JP2006221308A - Abnormality detection method, control apparatus, and control system using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce processing time required for alarm detection by enabling acquisition and analysis of a motor operation state. <P>SOLUTION: Respective monitor parts 20, 25, and 30 are provided which obtain respective integrated values by calculating from respective total sum of differences between respective command values S1, S2, and S3 and respective allowances; records respective integrated values 22, 27, and 32 in respective integrated value data histories 23, 28, and 33 as history data; and detects respective alarm when one of integrated values 22, 27, and 32 exceeds respective alarm thresholds 24, 29, and 34 to execute each alarm processing. Thereby each integrated value 22, 27, and 32 or each integrated value data history 23, 28, and 33 can be read from a host device 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、工作機械、ロボット等を制御する制御システムにて使用される制御装置の過負荷検出方法に関する。   The present invention relates to an overload detection method for a control device used in a control system for controlling machine tools, robots, and the like.

従来の制御装置について、図を用いて説明する。図７は、従来の制御装置の構成図である。図において、１は制御装置であり、上位装置１０が出力する位置指令値Ｓ１と位置検出器１９からの位置フィードバック信号Ｓ４との偏差により速度指令値Ｓ２を生成する位置制御部１１と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と速度検出器１８からの速度フィードバック信号Ｓ５との偏差により電流指令値Ｓ３を生成する速度制御部１２と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と電流フィードバック信号Ｓ６との偏差によりモータ８に通電する電流を生成する電流制御部１３から構成される。１０は上位装置であり、制御装置１に位置指令値Ｓ１を出力する機能を有している。８はモータであり、制御装置１の電流制御部１３により通電された電流に基づいて動作する。１８は速度検出器であり、モータ８の速度を検出する。１９は位置検出器であり、モータ８の位置を検出する。なお、図において、速度制御器１８は位置検出器１９により兼用してもよい。
上記のような従来の制御装置における過負荷検出は、電流指令値、あるいは電流制御部により検出される電流値の許容電流値に対する割合が、ある大きさを超え、それが一定時間経過すると、過負荷アラームとして所定のアラーム処理が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１６２３３号公報（第５−６頁、図４４） A conventional control device will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional control device. In the figure, reference numeral 1 denotes a control device, a position control unit 11 that generates a speed command value S2 based on a deviation between a position command value S1 output from the host device 10 and a position feedback signal S4 from the position detector 19, and position control. A speed control unit 12 that generates a current command value S3 based on a deviation between a speed command value S2 from the unit 11 and a speed feedback signal S5 from the speed detector 18, and a current command value S3 and a current feedback signal from the speed control unit 12 It is comprised from the current control part 13 which produces | generates the electric current which supplies with electricity to the motor 8 by deviation with S6. A host device 10 has a function of outputting a position command value S1 to the control device 1. Reference numeral 8 denotes a motor which operates based on the current supplied by the current control unit 13 of the control device 1. A speed detector 18 detects the speed of the motor 8. A position detector 19 detects the position of the motor 8. In the figure, the speed controller 18 may be shared by the position detector 19.
The overload detection in the conventional control device as described above is performed when the ratio of the current command value or the current value detected by the current control unit with respect to the allowable current value exceeds a certain level, and a certain time elapses. A predetermined alarm process is performed as a load alarm (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-16233 (page 5-6, FIG. 44)

従来の制御装置は、単に過負荷アラームを検出して運転を停止させることしかできなかった。そのため、過負荷アラームが発生するたびに上位装置から与える位置指令値を変えて運転させてみるといった試行錯誤的な試みが必要になり、上位装置において、過負荷アラームが発生しない位置指令値パターンを生成（プログラミング）するのに手間がかかるという問題があった。また、許容電流値に対する割合がある大きさを超え、それが一定時間経過すると、過負荷アラームとするようになっているため、時間経過を計測するソフトウェア処理が必要となり、過負荷アラーム検出のためのソフトウェア処理が複雑になるというような問題もあった。
また、モータのアラームの種類には過負荷だけでなく、過速度や偏差過大等もあり、1種類ではエラー分析は不十分であり、各々の運転状況によりエラー分析する必要があった。 Conventional control devices can only stop operation by detecting an overload alarm. For this reason, every time an overload alarm occurs, it is necessary to make trial and error attempts to change the position command value given by the host device and to operate.In the host device, a position command value pattern that does not cause an overload alarm is generated. There was a problem that it took time and effort to generate (program). In addition, if the ratio to the allowable current value exceeds a certain size and a certain period of time elapses, an overload alarm is generated. Therefore, software processing that measures the elapse of time is required, and an overload alarm is detected. There was also a problem that the software processing of became complicated.
