JPH02303387A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、マイクロプロセッサを利用したモータ、ｖ
１１１装置であって、特に、検出回路等に異常があって
も異常対応させるようにしたモータ制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 第５図は従来の全ディジタルサーボモータ制御装置のブ
ロック図である０図において、１はソフトウェア演算処
理を行うマイクロプロセッサであり、指令信号ｌＯが与
えられ制御ループを構成してモータ制御を行う制御演１
Ｌ郡２と、エラー等のステータスを管理するステータス
管理部３とからなる。４はマイクロプロセッサ１により
演算処理された信号にもとすき電力増幅を行う増幅器、
５はモータ電流検出抵抗６により得られたアナログ琶の
モータ電流値をマイクロプロセッサ１の制御演算部２に
入力するためにディジタル量のモータ電流検出値信号１
１に変換するＡ、／Ｄ変換器、７は制御対象であるモー
タ、８はモータ７に直結されたエンコーダ、９はエンコ
ーダ８の信号処理を行うエンコーダ信号処理回路である
。位置フィードバック信号１２はマイクロプロセッサ１
の制御演算部２へ入力され、Ｚ相信号１３及びエンコー
ダ断線信号１４はマイクロプロセッサ１のステータス管
理部３へ入力される。

第６図はエンコーダ信号処理回路９の詳細を示すブロッ
ク回路図である０位置フィードバック信号１２は、イン
タフェース１５を通したＡ相信号及びＢ相信号をもとに
、回転方向判別回路１６で回転方向を判別し、カウンタ
１７で信号をカウントして得られる。エンコーダ断線信
号１４は、エンコーダ信号のＡ相と非Ａ相、Ｂ相と非Ｂ
相、Ｚ相と非Ｚ相の各信号対の極性が反対であることか
ら、ＥＸＯＲゲート１８及びＮＡＮＤゲート１９からな
るエンコーダ断線検知回路２０により得られる。

次に、動作について説明する。第５図において、マイク
ロプロセッサ１は、指令信号１０と位置フィードバック
信号１２とモータ電流検出値信号１１とを取り込み、演
算処理を行い、制御信号を出力し、増幅器４により電力
増幅して、モータ７を制御する。その際、位置フィード
バック信号１２は、第６図に示すように、エンコーダ８
より出力される信号を、インタフェース１５で受信し、
エンコーダ８の回転方向を回転方向判別回路１６で判断
した上で、カウンタ１７でカウントして得ており、モー
タ電流検出値信号１１は、モータ電流検出抵抗６により
得たアナログ琶のモータ電流値をＡ　／’　Ｄ変換器５
を介することによりディジタル量として得ている。

エンコーダ８から出力されるエンコーダ信号には、第６
図に示すように、Ａ相と非Ａ相、Ｂ相と非Ｂ相、Ｚ相と
非Ｚ相があり、正常状態であれば、各信号対の極性は必
ず反対であるので、ＥＸＯＲゲート１８に入力すると、
その出力は必ずＨレベルになる。もし、ＥＸＯＲゲート
１８の出力がＬレベルになれば、エンコーダ８またはそ
の信号線に何らかの不具合が生じたものと考えられる。

各ＥＸＯＲゲート１８の出力は、ＮＡＮＤゲート１９で
まとめられ、エンコーダ断線信号１４として、マイクロ
プロセッサ１のステータス管理部３へ入力される。正常
であれば、各ＥＸＯＲゲート１８の出力は全部Ｈレベル
となり、ＮＡＮＤゲート１９の出力はＬレベルとなる。

何らかの異常があれば、ＥＸＯＲゲート１８の出力のう
ち１個以上がＬレベルとなり、ＮＡＮＤゲート１９の出
力はＨレベルとなるので、ＮＡＮＤゲート１９の出力が
ＬレベルであるかＨレベルであるかによって、異常の有
無がエンコーダ断線信号１４としてステータス管理部３
へ入力される。

ステータス管理部３では、第４図に示すように、指令信
号１０と位置フィードバック信号１２との差が適切な範
囲内かチェックした誤差過大検知判断２１、モータ回転
速度指令値に対してモータ回転速度検出値が大き過ぎな
いかチェックした速度エラー検知判断２２、モータ電流
検出値信号１１が所定の過電流値より大きくないかチェ
ックした過電流検知判断２３といったソフトウェア演算
処理による判断結果と、エンコーダ断線検知回路２０に
よるエンコーダ断線検知信号１４とから何らかの異常を
検知した場合、サーボエラーとしてモニタの停止等の処
理を行うようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のモータ制御装置は以上のような構成であり、エン
コーダが故障するとＡ相と非Ａ相の極性が同一になるの
で異常の検出が可能であるとしたが、Ａ相と非Ａ相とが
異なった状態でエンコーダが故障した場合、あるいは、
エンコーダ断線検知回路の故障、位置フィードバック信
号作成のためのインタフェース、回転方向判別回路、カ
ウンタ等のエンコーダ信号処理回路に用いた素子などが
故障した場合などには、従来の異常検知機能が作動しな
いかぎり、異常を検知することができないという課題が
あった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、検出機器１回路等に異常があつても、これを検
出して異常対応処置をとらせることにより安全性、信頼
性の高いモータ制御装置を得ることを目的とする。

