JP6648541B2

JP6648541B2 - Control device

Info

Publication number: JP6648541B2
Application number: JP2016018799A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　芳信; 芳信佐藤; 萩原　幸治; 幸治萩原
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2016-02-03
Filing date: 2016-02-03
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-02-03
Also published as: JP2017139876A

Description

本発明は、電力変換装置を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls a power conversion device.

工場や各種プラント等の産業施設では、各種操業を制御するための制御システムが構築されることが多い。この種の制御システムは、インバータ等の電力変換装置と、電力変換装置の上位装置であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）と、電力変換装置によって駆動制御される電動機等とを含んでいる。電力変換装置は、例えば直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ主回路などの電力変換回路と、電力変換回路の作動制御を行う制御装置とを含んでいる。 In industrial facilities such as factories and various plants, a control system for controlling various operations is often constructed. This type of control system includes a power conversion device such as an inverter, a PLC (Programmable Logic Controller) which is a higher-order device of the power conversion device, a motor driven and controlled by the power conversion device, and the like. The power conversion device includes, for example, a power conversion circuit such as an inverter main circuit that converts DC power into AC power and outputs the converted power, and a control device that controls operation of the power conversion circuit.

制御装置は上位装置から与えられる運転指令（例えば、電動機の回転速度を指定する速度指令或いは電動機に供給する電力の電圧値を指定する電圧指令等）に応じて生成した制御信号（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号）を電力変換回路に与える。電力変換回路は電動機に与える電力の電圧値等をその制御信号に応じて調整する。これにより電動機の駆動制御が実現される。 The control device generates a control signal (e.g., PWM (e.g., PWM (e.g., PWM (e.g., PWM (Pulse Width Modulation) signal) to the power conversion circuit. The power conversion circuit adjusts a voltage value or the like of the power supplied to the motor according to the control signal. Thereby, the drive control of the electric motor is realized.

この種の駆動制御の具体的な内容は、電動機の用途に応じて異なり、紡績機用や印刷機用等の電動機の用途毎に作成されたアプリケーションプログラムにしたがって行われる第１の演算、具体的には、電動機の駆動状態を指定する運転指令を生成する演算と、第１の演算により生成された運転指令に応じて制御信号を生成する第２の演算とに大別される。従来、第１の演算については制御装置の外部のＰＬＣ（例えば上位装置）に実行させ、第２の演算を制御装置に実行させることが一般的であった。例えば、ＰＬＣには、紡績機等に対する操作に応じた信号（スイッチのオンまたはオフを示す信号や、センサ出力などの電圧値を示す信号）が与えられ、このようにして外部から与えられた信号を入力としてＰＬＣは第１の演算を実行し、運転指令を生成する。これに対して近年では、第１の演算を実行する機能を備えた制御装置も提案されている。このような制御装置であれば、アプリケーションプログラムを入れ替えるだけで多様な用途に対応することができる。 The specific contents of this type of drive control differ depending on the use of the electric motor, and the first calculation performed in accordance with an application program created for each use of the electric motor such as for a spinning machine or a printing press. Are roughly divided into an operation for generating an operation command for designating the driving state of the electric motor, and a second operation for generating a control signal in accordance with the operation command generated by the first operation. Conventionally, it has been general that the first operation is executed by a PLC (for example, a higher-level device) outside the control device, and the second operation is executed by the control device. For example, a signal (a signal indicating a switch on or off or a signal indicating a voltage value such as a sensor output) corresponding to an operation on a spinning machine or the like is supplied to the PLC. The PLC executes the first operation with the input as an input to generate an operation command. On the other hand, recently, a control device having a function of executing the first calculation has been proposed. With such a control device, it is possible to cope with various uses only by replacing application programs.

上記第１および第２の演算の実機能を備えた制御装置、すなわち、第１の演算を実行する第１の演算手段と第２の演算を実行する第２の演算手段とを備えた制御装置には、両手段を同期させて動作させるための手段が設けられている場合がある。特許文献１には、組み込みのドライブ制御システムプログラムにしたがってドライブ主回路（インバータ主回路）を制御するドライブ制御部と、ドライブ制御部から取得した制御パラメータを用いて所定のアプリケーションプログラムを実行し、その演算結果を基にドライブ制御部を制御するＰＬＣ部と、上記各部の動作を同期させる制御スキャン同期手段と、制御スキャン同期手段を制御するＣＰＵとを有するＰＬＣ機能内蔵型ドライブ制御装置が開示されている。特許文献１に開示の技術によれば、制御スキャン同期手段による制御の下、ＰＬＣ部とドライブ制御部とを同期させることが可能となる。 A control device having actual functions of the first and second operations, that is, a control device having first operation means for executing the first operation and second operation means for executing the second operation In some cases, means for operating both means in synchronization may be provided. Patent Literature 1 discloses a drive control unit that controls a drive main circuit (inverter main circuit) according to a built-in drive control system program, and executes a predetermined application program using control parameters acquired from the drive control unit. A drive control device with a built-in PLC function including a PLC unit that controls a drive control unit based on a calculation result, a control scan synchronization unit that synchronizes operations of the above units, and a CPU that controls the control scan synchronization unit is disclosed. I have. According to the technique disclosed in Patent Literature 1, it is possible to synchronize the PLC unit and the drive control unit under the control of the control scan synchronization unit.

特開２００７−６８２９２号公報JP 2007-68292 A

近年では、アプリケーションプログラムの高機能化に伴い、プログラム実行時の演算量は増加傾向にある。第１の演算と第２の演算の両方を制御装置のＣＰＵに実行させる場合、増加する演算量に対応するために、従来よりも高性能なＣＰＵを制御装置に設ける必要があるが、次のような問題が発生する。例えば、特許文献１に開示のインバータ制御装置を高性能なＣＰＵ、すなわち動作クロックの高いＣＰＵで構成すると、ドライブ制御部とＰＬＣ部との間のデータ受渡し周期が動作クロックに応じて短くなり、データに変化が発生していないにもかかわらず、データの受渡しが不必要に行われる、といった問題が発生する。 In recent years, the amount of calculation at the time of program execution has been increasing with the sophistication of application programs. When causing the CPU of the control device to execute both the first operation and the second operation, it is necessary to provide the control device with a CPU having higher performance than in the past in order to cope with the increased amount of operation. Such a problem occurs. For example, when the inverter control device disclosed in Patent Literature 1 is configured by a high-performance CPU, that is, a CPU with a high operation clock, the data transfer cycle between the drive control unit and the PLC unit is shortened according to the operation clock, and However, there is a problem that the data transfer is performed unnecessarily, even though no change has occurred.

