装置3は、PLCマスタユニット2からのモータ制御信号に基づいて、モータ5に駆動電流を出力して該モータ5を駆動する。このモータ5は、例えば、物体を搬送するベルトコンベアなどの負荷を駆動する。
【0024】
伝送路4には、インバータ装置3以外にもスレーブユニット6として、例えば、センサターミナルやI/Oユニットなどが接続されている。これらスレーブユニット6には、各種のセンサやスイッチ等の入力機器7あるいはリレーや電磁弁等の出力機器8といったI/O機器が接続され、入力機器7からの入力信号が、スレーブユニット6を介してPLCマスタユニット2に伝送される一方、PLCマスタユニット2から伝送される制御信号が、スレーブユニット6を介して出力機器8に対して出力される。
【0025】
この実施の形態のインバータ装置3は、上述のI/O機器を接続するためのI/O端子を備えており、各種のセンサやスイッチ等の入力機器7あるいはリレーや電磁弁等の出力機器8が接続され、従来のインバータ装置と同様に、入力機器7からの入力信号をPLCマスタユニット2に伝送する一方、PLCマスタユニット2から伝送される制御信号を出力機器8に対して出力する機能も備えている。
【0026】
また、伝送路には、後述のコンフィグレータ9が接続されており、このコンフィグレータ9は、グラフィカルな画面操作によって、伝送路4に接続されたPLCマスタユニット2、インバータ装置3、スレーブユニット6などの設定や管理を可能とするものである。
【0027】
図2は、この実施の形態のインバータ装置3のブロック図である。
【0028】
この実施の形態のインバータ装置3は、主回路部10と、この主回路部10を制御する制御回路部11とを備えている。
【0029】
主回路部10は、電源端子12からの交流電源を直流に変換するコンバータ回路13と、このコンバータ回路13からの直流を交流に変換して出力端子14を介してモータ5に供給するインバータ回路15と、インバータ回路15から出力される出力電流を検出する出力電流検出回路16と、電源端子12から入力される入力電圧を検出する入力電圧検出回路17とを備えている。
【0030】
制御回路部11は、後述する電流監視部30などの機能を有するMPU等からなる制御回路20と、運転制御条件のパラメータなどが格納される不揮発性メモリ21と、制御回路20の動作クロックを決定する発振回路22と、フィールドバス用の通信回路24と、データなどを表示するLED表示部25とを備えている。
【0031】
この制御回路部11は、通信回路24および通信コネクタ26を介して上述のPLCマスタユニット2との間で通信を行うことが可能である。また、I/O端子27を介して、センサやスイッチ等の入力機器7からの入力を取り込む一方、リレーや電磁弁等の出力機器8に対して出力を与える。
【0032】
この実施の形態のインバータ装置3では、当該インバータ装置3の出力電流を、運転状態に応じた複数の閾値に基づいて監視し、故障の予兆や異常を早期に把握できるようにしている。
【0033】
ここで、インバータ装置の運転状態と出力電流値との関係について説明する。
【0034】
図3(a)は運転状態に対応する速度を、同図(b)は出力電流をそれぞれ示している。
【0035】
運転開始から指令値が目標速度に達するまでの期間T1および再加速から目標速度に達するまでの期間T3である加速状態は、モータでトルクが必要な状態であって、電流値が高くなる。
【0036】
減速開始から停止または目標速度に達するまでの期間T7,T5である減速状態は、モータが発電機として運動エネルギーを放出し、インバータ装置側へエネルギーが帰還する形で電流が流れ、電流値が高くなる。
【0037】
これに対して、目標速度に一致している期間T2,T4,T6である等速状態は、モータのベアリング摩擦力、あるいは、コンベア、ファンなど負荷の摩擦力に応じたトルクを発生させ、回転速度を一定に保つ状態であって、無負荷電流と摩擦によるトルク分の電流が出力された状態であり、電流値は、低く、変化が少ない。
【0038】
このようにインバータ装置の運転状態によって、出力電流値は、そのレベルが異なるので、この実施の形態では、運転状態に応じて異なる閾値で出力電流を監視するようにしている。
【0039】