［課題含解決するための手段］ この発明に係るモータｉ、ＩＩ御装置は、マ、イクロプ
ロセッサによって、モータ印加電圧指令値からモータ回
転速度検出値に逆起電力係数を乗じた値を減じた値が、
所定のモータ過電流値に電機子抵抗を乗じた値を超過す
るか否かの演算判断をさせ。

超過するときは所定の異常対応処置をとらせるようにし
たものである。

また、この発明に係るモータ制御装置は、マイクロプロ
セッサによって、モータ電流検出値に電機子抵抗を乗じ
た値とモータ回転速度検出値に逆起電力係数を乗じた値
との和の値を算出させ、この値がモータ印加電圧指令値
の上下所定の範囲内にあるか否かの判断をさせ、この判
断が否であるときは所定の異常対応処置をとらせるよう
にしたものである。

［ｆヤ用］ この発明における第１のモータ制御装置では、マイクロ
プロセッサによって、モータ印加電圧指令値からモータ
回転速度検出値に逆起電力係数を乗じた値を減じた値が
、所定のモータ過電流値に電機子抵抗を乗じた値を超過
するか否かの演算判断をさせ、超過するときは所定の異
常対応処置をとらせるようにしたものであるが、もし、
実際にモータ印加電圧が高く、かつ、回転速度が小であ
れば、モータに流れる電流はそれに対応して大きくなり
、その電流が所定の過電流値を超える場合は過電流検知
機能が作動して異常対応処置がとられる筈である。それ
にも拘らず過電流検知機能が作動しない場合は、電流検
出過程またはエンコーダからマイクロプロセッサへ入力
される信号の過程に故障乃至異常があると考えられるの
で異常として所定の異常対応処置がとられる。

また、この発明における第２のモータ制御装置は、マイ
クロプロセッサによって、モータ電流検出値に電機子抵
抗を乗じた値とモータ回転速度検出値に逆起電力係数を
乗じた値との和の値を算出させ、この値がモータ印加電
圧指令値の上下所定の範囲内にあるか否かの判断をさせ
、この１！＋１断が否であるときは所定の異常対応処置
をとらせるようにしたものであるが、実際のモータ電流
から定まる電機子電圧とモータ回転速度による逆起電力
との和は、モータ印加電圧にほぼ等しくなる筈であり、
各検出値を用いて演算してこの値を算出し。

モータ印加電圧と比較したとき、はぼ等しい範囲内から
外れた場合は、電流検出過程またはエンコーダからマイ
クロプロセッサへ入力される信号の過程に故障乃至異常
があると考えられるので、異常として所定の異常対応処
置がとられる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。この
発明における全ディジタルサーボモータ制御装置のハー
ドウェアは、第５図、第６図に示した従来例と同様の構
成であり、ハードウェアの説明は省略する。この発明に
よるモータ制御装置は、マイクロプロセッサ１のソフト
ウェア演算処理のうち、ステータス管理部３で行う処理
項目にこの発明による演算判断をする異常検知手段を加
え、モータの暴走をより確実に防止するようにしたもの
である。

このステータろ管理部３においては、第４図に示す従来
の、指令信号１０と位置フィードバック信号１２との差
が適切な範囲にあるか否かをチェックした誤差過大検知
判断２１、モータ回転速度検出値がモータ回転速度指令
値に対して大き過ぎないかをチェックした速度エラー検
知判断２２、モータ電流検出値信号１１が所定の過電流
値より大きくないかをチェックした過電流検知判断２３
及びエンコーダ断線検知回路２０によるエンコーダ断線
信号１４を入力してサーボエラーを検出１出力するとい
う構成に対して、第３図に示すように、上記諸信号に加
えて、この発明による異常検知信号２４を入力し、これ
らの信号から何らかの異常を検知した場合、サーボエラ
ーとして、モータの停止というような異常対応処置をと
らせるようにしたものである。