この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、不必要なデータの受渡しが行われることを回避しつつ、簡便に多様な用途に対応可能な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 the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device that can easily correspond to various uses while avoiding unnecessary data transfer. And

上記課題を解決するために本発明は、電動機を駆動する電力変換装置の制御を行う制御信号を、外部から与えられる１または複数の入力信号に応じて生成する制御装置であって、電動機の駆動状態を指定する内部データを、１または複数の入力信号に応じて演算するための１または複数のアプリケーションプログラムを実行する第１の演算手段と、内部データを基に制御信号を生成する処理を実行する第２の演算手段と、第１の演算手段にて実行されるアプリケーションプログラムの実行周期に応じて第１の演算手段と第２の演算手段との間のデータの受渡し周期を調整する同期管理手段とを有することを特徴とする制御装置を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a control device that generates a control signal for controlling a power conversion device that drives an electric motor in response to one or more externally supplied input signals, A first calculating means for executing one or a plurality of application programs for calculating internal data specifying a state according to one or a plurality of input signals; and a process for generating a control signal based on the internal data And a synchronous management unit that adjusts a data transfer cycle between the first arithmetic unit and the second arithmetic unit in accordance with an execution cycle of an application program executed by the first arithmetic unit. And a control device.

本発明によれば、アプリケーションプログラムの入れ替えで多様な用途に対応できる。また、本発明によれば、第１の演算手段と第２の演算手段との間のデータの受渡し周期が適切な値に調整され、第１の演算手段と第２の演算手段との間で不必要なデータの受渡しが発生することがない。 According to the present invention, various applications can be handled by exchanging application programs. Further, according to the present invention, the data transfer cycle between the first calculation means and the second calculation means is adjusted to an appropriate value, and the data transfer cycle between the first calculation means and the second calculation means is adjusted. Unnecessary data transfer does not occur.

本発明によれば、不必要なデータの受渡しが行われることを回避しつつ、簡便に多様な用途に対応可能な制御装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the control apparatus which can respond to various uses easily, avoiding that unnecessary data is passed.

本発明の一実施形態であるインバータ制御装置１０を有するインバータ１の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an inverter 1 having an inverter control device 10 according to an embodiment of the present invention. 同実施形態におけるタスク管理テーブル１３０の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a task management table 130 according to the embodiment. 同実施形態におけるＣＰＵ１００の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a CPU 100 according to the embodiment. 同実施形態において、同期管理部１１２が実行する処理の内容を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating the content of a process executed by a synchronization management unit in the embodiment. 従来のＤＰＲＡＭを介して行われるデータの受渡し例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of data transfer performed via a conventional DPRAM. 同実施形態におけるＤＰＲＡＭ３１０を介して行われるデータの受渡し例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of data transfer performed via a DPRAM 310 according to the first embodiment.

＜第１実施形態＞
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態であるインバータ制御装置１０を有するインバータ１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、インバータ１はインバータ制御装置１０と、電力変換部２０とを有する。 <First embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an inverter 1 having an inverter control device 10 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the inverter 1 has an inverter control device 10 and a power conversion unit 20.

電力変換部２０は、交流電源２から供給される交流電力を一旦直流電力に変換するコンバータ部と、インバータ制御装置１０から与えられる制御信号に応じてその直流電力を交流電力に変換し、電動機３に供給するインバータ主回路とを含む。インバータ主回路は、ＩＧＢＴ等の複数のスイッチング素子を有している。これらスイッチング素子のオン／オフは、インバータ制御装置１０から与えられる制御信号に応じて切り替えられる。詳細については後述するが、インバータ制御装置１０は、外部から与えられる入力信号に応じて上記制御信号を生成する。インバータ制御装置１０に外部から与えられる入力信号の具体例としては、スイッチのオンまたはオフを示す信号や、センサ出力などの電圧値を示す信号が挙げられる。外部からインバータ制御装置１０に与えられる入力信号は１つであっても良いし、複数でも良い。 The power converter 20 converts the AC power supplied from the AC power supply 2 into DC power once, and converts the DC power into AC power according to a control signal given from the inverter control device 10. And an inverter main circuit supplied to the inverter. The inverter main circuit has a plurality of switching elements such as IGBTs. ON / OFF of these switching elements is switched according to a control signal given from the inverter control device 10. Although the details will be described later, the inverter control device 10 generates the control signal according to an input signal given from the outside. Specific examples of the input signal externally applied to the inverter control device 10 include a signal indicating a switch on or off, and a signal indicating a voltage value such as a sensor output. One or more input signals may be externally provided to the inverter control device 10.

インバータ制御装置１０は、インバータ主回路の電流や電圧等の監視結果（以下、「監視データ」と呼ぶ）および外部から与えられる入力信号を入力データとして所定のアプリケーションプログラムに従って演算を実行し、電動機３の駆動状態を指定する内部データを生成する。本実施形態における内部データは、電動機３の回転速度を指定する速度指令や電動機３の出力トルクを指定するトルク指令、或いは電力変換部２０から電動機３へ供給する交流電力の電圧値を指定する電圧指令や電流値を指定する電流指令などの運転指令である。そして、インバータ制御装置１０は、上記内部データを基に制御信号を生成し、インバータ主回路に出力する。インバータ制御装置１０は、ＣＰＵ１００と、ＣＰＵ２００と、同期Ｉ／Ｆ（インタフェース）手段３００とを有する。 The inverter control device 10 executes a calculation according to a predetermined application program using a monitoring result (hereinafter referred to as “monitoring data”) of the current and voltage of the inverter main circuit and an input signal given from the outside as input data, and Generates internal data that specifies the drive state of. The internal data in the present embodiment is a speed command that specifies the rotation speed of the motor 3, a torque command that specifies the output torque of the motor 3, or a voltage that specifies the voltage value of the AC power supplied from the power conversion unit 20 to the motor 3. An operation command such as a command or a current command for specifying a current value. Then, the inverter control device 10 generates a control signal based on the internal data and outputs the control signal to the inverter main circuit. The inverter control device 10 includes a CPU 100, a CPU 200, and a synchronous I / F (interface) unit 300.