すなわち、この実施の形態では、運転状態を、加減速状態と、等速(周波数一致)状態とに区分し、それぞれに対応する閾値を備え、各状態における出力電流値を、対応する閾値と比較して電流監視を行うようにしている。なお、運転状態は、内部の制御情報(ステータス情報)から把握している。
【0040】
電流監視部30としての機能を有する制御回路20は、出力電流検出部16からの検出出力に基づく出力電流値と、予め設定されて記憶部に格納されている複数の閾値の内の対応する運転状態の閾値とを比較し、出力電流値が、閾値以上になったときには、電流監視の状態を示すステータス情報を、「0」(OFF)から「1」(ON)に変化させる。
【0041】
この閾値は、予めユーザによってコンフィグレータ9を操作することで不揮発性メモリ21の所定場所に格納される。
【0042】
電流監視のステータス情報は、伝送路4を介してPLCマスタユニット2に送信される。PLC1は、電流監視のステータス情報がONしたときには、ユーザに対して、その旨を報知したり、インバータ装置3を停止させるといった適宜の処理を行う。
【0043】
この出力電流の監視では、出力電流が検出(サンプリング)される度に、対応する閾値と比較されるので、出力電流値が、閾値を越えて、一旦、電流監視のステータス情報がONになっても、次回の更新時には、ステータス情報が再びOFFに戻る場合があり、かかる場合には、見逃す虞がある。そこで、この実施の形態では、検出された出力電流値が閾値以上となって電流監視のステータス情報がONしたときには、以降の出力電流値が閾値未満であっても、電流監視のステータス情報をホールドするステータスホールドモードに設定することができる。ステータスホールドモードの設定は、ユーザがコンフィグレータ9を操作することでステータスホールドモードであることを識別する情報を不揮発性メモリ21の所定場所に格納することで実現できる。
【0044】
さらに、それまでに検出された加減速状態と等速状態の各運転状態における出力電流値の内の最大の出力電流値を、各運転状態におけるピーク値として記憶する出力電流ピーク値ホールド機能も有している。
【0045】
また、この実施の形態では、突入電流による誤検出を防止するために、フィルタ処理機能を有している。
【0046】
すなわち、インバータ装置においては、動作の過渡期には、図4のセクションFの拡大図に示されるように、突入電流が発生するために、正常範囲で動作しているに拘わらず、過渡期の突入電流が閾値SLを越えて誤検知する虞がある。これを防止するために、フィルタ処理を行うようにしている。
【0047】
この実施の形態では、サンプリングした出力電流値を、複数のフィルタバッファに格納し、それらを平均値処理してしている。具体的には、フィルタ感度として、1〜5のいずれかを設定すると、設定されたフィルタ感度の数のフィルタバッファを使用して平均値処理を行うのである。
【0048】
例えば、フィルタ感度5が設定されると、フィルタバッファ1〜5まで使用し、サンプリングした出力電流値を、各フィルタバッファに順次格納し、フィルタバッファに格納された出力電流値の総和を、使用したフィルタバッファの数である5で割って平均値処理を行い、また、例えば、フィルタ感度3が設定されると、フィルタバッファ1〜3まで使用し、サンプリングした出力電流値を、各フィルタバッファに順次格納し、フィルタバッファに格納された出力電流値の総和を、使用したフィルタバッファの数である3で割って平均値処理を行うものである。
【0049】
図5は、このフィルタ処理の動作説明に供するフローチャートである。
【0050】
先ず、フィルタ処理を開始すると(ステップn1)、設定されているフィルタ感度を判別し(ステップn2)、サンプリングした電流値をフィルタバッファに格納し(ステップn3)、次に電流値を格納すべきフィルタバッファを示すフィルタバッファポインタを移動し(ステップn4)、平均値処理、すなわち、使用しているフィルタバッファの総和を、フィルタ感度に対応するフィルタバッファの数で割ってフィルタ処理された電流値として算出し(ステップn5)、処理を終了する(ステップn6)。
【0051】
このようにしてサンプリングされてフィルタ処理された出力電流値を、そのときの運転状態に対応する閾値と比較し、出力電流値が、閾値以上になったときには、電流監視のためのステータス情報を、「0」(OFF)から「1」(ON)に変化させるものである。
【0052】
図6は、この実施の形態の動作説明に供するフローチャートである。
