JP5287064B2

JP5287064B2 - Servo system

Info

Publication number: JP5287064B2
Application number: JP2008233206A
Authority: JP
Inventors: 智久平川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP2010067036A

Description

本発明は、産業機器などに用いられるネットワーク接続されたサーボシステムの、特にアナログ出力の外部センサの接続に関する。 The present invention relates to a connection of a servo system connected to a network used in industrial equipment and the like, in particular, an external sensor having an analog output.

従来、産業用システムにおいて、モータ制御装置やＩ／Ｏユニットなどの各種スレーブと上位マスタとなるコントローラ間の接続方法が、パルス列指令やパラレル信号から、通信指令（ネットワーク）に変化しつつある。 Conventionally, in an industrial system, a connection method between various slaves such as a motor control device and an I / O unit and a controller serving as a host master is changing from a pulse train command or a parallel signal to a communication command (network).

ネットワークの採用によって複数のスレーブとの配線が省配線となり、また、単なる信号だけではなく、さまざまな情報のやり取りにも、この通信が利用されている。 By adopting a network, wiring with a plurality of slaves is reduced, and this communication is used not only for signals but also for exchanging various information.

通信の採用により、複数のスレーブを接続した場合でも省配線化が実現可能となり、スレーブ自体の小型化が進んでいる。また、産業用システムの機能向上のためには、各種センサが必要であり、上位マスタとなるコントローラには、さまざまなセンサが接続されている。 By adopting communication, even when multiple slaves are connected, it is possible to reduce wiring, and miniaturization of the slaves is progressing. In addition, various sensors are required to improve the functions of the industrial system, and various sensors are connected to the controller serving as the upper master.

フルクローズ用のエンコーダと速度制御に使用するエンコーダを、１つの通信を介したネットワークで組み１つに入力して、トルクより位置を補正して正確な位置を得るため、フルクローズ用のエンコーダと速度制御に使用するエンコーダを、１つのネットワークで組みフルクローズ用の位置とモータの位置を同期してモニタして、トルクより速度、位置を推定して位置を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１８４９１号公報 The encoder for full-close and the encoder used for speed control are input to one set via a network via one communication, and the position is corrected by torque to obtain an accurate position. There has been proposed an encoder that is used for speed control in a single network and monitors the position for full close and the position of the motor synchronously, and estimates the speed and position from the torque to correct the position ( For example, see Patent Document 1).
JP 2004-318491 A

解決しようとする問題点は、上位マスタにスレーブとして接続されたサーボアンプとは別に、アナログ出力の外部センサがサーボシステムに必要な場合に、省配線が困難な点である。 The problem to be solved is that it is difficult to save wiring when an analog output external sensor is required for the servo system, apart from the servo amplifier connected as a slave to the upper master.

特許文献１の技術を用いると、１つのネットワークにデジタル化された信号である、フルクローズ用のエンコーダと速度制御に使用するエンコーダを省配線化することができるが、アナログ出力のセンサは信号がデジタル化されていないため、このネットワークに接続することができず、問題があった。 When the technology of Patent Document 1 is used, it is possible to reduce the wiring of a full-closed encoder and an encoder used for speed control, which are signals digitized in one network. There was a problem because it was not digitized and could not be connected to this network.

サーボモータとサーボアンプ間の配線は、シリアル通信によって省配線を実現しているものの、それ以外のアナログ信号を接続するためには、上位マスタのアナログ入力回路に別途アナログセンサを接続する必要がある。その場合、アナログ信号の配線が、センサ位置から上位マスタまで長距離になり、ノイズなどの影響を受け易く、信頼性の低い情報となるという問題があった。 Wiring between the servo motor and servo amplifier is reduced by serial communication, but to connect other analog signals, it is necessary to connect an analog sensor to the analog input circuit of the host master. . In that case, there is a problem that the wiring of the analog signal becomes a long distance from the sensor position to the upper master, is easily affected by noise, and the information becomes low reliability.

