JP5863523B2 - モータ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数のモータ制御装置が上位コントローラに通信ネットワークを介して接続されたモータ制御システムに関するものである。

例えば、工場内に分散配置される複数の産業機械を上位コントローラが一括して管理制御するシステムとして、その複数の産業機械それぞれに組み込まれたモータの位置や速度を駆動制御する複数のモータ制御装置を上位コントローラに通信ネットワークを介して接続したモータ制御システムが知られている。

このモータ制御システムにおける各モータ制御装置は、モータ制御装置毎に設定される制御パラメータに基づきその制御対象モータの位置や速度を駆動制御する。ここで、制御パラメータには、その制御対象モータの特性に依存する係数が含まれているので、モータ制御装置とそれに接続するモータとの組み合わせは任意ではなく、１対１の関係で特定される。そのため、システムの構築時において、モータ制御装置と産業機械に組み込まれたモータとを接続する場合に、作業者は、両者の型式が一致していることを目視確認するようにしている。

ところが、実際には両者の型式一致を目視確認することが困難な場合があり、誤接続が発生する場合がある。誤接続のままモータの駆動制御を行った場合、同期モータでは規定以上の電流を流して内蔵の磁石を減磁させてしまう場合があり、また誘導モータでは加速時間が延びたり、効率や位置制御の精度を低下させたりすることが起こる。

この問題に対し例えば特許文献１では、１台のモータ制御装置を対象に、正しいモータが接続されているか否かを検出する方法として、モータの印加電圧と各相電流からモータのステータ巻線の抵抗値及び電気的時定数を算出し、それと予め記憶されている使用予定モータのステータ巻線の抵抗値及び電気的時定数とを比較し、両者が異なっていた場合にはアラームを発生する方法が提案されている。この方法によれば、使用予定モータと異なったモータが誤って接続されていた場合に、それを制御運転開始前に検出することが可能となる。

特許第２６４８２３１号公報

しかし、特許文献１に開示された技術を本願発明が対象とするモータ制御システムに適用すると、誤接続の発生は検出できるが、複数のモータ制御装置の間で、どのように間違っているかを把握することができず、したがって、誤接続を解消するために、どのように接続変更すれば良いかが判らないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数のモータ制御装置間で相互に接続ミスがあった場合に、どのように接続を変更すれば良いかが容易にわかるモータ制御システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータの位置や速度を駆動制御する複数のモータ制御装置が通信ネットワークを介して接続されたモータ制御システムにおいて、それぞれの前記モータ制御装置に接続されたモータの型式を判定するモータ型式判定手段と、前記モータ型式判定手段にて判定されたモータ型式と予め個々の前記モータ制御装置に設定されたモータ型式とを比較して両者が一致するか否かを判定する比較手段と、前記比較手段において一致しないと判定されたとき警告を表示する第１の表示手段と、前記比較手段において一致しないと判定されたとき、当該モータ制御装置に設定されたモータ型式のモータが接続されているモータ制御装置を特定して表示する第２の表示手段とを備え、前記モータ型式判定手段により判定されたモータ型式は、前記通信ネットワークを介して、他のモータ制御装置に送信され、当該他のモータ制御装置に備えられている比較手段は、当該他のモータ制御装置に接続されているモータのモータ形式と、前記通信ネットワークを介して送信されてきたモータ形式とを比較し、両者が一致する場合、前記通信ネットワークを介してモータ型式を送信してきたモータ制御装置に接続されるべきモータが、当該他のモータ制御装置に接続されているモータであることを前記第２の表示手段に表示させることを特徴とする。

本発明によれば、複数のモータ制御装置の中に、接続ミスがあった場合に、接続ミスがあった２以上のモータ制御装置において、警告表示が行われると同時に、本来接続されるべきモータがどのモータ制御装置に接続されているかを特定して表示するので、接続がどのように間違っているかを把握することが可能となり、どのように接続を変更すれば良いかが容易にわかるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示すモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態２によるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかるモータ制御システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。図１において、システムを統括する上位コントローラ１ａには、通信ネットワーク２を介して複数のモータ制御装置３ａ＿１，３ａ＿２〜３ａ＿ｎが接続されている。複数のモータ制御装置３ａ＿１，３ａ＿２〜３ａ＿ｎには、制御対象のモータ４＿１，４＿２〜４＿ｎが接続ケーブル５＿１，５＿２〜５＿ｎを介して接続されている。