The types of motor alarms include not only overload, but also overspeed and excessive deviation. With one type, error analysis is inadequate, and it is necessary to perform error analysis according to each operating situation.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、アラームが発生するまでのモータ運転中の状況を上位装置等から読み出せるようにし、上位装置においてモータの運転状況の把握や解析を可能にし、アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターン生成の手間を抑えるとともに、アラーム検出のためのソフトウェア処理を簡単にし、アラーム検出にかかるＣＰＵの処理時間を短縮できる異常検出方法および制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and allows the host device to read out the situation during motor operation until an alarm is generated, so that the host device can grasp and analyze the motor operation state. This makes it possible to correct the position command value pattern that is likely to generate an alarm, or to avoid the trouble of generating the position command value pattern in the host device, and to simplify the software processing for alarm detection, and to detect the alarm. An object of the present invention is to provide an abnormality detection method and a control device that can shorten the processing time of a CPU.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御装置において、
前記上位装置からの位置指令値と位置フィードバック値との差と、許容偏差値との差分の総和より偏差を偏差演算部で演算して偏差積算値とし、前記偏差積算値を履歴データとして偏差積算値データ履歴に格納し、前記偏差積算値が偏差過大アラーム閾値を超えると偏差過大アラームを検出し、実行する偏差過大アラーム処理する工程と、
前記位置制御部からの速度指令値と許容速度値との差分の総和より過速度を過速度演算部で演算して過速度積算値とし、前記過速度積算値を履歴データとして過速度積算値データ履歴に格納し、前記過速度積算値が過速度アラーム閾値を超えると過速度アラームを検出し、実行する過速度アラーム処理する工程と、
前記速度制御部からの電流指令値と許容電流値との差分の総和より過負荷を過負荷演算部で演算して過負荷積算値とし、前記過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴に格納し、前記過負荷積算値が過負荷アラーム閾値を超えると過負荷アラームを検出し、実行する過負荷アラーム処理する工程と、
前記モータの状態を計測する温度、振動や湿度センサなどからなる外部センサからの状態値と許容状態値との差分の総和より異常度を偏差演算部で演算して状態積算値とし、前記状態積算値を履歴データとして状態積算値データ履歴に格納し、前記状態積算値が異常アラーム閾値を超えると異常アラームを検出し、実行する異常アラーム処理の少なくともいずれか１つのアラーム処理を実行する工程からなるものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記異常アラームを検出した場合、前記偏差、前記過速度、前記過負荷または前記状態の積算値の前記偏差、前記過速度、前記過負荷または前記状態の積算値データ履歴への格納を停止するものである。
また、請求項３に記載の発明は、上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御装置において、
位置指令値と位置フィードバック値との差と、許容偏差値から偏差過大積算値を偏差演算部で演算して、前記偏差積算値を履歴データとして偏差積算値データ履歴に記録するとともに、偏差積算値から偏差過大アラームを検出するとともに偏差過大アラーム処理を実行する偏差過大監視部と、
速度指令値と許容速度値から過速度積算値を過速度演算部で演算して、前記過速度積算値を履歴データとして過速度積算値データ履歴に記録するとともに、過速度積算値から過速度アラームを検出すると過速度アラーム処理を実行する過速度監視部と、
電流指令値と許容電流値から過負荷積算値を過負荷演算部で演算して、前記過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴に記録するとともに、過負荷積算値から過負荷アラームを検出するとともに過負荷アラーム処理を実行する過負荷監視部と、
前記モータの状態を計測する外部センサからの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部との少なくとも１つを有するものである。
また、請求項４に記載の発明は、上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御システムにおいて、前記上位装置等から偏差、過速度、過負荷または状態の積算値および偏差、過速度、過負荷または状態の積算値データ履歴の少なくともいずれか１つについて、読み出し、グラフの表示、モータ運転状況の解析および位置指令値パターン生成の機能が具備されたものである。 In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, a position control unit that generates a speed command value based on a position command value and a position feedback signal from a host device, and a current command based on a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit. In a control device comprising: a speed control unit that generates a value; and a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit.
A deviation is calculated by a deviation calculator from the sum of the difference between the position command value and the position feedback value from the host device and the allowable deviation value, and the deviation is integrated as the deviation integrated value. Storing in the value data history, detecting an excessive deviation alarm when the deviation integrated value exceeds an excessive deviation alarm threshold, and executing an excessive deviation alarm process;
The overspeed is calculated by the overspeed calculation unit from the sum of the difference between the speed command value from the position control unit and the allowable speed value to obtain an overspeed integrated value, and the overspeed integrated value data is obtained by using the overspeed integrated value as history data. Storing in the history, detecting an overspeed alarm when the overspeed integrated value exceeds an overspeed alarm threshold, and performing an overspeed alarm process to be executed;
The overload is calculated by the overload calculation unit from the sum of the difference between the current command value from the speed control unit and the allowable current value to obtain an overload integrated value, and the overload integrated value data is obtained by using the overload integrated value as history data. Storing in history, detecting an overload alarm when the overload integrated value exceeds an overload alarm threshold, and executing an overload alarm process;
The degree of abnormality is calculated by a deviation calculator from the sum of the difference between the state value from the external sensor consisting of a temperature, vibration, humidity sensor, etc. that measures the state of the motor and the allowable state value, and the state integrated value is obtained. A value is stored as history data in the state integrated value data history, and when the state integrated value exceeds an abnormal alarm threshold, an abnormal alarm is detected, and at least one of the abnormal alarm processes to be executed is executed. Is.
