JP2009153311A

JP2009153311A - Synchronous control system, controller, and synchronous control method

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Publication number: JP2009153311A
Application number: JP2007329739A
Authority: JP
Inventors: Masazumi Yoshino; 正純吉野
Original assignee: Reliance Electric Ltd
Current assignee: Reliance Electric Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure safety in synchronous operation, and to reduce the cost by eliminating overall complexity of a system, in a synchronous control system constituted by a plurality of controllers. <P>SOLUTION: Sub-master and slave controllers 10-2 to 10-n adjust their own reference counter values U and perform the synchronous operation based on a synchronous counter value V transmitted by a master controller 10-1. The sub-master controller 10-2 switches a mode from a sub-master mode to a master mode, and transmits its own counter value of a counter 122 to the slave controllers 10-3 to 10-n when the synchronous counter value V can not be received. The slave controllers 10-3 to 10-n adjust the reference counter values U and maintain the synchronous operation of the controllers 10-2 to 10-n based on a new counter value from the master controller 10-2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の制御装置が通信により接続されるシステムに関し、特に、複数の制御装置が互いに同期を維持した状態で動作する同期制御システム、制御装置及び同期制御方法に関する。 The present invention relates to a system in which a plurality of control devices are connected by communication, and more particularly, to a synchronization control system, a control device, and a synchronization control method that operate in a state where the plurality of control devices maintain synchronization with each other.

従来、複数の制御装置が通信により接続され、互いに同期を維持した状態で動作する同期制御システムとして、特許文献１に記載のものが知られている。この同期制御システムは、モータを速度制御する電力変換システムであり、２台のユニットＡ，Ｂが、互いに同期したＰＷＭキャリア信号を生成し、そのＰＷＭキャリア信号をそれぞれインバータへ供給してモータを同期駆動させるものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, a synchronization control system described in Patent Document 1 is known as a synchronization control system in which a plurality of control devices are connected by communication and operate while maintaining synchronization with each other. This synchronous control system is a power conversion system that controls the speed of a motor. Two units A and B generate PWM carrier signals that are synchronized with each other, and supply the PWM carrier signals to inverters to synchronize the motors. It is to be driven.

図８は、従来の同期制御システムの構成を示す図である。図８を参照して、この同期制御システムは、モータ（図示せず）へ駆動電流をそれぞれ供給するユニットＡ，Ｂを備え、これらは通信線１０２２により接続されている。 FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional synchronous control system. Referring to FIG. 8, this synchronous control system includes units A and B that respectively supply drive currents to a motor (not shown), which are connected by a communication line 1022.

ユニットＡは、電流指令演算部１０１０及びシリアル送信回路１０１４を有する速度制御部１００１と、ＡＣＲ制御（電流制御）部１０１１、ＰＷＭキャリア発生回路１０１６、ＰＷＭパターン発生回路１０１７、デッドタイム回路１０１８、ゲート駆動回路１０１９、インバータ１０１３及び電流検出器１０１２を有する電力変換ユニット１００２Ａとを備えている。また、ユニットＢは、シリアル受信回路１０１５、ＰＬＬ発振回路１０２０、位相補正回路１０２１、ＰＷＭキャリア発生回路１０１６、ＡＣＲ制御部１０１１、ＰＷＭパターン発生回路１０１７、デッドタイム回路１０１８、ゲート駆動回路１０１９、インバータ１０１３及び電流検出器１０１２を有する電力変換ユニット１００２Ｂを備えている。 The unit A includes a speed control unit 1001 having a current command calculation unit 1010 and a serial transmission circuit 1014, an ACR control (current control) unit 1011, a PWM carrier generation circuit 1016, a PWM pattern generation circuit 1017, a dead time circuit 1018, and a gate drive. A power conversion unit 1002A having a circuit 1019, an inverter 1013, and a current detector 1012. The unit B includes a serial reception circuit 1015, a PLL oscillation circuit 1020, a phase correction circuit 1021, a PWM carrier generation circuit 1016, an ACR control unit 1011, a PWM pattern generation circuit 1017, a dead time circuit 1018, a gate drive circuit 1019, and an inverter 1013. And a power conversion unit 1002B having a current detector 1012.

ユニットＡの速度制御部１００１において、電流指令演算部１０１０は、速度指令と、モータ（図示せず）の回転角を計測するエンコーダ（図示せず）からの速度検出との間の偏差を入力し、速度制御を行い、電流指令を生成する。この電流指令は、シリアル送信回路１０１４及び電力変換ユニット１００２ＡのＡＣＲ制御部１０１１に出力される。シリアル送信回路１０１４は、電流指令演算部１０１０から電流指令を入力し、その電流指令をシリアル通信用のデータに変換し、通信線を介してユニットＢの電力変換ユニット１００２Ｂにおけるシリアル受信回路１０１５へ送信する。 In the speed control unit 1001 of the unit A, the current command calculation unit 1010 inputs a deviation between the speed command and speed detection from an encoder (not shown) that measures the rotation angle of a motor (not shown). Then, speed control is performed and a current command is generated. This current command is output to the serial transmission circuit 1014 and the ACR control unit 1011 of the power conversion unit 1002A. The serial transmission circuit 1014 receives the current command from the current command calculation unit 1010, converts the current command into data for serial communication, and transmits the data to the serial reception circuit 1015 in the power conversion unit 1002B of the unit B via the communication line. To do.

ここで、ユニットＡは、当該ユニットＡ及びユニットＢを代表して速度制御を行うマスタユニットであり、ユニットＢは、マスタユニットであるユニットＡによる速度制御に従って動作するスレーブユニットである。 Here, the unit A is a master unit that performs speed control on behalf of the unit A and the unit B, and the unit B is a slave unit that operates according to speed control by the unit A that is a master unit.

ユニットＡの電力変換ユニット１００２Ａにおいて、ＡＣＲ制御部１０１１は、電流指令演算部１０１０から電流指令を入力し、電流検出器１０１２により検出した電流を入力し、電流制御を行い、電圧指令を生成する。ユニットＢの電力変換ユニット１００２Ｂにおいて、ＡＣＲ制御部１０１１は、シリアル受信回路１０１５から電流指令を入力し、同様にして電圧指令を生成する。 In the power conversion unit 1002A of unit A, the ACR control unit 1011 receives a current command from the current command calculation unit 1010, inputs a current detected by the current detector 1012, performs current control, and generates a voltage command. In the power conversion unit 1002B of unit B, the ACR control unit 1011 receives a current command from the serial reception circuit 1015, and similarly generates a voltage command.

電力変換ユニット１００２Ａにおいて、ＰＷＭキャリア発生回路１０１６は、三角波発生機能によるキャリア信号と、そのカウントアップ／ダウンの状態を示す２値信号のＰＷＭキャリア同期基準信号とを発生する。ＰＷＭパターン発生回路１０１７は、ＡＣＲ制御部１０１１から電圧指令を入力し、ＰＷＭキャリア発生回路１０１６からキャリア信号及びＰＷＭキャリア同期基準信号を入力し、電圧指令に応じたＰＷＭパターンを発生する。デッドタイム回路１０１８は、ＰＷＭパターン発生回路１０１７により発生したＰＷＭパターンに対しデッドタイム補正を行う。ゲート駆動回路１０１９は、デッドタイム回路１０１８からデッドタイム補正されたＰＷＭパターンを入力し、ゲート信号を生成する。そして、インバータ１０１３は、ゲート駆動回路１０１９からゲート信号を入力し、モータ（図示せず）へ駆動電流を供給する。ユニットＢの電力変換ユニット１００２Ｂにおいても同様である。ここで、ＰＷＭキャリア発生回路１０１６は、発生したＰＷＭキャリア同期基準信号を、通信線を介してユニットＢの電力変換ユニット１００２ＢにおけるＰＷＭキャリア発生回路１０１６へ出力する。 In power conversion unit 1002A, PWM carrier generation circuit 1016 generates a carrier signal based on a triangular wave generation function and a PWM carrier synchronization reference signal that is a binary signal indicating the count-up / down state. The PWM pattern generation circuit 1017 receives a voltage command from the ACR control unit 1011, receives a carrier signal and a PWM carrier synchronization reference signal from the PWM carrier generation circuit 1016, and generates a PWM pattern corresponding to the voltage command. The dead time circuit 1018 performs dead time correction on the PWM pattern generated by the PWM pattern generation circuit 1017. The gate driving circuit 1019 receives the PWM pattern whose dead time is corrected from the dead time circuit 1018 and generates a gate signal. The inverter 1013 receives a gate signal from the gate drive circuit 1019 and supplies a drive current to a motor (not shown). The same applies to the power conversion unit 1002B of unit B. Here, the PWM carrier generation circuit 1016 outputs the generated PWM carrier synchronization reference signal to the PWM carrier generation circuit 1016 in the power conversion unit 1002B of the unit B via the communication line.