このモータ制御システムでは、複数のモータ制御装置３ａ＿１，３ａ＿２〜３ａ＿ｎのそれぞれが、上位コントローラ１ａからの指示に従って、対応するモータ４＿１，４＿２〜４＿ｎの位置や速度を駆動制御する。

ここで、本実施の形態１では、システムの構築時などにおいて、複数のモータ制御装置３＿１，３＿２〜３＿ｎのそれぞれと、制御対象のモータ４＿１，４＿２〜４＿ｎとの接続に誤接続が発生した場合に対処するため、複数のモータ制御装置３ａ＿１，３ａ＿２〜３ａ＿ｎのそれぞれは、例えば図２に示す構成を備えている。

図２は、図１に示すモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。図２では、代表例としてモータ制御装置３ａ＿１の構成が示され、また、隣りのモータ制御装置３ａ＿２を用いた動作例が示されている。

図２において、各モータ制御装置は、誤接続に対処する構成として、モータ制御手段１０１の他に、モータ定数同定手段１０２と、モータ定数記憶手段１０３と、モータ型式判定手段１０４と、モータ型式記憶手段１０５と、第１の比較手段１０６と、第１の表示手段１０７と、第２の比較手段１０８と、第２の表示手段１０９と、第３の表示手段１１０とを備えている。

モータ制御手段１０１は、システム立ち上げ時の試運転時に、接続されているモータに電圧を印加して駆動し、モータに流れる電流を検出し、その電流値を印加した電圧値と共にモータ同定手段１０２に与える。

モータ定数同定手段１０２は、モータ制御手段１０１から、モータへの印加電圧及びモータ電流を受け取ると、モータ巻線の直流抵抗値とインダクタンス値とモータ巻線の電気的時定数とのうちの少なくとも１つを同定する。これらのモータ定数は、モータ巻線に同定用の電圧を印加し、その時の電流応答を計測することによって同定可能である。その同定結果は、モータ型式判定手段１０４に出力される。

モータ定数記憶手段１０３には、本モータ制御システムが駆動制御可能なモータ４＿１〜４＿ｎそれぞれのモータ定数がそのモータの型式と関連付けて予め設定されている。設定されるモータ定数は、モータ定数同定手段１０２が同定するのに用いるモータ定数と同じである。すなわち、モータ定数記憶手段１０３には、モータ４＿１〜４＿ｎそれぞれのモータ定数として、少なくとも、モータ巻線の直流抵抗値とインダクタンス値とモータ巻線の電気的時定数とのうちの１つが設定されている。

モータ型式判定手段１０４は、モータ定数同定手段１０２にて同定されたモータ定数とモータ定数記憶手段１０３に記憶されているモータ定数とを比較し、当該モータ制御装置３ａ＿１に接続されているモータの型式を判定する。判定された型式は、第３の表示手段１１０に表示され、並行して第１の比較手段１０６に出力される。

一方、モータ型式記憶手段１０５には、当該モータ制御装置３ａ＿１に接続されるべきモータ４＿１の型式が予め記憶されている。

第１の比較手段１０６は、モータ型式判定手段１０４にて判定されたモータ型式と、モータ型式記憶手段１０５に設定されているモータ型式とを比較し両者の一致不一致を判定する。第１の比較手段１０６は、両者が一致しない場合、第１の表示手段１０７に警告メッセージを表示させ、作業者に接続が正しくないことを認識させる。

ここで、モータ型式判定手段１０４にて判定されたモータ型式は、通信ネットワーク２経由で、他のモータ制御装置３ａ＿２〜３ａ＿ｎへ送信され、それぞれの第２の比較手段１０８に取り込まれる。図２では、他のモータ制御装置３ａ＿２〜３ａ＿ｎとして、モータ制御装置３ａ＿２が示されている。

