JP3775416B2

JP3775416B2 - インバータ装置

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Publication number: JP3775416B2
Application number: JP2004027148A
Authority: JP
Inventors: 博清水; 純一植野; 公一久保; 隆浅井; 雅和小松; 泰之多賀野; 敏之尾崎
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2006-05-17
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Description

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。

従来のインバータ装置は、その出力電流を検出し、インバータ装置やモータの破損に至るような過大な電流が流れたときには、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）。
特開平９−７０１７７号公報

このように従来のインバータ装置では、その出力電流が過大になったときに、インバータ装置やモータを保護するために異常であるとして運転を停止するものである。

かかるインバータ装置では、例えば、モータあるいはモータによって駆動されるユーザの各種のシステムを構成する機器や部品などの構成要素が、摩耗や劣化などを生じて交換や補修の時期が到来しつつあるにも拘わらず、それを把握することはできない。このため、ユーザのシステムを構成するモータ、機器あるいは部品などが故障したり、破損したりしてシステムの稼動を停止せざるを得ない事態が生じる場合がある。

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、インバータ装置を備えるシステムの構成要素が、破損や故障する以前に、その傾向を把握できるようにして交換や補償などの適宜の措置をとって予防保全を図ることができるインバータ装置を提供することを目的とする。

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。

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、ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、前記制御回路部は、外部のセンサからの検出出力に基づいて、当該インバータ装置に関連するシステムの動作時間を計測する計測部と、動作時間の閾値を記憶する記憶部と、前記計測した動作時間を前記閾値と比較する比較部とを備え、前記比較部での比較結果を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものであり、当該インバータ装置は、モータに交流電力を供給するものであり、前記センサは、前記モータの駆動に起因する動作を検出するものである。

動作時間とは、動作の時間をいい、この動作には、物体の移動などの動きは勿論、温度の動きである温度の変動や粘度の変動、液面レベルの変動、圧力の変動などの各種の動きを含むものである。

また、動作は、上述のように本発明のインバータ装置を備えるシステムにおける動作をいい、いずれの動作を対象とするかは、システムの構成やユーザの要求などに応じて適宜選択される。

ここで、センサからの検出出力に基づいて、動作時間を計測するとは、少なくともセンサの検出出力を用いて動作時間を計測することをいい、センサの検出出力のみに基づいて動作時間を計測してもよいし、他とセンサの検出出力とを組み合わせて動作時間を計測してもよい。

センサは、動作時間の計測に用いるものであるから、対象とする動作に応じて、適宜のセンサ、例えば、近接センサ、温度センサ、レベルセンサ、流量センサなどの各種のセンサを用いることができる。

ここで、モータの駆動に起因する動作とは、モータが駆動されることによって生じる動きをいい、モータ自身の動きは勿論、例えば、モータが駆動されてコンベアが物体を搬送するシステムでは、コンベアの動きや搬送される物体の動きなどであり、モータが駆動されてポンプを介して液体をタンクに供給するようなシステムでは、タンクの液面レベルの動き（変動）などであり、また、モータが駆動されて冷却ファンによって室内に送風するようなシステムでは、室内の温度の動き（変動）などである。

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やコンフィグレータ（説明は後述）等の外部機器と通信を行えるので、インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データを外部機器に送信することができる。このため、プログラマブルコントローラは、受信した状態データに応じた処理、例えば、保守点検の時期であることを報知することができるし、また、コンフィグレータでは、受信した状態データをグラフィック表示し、オペレータは状態データの変化を監視することにより変化が正常でないと判定されるときには、保守点検を行って予防保全を図ることができる。

しかも、計測した動作時間を、予め記憶されている閾値と比較することにより、動作時間が、閾値よりも長くなっているか否かを把握できることになる。したがって、閾値を、例えば、正常に動作していると判定できる時間とすることにより、計測された動作時間が、閾値を越えるような場合には、正常な動作が行われていないと判定することができる。これに基づいて、その動作を行う機器や部品等のシステムの構成要素の保守点検を行うことができ、これによって、システムが停止したり、故障したりする以前に、予防保全を図ることができる。