ユニットＢの電力変換ユニット１００２Ｂにおいて、位相補正回路１０２１には、通信線等の遅れ時間や、信号絶縁用のフォトカプラ（図示せず）等の遅れ時間等により予め補正用の位相が設定されている。ＰＬＬ発振回路１０２０及びＰＷＭキャリア発生回路１０１６は、ユニットＡの電力変換ユニット１００２Ａから通信線及びシリアル受信回路１０１５を介して送信されたＰＷＭキャリア同期基準信号と、自らのＰＷＭキャリア同期基準信号とを比較し、これらが同期するように、位相補正回路１０２１に設定された補正用の位相を用いてＰＬＬ制御を行い、キャリア信号の発振周波数を微調整する。 In the power conversion unit 1002B of the unit B, a phase for correction is set in the phase correction circuit 1021 in advance by a delay time of a communication line or the like, a delay time of a signal insulation photocoupler (not shown), or the like. Yes. The PLL oscillation circuit 1020 and the PWM carrier generation circuit 1016 compare the PWM carrier synchronization reference signal transmitted from the power conversion unit 1002A of the unit A via the communication line and the serial reception circuit 1015 with its own PWM carrier synchronization reference signal. Then, PLL control is performed using the correction phase set in the phase correction circuit 1021 so that they are synchronized, and the oscillation frequency of the carrier signal is finely adjusted.

これにより、ユニットＡ，Ｂは、同期したキャリア信号をそれぞれ用いてインバータ１０１３を動作させ、同期した駆動電流をモータへそれぞれ供給することができるので、ユニットＡ，Ｂによる同期制御を実現することができる。このような同期制御を実現する理由の一つは、安全性を確保することにあり、同期が維持されない場合にはモータが誤作動し、モータに接続されている負荷を破損させてしまう可能性があるからである。 Thereby, the units A and B can operate the inverter 1013 using the synchronized carrier signals, respectively, and supply synchronized driving currents to the motors, respectively, so that the synchronization control by the units A and B can be realized. it can. One of the reasons for realizing such synchronous control is to ensure safety. If synchronization is not maintained, the motor may malfunction and damage the load connected to the motor. Because there is.

ところで、図８に示した同期制御システムにおいて、ユニットＢが電流指令またはＰＷＭキャリア同期基準信号をユニットＡから正しく受信できない場合には、ユニットＡ，Ｂ間で同期ズレが発生し、前述した同期が維持されない場合の不具合が生じることになる。このような不具合を回避するためには、冗長化した同期制御システムを構築することが考えられる。具体的には、図８に示したユニットＡ，Ｂを２組用意し、さらに、運転状態を監視する監視装置を用意し、通常は第１のユニットＡ，Ｂにより運転を行う。そして、監視装置が第１のユニットＡ，Ｂの異常を検出すると、第１のユニットＡ，Ｂから第２のユニットＡ，Ｂに切り替え、第２のユニットＡ，Ｂによる運転を行う。 By the way, in the synchronization control system shown in FIG. 8, when the unit B cannot correctly receive the current command or the PWM carrier synchronization reference signal from the unit A, a synchronization shift occurs between the units A and B, and the above-described synchronization occurs. If it is not maintained, problems will occur. In order to avoid such a problem, it is conceivable to construct a redundant synchronous control system. Specifically, two sets of units A and B shown in FIG. 8 are prepared, and a monitoring device for monitoring the operation state is prepared. Usually, the operation is performed by the first units A and B. When the monitoring device detects an abnormality in the first units A and B, the first units A and B are switched to the second units A and B, and the operation by the second units A and B is performed.

特開２００７−２４４００９号公報JP 2007-244209 A

しかしながら、前述した冗長化した同期制御システムでは、ユニットＡ，Ｂを２組用意する必要があることから、システム全体として煩雑になり、コストがかかるという問題があった。 However, in the above-described redundant synchronous control system, since it is necessary to prepare two units A and B, there is a problem that the entire system becomes complicated and expensive.

そこで、本発明の目的は、複数の制御装置により構成される同期制御システムにおいて、同期運転を実現する際に、安全性を確保すると共に、システム全体として煩雑さを解消し、コストを低減することが可能な同期制御システム、制御装置及び同期制御方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to ensure safety and achieve cost reduction in the system as a whole while ensuring safety when a synchronous operation is realized in a synchronous control system including a plurality of control devices. A synchronization control system, a control device, and a synchronization control method are provided.

上記目的を達成するため、本発明の同期制御システムは、複数の制御装置により構成され、各制御装置が同期運転を行う同期制御システムにおいて、前記複数の制御装置のうちの１台をマスタの制御装置とし、他の１台をサブマスタとし、前記マスタ及びサブマスタ以外をスレーブの制御装置とし、前記マスタの制御装置が、自らが保持するマスタカウンタからカウンタ値を同期カウンタ値として読み出し、前記同期カウンタ値を他の制御装置へ送信する送信部を備え、前記サブマスタ及びスレーブの制御装置が、前記マスタの制御装置の送信部から同期カウンタ値を受信する受信部、及び、自らが保持するスレーブカウンタからカウンタ値を基準カウンタ値として読み出し、前記受信部により受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値とに基づいて、スレーブカウンタがマスタカウンタに同期するように、スレーブカウンタのカウンタ値を調整する制御部をそれぞれ備え、前記サブマスタの制御装置が、同期カウンタ値を所定時間内に受信しない場合に、前記マスタの制御装置として動作する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a synchronous control system of the present invention includes a plurality of control devices, and each control device performs synchronous operation, and one of the plurality of control devices is controlled by a master. And the other one is a sub-master, the master and other than the sub-master are slave control devices, and the master control device reads a counter value from a master counter held by itself as a synchronous counter value, and the synchronous counter value The sub-master and slave control devices receive a synchronization counter value from the master control device transmission unit, and a slave counter held by the sub-master and slave control devices. The value is read as a reference counter value, and the synchronization counter value received by the receiving unit and the read base A control unit that adjusts the counter value of the slave counter so that the slave counter is synchronized with the master counter based on the counter value, and the control device of the sub-master does not receive the synchronization counter value within a predetermined time Further, it operates as a control device for the master.

また、本発明の同期制御システムは、前記サブマスタ及びスレーブの制御装置に備えたスレーブ制御部が、前記受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値と、前記スレーブカウンタのカウント開始時点から基準カウンタ値を読み出した時点までの間の時間とに基づいて、前記マスタカウンタのカウンタ値とスレーブカウンタのカウンタ値との間のズレ時間を算出し、前記ズレ時間がゼロになるように、スレーブカウンタのカウンタ値を調整する、ことを特徴とする。 Further, in the synchronization control system of the present invention, the slave control unit provided in the control device of the sub-master and the slave has the reference from the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the count start time of the slave counter. Based on the time until the counter value is read out, the deviation time between the counter value of the master counter and the counter value of the slave counter is calculated, and the slave counter is set so that the deviation time becomes zero. The counter value is adjusted.

また、本発明の制御装置は、複数の制御装置により構成され、各制御装置が同期運転を行う同期制御システムにおける前記制御装置において、マスタモード、サブマスタモード及びスレーブモードのうちのいずれかのモードに設定するモード設定部、所定の下限値及び上限値の間をカウントしてカウンタ値を生成するカウンタ、前記モード設定部によりマスタモードに設定されている場合、前記カウンタからカウンタ値を同期カウンタ値として読み出し、前記同期カウンタ値を他の制御装置へ送信し、前記モード設定部によりサブマスタモードまたはスレーブモードに設定されている場合、マスタモードに設定されている制御装置から同期カウンタ値を受信する通信部、及び、前記モード設定部によりサブマスタモードまたはスレーブモードに設定されている場合、前記カウンタからカウンタ値を基準カウンタ値として読み出し、前記通信部により受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値とに基づいて、前記カウンタがマスタモードに設定されている制御装置のカウンタに同期するように、前記カウンタのカウンタ値を調整する制御部を備え、前記モード設定部によりサブマスタモードに設定されている場合、前記通信部が、マスタモードに設定されている制御装置から同期カウンタ値を所定時間内に受信しないとき、前記モード設定部が、サブマスタモードからマスタモードの設定に切り替える、ことを特徴とする。 Further, the control device of the present invention includes a plurality of control devices, and in the control device in the synchronous control system in which each control device performs synchronous operation, any one mode of a master mode, a sub master mode, and a slave mode A mode setting unit for setting to, a counter for generating a counter value by counting between a predetermined lower limit value and an upper limit value, and when the mode setting unit is set to the master mode, the counter value from the counter is set as a synchronous counter value And the synchronization counter value is transmitted to another control device, and when the sub-master mode or slave mode is set by the mode setting unit, the synchronization counter value is received from the control device set to the master mode. Sub master mode or slave mode by communication unit and mode setting unit If set, the counter value is read from the counter as a reference counter value, and the counter is set to the master mode based on the synchronous counter value received by the communication unit and the read reference counter value A control unit that adjusts the counter value of the counter so as to synchronize with the counter of the control device, and when the sub-master mode is set by the mode setting unit, the communication unit is set to the master mode When the synchronous counter value is not received from the control device within a predetermined time, the mode setting unit switches from the sub master mode to the master mode setting.