【0053】
先ず、処理を開始すると(ステップn10)、電流値を取り込み(ステップn11)、フィルタありか否かを判断し(ステップn12)、フィルタ無しのときには、加速、減速あるいは等速などの運転状態を示す内部のステータス情報を取り込んでステップn14に移り(ステップn13)、フィルタ有りのときは、上述のフィルタ処理を行ってステップn14に移る(ステップn15)。
【0054】
ステップn14では、ステータス情報に基づいて、運転状態を判断し、等速状態である周波数一致中であるときには、周波数一致中の閾値とピーク値を準備してステップn17に移る(ステップn21)。また、加減速中であるときには、加減速中の閾値とピーク値とを準備してステップn17に移る(ステップn14)。
【0055】
ステップn17においては、現在値は、ピーク値よりも大きいか否かを判断し、小さいときには、ステップn19に移り、大きいときには、現在値をピーク値として入れ替えてステップn19に移る(ステップn18)。
【0056】
ステップn19では、現在値は、閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上であるときには、電流監視のステータス情報のON処理を行い(ステップn20)、現在値が閾値以上でないときには、ステータスホールドモードが設定されているか否かを判断し(ステップn22)、ステータスホールドモードが設定されているときには、処理を終了し、ステータスホールドモードが設定されていない、すなわち、更新モードであるときには、電流監視のステータス情報のOFF処理を行って処理を終了する(ステップn23)。
【0057】
また、ステップn14において、周波数一致中および加減速中以外の、例えば、モータがフリーのOFF状態などの運転状態であるときには、ステータスホールドモードが設定されているか否かを判断し(ステップn24)、ステータスホールドモードが設定されているときには、処理を終了し、ステータスホールドモードが設定されていない、すなわち、更新モードであるときには、電流監視のステータス情報のOFF処理を行って終了する(ステップn25)。
【0058】
図7は、この実施の形態の動作イメージを示すタイムチャートである。
【0059】
実線で示される出力電流の波形Aは、加減速中の期間T1において、出力電流値は、その閾値SL1以上になっておらず、また、等速状態である周波数一致中の期間T2においても、出力電流値は、その閾値SL2以上になっておらず、正常な状態である。
【0060】
一点鎖線で示される出力電流の波形Bは、等速状態である周波数一致中の期間T4においては、出力電流値は、その閾値SL2以上になっていないが、加減速中の期間T3において、出力電流が増大して閾値SL1を越えている異常な状態が生じている。この波形Bは、例えば、モータの負荷であるコンベアなどに緩みがあって、最初はトルクが小さく、出力電流値は小さいが、緩みが張ると、トルクが急激に増大して出力電流値が急激に増大するような場合が想定される。
【0061】
破線で示される出力電流の波形Cは、加減速中の期間T5においては、出力電流値は、その閾値SL1以上になっていないが、等速状態である周波数一致中の期間T6において、出力電流値が増大して閾値SL2を越えている異常な状態が生じている。この波形Cは、例えば、コンベアの等速運動において、何らかの引っかかりがあるような場合が想定される。
【0062】
このように運転状態に応じて複数の閾値に基いて、出力電流を監視するので、最大電流を一つの閾値として出力電流を監視していた従来に比べて、故障の予兆や異常を早期に把握できることになる。
【0063】
例えば、モータによってコンベアを駆動するようなシステムにおいて、異物の噛み込みが発生したような場合に、出力電流が、従来の閾値である最大電流を越える前に、早期にそれを把握して対処することが可能となり、また、ベアリングの潤滑油の劣化による潤滑機能の低下が生じた場合に、潤滑機能が完全に無くなって出力電流が、従来の閾値である最大電流を越える前に、早期にそれを把握して保守を行うことが可能になる。
【0064】
(その他の実施の形態)
上述の実施の形態では、各運転状態において、出力電流値と比較する閾値は、一つだけであったけれども、複数の閾値を準備し、各閾値との比較結果に応じて、段階的な判定を行うようにしてもよい。
