JPH10285997A - パルスジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の構成では、パルスジェネレータのステー
タスをホストが監視する必要があるためにホストの負荷
が増大する傾向にあり、ホストとパルスジェネレータ間
を一つのネットワークで接続した場合はリアルタイム制
御性が損なわれる。 【解決手段】パルスジェネレータ３の内部に、ホストと
の通信機能をはじめとするインテリジェント機能を持た
せ、ホストとの間を二重化した簡易なネットワーク２
１，２２で結び、パルスジェネレータ３単位での分散制
御とリアルタイム制御性の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパルスジェネレータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照して従来のステッピン
グモータ制御システムを示す。図２で１は本システムを
統括する中央処理装置、５ａ〜５ｎはステッピングモー
タ、３ａ〜３ｎはステッピングモータが同期して回転で
きるパルスを出力するパルスジェネレータ、４ａ〜４ｎ
はステッピングモータ１ａ〜１ｎの各相に励磁電流を流
す駆動回路である。

【０００３】ステッピングモータ５ａ〜５ｎの起動は、
中央処理装置１から制御バス２を通してパルスジェネレ
ータ３ａ〜３ｎ内にあるコントロール・レジスタをアク
セスすることにより、対応したパルスジェネレータ３ａ
〜３ｎが起動される。パルスジェネレータ３ａ〜３ｎは
中央処理装置１がコントロール・レジスタに設定した値
をパルスに変換し出力する。駆動回路４ａ〜４ｎはパル
スジェネレータ３ａ〜３ｎが出力したパルスに従った動
作シーケンスにより、ステッピングモータ５ａ〜５ｎの
各相を励磁する。中央処理装置１はパルスジェネレータ
３ａ〜３ｎからの割込みとステータスで処理の終了を検
知し、結果をパルスジェネレータ３ａ〜３ｎ内部のレジ
スタより読み出すことになる。従来の装置構成では、中
央処理装置１の核となるメインＣＰＵの規格により制御
バス２の仕様は決定され、使用するＣＰＵが高機能にな
るほど大規模なものが必要となる。また、ＣＰＵの信号
駆動能力に応じ、制御バス２の信号伝達手段はマザーボ
ードで構成され、中央処理装置１とパルスジェネレータ
３ａ〜３ｎは１ヶ所にまとめられ、パルスジェネレータ
３ａ〜３ｎと駆動回路４ａ〜４ｎ，駆動回路４ａ〜４ｎ
とステッピングモータ５ａ〜５ｎの間は比較的長い信号
ケーブル等で接続される。

【０００４】図３はパルスジェネレータ３ａ〜３ｎの起
動・停止等の制御情報の伝達手段をネットワーク化した
ものである。この方式では、中央処理装置１とパルスジ
ェネレータ３ａ〜３ｎを分離して配置することが可能で
あり、装置設計上の自由度の向上を図ることが可能であ
る。しかし、パルスジェネレータ３ａ〜３ｎの動作パタ
ーンの変更等、接続するパルスジェネレータ３ａ〜３ｎ
の制御情報をネットワーク２２上に頻繁に送信しなけれ
ばならない場合、接続するパルスジェネレータ３ａ〜３
ｎの個数が多いほどネットワーク２２の回線使用率が上
昇し、制御情報がネットワーク２２上で衝突する確率が
高くなる。その結果、中央処理装置１やパルスジェネレ
ータ３ａ〜３ｎが制御情報を再送信する等の動作が必要
になり、再送信等に係る時間の蓄積が制御のリアルタイ
ム性を損なう恐れがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のシステム構成で
はマザーボード等で接続された中央処理装置とパルスジ
ェネレータは一ヶ所にまとめられ、パルスジェネレータ
と駆動回路間あるいは駆動回路とステッピングモータ間
の配線は繁雑になる傾向にある。装置の内部にこれらの
機器を配置する場合、制御対象の位置により物理的な制
限が生じ、配置の自由度が損なわれてしまう。装置をよ
り小形に、機能を向上させることが要求されるが、中央
処理装置とパルスジェネレータ間の信号伝達手段をマザ
ーボード等で構成した場合、システムの拡張性が損なわ
れてしまう。また、従来のシステムではステッピングモ
ータ或いは駆動回路が故障した場合、中央処理装置に知
らせる手段を持たないため、中央処理装置はシステム全
体の動作に異常が発生するまで故障を検知することがで
きない。