一方、ネットワークに接続されたサーボアンプにアナログセンサを用いてモータ制御する場合、サーボアンプに専用のアナログ入力回路を用意し、そのアナログ入力回路を用いてサーボモータの制御を行っているが、そのアナログ入力回路はモータ制御専用に用いられているものであり、そのほかの機能としては使用することができなかった。 On the other hand, when the motor is controlled using an analog sensor in the servo amplifier connected to the network, a dedicated analog input circuit is prepared for the servo amplifier and the servo motor is controlled using the analog input circuit. The analog input circuit is used exclusively for motor control and could not be used for other functions.

本発明は、上記課題を解決するものであり、ネットワーク化されたサーボシステムにおいて、アナログ入力信号を多様な用途に扱うことのできる、使い勝手のよいサーボシステムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an easy-to-use servo system capable of handling an analog input signal for various uses in a networked servo system.

上記の課題を解決するため請求項１から４に記載のサーボシステムは、上位マスタと複数のサーボアンプ間をネットワークで接続してモータ制御するサーボシステムにおいて、前記サーボアンプは、外部センサのアナログ信号を入力するアナログ入力回路と、前記アナログ入力回路の出力をサーボアンプ側に接続するか上位マスタ側に接続するかを切り換える切換手段を備え、前記切換手段によってアナログ入力回路の出力をサーボアンプ側に接続したとき、モータ制御に用い、上位マスタ側に接続したとき、アナログ信号をサーボシステム全体の制御に用いる。 Servo system according to claims 1 to 4 for solving the above problems is the servo system for motor control by connecting the upper master and a plurality of servo amplifiers in the network, the servo amplifier, the external sensor analog signal Switching means for switching whether the output of the analog input circuit is connected to the servo amplifier side or the higher master side, and the output of the analog input circuit is moved to the servo amplifier side by the switching means. When connected, it is used for motor control, and when connected to the upper master side, an analog signal is used for control of the entire servo system.

また、このサーボシステムは、前記アナログ入力回路の出力をサーボアンプのパラメータによって切り換える。 Further, the servo system switches the output of the analog input circuit by the servo amplifier parameters.

また、このサーボシステムは、前記サーボアンプは、前記アナログ入力回路の出力をデジタル信号に変換する変換回路を介して上位マスタに返信する。 Further, the servo system, the servo amplifier sends back to the upper master via the conversion circuit for converting the output of said analog input circuit to a digital signal.

また、このサーボシステムは、前記外部センサで圧力を検知し、前記切換手段によってアナログ入力回路の出力をサーボアンプ側に接続して圧力制御を実行する。 The servo system detects pressure by the external sensor and connects the output of the analog input circuit to the servo amplifier side by the switching means to execute pressure control.

請求項１から４に記載のサーボシステムによれば、上位マスタに必要な専用のアナログ入力回路をサーボアンプに搭載することにより、サーボシステムの省配線が可能となる。また、ネットワーク化されたサーボアンプにアナログ信号を接続するため、実際の稼動部の近くに設置することができ、アナログ信号の安定化につながり、信頼性の高いサーボシステムとなる。 According to the servo system described in claims 1 to 4 , the wiring of the servo system can be reduced by mounting a dedicated analog input circuit necessary for the upper master in the servo amplifier. Also, since the analog signal is connected to the networked servo amplifier, it can be installed near the actual operating part, leading to the stabilization of the analog signal and a highly reliable servo system.

また、このサーボシステムによれば、モータ制御またはシステム全体の制御に必要なアナログ信号をアナログ入力回路に入力し、入力されたアナログ信号の使途をサーボアンプに搭載されたパラメータで設定することができるため、使いやすいサーボシステムとなる。 Also, according to this servo system, analog signals necessary for motor control or overall system control can be input to the analog input circuit, and the use of the input analog signals can be set by parameters mounted on the servo amplifier. Therefore, it becomes an easy-to-use servo system.

また、このサーボシステムによれば、サーボアンプに接続されたアナログ信号をデジタル化する変換回路を有しているため、取り込んだデータを容易にネットワークで上位マスタに返信することのできる、使いやすいサーボシステムとなる。 In addition, this servo system has a conversion circuit that digitizes the analog signal connected to the servo amplifier, so it is easy to use servos that can easily return the captured data to the master on the network. System.

