JPH0646875B2

JPH0646875B2 - 速度制御装置の遠隔診断装置

Info

Publication number: JPH0646875B2
Application number: JP58024630A
Authority: JP
Inventors: 昇梓沢; 健三神山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS59153481A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は上位のコントローラからの速度指令に基づいて
電力変換器を制御して直接、電動機の速度制御を行なう
速度制御装置が複数、設けられてなるシステムにおける
速度制御装置の遠隔診断装置に係り、特に速度制御装置
の情報を所定の場所で得られるようにして前記速度制御
装置の故障等の異常を診断するに好適な速度制御装置の
遠隔診断方式に関する。

〔従来技術〕

従来のこの種の電動機の速度制御装置は、サイリスタ等
の制御スイツチング素子で構成された電力変換器で電源
からの電力を変換して電動機に供給する場合に、外部か
ら与えられた速度指令と電動機の供給される電流とに基
づき前記電力変換器を制御して該電動機に供給される電
圧電流等を制御するすることにより、その電動機の速度
を制御するように構成されたものが一般的である。

しかして、最近では、上記速度制御装置が、マイクロコ
ンピュータを含むデジタル回路で構成されている場合が
多く、この場合には、該電力変換器の制御スイツチング
素子のゲート制御、電流制御及び速度制御等は、例えば
レオナード制御としたときに電源の周波数の６倍程度の
短い周期で実行させなければならない。

このようなデジタル回路構成の速度制御装置は、速度指
令のステツプ変化に対してある変化率をもたせて速度制
御するようにしている。このように制御する理由は、速
度制御装置がステツプ変化に直ちに追従するように電力
変換器を制御すると、電力変換器からの出力と電動機と
の間で不整合が生じ、フラツシユオーバをするためであ
る。したがつて、上述した速度制御装置は、各制御を短
い周期で制御され、かつ電流，電圧，速度あるいはこれ
らの変化率が一定の関係で変化することになるという相
互に影響しあう特殊性を有している点を考慮し、異常が
発生した際には、電流，電圧，速度等の指令値及び帰還
値を測定して異常の原因の究明をしていたのである。

このように速度制御装置の異常の原因を究明するには、
上記特殊性をよく理解した専門技術者によらざる得ず、
この専門技術者を当該速度制御装置の設置されている現
場まで派遣しなければならないという不都合があつた。
また、異常の再現性のないものなどがあり、その原因究
明までに著しく時間を必要とするという不都合があつ
た。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の不都合な点を解消し、
速度制御装置の一定の状態情報を専門技術者の常駐する
技術センターやメーカ等のような所定の場所で得られる
ようにして速度制御装置の故障や異常を判定できるよう
にした速度制御装置の遠隔診断装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、上位のコントローラからの速度指令に基づい
て、電源からの電力を変換して電動機に供給する電力変
換器を制御して直接、電動機の速度制御を行なう速度制
御装置が複数、設けられてなるシステムにおける速度制
御装置の遠隔診断装置において、前記複数の各速度制御
装置は、前記電動機の速度制御に必要なデータを一定制
御演算周期毎に取り込み記憶する記憶手段と、前記速度
制御に必要なデータのうち前記電力変換器の主回路の電
流データが一定範囲内か否かにより対応する電動機もし
くは該電動機に対応する速度制御装置自体について異常
判定を行ない、異常と判定した場合には診断すべき旨の
緊急要求を発する判定手段とを含んで構成されると共
に、前記複数の速度制御装置と回線を介して接続されて
遠隔地に設置され、これら複数の速度制御装置から常
時、予め定められた順序で各速度制御装置内の記憶手段
に蓄積された各電動機の速度制御に必要なデータを収集
して表示・記録すると共に、前記複数の速度制御装置の
いずれかが緊急要求を発した場合にはその緊急要求を発
した速度制御装置からのデータを優先的に表示・記録す
る診断装置を有することを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、そ
の前に本発明い係る診断装置の診断対象たる速度制御装
置について説明する。

第１図は本発明に係る診断装置の診断対象たる速度制御
装置15を示すブロツク図である。この図において、符号
１は電源であり、電源１は、サイリスタ等の制御スイツ
チグ素子で構成された電力変換器２を介して直流電動機
等の電動機３に接続されている。該電動機３の回転軸に
は、パルス発生器４が設けられている。また、電源１と
電力変換器２の電源線には、変流器（ＣＴ）５と、変成
器（ＰＴ）６とが設けられている。前記パルス発生器
４，ＣＴ５，及びＰＴ６からの検出信号を取り込む速度
制御回路７は、上位コントローラからの速度指令１００
に基づいて電力変換器２を制御するように構成されてい
る。この速度制御回路７は、マイクロプロセツサ８と、
メモリ９と、速度検出回路１０と、ゲートパルス発生器
１１と、電流検出回路１２と、電圧同期検出回路１３
と、インターフエース１４Ａ及び１４Ｂと、共通バス５
０とから構成されている。