さらに、外部のセンサを用いて、所望の動作を検出し、それに基づいて、動作時間を計測できることになる。
また、インバータ装置によって交流電力が供給されるモータの駆動に起因する動作時間を計測して閾値と比較するので、本発明のインバータ装置を備えるシステムにおいて、モータの駆動によって動作する機器や部品などの構成要素が、正常と判定される時間内に動作しているか否かを把握できることになる。

また、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、ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、前記制御回路部は、外部のセンサからの検出出力に基づいて、当該インバータ装置に関連するシステムの動作時間を計測する計測部と、動作時間の閾値を記憶する記憶部と、前記計測した動作時間を前記閾値と比較する比較部とを備え、前記比較部での比較結果を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものであり、前記センサは、当該インバータ装置に接続される出力機器の出力に起因する動作を検出するものである。

ここで、出力機器とは、電磁弁、リレー、電磁接触器などをいい、出力機器の出力に起因する動作とは、例えば、電磁弁がＯＮして空気圧によってシリンダを駆動するようなシステムでは、シリンダのロッドの動きなどである。

本発明によると、インバータ装置に接続されている電磁弁やリレーなどの出力機器の出力に起因する動作時間を計測して閾値と比較した比較結果を、ネットワークを介してプログラマブルコントローラやコンフィグレータ等の外部機器に送信できるので、外部機器では、出力機器の出力によって動作する機器や部品などの構成要素が、正常と判定される時間内に動作しているか否かを把握できることになり、例えば、保守点検の時期であることを報知することにより、オペレータが保守点検を行って予防保全を図ることができる。

本発明の他の実施態様においては、前記計測部は、当該インバータ装置の運転指令の変化および前記センサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測するものである。

この実施態様によると、インバータ装置によって交流電力が供給されるモータに対する運転指令が変化、例えば、運転指令がＯＮしてから前記モータの駆動に起因する動作を検出するセンサの検出出力が得られるまでの時間を動作時間として計測することができる。

本発明の他の実施態様においては、前記計測部は、前記出力機器への制御出力の変化および前記センサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測するものである。

この実施態様によると、インバータ装置に接続されている電磁弁やリレーなどの出力機器への制御出力が変化（例えば、制御出力がＯＦＦからＯＮに変化）してからセンサで検出出力が得られるまでの時間を動作時間として計測することができる。

本発明の好ましい実施態様においては、前記センサは複数であり、前記計測部は、複数のセンサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測するものである。

この実施態様によると、例えば、複数のセンサの内の一つのセンサの検出出力に基づいて動作時間の計測を開始し、他のセンサの検出出力に基づいて、動作時間の計測を停止することができる。

また、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、ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、前記制御回路部は、前記主回路部からの出力電流値をサンプリングして記憶部に時系列に格納することにより電流トレースを行う電流トレース部と、前記サンプリングされた出力電流値をサンプリングしたときの当該インバータ装置の運転状態を示すステータス情報を、前記サンプリングされた出力電流値に対応づけて記憶部に格納するステータス情報トレース部とを備え、前記電流トレース部でトレースした出力電流値を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものである。

本発明によると、ネットワークを介してプログラマブルコントローラやコンフィグレータ等の外部機器と通信を行えるので、インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データ、すなわち、電流トレース部でトレースした出力電流値を外部機器に送信することができるので、例えば、コンフィグレータ等の外部機器でグラフィック表示することにより、オペレータは、出力電流値の変化を監視できることになる。したがって、出力電流値の変化が正常でないと判断されるときには、保守点検を行うことによって、システムが停止したり、故障したりする以前に、予防保全を図ることができる。

しかも、サンプリングした出力電流値と共に、その出力電流値に対応する運転状態、例えば、加減速中、停止中あるいは直流制動中といった運転状態をステータス情報として格納するので、どのような運転状態で取得された出力電流値であるかを把握できることになり、出力電流値を、運転状態と対応させて精度よく監視できることになる。

また、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、ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、前記制御回路部は、前記主回路部からの出力電流値をサンプリングして記憶部に時系列に格納することにより電流トレースを行う電流トレース部と、前記サンプリングされた出力電流値をサンプリングしたときの当該インバータ装置の運転状態を示すステータス情報を、前記サンプリングされた出力電流値に対応づけて記憶部に格納するステータス情報トレース部とを備え、前記電流トレース部および前記ステータス情報トレース部でトレースした出力電流値およびステータス情報を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものである。