In the invention according to claim 2, when the abnormal alarm is detected, the deviation, the overspeed, the deviation of the overload or the integrated value of the state, the overspeed, the overload or the state The storage to the integrated value data history is stopped.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a position control unit that generates a speed command value from a position command value and a position feedback signal from a host device, and a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit. In a control device comprising: a speed control unit that generates a current command value; and a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit.
The deviation overcalculated value is calculated from the difference between the position command value and the position feedback value and the allowable deviation value by the deviation calculating unit, and the deviation integrated value is recorded as history data in the deviation integrated value data history. An excessive deviation monitoring unit that detects an excessive deviation alarm and executes an excessive deviation alarm process,
The overspeed integrated value is calculated from the speed command value and the allowable speed value by the overspeed calculation unit, and the overspeed integrated value is recorded as history data in the overspeed integrated value data history. An overspeed monitoring unit that executes overspeed alarm processing upon detection of
Calculate the overload integrated value from the current command value and allowable current value in the overload calculation unit, record the overload integrated value as history data in the overload integrated value data history, and overload alarm from the overload integrated value An overload monitoring unit that detects overload and executes overload alarm processing;
It has at least one of the abnormality monitoring part which monitors a driving | running condition based on the signal from the external sensor which measures the state of the said motor.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a position control unit that generates a speed command value based on a position command value and a position feedback signal from a host device, and a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit. In a control system comprising: a speed control unit that generates a current command value; and a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit. Read, display graph, analyze motor operation status, and position command value for at least one of deviation, overspeed, overload or status accumulated value and deviation, overspeed, overload or status accumulated value data history A pattern generation function is provided.

請求項１に記載の発明によると、異常アラーム検出のためのソフトウェア処理が簡単となり、異常アラーム検出にかかるＣＰＵの処理時間を短縮でき、その結果、他の処理をＣＰＵが実行可能となり、制御装置の性能を向上させることができる。
また、請求項２、請求項３および請求項４に記載の発明によると、異常アラームが発生するまでのモータの運転状況を上位装置等から読み出せるようになっており、上位装置でグラフ表示をさせる等を行うことにより、モータの運転状況の把握や解析が可能となり、異常アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターン生成の手間を抑えることができる。さらに、また、配線の断線や漏電等の異常を検出することができ、モータに接続されたロボットや工作機械等の損傷を未然に防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, software processing for detecting an abnormal alarm can be simplified, the processing time of the CPU for detecting the abnormal alarm can be shortened, and as a result, the CPU can execute other processing. Performance can be improved.
Further, according to the inventions of claim 2, claim 3 and claim 4, it is possible to read out the motor operation status from the host device or the like until the abnormal alarm occurs, and display the graph on the host device. By doing so, it is possible to grasp and analyze the operating status of the motor, and it is possible to reduce the trouble of position command value pattern generation in the host device, such as correcting or avoiding position command value patterns that are likely to generate abnormal alarms. be able to. Furthermore, it is possible to detect abnormalities such as disconnection of wiring and electric leakage, and it is possible to prevent damage to robots and machine tools connected to the motor.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の制御装置の構成図である。図において、１は制御装置であり、制御装置１は、上位装置１０からの位置指令値Ｓ１と位置検出器１９からの位置フィードバック信号Ｓ４との偏差と、許容偏差値との差分の総和より偏差過大を演算し、偏差積算値３２に格納し、偏差積算値３２を履歴データとして偏差積算値データ履歴３３に格納するとともに、偏差積算値３２が偏差過大アラーム閾値３４を超えると偏差過大アラームを検出し、偏差過大アラーム処理を実行する偏差過大演算部３１を有する偏差過大監視部３０と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と許容速度値との差分の総和より過速度を演算し過速度積算値２７に格納し、過速度積算値２７を履歴データとして過速度積算値データ履歴２８に格納するとともに、過速度積算値２７が過速度アラーム閾値２９を超えると過負荷アラームを検出し、過負荷アラーム処理を実行する過速度演算部２６を有する過速度監視部２５と、位置制御部１１からの速度指令値Ｓ２と速度検出器１８からの速度フィードバック信号Ｓ５との偏差により電流指令値Ｓ３を生成する速度制御部１２と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と許容電流値との差分の総和より過負荷を演算し過負荷積算値２２に格納し、過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴２３に格納するとともに、過負荷積算値２２が過負荷アラーム閾値２４を超えると過負荷アラームを検出し、過負荷アラーム処理を実行する過負荷演算部２１を有する過負荷監視部２０と、速度制御部１２からの電流指令値Ｓ３と電流フィードバック信号Ｓ６との偏差によりモータ８に通電する電流を生成する電流制御部１３から構成される。
