JP3783625B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、モータを可変速駆動するインバータ装置、サーボ駆動装置などの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
第5図は従来のインバータ装置の構成を示すブロック図である。
図において、10はインバータ主回路、11は交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部、12は直流電圧を平滑するコンデンサ、13はトランジスタとダイオードから構成され、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部であり、コンバータ部11、コンデンサ12およびインバータ部13によりインバータ主回路10が構成される。14はインバータ部13からの出力により可変速駆動されるモータである。
また、20は外部とのインターフェイスを持ち、インバータ部13を制御するインバータ制御回路、21は不揮発性メモリ、22は周波数やパラメータ等の設定・表示を行う操作パネル、30は不揮発性メモリ21、操作パネル22と各々接続され、操作パネル22から入力される情報および不揮発性メモリ21に格納された情報に基づいて各種演算をするマイクロコンピュータ(以下、CPUと記す)である。
【0003】
また、操作パネル22は、データを表示するための表示部23、表示データの選択、変更、確定、インバータ装置の運転・停止等の操作を行うためのキー群24、回転角に応じて、0Vから5Vまで電圧を変化させ出力する可変抵抗器25から構成される。
【0004】
また、CPU30において、31は操作パネル22上のキー群24から与えられるON/OFFの信号を読み取るキー入力手段、32は操作パネル22上の可変抵抗器25から入力されるアナログ値を検出し、デジタル化する可変抵抗値入力手段、33はキー入力手段31と可変抵抗値入力手段32から得た入力信号を解析し、外部からの入力に応じたデータを出力するコントロールパネル制御手段、34は操作パネル22上の表示部23を制御する表示手段である。
35はコントロールパネル制御手段33から得た情報に基づいてインバータ部13のトランジスタをON/OFF制御することにより、インバータ装置の起動、停止、出力周波数の変更等の制御を行うインバータ制御手段であり、出力周波数、出力電流等の表示部23に出力するデータを作成し、コントロールパネル制御手段33にデータを受け渡す。
また、36は不揮発性メモリ21のデータを読出し、書込みをするためのメモリ交信手段であり、コントロールパネル制御手段33は必要に応じて、メモリ交信手段36に対し、不揮発性メモリ21のデータの読出し、書込みを要求する。
CPU30は内部にあらかじめソフトウエアにて構成されたキー入力手段31、可変抵抗値入力手段32、コントロールパネル制御手段33、表示手段34、インバータ制御手段35およびメモリ交信手段36により構成される。
【0005】
次に従来装置の動作について説明する。
電源からインバータ装置に電圧が供給されると、CPU30はメモリ交信手段36によって不揮発性メモリ21のデータを読み取り、該当するパラメータの情報に基づき、コントロールパネル制御手段33にて、適切なデータを表示部23に出力する。表示部23には通常、インバータ出力周波数を表示しておき、現在のインバータ装置の状態(運転状態、停止状態)、また運転状態であれば何Hzで運転しているかが分かるようにしている。
【0006】
出力周波数を変更する場合には、可変抵抗器25にてアナログ値で変更する場合と、キー群24中の“△”キーおよび“▽”キー(図示せず)のキー操作にてデジタル値で変更する場合との2パターンがある。これら2つの運転モードのパターンは、キー群24中の“運転モード切換”キー(図示せず)にて選択可能である。
【0007】
可変抵抗器25にて出力周波数を変更する場合には、まず“運転モード切換”キーにてアナログ運転モードを選択する。その情報はキー入力手段31から操作パネル22に受け渡され、インバータ制御手段35の内部の状態に応じて運転モードの変更が行われる。次に可変抵抗器25の操作が行われると(周波数設定時、時計方向に回転させると周波数設定値が増加する)、可変抵抗値入力手段32は、可変抵抗器25から入力される電圧を検出し、内部でデジタル値に変換する。デジタル化されたデータは、コントロールパネル制御手段33に受け渡され、あらかじめ不揮発性メモリ21に保存されている校正値データに応じて、設定周波数値に変換される。
【0008】
可変抵抗器での設定により出力周波数の変更をする場合に、出力周波数は可変抵抗器での設定後、一定の加減速時間で設定値に到達するために、目標の値に対してオーバーシュートを起こしたり、さらに再び合わせようとしてアンダーシュートが生じたりして、なかなか目標の値に合わせずらいという現象が生じがちであった。また、可変抵抗器での設定により出力周波数の変更をする場合に、60.0Hzといったような端数のない値にぴったり固定するのが困難であった。
【0009】
また、設定周波数をデジタル値で設定する場合には、上記と同様にして、まず運転モードをデジタル運転モードに切換え、次に、操作パネルの状態を遷移させるための“MODE”キー(図示せず)を押すなどの操作によって、表示/操作モードをモニタモードから周波数設定モードに変更する。そして、キー群24中の“△”キーおよび“▽”キーにて値を変更する。変更中の値は随時、表示部24に表示するので、オペレータは表示部24の値を見ながら“△”キーおよび“▽”キーを押して設定値を変更し、任意の値に設定した後に、変更後の数値を確定させる為の“SET”キー(図示せず)を押すなどの操作にて、その値を確定させる。