【０００６】中央処理装置とパルスジェネレータを一つ
のネットワークで接続したシステムでは、上記の課題を
解決することが可能ではあるが、ネットワークの回線使
用率が上昇し、送信データの衝突が発生した場合にはデ
ータの再送信等が必要となり、再送信等の時間の蓄積が
制御のリアルタイム性を損なう恐れがある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この問題点を解決するた
めに、パルスジェネレータ内部にパルス制御プロセッサ
と、制御情報を送信または受信する機能を有する通信プ
ロセッサ，アプリケーションプログラムを実行するアプ
リケーションプロセッサ，パルス制御プロセッサと通信
プロセッサおよびアプリケーションプロセッサを統括す
るアクセス制御プロセッサを組み込み、制御情報を伝達
するネットワークに接続することで各々のパルスジェネ
レータの制御を通信で行い、パルスジェネレータ単位で
の独立した処理を可能とするだけでなく、複数のパルス
ジェネレータ間で制御情報を授受することで、ホストの
介在なしに複数のパルスジェネレータ間の連係動作を可
能とした。また、モータの緊急停止要求信号等に代表さ
れる緊急制御信号を伝達するネットワークと、緊急制御
信号以外の制御信号を伝達するネットワークを分離する
ことにより、緊急制御信号の伝達が、緊急制御信号以外
の制御信号の伝達により妨害される危険を回避し、リア
ルタイム制御性を向上した。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１，図４，図５，図６お
よび図７を参照して本発明の実施例を説明する。図１，
図４で、２１は緊急制御信号を伝達するネットワークで
ある。３１ａ〜３１ｎはパルスジェネレータ３ａ〜３ｎ
をネットワーク２１，ネットワーク２２を介して中央処
理装置１と接続するためのインタフェースとなるネット
ワーク通信プロセッサである。３３ａ〜３３ｎはアプリ
ケーションプログラムを実行するためのアプリケーショ
ンプロセッサであり、３４ａ〜３４ｎはパルス演算を行
うパルス制御プロセッサである。３２ａ〜３２ｎはネッ
トワーク通信プロセッサ３１ａ〜３１ｎ，アプリケーシ
ョンプロセッサ３３ａ〜３３ｎ，パルス制御プロセッサ
３４ａ〜３４ｎの処理を効率的に行うためにこれらのプ
ロセッサを制御するアクセス制御プロセッサである。３
６ａ〜３６ｎはアプリケーションプログラム等を格納す
るフラッシュメモリであり、３５ａ〜３５ｎはネットワ
ーク２１，ネットワーク２２を経由して受信した制御デ
ータを格納し、フラッシュメモリ３６ａ〜３６ｎ内のプ
ログラムを展開させるためのＲＡＭである。３７ａ〜37
ｂはパルス制御プロセッサ３４ａ〜３４ｎの各種ステー
タスを反映する。３８ａ〜３８ｎは各種パルス設定やモ
ータ駆動方式等を設定するためのパルス設定レジスタで
ある。

【０００９】これらの回路動作を以下に示す。電源投入
時にアクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎはフラッシ
ュメモリ３６ａ〜３６ｎ上の自己診断プログラムをRAM3
5a〜３５ｎ上に展開し、アプリケーションプロセッサ３
３ａ〜３３ｎに自己診断データを送信する。アプリケー
ションプロセッサ３３ａ〜３３ｎは自己診断データをパ
ルス設定値に変換し、パルス制御プロセッサ３４ａ〜３
４ｎ内部のパルス設定レジスタ３８ａ〜３８ｎに設定
し、パルス制御プロセッサ３４ａ〜３４ｎを起動すると
パルスが出力される。出力パルスは駆動回路４ａ〜４ｎ
で電圧変換され、ステッピングモータ５ａ〜５ｎのイニ
シャル動作が開始される。ステッピングモータ５ａ〜５
ｎのイニシャル動作終了時、パルス制御プロセッサ３４
ａ〜３４ｎはアクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎに
イニシャル動作終了報告を行う。イニシャル動作終了報
告を受信したアクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎは
アプリケーションプロセッサ３３ａ〜３３ｎに動作確認
データを送信する。アプリケーションプロセッサ３３ａ
〜３３ｎは動作確認データをパルス設定値に変換し、パ
ルス制御プロセッサ３４ａ〜３４ｎ内部のステータスレ
ジスタ３７ａ〜３７ｎの内容と比較し、結果をアクセス
制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎに送信する。内容が異な
るときはネットワーク通信プロセッサ３１ａ〜３１ｎ，
ネットワーク２１を経由して中央処理装置１にイニシャ
ル動作異常を報告する。この動作はシステムに電源を投
入する毎に行われるが、この時点でシステムの動作続行
または停止の選択はユーザが選択できる。

