KR200337946Y1 - Multiple BLDC Motor Control with CAN based on internet - Google Patents

Abstract

본 고안은 인터넷을 기반으로 CAN(Controller Area Network, 3선 방식) 네트워크를 지원하는 BLDC 모터의 고정도 고정밀 다중 모터 제어 방식이다.The present invention is a high-precision, high-precision multi-motor control method for BLDC motors supporting CAN (Controller Area Network) networks based on the Internet.

인터넷은 JAVA를 지원하는 Interface Program에 의해 Data를 전송하며 전송 받은 로컬 컴퓨터에서는 데이터를 CAN 네트워크에 넘겨준다. 본 고안은 JAVA를 이용하여 Internet Interface 프로그램을 지원하며 CAN 네트워크를 지원하는 Interface 프로그램을 작성하고 BLDC 모터의 제어기를 설계하고, CAN Interface Card를 설계하여, CAN Network를 통하여 BLDC 모터를 제어한다. CAN Network의 제어 Protocol을 지정하여 모터가 안정적으로 구동하도록 한다. 컴퓨터에서 모터를 구동할 수 있는 제어신호를 보내면 모터가 구동하면서 모터의 속도 및 위치값을 컴퓨터로 전송하여 사용자가 모터의 상태를 보면서 제어할 수 있으며, 제어기에 LCD를 부착하여 현장에서도 실시간적으로 확인을 할 수 있는 유용한 고안이다.The Internet transmits data by the JAVA-supported Interface Program, which transfers the data to the CAN network. The present invention supports the Internet Interface program using JAVA, writes the interface program supporting the CAN network, designs the controller of the BLDC motor, designs the CAN interface card, and controls the BLDC motor through the CAN network. Specify the control protocol of the CAN network to allow the motor to run stably. If the computer sends a control signal to drive the motor, the motor is driven and the motor's speed and position value are transmitted to the computer so that the user can control the motor while watching the status. It is a useful design to confirm.

Description

인터넷을 기반으로 한 ＣＡＮ 네트워크를 지원하는 다중 ＢＬＤＣ 모터의 분산 제어 {Multiple BLDC Motor Control with CAN based on internet}Decentralized control of multiple XLD motors supporting the internet-based CAN network {Multiple BLDC Motor Control with CAN based on internet}

기존의 분산 네트워크는 BLDC 모터 하나당 하나의 동축케이블 형태의 선로가 필요하며, 다수의 모터 제어시 선로가 상당량 증가되고 복잡한 선로 사이에 노이즈가 발생하여 데이터신호에 영향을 많이 주어서 데이타의 손실이 발생하기도 한다.Conventional distributed network requires one coaxial cable line for each BLDC motor, and when controlling a large number of motors, a lot of lines are increased and noise is generated between complex lines, which affects the data signal and causes data loss. do.

그리고 FPGA를 사용하여 복잡한 알고리즘을 쉽게 적용하지 못하였다.And FPGAs have not been able to easily apply complex algorithms.

본 고안에서는 이러한 잡음이 강한 환경에서 인터넷을 이용하여 원격지의 사용자가 로컬부의 CAN Protocol을 이용하여 3개의 선로로서 다중의 BLDC 모터를 강인하게 제어할 수 있고, 사용자가 컴퓨터 모니터를 통해 실시간적으로 모니터링하면서 제어를 할 수 있다.In this design, the remote user can control the multiple BLDC motors in three lines by using the CAN protocol in the local area in the high noise environment, and the user can monitor in real time through the computer monitor. Can be controlled.

대표도는 전체 시스템 구성도Representative diagram is the overall system configuration

제 1도는 CAN 네트워크 구성도1 is a CAN network configuration

제 2도는 BLDC 모터 컨터롤러 구성도2 is a block diagram of a BLDC motor controller

제 3도는 제어기 구성3 is a controller configuration

제 4도는 모터 드라이버 구성도4 is a schematic diagram of the motor driver

제 5도는 모터제어 CAN Protocol5 is a motor control CAN protocol

제 6도는 전체 흐름도의 Flowchart6 is a flow chart of the entire flow chart

본 고안은 인터넷 인터페이스 프로그램을 사용하여 내부 네트워크인 CAN 네트워크를 이용하며 FPGA를 사용하지 않고 CAN 내장형 모터전용 Controller를 사용하여 주변의 불필요한 회로 없이 BLDC 모터를 다중으로 제어할 수 있도록 한다. 실제 시스템에서 컴퓨터에 CAN Interface 카드를 장착하고 CAN 네트워크를 통하여 모터 제어기에 지령치를 전달하고 제어기는 지령치에 따라 모터를 속도와 위치제어가 가능하게 한다.This design uses CAN network which is an internal network using internet interface program, and enables to control multiple BLDC motors without using unnecessary circuits around by using CAN built-in motor controller without using FPGA. In a real system, a CAN Interface Card is installed on a computer and the setpoint is transmitted to the motor controller via the CAN network, which allows the motor to control speed and position according to the setpoint.