すなわち、他のモータ制御装置であるモータ制御装置３ａ＿２では、自装置３ａ＿２に接続されているモータの型式が自装置３ａ＿２内のモータ型式判定手段１０４にて判定され、自装置３ａ＿２内の第２の比較手段１０８に入力されている。

そこで、モータ制御装置３ａ＿２内の第２の比較手段１０８がモータ制御装置３ａ＿１から送信されてきたモータ型式と、自装置３ａ＿２に接続されているモータの型式とを比較する。

そして、モータ制御装置３ａ＿２内の第２の比較手段１０８は、モータ制御装置３ａ＿１から送信されてきたモータ型式が自装置３ａ＿２に接続されているモータの型式と一致している場合、第２の表示手段１０９に、モータ制御装置３ａ＿１に本来接続されるべきモータ４＿１がモータ制御装置３ａ＿２に接続されていることを表示し、作業者に正しい接続関係を認識させる。

以上のように、本実施の形態１によれば、複数のモータ制御装置の中に、接続ミスがあった場合に、接続ミスがあった２以上のモータ制御装置において、警告表示が行われると同時に、本来接続されるべきモータがどのモータ制御装置に接続されているかを特定して表示するので、接続がどのように間違っているかを把握することが可能となり、どのように接続を変更すれば良いかが容易にわかるという効果がある。

なお、上記の実施の形態１では、モータ型式判定手段は、モータ定数同定手段での同定結果に基づいてモータ型式を判定したが、モータ型式を判定する方法はこれに限定されるものではない。例えば、モータに接続されたエンコーダにモータ型式を記憶させておき、モータ型式判定手段は、該エンコーダからモータ型式を読み込んでモータ型式を判定するようにしてもよい。

また、実施の形態１では、理解を容易にするため、複数のモータ制御装置３ａ＿１〜３ａ＿ｎのそれぞれが図２に示した全ての要素を備えているとしたが、それらの要素は、システムとして備えていればよい。その一例を実施の形態２として示す。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２によるモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図３では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図３に示すように、本実施の形態２によるモータ制御システムは、符号を変更した上位コントローラ１ｂ及び符号を変更した複数のモータ制御装置３ｂ＿１〜３ｂ＿ｎで構成される。

本実施の形態２では、上位コントローラ１ｂに、第１の表示手段１０７、第２の表示手段１０９及び第３の表示手段１１０が設けられている。複数のモータ制御装置３ｂ＿１〜３ｂ＿ｎは、図２に示す複数のモータ制御装置３ａ＿１〜３ａ＿ｎの構成から第１の表示手段１０７、第２の表示手段１０９及び第３の表示手段１１０を削除した構成になっている。

図２を参照して、複数のモータ制御装置３ｂ＿１〜３ｂ＿ｎにおける本実施の形態２に関わる部分の動作を説明すると、モータ型式判定手段１０４は、同定されたモータ型式を上位コントローラ１ｂへ送信する。上位コントローラ１ｂは、通信ネットワーク２から受信されたモータ型式を送信元のモータ制御装置を明示して第３の表示手段１１０に表示する。

第１の比較手段１０６は、警告メッセージを上位コントローラ１ｂへ送信する。上位コントローラ１ｂは、通信ネットワーク２から受信された警告メッセージを送信元のモータ制御装置を明示して第１の表示手段１０７に表示する。

第２の比較手段１０８は、誤接続が発生したモータ制御装置に本来接続されるべきモータ型式を上位コントローラ１ｂへ送信する。上位コントローラ１ｂは、通信ネットワーク２から受信された「誤接続が発生したモータ制御装置に本来接続されるべきモータ型式」を送信元のモータ制御装置を明示して第２の表示手段１０９に表示する。

したがって、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、複数のモータ制御装置間で相互に接続ミスがあった場合に、どのように接続を変更すれば良いかが容易にわかるという効果が得られる。

以上のように、本発明にかかるモータ制御システムは、複数のモータ制御装置間で相互に接続ミスがあった場合に、どのように接続を変更すれば良いかが容易にわかるモータ制御システムとして有用である。

