CN101160709A - 变频器及其编程装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的变频器及其编程装置，可保持稳定的品质，简单快速地开发变频器的应用程序。更具体地，预先向变频器编入已充分测试的执行代码模块(116～121)，在编程装置上使用与该执行代码模块(116～121)对应的功能块(101，102，109，113)和连接它们的连接线(105，106，111)编制应用程序的源代码，通过编译(122)这些代码，生成在选择上述执行代码模块的同时，也指定其执行顺序的连接信息列表(114)，将该连接信息列表(114)通过通信(123)下载至变频器并执行该应用程序。

Description

变频器及其编程装置
技术领域
本发明涉及可容易且高品质地自定义应用程序部的变频器。
背景技术
图11表示变频器一般的构成。
变频器1100由输入商用的交流电源1109供给用于驱动电动机1110的电力的功率部1106、控制该功率部1106的控制部1101及与外部通信的通信接口1111构成。
并且，功率部1106由输入商用的交流电源1109向功率变换部1108供给直流电力的电源部1107与控制从电源部1107供给的直流电力以供给用于按照运转规格驱动电动机1110的电力的功率变换部1108构成。
控制部1101由CPU1102与存储有在该CPU1102上执行的执行代码的执行代码部1103构成。而且，执行代码部1103由根据应用程序进行自定义的应用程序部1104与独立于应用程序的电动机控制部1105构成。
另外，在必要时，与用于开发应用程序1104的编程装置1120通过通信接口部1111连接。
应用程序部1104，通过在电脑等上实现的编程装置1120开发，转换为可执行的代码并向变频器1100下载。
应用程序部1104虽然是用于实现变频器1100的应用程序的部件，但其开发以如下方法进行。
以前，为了实现与标准的使用方法不同的应用程序，为确保稳定的品质，根据开发规定，需要采取在各步骤中进行开发，变更源代码，程序调试，在设计审查后认定并进行制品生产这样的方法。这种变更源代码、编译程序、向变频器1100下载执行代码进行程序调试的工序，需要反复进行至消除程序缺陷为止，存在过于花费时间不能灵活对应的问题。
为了改进这种情况，有如下几种方法。
其中之一的方法是：在编程装置1120上具有多个起各种作用而被模块化了的源代码，另外在编程装置1120上还具有多个对应这些被各种模块化了的源代码的功能块，在画面上显示这些块，通过其连接编制对应应用程序的源代码。并且，在编程装置1120上编译生成执行代码，再下载至变频器1100上(非专利文献1)。
另一种方法是：如图12、图13所示的各机种，将各种用途、功能的被模块化了的源代码预先通过以连接信息可连接的形态编入变频器1100内部，另一方面，在编程装置1120上准备与已编入变频器1100内部的被模块化了的源代码对应的功能块。并且，通过其连接编制应用程序的源代码，将其连接信息转换为连接常数的组合设定于变频器1100(非专利文献2)。
再者，所谓“连接常数”是表示功能块的连接的常数，与称为“常数”的功能块仅为了其计算而使用的常数不同。
非专利文献1：Control Techniques Drives，Ltd.User Guide UD70 LargeOption Module and software for Unidrive，Part Number：0447-0017，IssueNumber：2
非专利文献2：SSD Drives，Inc.Instruction Manual RG352747 Issue 6.1
发明内容
可是，在上述前一种方法中，由于在编程装置1120上管理功能块的源代码，所以有可能误改版，或者因改版后的测试不充分而产生计算结果溢出，或者在下载时产生存储器重叠等，存在可靠性欠缺的问题。
另外，由于生成对应应用程序的全部执行代码，所以也存在编译及下载花费时间导致开发效率不高的问题。