また、本発明の制御装置は、前記モード設定部によりサブマスタモードまたはスレーブモードに設定されている場合、前記制御部が、前記受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値と、前記カウンタのカウント開始時点から基準カウンタ値を読み出した時点までの間の時間とに基づいて、マスタモードに設定されている制御装置のカウンタのカウンタ値と前記カウンタのカウンタ値との間のズレ時間を算出し、前記ズレ時間がゼロになるように、前記カウンタのカウンタ値を調整する、ことを特徴とする。 In the control device of the present invention, when the mode setting unit sets the sub master mode or the slave mode, the control unit receives the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the counter Based on the time between the start of counting and the time from when the reference counter value is read, the time difference between the counter value of the control device set in the master mode and the counter value of the counter is calculated. The counter value of the counter is adjusted so that the deviation time becomes zero.

また、本発明の同期制御方法は、複数の制御装置により構成され、各制御装置が同期運転を行う同期制御システムにおける同期制御方法において、前記複数の制御装置のうちの１台をマスタの制御装置とし、他の１台をサブマスタとし、前記マスタ及びサブマスタ以外をスレーブの制御装置とし、前記マスタの制御装置が、自らが保持するマスタカウンタからカウンタ値を同期カウンタ値として読み出し、前記同期カウンタ値を他の制御装置へ送信する第１のステップと、前記サブマスタ及びスレーブの制御装置が、マスタの制御装置から同期カウンタ値を受信する第２のステップと、前記サブマスタ及びスレーブの制御装置が、自らが保持するスレーブカウンタからカウンタ値を基準カウンタ値として読み出し、前記受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値とに基づいて、前記スレーブカウンタがマスタカウンタに同期するように、前記スレーブカウンタのカウンタ値を調整する第３のステップと、前記サブマスタの制御装置が、同期カウンタ値を所定時間内に受信しない場合に、自らが保持するスレーブカウンタをマスタカウンタとして、当該マスタカウンタからカウンタ値を同期カウンタ値として読み出し、前記同期カウンタ値を他の制御装置へ送信する第４のステップと、を有することを特徴とする。 The synchronous control method of the present invention is a synchronous control method in a synchronous control system that includes a plurality of control devices, and each control device performs a synchronous operation, and one of the plurality of control devices is a master control device. The other one is a sub-master, the other than the master and the sub-master is a slave control device, and the master control device reads the counter value from the master counter held by itself as a synchronous counter value, and the synchronous counter value is A first step of transmitting to another control device; a second step in which the sub-master and slave control devices receive synchronization counter values from the master control device; and the sub-master and slave control devices by themselves Read the counter value as a reference counter value from the slave counter to hold, the received synchronous counter And a third step of adjusting the counter value of the slave counter so that the slave counter is synchronized with the master counter based on the read reference counter value, and the sub-master control device Is received within a predetermined time, the slave counter held by itself is used as a master counter, the counter value is read from the master counter as a synchronous counter value, and the synchronous counter value is transmitted to another control device. It is characterized by having.

また、本発明の同期制御方法は、前記第３のステップが、前記受信した同期カウンタ値と、前記読み出した基準カウンタ値と、前記スレーブカウンタのカウント開始時点から基準カウンタ値を読み出した時点までの間の時間とに基づいて、前記マスタカウンタのカウンタ値とスレーブカウンタのカウンタ値との間のズレ時間を算出し、前記ズレ時間がゼロになるように、スレーブカウンタのカウンタ値を調整する、ことを特徴とする。 Further, in the synchronization control method of the present invention, the third step includes the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the slave counter from the count start time to the time when the reference counter value is read. Calculating a deviation time between the counter value of the master counter and the counter value of the slave counter based on the time between them, and adjusting the counter value of the slave counter so that the deviation time becomes zero. It is characterized by.

以上説明したように、本発明によれば、冗長化システム等の煩雑なシステムを構築することなく、マスタの制御装置の故障等が発生したときに、マスタ以外の制御装置において、同期を維持することができる。そして、速やかに同期制御システムを停止することにより、誤動作等による不具合の発生を回避することができる。したがって、安全性を確保すると共に、システム全体として煩雑さを解消し、コストを低減することが可能な同期制御システム、制御装置及び同期制御方法を実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, synchronization is maintained in control devices other than the master when a failure of the master control device occurs without constructing a complicated system such as a redundant system. be able to. Then, by promptly stopping the synchronous control system, it is possible to avoid the occurrence of a malfunction due to a malfunction or the like. Therefore, it is possible to realize a synchronous control system, a control device, and a synchronous control method that can ensure safety, eliminate complexity of the entire system, and reduce costs.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施形態による同期制御システムは、マスタモードで動作する１台の制御装置（以下、「マスタの制御装置」という。）と、サブマスタモードで動作する１台の制御装置（以下、「サブマスタの制御装置」という。）と、スレーブモードで動作する１台以上の制御装置（以下、「スレーブの制御装置」という。）とにより構成される。各制御装置は同期運転を行うための信号を有している。マスタの制御装置は、同期運転のための同期信号を有しており、定期的にその同期信号をサブマスタ及びスレーブの制御装置へ送信する。サブマスタ及びスレーブの制御装置は、同期運転のための基準信号を有しており、マスタの制御装置から送信された同期信号に基づいて、同期信号と基準信号との位相及び周波数が一致するように、基準信号を調整する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The synchronous control system according to the embodiment of the present invention includes one control device (hereinafter referred to as “master control device”) operating in the master mode and one control device (hereinafter referred to as “master control device”) operating in the sub-master mode. Sub-master control device ") and one or more control devices (hereinafter referred to as" slave control devices ") operating in the slave mode. Each control device has a signal for performing synchronous operation. The master control device has a synchronization signal for synchronous operation, and periodically transmits the synchronization signal to the sub-master and slave control devices. The sub-master and slave control devices have a reference signal for synchronous operation, and based on the synchronization signal transmitted from the master control device, the phase and frequency of the synchronization signal and the reference signal match. , Adjust the reference signal.

そして、サブマスタの制御装置は、マスタの制御装置が故障する等して、マスタの制御装置からの同期信号を受信できない場合に、モードをサブマスタからマスタに切り替え、その後、同期運転のための基準信号を同期信号として、スレーブの制御装置へ送信する。スレーブの制御装置は、新たなマスタの制御装置から送信された同期信号に基づいて、基準信号を調整する。このように、サブマスタの制御装置は、マスタの制御装置から同期信号を受信できなかった場合に、新たなマスタの制御装置として動作することにより、サブマスタ（新たなマスタ）の制御装置及びスレーブの制御装置において、同期運転を維持することができる。そして、全体の同期制御システムを停止させる。以下、本発明の実施形態による同期制御システム及び制御装置の構成、並びにそれらの動作について詳細に説明する。 Then, the sub-master control device switches the mode from the sub-master to the master when the master control device fails to receive the synchronization signal from the master control device, and then the reference signal for synchronous operation. As a synchronization signal to the slave control device. The slave control device adjusts the reference signal based on the synchronization signal transmitted from the new master control device. In this way, the sub-master control device operates as a new master control device when the synchronization signal cannot be received from the master control device, thereby controlling the sub-master (new master) control device and the slave. Synchronous operation can be maintained in the apparatus. Then, the entire synchronous control system is stopped. Hereinafter, the configuration of the synchronous control system and the control device according to the embodiment of the present invention and the operation thereof will be described in detail.

〔１．同期制御システムの構成及び動作〕
まず、本発明の実施形態による同期制御システムの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態による同期制御システムの構成を示す図である。この同期制御システム１は、個々のモータにより多軸を同期させる必要のあるシステムであり、マスタの制御装置１０−１と、サブマスタの制御装置１０−２と、スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎ等とにより構成される。例えば、トランスファーマシンの同期制御のために用いられる。制御装置１０−１〜１０−ｎ間は、通信線２により接続される。尚、同期制御システム１を構成する複数の制御装置１０−１〜１０−ｎのうち、マスタの制御装置１０−１は１台、サブマスタの制御装置１０−２も１台、スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎは１台以上とする。以下、個々の制御装置１０−１〜１０−ｎを指す場合、または、制御装置１０−１〜１０−ｎを総称する場合は、単に制御装置１０という。ここで、制御装置１０には、マスタ、スレーブ及びサブマスタのうちのいずれかのモードが予め設定される。 [1. Configuration and operation of synchronous control system]
First, the configuration of the synchronous control system according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a synchronous control system according to an embodiment of the present invention. The synchronous control system 1 is a system that needs to synchronize multiple axes with individual motors. The master control device 10-1, the sub-master control device 10-2, and the slave control devices 10-3 to 10 are used. -N and the like. For example, it is used for synchronous control of a transfer machine. The control devices 10-1 to 10-n are connected by the communication line 2. Of the plurality of control devices 10-1 to 10-n constituting the synchronous control system 1, one master control device 10-1 and one sub-master control device 10-2 are provided, and the slave control device 10 is provided. -3 to 10-n is one or more. Hereinafter, when referring to the individual control devices 10-1 to 10-n, or when collectively referring to the control devices 10-1 to 10-n, they are simply referred to as the control device 10. Here, one mode of a master, a slave, and a submaster is preset in the control device 10.