偏差積算値３２、過速度積算値２７および過負荷積算値２２や偏差積算値データ履歴３３、過負荷積算値データ履歴２８および過負荷積算値データ履歴２３は、制御装置に接続されている表示装置や上位装置から読み出せるようになっている。なお、表示装置や上位装置からの読出しは制御装置との通信処理の一部であり、公知の手段が多数あるので説明を省略する。
また、各積算値データ履歴２３，２８，３２は、ある大きさのリングメモリとなっており、一番古いデータが最新のデータで更新されるようになっている。
１０は上位装置であり、制御装置１に位置指令値Ｓ１を出力する機能を有している。８はモータであり、制御装置１の電流制御部１３により通電された電流に基づいて動作する。１８は速度検出器であり、モータ８の速度を検出する。１９は位置検出器であり、モータ８の位置を検出する。なお、図において、速度制御器１８は位置検出器１９により兼用してもよい。
また、モータ温度を計測するセンサ３５からの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部３６を具備している。センサ３５は、モータ８の通電状況や動作状況に応じた内部温度を測定するように配置されており、熱伝対や抵抗等が用いられ、上位装置１０に接続されている。
本発明が特許文献１と異なる部分は、過負荷監視部２０、過速度監視部２５および偏差過大監視部３０を備え、モータ温度を計測するセンサ３５からの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部３６を具備した部分である。
ある一定のサンプリング周期で実行される各監視部のソフトウェア処理について、フローチャートを図２から図５を用いて説明する。
はじめに偏差過大のフローチャートについて図２を用いて説明する。
ステップ１では、上位装置１０からの位置指令値ａ、許容偏差値ｂ、偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏから偏差積算値Ｐｓｕｍを計算する。
Ｐｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｐｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏに格納する。
Ｐｓｕｍｏ＝Ｐｓｕｍ
なお、偏差積算値前回値Ｐｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、偏差積算値Ｐｓｕｍと偏差過大アラーム閾値Ｐｏｖｒを比較し、偏差積算値Ｐｓｕｍが偏差過大アラーム閾値Ｐｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ偏差過大アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、偏差積算値Ｐｓｕｍを履歴データとして偏差積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、偏差過大アラームと判断し、所定の偏差過大アラーム処理を実行する。偏差過大アラームと判断した場合は、偏差過大アラームとなる以前の偏差積算値データの履歴を残しておくため、偏差積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、過速度のフローチャートについて図３を用いて説明する。
ステップ１では、位置制御部１１からの速度指令値ａ、許容速度値ｂ、過速度積算値前回値Ｖｓｕｍｏから過速度積算値Ｖｓｕｍを計算する。
Ｖｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｖｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を過速度積算値前回値Ｌｓｕｍｏに格納する。
Ｖｓｕｍｏ＝Ｖｓｕｍ
なお、過速度積算値前回値Ｖｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、過速度積算値Ｖｓｕｍと過速度アラーム閾値Ｖｏｖｒを比較し、過速度積算値Ｖｓｕｍが過速度アラーム閾値Ｖｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ過速度アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、過速度積算値Ｖｓｕｍを履歴データとして過速度積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、過速度アラームと判断し、所定の過速度アラーム処理を実行する。過速度アラームと判断した場合は、過速度アラームとなる以前の過速度積算値データの履歴を残しておくため、過速度積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に過負荷処理のフローチャートについて図４を用いて説明する。
ステップ１では、速度制御部１２からの電流指令値ａ、許容電流値ｂ、過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏから過負荷積算値Ｌｓｕｍを計算する。
Ｌｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｌｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏに格納する。
Ｌｓｕｍｏ＝Ｌｓｕｍ
なお、過負荷積算値前回値Ｌｓｕｍｏの初期値は０である。
次に、ステップ２では、過負荷積算値Ｌｓｕｍと過負荷アラーム閾値Ｌｏｖｒを比較し、過負荷積算値Ｌｓｕｍが過負荷アラーム閾値Ｌｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ過負荷アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、過負荷積算値Ｌｓｕｍを履歴データとして過負荷積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、過負荷アラームと判断し、所定の過負荷アラーム処理を実行する。過負荷アラームと判断した場合は、過負荷アラームとなる以前の過負荷積算値のデータの履歴を残しておくため、過負荷積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、モータ内部温度のソフトウェア処理を示すフローチャートについて図５を用いて説明する。
ステップ１では、モータ定常運転時の内部温度ａ、許容温度ｂ、温度上昇積算値前回値Ｔｓｕｍｏから温度上昇積算値Ｔｓｕｍを計算する。
Ｔｓｕｍ＝（ａ−ｂ）＋Ｔｓｕｍｏ
また、次回演算のために、上記演算結果を温度上昇積算値前回値Ｔｓｕｍｏに格納する。
Ｔｓｕｍｏ＝Ｔｓｕｍ
なお、過速度積算値前回値Ｔｓｕｍｏの初期値は定常値である。
次に、ステップ２では、温度上昇積算値Ｌｓｕｍと温度上昇アラーム閾値Ｔｏｖｒを比較し、温度上昇積算値Ｔｓｕｍが温度上昇アラーム閾値Ｔｏｖｒより小さければ、ステップ３を実行し、そうでなければ温度上昇アラームと判断し、ステップ４を実行する。
ステップ３では、温度上昇積算値Ｔｓｕｍを履歴データとして温度上昇積算値データ履歴に格納する。
ステップ４では、温度上昇アラームと判断し、所定の温度上昇アラーム処理を実行する。温度上昇アラームと判断した場合は、温度上昇アラームとなる以前の温度上昇積算値データの履歴を残しておくため、温度上昇積算値データ履歴の更新は行わないようにしている。
次に、モータの運転状況の監視方法について説明する。過負荷監視部２０、過速度監視部２５、偏差過大監視部３０および異常監視部３６の全てが、上位装置１０により常に監視されていても良いが、例えば、図６に示す速度台形の位置指令に対して、加減速時には過負荷監視を行い、一定速度時には過速度監視を行い、位置決め時には偏差課題監視を行うように、積算値を監視することもできる。さらに、各監視部２０，２５，３０，３６の各々を組み合わせて、モータの運転状況に合わせて、発生頻度の高い項目を監視することもできる。
このように、各アラームが発生するまでのモータの運転状況を上位装置等から読み出せるようになっており、上位装置でグラフ表示をさせる等を行うことにより、モータの運転状況の把握や解析が可能となり、各アラームを発生しやすい位置指令値パターンを修正する、あるいは回避するといった、上位装置における位置指令値パターンの生成を容易にできる。また、配線の断線や漏電を検出することができ、モータに接続されたロボットや工作機械等の損傷を未然に防止することができる。