【0010】
コントロールパネル制御手段33は、オペレータが操作パネル22で入力した内容を、随時キー入力手段31およびボリューム入力手段32を経由して読み込む。例えば、コントロールパネル制御手段33は、キー入力手段31からの信号によって、インバータ装置の起動指令が入力されたことを検知すると、インバータ制御手段35に情報を受け渡し、インバータ制御手段35は出力周波数および出力電圧の算出を開始する。また、ボリューム入力手段37にてアナログ値の入力の変化が検出されれば、コントロールパネル制御手段33は、アナログ信号に応じて設定周波数を変化させ、インバータ制御手段35に情報を受け渡し、インバータ制御手段35は設定周波数に応じて出力周波数および出力電圧を変化さる。
【0011】
キーによる出力周波数の設定に関しては、まず、キー群24は、出力周波数モニタモード、周波数設定モードまたはパラメータ設定モード等(図示せず)のモード状態を遷移させる為の“MODE”キーを有しており、“MODE”キーが入力されるごとにキー入力手段31はその情報をコントロールパネル制御手段3に伝える。
【0012】
周波数設定モードでは、まず表示部23に現在の設定周波数の表示を行い、“△”キーおよび“▽”キーが入力されれば、キー入力手段31はキーが押されている時間あるいはキーが押された回数を計測し、変化量をコントロールパネル制御手段33に受け渡す。コントロールパネル制御手段33は、変化量に相当する周波数の変化分Δfを計算し、現在の設定周波数に加算し、表示手段34にデータを受け渡し、そこで変換した文字データを表示部23に出力する。そして、キー群24中で確定の意味を持つ“SET”キーが入力されると、その情報は、キー入力手段31を介してコントロールパネル制御手段33に伝えられ、コントロールパネル制御手段33は設定周波数を現在のデータに更新する。更新された設定周波数データはインバータ制御手段35に受け渡され、ソフトウェア処理のサイクルタイム毎に、加減速時間に応じた出力周波数が算出される。そして、出力周波数は、インバータ制御手段35内部で、インバータ部13のトランジスタをON/OFFするための信号に変換され、最終的にインバータ部13に出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
上記のような従来のインバータ装置では、可変抵抗器による出力周波数設定の場合には、すばやく周波数設定値にぴったり固定させるのが困難であるという問題点があった。また、デジタル設定の場合には、一旦周波数設定モードに切り換えた後、“△”キーおよび“▽”キーにて設定値を変更しなければならないという問題点があった。
【0014】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、インバータ装置の出力周波数の変更を容易にかつ迅速に行え、かつ周波数の変更の際の行き過ぎによる出力周波数のふらつきを無くすことを目的とする。
また、可変抵抗器で設定値を変更する際には、その操作を容易にかつすばやく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この発明の制御装置は、出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーまたは数値キーなどのキー群と、を有する制御装置において、手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、を備えたものである。
【0016】
また、前記コントロールパネル制御手段は、操作モードが設定モード以外であっても、前記パルス入力手段からデータの出力があった場合は設定操作可能としたので、操作モードを設定モードに切換える必要がなく、出力周波数の設定操作が容易にできる。
【0017】
また、前記コントロールパネル制御手段は、単位時間当たりのパルス変化量に対応して、パルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を変えるようにしたので、出力周波数の設定が迅速にできる。
【0018】
さらに、前記手動パルス発生器の操作停止後、一定時間は直前のパルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を維持するようにしたので、出力周波数の設定時の設定値がオーバした場合に修正が迅速にできる。
【0019】
また、前記手動パルス発生器を操作して設定された設定値を前記確定キー入力後有効とするようにしたので、目標設定値近辺においての調整による出力周波数のふらつきを無くすことができる。
【発明の効果】
【0020】
この発明の制御装置は、出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーまたは数値キーなどのキー群と、を有する制御装置において、手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、を備えたので、出力周波数の設定が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
実施の形態1.