대표도는 원격지 컴퓨터 (1)에서 사용자가 로컬 컴퓨터 (2)에 제어 명령을 내리면 로컬 컴퓨터는 CAN 네트워크를 이용하여 지정된 컨터롤러로 명령을 내리고 컨터롤러는 명령 받은 속도 위치 값으로 모터를 구동하고 모터에서의 현재의 속도와 위치 값을 CAN 네트워크를 이용하여 로컬 컴퓨터 (2)에 전송하고 로컬 컴퓨터 (2)는 데이터를 원격지의 컴퓨터 (1)에 JAVA를 이용한 Interface 프로그램에 모니터링 한다. 제 1도는 CAN 네트워크의 전체 구성도로서 컴퓨터에서 CAN 모듈과 통신이 가능한 Interface 카드를 장착하여 CAN 모듈에 있는 CAN Interface 칩을 통해 모터 구동 드라이버에 지령치를 전송하고, 지령치에 따라 모터가 구동되면 모터의 센서(엔코더)에서 받은 데이터를 CAN 네트워크를 통해 컴퓨터로 전송하여 CAN Interface 프로그램에 Display 하여 사용자가 모터의 상태를 파악하도록 할 수 있다.Representative diagram shows that when a user in the remote computer (1) gives a control command to the local computer (2), the local computer commands to the designated controller using the CAN network, the controller drives the motor with the commanded speed position value and the motor The current speed and position values are transferred to the local computer (2) using the CAN network, and the local computer (2) monitors the data to the remote computer (1) using the interface program using JAVA. 1 is an overall configuration diagram of the CAN network, which is equipped with an interface card that can communicate with a CAN module from a computer, and transmits a setpoint to a motor drive driver through a CAN interface chip in the CAN module. Data received from the sensor (encoder) can be transferred to a computer via the CAN network and displayed in the CAN Interface program so that the user can check the motor status.

제 2도는 BLDC 모터 컨터롤러의 구성도로서 DSP(TMS320F243) Chip으로 구성된 콘트롤러에서 CAN 네트워크를 통해 받은 지령치를 연산하여 모터드라이버로 보내면 모터 구동 드라이버에서는 구동이 가능하도록 증폭시켜 모터로 공급한다.2 is a block diagram of a BLDC motor controller. When the controller is configured with a DSP (TMS320F243) chip, the command value received through the CAN network is calculated and sent to the motor driver.

제 3도는 제어기의 구성으로서 CAN 은 82250 이라는 CAN Interface 칩을 이용하여 Data를 전송받고, Controller(TMS320F243)을 통해 연산을 하여 PWM을 발생하고 그 PWM을 모터드라이버로 전송한다. 모터 드라이버에서는 상전류와 엔코더 값을 읽어서 Controller로 전송하면, Controller은 CAN 네트워크를 통하여 컴퓨터로 Data를 전송한다.3 is a configuration of a controller. CAN receives data using a CAN interface chip called 82250, performs calculation through a controller (TMS320F243), generates a PWM, and transmits the PWM to a motor driver. The motor driver reads the phase current and encoder value and sends it to the controller. The controller sends data to the computer through the CAN network.

제 4도는 모터 드라이버 부분으로서 제어기에서 PWM의 신호를 읽어 들여서 포토커플러 (TLP559)를 통하여 신호를 증폭하여 IPM(PM20CSJ060)의 입력 신호를 보내고 IPM을 구동하기 위하여 AC/DC Converter를 통하여 DC 전원 20V 로 만들면 IPM 구동전압 15V를 만들기 위하여 DC/DC Converter를 통해 15V 전원 4개를 받아서 6개의 PWM 신호중 U,V,W 상의 상부신호에 15V 전원을 각각 인가하고, 하부신호 U', V', W' 에 15V 전원 1개를 인가하여 PWM이 IPM을 구동할 수 있는 전압으로 증폭되어 입력된다. IPM은 입력 받은 신호를 모터가 구동할 수 있는 3상 신호로 변환 하여 모터에 공급한다.4 is a motor driver, which reads the PWM signal from the controller and amplifies the signal through the photocoupler (TLP559) to send the input signal of the IPM (PM20CSJ060) and to the DC power supply 20V through the AC / DC converter to drive the IPM. In order to make 15M of IPM driving voltage, it receives 4 15V power through DC / DC converter and applies 15V power to upper signal on U, V, W among 6 PWM signals, and lower signal U ', V', W ' One 15V power supply is applied to PWM to input amplified voltage to drive IPM. IPM converts the received signal into a three-phase signal that can be driven by the motor and supplies it to the motor.