ここで、実施例では温度を測定するセンサをモータ内部に配置し、計測するようにしていたが、モータが接続されたロボットや工作機械等の機器内部でも良く、温度が上昇すると予想される部位であれば良く、１つだけでなく複数個を配置しても良い。
また、ここでは外部センサに温度センサを用いて説明したが、振動、湿度や光度等の物理的または電磁気的なセンサなどでも良く、機器に応じて用いることができる。 FIG. 1 is a configuration diagram of a control device of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a control device. The control device 1 deviates from the sum of the difference between the position command value S1 from the host device 10 and the position feedback signal S4 from the position detector 19 and the allowable deviation value. An excessive value is calculated, stored in the integrated deviation value 32, and the integrated deviation value 32 is stored as history data in the integrated deviation value data history 33. When the integrated deviation value 32 exceeds the excessive deviation alarm threshold 34, an excessive deviation alarm is detected. The overspeed is calculated from the sum of the difference between the speed command value S2 from the position control section 11 and the allowable speed value, and the overspeed is calculated. The accumulated value 27 is stored, and the overspeed accumulated value 27 is stored as history data in the overspeed accumulated value data history 28, and the overspeed accumulated value 27 exceeds the overspeed alarm threshold 29. Then, an overspeed monitoring unit 25 having an overspeed calculating unit 26 for detecting an overload alarm and executing an overload alarm process, a speed command value S2 from the position control unit 11, and a speed feedback signal from the speed detector 18 are provided. The speed control unit 12 that generates the current command value S3 based on the deviation from S5, the overload is calculated from the sum of the differences between the current command value S3 from the speed control unit 12 and the allowable current value, and stored in the overload integrated value 22 The overload integrated value is stored in the overload integrated value data history 23 as history data, and when the overload integrated value 22 exceeds the overload alarm threshold 24, an overload alarm is detected and overload alarm processing is executed. An overload monitoring unit 20 having an overload calculation unit 21 and a current to be supplied to the motor 8 due to a deviation between the current command value S3 from the speed control unit 12 and the current feedback signal S6. Composed of the current control unit 13 for forming.
The deviation integrated value 32, the overspeed integrated value 27, the overload integrated value 22, the deviation integrated value data history 33, the overload integrated value data history 28, and the overload integrated value data history 23 are displayed on a display device connected to the control device. And can be read from the host device. Note that reading from the display device and the host device is a part of communication processing with the control device, and there are a number of known means, so that the description is omitted.
Each integrated value data history 23, 28, 32 is a ring memory of a certain size, and the oldest data is updated with the latest data.
A host device 10 has a function of outputting a position command value S1 to the control device 1. Reference numeral 8 denotes a motor which operates based on the current supplied by the current control unit 13 of the control device 1. A speed detector 18 detects the speed of the motor 8. A position detector 19 detects the position of the motor 8. In the figure, the speed controller 18 may be shared by the position detector 19.
Moreover, the abnormality monitoring part 36 which monitors an operating condition based on the signal from the sensor 35 which measures motor temperature is comprised. The sensor 35 is arranged so as to measure the internal temperature corresponding to the energization state and the operation state of the motor 8, and is connected to the host device 10 using a thermocouple, a resistance, or the like.
The present invention is different from Patent Document 1 in that it includes an overload monitoring unit 20, an overspeed monitoring unit 25, and an excessive deviation monitoring unit 30, and monitors an operation state based on a signal from a sensor 35 that measures the motor temperature. This is a part provided with an abnormality monitoring unit 36.