このような速度制御装置の動作を以下に説明する。電動
機３を可変速制御するのには、電動機３の電圧，電流を
サイリスタ等の制御スイツチング素子で構成される電力
変換器２により制御する。該電力変換器２は、交流電源
１の一定周波一定電圧より電動機３の速度，電圧に応じ
て要求される電流，電圧に変換するため、速度制御回路
７でゲート制御される。速度制御回路７は、決められた
周期ｔ_２ごとに上位コントローラより速度等の指令１０
０をインターフエース回路１４Ａにより入力し、電動機
に直結されたパルス発生器４より発生するパルス列より
速度検出回路１０で電動機速度を検出し、マイクロプロ
セツサ８及びメモリ９で速度制御演算を行なつて、電流
指令を作成する。速度制御演算にて演算された電流指令
と、速度制御演算とは、別に定められた周期ｔ_１ごと
に、電流検出回路１２により検出される平均電流、瞬時
電流より電流を所定の変化率以内で、所定の電流値以内
に制御するための電流制御演算された点孤角指令は、同
期検出回路１３より検出される電源同期信号ごとにゲー
トパルス発生器１１に出力され、同期信号発生から点孤
角指令値までの時間経過後、電力変換器２にゲート信号
を出力する。

さらに第２図を用いて動作を説明する。第２図は第１図
に示す速度制御装置を動作を示すタイムチヤートであ
り、横軸に時間を示し、縦軸に各部の動作態様を示すも
のである。

まず、電動機の速度制御は、第２図に示すようにマイナ
ーループである電流制御演算を最も短かい周期ｔ_１ごと
に行なうものである。次いで、電流制御演算を終了部、
その外側のループである速度制御演算を周期ｔ_１の残つ
た時間で行なうものである。さらに速度制御周期ｔ_２の
間に、１度演算を終了すると、その外側の運転停止制御
を行なうというように、多重サンプリング制御を行なう
ものである。

このように動作するのであるが、各周期毎に必要とされ
るデータは、それぞれの周期において取り込まれること
になる。

各周期毎に必要とされるデータが取り込まれる様子を、
第３図に示す電流制御のフローチヤートを例として説明
する。第３図において、ステツプＳ１において電流指令
値〔Ｉｒ(n)〕を取り込み、ステツプＳ２でその指令値
を診断用メモリに記憶させてＳ３に移る。ステツプＳ３
では、電流平均値〔Ｉｆ(n)〕を取り込み、ステツプＳ
４でその値〔Ｉｆ(n)〕を診断用メモリに記憶させて、
ステツプＳ５に移る。ステツプＳ５では、電流瞬時値
〔ｉｆ(n)〕を検出して取り込み、かつステツプＳ６で
その値を診断用メモリに記憶される。ステツプＳ７で
は、上記検出電流値が過電流が否かを判定し、過電流で
ない場合にステツプＳ８に移つて診断用メモリに記憶さ
れる。さらにステツプＳ９において、４象限切換タイミ
ングか否かを判定し、そのタイミングでないときに、ス
テツプＳ１０に移る。ステツプＳ１０では、該当情報を
診断用メモリに記憶させて、ステツプＳ１１に移る。ス
テツプＳ１１では、電流変化率指令〔Ｉrr(n)〕演算を
し、ステツプＳ１２でその値を診断用メモリに記憶させ
る。ステツプＳ１３では、電流変化率帰還値〔Ｉrf
(n)〕を演算し、ステツプＳ１４でそれを診断用メモリ
に記憶させる。また、電流変化率制御（制御角指令〔α
(n)〕の演算をし、次いで制御角の制限をする（ステツ
プＳ１５，Ｓ１７）。そして、各ステツプＳ１５，Ｓ１
７の後において、診断メモリに記憶させる（ステツプ１
６，Ｓ１８）。

一方、ステツプＳ９において、４象限切換タイミングか
否かの判定あYESであれば、ステツプＳ１９に移る。ス
テツプＳ１９では、診断メモリにその旨を記憶し、ステ
ツプＳ２０に移る。ステツプＳ２０で切り換えをし、ス
テツプＳ２１でその旨を診断メモリに記憶する。