また、このサーボシステムによれば、サーボアンプに接続された圧力センサ信号を用いて、モータに接続された負荷の圧力制御を実行することができる、使い勝手のよいサーボシステムとなる。 Moreover , according to this servo system, it becomes an easy-to-use servo system that can execute the pressure control of the load connected to the motor using the pressure sensor signal connected to the servo amplifier.

１つのモータに接続され、このモータをモータ制御するサーボアンプがスレーブとなり複数存在し、上位マスタと前記複数のサーボアンプがシリアル通信によりネットワークで接続して前記複数のモータに対しサーボシステムの全体の制御をするサーボシステムにおいて、前記サーボアンプは、外部センサのアナログ信号を入力するアナログ入力回路と、前記アナログ入力回路の出力をデジタル信号に変換する変換回路と、前記変換回路から出力されるデジタル信号を処理するマイクロプロセッサと、前記マイクロプロセッサと前記
ネットワークからの前記シリアル通信の入出力を処理するシリアル通信回路と、前記アナログ入力回路の出力を前記サーボアンプ側に接続するか前記上位マスタ側に接続するかを切り換える切換手段を備え、前記切換手段によって前記アナログ入力回路の出力を前記サーボアンプ側に接続したとき、前記サーボアンプに接続されたモータのモータ制御に用い、前記上位マスタ側に接続したとき前記アナログ入力回路の出力を前記上位マスタに返信し、前記アナログ信号を前記サーボシステム全体の制御に用いることで、システムの省配線化、高信頼性化を実現することができる。以下、具体的な実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１において、上位マスタ１には、スレーブとなるサーボアンプ２，３，４が通信によるリング接続され、前段の通信出力が後段の通信入力に順次接続され、通信の終端は、上位マスタ１の通信入力部に接続されている。 There are a plurality of servo amplifiers that are connected to one motor and control this motor as slaves, and the upper master and the plurality of servo amplifiers are connected via a network by serial communication , and the entire servo system is connected to the plurality of motors. In the servo system for controlling , the servo amplifier includes an analog input circuit that inputs an analog signal of an external sensor, a conversion circuit that converts an output of the analog input circuit into a digital signal, and a digital signal output from the conversion circuit A microprocessor for processing, the microprocessor and the
Comprising a serial communication circuit for processing input and output of the serial communication from the network, a switching means for switching whether to connect to the upper master side or connected to the servo amplifier side output of the analog input circuit, said switching means wherein when the output of the analog input circuit connected to said servo amplifier side, using the motor control connected to said servo amplifier motor, the output of the analog input circuit when connected to the upper master side to the upper master by reply, by using the analog signal to a control of the entire servo system, it is possible to achieve wire saving system, a high reliability. Hereinafter, specific embodiments will be described.
(Embodiment 1)
In FIG. 1, servo amplifiers 2, 3, 4 serving as slaves are ring-connected by communication, and the communication output of the previous stage is sequentially connected to the communication input of the subsequent stage. Connected to the communication input section.

サーボアンプ２，３，４には、それぞれ駆動するサーボモータ５，６，７が接続され、サーボモータ５，６，７には、それぞれモータ位置を検出するためのロータリーエンコーダが搭載されている。ロータリーエンコーダの位置情報は、マイクロプロセッサ２ｅ，３ｅ，４ｅにて読み取られ、通信によって、上位マスタ１に返信されている。 Servo amplifiers 5, 6 and 7 are connected to the servo amplifiers 2, 3 and 4, respectively. The servo motors 5, 6 and 7 are each equipped with a rotary encoder for detecting the motor position. The position information of the rotary encoder is read by the microprocessors 2e, 3e, and 4e, and returned to the upper master 1 by communication.

なお、図１において、テーブル（図示せず）上のワーク１０をサーボモータ７のみでＸ軸方向に駆動するように図示しているが、サーボモータ５はワーク１０をＹ軸方向に、サーボモータ６は他の負荷をＺ軸方向に、それぞれ駆動するように連結されている。 In FIG. 1, the workpiece 10 on the table (not shown) is illustrated as being driven in the X-axis direction only by the servomotor 7, but the servomotor 5 moves the workpiece 10 in the Y-axis direction. 6 are connected to drive other loads in the Z-axis direction.