第1図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の構成を示すブロック図である。図において、10〜14、21、23、24、31、34〜36は従来装置としての第5図と同様であり、その説明を省略する。1は手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器、2は操作パネル、3はパルス入力手段、4はコントロールパネル制御手段、5はCPU、6はインバータ制御回路である。
【0022】
第1図は、従来装置としての第5図における可変抵抗器25を手動パルス発生器1に置き換えるとともに、関連して可変抵抗値入力手段32をパルス入力手段3に置き換えたものである。
手動パルス発生器1は、回転に応じてパルスを発生させるエンコーダ機能を有しており、周波数の設定あるいはパラメータの設定において、時計方向の回転でデータ値を増加させ、反時計方向の回転でデータ値を減少させるというように使用される。
【0023】
次に動作について説明する。
電源からインバータ装置に電圧が供給されると、CPU5は不揮発性メモリ21のデータをメモリ交信手段36によって読み取り、該当するパラメータの情報に基づき、コントロールパネル制御手段4にて、適切なデータを表示部23に出力する。表示部23では、通常はインバータ出力周波数を表示するようになっているが、出力周波数を変更するために手動パルス発生器1を回転させると、パルス入力手段3はパルスの変化を捉え、コントロールパネル制御手段4に情報を受け渡す。コントロールパネル制御手段4は、現在の操作モードがモニタモードであれば、手動パルス発生器1からのパルスの入力を受けて、操作モードを周波数設定モードに変更する。
また、パルス入力手段3はエンコーダパルスを計測し、変化量をコントロールパネル制御手段4に受け渡す。コントロールパネル制御手段4は、変化量に相当する周波数の変化分Δfを計算し、現在の設定周波数に加算し、表示手段34にデータを受け渡し、そこで変換した文字データを表示部23に出力する。
【0024】
オペレータは、表示部23の値を見ながら手動パルス発生器1を用いて設定値を変更し、変更後に数値を確定させるための“SET”キーを入力する。
そして、“SET”キー入力時の設定値情報は、キー入力手段31を介してコントロールパネル制御手段4に伝えられ、コントロールパネル制御手段4は設定周波数を現在のデータに更新する。同時にコントロールパネル制御手段4は、“SET”キー入力後は、操作モードをモニタモードに戻し、モニタ値データを表示手段34に受け渡す。
【0025】
更新された設定周波数データはインバータ制御手段35に受け渡され、ソフトウェアのサイクルタイム毎に、加減速時間に応じた出力周波数が算出される。そして、出力周波数は、インバータ制御手段35内部で、トランジスタをON/OFFするための信号に変換され、最終的にインバータ部13に出力される。
【0026】
第2図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の周波数設定の処理を示すフローチャートである。
ステップS1で、現在の操作モードがモニタモードか否かを確認し、モニタモードである場合、続いてステップS2で手動パルス発生器回転中か否かを確認する。手動パルス発生器回転中でない場合はステップS3で操作モードをモニタモードにする。
【0027】
また、ステップS2の判定で手動パルス発生器回転中であった場合は、ステップS4で操作モードを周波数設定モードに変更し、続いてステップS5でパルス変化量に合わせて設定値データを変更する。
【0028】
ステップS1の判定で、現在の操作モードがモニタモードでない場合には、続いてステップS6で周波数設定モードか否かを確認し、周波数設定モードでない場合にはステップS7で他のモード処理をする。
また、ステップS6の判定で現在の操作モードが周波数設定モードである場合には、ステップS8で手動パルス発生器停止中か否かを確認し、手動パルス発生器停止中でない(手動パルス発生器回転中)場合は、ステップS4に進み、操作モードを周波数設定モードに変更する。
【0029】
ステップS8の判定で手動パルス発生器停止中の場合には、続いてステップS9で手動パルス発生器の操作停止後5秒経過したか確認し、5秒経過した場合は、ステップS3に進み操作モードをモニタモードに変更する。
ステップS9の判定で、手動パルス発生器の操作停止後5秒経過していない場合はステップS10で時計をカウントアップする。
【0030】
第3図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における手動パルス発生器での周波数設定において、単位時間中に取り込んだパルス数と設定周波数の数値の変化量との関係を示すテーブルである。
単位時間中に取り込んだパルス数によって周波数設定値変化量を変えるようにしたもので、図では単位時間中に取り込んだパルス数(パルス数/100mS)が1〜5までは、通常設定モードとして、
1〜5パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を0.1〜0.5とし、
また、単位時間中に取り込んだパルス数(パルス数/100mS)が6〜10までは、加速設定モードとして、
6パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を1.0、
7パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を2.0、
8パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を3.0、
9パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を4.0、
10パルス数/100mSの場合:周波数設定値変化量を5.0とした例を示した。
【0031】