また、ステツプＳ７で、過電流であると判定されると、
ステツプＳ２３に移り、その旨を診断用メモリに記憶
し、ステツプＳ２４に移る。ステツプＳ２４で、電流制
限保護をすると、ステツプＳ２８に移る。ステツプＳ２
８でその保護の旨を診断用メモリに記憶させる。

このようにこれら診断データは、動作中は、診断用メモ
リに一定時間記憶させた後に、新しいデータが記憶され
る毎に過去の記憶から順次消去されていくようにされて
いる。また、診断メモリへの書き込みは、異常発生信号
或いは書き込み中止信号により、設定された所定時間後
又は選定された所定のサンプリング周期後に中子され、
記憶したデータは保存されることになる。このように異
常発生後の一定時間経過後まで診断データを診断メモリ
に記憶させる理由は、異常時のデータが当然診断に必要
であるからである。

第４図は第１図の速度制御装置を機能的に示すブロツク
図である。第４図において、第１図と同一構成要素には
同一の符号を付して説明を省略する。１１０は上位コン
トローラからの速度指令を速度制御装置の速度指令信号
に変換するインターフエース回路、１１１は速度検出回
路、１１２はインターフエース回路１１０及び速度検出
回路１１１からの速度指令信号及び速度検出信号より速
度制御演算をし、電流指令信号を作成する速度制御演算
回路、１１３は平均電流を検出する電流検出回路、１１
４は速度制御演算回路１１２及び電流検出回路１１３か
らの電流指令信号及び電流検出信号より電流制御演算し
制御変化率指令信号を作成する電流制御演算回路、１１
５は電流の変化率を検出する電流変化率検出回路、１１
６は電流制御演算回路１１４及び電流変化率検出回路１
１５からの電流変化率指令信号及び電流変化率検出信号
より電流変化率制御演算を行ない位相制御信号を作成す
る電流変化率制御演算回路、１１７は位相制御信号にし
たがつた位相のパルスを発生するゲートパルス発生器、
１１８は上記各演算回路の信号を入力し、一定期間デー
タを記憶すると共に異常を検出する診断回路、１１９は
リモート診断装置をインターフエースするインターフエ
ース回路である。

このようなアナログ回路構成をもつて動作を考えれば、
上記デジタル速度制御回路の動作の理解が容易となるで
あろう。もちろん、このような回路構成としても上記回
路と同様の作用を果すことができるものである。

第５図は、本発明に係る速度制御装置の遠隔診断装置を
示したもので、上述のように構成された速度制御装置の
複数台が切換制御装置を介して診断装置に接続された構
成例を示すブロツク図である。

第５図において、複数の速度制御装置１５Ａ〜１５Ｎ
は、回線切換装置１６を介して診断装置１７に接続され
ている。

このように遠隔診断装置によると、まず、速度制御装置
１５Ａ〜１５Ｎが正常時にはリモート診断装置１７の指
令により指令Ｘに応じた速度制御装置１５Ｘとリモート
診断装置１７が回線切換装置１６により接続されてい
る。速度制御装置１５Ｘの診断用メモリのデータが診断
装置１７に送られてくる。診断装置１７は、速度制御装
置１５Ｘのデータを表示し、記録等をするので、専門技
術者はこれを見て当該速度制御装置１５Ｘの診断を行な
うことになる。

また、速度制御装置１５Ｎにて異常が発生した場合、速
度制御装置１５Ｎの異常が回線切換装置１６に送られ、
診断装置１７から別の速度制御装置１５Ｘへの送信が終
了したのちに診断装置１７に速度制御装置１５Ｎの異常
が送られ、回線切換装置１６をＮにして速度制御装置１
５Ｎの異常時の所定のデータを表示し、記録等をし、こ
れを技術者等がみて診断を行なうものである。