マスタに設定された制御装置１０−１は、自らが保持している同期運転用カウンタのカウンタ値（同期カウンタ値Ｖ）を、通信線２を介して他の制御装置１０−２〜１０−ｎへ送信する。サブマスタに設定された制御装置１０−２及びスレーブに設定された制御装置１０−３〜１０−ｎは、制御装置１０−１からの同期カウンタ値Ｖを受信し、自らが保持している同期運転用カウンタのカウンタ値（基準カウンタ値Ｕ）の位相及び周波数を、受信した同期カウンタ値Ｖの位相及び周波数に一致させる。このようにして、制御装置１０−１は、同期カウンタ値Ｖに基づいて運転を行い、制御装置１０−２〜１０−ｎは、基準カウンタ値Ｕに基づいて運転を行う。同期カウンタ値Ｖ及び基準カウンタ値Ｕは、同じ位相及び周波数になっているから、同期制御システム１全体として、同期運転を実現することができる。 The control device 10-1 set as the master transmits the counter value (synchronous counter value V) of the counter for synchronous operation held by itself to the other control devices 10-2 to 10-n via the communication line 2. Send to. The control device 10-2 set as the submaster and the control devices 10-3 to 10-n set as the slaves receive the synchronous counter value V from the control device 10-1, and the synchronous operation held by itself The phase and frequency of the counter value (reference counter value U) of the counter for use are matched with the phase and frequency of the received synchronous counter value V. In this way, the control device 10-1 operates based on the synchronous counter value V, and the control devices 10-2 to 10-n operate based on the reference counter value U. Since the synchronous counter value V and the reference counter value U have the same phase and frequency, the synchronous control system 1 as a whole can realize synchronous operation.

サブマスタの制御装置１０−２は、マスタの制御装置１０−１が故障等して、マスタの制御装置１０−１からの同期カウンタ値Ｖを受信できなかった場合、サブマスタモードからマスタモードに切り替え、自らが保持している同期運転用カウンタのカウンタ値を同期カウンタ値Ｖとして、スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎへ送信する。制御装置１０−３〜１０−ｎは、新たなマスタの制御装置１０−２からの同期カウンタ値Ｖを受信し、自らが保持している同期運転用カウンタの基準カウンタ値Ｕの位相及び周波数を、受信した同期カウンタ値Ｖの位相及び周波数に一致させる。このようにして、サブマスタの制御装置１０−２は、マスタモードに切り替わった後、自らが保持しているカウンタの同期カウンタ値Ｖに基づいて運転を行い、スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎも、自らが保持しているカウンタの基準カウンタ値Ｕに基づいて運転を行う。したがって、マスタの制御装置１０−１が故障等した場合であっても、サブマスタがマスタとして動作するようにしたから、引き続き、新たなマスタの制御装置１０−２及びスレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎは同期運転を維持することができる。そして、オペレータによる手動により、または自動的に同期制御システム１を停止させる。 The sub-master control device 10-2 switches from the sub-master mode to the master mode when the master control device 10-1 fails to receive the synchronization counter value V from the master control device 10-1. The counter value of the counter for synchronous operation held by itself is transmitted as a synchronous counter value V to the slave control devices 10-3 to 10-n. The control devices 10-3 to 10-n receive the synchronous counter value V from the new master control device 10-2, and determine the phase and frequency of the reference counter value U of the counter for synchronous operation held by itself. The phase and frequency of the received synchronization counter value V are matched. In this way, after switching to the master mode, the sub-master control device 10-2 operates based on the synchronous counter value V of the counter held by itself, and the slave control devices 10-3 to 10- n also operates based on the reference counter value U of the counter held by itself. Therefore, even if the master control device 10-1 is out of order, the sub-master operates as the master, so that the new master control device 10-2 and slave control devices 10-3 to 10-3 continue. 10-n can maintain synchronous operation. Then, the synchronization control system 1 is stopped manually or automatically by an operator.

〔２．制御装置の構成〕
次に、図１に示した同期制御システム１における制御装置１０の構成について説明する。図２は、制御装置１０の構成を示す図である。この制御装置１０は、通信部１１、同期制御部１２、速度指令設定部１３、速度制御部１４、電流制御部１５、ＰＷＭ回路１６、インバータ１７及び電流検出器１８を備えている。 [2. Configuration of control device]
Next, the configuration of the control device 10 in the synchronous control system 1 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the control device 10. The control device 10 includes a communication unit 11, a synchronization control unit 12, a speed command setting unit 13, a speed control unit 14, a current control unit 15, a PWM circuit 16, an inverter 17, and a current detector 18.

通信部１１は、他の制御装置１０との間で通信を行う。具体的には、マスタモードに設定されている場合は、同期制御部１２の後述するカウンタ１２２からカウンタ値を読み出し、同期カウンタ値Ｖとして送信する。また、スレーブモードに設定されている場合は、マスタの制御装置１０から同期カウンタ値Ｖを受信し、同期制御部１２の後述する制御部１２３に出力する。また、サブマスタに設定されている場合は、スレーブと同様の処理を行うことに加え、さらに、マスタの制御装置１０から同期カウンタ値Ｖを正しく受信できたか否かを判断する。すなわち、同期カウンタ値Ｖを受信してから次に同期カウンタ値Ｖを受信するまでの時間をカウントし、その時間が予め設定されたタイムアウト時間を越えるか否かを判断する。タイムアウトを判断した場合、自らの制御装置１０をサブマスタからマスタに切り替えるために、通信ＮＧの信号を、同期制御部１２の後述するモード設定部１２１に出力する。 The communication unit 11 communicates with another control device 10. Specifically, when the master mode is set, a counter value is read from a counter 122 described later of the synchronization control unit 12 and transmitted as a synchronization counter value V. When the slave mode is set, the synchronization counter value V is received from the master control device 10 and is output to the control unit 123 described later of the synchronization control unit 12. When the sub-master is set, in addition to performing the same processing as that of the slave, it is further determined whether or not the synchronization counter value V has been correctly received from the master control device 10. That is, the time from when the synchronization counter value V is received until the next synchronization counter value V is received is counted, and it is determined whether or not the time exceeds a preset timeout time. When the timeout is determined, a signal of communication NG is output to a mode setting unit 121 (to be described later) of the synchronization control unit 12 in order to switch the control device 10 from the sub master to the master.

同期制御部１２は、同期制御システム１を同期運転させるために機能し、後述するカウンタ値に基づいて、自らの制御装置１０の速度指令設定部１３及びＰＷＭ回路１６で用いる同期信号をそれぞれ生成し、速度指令設定部１３及びＰＷＭ回路１６にそれぞれ出力する。 The synchronization control unit 12 functions to cause the synchronization control system 1 to operate synchronously, and generates synchronization signals used by the speed command setting unit 13 and the PWM circuit 16 of its own control device 10 based on a counter value described later. And output to the speed command setting unit 13 and the PWM circuit 16, respectively.

速度指令設定部１３は、モータ１９を所定の速度で運転させるための速度指令が予め設定されており、同期制御部１２から同期信号を入力し、この同期信号に基づいて速度指令を出力するタイミングを調整する。ここで、入力する同期信号は、各制御装置１０間で同期しているから、出力する速度指令も各制御装置１０間で同期することになる。 The speed command setting unit 13 is preset with a speed command for causing the motor 19 to operate at a predetermined speed, and receives a synchronization signal from the synchronization control unit 12 and outputs a speed command based on the synchronization signal. Adjust. Here, since the input synchronization signal is synchronized between the control devices 10, the output speed command is also synchronized between the control devices 10.

速度制御部１４は、図８に示した電流指令演算部１０１０に相当し、速度指令設定部１３から入力する速度指令と、モータ１９の回転角を計測するエンコーダ２０から入力する速度検出との間の偏差を算出し、速度制御を行い、電流指令を生成する。電流制御部１５は、図８に示したＡＣＲ制御部１０１１に相当し、速度制御部１４から電流指令を入力し、電流検出器１８により検出した電流を入力し、電流制御を行い、電圧指令を生成する。 The speed control unit 14 corresponds to the current command calculation unit 1010 shown in FIG. 8 and is between the speed command input from the speed command setting unit 13 and the speed detection input from the encoder 20 that measures the rotation angle of the motor 19. Is calculated, speed control is performed, and a current command is generated. The current control unit 15 corresponds to the ACR control unit 1011 shown in FIG. 8, receives a current command from the speed control unit 14, inputs a current detected by the current detector 18, performs current control, and outputs a voltage command. Generate.