제 5도는 모터를 제어하기 위한 CAN 프로토콜을 정의한 것으로서 CAN의 Data는 8Byte로 구성되어진다. 그 중 2Byte는 제어부, 2Byte는 속도 Data, 2Byte는 위치 Data 그리고 2Byte는 에러 체크로 이루어진다.Figure 5 defines the CAN protocol for controlling the motor. The CAN data consists of 8 bytes. Among them, 2 byte is control part, 2 byte is speed data, 2 byte is position data and 2 byte is error check.

제 5도는 CAN 제어 프로토콜의 정의이다.5 is the definition of the CAN control protocol.

0 : Data upload ; 지령치의 변경 혹은 초기치를 전송하도록 하는 것0: Data upload; To change the setpoint or to transmit an initial value

1 : Stop ; 모터가 정지하도록 하는 것1: Stop; Causing the motor to stop

2 : Go ; 모터가 구동하도록 하는 것2: Go; Allowing the motor to drive

3 : 정방향3: forward direction

4 : 역방향4: reverse

5 : 속도제어5: speed control

6 : 위치제어6: position control

7 : 홀드7: hold

8 : 홀드해제8: Unhold

9 : CAN 송신9: CAN transmission

10 : CAN 수신10: CAN Receive

11 : CAN 통신장애11: CAN communication failure

12 : 모터의 Sequence 제어12: Sequence control of motor

13 : Sequence 정지13: Stop Sequence

14 : Default14: Default

15 : Default15: Default

제 6도는 시스템의 흐름도를 Flowchart를 나타낸 것이다. (1)에서 사용자가 CAN Interface 프로그램을 통하여 지령치를 명령하면, (2)의 CAN Interface Card를 통하여 CAN 신호로 바뀌고, (3)의 선로를 통하여 제어기로 전달되고, (4) 제어기는6 shows a flow chart of the system flow chart. When the user commands the setpoint through the CAN Interface program in (1), it is converted into the CAN signal through the CAN Interface Card in (2), and transferred to the controller through the line in (3), and (4) the controller

ID를 체크하여 자신의 ID와 맞으면 데이터를 수신하고 아니면 받지 않는다. 받은 데이터는 (5)의 컨터롤러를 거쳐 (6)의 space 벡터 PWM을 연산하여 모터드라이브에 있는 (7)의 IPM을 통해 모터를 구동할 수 있는 3상 신호로 바꾸고 (8)의 BLDC 모터를 구동한다.Check ID and receive data if it matches your ID or not. The received data is calculated by converting the space vector PWM of (6) through the controller of (5) and converting it into a three-phase signal that can drive the motor through the IPM of (7) in the motor drive. Drive.

(9)에서 모터가 구동되면 (10)에서 전류와 엔코드 회전 값을 읽어서 (11)의 컨터롤러로 보내고 (12)의 CAN 통신 선로를 통하여 (13)의 CAN Interface Card로 가서 Decode 하여 (14)의 사용자 Interface 프로그램에 (15)모니터링 한다.When the motor is driven in (9), the current and the encoder rotation value are read in (10) and sent to the controller in (11) and sent to the CAN Interface Card in (13) through the CAN communication line in (12). (15) Monitor the user interface program.

기존의 분산방식은 모듈 추가시 비용이 많이 들었다. 이것은 모터 추가시 마다 다수의 선로가 필요하였다. CAN 네트워크를 사용하여 3선으로 모든 확장이 가장하여 필요시 언제든지 BLDC 모터를 추가 / 제거가 가능하다.Existing decentralization method was expensive to add module. This required multiple tracks for each additional motor. By using CAN network, all expansions are simulated with 3 wires, and the BLDC motor can be added / removed whenever needed.

또한 고속의 DSP (TMS320F243) 칩을 사용하여 모터를 강인하게 제어할 수 있는 제어 알고리즘을 수행할 수 있다.In addition, a high-speed DSP (TMS320F243) chip can be used to perform a control algorithm that can robustly control the motor.

Claims (2)

엔코드가 장착되어 회전 각도를 판별할 수 있는 BLDC 모터를 다수 개 제어함에 있어, 선로의 수를 대폭 감소시키기 위하여 각각의 BLDC 모터 컨트롤러에 CAN(Controller Area Network) 통신 모듈을 장착하여 주 제어기로부터 CAN 통신이 구비되어 선로의 수를 대폭 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 엔코드가 장착된 BLDC 모터 컨트롤러 통신 시스템.In controlling multiple BLDC motors with encoders to determine the rotation angle, each BLDC motor controller is equipped with a CAN (Controller Area Network) communication module in order to significantly reduce the number of lines. Encoded BLDC motor controller communication system, characterized in that it is possible to significantly reduce the number of lines. 삭제delete