马达控制装置及编程装置的制作方法

本发明涉及一种具有安全功能的马达控制装置及所述马达控制装置用的编程装置。

背景技术：

作为马达控制装置，已知有通过变更规定的参数值来切换马达相对于输入的旋转方向的装置(例如，参照专利文献1)。另外，还已知具有国际标准国际电工委员会(internationalelectrotechnicalcommission，iec)61800-5-2中规定的各种功能(以下，表述为安全功能)的马达控制装置，但在现有的马达控制装置中所安装的安全功能是必须设定马达的旋转方向为特定方向(正转方向或反转方向)时的参数值作为各安全功能的参数值。因此，在现有的马达控制装置的编程时，即便在马达的旋转方向设为与所述特性方向为相反的方向时容易进行安全功能或马达的控制内容的编程，也必须将马达的旋转方向设为所述特性方向来进行安全功能的编程。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-091970号公报

技术实现要素：

发明所要解决的问题

本发明是鉴于所述现状而成，其目的在于提供一种具有编程的自由度更高的安全功能的马达控制装置及适于所述马达控制装置的编程装置。

解决问题的技术手段

为了实现所述目的，本发明一观点的马达控制装置是根据所输入的指令对马达进行控制的马达控制部，所述马达控制装置包括：马达控制部，根据所设定的马达控制用旋转方向指定值，切换所述马达相对于所述指令的旋转方向；以及安全监视部，基于所述马达的位置或速度，对所述马达的状态偏离由所设定的多个安全监视用参数值规定的多个安全状态条件中的任一者的情况进行监视。而且，马达控制装置的安全监视部构成为能够设定表示所述马达的旋转方向是第一方向还是与所述第一方向为相反方向的第二方向的安全监视用旋转方向指定值，并且构成为在设定有表示所述马达的旋转方向是所述第一方向的所述安全监视用旋转方向指定值的情况下，将所述多个安全监视用参数值作为所述马达的旋转方向是所述第一方向时的值来处理并进行运行，在设定有表示所述马达的旋转方向是所述第二方向的所述安全监视用旋转方向指定值的情况下，将所述多个安全监视用参数作为所述马达的旋转方向是所述第二方向时的值来处理并进行运行。

即，本发明的所述观点的马达控制装置所包括的马达控制部及安全监视部均能够切换马达旋转方向。因此，马达控制装置的用户可在容易编程的方向设定马达的旋转方向来对马达控制部(或安全监视部)进行编程，然后将马达的旋转方向设定为同一方向来对安全监视部(或马达控制部)进行编程。另外，用户也可将马达控制部与安全监视部的马达的旋转方向设定为相反方向来对安全监视部及马达控制部进行编程。

马达控制装置的具体结构并无特别限定。另外，为了防止误设定，也可在马达控制装置(马达控制装置的马达控制部或安全监视部)附加警告信息输出部件，所述警告信息输出部件在所述马达控制用旋转方向指定值所示的旋转方向与所述马达控制用旋转方向指定值所示的旋转方向不一致的情况下，即在马达控制部与安全监视部各者中所设定的马达旋转方向指示值(马达控制用旋转方向指定值、马达控制用旋转方向指定值)不一致的情况下，输出表示所述情况的警告信息。另外，也可使用于对马达控制装置的所述马达控制部及所述安全监视部进行编程的编程装置包括此种警告信息输出部件。

发明的效果

根据本发明，可提供一种具有编程的自由度更高的安全功能的马达控制装置及适于所述马达控制装置的编程装置。

附图说明

图1是本发明一实施方式的马达控制装置的概略结构及使用形态的说明图。

图2是实施方式的马达控制装置所包括的马达控制部的功能块图。

图3是实施方式的马达控制装置所包括的安全监视部的功能块图。

图4是安全监视部(监视处理部)所执行的动作模式选择处理的流程图。

图5是编程装置所执行的匹配性确认处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示本发明一实施方式的马达控制装置10的概略结构及使用形态。首先，利用所述图对本实施方式的马达控制装置10的概要进行说明。