这点，后一种方法将各功能块的执行代码预先编入变频器1100，可大幅度地降低前面所述的可靠性问题。另外，下载的仅是功能块的连接信息等，功能块自身的执行代码未成为编译或下载的对象。因而，虽然也可以避免在编译或下载上花费时间的问题，但还具有以下问题。
由于编入变频器1100的所有的功能块总是处于运转的状态，在与应用程序无关的处理上也浪费CPU时间，导致有效使用的处理时间变少，所以需要将应用程序部1104作为用途不同的专用软件分开运用。另外，存在各机种、用途的功能块较大，处理也繁重，缺乏通用性的问题。
即，虽然在已准备的各机种的应用程序附图上可以实现端子的连接、常数的设定变更，但不能使用在其它机种上使用的功能块图，或者不能组合制作新的功能块。另外，存在各个功能块含有大量固定的处理、通用性较低的问题。
例如，在图12所示的应用程序附图1中，虽然表示卷绕机用的应用程序的功能块图，但这是作为机种A用而准备的附图，不能使用于或应用于图13所示的机种B。另外，如图13所示的应用程序附图2也同样不能使用于机种A。
这样，不能实现大幅度的变更及已编制完成的特定应用程序向其它机种的扩展或执行代码的再利用。另外，已准备的功能块不管是否以连接线连接，始终运转，越是多功能，处理时间的浪费越大。
如以上所述，现有技术中存在可自定义的范围狭窄、不能向它机种扩展这样的自由度低下、越是多功能CPU1102针对执行代码的处理越繁重等的问题。
在本发明中，提供一种为了对应变频器1100的各种用途，而在控制部1101的执行代码部1103中根据标准改变应用程序1104部，可以以简单且稳定的品质专门对应的变频器1100及其编程装置1120。
本发明方案1提供的变频器，由如下部件构成：由电源部与功率变换部构成的功率部；由执行代码部和执行该执行代码的CPU构成的控制部，所述执行代码部由应用程序部与电动机控制部构成；及与外部通信的通信接口部，其特征在于：
将在预先编入所述变频器的多个执行代码模块中选择应用程序所需要的所述执行代码模块，同时也指定其执行顺序的连接信息通过所述通信接口部向所述变频器下载，根据该连接信息执行所述执行代码模块。
本发明方案2提供的变频器的编程装置，所述变频器由如下部件构成：由电源部与功率变换部构成的功率部；由执行代码部和执行该执行代码的CPU构成的控制部，所述执行代码部由应用程序部与电动机控制部构成；及与外部通信的通信接口部，其特征在于：
根据功能块和连接它们的连接线编制应用程序的源代码，生成所述连接信息。
本发明方案3提供的编程装置，其特征在于：所述连接信息通过所述通信接口部向所述变频器下载。
本发明方案4提供的编程装置，其特征在于：所述功能块是与预先编入所述变频器的所述执行代码模块对应的功能块，或者是将该功能块与所述连接线组合重新编制的功能块。
本发明方案5提供的编程装置，其特征在于：所述连接线具有实数值或逻辑值的类型。
本发明方案6提供的编程装置，其特征在于：在画面上可显示与所述变频器的连接或未连接的状态。
本发明方案7提供的编程装置，其特征在于：在画面上可显示所述连接信息的使用率。
本发明方案8提供的编程装置，其特征在于：在画面上可显示所述应用程序部的处理时间占有率。
根据方案1所述的发明，只要下载在预先编入变频器1100的执行代码模块中选择应用程序所需要的执行代码模块，同时也指定执行顺序的连接信息列表1 14即可，由于不需要下载执行代码模块其自身，所以大幅度地提高应用程序的开发效率。另外，由于执行代码模块在已充分测试的基础上预先编入变频器1100内部，所以也大幅度地提高可靠性。
根据方案2所述的发明，在编程装置1120的画面上，通过与执行代码模块对应的功能块和所述连接线，可很容易地编制应用程序的源代码，可以以其为基础生成连接信息列表114。
根据方案3所述的发明，可很容易地将生成的连接信息列表114从编程装置1120向变频器1100下载。
根据方案4所述的发明，可将组合现存的功能块而成的新的功能块用于应用程序的编制。
根据方案5所述的发明，在用连接线连接功能块之际，不会将类型不同的端子误连接，可提高连接信息列表114的品质。