The software processing of each monitoring unit executed at a certain sampling cycle will be described with reference to FIGS.
First, a flowchart of excessive deviation will be described with reference to FIG.
In step 1, a deviation integrated value Psum is calculated from the position command value a, the allowable deviation value b, and the deviation integrated value previous value Psumo from the host device 10.
Psum = (a−b) + Psumo
Further, for the next calculation, the calculation result is stored in the previous deviation integrated value Psumo.
Psumo = Psum
The initial value of the deviation integrated value previous value Psumo is zero.
Next, in step 2, the deviation integrated value Psum is compared with the excessive deviation alarm threshold value Povr. If the integrated deviation value Psum is smaller than the excessive deviation alarm threshold value Povr, step 3 is executed, otherwise, it is determined as an excessive deviation alarm. Then, Step 4 is executed.
In step 3, the deviation integrated value Psum is stored as history data in the deviation integrated value data history.
In step 4, it is determined that the deviation is an excessive deviation alarm, and a predetermined excessive deviation alarm process is executed. If it is determined that there is an excessive deviation alarm, the deviation integrated value data history before the excessive deviation alarm is kept, so the deviation integrated value data history is not updated.
Next, a flowchart of overspeed will be described with reference to FIG.
In step 1, the overspeed integrated value Vsum is calculated from the speed command value a, the allowable speed value b, and the overspeed integrated value previous value Vsumo from the position control unit 11.
Vsum = (a−b) + Vsumo
For the next calculation, the calculation result is stored in the overspeed integrated value previous value Lsumo.
Vsumo = Vsum
Note that the initial value of the overspeed integrated value previous value Vsumo is zero.
Next, in step 2, the overspeed integrated value Vsum is compared with the overspeed alarm threshold value Vovr. If the overspeed integrated value Vsum is smaller than the overspeed alarm threshold value Vovr, step 3 is executed, otherwise, the overspeed alarm is set. And step 4 is executed.
In step 3, the overspeed integrated value Vsum is stored in the overspeed integrated value data history as history data.
In step 4, it is determined that the alarm is an overspeed alarm, and a predetermined overspeed alarm process is executed. When it is determined that the overspeed alarm is detected, the history of the overspeed integrated value data before the overspeed alarm is kept, and therefore the overspeed integrated value data history is not updated.
Next, a flowchart of the overload process will be described with reference to FIG.
In step 1, the overload integrated value Lsum is calculated from the current command value a from the speed controller 12, the allowable current value b, and the overload integrated value previous value Lsumo.
Lsum = (a−b) + Lsumo
For the next calculation, the calculation result is stored in the overload integrated value previous value Lsumo.
Lsumo = Lsum
The initial value of the overload integrated value previous value Lsumo is zero.
Next, in step 2, the overload integrated value Lsum is compared with the overload alarm threshold value Lovr. If the overload integrated value Lsum is smaller than the overload alarm threshold value Lovr, step 3 is executed, otherwise, the overload alarm is executed. And step 4 is executed.
In step 3, the overload integrated value Lsum is stored as history data in the overload integrated value data history.
In step 4, it is determined as an overload alarm, and a predetermined overload alarm process is executed. When an overload alarm is determined, an overload integrated value data history before the overload alarm is kept, so the overload integrated value data history is not updated.
Next, a flowchart showing software processing of the motor internal temperature will be described with reference to FIG.
In step 1, the temperature rise integrated value Tsum is calculated from the internal temperature a, the allowable temperature b, and the temperature rise integrated value previous value Tsumo during the steady motor operation.
Tsum = (a−b) + Tsumo
For the next calculation, the calculation result is stored in the temperature rise integrated value previous value Tsumo.
Tsumo = Tsum
Note that the initial value of the overspeed integrated value previous value Tsumo is a steady value.
Next, in step 2, the temperature increase integrated value Lsum is compared with the temperature increase alarm threshold value Tovr, and if the temperature increase integrated value Tsum is smaller than the temperature increase alarm threshold value Tovr, step 3 is executed; And step 4 is executed.
In step 3, the temperature increase integrated value Tsum is stored as history data in the temperature increase integrated value data history.
In step 4, it is determined that the temperature has risen, and predetermined temperature rise alarm processing is executed. When it is determined that the temperature rise alarm has occurred, the history of temperature rise integrated value data before the temperature rise alarm is kept, so that the temperature rise accumulated value data history is not updated.
Next, a method for monitoring the operation status of the motor will be described. All of the overload monitoring unit 20, the overspeed monitoring unit 25, the excessive deviation monitoring unit 30, and the abnormality monitoring unit 36 may be constantly monitored by the host device 10. For example, the position command of the speed trapezoid shown in FIG. On the other hand, the integrated value can be monitored such that overload is monitored during acceleration / deceleration, overspeed is monitored at a constant speed, and deviation problem monitoring is performed during positioning. Furthermore, each of the monitoring units 20, 25, 30, and 36 can be combined to monitor items having a high occurrence frequency in accordance with the operation status of the motor.