本实施方式的马达控制装置10是包括马达控制部11及安全监视部12的装置。另外，马达控制装置10通常与编程装置40、控制器42及安全控制器(safetycontroller)44组合而使用。

马达控制部11是根据从控制器42输入的指令对马达(三相马达)30进行控制的单元。安全监视部12是具有使马达30安全地停止的功能及对马达30的位置或运动(速度、旋转方向)安全地进行监视的功能的单元。

对马达控制部11及安全监视部12分别输入来自安装在马达30的编码器32的信号。本实施方式中的编码器32是输出表示马达30的位置及速度(马达30的旋转轴的旋转位置及旋转速度)的信号的安全编码器。然而，编码器32只要是针对马达30的位置及速度，输出根据所述马达30的位置及速度求出的信号的安全编码器即可。

另外，虽然省略了图示，但在马达控制装置10内设置有用于对在马达30中流动的各相的电流值进行检测的电流传感器，各电流传感器的输出也被输入至马达控制部11。

安全控制器44是基于来自光幕(lightcurtain)、紧急停止开关等的信号，在紧急时刻经由安全监视部12使马达控制部11的动作停止的装置。安全控制器44还进行安全监视部12所具有的各安全功能(详细情况在后面叙述)的接通/断开(on/off)控制。

编程装置40是用户为了对控制器42、安全控制器44及安全监视部12的动作内容进行编程而使用的装置。作为所述编程装置40，通常使用安装有用于对控制器42、安全监视部12等进行编程的应用软件的计算机。

以下，对马达控制装置10的结构及动作进行具体说明。

〔马达控制部11〕

图2表示马达控制部11的功能块图。如图示那样，马达控制部11包括电流指令生成部15、控制信号生成部16及反相器电路17。反相器电路17是组合多个半导体开关元件(金属氧化物半导体场效晶体管，(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)、绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)等)等而构成的、能够输出三相交流电的电路。所述马达控制部11可使用智能功率模块(intelligentpowermodule，ipm)作为其结构构件，也可作为ipm来实现。

电流指令生成部15是基于来自控制器42的指令及反馈信号(反馈(feedback，fb)信号)，生成用于使马达30按照来自控制器42的指令运行的电流指令(u相、v相及w相用的电流指令)的功能块。再者，反馈信号是表示在马达30中流动的各相的电流值的测量结果、利用编码器32检测马达30的位置或速度的结果的信号。

所述电流指令生成部15构成为能够设定(变更)马达旋转方向切换设定参数的值。马达旋转方向切换设定参数是用于切换马达30相对于输入的旋转方向的参数。更具体而言，马达旋转方向切换设定参数成为能够对指定使马达30向按照所输入的指令的旋转方向旋转的值、指定使马达30向与按照所输入的指令相反的方向旋转的值进行设定的参数，电流指令生成部15生成用于使马达30向根据马达旋转方向切换设定参数的设定值及来自控制器42的指令确定的方向旋转的电压指令。

控制信号生成部16是根据由电流指令生成部15生成的各电流指令，生成反相器电路17内的各半导体开关用的控制信号(脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)信号)的功能块。

〔安全监视部12〕

安全监视部12(图1)是以如下方式构成的单元：具有监视马达30的位置或速度的监视功能(安全停止2(safetystop2，ss2)、安全运行停止(safetyoperationstop，sos)、安全限制位置(safelylimitedposition，slp)、安全限制速度(safelylimitedspeed，sls)、安全方向(safedirectionsdi))、遮断马达30的动力的功能(安全转矩关断(safetorqueoff，sto)、安全停止1(safetystopl，ss1))、以及使用安全(safety)制动器来使马达停止的安全输出功能(安全抱闸控制(safebrakecontrol，sbc))，并且满足规定的安全度水平(在本实施方式中，为安全完整性等级(safetyintegritylevel，sil)2)。