ＰＷＭ回路１６は、図８に示したＰＷＭキャリア発生回路１０１６、ＰＷＭパターン発生回路１０１７、デッドタイム回路１０１８及びゲート駆動回路１０１９に相当し、電流制御部１５から電圧指令を入力し、同期制御部１２から同期信号を入力し、同期信号を用いて三角波発生機能によるキャリア信号の位相及び周波数を調整し、ゲート信号を生成する。ここで、入力する同期信号は、各制御装置１０間で同期しているから、出力するゲート信号も各制御装置１０間で同期することになる。 The PWM circuit 16 corresponds to the PWM carrier generation circuit 1016, the PWM pattern generation circuit 1017, the dead time circuit 1018, and the gate drive circuit 1019 shown in FIG. 8, and receives a voltage command from the current control unit 15, and receives the synchronization control unit 12 A synchronization signal is input from, and the phase and frequency of the carrier signal by the triangular wave generation function are adjusted using the synchronization signal to generate a gate signal. Here, since the input synchronization signal is synchronized between the control devices 10, the output gate signal is also synchronized between the control devices 10.

インバータ１７は、ＰＷＭ回路１６からゲート信号を入力し、モータ１９へ駆動電流を供給する。ここで、入力するゲート信号は、制御装置１０間で同期しているから、供給する駆動電流も各制御装置１０間で同期することになる。 The inverter 17 inputs a gate signal from the PWM circuit 16 and supplies a drive current to the motor 19. Here, since the input gate signal is synchronized between the control devices 10, the supplied drive current is also synchronized between the control devices 10.

このような同期制御システム１では、各制御装置１０からモータ１９へ供給する駆動電流が同期しているから、例えばトランスファーマシンの多軸を同期運転させることができる。 In such a synchronous control system 1, since the drive current supplied from each control device 10 to the motor 19 is synchronized, for example, multiple axes of the transfer machine can be operated synchronously.

〔３．同期制御部〕
次に、図２に示した制御装置１０の同期制御部１２の構成について説明する。図３は、マスタの制御装置１０−１における同期制御部１２の構成を示す図であり、図４は、スレーブの制御装置１０−３等における同期制御部１２の構成を示す図であり、図５は、サブマスタの制御装置１０−２における同期制御部１２の構成を示す図である。図３、図４及び図５を参照して、この同期制御部１２は、モード設定部１２１、カウンタ１２２、制御部１２３及び同期信号生成部１２４を備えている。 [3. (Synchronous control unit)
Next, the configuration of the synchronization control unit 12 of the control device 10 shown in FIG. 2 will be described. 3 is a diagram illustrating a configuration of the synchronization control unit 12 in the master control device 10-1, and FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the synchronization control unit 12 in the slave control device 10-3 and the like. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the synchronization control unit 12 in the sub-master control apparatus 10-2. With reference to FIGS. 3, 4, and 5, the synchronization control unit 12 includes a mode setting unit 121, a counter 122, a control unit 123, and a synchronization signal generation unit 124.

同期制御部１２のモード設定部１２１は、自らの制御装置１０のモードを、図示しない入力部を介してオペレータの入力により予め設定し、そのモード情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する。前述したように、モードにはマスタ、スレーブ及びサブマスタの３つがある。また、モード設定部１２１は、サブマスタモードに設定している場合、後述する所定の条件を満たす場合、モードを切り替えてマスタモードに設定し、そのモード情報を通信部１１及び制御部１２３に新たに出力する。 The mode setting unit 121 of the synchronization control unit 12 sets the mode of its own control device 10 in advance by an operator input via an input unit (not shown), and outputs the mode information to the communication unit 11 and the control unit 123. As described above, there are three modes: master, slave, and submaster. When the sub master mode is set, the mode setting unit 121 switches the mode to the master mode when a predetermined condition described later is satisfied, and newly sets the mode information to the communication unit 11 and the control unit 123. Output to.

カウンタ１２２は、予め設定された時間で、０から予め設定された上限値まで徐々に増加し、上限値に達すると０にリセットするカウンタ値を生成する。すなわち、カウンタ１２２は、右肩上がりの、のこぎり波のカウンタ値を生成する。尚、各制御装置１０における同期制御部１２のカウンタ１２２には、同じ上限値が予め設定されているものとする。 The counter 122 gradually increases from 0 to a preset upper limit value in a preset time, and generates a counter value that is reset to 0 when the upper limit value is reached. That is, the counter 122 generates a counter value of a sawtooth wave that rises to the right. Note that the same upper limit value is set in advance in the counter 122 of the synchronization control unit 12 in each control device 10.

制御部１２３は、モード設定部１２１からモード情報を入力し、そのモードに従った処理を行う。詳細については後述する。同期信号生成部１２４は、カウンタ１２２からカウンタ値（マスタの場合は同期カウンタ値Ｖ、スレーブ及びサブマスタの場合は基準カウンタ値Ｕ）を入力し、ＰＷＭ回路１６にて用いる同期信号及び速度指令設定部１３にて用いる同期信号を生成し、生成した同期信号をＰＷＭ回路１６及び速度指令設定部１３にそれぞれ出力する。 The control unit 123 receives mode information from the mode setting unit 121 and performs processing according to the mode. Details will be described later. The synchronization signal generation unit 124 receives a counter value (a synchronization counter value V in the case of a master, and a reference counter value U in the case of a slave and a submaster) from the counter 122 and uses the synchronization signal and speed command setting unit used in the PWM circuit 16. 13 is generated, and the generated synchronization signal is output to the PWM circuit 16 and the speed command setting unit 13, respectively.

（３．１マスタの制御装置）
まず、図３を参照して、マスタの制御装置１０−１における同期制御部１２について説明する。モード設定部１２１は、オペレータの入力により予め設定されたマスタモードの情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する。これにより、通信部１１は、カウンタ１２２から定期的にカウンタ値を読み出し、同期カウンタ値Ｖとして送信する。また、制御部１２３は、マスタモードとしての処理を行う。尚、本発明の実施形態において説明する範囲内では、制御部１２３は、特に処理は行わない。 (3.1 Master control device)
First, the synchronization control unit 12 in the master control device 10-1 will be described with reference to FIG. The mode setting unit 121 outputs master mode information set in advance by an operator input to the communication unit 11 and the control unit 123. As a result, the communication unit 11 periodically reads the counter value from the counter 122 and transmits it as the synchronous counter value V. In addition, the control unit 123 performs processing as the master mode. It should be noted that the control unit 123 does not perform any particular processing within the range described in the embodiment of the present invention.

カウンタ１２２は、前述したように、０から予め設定された上限値までの、のこぎり波のカウンタ値を生成し、このカウンタ値は、通信部１１及び同期信号生成部１２４により読み出される。制御部１２３及び同期信号生成部１２４については前述したので説明を省略する。 As described above, the counter 122 generates a sawtooth counter value from 0 to a preset upper limit value, and the counter value is read by the communication unit 11 and the synchronization signal generation unit 124. Since the control unit 123 and the synchronization signal generation unit 124 have been described above, description thereof will be omitted.

（３．２スレーブの制御装置）
次に、図４を参照して、スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎにおける同期制御部１２について説明する。モード設定部１２１は、オペレータの入力により予め設定されたスレーブモードの情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する。これにより、通信部１１は、マスタの制御装置１０−１から同期カウンタ値Ｖを受信し、受信した同期カウンタ値Ｖを制御部１２３へ出力する。また、制御部１２３は、スレーブモードとしての処理を行う。詳細については後述する。 (3.2 Slave control device)
Next, the synchronization control unit 12 in the slave control devices 10-3 to 10-n will be described with reference to FIG. The mode setting unit 121 outputs slave mode information set in advance by an operator input to the communication unit 11 and the control unit 123. Accordingly, the communication unit 11 receives the synchronization counter value V from the master control device 10-1 and outputs the received synchronization counter value V to the control unit 123. Further, the control unit 123 performs processing as the slave mode. Details will be described later.

カウンタ１２２は、前述したように、０から予め設定された上限値までの、のこぎり波のカウンタ値を生成し、このカウンタ値は、制御部１２３及び同期信号生成部１２４により読み出される。制御部１２３は、通信部１１から同期カウンタ値Ｖを入力し、カウンタ１２２からカウンタ値（基準カウンタ値Ｕ）を読み出し、これらのカウンタ値Ｖ，Ｕに基づいて、同期ズレに相当する位相及び周波数を算出し、同期ズレをゼロにしたカウンタ設定値Ｖｓｅｔをカウンタ１２２に設定する。詳細については後述する。同期信号生成部１２４については前述したので説明を省略する。 As described above, the counter 122 generates a sawtooth counter value from 0 to a preset upper limit value, and the counter value is read by the control unit 123 and the synchronization signal generation unit 124. The control unit 123 inputs the synchronization counter value V from the communication unit 11, reads the counter value (reference counter value U) from the counter 122, and based on these counter values V and U, the phase and frequency corresponding to the synchronization shift And the counter setting value Vset with the synchronization deviation set to zero is set in the counter 122. Details will be described later. Since the synchronization signal generation unit 124 has been described above, a description thereof will be omitted.