本発明によると、サンプリングされた出力電流値と、そのサンプリングされた出力電流値をサンプリングしたときの運転状態（例えば、加減速中、停止中あるいは直流制動中といったインバータ装置の運転状態）などのトレースデータをコンフィグレータに送信することができる。このため、コンフィグレータでは、受信したトレースデータをグラフィック表示することにより、出力電流値と運転状態の変化を組み合わせて監視することができるようになり、より精度の高い保守点検や予防保全が可能となる。

本発明の他の実施態様においては、前記電流トレース部は、状態が変化したことを示すトリガに基づいて、前記電流トレースを行うものである。

ここで、状態が変化したことを示すトリガとは、例えば、正転指令ＯＮ、逆転指令ＯＮといったように運転指令が変化したり、例えば、出力周波数が目標周波数に一致した周波数一致ＯＮなどである。

この実施態様によると、例えば、運転指令が変化したといった状態の変化と関連づけて出力電流値のトレースを行うことができることになり、出力状態の変化に関連づけて必要な期間の出力電流値をトレースして監視できることになる。

以上のように本発明によれば、動作時間を計測して閾値と比較することによって、正常に動作が行われているか否かを把握することができ、これに基づいて、保守点検を行ってシステムが停止したり、故障したりする以前に、予防保全を図ることができる。

また、本発明によれば、出力電流値をトレースするので、トレースしたデータに基づいて、出力電流を監視して予防保全を図ることができる。

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。

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。

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、スレーブ装置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。

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。

伝送路４には、インバータ装置３以外にもスレーブ装置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。これらスレーブ装置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、スレーブ装置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、スレーブ装置６を介して出力機器８に対して出力される。

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。

また、伝送路４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に接続されているＰＬＣマスタユニット２、インバータ装置３、スレーブ装置６などの設定や管理を可能とするものである。

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。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。

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。

制御回路部１１は、後述する計測部、記憶部、比較部や電流トレース部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。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。

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を備えるユーザのシステムを構成する機器や部品などの構成要素が、摩耗や劣化などによって破損や故障に至る前に、交換や補修などを行って予防保全を図ることができるように次にように構成している。

すなわち、この実施の形態のインバータ装置３では、ユーザのシステムにおける所望の動作の時間を監視し、その動作の時間が、予め定めた閾値以上になったときには、動作に時間がかかり過ぎているとして予防保全作業を実行すべき状態であると判定する。具体的には、インバータ装置３内の所定メモリ上に予め定義されている「予防保全のステータス情報」と呼ばれるビットデータをＯＦＦ（「０」）からＯＮ（「１」）にするものであり、この予防保全のステータス情報が、上位のＰＬＣマスタユニット２に送信され、ユーザは、それに基づいて、動作に関連する構成要素の点検などを行うことが可能となる。

例えば、インバータ装置３から電源が供給されるモータ５によってコンベアが駆動されてコンベア上の物体が搬送されるシステムにおいて、インバータ装置３がモータ５を正転させる指令（正転指令と呼ぶ）をＯＮしてからコンベア上の物体が所定の位置に到達して外部センサで検出されるまでの時間を動作時間として監視し、この動作時間が、予め定めた閾値以上になったときには、正常に動作していないとして、ユーザに対して、モータやコンベア等のシステムの構成要素の保守点検を促すことができるものである。

また、例えば、インバータ装置３に接続されている出力機器８としての電磁弁を制御してシリンダを駆動するシステムにおいて、インバータ装置３が電磁弁に対して出力指令をＯＮしてからシリンダのロッドが所定の位置に到達して外部センサで検出されるまでの時間を動作時間として監視し、この動作時間が、予め定めた閾値以上になったときには、正常に動作していないとして、ユーザに対して、システムを構成する要素であるシリンダ等の保守点検を促すことができるものである。

このように監視すべき動作時間は、インバータ装置を備えるユーザのシステムの構成やユーザの要求などによって、種々の態様があるが、この実施の形態のインバータ装置３では、基本的に、次の２種類の動作時間を計測して監視するものである。

（１）複数の外部センサを接続し、複数の外部センサの出力変化の時間差を動作時間として計測するものである。

例えば、第１の外部センサがＯＮした時点から第２の外部センサがＯＮする時点までの時間を動作時間として計測するのである。

（２）外部センサを接続し、運転指令や出力機器に対する出力状態を示す内部のステータス情報が変化した時点から前記外部センサの出力変化までの時間を動作時間として計測するのである。