安全监视部12所具有的各安全功能(ss2、sto、sbc等)是国际标准iec61800-5-2中规定的功能。所述安全功能中的各监视功能(ss2、sos、slp、sls、sdi)虽然具体内容不同，但基本上是基于马达30的位置或速度，对马达30的状态偏离由各监视功能用的参数值规定的安全状态条件的情况进行监视(检测)的功能。

安全监视部12为了实现各监视功能而进行的处理是与为了实现各监视功能而一直以来进行的处理本质上为相同内容的处理。然而，安全监视部12构成为可对指定各监视功能的内容的各种参数的设定值的正负与马达30的旋转方向之间的对应关系进行指定(变更)。

以下，对安全监视部12的结构及动作进一步进行具体说明。再者，如已说明那样，安全监视部12构成为满足规定的安全度水平，为了满足所述安全度水平而在安全监视部12中所采用的结构与一般使用的结构相同。因此，以下省略关于为了满足安全度水平而在安全监视部12中所采用的结构的说明。

图3表示安全监视部12的功能块图。

如图示那样，安全监视部12包括通信处理部21、设定值存储部22及监视处理部23。

通信处理部21是用于与其他装置(控制器42、安全控制器44等)之间进行通信的功能块。设定值存储部22是用于存储通过对编程装置40的操作，由用户(马达控制装置10的管理者等)设定的各种参数的值的易失性存储器。在所述设定值存储部22，除了存储各安全功能用的参数值以外，还存储马达旋转方向切换设定参数值。关于马达旋转方向切换设定参数值的具体用途将在后面叙述，对马达旋转方向切换设定参数设定表示马达30的旋转方向是正转方向的值、表示马达30的旋转方向是反转方向的值中的任一者。再者，安全监视部12在每次安全通信确立时从控制器42接收存储于设定值存储部22的各参数值，并根据来自安全控制器44的循环冗余校验(cyclicredundancycheck，crc)值来确认各参数值的准确性。

监视处理部23是在需要时使用来自编码器32的马达30的位置或速度并利用存储在设定值存储部22的各种设定值来实现指定了各安全功能的内容的各安全功能的功能块。

所述监视处理部23具有第一动作模式及第二动作模式作为动作模式。第一动作模式是将关于各安全功能(主要是监视功能)设定的参数值解释为马达30的旋转方向是正转方向时的值来进行运行的动作模式。第二动作模式是将关于各安全功能设定的参数值解释为马达30的旋转方向是反转方向时的值来进行运行的动作模式。再者，“将参数值解释为马达30的旋转方向是正转方向(反转方向)”是指“将与位置相关的参数值解释为以通过马达30的正转(反转)而增加的方式设定的值，将与速度相关的参数值解释为作为马达30的正转(反转)速度而设定的值”。

另外，监视处理部23构成为当设定/变更与安全功能相关的各种参数值时，进行图4所示的顺序的动作模式选择处理。

即，通过与安全功能相关的各种参数值的设定/变更而开始了所述动作模式选择处理的监视处理部23首先从设定值存储部22读出包含马达旋转方向切换设定参数的各种参数的设定值(步骤s101)。接下来，监视处理部23判断马达旋转方向切换设定参数的设定值是表示马达30的旋转方向是正转方向的值还是表示马达30的旋转方向是反转方向的值(步骤s102)。

然后，监视处理部23在马达旋转方向切换设定参数的设定值是表示马达30的旋转方向是正转方向的值的情况下(步骤s102；为正转方向)，开始所述第一动作模式下的动作(步骤s103)。另外，监视处理部23在马达旋转方向切换设定参数的设定值是表示马达30的旋转方向是反转方向的值的情况下(步骤s102；为反转方向)，开始所述第二动作模式下的动作(步骤s104)。