（３．３サブマスタの制御装置）
次に、サブマスタの制御装置１０−２における同期制御部１２について説明する。モード設定部１２１は、オペレータの入力により予め設定されたサブマスタモードの情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する。これにより、通信部１１は、マスタの制御装置１０−１から同期カウンタ値Ｖを受信し、受信した同期カウンタ値Ｖを制御部１２３へ出力する。また、通信部１１は、前述したように、マスタの制御装置１０から同期カウンタ値Ｖを定期的に受信できたか否かを判断し、予め設定されたタイムアウト時間を越えた場合に、通信ＮＧの信号をモード設定部１２１に出力する。モード設定部１２１は、通信部１１から通信ＮＧを入力すると、設定しているモードをサブマスタからマスタに変更し、マスタの情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する。これにより、通信部１１及び制御部１２３は、前述したようなマスタモードとしての処理を行う。一方、モード設定部１２１からサブマスタモードの情報を入力した制御部１２３は、サブマスタモードとしての処理を行う。このサブマスタモードとしての処理はスレーブとしての処理と同様である。詳細については後述する。 (3.3 Sub-master control device)
Next, the synchronization control unit 12 in the sub-master control device 10-2 will be described. The mode setting unit 121 outputs information on the sub master mode set in advance by an operator input to the communication unit 11 and the control unit 123. Accordingly, the communication unit 11 receives the synchronization counter value V from the master control device 10-1 and outputs the received synchronization counter value V to the control unit 123. In addition, as described above, the communication unit 11 determines whether or not the synchronization counter value V can be periodically received from the master control device 10, and when the preset time-out time is exceeded, the communication unit NG The signal is output to the mode setting unit 121. When the communication NG is input from the communication unit 11, the mode setting unit 121 changes the set mode from the sub master to the master, and outputs the master information to the communication unit 11 and the control unit 123. As a result, the communication unit 11 and the control unit 123 perform processing as the master mode as described above. On the other hand, the control unit 123 that has received the sub master mode information from the mode setting unit 121 performs processing as the sub master mode. The processing as the sub master mode is the same as the processing as the slave. Details will be described later.

〔４．同期制御処理〕
次に、同期制御処理について説明する。図６は、同期制御メイン処理を示すフロー図である。この処理は、図２に示した通信部１１及び同期制御部１２により行われる。図６を参照して、通信部１１及び同期制御部１２の制御部１２３は、モード設定部１２１から入力した情報に基づいてモードを判断し（ステップＳ６０１）、マスタモードの場合はステップＳ６０２へ処理を移行し、スレーブモードの場合はステップＳ６０５へ処理を移行し、サブマスタモードの場合はステップＳ６０７へ処理を移行する。各制御装置１０は、モードが予め設定されているから、ステップＳ６０２、ステップＳ６０５及びステップＳ６０７のいずれかの処理へ移行する。 [4. (Synchronous control processing)
Next, the synchronization control process will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the synchronization control main process. This process is performed by the communication unit 11 and the synchronization control unit 12 illustrated in FIG. Referring to FIG. 6, control unit 123 of communication unit 11 and synchronization control unit 12 determines the mode based on information input from mode setting unit 121 (step S601), and in the case of the master mode, the process proceeds to step S602. In the slave mode, the process proceeds to step S605, and in the sub master mode, the process proceeds to step S607. Since each control device 10 has a mode set in advance, the process proceeds to one of steps S602, S605, and S607.

ステップＳ６０１によりマスタモードに設定されていると判断した場合、通信部１１は、カウンタ１２２からカウンタ値を読み出し（ステップＳ６０２）、そのカウンタ値を同期カウンタ値Ｖとしてサブマスタ及びスレーブの制御装置１０へ送信する（ステップＳ６０３）。そして、オペレータによる操作入力や制御装置１０の電源がＯＦＦする等により、マスタモードとして機能しなくなるまで、ステップＳ６０２及びステップＳ６０３を定期的に繰り返す（ステップＳ６０４）。 If it is determined in step S601 that the master mode is set, the communication unit 11 reads the counter value from the counter 122 (step S602), and transmits the counter value to the sub-master and slave control devices 10 as the synchronous counter value V. (Step S603). Then, step S602 and step S603 are periodically repeated until the function does not function as the master mode due to an operation input by the operator or the power supply of the control device 10 being turned off (step S604).

一方、ステップＳ６０１によりスレーブモードに設定されていると判断した場合、制御部１２３は、同期処理を行い（ステップＳ６０５）、オペレータによる操作入力や制御装置１０の電源がＯＦＦする等により、スレーブモードとして機能しなくなるまで、ステップＳ６０５を繰り返す（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０５の同期処理については後述する。 On the other hand, if it is determined in step S601 that the slave mode is set, the control unit 123 performs a synchronization process (step S605) and sets the slave mode as a result of an operation input by the operator, the power supply of the control device 10 being turned off, or the like. Step S605 is repeated until it stops functioning (step S606). The synchronization process in step S605 will be described later.

さらに、ステップＳ６０１によりサブマスタモードに設定されていると判断した場合、通信部１１は、前述したように、マスタの制御装置１０から同期カウンタ値Ｖを定期的に受信できたか否かを判断する（ステップＳ６０７）。そして、通信部１１は、予め設定されたタイムアウト時間を越えたと判断し、受信がＯＫでない場合（ステップＳ６０８：Ｎ）、通信ＮＧの信号をモード設定部１２１に出力する。モード設定部１２１は、通信部１１から通信ＮＧを入力すると、サブマスタからマスタにモードを変更し、マスタの情報を通信部１１及び制御部１２３に出力する（ステップＳ６１０）。これにより、通信部１１は、前述したようなマスタモードとしてステップＳ６０２及びステップＳ６０３の処理を行う。これに対し、通信部１１が、予め設定されたタイムアウト時間を越えていないと判断し、受信がＯＫである場合（ステップＳ６０８：Ｙ）、制御部１２３は、同期処理を行い（ステップＳ６０９）、オペレータによる操作入力や制御装置１０の電源がＯＦＦする等により、スレーブモードとして機能しなくなるまで、ステップＳ６０７、ステップＳ６０８及びステップＳ６０９を繰り返す（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０９の同期処理については後述する。 Further, when it is determined in step S601 that the sub master mode is set, the communication unit 11 determines whether or not the synchronization counter value V can be periodically received from the master control device 10 as described above. (Step S607). Then, the communication unit 11 determines that a preset time-out period has been exceeded, and if reception is not OK (step S608: N), outputs a communication NG signal to the mode setting unit 121. Upon receiving communication NG from the communication unit 11, the mode setting unit 121 changes the mode from the sub master to the master, and outputs the master information to the communication unit 11 and the control unit 123 (step S610). Thereby, the communication part 11 performs the process of step S602 and step S603 as master mode as mentioned above. On the other hand, when the communication unit 11 determines that the preset timeout time has not been exceeded and the reception is OK (step S608: Y), the control unit 123 performs a synchronization process (step S609), Steps S607, S608, and S609 are repeated until the slave mode does not function due to an operation input by the operator or the power supply of the control device 10 being turned off (step S606). The synchronization process in step S609 will be described later.

次に、図６のステップＳ６０５及びステップＳ６０９に示した同期処理について説明する。図７（１）は同期処理を示すフロー図であり、図７（２）は同期処理のタイムチャート図である。この処理は、図２に示した同期制御部１２の制御部１２３により行われる。図７（１）及び図７（２）を参照して、同期制御部１２の制御部１２３は、カウンタ１２２からカウンタ値（基準カウンタ値Ｕ）を読み出し（ステップＳ７０１）、通信部１１から受信した同期カウンタ値Ｖを入力し（ステップＳ７０２）、時刻Ｔ１における基準カウンタ値Ｕ１及び同期カウンタ値Ｖ１をそれぞれ特定する。 Next, the synchronization process shown in steps S605 and S609 in FIG. 6 will be described. FIG. 7A is a flowchart showing the synchronization process, and FIG. 7B is a time chart of the synchronization process. This process is performed by the control unit 123 of the synchronization control unit 12 shown in FIG. 7 (1) and 7 (2), the control unit 123 of the synchronization control unit 12 reads the counter value (reference counter value U) from the counter 122 (step S701) and receives it from the communication unit 11. The synchronization counter value V is input (step S702), and the reference counter value U1 and the synchronization counter value V1 at time T1 are specified.