根据方案6所述的发明，由于编程装置1120与变频器1100的连接或未连接的状态可显示在编程装置1120的画面上，所以可很容易地知道是否可以向变频器1100下载所述连接信息。
根据方案7所述的发明，由于在编程装置1120的画面上显示所述连接信息的使用率，所以可很容易地知道是否能进一步添加应用程序。
根据方案8所述的发明，由于在编程装置1120的画面上显示所述应用程序部1104的处理时间占有率，所以可以很容易地知道控制部1101的CPU1102的处理能力是否具有余量。
附图说明
图1是本发明第一实施例的功能块图及处理的流程。
图2是本发明第二实施例的时间图。
图3是本发明第二实施例的功能块图。
图4是功能块的标签画面构成。
图5是本发明第二实施例中的编程装置的画面例。
图6是第二实施例中显示的编译错误的画面。
图7是IL(指令表)。
图8是ST(结构化文本)。
图9是LD(梯形图)。
图10是SFC(顺序功能图)。
图11是变频器的一般构成。
图12是应用程序的附图例1。
图13是应用程序的附图例2。
符号说明
101-模拟输入1功能块；102-模拟输入2功能块；103-模拟输入1输出端子序号；104-模拟输入2输出端子序号；105-连接线1；106-连接线2；107-加法器输入1端子序号；108-加法器输入2端子序号；109-加法器功能块；110-加法器输出端子序号；111-连接线3；112-频率指令输入端子序号；113-频率指令功能块；114-连接信息列表；115-JUMP列表；116-端子序号01处理流程图；117-端子序号03处理流程图；118-端子序号02处理流程图；119-端子序号04处理流程图；120-端子序号05处理流程图；121-端子序号06处理流程图；122-编译；123-通信；124-执行代码模块列表；300-数字输入端子1功能块；301-逻辑间隔计时器功能块；302-逻辑非运算功能块；303、304-逻辑与运算功能块；305-正转运转指令功能块；306-反转运转指令功能块；307-常数输入功能块1；308-常数输入功能块2；309-二输入数值选择功能块；310-频率指令功能块；311-逻辑输出状态监视器；312-数值输出监视器；313-逻辑输出端子；314-逻辑输入端子；315-数值输出端子；316-数值输入端子；400-功能块标签窗口；401-逻辑与运算功能块；402-逻辑或运算功能块；403-逻辑非运算功能块；404-逻辑触发器电路功能块；405-逻辑延时器电路功能块；406-逻辑间隔计时器电路功能块；407-常数输出功能块标签；408-逻辑运算功能块标签；409-数值运算功能块标签；410-复合功能功能块标签；411-固定值功能块标签；412-子程序功能块标签；500-编程装置编辑画面；501-菜单栏；502-功能块图编辑页面；503-项目窗口；504-属性窗口；505-功能块标签窗口；506-页面图标；507-子程序文件夹；508-子程序图标；509-存储器使用率显示；510-连接/未连接状态显示；511-处理时间占有率监视器；512-功能块选择光标；513-功能块标记；514-功能块ID号；601-数字输入端子2功能块；602-编译结果输出窗口；1100-变频器；1101-控制部；1102-CPU；1103-执行代码部；1104-应用程序部；1105-电动机控制部；1106-功率部；1107-电源部；1108-功率变换部；1109-交流电源；1110-电动机；1111-通信接口部(I/F部)；1200-编辑画面；1201-模拟输入1功能块；1202-模拟输入2功能块；1203-数字输入1功能块；1204-数字输入2功能块；1205-直径运算功能块；1206-时序/逻辑指令功能块；1207-模拟输出功能块；1208-频率指令功能块；1209-变频器本体；1300-编辑画面；1301-模拟输入1功能块；1302-模拟输入2功能块；1303-模拟输入3功能块；1304-数字输入1功能块；1305-数字输入2功能块；1306-数字输入3功能块；1307-加法器；1308-时序/逻辑指令功能块；1309-PID功能块；1310-频率指令功能块；1311-变频器本体。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