例えば、正転指令あるいは逆転指令（インバータ装置３がモータ５を逆転する指令）をＯＮしたという内部のステータス情報が変化した時点から外部センサがＯＮするまでの時間を動作時間として計測するのである。

また、例えば、リレーや電磁弁等の出力機器に対して出力指令をＯＮしたという内部のステータス情報が変化した時点から外部センサの出力変化までの時間を動作時間として計測するものである。

インバータ装置は、従来からセンサ等の入力機器およびリレー等の出力機器を接続できるので、従来の構成を利用して動作時間を計測することができる。このような計測は、制御回路２０によって行われる。

インバータ装置３の制御回路２０は、以上のようにして動作時間を計測する計測部と、予め設定された閾値が格納された記憶部と、計測された動作時間と、記憶部に格納されている閾値とを比較する比較部としての機能を備えており、計測した動作時間が、閾値以上になったときには、予防保全のためのステータス情報を、「０」（ＯＦＦ）から「１」（ＯＮ）に変化させる。

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。また、上述の２種類の動作時間のいずれの動作時間を計測するか、さらに、内部のステータス情報として何を用いるかなどの設定もコンフィグレータ９を操作して行われる。また、動作時間を計測するための外部センサや出力機器８は、ユーザが、操作マニュアル等に基づいて、所定のＩ／Ｏ端子２７に接続する。

予防保全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、ステータス情報がＯＮしたときには、ユーザに対して、その旨を報知するための適宜の処理を行う。

予防保全のステータス情報は、動作時間の計測が行われる度に、更新されて閾値と比較されるので、計測された動作時間が、閾値を越えて、一旦、予防保全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、計測された動作時間が閾値以上となって予防保全のステータス情報がＯＮしたときには、以降の計測による動作時間が閾値未満であっても、予防保全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を設定できるようにしている。

さらに、それまでに計測された動作時間の内の最大の動作時間をピーク値として記憶する動作時間ピーク値ホールド機能も有している。

次に、動作時間の計測の基本的な動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、動作時間計測の開始の要素を要素１とし、動作時間計測の停止の要素を、要素２としている。要素１としては、例えば、上述の運転指令などの内部のステータス情報であり、要素２としては、例えば、外部センサである。

先ず、要素１がＯＮしたか否かを判断し（ステップｎ１）、ＯＮしたときには、動作時間計測の開始時間を取得し（ステップｎ２）、要素２がＯＮしたか否かを判断し（ステップｎ３）、ＯＮしたときには、動作時間計測の停止時間を取得し（ステップｎ４）、動作時間計測の開始から停止までの時間を演算し、動作時間の現在値として格納する（ステップｎ５）。

次に、現在値は、それまでに格納されているピーク値よりも大きいか否かを判断し（ステップｎ６）、大きいときには、現在値を新たなピーク値として入れ替え（ステップｎ７）、現在値は、閾値以上であるか否かを判断し（ステップｎ８）、閾値以上であるときには、予防保全のステータス情報のＯＮ処理を行い（ステップｎ９）、全ての計測が終了したか否かを判断し（ステップｎ１０）、終了したときには、処理を終了し、終了していないときには、ステップｎ１に戻る。

ステップｎ８において、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ｎ１１）、ステータスホールドモードが設定されているときには、ステップｎ１０に移り、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、予防保全のステータス情報のＯＦＦ処理を行ってステップｎ１０に移る（ステップｎ１２）。

図４および図５は、この実施の形態の動作例を示すタイムチャートである。これらの図においては、上述の図３の基本的な動作とは異なる特殊な場合の動作例を併せて示している。

これらの図において、（ａ）は要素１の状態変化、（ｂ）は要素２の状態変化、（ｃ）は予防保全のステータス情報のビットをそれぞれ示している。

先ず、図４においては、要素１がＯＮしてから要素２がＯＮするまでの動作時間Ｔ１は、閾値以上ではなく、予防保全のステータス情報はＯＦＦしており、要素１がＯＮしてから要素２が再びＯＮするまでの動作時間Ｔ２は、閾値以上であり、予防保全のステータス情報がＯＮとなる。