In this way, the motor operating status until each alarm occurs can be read from the host device, etc., and by displaying the graph on the host device, etc., the motor operating status can be grasped and analyzed. This makes it possible to easily generate the position command value pattern in the host device, such as correcting or avoiding the position command value pattern that easily generates each alarm. Further, it is possible to detect disconnection of wiring and electric leakage, and it is possible to prevent damage to robots and machine tools connected to the motor.
Here, in the embodiment, the sensor for measuring the temperature is arranged inside the motor to measure it, but it may be inside a device such as a robot or a machine tool to which the motor is connected, and the temperature is expected to rise. Any number may be used instead of only one.
Although the temperature sensor is used as the external sensor here, a physical or electromagnetic sensor such as vibration, humidity, and luminous intensity may be used, and can be used depending on the device.

本発明の実施例を示す制御装置の構成図Configuration diagram of a control apparatus showing an embodiment of the present invention 本発明の制御装置における偏差過大監視部のソフトウェア処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the software processing of the deviation excessive monitoring part in the control apparatus of this invention 本発明の制御装置における過速度監視部のソフトウェア処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the software processing of the overspeed monitoring part in the control apparatus of this invention 本発明の制御装置における過負荷監視部のソフトウェア処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the software processing of the overload monitoring part in the control apparatus of this invention 本発明の制御装置における異常監視部のソフトウェア処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the software processing of the abnormality monitoring part in the control apparatus of this invention 本発明の過負荷，過速度，偏差過大の監視領域を示す速度台形図Speed trapezoidal diagram showing the overload, overspeed, and excessive deviation monitoring area 従来の制御装置の構成図Configuration diagram of a conventional control device

符号の説明Explanation of symbols

１ 制御装置
１０ 上位装置
１１ 位置制御部
１２ 速度制御部
１３ 電流制御部
１８ 速度検出器
１９ 位置検出器
２０ 過負荷監視部
２１ 過負荷演算部
２２ 過負荷積算値
２３ 過負荷積算値データ履歴
２４ 過負荷アラーム閾値
２５ 過速度監視部
２６ 過速度演算部
２７ 過速度積算値
２８ 過速度アラーム閾値
２９ 過速度積算値データ履歴
３０ 偏差過大監視部
３１ 偏差演算部
３２ 偏差積算値
３３ 偏差過大アラーム閾値
３４ 偏差積算値データ履歴
３５ 温度センサ
３６ 異常監視部
８ モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 10 Host apparatus 11 Position control part 12 Speed control part 13 Current control part 18 Speed detector 19 Position detector 20 Overload monitoring part 21 Overload calculation part 22 Overload integrated value 23 Overload integrated value data history 24 Load alarm threshold 25 Overspeed monitoring unit 26 Overspeed calculating unit 27 Overspeed integrated value 28 Overspeed alarm threshold 29 Overspeed integrated value data history 30 Deviation excessive monitoring unit 31 Deviation calculating unit 32 Deviation integrated value 33 Deviation excessive alarm threshold 34 Deviation Integrated value data history 35 Temperature sensor 36 Abnormality monitoring unit 8 Motor

Claims (4)

上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御装置において、
前記上位装置からの位置指令値と位置フィードバック値との差と、許容偏差値との差分の総和より偏差を偏差演算部で演算して偏差積算値とし、前記偏差積算値を履歴データとして偏差積算値データ履歴に格納し、前記偏差積算値が偏差過大アラーム閾値を超えると偏差過大アラームを検出し、実行する偏差過大アラーム処理する工程と、
前記位置制御部からの速度指令値と許容速度値との差分の総和より過速度を過速度演算部で演算して過速度積算値とし、前記過速度積算値を履歴データとして過速度積算値データ履歴に格納し、前記過速度積算値が過速度アラーム閾値を超えると過速度アラームを検出し、実行する過速度アラーム処理する工程と、
前記速度制御部からの電流指令値と許容電流値との差分の総和より過負荷を過負荷演算部で演算して過負荷積算値とし、前記過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴に格納し、前記過負荷積算値が過負荷アラーム閾値を超えると過負荷アラームを検出し、実行する過負荷アラーム処理する工程と、
前記モータの状態を計測する温度、振動や湿度センサなどからなる外部センサからの状態値と許容状態値との差分の総和より異常度を偏差演算部で演算して状態積算値とし、前記状態積算値を履歴データとして状態積算値データ履歴に格納し、前記状態積算値が異常アラーム閾値を超えると異常アラームを検出し、実行する異常アラーム処理との少なくとも１つのアラーム処理を実行する工程からなることを特徴とする異常検出方法。 A position control unit that generates a speed command value from a position command value and a position feedback signal from a host device, a speed control unit that generates a current command value from a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit, and In a control device comprising a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit,
A deviation is calculated by a deviation calculator from the sum of the difference between the position command value and the position feedback value from the host device and the allowable deviation value, and the deviation is integrated as the deviation integrated value. Storing in the value data history, detecting an excessive deviation alarm when the deviation integrated value exceeds an excessive deviation alarm threshold, and executing an excessive deviation alarm process;
The overspeed is calculated by the overspeed calculation unit from the sum of the difference between the speed command value from the position control unit and the allowable speed value to obtain an overspeed integrated value, and the overspeed integrated value data is obtained by using the overspeed integrated value as history data. Storing in history, detecting an overspeed alarm when the overspeed integrated value exceeds an overspeed alarm threshold, and executing an overspeed alarm process;