【0065】
上述の実施の形態では、加速と減速とで同一の閾値を用いたけれども、個別の閾値を用いてもよいのは勿論である。
【0066】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の閾値に基いて、出力電流の監視を行うようにしており、単に最大電流のみを監視する従来例に比べて、細かく監視を行えることになり、故障の予兆や異常を早期に把握できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係るインバータ装置を備えるシステムの概略構成図である。
【図2】図1のインバータ装置のブロック図である。
【図3】運転状態に対応する速度と出力電流との関係を示すタイムチャートである。
【図4】突入電流による誤検知を説明するための図である。
【図5】フィルタ処理の動作説明に供するフローチャートである。
【図6】図1の実施の形態の動作説明に供するフローチャートである。
【図7】動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
3 インバータ装置
4 伝送路
5 モータ
7 入力機器
8 出力機器
10 主回路部
11 制御回路部
20 制御回路
24 通信回路
30 電流監視部
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータなどを駆動するインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインバータ装置は、その出力電流を検出し、予め設定されている閾値と比較し、閾値以上であるときには、異常であるとしてインバータ装置を停止するようにしている。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−70177号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来例のインバータ装置では、予め設定されている閾値は、一つだけであり、このため、モータの焼損や過トルクによる装置の破損といった深刻な故障を回避できるような最大電流値を閾値として設定して出力電流を監視している。
【0005】
したがって、出力電流値が、前記最大電流値を越えないような異常は検出できず、例えば、モータによってコンベアを駆動するようなシステムにおける異物の噛み込みの発生時点やベアリングの潤滑油の劣化による潤滑機能の低下などの異常を早期に把握することができない。このため、故障を十分に回避することができず、システムの稼働率が低下するという難点がある。
【0006】
本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、出力電流を監視して故障の予兆や異常を早期に把握できるようしたインバータ装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【0008】
すなわち、本発明のインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換する主回路部と、前記主回路部の変換動作を制御する制御回路部とを含み、前記制御回路部は、当該インバータ装置の出力電流を監視する電流監視部を備え、前記電流監視部は、複数の閾値に基づいて監視を行うものである。
【0009】
本発明によると、出力電流を、複数の閾値に基いて監視するので、一つの閾値のみで監視していた従来例に比べて、より細かく異常や故障の予兆を把握することができる。
【0010】
本発明の好ましい実施態様においては、前記電流監視部は、運転状態に応じて監視を行うものである。
【0011】
ここで、運転状態とは、加速、減速、等速、停止といったインバータ装置の運転の状態をいう。
【0012】
また、運転状態に応じて監視するとは、運転状態に合った監視を行うことをいう。
【0013】
本発明によると、加減速や等速といった運転状態によって、出力電流のレベルが変化するので、運転状態に応じた出力電流の監視を行うようにしており、単に最大電流のみを監視する従来例に比べて、運転状態毎に故障の予兆や異常を把握できることになる。
【0014】