また、要素１が２回目にＯＮしてから３回目にＯＮするまでの期間内には、要素２がＯＮしていないので、動作時間の計測は行わない。

要素１が３回目にＯＮしてから要素２がＯＮするまでの時間Ｔ３は、閾値以上ではなく、予防保全のステータス情報がＯＦＦとなる。

また、図５においては、要素１がＯＮしてから要素２がＯＮするまでの時間Ｔ４が動作時間として計測されるが、この動作時間Ｔ４は、要素２が以前にＯＮしている期間も含んで計測される。この動作時間Ｔ４は、閾値以上ではなく、予防保全のステータス情報は、ＯＦＦのままである。また、要素１がＯＮしてから要素２が再びＯＮするまでの動作時間Ｔ５は、閾値以上であるので、予防保全のステータス情報がＯＮとなる。

次に、いくつかの具体的な実施例に適用して説明する。

（実施例１）
図６は実施例１の構成を示す図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。

この実施例では、シリンダ２８の故障、劣化等を把握して交換や補修を行うものである。インバータ装置３は、シリンダ２８を駆動するための出力機器としての電磁弁に対する出力指令をＯＮしてからシリンダロッドが所定位置に移動したことが入力機器としてのセンサで検出されるまでの時間を動作時間として計測するものである。

すなわち、図７（ａ）に示される電磁弁に対する出力指令がＯＮしてからシリンダのロッド位置を検出する同図（ｂ）に示されるセンサからの入力がＯＮするまでの時間を、動作時間ｔとして計測し、この計測された動作時間ｔが、予め定められている閾値以上になったときに、同図（ｃ）に示されるように、予防保全のステータス情報のビットをＯＮしてユーザに保守点検を促すものである。

（実施例２）
この実施例では、図８に示すように、インバータ装置３には、コンベア２９によって搬送される物体３０を、上流側の第１の通過位置および下流側の第２の通過位置においてそれぞれ検知する第１，第２のセンサ３１，３２が接続されている。

このインバータ装置３では、第１のセンサ３１で物体３０が検知されてから第２のセンサ３２で物体３０が検知されるまでの時間を動作時間として計測するものである。

すなわち、図９（ａ）に示される第１のセンサ３１からの入力がＯＮしてから同図（ｂ）に示される第２のセンサ３２からの入力がＯＮするまでの時間を、動作時間ｔとして計測し、この計測された動作時間ｔが、予め定められている閾値以上になったときに、同図（ｃ）に示されるように、予防保全のステータス情報のビットをＯＮしてユーザに保守点検を促すものである。

これによって、ユーザは、例えば、コンベアの劣化、故障、モータの巻き込み、油切れ等の何らかの異常を把握することができ、交換や補修等を行うことが可能となる。

（実施例３）
この実施例では、図１０に示すように、インバータ装置３には、コンベア３３によって搬送される物体３４が所定の位置を通過するのを検知するセンサ３５が接続されている。また、このコンベア３３は、インバータ装置３によって制御されるモータ５によって駆動されている。

このインバータ装置３では、モータ５に対する正転指令のＯＮからセンサ３５で物体３４が検知されるまでの時間を動作時間として計測するものである。

すなわち、図１１（ａ）に示されるＰＬＣマスタユニット２からの正転指令の入力がＯＮしてから同図（ｂ）に示されるセンサ３５からの入力がＯＮするまでの時間を、動作時間ｔとして計測し、この計測された動作時間ｔが、予め定められている閾値以上になったときに、同図（ｃ）に示されるように、予防保全のステータス情報のビットをＯＮしてユーザに保守点検を促すものである。

この実施の形態のインバータ装置３は、以上のような動作時間の監視機能に加えて、上述の図２に示される出力電流検出回路１６で検出される出力電流値を所定のサンプリング間隔でサンプリングして制御回路２０のバッファに時系列に逐次記憶する、すなわち、出力電流をトレースする機能を有しており、トレースした出力電流値を必要に応じて伝送路４を介して図１に示されるコンフィグレータ９に送信し、コンフィグレータ９によって出力電流値をグラフィック表示して監視を行えるようにしている。