同期Ｉ／Ｆ手段３００は、ＣＰＵ１００およびＣＰＵ２００から同時アクセス可能なＤＰＲＡＭ３１０（デュアルポートＲＡＭ）を有し、ＣＰＵ１００とＣＰＵ２００の間のデータ授受を仲介する。ＤＰＲＡＭ３１０は、複数の記憶領域を有している。ＣＰＵ１００によって第１のポート（図示略）を介して何れかの記憶領域へ書き込まれたデータについて、ＣＰＵ２００は、書き込み完了後であれば任意のタイミングで第２のポート（図示略）を介して読み出すことができる。 The synchronous I / F unit 300 has a DPRAM 310 (dual port RAM) that can be accessed simultaneously by the CPU 100 and the CPU 200, and mediates data transfer between the CPU 100 and the CPU 200. The DPRAM 310 has a plurality of storage areas. With respect to the data written to any storage area via the first port (not shown) by the CPU 100, the CPU 200 reads the data via the second port (not shown) at an arbitrary timing after the writing is completed. be able to.

ＤＰＲＡＭ３１０は、ＣＰＵ１００により指定された周期（以下、出力同期周期）のタイミング信号を生成し、ＣＰＵ１００およびＣＰＵ２００に与える。本実施形態では、このタイミング信号に従ってＣＰＵ１００とＣＰＵ２００との間のデータの授受、例えばＣＰＵ１００からＣＰＵ２００への内部データの受渡しが行われる。より詳細に説明すると、ＣＰＵ１００は上記タイミング信号を受信したことを契機として内部データをＤＰＲＡＭ３１０の所定の記憶領域へ書き込む。一方、ＣＰＵ２００は、ＣＰＵ１００によるデータの書込み完了を待って内部データをＤＰＲＡＭ３１０の所定の記憶領域から読み出す。 The DPRAM 310 generates a timing signal of a cycle designated by the CPU 100 (hereinafter, an output synchronization cycle) and provides the timing signal to the CPU 100 and the CPU 200. In the present embodiment, transmission and reception of data between the CPU 100 and the CPU 200, for example, transfer of internal data from the CPU 100 to the CPU 200 is performed according to the timing signal. More specifically, the CPU 100 writes the internal data into a predetermined storage area of the DPRAM 310 upon receiving the timing signal. On the other hand, CPU 200 reads internal data from a predetermined storage area of DPRAM 310 after CPU 100 completes writing data.

ＣＰＵ２００は、インバータ制御装置に固有の処理、すなわちインバータ主回路の制御を行う制御信号を運転指令（ＣＰＵ１００により生成された内部データ）に応じて生成し、インバータ主回路に出力する処理、を実行する。ＣＰＵ２００は、インバータ制御用システム部２１０と、入出力Ｉ／Ｆ部２２０と、ドライブ部２３０とを有する。 CPU 200 executes a process unique to the inverter control device, that is, a process of generating a control signal for controlling the inverter main circuit according to an operation command (internal data generated by CPU 100) and outputting the control signal to the inverter main circuit. . The CPU 200 includes an inverter control system unit 210, an input / output I / F unit 220, and a drive unit 230.

インバータ制御用システム部２１０は、インバータ制御装置固有の処理をドライブ部２３０に実行させるプログラム（以下、固有のプログラム）の起動処理を行うとともに、この固有のプログラムに従ってドライブ部２３０が実行するタスクの処理時間の管理等の時間管理およびデータ管理を行う。 The inverter control system unit 210 performs a start process of a program (hereinafter, a unique program) for causing the drive unit 230 to execute a process unique to the inverter control device, and performs a process of a task executed by the drive unit 230 according to the unique program. Performs time management such as time management and data management.

入出力Ｉ／Ｆ部２２０は、外部とのデータの送受信を仲介するインタフェースである。より詳細には、入出力Ｉ／Ｆ部２２０は、インバータ主回路の電圧や電流等を監視するセンサ（図示略）から、監視データを取得し、ドライブ部２３０に与える。また、入出力Ｉ／Ｆ部２２０は、外部から入力信号を受け取り、ドライブ部２３０に与える。また、入出力Ｉ／Ｆ部２２０は、これらのデータを基にドライブ部２３０によって生成される各種データを外部に送信する。 The input / output I / F unit 220 is an interface that mediates the transmission and reception of data with the outside. More specifically, the input / output I / F unit 220 acquires monitoring data from a sensor (not shown) that monitors the voltage, current, and the like of the inverter main circuit, and supplies the monitoring data to the drive unit 230. Further, the input / output I / F unit 220 receives an input signal from the outside and supplies the input signal to the drive unit 230. The input / output I / F unit 220 transmits various data generated by the drive unit 230 to the outside based on the data.

ドライブ部２３０は、固有のプログラムを実行し、以下の処理を所定の周期（例えば、０．５ｍｓ周期）で実行する。固有のプログラムにしたがって作動しているドライブ部２３０は、入出力Ｉ／Ｆ部２２０から受け取った監視データと入力信号をＣＰＵ２００のメモリ上に構成された出力バッファ（図示略）に上記所定の周期で格納する。 The drive unit 230 executes a unique program and executes the following processing at a predetermined cycle (for example, a 0.5 ms cycle). The drive unit 230 operating according to the unique program transmits the monitoring data and the input signal received from the input / output I / F unit 220 to an output buffer (not shown) configured on the memory of the CPU 200 at the above-described predetermined cycle. Store.