ここで、図７（２）において、Ｓ１は、同期カウンタ値Ｖの波形であるのこぎり波のスタート時点、Ｓ２は、基準カウンタ値Ｕの波形であるのこぎり波のスタート時点、ｔ０は、同期カウンタ値Ｖのスタート時点Ｓ１から基準カウンタ値Ｕのスタート時点Ｓ２までの間の時間、すなわち同期ズレの位相である。また、ｔ１は、基準カウンタ値Ｕのスタート時点Ｓ２から時刻Ｔ１までの時間（サンプリング時間）、Ｖ１は、時刻Ｔ１における同期カウンタ値、Ｕ１は、時刻Ｔ１における基準カウンタ値、すなわち、サンプリング時間ｔ０における基準カウンタ値である。また、同期カウンタ値Ｖ及び基準カウンタ値Ｕの下限値（最小カウンタ値：本例の場合は０）及び上限値（最大カウンタ値）は同じ値であり、単位時間あたりのカウンタ値の変化量（傾き）も同じであるとする。つまり、周波数は同じであるとする。図７（２）から、基準カウンタ値Ｕの位相を時間ｔ１だけ左へずらすことにより、基準カウンタ値Ｕの位相及び周波数が同期カウンタ値Ｖの位相及び周波数に一致することがわかる。 Here, in FIG. 7B, S1 is the start time of the sawtooth wave that is the waveform of the synchronous counter value V, S2 is the start time of the sawtooth wave that is the waveform of the reference counter value U, and t0 is the sync counter value. This is the time between the start time S1 of V and the start time S2 of the reference counter value U, that is, the phase of the synchronization shift. Also, t1 is the time (sampling time) from the start time S2 of the reference counter value U to time T1, V1 is the synchronous counter value at time T1, and U1 is the reference counter value at time T1, that is, at the sampling time t0. Reference counter value. Further, the lower limit value (minimum counter value: 0 in this example) and the upper limit value (maximum counter value) of the synchronous counter value V and the reference counter value U are the same value, and the amount of change in the counter value per unit time ( It is assumed that the inclination is the same. That is, the frequency is the same. From FIG. 7B, it can be seen that the phase and frequency of the reference counter value U match the phase and frequency of the synchronous counter value V by shifting the phase of the reference counter value U to the left by the time t1.

図７（１）を参照して、制御部１２３は、時刻Ｔ１における基準カウンタ値Ｕ１と同期カウンタ値Ｖ１とを比較し、同じ値の場合（ステップＳ７０３：Ｙ）、同期が完了したものとして（ステップＳ７０４）処理を終了する。一方、同じ値でない場合（ステップＳ７０３：Ｎ）、時間ｔ０を算出する。具体的には、制御部１２３は、基準カウンタ値Ｕ＝０のスタート時点Ｓ２を開始時刻として時刻Ｔ１までの間の時間ｔ１を算出し、このサンプリング時間ｔ１、基準カウンタ値Ｕ１及び同期カウンタ値Ｖ１に基づいて、時間ｔ０を以下のように算出する。
ｔ０＝｛（Ｖ１−Ｕ１）／Ｕ１｝×ｔ１ Referring to FIG. 7 (1), the control unit 123 compares the reference counter value U1 and the synchronization counter value V1 at time T1, and if they are the same value (step S703: Y), it is assumed that the synchronization is completed ( Step S704) The process ends. On the other hand, if they are not the same value (step S703: N), the time t0 is calculated. Specifically, the control unit 123 calculates a time t1 from the start time S2 of the reference counter value U = 0 to the time T1, and calculates the sampling time t1, the reference counter value U1, and the synchronization counter value V1. Based on the above, time t0 is calculated as follows.
t0 = {(V1-U1) / U1} * t1

そして、制御部１２３は、基準カウンタ値Ｕの位相が時間ｔ０だけずれるように（時間軸のマイナス方向にシフトするように）、カウンタ１２２にカウンタ設定値Ｖｓｅｔを設定し、処理をステップＳ７０１に移行する。これにより、制御部１２３は、基準カウンタ値Ｕの位相及び周波数を同期カウンタＶの位相及び周波数に一致させることができるから、同期制御システム１全体として、同期運転を実現することができる。 Then, the control unit 123 sets the counter set value Vset in the counter 122 so that the phase of the reference counter value U is shifted by the time t0 (shifts in the negative direction of the time axis), and the process proceeds to step S701. To do. Thereby, since the control part 123 can make the phase and frequency of the reference | standard counter value U correspond to the phase and frequency of the synchronous counter V, it can implement | achieve synchronous operation | movement as the synchronous control system 1 whole.

以上のように、本発明の実施形態によれば、マスタの制御装置１０−１、サブマスタの制御装置１０−２、及びスレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎにより構成され、マスタの制御装置１０−１が、同期カウンタ値Ｖをサブマスタ及びスレーブの制御装置１０−２〜１０−ｎへ送信し、サブマスタ及びスレーブの制御装置１０−２〜１０−ｎが、受信した同期カウンタ値Ｖに基づいて自らの基準カウンタ値Ｕを調整することにより、同期制御システム１全体として同期運転を行う。そして、サブマスタの制御装置１０−２は、マスタの制御装置１０−１が故障する等して同期カウンタ値Ｖを受信することができない場合、サブマスタからマスタにモードを切り替え、カウンタ１２２からカウンタ値を読み出し、同期カウンタ値Ｖとしてスレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎへ送信する。スレーブの制御装置１０−３〜１０−ｎは、新たなマスタの制御装置１０−２から受信した同期カウンタ値Ｖに基づいて自らのカウンタ値Ｕを調整することにより、制御装置１０−２〜１０−ｎの同期運転を行う。これにより、マスタの制御装置１０−１が故障する等した場合であっても、制御装置１０−２〜１０−ｎの同期運転を維持することができる。そして、同期制御システム１を速やかに停止させることにより、モータの誤作動を最小限に抑えることができ、モータに接続されている負荷の破損を最小限に抑えることができる。また、マスタの制御装置１０−１の故障等に対応するために冗長化の同期制御システム１を構成する必要がないから、システム全体として簡易な構成で安全性を確保することができると共に、煩雑さを解消し、コストを低減することが可能となる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the master control device 10-1, the sub-master control device 10-2, and the slave control devices 10-3 to 10-n are configured as the master control device. 10-1 transmits the synchronization counter value V to the sub-master and slave control devices 10-2 to 10-n, and the sub-master and slave control devices 10-2 to 10-n based on the received synchronization counter value V. By adjusting its own reference counter value U, the synchronous control system 1 as a whole performs synchronous operation. If the master control device 10-1 fails to receive the synchronous counter value V due to a failure or the like, the sub master control device 10-2 switches the mode from the sub master to the master, and changes the counter value from the counter 122. Read and transmit as a synchronization counter value V to the slave control devices 10-3 to 10-n. The slave control devices 10-3 to 10-n adjust their own counter value U based on the synchronization counter value V received from the new master control device 10-2, thereby controlling the control devices 10-2 to 10-10. -N Synchronous operation is performed. Thereby, even if it is a case where the master control apparatus 10-1 breaks down, the synchronous operation of the control apparatuses 10-2 to 10-n can be maintained. And by stopping the synchronous control system 1 promptly, the malfunction of the motor can be minimized, and the breakage of the load connected to the motor can be minimized. Further, since it is not necessary to configure the redundant synchronous control system 1 in order to cope with a failure of the master control device 10-1, the safety of the entire system can be ensured with a simple configuration, and it is complicated. This eliminates the problem and reduces the cost.

また、本発明の実施形態によれば、同期制御システム１を構成する複数の制御装置１０のうちの１台をサブマスタモードに設定し、そのサブマスタの制御装置１０−２における通信部１１が、マスタの制御装置１０−１が故障する等して同期カウンタ値Ｖを受信することができない場合、通信ＮＧをモード設定部１２１に出力し、モード設定部１２１が、通信ＮＧを受信することにより、制御装置１０−２のモードをサブマスタからマスタに切り替えるようにした。これにより、制御装置１０−２はマスタとして動作するから、制御装置１０−２〜１０−ｎの同期運転を維持させることができる。したがって、簡単な構成により、マスタの制御装置１０−１の故障等に対応することができる。 In addition, according to the embodiment of the present invention, one of the plurality of control devices 10 constituting the synchronous control system 1 is set to the sub master mode, and the communication unit 11 in the sub master control device 10-2 includes: When the master control device 10-1 fails and cannot receive the synchronization counter value V, the communication NG is output to the mode setting unit 121, and the mode setting unit 121 receives the communication NG. The mode of the control device 10-2 is switched from the sub master to the master. Thereby, since the control apparatus 10-2 operates as a master, the synchronous operation of the control apparatuses 10-2 to 10-n can be maintained. Therefore, it is possible to cope with a failure or the like of the master control device 10-1 with a simple configuration.

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態の同期制御システム１は、個々のモータにより多軸を同期させる必要のあるシステムを例にして説明したが、その他のシステムにも適用がある。要するに、複数の制御装置１０が同期運転を行う必要のある同期制御システム１であれば、本発明を適用することができる。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. The synchronous control system 1 of the above embodiment has been described by taking as an example a system in which multiple axes need to be synchronized by individual motors, but may be applied to other systems. In short, the present invention can be applied to any synchronous control system 1 in which a plurality of control devices 10 need to perform synchronous operation.