【００１０】次に、中央処理装置１が各々のパルスジェ
ネレータ３ａ〜３ｎに対し、動作パターンデータを送信
する。中央処理装置１はネットワーク２１上のプロトコ
ルに変換した動作パターンデータを、ネットワーク通信
プロセッサ３１ａ〜３１ｎに送信する。ネットワーク通
信プロセッサ３１ａ〜３１ｎは受信した動作パターンデ
ータを変換し、アクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎ
に送信する。アクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎ
は、受信した動作パターンデータをフラッシュメモリ３
６ａ〜３６ｎに格納した後、アプリケーションプロセッ
サ３３ａ〜３３ｎに送信する。アプリケーションプロセ
ッサ３３ａ〜３３ｎは動作パターンデータをパルス設定
値に変換し、パルス制御プロセッサ３４ａ〜３４ｎ内部
のパルス設定レジスタ３８ａ〜３８ｎに設定する。設定
が終了したとき、設定終了報告をアクセス制御プロセッ
サ３２ａ〜３２ｎに行い、アクセス制御プロセッサ３２
ａ〜３２ｎはネットワーク通信プロセッサ３１ａ〜３１
ｎ，ネットワーク２１を経由して中央処理装置１に動作
パターンデータ受信終了報告を行う。以下同様にして、
パルスジェネレータ３ａ〜３ｎに対し、各々の動作パタ
ーンデータを設定する。一つのパルスジェネレータ３ａ
〜３ｎに対して複数の動作パターンがある場合には、一
つのパルスジェネレータ３ａ〜３ｎに対し複数回の動作
パターンデータ設定を行う。動作パターンデータ設定は
最初にシステムに電源を投入したときのみ行い、以降、
再度電源を投入した場合にはフラッシュメモリ３６ａ〜
３６ｎに格納した動作パターンデータが有効となる。

【００１１】全てのパルスジェネレータ３ａ〜３ｎの動
作パターンデータ設定が終了したとき、中央処理装置１
はシステムの中で最初に動作すべきパルスジェネレータ
３ａを起動する。アクセス制御プロセッサ３２ａはフラ
ッシュメモリ３６ａ上の動作パターンデータをRAM35a上
に展開し、アプリケーションプロセッサ３３ａに動作パ
ターンデータを送信する。アプリケーションプロセッサ
３３ａは動作パターンデータをパルス設定値に変換し、
パルス制御プロセッサ３４ａ内部のステータスレジスタ
３７ａを読み出し、ステッピングモータ５ａのステータ
スを確認した後、パルス設定値をパルス設定レジスタ３
８ａに設定する。アプリケーションプロセッサ３３ａが
パルス制御プロセッサ３４ａを起動し、パルスが出力さ
れる。出力パルスは駆動回路４ａで電圧変換され、ステ
ッピングモータ５ａの動作が開始される。ステッピング
モータ５ａの動作に伴うセンサ情報等の位置情報は直接
パルスジェネレータ３ａに入力され、パルスジェネレー
タ３ａのＩＤと一緒に他のパルスジェネレータ３ｂ〜３
ｎに送信する。動作終了時、パルス制御プロセッサ３４
ａ〜３４ｎはアクセス制御プロセッサ３２ａ〜３２ｎに
動作終了報告を行う。動作終了報告を受信したアクセス
制御プロセッサ３２ａはアプリケーションプロセッサ３
３ａに動作確認データを送信する。アプリケーションプ
ロセッサ33ａは動作確認データをパルス設定値に変換
し、パルス制御プロセッサ３４ａ内部のステータスレジ
スタ３７ａの内容と比較し、結果をアクセス制御プロセ
ッサ32ａに送信し、ネットワーク通信プロセッサ３１
ａ，ネットワーク２１を経由して中央処理装置１と他の
パルスジェネレータ３ｂ〜３ｎに対し、パルスジェネレ
ータ３ａのＩＤと併せて動作結果を送信する。ステッピ
ングモータ５ａの動作に伴うセンサ情報等の位置情報や
動作結果情報により、次に動作すべきステッピングモー
タ５ｂのパルスジェネレータ３ｂが同様の手順で次々と
起動される。

【００１２】システムの動作シーケンス中に異常が発生
した場合、異常を検知したパルスジェネレータ３ａはネ
ットワーク２２を通じ、中央処理装置１とパルスジェネ
レータ３ｂ〜３ｎにＩＤと異常検知情報を送信し、障害
の発生程度に応じステッピングモータ５ａをニュートラ
ル位置に戻し、中央処理装置１にＩＤと異常処理終了報
告を行う。異常検知情報に関連あるパルスジェネレータ
３ｂ〜３ｎは、障害の発生程度に応じ、ステッピングモ
ータ５ｂ〜５ｎをニュートラル位置に戻し、中央処理装
置１にＩＤと異常処理終了報告を行う。一連の動作のフ
ローチャートを図６，図７に示す。