第６図は、第５図に示す遠隔診断装置に用いる回線切換
装置の一実施例を示すブロツク図である。

第６図において、符号２０は回線切換器であり、この回
線切換器２０は接点Ａ乃至Ｎを備え、一方の接点を速度
制御装置が接続されている回線毎に、他方の接点を診断
装置１７が接続されるに共通に、それぞれ接続して構成
されている。診断装置１７側の回線には、回線切換用同
期検出回路２１が接続され、この同期検出回路２１の出
力と該回線とをそれぞれ検出回路２２に接続されてい
る。この検出回路２２は、切換データを記憶するレジス
タ２３に接続されている。レジスタ２３の出力は、回線
切換デコーダ２４を介して回線切換器２０を切り換えら
れるように接続されている。符号２５はアンサーバツク
開始同期検出回路であり、診断装置１７が接続されてい
る回線からの信号からアンサーバツク信号として検出さ
れるように回路構成されている。２６は速度制御回路１
５Ａ〜１５Ｎ側の回線に接続された緊急要求検出回路で
あり、該緊急要求検出回路２６は速度制御装置１５側か
らの緊急要求を検出できるように回路構成されている。
符号２７はアンド回路であり、このアンド回路２７は、
前記アンサーバツク開始同期検出回路２５及び緊急要求
検出回路２６からの信号のアンドをとり、その結果を、
回線切換デコーダ２４、回線切換器２８及び送信回路２
９に供給するように回路が接続されている。また回線切
換器２８及び送信開路２９の直列回路は、診断装置１７
側の回線と緊急要求検出回路２６との間に接続されてい
る。

このように構成された回線切換装置１６の動作を第７図
に示す信号レイアウト図を参照して以下に説明する。

第７図(I)は緊急要求のない場合を、同図(II)は緊急要
求の発生した場合を、それぞれ示す図である。これらの
図において使用される符号の意味をここで説明する。図
において、横軸は時間を示し、縦軸は、(a)及び(d)が緊
急要求データを、(b)及び(e)が回線データを、(c)及び
(f)が該切換装置１６が切り換わる様子を、それぞれ示
すものである。そして、図中(c)及び(f)において、(A)
は該切換器２０の接点Ａが選択されたことを、(B)は同
接点Ｂが選択されたことを、(N)は同接点Ｎが選択され
たことを、それぞれ示すものである。尚、(R)は要求さ
れた回線が選択されることを示すものである。また、Ｓ
・ＳＹＮは切換用同期信号、ＲＥＣ・ＣＷはアンサーバ
ツク制御信号、Ｓ・Ｄは切換データ、ＲＥＣ・Ｄはアン
サーバツクデータ、ＴＲ・ＣＷは送信制御信号、ＲＥＣ
・Ｅはアンサーバツク終了信号、ＴＲ・Ｅは送信終了信
号である。速度制御装置１５より要求のない（異常の発
生がない）場合、第７図(I)に示すように診断装置１７
より切換用同期信号Ｓ・ＳＹＮが回線切換器１６に送ら
れる。回線切換装置１６では回線切換用同期検出回路２
１が同期信号を検出し次に送られてくる回線切換データ
Ｓ・Ｄを検出回路２２で検出すると共に切換データＳ・
Ｄをレジスタ２３に記憶する。このレジスタ２３に記憶
されたデータを回線切換デコーダ２４でデコードし、こ
のデコードされた切換信号により回線切換器２０の接点
Ａ乃至Ｎのいずれかを選択する。該回線切換器２０は回
線接続後診断装置１７からの送信制御信号ＴＲ・ＣＷ、
送信データＴＲ・Ｄ、送信終了信号ＴＲ・Ｅが速度制御
装置１５に送られ、そのアンサーバツク信号としてアン
サーバツク制御信号ＲＥＣ・ＣＷ、アンサーバツクデー
タＲＥ・Ｄ、アンサーバツク終了信号ＲＥＣ・Ｅが返さ
れる。このように次の回線切換指令が発生するまで回線
は接続されたままとなる。ここで、第７図(II)に示すよ
うに、速度制御装置１５Ａとの交信中に、速度制御装置
１５Ｎから要求が発生すると、DASR緊急要求検出回路２
６によつて速度制御装置１５Ｎから要求があることが検
出されることになる。そして、診断装置１７から送信終
了信号ＴＲ・Ｅが送られた時点において、アンサーバツ
ク開始同期検出回路２５は、速度制御装置１５Ｎの要求
を診断装置１７に送つてよい旨の信号をアンド回路２７
に送出し、これにより、回線切換器２０をリセツトせし
めると共に、回線切換器２８を接続せしめる。そのよう
に回線切換が完了すると、送信回路２９を通して速度制
御装置１５Ｎにより要求発生のあつたことを診断装置１
７に送出する。しかして、診断装置１７は、速度制御装
置１５Ｎとの交信をするように回線切換器１６に回線切
換データ（Ｎ選択データ）を送り、速度制御装置１５Ｎ
からのデータを得て、診断を行なうものである。