この実施の形態では、例えば、１０ｍｓ〜１００ｓまでの間でユーザによって設定されたサンプリング間隔で、インバータ回路１５の出力電流を逐次サンプリングしてバッファに格納する次の５種類の電流トレースモードを備えており、ユーザが、コンフィグレータ９を操作することで選択された電流トレースモードを示す情報が、不揮発性メモリ２１の所定場所に格納されるように構成されている。

また、ユーザがコンフィグレータ９を操作することで、出力電流のトレースを停止するようにインバータ装置３に指示できるように構成されている。
（１）ノーマルモード
インバータ装置３は、ノーマルモードでのトレースを開始する所定コマンドを受信するとトレースを開始する。

トレースを開始後、コンフィグレータ９からのトレース停止指示を受け付けるまで、電流値のトレースを続けるモードである。バッファの容量がなくなると、古いトレースデータに新しいトレースデータが上書きされる。
（２）バッファフル停止モード
インバータ装置３は、バッファフル停止モードでのトレースを開始する所定コマンドを受信するとトレースを開始する。

トレースを開始後、バッファの容量がなくなると、電流値のトレースを停止するモードである。

次の３種のモードは、インバータ装置３の内部の状態の変化（例えば、内部の状態を示すステータス情報の変化）をきっかけ（トリガ）として、トレースを停止する。その停止の動作は、モードによって異なるので以下に説明する。
（３）開始トリガモード
インバータ装置３は、開始トリガモードでのトレースを開始する所定コマンドを受信するとトレースを開始する。

トレースを開始後、トリガが発生すると、トリガ発生以降の電流値のトレースをバッファの容量分実行後に停止するモードである。
（４）中間トリガモード
インバータ装置３は、中間トリガモードでのトレースを開始する所定コマンドを受信するとトレースを開始する。

トレースを開始後、トリガが発生すると、トリガの発生を境にその前後にトレースした
電流値をバッファの容量分記憶するモードである。
（５）終了トリガモード
インバータ装置３は、終了トリガモードでのトレースを開始する所定コマンドを受信するとトレースを開始する。

トレースを開始後、トリガが発生すると、トレースを停止するモードである。

上記（３）〜（５）のモードに用いられるトリガとして、この実施の形態では、インバータ装置５内部の状態を示すデータの集まりであるステータス情報の変化を用いている。ステータス情報の具体例としては、例えば、正転指令がＯＮかどうかをあらわす正転指令フラグ、逆転指令がＯＮかどうかをあらわす逆転指令フラグ、出力周波数が目標の周波数に一致しているかどうかをあらわす周波数一致フラグ、および、インバータ装置内部で異常が発生したことを示す異常フラグがある。これらのフラグの変化（例えば、ＯＦＦ（０）からＯＮ（１）への変化）をトリガとして用いることができる。

なお、トリガとして、上述の４種類のトリガに限らず、他のトリガを用いるようにしてもよく、また、トリガの数も限定されない。

さらに、この実施の形態では、制御回路２０は、電流値をトレースするとともに、その電流値に対応する内部の状態を示すステータス情報を、電流値に対応させてバッファに格納するステータス情報トレース機能を備えている。

この電流値に対応させてバッファに格納するステータス情報は、インバータ装置３の所定メモリに格納されるもので、従来の３種類のステータス情報(運転中フラグ、零速中フラグ、周波数一致中フラグ)の組み合わせとして構成され、「０」、「１」、「２」、「３」の４種類である。ここで、運転中フラグはモータ５が通電中であるかどうかをあらわすフラグであり、零速中フラグはモータ５が回転していない状態であるかどうかをあらわすフラグであり、周波数一致中フラグは出力周波数が目標値に一致しているかどうかをあらわすフラグである。

この４種類のステータス情報と、従来の３種類のステータス情報との対応関係を表１に示すとともに、図１２に出力周波数を含むタイムチャートの一例を示す。

ステータス情報「０」は、図１２（ｂ）に示される運転中フラグが「ＯＦＦ」の場合、すなわち、図１２（ａ）に示されるように動作停止中であって、データが無い状態を示している。ステータス情報「１」は、運転中フラグが「ＯＮ」、図１２（ｃ）に示される零速中フラグが「ＯＮ」の場合、すなわち、図１２（ａ）に示される直流制動期間中であることを示し、最低出力周波数に達していないのでモータは回転していないが、電流は消費されている状態を示している。