实施例1
图1表示本发明的第1实施例，为了便于理解，举如下的应用程序为例进行说明：用加法器109将模拟输入1101与模拟输入2102相加生成频率指令113这样的应用程序。
首先，如图1上侧所示，使用编程装置1120编制应用程序的源代码。即，将模拟输入1 101、模拟输入2 102、加法器109、频率指令113的各功能块配置于编程装置1120的画面上，通过用连接线连接这些功能块编制源代码。
这些源代码被进行编译122，应该执行的执行代码模块和有关其执行顺序的信息生成为连接信息列表114。
即，该连接信息列表114的连接常数No.栏的常数序号表示执行顺序，在作为其常数设定值的端子序号栏内设定各功能块具有的固有端子序号。
在变频器内，该端子序号和与其对应的功能块的执行代码模块，由于在执行代码模块列表124中对应配置，所以可根据端子序号确定执行代码模块。
再者，各功能块的执行代码由于预先编入变频器内部，所以不需要重新下载。
对于本实施例的连接信息列表114具体进行说明。
在连接线1 105的输入信息的连接常数1上设定模拟输入1 101的输出端子序号01 103，在相同的连接线1 105的输出信息的连接常数2上设定加法器109的输入1端子序号03 107。接着，在连接线2 106的输入信息的连接常数3上设定模拟输入A2 102的输出端子序号02 104，在相同的连接线2 106的输出信息的连接常数4上设定加法器109的输入2端子序号04 108。最后，在连接线3 111的输入信息的连接常数5上设定加法器109的输出端子序号05 110，在相同的连接线3 111的输出信息的连接常数6上设定频率指令113的输入端子序号06 112。
这些连接信息经由RS232C等的通信123下载至变频器1100，设定为存储于应用程序部1104的JUMP列表115。再者，用于进行模拟输入1 101、模拟输入2 102、加法器109、频率指令113的实际处理的执行代码，由于以对应这些端子序号的形式预先编入变频器1100的应用程序部1104，所以不需要重新下载。
另外，连接信息列表114与JUMP列表115分别是编程装置1120、变频器1100中的称呼，虽然称呼相互不同，但内容相同。
接下来，对于变频器1100中的应用程序部1104的执行进行说明。
变频器1100的应用程序部1104的执行，虽然基于该JUMP列表115进行，但如图1的下侧所示，按JUMP列表115的连接常数No.的顺序执行。
即，对执行代码模块列表124进行检索并选择与JUMP列表115的连接常数No.所设定的端子序号对应的执行代码模块，从而转入执行。
从上开始依次说明对应JUMP列表115的端子序号的处理。
A1 116：在本处理中，在移交用的工作存储器内存储模拟输入1功能块101的数据。
+输入1 117：将已先存储的工作存储器的内容存储在连接地址的加法器功能块109的输入1的工作存储器内。
A2 118：在本处理中，在移交用的工作存储器内存储模拟输入2功能块102的数据。
+输入2 119：将已先存储的工作存储器的内容存储在连接地址的加法器功能块109的输入2的工作存储器内。
Add 120：在本处理中，在移交用的工作存储器内存储将加法器功能块109的输入1与输入2的工作存储器的内容相加所得的值。
频率指令121：将已先存储的工作存储器的内容存储在频率指令功能块113内。将该频率指令113的输出输入图13的电动机控制部1105。
这样，根据本发明，可以以简单且稳定的品质实现自由度较高的自定义对应。
实施例2
接下来，对于第2实施例进行说明，以生成如图2那样的简单的模式运转应用程序为例进行说明。
在图2的时间图中，为了按实线所示的运转频率的模式进行运转，需要给予电动机控制部1105在该图中以虚线表示的频率指令。为了生成这种频率指令，首先使用编程装置1120编制图3所示的功能块图以作为应用程序源代码。