また、ドライブ部２３０は、前述のタイミング信号の受信を契機として、出力バッファに格納されている監視データと入力信号をＤＰＲＡＭ３１０に書き込む一方、ＣＰＵ１００により生成された内部データをＤＰＲＡＭ３１０から読み出して、ＣＰＵ２００のメモリ上に構成された入力バッファ（図示略）に格納する。そして、ドライブ部２３０は、入力バッファに格納された内部データを読み出し、当該内部データを基にインバータ主回路の制御を行う制御信号を生成し、入出力Ｉ／Ｆ部２２０に与える。また、ドライブ部２３０は、入力バッファから読み出した内部データを基に、インバータ１の運転状態を示す運転情報を生成し、入出力Ｉ／Ｆ部２２０に与える。入出力Ｉ／Ｆ部２２０に与えられた制御信号および運転情報は、それぞれインバータ主回路および外部に送信される。 The drive unit 230 writes the monitoring data and the input signal stored in the output buffer into the DPRAM 310 while reading the internal data generated by the CPU 100 from the DPRAM 310 when the timing signal is received. The data is stored in an input buffer (not shown) configured on the memory. Then, the drive unit 230 reads the internal data stored in the input buffer, generates a control signal for controlling the inverter main circuit based on the internal data, and supplies the control signal to the input / output I / F unit 220. Further, the drive unit 230 generates operation information indicating the operation state of the inverter 1 based on the internal data read from the input buffer, and supplies the operation information to the input / output I / F unit 220. The control signal and the operation information given to input / output I / F section 220 are transmitted to the inverter main circuit and the outside, respectively.

ＣＰＵ１００は、前述した第１の演算を実行する第１の演算手段の役割を果たす。ＣＰＵ１００は、入力信号に応じて内部データを演算するためのアプリケーションプログラムを実行する。ＣＰＵ１００が実行するアプリケーションプログラムは１つであっても良いし、複数であっても良い。ＣＰＵ１００は、アプリケーション実行用システム部１１０とアプリケーション実行部１２０とを有する。 The CPU 100 plays a role of a first calculation unit that executes the above-described first calculation. CPU 100 executes an application program for calculating internal data according to an input signal. The CPU 100 may execute one application program or a plurality of application programs. The CPU 100 includes an application execution system unit 110 and an application execution unit 120.

アプリケーション実行部１２０は、アプリケーションプログラムをメモリに格納し、アプリケーション実行用システム部１１０（起動管理部１１１）からの所定の実行周期（例えば、２ｍｓ周期）の起動指令を受けてアプリケーションプログラムを実行する。 The application execution unit 120 stores the application program in a memory, and executes the application program in response to a start command of a predetermined execution cycle (for example, a 2 ms cycle) from the application execution system unit 110 (start management unit 111).

より詳細には、アプリケーション実行部１２０は、上記タイミング信号の受信を契機として、ＤＰＲＡＭ３１０にアクセスし、監視データと入力信号をＤＰＲＡＭ３１０から読み出して、ＣＰＵ１００のメモリ内の入力バッファ（図示略）に格納する。アプリケーション実行部１２０は、入力バッファに格納された監視データと入力信号を読み出し、この監視データと入力信号を入力データとしてアプリケーションプログラムに従った演算を実行し、内部データ（運転指令）を生成する。そして、アプリケーション実行部１２０は、その演算結果である内部データをＣＰＵ１００のメモリ内の出力バッファ（図示略）に格納し、上記タイミング信号の受信を契機として、当該内部データをＤＰＲＡＭ３１０に与える。 More specifically, upon receiving the timing signal, the application execution unit 120 accesses the DPRAM 310, reads out monitoring data and input signals from the DPRAM 310, and stores them in an input buffer (not shown) in the memory of the CPU 100. . The application execution unit 120 reads out the monitoring data and the input signal stored in the input buffer, executes an operation according to the application program using the monitoring data and the input signal as input data, and generates internal data (operation command). Then, the application execution unit 120 stores the internal data, which is the calculation result, in an output buffer (not shown) in the memory of the CPU 100, and gives the internal data to the DPRAM 310 upon receiving the timing signal.

ここで、アプリケーション実行部１２０により実行されるアプリケーションプログラムは、用途毎（例えば、紡績機用または印刷機用）の電動機駆動方法に従った演算処理を実現するためのものであり、ＰＣ４（パーソナルコンピュータ）により生成される。ＣＰＵ１００のメモリには、それぞれ異なるタスクをアプリケーション実行部１２０に実現させるＡＰ（１）〜ＡＰ（Ｎ）のＮ個（Ｎは自然数であり、本実施形態ではＮ＝４）のアプリケーションプログラムが格納されており（図３参照）、各タスクの属性はタスク管理テーブル１３０で管理されている。 Here, the application program executed by the application execution unit 120 is for realizing arithmetic processing according to a motor driving method for each application (for example, for a spinning machine or a printing machine), and includes a PC 4 (personal computer). ). In the memory of the CPU 100, N (N is a natural number, N = 4 in the present embodiment) application programs of AP (1) to AP (N) that cause the application execution unit 120 to perform different tasks are stored. (See FIG. 3), and the attributes of each task are managed in the task management table 130.