ステータス情報「２」は、運転中フラグが「ＯＮ」、零速中フラグが「ＯＦＦ」、図１２（ｄ）に示される周波数一致中フラグが「ＯＦＦ」の場合、すなわち、図１２（ａ）に示されるようにモータが加速中または減速中であることを示し、ステータス情報「３」は、周波数一致中フラグが「ＯＮ」の場合、すなわち、図１２（ａ）に示されるように、モータが加減速なしに等速（目標速度１または目標速度２に等しい速度）で回転してい状態を示している。

このように出力電流値をトレースするとともに、その出力電流値が、いずれの状態、すなわち、動作停止中、直流制動期間中、加減速中、周波数一致中のいずれの状態で取得されたかのステータス情報（「０」〜「３」）を出力電流値に対応させてバッファに時系列に逐次格納するものである。

なお、運転状態を示すステータス情報は、上述の４種類に限るものではなく、他のステータス情報を用いてよく、また、用いるステータス情報の数も限定されない。

次に、トレースデータの構造について説明する。

電流値データは、図１３に示されるように、ＵＮＩＴ型の２ｂｙｔｅ（Ｈ，Ｌ）のデータ構造であり、１５０個（０〜１４９）のバッファに格納するようにしている。

また、ステータスデータも、ＵＮＩＴ型の２ｂｙｔｅ（Ｈ，Ｌ）のデータ構造であり、この実施の形態では、下位の０〜７ビットを使用し、上位の８〜１５ビットは使用しておらず、図１４に示されるように、１５０個（０〜１４９）のバッファに格納するようにしている。

また、下位０〜７ビットの内、０，１ビットで、上述の４種類のステータス情報、すなわち、動作停止中（００）、直流制動期間中（０１）、加減速中（０２）および周波数一致中（０３）を示し、２〜５ビットは未使用、６ビット目でトレースデータの格納順における最後尾（先頭）であるか否かを示し、７ビット目でトリガの発生時点に格納されたトレースデータであるか否かを示すようにしている。

したがって、取得された電流値が、動作停止中、直流制動期間中、加減速中および周波数一致中のいずれの状態で取得されたか否かを把握できるとともに、トレースデータの格納順における最後尾（先頭）であるか否か、さらには、トリガの発生時点に格納されたトレースデータであるか否かを把握できることになる。

次に、この実施の形態のバッファ処理構造について説明する。

この実施の形態では、図１５に示されるように、トレース実行中に電流値などのトレースデータを格納するトレース用のバッファとしての第１のＲＡＭエリア３６と、ユーザアクセス用のバッファとしての第２のＲＡＭエリア３７とを備えており、第１のＲＡＭエリア３６に格納されたトレースデータを、トレースが終了した後に、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７に転送するようにしている。これによって、トレース中であっても、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７から前回のトレースデータを読み出すことができるようにしている。

トレース用の第１のＲＡＭエリア３６からユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７へのトレースデータの転送は、次のようにして行われる。

上述（１）のモード（ノーマルモード）あるいは、上述（３）〜（５）のモード（開始トリガモード、中間トリガモード、終了トリガモード）では、トレース用の第１のＲＡＭエリア３６には、順次トレースデータを書き込み、容量一杯になると、図１６に示されるように最上位アドレスに戻して旧いトレースデータに順次上書きする。

そして、制御回路部１１は、コンフィグレータ９からのトレース停止指示を受け付けるか、または、上述（３）〜（５）のモードでのトレース動作を停止するきっかけになるトリガの発生によりトレースを終了する。その後、第１のＲＡＭエリア３６に格納されたトレースデータをユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７に転送する。ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７に転送する際には、矢符Ａで示されるように、最新のポインタのトレースデータを起点にして、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７の最上位から順次コピー処理を行って、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７の最上位には、常に最新のトレースデータが格納されるようにしている。

また、制御回路部１１は、上述（２）のモード（バッファフル停止モード）では、図１７に示されるように、トレース用の第１のＲＡＭエリア３６には、順次トレースデータを書き込み、容量一杯になるか、コンフィグレータ９からのトレース停止指示を受け付けるまで書き込みを続ける。