本発明の一実施態様においては、前記電流監視部は、前記出力電流値を検出する検出部と、運転状態に応じた前記閾値を記憶する記憶部と、前記検出部で検出した出力電流値と前記閾値とを比較する比較部とを備え、前記比較部は、前記出力電流値と、該出力電流値が検出されたときの運転状態に対応する前記閾値とを比較するものである。
【0015】
本発明によると、運転状態に応じて複数の閾値が予め記憶され、検出した出力電流値と対応する閾値とを比較することにより、運転状態に応じた監視が行えることになる。
【0016】
本発明の他の実施態様においては、前記運転状態は、加速、減速および等速の運転状態を含むものである。
【0017】
本発明によると、出力電流値が増大する加速、減速の運転状態と、出力電流値が比較的小さい等速の運転状態とに応じて、出力電流が監視されることになる。
【0018】
本発明の好ましい実施態様においては、ネットワークを介して上位コントローラと通信する通信部を有し、前記比較部の比較結果を、前記上位コントローラに送信するものである。
【0019】
本発明によると、フィールドバスなどのネットワークを介してプログラマブルコントローラ(PLC)などの上位コントローラと通信を行えるので、比較部における比較結果を上位コントローラに送信することにより、上位のコントローラは、比較結果に応じた処理、例えば、出力電流値が閾値を越えたことを報知したり、当該インバータ装置を停止させるといったことが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【0021】
図1は、本発明の一つの実施の形態に係るインバータ装置を備えるシステムの構成図である。
【0022】
このシステムでは、プログラマブルコントローラ(以下「PLC」という)1のマスタユニット2と、スレーブユニットとしての本発明に係るインバータ装置3とが、伝送路4であるフィールドバス、例えば、Device Net(登録商標)を介して接続されており、この伝送路4を介して通信が行われる。
【0023】
インバータ装置3は、PLCマスタユニット2からのモータ制御信号に基づいて、モータ5に駆動電流を出力して該モータ5を駆動する。このモータ5は、例えば、物体を搬送するベルトコンベアなどの負荷を駆動する。
【0024】
伝送路4には、インバータ装置3以外にもスレーブユニット6として、例えば、センサターミナルやI/Oユニットなどが接続されている。これらスレーブユニット6には、各種のセンサやスイッチ等の入力機器7あるいはリレーや電磁弁等の出力機器8といったI/O機器が接続され、入力機器7からの入力信号が、スレーブユニット6を介してPLCマスタユニット2に伝送される一方、PLCマスタユニット2から伝送される制御信号が、スレーブユニット6を介して出力機器8に対して出力される。
【0025】
この実施の形態のインバータ装置3は、上述のI/O機器を接続するためのI/O端子を備えており、各種のセンサやスイッチ等の入力機器7あるいはリレーや電磁弁等の出力機器8が接続され、従来のインバータ装置と同様に、入力機器7からの入力信号をPLCマスタユニット2に伝送する一方、PLCマスタユニット2から伝送される制御信号を出力機器8に対して出力する機能も備えている。
【0026】
また、伝送路には、後述のコンフィグレータ9が接続されており、このコンフィグレータ9は、グラフィカルな画面操作によって、伝送路4に接続されたPLCマスタユニット2、インバータ装置3、スレーブユニット6などの設定や管理を可能とするものである。
【0027】
図2は、この実施の形態のインバータ装置3のブロック図である。
【0028】
この実施の形態のインバータ装置3は、主回路部10と、この主回路部10を制御する制御回路部11とを備えている。
【0029】
主回路部10は、電源端子12からの交流電源を直流に変換するコンバータ回路13と、このコンバータ回路13からの直流を交流に変換して出力端子14を介してモータ5に供給するインバータ回路15と、インバータ回路15から出力される出力電流を検出する出力電流検出回路16と、電源端子12から入力される入力電圧を検出する入力電圧検出回路17とを備えている。
【0030】
制御回路部11は、後述する電流監視部30などの機能を有するMPU等からなる制御回路20と、運転制御条件のパラメータなどが格納される不揮発性メモリ21と、制御回路20の動作クロックを決定する発振回路22と、フィールドバス用の通信回路24と、データなどを表示するLED表示部25とを備えている。