【００１３】以上の動作により、パルスジェネレータ３
ａ〜３ｎ単位での独立した処理を可能とするだけでな
く、複数のパルスジェネレータ３ａ〜３ｎ間で制御情報
を授受することで、ホストの介在なしに複数のパルスジ
ェネレータ３ａ〜３ｎ間の連係動作を可能とした。ま
た、モータの緊急停止要求信号等に代表される緊急制御
信号を伝達するネットワーク２２と、通常のモータ制御
に必要な制御信号を伝達するネットワーク２１を分離す
ることにより、緊急制御信号の伝達が、他の通常のモー
タ制御に必要な制御信号の伝達により妨害される危険を
回避することでリアルタイム制御性を向上できる。

【００１４】図５はシステムの情報伝達手段を無線ある
いは赤外線通信とした例である。

【００１５】６０ａ〜６０ｎは無線インタフェース６０
ａ〜６０ｎであり、６１ａ〜６１ｎは無線インタフェー
ス６１ａ〜６１ｎである。この例ではネットワークの接
続ケーブルを省略でき、中央処理装置１とパルスジェネ
レータ３ａ〜３ｎを離して設置できるため、設置の自由
度が向上する。また、メンテナンス面，生産面でも効率
向上が期待できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば複数のパルスジェネレー
タ間で制御情報を授受することで、ホストの介在なしに
ステッピングモータの連係動作が可能となり、ネットワ
ークを二重化することでリアルタイム制御性を向上し
た。また、中央処理装置とステッピングモータ間に物理
的な自由度が増すので装置のレイアウトの自由度が大き
くなり、それに伴い小形化，低コスト化と拡張性の向上
が図ることが可能である。本ネットワーク・インタフェ
ースを持った各種周辺機器を揃えることにより、システ
ムの拡張を図ることが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるパルスジェネレータのブロック
図。

【図２】従来方式におけるステッピングモータ制御シス
テムのブロック図。

【図３】従来方式におけるステッピングモータ制御シス
テムのブロック図。

【図４】本発明の一実施例のブロック図。

【図５】本発明の第二実施例のブロック図。

【図６】本発明の一実施例の動作のフローチャート。

【図７】本発明の第二実施例の動作のフローチャート。

【符号の説明】

１…中央処理装置、３ａ〜３ｎ…パルスジェネレータ、
４ａ〜４ｎ…駆動回路、５ａ〜５ｎ…ステッピングモー
タ、２１，２２…ネットワーク、３１ａ〜31ｎ…ネット
ワーク通信プロセッサ、３２ａ〜３２ｎ…アクセス制御
プロセッサ、３３ａ〜３３ｎ…アプリケーションプロセ
ッサ、３４ａ〜３４ｎ…パルス制御プロセッサ、３５ａ
〜３５ｎ…ＲＡＭ、３６ａ〜３６ｎ…フラッシュメモ
リ、37ａ〜３７ｎ…ステータスレジスタ、３８ａ〜３８
ｎ…パルス設定レジスタ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パルスジェネレータの内部に、パルス制御
   プロセッサと、制御情報を送信または受信する機能を有
   する通信プロセッサ，アプリケーションプログラムを実
   行するアプリケーションプロセッサ，上記パルス制御プ
   ロセッサと上記通信プロセッサおよび上記アプリケーシ
   ョンプロセッサを統括するアクセス制御プロセッサを組
   み込み、上記制御情報を伝達するネットワークに接続す
   ることで上記各々のパルスジェネレータの制御を通信で
   行い、上記パルスジェネレータ単位での独立した処理を
   可能とし、上記複数のパルスジェネレータ間で上記制御
   情報を授受することで、ホストの介在なしに上記複数の
   パルスジェネレータ間の連係動作を可能としたことを特
   徴とするパルスジェネレータ。
2. 【請求項２】請求項１において、モータの緊急停止要求
   信号等に代表される緊急制御信号を伝達するネットワー
   クと、通常のモータ制御に必要な制御信号を伝達するネ
   ットワークを分離することにより、緊急制御信号の伝達
   が、他の通常のモータ制御に必要な制御信号の伝達によ
   り妨害される危険を回避したことでリアルタイム制御性
   を向上したパルスジェネレータ。
3. 【請求項３】パルスジェネレータが、上記パルスジェネ
   レータの自己診断と、接続するモータ及びセンサを含め
   た周辺回路の診断を行い、診断した結果を他の上記パル
   スジェネレータあるいは中央処理装置に送信する機能を
   持たせることにより故障箇所の特定と異常発生時の処理
   を容易にしたことを特徴とするパルスジェネレータ。
4. 【請求項４】請求項１において、上記パルスジェネレー
   タ内蔵の上記通信プロセッサ間を結ぶ上記ネットワーク
   を無線通信または赤外線通信にすることにより、モータ
   の設置箇所選定の最適化を実現し、上記パルスジェネレ
   ータの個数変更に代表されるシステムの拡張性を向上さ
   せたパルスジェネレータ。