そして、トレース用の第１のＲＡＭエリア３６に書き込まれたトレースデータをユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７に転送する際には、矢符Ｂ（コンフィグレータ９からのトレース停止指示を受け付けた場合）や矢符Ｃ（容量一杯）に示されるように、最新のポインタのトレースデータを起点にして、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７の最上位から順次コピー処理を行って、ユーザアクセス用の第２のＲＡＭエリア３７の最上位には、常に最新のトレースデータが格納されるようにしている。なお、コンフィグレータ９からのトレース停止指示を受け付けない限り、第１のＲＡＭエリア３６の最新ポインタの位置は、容量一杯にとなる最下位アドレスに固定されることになる。

（その他の実施の形態）
上述の実施の形態では、計測された動作時間と比較する閾値は、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。

上述の実施の形態では、計測された動作時間が、閾値を越えたときに、正常でないと判定したけれども、本発明の他の実施の形態として、閾値未満であるときに、正常でないと判定してもよい。

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１のインバータ装置のブロック図である。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１の実施の形態の動作例を示すタイムチャートである。図１の実施の形態の他の動作例を示すタイムチャートである。図１の実施の形態の具体例の概略構成図である。図６のタイムチャートである。図１の実施の形態の他の具体例の概略構成図である。図８のタイムチャートである。図１の実施の形態の更に他の具体例の概略構成図である。図１０のタイムチャートである。出力周波数と各ステータスとの対応関係を示すタイムチャートである。電流トレースのバッファ構成を示す図である。ステータス情報トレースのバッファ構成を示す図である。トレースデータのバッファの構成を説明するための図である。トレースデータの転送を説明するための図である。トレースデータの転送を説明するための図である。

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
９コンフィグレータ
１０主回路部
１１制御回路部
２０制御回路
２４通信回路
３１，３２，３５センサ

Claims

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、
ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、
前記制御回路部は、外部のセンサからの検出出力に基づいて、当該インバータ装置に関連するシステムの動作時間を計測する計測部と、動作時間の閾値を記憶する記憶部と、前記計測した動作時間を前記閾値と比較する比較部とを備え、前記比較部での比較結果を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものであり、
当該インバータ装置は、モータに交流電力を供給するものであり、前記センサは、前記モータの駆動に起因する動作を検出するものであることを特徴とするインバータ装置。
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、
ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、
前記制御回路部は、外部のセンサからの検出出力に基づいて、当該インバータ装置に関連するシステムの動作時間を計測する計測部と、動作時間の閾値を記憶する記憶部と、前記計測した動作時間を前記閾値と比較する比較部とを備え、前記比較部での比較結果を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信するものであり、
前記センサは、当該インバータ装置に接続される出力機器の出力に起因する動作を検出するものであることを特徴とするインバータ装置。
前記計測部は、当該インバータ装置の運転指令の変化および前記センサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測する請求項１または２に記載のインバータ装置。
前記計測部は、前記出力機器への制御出力の変化および前記センサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測する請求項２に記載のインバータ装置。
前記センサは、複数であり、前記計測部は、複数のセンサの検出出力に基づいて、前記動作時間を計測する請求項１〜４のいずれかに記載のインバータ装置。
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、
ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、
前記制御回路部は、前記主回路部からの出力電流値をサンプリングして記憶部に時系列に格納することにより電流トレースを行う電流トレース部と、前記サンプリングされた出力電流値をサンプリングしたときの当該インバータ装置の運転状態を示すステータス情報を、前記サンプリングされた出力電流値に対応づけて記憶部に格納するステータス情報トレース部と
を備え、前記電流トレース部でトレースした出力電流値を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信することを特徴とするインバータ装置。
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、
ネットワークを介して外部機器と通信する通信部を備えたインバータ装置において、
前記制御回路部は、前記主回路部からの出力電流値をサンプリングして記憶部に時系列に格納することにより電流トレースを行う電流トレース部と、前記サンプリングされた出力電流値をサンプリングしたときの当該インバータ装置の運転状態を示すステータス情報を、前記サンプリングされた出力電流値に対応づけて記憶部に格納するステータス情報トレース部とを備え、前記電流トレース部および前記ステータス情報トレース部でトレースした出力電流値およびステータス情報を、当該インバータ装置に関連する現在の状態をあらわす状態データとして前記通信部経由で外部機器へ送信することを特徴とするインバータ装置。
前記電流トレース部は、状態が変化したことを示すトリガに基づいて、前記電流トレースを行う請求項６または７に記載のインバータ装置。