【0031】
この制御回路部11は、通信回路24および通信コネクタ26を介して上述のPLCマスタユニット2との間で通信を行うことが可能である。また、I/O端子27を介して、センサやスイッチ等の入力機器7からの入力を取り込む一方、リレーや電磁弁等の出力機器8に対して出力を与える。
【0032】
この実施の形態のインバータ装置3では、当該インバータ装置3の出力電流を、運転状態に応じた複数の閾値に基づいて監視し、故障の予兆や異常を早期に把握できるようにしている。
【0033】
ここで、インバータ装置の運転状態と出力電流値との関係について説明する。
【0034】
図3(a)は運転状態に対応する速度を、同図(b)は出力電流をそれぞれ示している。
【0035】
運転開始から指令値が目標速度に達するまでの期間T1および再加速から目標速度に達するまでの期間T3である加速状態は、モータでトルクが必要な状態であって、電流値が高くなる。
【0036】
減速開始から停止または目標速度に達するまでの期間T7,T5である減速状態は、モータが発電機として運動エネルギーを放出し、インバータ装置側へエネルギーが帰還する形で電流が流れ、電流値が高くなる。
【0037】
これに対して、目標速度に一致している期間T2,T4,T6である等速状態は、モータのベアリング摩擦力、あるいは、コンベア、ファンなど負荷の摩擦力に応じたトルクを発生させ、回転速度を一定に保つ状態であって、無負荷電流と摩擦によるトルク分の電流が出力された状態であり、電流値は、低く、変化が少ない。
【0038】
このようにインバータ装置の運転状態によって、出力電流値は、そのレベルが異なるので、この実施の形態では、運転状態に応じて異なる閾値で出力電流を監視するようにしている。
【0039】
すなわち、この実施の形態では、運転状態を、加減速状態と、等速(周波数一致)状態とに区分し、それぞれに対応する閾値を備え、各状態における出力電流値を、対応する閾値と比較して電流監視を行うようにしている。なお、運転状態は、内部の制御情報(ステータス情報)から把握している。
【0040】
電流監視部30としての機能を有する制御回路20は、出力電流検出部16からの検出出力に基づく出力電流値と、予め設定されて記憶部に格納されている複数の閾値の内の対応する運転状態の閾値とを比較し、出力電流値が、閾値以上になったときには、電流監視の状態を示すステータス情報を、「0」(OFF)から「1」(ON)に変化させる。
【0041】
この閾値は、予めユーザによってコンフィグレータ9を操作することで不揮発性メモリ21の所定場所に格納される。
【0042】
電流監視のステータス情報は、伝送路4を介してPLCマスタユニット2に送信される。PLC1は、電流監視のステータス情報がONしたときには、ユーザに対して、その旨を報知したり、インバータ装置3を停止させるといった適宜の処理を行う。
【0043】
この出力電流の監視では、出力電流が検出(サンプリング)される度に、対応する閾値と比較されるので、出力電流値が、閾値を越えて、一旦、電流監視のステータス情報がONになっても、次回の更新時には、ステータス情報が再びOFFに戻る場合があり、かかる場合には、見逃す虞がある。そこで、この実施の形態では、検出された出力電流値が閾値以上となって電流監視のステータス情報がONしたときには、以降の出力電流値が閾値未満であっても、電流監視のステータス情報をホールドするステータスホールドモードに設定することができる。ステータスホールドモードの設定は、ユーザがコンフィグレータ9を操作することでステータスホールドモードであることを識別する情報を不揮発性メモリ21の所定場所に格納することで実現できる。
【0044】
さらに、それまでに検出された加減速状態と等速状態の各運転状態における出力電流値の内の最大の出力電流値を、各運転状態におけるピーク値として記憶する出力電流ピーク値ホールド機能も有している。
【0045】
また、この実施の形態では、突入電流による誤検出を防止するために、フィルタ処理機能を有している。
【0046】
すなわち、インバータ装置においては、動作の過渡期には、図4のセクションFの拡大図に示されるように、突入電流が発生するために、正常範囲で動作しているに拘わらず、過渡期の突入電流が閾値SLを越えて誤検知する虞がある。これを防止するために、フィルタ処理を行うようにしている。