また、前記実施形態の同期制御システム１では、図７に示したように、サブマスタ及びスレーブの制御装置１０−２〜１０−ｎの同期制御部１２における制御部１２３が、基準カウンタ値Ｕの位相を同期カウンタＶの位相に合わせることにより、同期ズレをなくすようにしたが、周波数が一致していない場合には、基準カウンタ値Ｕの基点（最小のカウンタ値となる時点）及び同期カウンタ値Ｖの基点をそれぞれ検出し、基準カウンタ値Ｕの基点間の時間から周波数を算出し、同様に、同期カウンタ値Ｖの基点間の時間から周波数を算出する。そして、周波数が異なる場合は、基準カウンタ値Ｕの周波数を同期カウンタ値Ｖの周波数に合わせることにより、同期ズレをなくすようにしてもよい。例えば、サブマスタ及びスレーブの制御装置１０−２〜１０−ｎの同期制御部１２における制御部１２３は、カウンタ１２２に対し、基準カウンタ値Ｕを生成するためのクロックの周期を変更する等して、基準カウンタ値Ｕの周波数を同期カウンタ値Ｖの周波数に合わせることにより、同期ズレをなくす。 Further, in the synchronization control system 1 of the embodiment, as shown in FIG. 7, the control unit 123 in the synchronization control unit 12 of the sub-master and slave control devices 10-2 to 10-n performs the phase of the reference counter value U. Is synchronized with the phase of the synchronization counter V to eliminate the synchronization shift. However, if the frequencies do not match, the base point of the reference counter value U (the time point when the minimum counter value is reached) and the synchronization counter value V , And the frequency is calculated from the time between the base points of the reference counter value U. Similarly, the frequency is calculated from the time between the base points of the synchronization counter value V. If the frequencies are different, the synchronization deviation may be eliminated by matching the frequency of the reference counter value U with the frequency of the synchronization counter value V. For example, the control unit 123 in the synchronization control unit 12 of the sub-master and slave control devices 10-2 to 10-n changes the clock cycle for generating the reference counter value U to the counter 122, etc. By synchronizing the frequency of the reference counter value U with the frequency of the synchronization counter value V, the synchronization deviation is eliminated.

また、サブマスタ及びスレーブの制御装置１０−２〜１０−ｎの同期制御部１２における制御部１２３は、前述した計算により、基準カウンタ値Ｕの位相がずれている時間ｔ０を複数回求めて平均値を算出し、その平均値の時間がゼロになるように、カウンタ１２２を設定するようにしてもよい。同様に、周波数が一致しない場合には、基準カウンタ値Ｕの周波数及び同期カウンタ値Ｖの周波数を複数回求めてそれぞれ平均値を算出し、その平均値の周波数の差がゼロになるように、カウンタ１２２を設定するようにしてもよい。 Further, the control unit 123 in the synchronization control unit 12 of the sub-master and slave control devices 10-2 to 10-n obtains the average value by obtaining the time t0 when the phase of the reference counter value U is shifted a plurality of times by the above-described calculation. And the counter 122 may be set so that the average time is zero. Similarly, when the frequencies do not match, the frequency of the reference counter value U and the frequency of the synchronization counter value V are obtained a plurality of times to calculate the average value, and the difference between the average value frequencies is zero. The counter 122 may be set.

本発明の実施形態による同期制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the synchronous control system by embodiment of this invention. 図１における制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus in FIG. マスタの同期制御部を説明する構成図である。It is a block diagram explaining the synchronous control part of a master. スレーブの同期制御部を説明する構成図である。It is a block diagram explaining the synchronous control part of a slave. サブマスタの同期制御部を説明する構成図である。It is a block diagram explaining the synchronous control part of a submaster. 同期制御メイン処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a synchronous control main process. （１）は同期処理を示すフロー図であり、（２）は同期処理のタイムチャート図である。(1) is a flowchart showing the synchronization process, and (2) is a time chart of the synchronization process. 従来の同期制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional synchronous control system.

Explanation of symbols

１同期制御システム
２通信線
１０制御装置
１１通信部
１２同期制御部
１３速度指令設定部
１４速度制御部
１５電流制御部
１６ＰＷＭ回路
１７インバータ
１８電流検出器
１９モータ
２０エンコーダ
１２１モード設定部
１２２カウンタ
１２３制御部
１２４同期信号生成部
１００１速度制御部
１００２電力変換ユニット
１０１０電流指令演算部
１０１１ＡＣＲ制御部
１０１２電流検出器
１０１３インバータ
１０１４シリアル送信回路
１０１５シリアル受信回路
１０１６ＰＷＭキャリア発生回路
１０１７ＰＷＭパターン発生回路
１０１８デッドタイム回路
１０１９ゲート駆動回路
１０２０ＰＬＬ発振回路
１０２１位相補正回路
１０２２通信線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Synchronous control system 2 Communication line 10 Control apparatus 11 Communication part 12 Synchronization control part 13 Speed command setting part 14 Speed control part 15 Current control part 16 PWM circuit 17 Inverter 18 Current detector 19 Motor 20 Encoder 121 Mode setting part 122 Counter 123 Control unit 124 Synchronization signal generation unit 1001 Speed control unit 1002 Power conversion unit 1010 Current command calculation unit 1011 ACR control unit 1012 Current detector 1013 Inverter 1014 Serial transmission circuit 1015 Serial reception circuit 1016 PWM carrier generation circuit 1017 PWM pattern generation circuit 1018 Dead Time circuit 1019 Gate drive circuit 1020 PLL oscillation circuit 1021 Phase correction circuit 1022 Communication line

Claims

In a synchronous control system that is configured by a plurality of control devices and each control device performs synchronous operation,
One of the plurality of control devices is a master control device, the other one is a sub-master, and the other than the master and sub-master is a slave control device,
The master controller is
The counter value is read out from the master counter held by itself as a synchronous counter value, and includes a transmission unit that transmits the synchronous counter value to another control device,
The sub-master and slave control devices are:
A receiving unit that receives a synchronization counter value from a transmitting unit of the master control device; and
The slave counter reads the counter value from the slave counter held by itself as a reference counter value, and the slave counter is synchronized with the master counter based on the synchronous counter value received by the receiving unit and the read reference counter value. Each has a control unit to adjust the counter value of the counter,
The sub-master control device operates as the master control device when the synchronization counter value is not received within a predetermined time.
A synchronous control system characterized by that.

The synchronous control system according to claim 1, wherein
The control unit included in the sub-master and slave control devices includes the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the time from the count start time of the slave counter to the time when the reference counter value is read. Based on the above, the time difference between the counter value of the master counter and the counter value of the slave counter is calculated, and the counter value of the slave counter is adjusted so that the time difference is zero.
A synchronous control system characterized by that.

In the control device in the synchronous control system configured by a plurality of control devices, each control device performs synchronous operation,
A mode setting unit for setting any one of the master mode, the sub master mode, and the slave mode;
A counter that generates a counter value by counting between a predetermined lower limit value and an upper limit value;
When the master mode is set by the mode setting unit, the counter value is read from the counter as a synchronous counter value, the synchronous counter value is transmitted to another control device, and the master mode or the slave mode is transmitted by the mode setting unit. Communication unit that receives the synchronization counter value from the control device set to the master mode, and
When the sub-master mode or the slave mode is set by the mode setting unit, the counter value is read from the counter as a reference counter value, and based on the synchronous counter value received by the communication unit and the read reference counter value A control unit that adjusts the counter value of the counter so that the counter is synchronized with the counter of the control device set to the master mode,
When the sub-master mode is set by the mode setting unit, when the communication unit does not receive a synchronization counter value from the control device set to the master mode within a predetermined time, the mode setting unit Switch from mode to master mode setting,
A control device characterized by that.

The control device according to claim 3,
When the sub-master mode or the slave mode is set by the mode setting unit, the control unit sets the reference counter value from the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the counter start time of the counter. The deviation time between the counter value of the counter of the control device set to the master mode and the counter value of the counter is calculated based on the time until the time of reading, and the deviation time becomes zero So as to adjust the counter value of the counter,
A control device characterized by that.

In the synchronous control method in the synchronous control system, which is configured by a plurality of control devices and each control device performs synchronous operation,
One of the plurality of control devices is a master control device, the other one is a sub-master, and the other than the master and sub-master is a slave control device,
A first step in which the master control device reads a counter value from a master counter held by itself as a synchronous counter value, and transmits the synchronous counter value to another control device;
A second step in which the sub-master and slave control devices receive a synchronization counter value from the master control device;
The control device of the sub-master and slave reads a counter value from a slave counter held by itself as a reference counter value, and based on the received synchronous counter value and the read reference counter value, the slave counter A third step of adjusting the counter value of the slave counter to be synchronized with
When the sub-master control device does not receive the synchronization counter value within a predetermined time, the slave counter held by itself is read as the master counter, and the counter value is read from the master counter as the synchronization counter value. A fourth step of transmitting to the control device;
A synchronization control method characterized by comprising:

In the synchronous control method according to claim 5,
The third step is based on the received synchronization counter value, the read reference counter value, and the time from the slave counter counter start time to the reference counter value read time. Calculating the deviation time between the counter value of the counter and the counter value of the slave counter, and adjusting the counter value of the slave counter so that the deviation time becomes zero,
A synchronization control method characterized by the above.