コントロールパネル制御手段4では、周波数の変化分Δfは、手動パルス発生器のダイヤルを回した速度、すなわち単位時間中に取り込んだパルスの量に比例させており、手動パルス発生器1をゆっくり(例えば、第3図で1パルス数/100mS)回せば、0.1Hzずつしか変化しない(通常設定モード)が、早く(例えば、第3図で6〜10パルス数/100mS)回せば、その速度に応じて変化量を増やす(加速設定モード)ようにしている。
【0032】
第4図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における周波数設定処理を示すフローチャートである。
ステップS21で、前回処理から100mS経過したか確認し、前回処理から100mS未満であれば、ステップS22で時計Aをカウントアップする。
ステップS21の確認で前回処理から100mS経過していた場合には、ステップS23で手動パルス発生器1からパルスを読込み、
変化量 = 今回パルス数 − 前回パルス数
を計算する。
【0033】
ステップS24で変化量の有無を確認し、変化量=0でない場合には、続いてステップS25で変化量絶対値≧6か否かを確認し、変化量絶対値<6の場合はステップS26で、設定モードを通常設定モードにする。
ステップS25の判定で変化量絶対値≧6の場合は、ステップS27で設定周波数fの最小桁の値を0クリアし、ステップS28で設定モードを加速設定モードにする。
実際のインバータ装置における出力周波数は、60.3Hz等の端数を持った数値を設定するよりも、60.0Hz等の端数のない数値を設定する場合が多いため、単純に参照したテーブルの値を単純に加算するのではなく、まず端数を切り捨ててから、加速設定モードに移行し、端数のない数値を加算するようにする。
ステップS29で設定値変化量をテーブル参照する。
【0034】
ステップS24の判定で変化量=0の場合には、続いてステップS30で変化量=0の状態が0.5秒以上続いているか否かを確認し、変化量=0の状態が0.5秒以上の場合には、ステップS31で設定モードを通常設定モードにする。
ステップS30の判定で変化量=0の状態が0.5秒未満であった場合は、ステップS32で時計Bをカウントアップし、ステップS33で設定値変化量を0クリアする。
【0035】
手動パルス発生器1を使用して目標値が大きい数値(例えば、60Hz)を設定する場合、ダイヤル1目盛当たりの変化量が大きい加速設定モードを使用することになる。ステップS30では、加速設定モードに入った後は手動パルス発生器1のダイヤルの回転が止まっても、変化量=0の状態が0.5秒未満であった場合は、加速設定モードを維持するようにしたので、手動パルス発生器1の操作で目標値を越えてしまった場合でも、オーバーした点から目標値の60Hzに加速設定モードの設定値変化量で迅速に戻すことができる。
上述では、制御装置としてインバータ装置の例で説明したが、サーボ駆動装置であっても同様である。
【産業上の利用可能性】
【0036】
以上のように、本発明はモータを可変速駆動するインバータ装置、サーボ駆動装置などの制御装置における出力周波数などの変化量を設定する用途に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】 第1図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 第2図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の周波数設定の処理を示すフローチャートである。
【図3】 第3図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における手動パルス発生器での周波数設定において、単位時間中に取り込んだパルス数と設定周波数の数値の変化量との関係を示すテーブルである。
【図4】 第4図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における周波数設定処理を示すフローチャートである。
【図5】 第5図は従来のインバータ装置の構成を示すブロック図である。
Claims (5)
- 出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーなどのキー群と、を有する制御装置において、
手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、
この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、
このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、
を備えた、制御装置。 - 前記コントロールパネル制御手段は、操作モードが設定モード以外であっても、前記パルス入力手段からデータの出力があった場合は設定操作可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の制御装置。
- 前記コントロールパネル制御手段は、単位時間当たりのパルス変化量に対応して、パルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を変えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の制御装置。
- 前記手動パルス発生器の操作停止後、一定時間は直前のパルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を維持するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の制御装置。
- 前記手動パルス発生器を操作して設定された設定値を前記確定キー入力後有効とするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の制御装置。
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