【0047】
この実施の形態では、サンプリングした出力電流値を、複数のフィルタバッファに格納し、それらを平均値処理してしている。具体的には、フィルタ感度として、1〜5のいずれかを設定すると、設定されたフィルタ感度の数のフィルタバッファを使用して平均値処理を行うのである。
【0048】
例えば、フィルタ感度5が設定されると、フィルタバッファ1〜5まで使用し、サンプリングした出力電流値を、各フィルタバッファに順次格納し、フィルタバッファに格納された出力電流値の総和を、使用したフィルタバッファの数である5で割って平均値処理を行い、また、例えば、フィルタ感度3が設定されると、フィルタバッファ1〜3まで使用し、サンプリングした出力電流値を、各フィルタバッファに順次格納し、フィルタバッファに格納された出力電流値の総和を、使用したフィルタバッファの数である3で割って平均値処理を行うものである。
【0049】
図5は、このフィルタ処理の動作説明に供するフローチャートである。
【0050】
先ず、フィルタ処理を開始すると(ステップn1)、設定されているフィルタ感度を判別し(ステップn2)、サンプリングした電流値をフィルタバッファに格納し(ステップn3)、次に電流値を格納すべきフィルタバッファを示すフィルタバッファポインタを移動し(ステップn4)、平均値処理、すなわち、使用しているフィルタバッファの総和を、フィルタ感度に対応するフィルタバッファの数で割ってフィルタ処理された電流値として算出し(ステップn5)、処理を終了する(ステップn6)。
【0051】
このようにしてサンプリングされてフィルタ処理された出力電流値を、そのときの運転状態に対応する閾値と比較し、出力電流値が、閾値以上になったときには、電流監視のためのステータス情報を、「0」(OFF)から「1」(ON)に変化させるものである。
【0052】
図6は、この実施の形態の動作説明に供するフローチャートである。
【0053】
先ず、処理を開始すると(ステップn10)、電流値を取り込み(ステップn11)、フィルタありか否かを判断し(ステップn12)、フィルタ無しのときには、加速、減速あるいは等速などの運転状態を示す内部のステータス情報を取り込んでステップn14に移り(ステップn13)、フィルタ有りのときは、上述のフィルタ処理を行ってステップn14に移る(ステップn15)。
【0054】
ステップn14では、ステータス情報に基づいて、運転状態を判断し、等速状態である周波数一致中であるときには、周波数一致中の閾値とピーク値を準備してステップn17に移る(ステップn21)。また、加減速中であるときには、加減速中の閾値とピーク値とを準備してステップn17に移る(ステップn14)。
【0055】
ステップn17においては、現在値は、ピーク値よりも大きいか否かを判断し、小さいときには、ステップn19に移り、大きいときには、現在値をピーク値として入れ替えてステップn19に移る(ステップn18)。
【0056】
ステップn19では、現在値は、閾値以上であるか否かを判断し、閾値以上であるときには、電流監視のステータス情報のON処理を行い(ステップn20)、現在値が閾値以上でないときには、ステータスホールドモードが設定されているか否かを判断し(ステップn22)、ステータスホールドモードが設定されているときには、処理を終了し、ステータスホールドモードが設定されていない、すなわち、更新モードであるときには、電流監視のステータス情報のOFF処理を行って処理を終了する(ステップn23)。
【0057】
また、ステップn14において、周波数一致中および加減速中以外の、例えば、モータがフリーのOFF状態などの運転状態であるときには、ステータスホールドモードが設定されているか否かを判断し(ステップn24)、ステータスホールドモードが設定されているときには、処理を終了し、ステータスホールドモードが設定されていない、すなわち、更新モードであるときには、電流監視のステータス情報のOFF処理を行って終了する(ステップn25)。
【0058】
図7は、この実施の形態の動作イメージを示すタイムチャートである。
【0059】
実線で示される出力電流の波形Aは、加減速中の期間T1において、出力電流値は、その閾値SL1以上になっておらず、また、等速状態である周波数一致中の期間T2においても、出力電流値は、その閾値SL2以上になっておらず、正常な状態である。