如以上说明那样，本实施方式的马达控制装置10所包括的马达控制部11及安全监视部12均能够切换马达旋转方向。因此，马达控制装置10的用户可在容易编程的方向设定马达30的旋转方向来对马达控制部11(或安全监视部12)进行编程，然后将马达30的旋转方向设定为同一方向来对安全监视部12(或马达控制部11)进行编程。另外，用户也可将马达控制部11与安全监视部12的马达30的旋转方向设定为相反方向，来对安全监视部12及马达控制部11进行编程。

再者，大多情况下马达控制部11与安全监视部12的编程时的马达30的旋转方向宜为同一方向。因此，编程装置40(编程装置40用的应用软件)构成(制作)为在进行了设定马达控制部11或安全监视部12的马达旋转方向切换设定参数的值的操作的情况下，进行图5所示的顺序的匹配性确认处理。

即，在进行了设定马达控制部11或安全监视部12的马达旋转方向切换设定参数的值(以下，表述为新设定值)的操作的情况下，编程装置40首先获取在非设定对象单元中所设定的马达旋转方向切换设定参数的值(步骤s201)。此处，非设定对象单元是指马达控制装置10内的、并非马达旋转方向切换设定参数值的设定对象的单元(马达控制部11或安全监视部12)。

接下来，编程装置40判断所获取的值与新设定值所示的马达30的旋转方向是否一致(步骤s202)。然后，编程装置40在所获取的值与设定要求值所示的马达30的旋转方向不一致的情况下(步骤s202；否(no))，通过在编程装置40的显示器上显示规定的信息，向用户通知马达30的旋转方向不一致(有设定错误的可能性)(步骤s203)。然后，编程装置40结束所述匹配性确认处理。

另外，编程装置40在所获取的值与设定要求值所示的马达30的旋转方向一致的情况下(步骤s202；是(yes))，不进行特别处理，而结束所述匹配性确认处理。

《变形形态》

所述马达控制装置10能够进行各种变形。例如，也可将马达控制装置10的安全监视部12变形为具有所述安全功能以外的安全功能的单元。另外，也可在马达控制装置10追加如下功能：在对其中一个单元(马达控制部11或安全监视部12)设定了与在另一个单元中所设定的马达旋转方向切换设定参数值不同的马达旋转方向切换设定参数值的情况下，将表示所述情况的信息发送到其他装置(编程装置40等)。

也可将匹配性确认处理(图5)变形为通过用户的指示开始的处理。再者，在将匹配性确认处理变形为通过用户的指示开始的处理的情况下，优选在旋转方向一致的情况下(步骤s202；是(yes))，进行用于向用户通知所述情况的处理。

《附记》

1.一种马达控制装置(10)，根据所输入的指令对马达(30)进行控制，所述马达控制装置(10)包括：

马达控制部(11)，根据所设定的马达控制用旋转方向指定值，切换所述马达(30)相对于所述指令的旋转方向；以及

安全监视部(12)，基于所述马达(30)的位置或速度，对所述马达(30)的状态偏离由所设定的多个安全监视用参数值规定的多个安全状态条件中的任一者的情况进行监视，且

所述安全监视部构成为能够设定表示所述马达(30)的旋转方向是第一方向还是与所述第一方向为相反方向的第二方向的安全监视用旋转方向指定值，并且构成为在设定有表示所述马达(30)的旋转方向是所述第一方向的所述安全监视用旋转方向指定值的情况下，将所述多个安全监视用参数值作为所述马达(30)的旋转方向是所述第一方向时的值来处理并进行运行，在设定有表示所述马达(30)的旋转方向是所述第二方向的所述安全监视用旋转方向指定值的情况下，将所述多个安全监视用参数作为所述马达(30)的旋转方向是所述第二方向时的值来处理并进行运行。

符号的说明

10：马达控制装置

11：马达控制部

12：安全监视部

15：电流指令生成部

16：控制信号生成部

17：反相器电路

21：通信处理部

22：设定值存储部

23：监视处理部

30：马达

32：编码器

40：编程装置

42：控制器

44：安全控制器