第８図は本発明の本実施例で使用する診断装置を示すブ
ロツク図である。

第８図において、１２０は速度制御装置１５との間で診
断用データを伝送し合うためのインターフエース回路、
１２１はマイクロプロセツサ、１２２は記憶装置であ
る。この記憶装置１２２は、伝送制御、キーボードから
の入出力制御、ＣＲＴ制御、プリンタ制御及び診断制御
等のプログラムを格納する。１２３はＣＲＴ制御用イン
ターフエース回路、１２４はＣＲＴデイスプレイ装置、
１２５はキーボード制御用インターフエース回路、１２
６はキーボード、１２７はプリンタ制御用インターフエ
ース回路、１２８はプリンタである。

診断装置１７よりアクセスする場合はアクセスしたい速
度制御装置１５の番号及び、、入力が必要なデータの種
類等をキーボード１２６より入力する。これら入力され
たデータは、インターフエース回路１２０を通して速度
制御装置１５側に送信される。これにより、速度制御装
置１７側から、一定期間内における速度，電流，電圧，
位相信号等のデータが送信されてくるので、これを記憶
装置１２１に一時記憶し、記憶装置１２２に記憶された
データを基にＣＲＴデイスプレイ装置１２４に時系列の
各種信号を出力すると共にプリンタ１２８にも出力す
る。このように出力され表示された波形により技術セン
ター等に常駐する専門技術者が異常を判定するものであ
る。

また、速度制御装置１５からのアクセスの場合は、速度
制御装置１５Ｎからのアクセス要求信号により、速度制
御装置１５Ｎと診断装置１７との伝送回路を回線切換装
置１６により接続し、速度制御装置１５Ｎより送信され
るデータを診断装置の記憶装置１２２に記憶し、上述と
同様に時系列の波形をＣＲＴデイスプレイ装置１２４に
出力し、またプリンタ１２８に出力して、異常個所の判
定をするものである。

上述のように診断装置は構成され作用するものである。

本実施例は、診断装置１７により複数台の速度制御装置
１５Ａ乃至１５Ｎの診断に使用でき、かつ診断装置１７
を専門家のいる技術センターや速度制御装置１５を製造
したメーカ等所定の場所に設置することができるので異
常原因の究明及び速度制御装置の診断が正確に短い時間
で行なえるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、速度制御装置に一定
期間のデータを記憶せしめる記憶手段を設けると共に異
常判定手段を設け、これを一定の場所に設けられた診断
装置と接続し、診断装置側からの要求あるいは異常判定
手段からの緊急要求により上記記憶手段のデータを表示
するようにしたので、異常原因の究明等が短時間に正確
にできるという効果がある。

また電動機単体のみならず、複数台の速度制御装置を含
むシステム全体の異常診断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る遠隔診断装置の診断対象となる速
度制御装置の一例を示すブロツク図、第２図は同速度制
御装置の動作を説明するために示すタイムチヤート、第
３図は同速度制御装置の電流制御を説明するために示す
フローチヤート、第４図は同速度制御装置をアナログ回
路構成で示すブロツク図、第５図は回線切換装置を有す
る本発明に係る遠隔診断装置の一実施例を示すブロツク
図、第６図は本実施例で用いる回線切換器を示すブロツ
ク図、第７図は回線切換器を動作させる信号を示す説明
図、第８図は本実施例で用いる診断装置の一例を示すブ
ロツク図である。１５…速度制御装置、１６…回線切換装置、１７…診断
装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上位のコントローラからの速度指令に基づ
いて、電源からの電力を変換して電動機に供給する電力
変換器を制御して、電動機の速度制御を行なう複数の速
度制御装置と、該複数の速度制御装置と回線を介して接
続され遠隔地に設置される診断装置とを含んで構成され
るシステムにおける速度制御装置の遠隔診断装置におい
て、前記複数の各速度制御装置は、前記電動機の速度制御に
必要なデータを一定制御演算周期毎に取り込み記憶する
記憶手段と、前記速度制御に必要なデータのうち前記電
力変換器の主回路の電流データが一定範囲内か否かによ
り対応する電動機もしくは該電動機に対応する速度制御
装置自体について異常判定を行ない、異常と判定した場
合には診断すべき旨の緊急要求を発する判定手段とを含
んで構成されると共に、前記診断装置は、前記複数の速度制御装置から常時、予
め定められた順序で各速度制御装置内の前記記憶手段に
蓄積された各電動機の速度制御に前記記憶手段に蓄積さ
れた各電動機の速度制御に必要なデータを収集して表示
もしくは記録すると共に、前記複数の速度制御装置のい
ずれかが緊急要求を発した場合にはその緊急要求を発し
た速度制御装置からの異常診断データを含むデータを優
先的に表示もしくは記録することを特徴とする速度制御
装置の遠隔診断装置。