【0060】
一点鎖線で示される出力電流の波形Bは、等速状態である周波数一致中の期間T4においては、出力電流値は、その閾値SL2以上になっていないが、加減速中の期間T3において、出力電流が増大して閾値SL1を越えている異常な状態が生じている。この波形Bは、例えば、モータの負荷であるコンベアなどに緩みがあって、最初はトルクが小さく、出力電流値は小さいが、緩みが張ると、トルクが急激に増大して出力電流値が急激に増大するような場合が想定される。
【0061】
破線で示される出力電流の波形Cは、加減速中の期間T5においては、出力電流値は、その閾値SL1以上になっていないが、等速状態である周波数一致中の期間T6において、出力電流値が増大して閾値SL2を越えている異常な状態が生じている。この波形Cは、例えば、コンベアの等速運動において、何らかの引っかかりがあるような場合が想定される。
【0062】
このように運転状態に応じて複数の閾値に基いて、出力電流を監視するので、最大電流を一つの閾値として出力電流を監視していた従来に比べて、故障の予兆や異常を早期に把握できることになる。
【0063】
例えば、モータによってコンベアを駆動するようなシステムにおいて、異物の噛み込みが発生したような場合に、出力電流が、従来の閾値である最大電流を越える前に、早期にそれを把握して対処することが可能となり、また、ベアリングの潤滑油の劣化による潤滑機能の低下が生じた場合に、潤滑機能が完全に無くなって出力電流が、従来の閾値である最大電流を越える前に、早期にそれを把握して保守を行うことが可能になる。
【0064】
(その他の実施の形態)
上述の実施の形態では、各運転状態において、出力電流値と比較する閾値は、一つだけであったけれども、複数の閾値を準備し、各閾値との比較結果に応じて、段階的な判定を行うようにしてもよい。
【0065】
上述の実施の形態では、加速と減速とで同一の閾値を用いたけれども、個別の閾値を用いてもよいのは勿論である。
【0066】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の閾値に基いて、出力電流の監視を行うようにしており、単に最大電流のみを監視する従来例に比べて、細かく監視を行えることになり、故障の予兆や異常を早期に把握できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係るインバータ装置を備えるシステムの概略構成図である。
【図2】図1のインバータ装置のブロック図である。
【図3】運転状態に対応する速度と出力電流との関係を示すタイムチャートである。
【図4】突入電流による誤検知を説明するための図である。
【図5】フィルタ処理の動作説明に供するフローチャートである。
【図6】図1の実施の形態の動作説明に供するフローチャートである。
【図7】動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
3 インバータ装置
4 伝送路
5 モータ
7 入力機器
8 出力機器
10 主回路部
11 制御回路部
20 制御回路
24 通信回路
30 電流監視部
Claims (5)
- 直流電力を交流電力に変換する主回路部と、
前記主回路部の変換動作を制御する制御回路部とを含み、
前記制御回路部は、当該インバータ装置の出力電流を監視する電流監視部を備え、前記電流監視部は、複数の閾値に基づいて監視を行うことを特徴とするインバータ装置。 - 前記電流監視部は、運転状態に応じて監視を行う請求項1記載のインバータ装置。
- 前記電流監視部は、前記出力電流値を検出する検出部と、運転状態に応じた前記閾値を記憶する記憶部と、前記検出部で検出した出力電流値と前記閾値とを比較する比較部とを備え、
前記比較部は、前記出力電流値と、該出力電流値が検出されたときの運転状態に対応する前記閾値とを比較する請求項2記載のインバータ装置。 - 前記運転状態は、加速、減速および等速の運転状態を含む請求項2または3記載のインバータ装置。
- ネットワークを介して上位コントローラと通信する通信部を有し、前記比較部の比較結果を、前記上位コントローラに送信する請求項1〜4のいずれかに記載のインバータ装置。
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