S1 300为变频器1100的数字输入端子1功能块，INTVL TMR301为逻辑间隔计时器功能块，NOT302为逻辑非运算功能块，AND(303、304)为逻辑与运算功能块，FwdCMD305为输出针对电动机控制部1105的正转运转指令的正转运转指令功能块，RevCMD306为输出针对电动机控制部1105的反转运转指令的反转运转指令功能块，Q1-01 307为输入基于常数的设定值的常数输入功能块1，Q1-02 308为输入基于常数的设定值的常数输入功能块2，NUMS309为选择二个数值输入的二输入数值选择功能块，FreqCMD310为输出针对电动机控制部1105的频率指令的频率指令功能块。
这些功能块如图4所示，在Tab(407～411)内部作为可使用于各种机种、用途的标准的且视觉上可理解功能的功能块而准备。且对应各功能块的执行代码，在已充分测试基础上，预先编入变频器1100内的应用程序部1104。
在源代码编制时，功能块在编程装置1120中，由上述的TAB处拖曳，可下落配置于画面程序页的任意位置上。
在将功能块配置于画面上后，可点击端子部分与其它功能块连接。端子通过标号可判别出逻辑值、实数值或其它类型，即使试图使不同类型的端子彼此连接，也不能实现连接。
另外，虽然也有在功能上不可能实现的连接，但其在编译时也作为错误显示。例如图6所示，在现有的页面上添加作为端子输入S2 601的数字输入端子2功能块，当与其它的功能块均不连接地进行编译时，在编译结果输出窗口602上显示错误内容与错误的个数，从而结束编译。再者，编译结果输出窗口602在开始编译时显现在画面上。
各个功能块的信息(常数、名称等)，在点击选择的状态下显示在图5的属性504内，可以编辑。在图5的例子中，显示在正转频率指令功能块的属性504内，ID序号设定为“8”，标记设定为“正转频率指令”，用户常数2设定为“50.0”。
另外，该页面的应用程序部的源代码可作为项目存储在如图5所示的项目窗口503所显示的文件夹内。
同样，在图5的项目窗口503的子程序文件夹507中可建立新建页面，编制新的子程序。这里已编制的功能块图作为一个子程序功能块，可从图4的功能块标签窗口的子程序标签412中选择使用。
作为程序的容量限制，虽然有连接信息个数即连接信息列表114的行数的限制，但为了告知其使用状况，而以其上限为100％，将当前连接信息的使用率以％显示在图5的画面下部的存储器使用率显示509上。该显示既可以直接显示正在使用的连接信息的个数，还可以以％显示可使用的连接信息数或者直接显示其个数。
为了表示编程装置1120与变频器1100是否可以通信，而在图5的画面右下例如以蓝色/红色显示编程装置1120与变频器1100本体的连接/未连接状态510。
对于应用程序部1104的处理时间占有多少CPU1102全部可利用的处理时间的情况，在图5的画面中央下的处理时间占有率监视器511上显示。在与变频器1100本体未连接(脱机)时，显示以已选择的功能块的预计处理时间的总和除以CPU1102全部可利用的处理时间所得的值；在已连接(联机)时，读取并显示变频器1100所具有的实际效果值。
图3的S1功能块300的输出端子如逻辑输出端子313所显示。这表示作为间隔计时器301的输入，若为逻辑输入端子314，则可以连接，若为数值输入端子则不能连接。
同样，Q1-02 308的输出为数值输出端子315，其可以与作为数值输入端子的二输入数值选择功能块309的输入端子316连接，不能与逻辑输入端子连接。
接下来，说明图3的实施例的动作。
S1 300是变频器1100的输入端子1，以其为模式运转的开始指令。当关闭输入端子指令时，则S1 300的输出为True“1”，如图2所示启动运转指令。
该输出信号输入AND(303，304)、INTVL TMR301，当输入INTVLTMR301时，则计时器动作，反复进行ON/OFF。该输出信号与S1 300的输出信号一起进入AND电路(303，304)，分别输入正转指令305、反转指令306。再者，ON时间常数与OFF时间常数可通过图5的画面右侧属性504设定或参照。