そして、アナログ出力の外部センサとして、温度センサ８がサーボアンプ２に接続され、圧力センサとしてのロードセル９がサーボアンプ３に接続されている。 A temperature sensor 8 is connected to the servo amplifier 2 as an external sensor for analog output, and a load cell 9 as a pressure sensor is connected to the servo amplifier 3.

サーボアンプ２，３，４の内部構成は同じであり、サーボアンプ２について説明する。サーボアンプ２の内部には、アナログセンサの出力信号を入力するアナログ入力回路２ａと、アナログ信号をデジタル信号へ変換する変換回路２ｂと、アナログ信号の使途を設定する切換手段２ｃと、デジタル信号をネットワーク化するシリアル通信回路２ｄと、ソフトウェアを処理するマイクロプロセッサ２ｅが搭載されている。 The servo amplifiers 2, 3, and 4 have the same internal configuration, and the servo amplifier 2 will be described. The servo amplifier 2 includes an analog input circuit 2a for inputting an output signal of the analog sensor, a conversion circuit 2b for converting the analog signal into a digital signal, a switching means 2c for setting the use of the analog signal, and a digital signal. A serial communication circuit 2d to be networked and a microprocessor 2e for processing software are mounted.

ここで、実施の形態１のサーボシステムについて説明する。サーボアンプ２には、サーボシステム全体の温度管理をするため、温度センサ８が接続されており、周囲の温度情報をサーボアンプ２に読み込んでいる。サーボアンプ３には、圧力センサであるロードセル９が接続され、圧力情報を用いてサーボモータ６を駆動して圧力制御を実行する。サーボアンプ４には、外部センサは接続されていないが、ワーク１０をＸ軸方向に駆動する。 Here, the servo system of the first embodiment will be described. A temperature sensor 8 is connected to the servo amplifier 2 to manage the temperature of the entire servo system, and ambient temperature information is read into the servo amplifier 2. A load cell 9 that is a pressure sensor is connected to the servo amplifier 3, and pressure control is executed by driving the servo motor 6 using the pressure information. The servo amplifier 4 is not connected to an external sensor, but drives the workpiece 10 in the X-axis direction.

サーボアンプ２とサーボアンプ３では、入力されたアナログ信号の使途が異なる。このため、アナログ入力回路２ａに入力されたアナログ信号をサーボアンプ２側に接続するか、上位マスタ１側に接続するかをサーボアンプ２の切換手段２ｃである切換信号で設定する。同様に、サーボアンプ３も切換手段３ｃである切換信号で設定する。 The servo amplifier 2 and the servo amplifier 3 use the input analog signals differently. For this reason, whether the analog signal input to the analog input circuit 2a is connected to the servo amplifier 2 side or the higher master 1 side is set by a switching signal which is the switching means 2c of the servo amplifier 2. Similarly, the servo amplifier 3 is also set by a switching signal that is the switching means 3c.

サーボアンプ２は、アナログ入力回路２ａに入力された温度情報をシステム全体の温度管理に用いる。このため、切換信号であるパラメータによって上位マスタ１に出力できるように変換回路２ｂに接続する。変換回路２ｂでは、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル化された信号をマイクロプロセッサ２ｅが取り込んで、シリアル通信回路２ｄから通信を介して上位マスタ１に応答する。 The servo amplifier 2 uses the temperature information input to the analog input circuit 2a for temperature management of the entire system. For this reason, it connects to the conversion circuit 2b so that it can output to the high-order master 1 by the parameter which is a switching signal. In the conversion circuit 2b, an analog signal is converted into a digital signal, the digitized signal is taken in by the microprocessor 2e, and responds to the upper master 1 via communication from the serial communication circuit 2d.

上位マスタ１は、デジタル化された温度情報を用いて温度が一定以上になると、サーボアンプ２でサーボモータ５を駆動してワーク１０を移動させる。 When the temperature becomes higher than a certain level using the digitized temperature information, the upper master 1 drives the servo motor 5 with the servo amplifier 2 to move the workpiece 10.