この発明における異常検知手段は、マイクロプロセッサ
のソフトウェア演算処理により判断させて検出させるよ
うにしたものである。

第１実施例については第１図に示すフローチャートによ
って説明する。マイクロプロセッサは、まず、予め設定
してメモリに記録しである電機子抵抗値Ｒ１過電流値Ｉ
■、逆起電力係数Ｋを読み込むとともに、エンコーダで
検出されたモータ回転速度検出値ω、制御演算部２で演
算処理された出力であるモータ印加電圧指令値Ｖａを読
み込む（ｓｉ＞、次に、（ＲＸＩｍ）及び（Ｖａ　−Ｋ
Ｘω）を計算する（Ｓ２）。

次に、（ＲＸ　Ｉｓ　）＜　（Ｖａ−ＫＸω）であるか
否かを判断する（Ｓ３）、この判断結果が否であれば初
めに返って以上の過程を繰り返す、上記判断結果が肯定
であった場合は、モータ停止のような所定の異常対応処
置をとらせる（Ｓ４）。

なお、過電流値Ｉｓは通常の電流値より大きな値として
設定されたものである。

一般に、直流電動機または電機子電動機ではＲＸＩ　十
ＫＸω＝Ｖ が成立する。ここに、Ｒは電機子抵抗、■は電流、Ｋは
逆起電力係数、ωはモータ回転速度、■は印加電圧であ
る。

電機子抵抗Ｒ及び逆起電力係数にはそのモータの特性と
して決まっているので、前記Ｓ３における（ＲＸ　Ｉ−
）＜　（Ｖａ−Ｋｘω）であるか否かの判断は、上記式
において電流■が所定の過電流値Ｉｓより大きくなって
いるか否かの判断をしていることになる。電流が所定の
過電流値Ｉ■を超えているとすれば、この状態を継続す
るのは不都合であるので、モータ停止のような異常対応
処置をとらせることは理にかなっている。

なお、この場合、実際に電流が過電流値Ｉ■を超えて過
大であれば、第３図、第４図に示す過電流検知２３が作
動する筈であるが、この実施例の機能を加えることによ
り、過電流検知２３の回路の故障などで機能しない場合
でも、モータを停止させるなどの処置をとり、暴走を防
止する。

なお、以上のようにこの第１実施例では、電流検出デー
タを必要としないので、電流制御ループを有しないサー
ボｖｔｍ装置であっても適用することができる。

また、この場合、実際には過電流ではない場合は、Ａ／
Ｄ変換器５．エンコーダ８．エンコーダ信号処理回路９
などの機器１回路やその接続等に異常があり、信号が正
しく入力されていない、すなわち、モータ７を正しく制
御するために必要な正しいデータが得られていないこと
になるので、やはり異常対応処置をとらなければならな
い。

なお、上記実施例では、モータ印加電圧指令値Ｖａを用
いたが、制御方式がＰＷＭｉｉｌｌｔｌである場合、Ｐ
ＷＭパルス幅指令値とモータ印加電圧指令値との間には
比例関係が成り立つので、ＰＷＭパルス幅指令値Ｖａ’
を用いて同様の処理をさせてもよい、また、モータに印
加されている電圧を何らかの手段によって直接測定し、
マイクロプロセッサ１にその信号を入力し、同様の処理
をさせるようにしてもよい。

次に、第２図に示す第２実施例について説明する。まず
、予め設定してメモリに記録させである電機子抵抗Ｒ及
び逆起電力係数Ｋを読み込むとともに、制御演算部２に
入力されているモータ印加電圧指令値Ｖａ　、モータ電
流検出値Ｉ及びモータ回転速度検出値ωを読み込む（Ｓ
ｌ）、次に、これらのデータを演算処理して（Ｒｘ　Ｉ
＋ＫＸω）を算出する（Ｓ２）、次に、この算出値とモ
ータ印加電圧指令値Ｖａとを比較し、はぼ等しいか否か
を！ｇＩｌｆｉする。すなわち、１よりやや小さい係数
α及び１よりやや大きい係数βをＶａに乗じたものと比
較し、その範囲に入っているか否かを判断する（Ｓ３）
、その判断結果が肯定であれば初めに返って以上の過程
を編り返す、若し、その判断結果が否であればモータ停
止等の所定の異常対応処置をとらせる（Ｓ４）。

一般に、電機予電ｔｈ機等では、 Ｖ＝ＲＸ　Ｉ＋ＫＸω が成立する。ここに、■は印加電圧、Ｒは電機子抵抗、
■は電流、Ｋは逆起電力係数、ωはモータの回転速度で
あり−ＲＸＩは降下電圧、Ｋ×ωは逆起電力である。

したがって、前記判断は、モータ電流検出値■から算出
した電圧降下値とモータ回転速度検出値ωから算出した
逆起電力との和が、モータ印加電圧指令値Ｖａにほぼ等
しいか否かを調べていることになる。