図２は、タスク管理テーブル１３０の一例を示す図である。図２に示すように、タスク管理テーブル１３０には、タスクＮｏと、タスク種別と、起動条件を示す各データが互いに対応付けて格納されている。タスクＮｏは、タスクを一意に識別するための識別子である。以下では、タスクＮｏ＝ｎのタスクを「タスク（ｎ）」と表記する（ｎは自然数）。タスク種別は、定周期で実行されるタスクであるか否かを表す。本実施形態においてアプリケーション実行部１２０により実行されるタスクは「定周期」または「イベント（非定周期）」のいずれかに大別される。図２に示す例では、タスク（１）および（２）のタスク種別は「定周期」であり、タスク（３）および（４）のタスク種別は「イベント」である。すなわち、タスク（１）および（２）は定周期で実行されるタスクであり、タスク（３）および（４）はイベント発生を契機として実行されるタスクである。起動条件は、タスクの起動条件を表し、タスク種別が「定周期」であるタスクについては、その周期を表す数値が設定され、タスク種別が「イベント」であるタスクについては、その具体的なイベント内容が設定されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the task management table 130. As shown in FIG. 2, the task management table 130 stores task No., task type, and data indicating the activation condition in association with each other. The task No. is an identifier for uniquely identifying the task. Hereinafter, the task of task No = n is described as “task (n)” (n is a natural number). The task type indicates whether or not the task is executed at regular intervals. In the present embodiment, the tasks executed by the application execution unit 120 are broadly classified into either “periodic” or “event (non-periodic)”. In the example shown in FIG. 2, the task types of the tasks (1) and (2) are “periodic”, and the task types of the tasks (3) and (4) are “event”. That is, tasks (1) and (2) are tasks that are executed at regular intervals, and tasks (3) and (4) are tasks that are executed when an event occurs. The start condition indicates a start condition of the task. For a task whose task type is “periodic”, a numerical value indicating the cycle is set. For a task whose task type is “event”, a specific event The content is set.

図２に示すように、タスク（１）は２ｍｓ周期で起動されるタスクであり、タスク（２）は３ｍｓ周期で起動されるタスクであり、タスク（３）はポート１への入力電圧の立下り検出時に起動されるタスクであり、タスク（４）は同ポートへの４．５Ｖ以上の入力電圧検出時に起動されるタスクである。なお、上記入力電圧の検出は入出力Ｉ／Ｆ部２２０により実行される。 As shown in FIG. 2, task (1) is a task started in a cycle of 2 ms, task (2) is a task started in a cycle of 3 ms, and task (3) is a state in which the input voltage to port 1 rises. The task is started when a downstream is detected, and the task (4) is started when an input voltage of 4.5 V or more to the port is detected. The input voltage is detected by the input / output I / F unit 220.

図３は、アプリケーション実行用システム部１１０およびアプリケーション実行部１２０の構成を示すブロック図である。図３に示すように、アプリケーション実行用システム部１１０は起動管理部１１１と同期管理部１１２とを有する。起動管理部１１１は、タスク管理テーブル１３０の管理（すなわち、タスクに関する各種情報の追加、更新、削除）、アプリケーション実行部１２０が実行するタスクの処理時間の管理等の時間管理およびデータ管理を行う。起動管理部１１１は、ＰＣ４からアプリケーションプログラムを受け取ってメモリに書き込むとともに、起動条件の満たされたアプリケーションプログラムを起動する。 FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the application execution system unit 110 and the application execution unit 120. As illustrated in FIG. 3, the application execution system unit 110 includes a start management unit 111 and a synchronization management unit 112. The activation management unit 111 performs time management and data management such as management of the task management table 130 (that is, addition, update, and deletion of various types of information related to tasks), management of processing time of tasks executed by the application execution unit 120, and the like. The start management unit 111 receives the application program from the PC 4 and writes it in the memory, and starts the application program satisfying the start condition.

同期管理部１１２は、出力同期周期、すなわちＤＰＲＡＭ３１０を介して行われるＣＰＵ１００とＣＰＵ２００との間のデータの受渡し周期を調整する。図４は、同期管理部１１２が実行する処理の内容を示すフローチャートである。なお、出力同期周期の設定値は、例えばＣＰＵ１００のメモリ内に割り当てられた所定の記憶領域に設定される。 The synchronization management unit 112 adjusts an output synchronization period, that is, a data transfer period between the CPU 100 and the CPU 200 via the DPRAM 310. FIG. 4 is a flowchart showing the contents of the processing executed by the synchronization management unit 112. The set value of the output synchronization cycle is set, for example, in a predetermined storage area allocated in the memory of the CPU 100.

同期管理部１１２は、まず、出力同期周期に初期値として１０ｍｓをセットするとともに、タスクＮｏに対応するカウンタｎに初期値（本実施形態では１）をセットする（ステップＳ１００）。 First, the synchronization management unit 112 sets 10 ms as an initial value to the output synchronization cycle, and sets an initial value (1 in the present embodiment) to a counter n corresponding to the task No (step S100).

次いで、同期管理部１１２は、すべてのタスクのタスク種別を読み込んだか否かを判定する（ステップＳ１１０）。具体的には、ｎ＞Ｎ（Ｎはアプリケーション実行部１２０により実行されるタスクの種類数：本実施形態では、Ｎ＝４）である場合に、すべてのタスクのタスク種別を読み込んだと判定する。同期管理部１１２は、ステップＳ１１０の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には処理を終了し、「Ｎｏ」の場合には起動管理部１１１からタスク管理テーブル１３０を受け取り、タスクＮｏ＝ｎのタスクのタスク種別を読み込む（ステップＳ１２０）。 Next, the synchronization management unit 112 determines whether or not the task types of all tasks have been read (step S110). Specifically, when n> N (N is the number of types of tasks executed by the application execution unit 120: N = 4 in this embodiment), it is determined that the task types of all tasks have been read. . The synchronization management unit 112 ends the process when the determination result of step S110 is “Yes”, and receives the task management table 130 from the activation management unit 111 when “No”, and The task type is read (step S120).

次いで、同期管理部１１２は、タスクＮｏ＝ｎのタスクのタスク種別が「定周期」であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０の判定結果が「Ｎｏ」の場合、同期管理部１１２は、カウンタｎに１を加算し（ステップＳ１６０）、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ１３０の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、同期管理部１１２は、タスクＮｏ＝ｎのタスクの起動条件をタスク管理テーブル１３０から読み出し、当該起動条件として設定されたタスクの実行周期が出力同期周期以下であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。 Next, the synchronization management unit 112 determines whether or not the task type of the task of task No = n is “fixed cycle” (Step S130). When the result of the determination in step S130 is "No", the synchronization management unit 112 adds 1 to the counter n (step S160), and executes the processing from step S110. On the other hand, if the determination result in step S130 is “Yes”, the synchronization management unit 112 reads the activation condition of the task of task No = n from the task management table 130, and outputs the execution cycle of the task set as the activation condition. It is determined whether or not it is equal to or less than the synchronization cycle (step S140).