另外，将来自INTVL TMR301的输出与各常数(307，308)作为正转指令/反转指令输入NUMS309，通过INTVL TMR301输出的ON/OFF，NUMS309的输出切换为正转时频率指令307/反转时频率指令308，作为最终的频率指令输入频率指令310。
这些正转指令305、反转指令306、频率指令310的输出，输入图11的电动机控制部1105，实现如图2的运转频率所示的运转。
如上所述，应用程序的源代码在编程装置1120上转换为连接信息，通过通信接口1111下载至变频器1100。在变频器1100中，通过实施例1所述的结构，仅运行与根据连接信息选择的功能块对应的执行代码，在编程装置1120的画面上执行以功能块图表现的应用程序。这样，由于应用程序部的执行代码仅在被选择的时候执行，所以可减小CPU1102中处理时间的浪费。
另外，对于应用程序源代码的编制，不仅可以使用如上述的功能块图(FBD：功能块图)，而且也可以使用如图7的IL：指令表、如图8的ST：结构化文本、如图9的LD：梯形图、如图10的SFC：顺序功能图等。
图7的情形，用文本编辑器编制IL，以将IL转变为连接信息的编译程序处理，生成如图1所示的连接信息列表114。
图8的情形，用文本编辑器编制ST，以将ST转变为连接信息的编译程序处理，生成如图1所示的连接信息列表114。
图9的情形，用梯形图编辑器编制LD，以将LD转变为连接信息的编译程序处理，生成如图1所示的连接信息列表114。
图10的情形，用SFC编辑器编制SFC，以将SFC转变为连接信息的编译程序处理，生成如图1所示的连接信息列表114。
在生成连接信息列表114后，其被向变频器下载并执行的结构与FBD的情形相同。
这样，现有技术不可能实现的轻松地开发高品质应用程序，通过本发明可实现。
本发明提供一种可以容易且高品质地对应变频器在产业上的各种应用的变频器及其编程装置。

Claims (8)

1.一种变频器，由如下部件构成：由电源部与功率变换部构成的功率部；由执行代码部和执行该执行代码的CPU构成的控制部，所述执行代码部由应用程序部与电动机控制部构成；及与外部通信的通信接口部，其特征在于：
将在预先编入所述变频器的多个执行代码模块中选择应用程序所需要的所述执行代码模块，同时也指定其执行顺序的连接信息通过所述通信接口部向所述变频器下载，根据该连接信息执行所述执行代码模块。
2.一种变频器的编程装置，所述变频器由如下部件构成：由电源部与功率变换部构成的功率部；由执行代码部和执行该执行代码的CPU构成的控制部，所述执行代码部由应用程序部与电动机控制部构成；及与外部通信的通信接口部，其特征在于：
根据功能块和连接它们的连接线编制应用程序的源代码，生成连接信息。
3.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：所述连接信息通过所述通信接口部向所述变频器下载。
4.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：所述功能块是与预先编入所述变频器的所述执行代码模块对应的功能块，或者是将该功能块与所述连接线组合重新编制的功能块。
5.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：所述连接线具有实数值或逻辑值的类型。
6.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：在画面上可显示与所述变频器的连接或未连接的状态。
7.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：在画面上可显示所述连接信息的使用率。
8.根据权利要求2所述的编程装置，其特征在于：在画面上可显示所述应用程序部的处理时间占有率。
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