The overload is calculated by the overload calculation unit from the sum of the difference between the current command value from the speed control unit and the allowable current value to obtain an overload integrated value, and the overload integrated value data is obtained by using the overload integrated value as history data. Storing in history, detecting an overload alarm when the overload integrated value exceeds an overload alarm threshold, and executing an overload alarm process;
The degree of abnormality is calculated by a deviation calculator from the sum of the difference between the state value from the external sensor consisting of a temperature, vibration, humidity sensor, etc. that measures the state of the motor and the allowable state value, and the state integrated value is obtained. Storing the value as history data in the state integrated value data history, detecting an abnormal alarm when the state integrated value exceeds the abnormal alarm threshold, and executing at least one alarm process including an abnormal alarm process to be executed An abnormality detection method characterized by the above. 前記アラームを検出した場合は、前記偏差、前記過速度、前記過負荷または前記状態の積算値の前記偏差、前記過速度、前記過負荷または前記状態の積算値データ履歴への格納を停止することを特徴とする請求項１記載の異常検出方法。   When the alarm is detected, storage of the deviation, the overspeed, the overload or the accumulated value of the state in the deviation, the overspeed, the overload or the accumulated value data history of the state is stopped. The abnormality detection method according to claim 1. 上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御装置において、
位置指令値と位置フィードバック値との差と、許容偏差値から偏差過大積算値を偏差演算部で演算して、前記偏差積算値を履歴データとして偏差積算値データ履歴に記録するとともに、偏差積算値から偏差過大アラームを検出するとともに偏差過大アラーム処理を実行する偏差過大監視部と、
速度指令値と許容速度値から過速度積算値を過速度演算部で演算して、前記過速度積算値を履歴データとして過速度積算値データ履歴に記録するとともに、過速度積算値から過速度アラームを検出すると過速度アラーム処理を実行する過速度監視部と、
電流指令値と許容電流値から過負荷積算値を過負荷演算部で演算して、前記過負荷積算値を履歴データとして過負荷積算値データ履歴に記録するとともに、過負荷積算値から過負荷アラームを検出するとともに過負荷アラーム処理を実行する過負荷監視部と、
前記モータの状態を計測する外部センサからの信号をもとに運転状況を監視する異常監視部との少なくとも１つを有することを特徴とする制御装置。 A position control unit that generates a speed command value from a position command value and a position feedback signal from a host device, a speed control unit that generates a current command value from a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit, and In a control device comprising a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit,
The deviation overcalculated value is calculated from the difference between the position command value and the position feedback value and the allowable deviation value by the deviation calculating unit, and the deviation integrated value is recorded as history data in the deviation integrated value data history. An excessive deviation monitoring unit that detects an excessive deviation alarm and executes an excessive deviation alarm process,
The overspeed integrated value is calculated from the speed command value and the allowable speed value by the overspeed calculation unit, and the overspeed integrated value is recorded as history data in the overspeed integrated value data history. An overspeed monitoring unit that executes overspeed alarm processing upon detection of
Calculate the overload integrated value from the current command value and allowable current value in the overload calculation unit, record the overload integrated value as history data in the overload integrated value data history, and overload alarm from the overload integrated value An overload monitoring unit that detects overload and executes overload alarm processing;
A control apparatus comprising: at least one of an abnormality monitoring unit that monitors an operation state based on a signal from an external sensor that measures the state of the motor. 上位装置からの位置指令値と位置フィードバック信号とにより速度指令値を生成する位置制御部と、前記位置制御部からの速度指令値と速度フィードバック信号とにより電流指令値を生成する速度制御部と、前記速度制御部からの電流指令値と電流フィードバック信号とによりモータに通電する電流を生成する電流制御部とを備えた制御システムにおいて、
前記上位装置等から偏差、過速度、過負荷または状態の積算値および偏差、過速度、過負荷または状態の積算値データ履歴の少なくとも１つについて、読み出し、グラフ表示、モータ運転状況の解析および位置指令値パターン生成の機能が具備されたことを特徴とする制御システム。 A position control unit that generates a speed command value from a position command value and a position feedback signal from a host device, a speed control unit that generates a current command value from a speed command value and a speed feedback signal from the position control unit, and In a control system including a current control unit that generates a current to be supplied to the motor by a current command value and a current feedback signal from the speed control unit,
At least one of deviation, overspeed, overload or status integrated value and deviation, overspeed, overload or status integrated value data history from the above-mentioned upper device, etc., readout, graph display, motor operation status analysis and position A control system comprising a command value pattern generation function.
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