制御演算部２（第５図参照）は、モータ７を制御するた
めに、演算処理を行っており、その演算処理によって得
られた電圧値を増幅器４を介してモータ７に与えている
。したがって、設定データと制御演算部２が得た検出値
情報により算出した算出モータ電圧値（Ｒｘ　Ｉ＋ＫＸ
ω）と、モータ印加電圧指令値Ｖａとは、設定データや
検出値情報が正しければ等しくなるはずである。

しかしながら、厳密には、電機子抵抗Ｒの変化。

逆起電力係数にのばらつき、モータ電流検出値Ｉの誤差
、モータ回転速度検出値ωの誤差、さらにモータ印加電
圧指令値Ｖａによる電圧をモータに印加した後、検出値
として得るまでの時間遅れ等のために、前記式の等号は
必ずしも成立しない。

したがって、処理Ｓ３では、 Ｖａ　Ｘｃｒ＜　（ＲＸＴ＋ＫＸ（Ａ））＜Ｖａ　Ｘβ
として、１よりやや小さく設定した係数α及びｌよりや
や大きく設定した係数βを用いて、制御演算部２が得た
検出値情報により算出しなモータ電圧値（ＲｘＩ＋ＫＸ
ω）と、指令電圧値Ｖａとがほぼ等しいかどうかという
判断をさせるようにしたものである。

もし、この判断結果が否定であった場合は、モータ電圧
値ＣＲＸＩ十ＫＸω）の算出に用いた検出値情報が正し
くなく、検出機器１回路等に異常があり、正常にモータ
制御ができなくなった状態、もしくは、モータ印加電圧
指令値Ｖａに従ってモータが動作しなくなっていると考
えられるので、処理Ｓ４において、異常対応処理をさせ
るようにしたものである。

なお、上記実施例では、モータ印加電圧指令値Ｖａとモ
ータ電流検出値Ｉ及びモータ速度検出値ωとの関係で異
常を判断したが、ＰＷＭｉ制御の場合、ＰＷＭパルス幅
指令値とモータ印加電圧指令値との間には比例関係が成
り立つので、ＰＷＭパルス幅指令値とモータ電流検出値
及びモータ回転速度検出値との関係で異常を判断させる
ようにしてもよい。

さらに、モータ７に対して、直接、モータ電圧を何らか
の手段により測定し、マイクロプロセッサ１にその信号
を入力し、その値とモータ電流検出値及びモータ回転速
度検出値との関係によって異常を判断させるようにして
もよい。

なお、上記第１実施例と第２実施例は、いずれか一方を
個別に適用してもよく、両者を共に適用して１以上のよ
うなマイクロプロセッサ１のソフトウェア処理により検
出回路を含む装置全体の異常を検出させるようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、モータ印加電圧指令
値及びモータ回転速度検出値から算出される電流値が所
定の過電流値より大きいが否が、または、モータ電流検
出値とモータ回転速度検出値とモータ印加電圧指令値と
の関係が正しい関係になっているか否かを判断させるこ
とによって、検出値情報、すなわち、検出回路等の動作
が正しくない場合も異常として異常対応処置をとらせる
ようにしたので、従来より信頼性の高いモータ制御装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例による処理のフローチャ
ート、第２図はこの発明の第２実施例による処理のフロ
ーチャート、第３図はこの発明の実施例による異常検知
説明図、第４図は従来例による異常検知説明図、第５図
はモータ制御装置のブロック図、第６図はエンコーダ信
号処理回路のブロック図である。 図において、１はマイクロプロセッサ、２は制御演算部
、３はステータス管理部、６はモータ電流検出抵抗、７
はモータ、８はエンコーダ、９はエンコーダ信号処理回
路である。なお、図中、同一符号は同一または相当部分
を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータ回転速度を検出し、マイクロプロセッサを
   利用してモータを制御するモータ制御装置において、前
   記マイクロプロセッサによって、モータ印加電圧指令値
   からモータ回転速度検出値に逆起電力係数を乗じた値を
   減じた値が、所定の過電流値に電機子抵抗を乗じた値を
   超過するか否かの演算判断をさせ、超過するときは所定
   の異常対応処置をとらせるようにしたことを特徴とする
   モータ制御装置。
2. （２）モータ回転速度及びモータ電流を検出し、マイク
   ロプロセッサを利用してモータを制御するモータ制御装
   置において、前記マイクロプロセッサによって、モータ
   電流検出値に電機子抵抗を乗じた値とモータ回転速度検
   出値に逆起電力係数を乗じた値との和の値を算出させ、
   この値がモータ印加電圧指令値の上下所定の範囲内にあ
   るか否かの判断をさせ、この判断が否であるときは所定
   の異常対応処置をとらせるようにしたことを特徴とする
   モータ制御装置。