ステップＳ１４０の判定結果が「Ｎｏ」の場合、同期管理部１１２は、ステップＳ１６０の処理を実行した後、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。一方、ステップＳ１４０の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合、同期管理部１１２は、ステップＳ１４０にて読み出した起動条件の示すタスク実行周期を出力同期周期に設定し（ステップＳ１５０）、ステップＳ１６０の処理を実行した後、ステップＳ１１０以降の処理を実行する。 If the determination result of step S140 is “No”, the synchronization management unit 112 executes the processing of step S160, and then executes the processing of step S110 and thereafter. On the other hand, when the determination result of step S140 is “Yes”, the synchronization management unit 112 sets the task execution cycle indicated by the activation condition read out in step S140 as the output synchronization cycle (step S150), and performs the processing of step S160. After the execution, the processing after step S110 is executed.

図４に示す処理を同期管理部１１２に実行させる結果、アプリケーション実行部１２０が実行するタスクに、初期値（１０ｍｓ）よりも短い周期で定周期実行されるタスクが１つだけ含まれている場合には、当該タスクの実行周期が出力同期周期として設定される。アプリケーション実行部１２０が実行するタスクに、初期値よりも短い周期で定周期実行されるタスクが２つ以上含まれている場合には、実行周期の最も短いタスクの実行周期が出力同期周期として設定される。アプリケーション実行部１２０が実行するタスクの全てが、非定周期で実行されるタスクである場合、またはアプリケーション実行部１２０が実行するタスクに定周期で実行されるタスクが含まれているものの、定周期で実行される全てのタスクの実行周期が初期値よりも長い場合には、出力同期周期は初期値のままとなる。例えば、タスク管理テーブル１３０の格納内容が図２の通りであれば、出力同期周期は２ｍｓ（すなわちタスク（１）の実行周期）に設定される。 As a result of causing the synchronization management unit 112 to execute the processing illustrated in FIG. 4, when the task executed by the application execution unit 120 includes only one task that is executed at a fixed cycle with a cycle shorter than the initial value (10 ms). In, the execution cycle of the task is set as the output synchronization cycle. If the tasks executed by the application execution unit 120 include two or more tasks that are executed at a fixed cycle with a cycle shorter than the initial value, the execution cycle of the task with the shortest execution cycle is set as the output synchronization cycle. Is done. When all the tasks executed by the application execution unit 120 are tasks that are executed at a non-fixed period, or when the tasks executed by the application execution unit 120 include tasks that are executed at a fixed cycle, If the execution cycle of all the tasks executed in the step (1) is longer than the initial value, the output synchronization cycle remains at the initial value. For example, if the contents stored in the task management table 130 are as shown in FIG. 2, the output synchronization cycle is set to 2 ms (that is, the execution cycle of the task (1)).

同期管理部１１２は、上記各処理を実行して出力同期周期を調整すると、その設定値をＤＰＲＡＭ３１０に通知する。この通知を受けとったＤＰＲＡＭ３１０は、その設定値の示す周期でタイミング信号を生成し、当該タイミング信号をＣＰＵ１００および２００に与える。 When the synchronization management unit 112 executes the above processes and adjusts the output synchronization cycle, it notifies the DPRAM 310 of the set value. The DPRAM 310 that has received this notification generates a timing signal at the cycle indicated by the set value, and provides the timing signal to the CPUs 100 and 200.

図５は、出力同期周期を１ｍｓ固定とした場合（同期管理部１１２による調整を経ずに出力同期周期を設定した場合）にＤＰＲＡＭを介して行われるデータの受渡し例を示す図である。図６は本実施形態におけるＤＰＲＡＭ３１０を介して行われるデータの受渡し例を示す図である。図５および６において、横軸は時刻を示し、図中に示す矢印はデータの流れを表している。より詳細には、ドライブ部２３０から出力バッファ（ＣＰＵ２００側）に向かう矢印、出力バッファ（ＣＰＵ２００側）からＤＰＲＡＭに向かう矢印、ＤＰＲＡＭから入力バッファ（ＣＰＵ１００側）に向かう矢印、入力バッファ（ＣＰＵ１００側）からアプリケーション実行部１２０に向かう矢印は、それぞれ監視データおよび入力信号の流れを表している。また、アプリケーション実行部１２０から出力バッファ（ＣＰＵ１００側）に向かう矢印、出力バッファ（ＣＰＵ１００側）からＤＰＲＡＭに向かう矢印、ＤＰＲＡＭから入力バッファ（ＣＰＵ２００側）に向かう矢印、入力バッファ（ＣＰＵ２００側）からドライブ部２３０に向かう矢印は、それぞれ内部データ（運転指令）の流れを示す。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of data transfer performed via the DPRAM when the output synchronization cycle is fixed at 1 ms (when the output synchronization cycle is set without adjustment by the synchronization management unit 112). FIG. 6 is a diagram illustrating an example of data transfer performed via the DPRAM 310 according to the present embodiment. 5 and 6, the horizontal axis represents time, and the arrows shown in the figures represent the flow of data. More specifically, an arrow from the drive unit 230 to the output buffer (the CPU 200 side), an arrow from the output buffer (the CPU 200 side) to the DPRAM, an arrow from the DPRAM to the input buffer (the CPU 100 side), and an arrow from the input buffer (the CPU 100 side). Arrows toward the application execution unit 120 indicate flows of monitoring data and input signals, respectively. An arrow from the application execution unit 120 to the output buffer (the CPU 100 side), an arrow from the output buffer (the CPU 100 side) to the DPRAM, an arrow from the DPRAM to the input buffer (the CPU 200 side), and a drive unit from the input buffer (the CPU 200 side). Arrows toward 230 each indicate the flow of internal data (operation command).