１ａ，１ｂ 上位コントローラ
２ 通信ネットワーク
３ａ＿１〜３ａ＿ｎ，３ｂ＿１〜３ｂ＿ｎ モータ制御装置
４＿１〜４＿ｎ モータ
５＿１〜５＿ｎ 接続ケーブル
１０１ モータ制御手段
１０２ モータ定数同定手段
１０３ モータ定数記憶手段
１０４ モータ型式判定手段
１０５ モータ型式記憶手段
１０６ 第１の比較手段
１０７ 第１の表示手段
１０８ 第２の比較手段
１０９ 第２の表示手段
１１０ 第３の表示手段

Claims (3)

1. モータの位置や速度を駆動制御する複数のモータ制御装置が通信ネットワークを介して接続されたモータ制御システムにおいて、
   それぞれの前記モータ制御装置に接続されたモータの型式を判定するモータ型式判定手段と、
   前記モータ型式判定手段にて判定されたモータ型式と予め個々の前記モータ制御装置に設定されたモータ型式とを比較して両者が一致するか否かを判定する比較手段と、
   前記比較手段において一致しないと判定されたとき警告を表示する第１の表示手段と、
   前記比較手段において一致しないと判定されたとき、当該モータ制御装置に設定されたモータ型式のモータが接続されているモータ制御装置を特定して表示する第２の表示手段とを備え、
   前記モータ型式判定手段により判定されたモータ型式は、前記通信ネットワークを介して、他のモータ制御装置に送信され、
   当該他のモータ制御装置に備えられている比較手段は、当該他のモータ制御装置に接続されているモータのモータ形式と、前記通信ネットワークを介して送信されてきたモータ形式とを比較し、両者が一致する場合、前記通信ネットワークを介してモータ型式を送信してきたモータ制御装置に接続されるべきモータが、当該他のモータ制御装置に接続されているモータであることを前記第２の表示手段に表示させることを特徴とするモータ制御システム。
2. モータの位置や速度を駆動制御する複数のモータ制御装置が通信ネットワークを介して接続されたモータ制御システムにおいて、
   予め当該モータ制御システムにおいて駆動制御可能な全てのモータのモータ定数がそのモータの型式と関連付けて設定されているモータ定数記憶手段と、
   予め個々の前記モータ制御装置に接続されるべきモータの型式が設定されているモータ型式記憶手段と、
   前記個々のモータ制御装置に接続されたモータのモータ定数を同定するモータ定数同定手段と、
   前記モータ定数同定手段にて同定されたモータ定数と前記モータ定数記憶手段に設定されているモータ定数とを比較して前記各モータ制御装置に接続されたモータの型式を判定するモータ型式判定手段と、
   前記モータ型式判定手段にて判定されたモータ型式と前記モータ型式記憶手段に設定されているモータ型式との一致不一致を比較する第１の比較手段と、
   前記第１の比較手段にて不一致と判定されたとき警告メッセージを表示する第１の表示手段と、
   前記第１の比較手段にて不一致と判定された場合において不一致と判定された前記モータ制御手段に接続されるべき型式のモータが接続されているモータ制御装置を特定する第２の比較手段と、
   前記第２の比較手段が特定したモータ制御装置がどれであるかを表示する第２の表示手段とを備え、
   前記モータ型式判定手段により判定されたモータ型式は、前記通信ネットワークを介して、他のモータ制御装置に送信され、
   当該他のモータ制御装置に備えられている前記第２の比較手段は、当該他のモータ制御装置に接続されているモータのモータ形式と、前記通信ネットワークを介して送信されてきたモータ形式とを比較し、両者が一致する場合、前記通信ネットワークを介してモータ型式を送信してきたモータ制御装置に接続されるべきモータが、当該他のモータ制御装置に接続されているモータであることを前記第２の表示手段に表示させることを特徴とするモータ制御システム。
3. 前記モータ定数は、少なくとも、モータ巻線の直流抵抗値とインダクタンス値と電気的時定数とのいずれか一つであることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御システム。

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