サーボアンプ３は、ロードセル９のアナログ信号をモータ制御に使用するため、パラメータを用いてサーボアンプ３側に出力する。このため、変換回路３ｂは使用しない。ロードセル９のアナログ信号を用いることで、サーボモータ６による圧力制御が実現できる。 The servo amplifier 3 outputs the analog signal of the load cell 9 to the servo amplifier 3 side using parameters in order to use it for motor control. For this reason, the conversion circuit 3b is not used. By using the analog signal of the load cell 9, pressure control by the servo motor 6 can be realized.

なお、実施の形態１では、リング形式による接続例を示したが、バス形式の接続であっても、通信を用いて上位マスタとサーボアンプを接続すれば、同様の効果を得ることができる。また、切換手段としてパラメータの例を示したが、ネットワークによる通信命令による切換信号や、サーボアンプの接続されたデジタル入力信号による切換信号に置き換えてもよく、同様の効果を得ることができる。 In the first embodiment, an example of connection in the ring format is shown. However, even in the bus format, the same effect can be obtained by connecting the upper master and the servo amplifier using communication. Although an example of parameters is shown as the switching means, it may be replaced with a switching signal by a network communication command or a switching signal by a digital input signal connected to a servo amplifier, and the same effect can be obtained.

さらに、温度センサによる温度管理とロードセルによる圧力制御の一例を示したが、アナログ出力のギャップセンサを用いてモータと対象物間の隙間を制御するようにしてもよく、実施の形態１で説明した構成に限定するものではない。 Furthermore, although an example of temperature management by the temperature sensor and pressure control by the load cell has been shown, the gap between the motor and the object may be controlled using an analog output gap sensor, which has been described in the first embodiment. The configuration is not limited.

本発明のサーボシステムは、アナログ出力の外部センサを用いるシステムの省配線に有用である。 The servo system of the present invention is useful for wiring saving in a system using an external sensor of analog output.

本発明の実施の形態１におけるサーボシステムの要部ブロック構成図Block diagram of main parts of the servo system according to the first embodiment of the present invention

１上位マスタ
２，３，４サーボアンプ
２ａ，３ａ，４ａアナログ入力回路
２ｂ，３ｂ，４ｂ変換回路
２ｃ，３ｃ，４ｃ切換手段（切換信号）
２ｄ，３ｄ，４ｄシリアル通信回路
２ｅ，３ｅ，４ｅマイクロプロセッサ
５，６，７サーボモータ
８温度センサ
９ロードセル
１０ワーク 1 Higher master 2, 3, 4 Servo amplifier 2a, 3a, 4a Analog input circuit 2b, 3b, 4b Conversion circuit 2c, 3c, 4c Switching means (switching signal)
2d, 3d, 4d Serial communication circuit 2e, 3e, 4e Microprocessor 5, 6, 7 Servo motor 8 Temperature sensor 9 Load cell 10 Workpiece

Claims

There are a plurality of servo amplifiers that are connected to one motor and control this motor as slaves, and the upper master and the plurality of servo amplifiers are connected via a network by serial communication , and the entire servo system is connected to the plurality of motors. in the servo system for the control,
The servo amplifier includes an analog input circuit that inputs an analog signal of an external sensor;
A conversion circuit for converting the output of the analog input circuit into a digital signal;
A microprocessor for processing a digital signal output from the conversion circuit;
A serial communication circuit that processes input and output of the serial communication from the microprocessor and the network;
Comprising a switching means for switching whether to connect to the upper master side or connected to the servo amplifier side output of the analog input circuit,
When connecting an output of said analog input circuit to the servo amplifier side by the switching means, used in motor control connected to said servo amplifier motor, the output of the analog input circuit when connected to the upper master the servo system returns to the upper master, which is characterized by using the analog signal to a control of the entire servo system.

The servo system according to claim 1, wherein an output of the analog input circuit is switched according to a parameter of the servo amplifier.

Wherein detecting the pressure outside the sensor, wherein the switching means by connecting the output of said analog input circuit to the servo amplifier side, a servo amplifier which detects the pressure being connected to the external sensor is connected to the servo amplifier The servo system according to claim 1, wherein the motor is controlled to perform pressure control.

The servo system according to claim 1, wherein the network is a ring type or a bus type.