図５および６に示す例では、アプリケーション実行部１２０が実行するタスクは、タスク管理テーブル１３０に示すタスク１および２であり、各タスクの実行周期はそれぞれ２ｍｓおよび３ｍｓである。また、ドライブ部２３０による固有のプログラムの実行周期は０．５ｍｓである。前述したように図５における出力同期周期は１ｍｓに固定されているが、図６に示す例では出力同期周期は、上述したように２ｍｓに設定される。 In the examples shown in FIGS. 5 and 6, the tasks executed by the application execution unit 120 are tasks 1 and 2 shown in the task management table 130, and the execution cycle of each task is 2 ms and 3 ms, respectively. The execution cycle of the unique program by the drive unit 230 is 0.5 ms. As described above, the output synchronization cycle in FIG. 5 is fixed to 1 ms, but in the example shown in FIG. 6, the output synchronization cycle is set to 2 ms as described above.

図５に示すように、出力同期周期の設定値が１ｍｓであった場合、次のような問題が生じる。アプリケーション実行部１２０がドライブ部２３０から受け取った監視データおよび入力信号のうち、時刻Ａ、ＢおよびＣに受け取った監視データおよび入力信号（図中の点線矢印参照）は、入力バッファ（ＣＰＵ１００側）への格納後、アプリケーション実行部１２０によって読み出されることがない。つまり、上記監視データおよび入力信号は、タスク１または２の実行に寄与することがなく、アプリケーション実行部１２０とドライブ部２３０との間で不必要なデータの受渡しが発生している。また、アプリケーション実行部１２０がドライブ部２３０に与える内部データのうち、時刻Ｅで出力バッファに格納され、ドライブ部２３０に送信された内部データは、時刻Ｄにおいても重複して送信されている（図中の点線矢印参照）。つまり、上記内部データは、ドライブ部２３０が実行するタスクには不要であり、アプリケーション実行部１２０とドライブ部２３０との間で不必要な内部データの受渡しが発生している。 As shown in FIG. 5, when the set value of the output synchronization cycle is 1 ms, the following problem occurs. Among the monitoring data and input signals received by the application execution unit 120 from the drive unit 230, the monitoring data and input signals (see the dotted arrows in the figure) received at times A, B, and C are sent to the input buffer (CPU 100 side). Is not read out by the application execution unit 120 after storage. That is, the monitoring data and the input signal do not contribute to the execution of the task 1 or 2, and unnecessary data is transferred between the application execution unit 120 and the drive unit 230. Further, among the internal data provided by the application execution unit 120 to the drive unit 230, the internal data stored in the output buffer at time E and transmitted to the drive unit 230 is also transmitted at time D in an overlapping manner (FIG. See dotted arrow inside). That is, the internal data is unnecessary for the task executed by the drive unit 230, and unnecessary internal data is transferred between the application execution unit 120 and the drive unit 230.

一方、同期管理部１１２による出力同期周期の調整により、ＤＰＲＡＭ３１０における出力同期周期の設定値を２ｍｓとした場合、図６に示すように、受渡しされたデータの全てが各部におけるタスクの実行に寄与しており、アプリケーション実行部１２０とドライブ部２３０との間で不必要な監視データや内部データ等の受渡しが発生することがない。従って、アプリケーション実行部１２０とドライブ２３０との間で不必要な監視データや内部データ等の受渡しが発生することを防止することができる。 On the other hand, when the setting value of the output synchronization cycle in the DPRAM 310 is set to 2 ms by the adjustment of the output synchronization cycle by the synchronization management unit 112, as shown in FIG. 6, all of the transferred data contributes to the execution of the task in each unit. Thus, unnecessary delivery of monitoring data and internal data between the application execution unit 120 and the drive unit 230 does not occur. Therefore, it is possible to prevent unnecessary monitoring data and internal data from being transferred between the application execution unit 120 and the drive 230.

また、図示は省略するが、アプリケーション実行部１２０が実行するタスクが、タスク管理テーブル１３０に示すタスク３および４である場合には、出力同期周期の設定値は初期値である１０ｍｓに設定され、同様の効果を得ることができる。この点は、アプリケーション実行部１２０が初期値よりも長い実行周期のタスクのみを実行する場合についても同様である。 Although not shown, when the tasks to be executed by the application execution unit 120 are the tasks 3 and 4 shown in the task management table 130, the set value of the output synchronization cycle is set to the initial value of 10 ms, Similar effects can be obtained. This is the same as in the case where the application execution unit 120 executes only the tasks whose execution cycle is longer than the initial value.

以上、本実施形態によれば、用途に応じてアプリケーションプログラムを入れ替えることで、多様な用途に対応できる。また、本発明によれば、アプリケーション実行部１２０とドライブ部２３０との間のデータの受渡し周期が適切な値に調整され、アプリケーション実行部１２０とドライブ部２３０との間で不必要なデータの受渡しが発生することがない。したがって、不必要なデータの受渡しが行われることを回避しつつ、簡便に多様な用途に対応可能な制御装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to cope with various uses by replacing the application program according to the use. Further, according to the present invention, the data transfer cycle between the application execution unit 120 and the drive unit 230 is adjusted to an appropriate value, and unnecessary data transfer between the application execution unit 120 and the drive unit 230 is performed. Does not occur. Therefore, it is possible to provide a control device that can easily handle various uses while avoiding unnecessary data transfer.

＜他の実施形態＞
以上、この発明の各実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば、以下の通りである。 <Other embodiments>
While the embodiments of the present invention have been described above, other embodiments are conceivable for the present invention. For example, it is as follows.

（１）上記実施形態では、ＣＰＵ１００の生成する内部データが運転指令そのものであったが、ＣＰＵ２００において運転指令への変換が可能なデータを上記内部データとしてＣＰＵ１００に生成させてもよい。また、上記実施形態では、同期Ｉ／Ｆ手段３００をデュアルポートＲＡＭで構成したが、要はＣＰＵ１００とＣＰＵ２００の共有メモリであれば良く、他の種類のメモリで構成しても良い。また、同期Ｉ／Ｆ手段３００を介することなく、ＣＰＵ１００とＣＰＵ２００との間の通信（例えばＣＰＵ間割込み）で内部データや監視データ等の受渡しを実現してもよい。 (1) In the above embodiment, the internal data generated by the CPU 100 is the operation command itself. However, the CPU 100 may cause the CPU 100 to generate data that can be converted into the operation command in the CPU 200 as the internal data. Further, in the above embodiment, the synchronous I / F unit 300 is constituted by the dual port RAM, but it is only necessary that the synchronous I / F unit 300 is a shared memory of the CPU 100 and the CPU 200, and may be constituted by another type of memory. Also, the transfer of internal data, monitoring data, and the like may be realized by communication between the CPU 100 and the CPU 200 (for example, an interrupt between CPUs) without passing through the synchronous I / F unit 300.

（２）上記実施形態において、同期管理手段３００をＣＰＵ２００に設けてもよい。また、同期管理手段３００をＣＰＵ１００または２００とは別個に設けてもよい。 (2) In the above embodiment, the synchronization management means 300 may be provided in the CPU 200. Further, the synchronization management means 300 may be provided separately from the CPU 100 or 200.

（３）上記実施形態では、インバータ制御装置１０への本発明の適用例について説明したが、インバータ以外の電力変換装置の制御を行う制御装置に本発明を適用してもよい。 (3) In the above embodiment, an example of applying the present invention to the inverter control device 10 has been described. However, the present invention may be applied to a control device that controls a power conversion device other than an inverter.

１…インバータ、１０…インバータ制御装置、１００，２００…ＣＰＵ、１１０…アプリケーション実行用システム部、１１１…起動管理部、１１２…同期管理部、１２０…アプリケーション実行部、１３０…同期管理テーブル、２０…電力変換部、２１０…インバータ制御用システム部、２２０…入出力Ｉ／Ｆ部、２３０…ドライブ部、３００…同期Ｉ／Ｆ手段、３１０…ＤＰＲＡＭ、２…電源、３…電動機、４…ＰＣ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inverter, 10 ... Inverter control apparatus, 100, 200 ... CPU, 110 ... Application execution system part, 111 ... Start management part, 112 ... Synchronization management part, 120 ... Application execution part, 130 ... Synchronization management table, 20 ... Power conversion unit, 210: inverter control system unit, 220: input / output I / F unit, 230: drive unit, 300: synchronous I / F means, 310: DPRAM, 2: power supply, 3: electric motor, 4: PC.

Claims

電動機を駆動する電力変換装置の制御を行う制御信号を、外部から与えられる１または複数の入力信号に応じて生成する制御装置であって、
前記電動機の駆動状態を指定する内部データを、前記１または複数の入力信号に応じて演算するための１または複数のアプリケーションプログラムを実行する第１の演算手段と、
前記内部データを基に前記制御信号を生成する処理を実行する第２の演算手段と、
前記第１の演算手段にて実行されるアプリケーションプログラムの実行周期に応じて前記第１の演算手段と前記第２の演算手段との間のデータの受渡し周期を調整する同期管理手段とを有し、
前記同期管理手段は、前記第１の演算手段によって実行されるアプリケーションプログラムの全てが、非定周期で実行されるアプリケーションプログラムである場合、または前記第１の演算手段によって実行されるアプリケーションプログラムに定周期で実行されるアプリケーションプログラムが含まれているものの、定周期で実行される全てのアプリケーションプログラムの実行周期が予め定められた周期よりも長い場合には、予め定められた周期を前記受渡し周期とし、
前記第１の演算手段によって実行されるアプリケーションプログラムに前記予め定められた周期よりも短い周期で定周期実行されるアプリケーションプログラムが１つだけ含まれている場合には、当該アプリケーションプログラムの実行周期を前記受渡し周期とし、
前記第１の演算手段によって実行されるアプリケーションプログラムに前記予め定められた周期よりも短い周期で定周期実行されるアプリケーションプログラムが２つ以上含まれている場合には、実行周期の最も短いアプリケーションプログラムの実行周期を前記受渡し周期とする
ことを特徴とする制御装置。 A control device that generates a control signal for controlling a power conversion device that drives an electric motor in response to one or more externally supplied input signals,
First calculating means for executing one or more application programs for calculating internal data designating the driving state of the electric motor in accordance with the one or more input signals;
Second arithmetic means for executing a process of generating the control signal based on the internal data;
And a synchronization management means for adjusting the delivery period of the data between the first and the second calculation means and the first calculating means in response to the execution cycle of the application program executed by the arithmetic means ,
The synchronization management unit is configured to determine that all of the application programs executed by the first arithmetic unit are application programs that are executed at irregular intervals, or that the application program executed by the first arithmetic unit be Although the application program that is executed in a cycle is included, if the execution cycle of all the application programs that are executed in a fixed cycle is longer than a predetermined cycle, the predetermined cycle is set as the delivery cycle. ,
In a case where the application program executed by the first arithmetic unit includes only one application program that is executed at a fixed cycle at a cycle shorter than the predetermined cycle, the execution cycle of the application program is set to The delivery cycle,
In a case where the application program executed by the first arithmetic unit includes two or more application programs that are executed at a fixed cycle at a cycle shorter than the predetermined cycle, the application program having the shortest execution cycle A control device , wherein an execution cycle of the above is set as the delivery cycle .

前記第１の演算手段と前記第２の演算手段との間の前記内部データの受渡しを仲介する同期インタフェース手段を有するA synchronous interface unit that mediates the transfer of the internal data between the first arithmetic unit and the second arithmetic unit
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。The control device according to claim 1, wherein:

前記同期インタフェース手段は、前記第１および前記第２の演算手段の各々から同時アクセス可能なデュアルポートＲＡＭであるThe synchronous interface means is a dual port RAM which can be accessed simultaneously from each of the first and second arithmetic means.
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。The control device according to claim 2, wherein:

前記同期管理手段は、前記第１の演算手段または前記第２の演算手段に設けられているThe synchronization management means is provided in the first calculation means or the second calculation means.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の制御装置。The control device according to any one of claims 1 to 3, wherein: