数字控制电源装置以及生产管理系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种数字控制电源装置以及生产管理系统。数字控制电源装置具备：开关元件，其根据接收到的栅极信号对输入电压进行变换来输出已变换电压；平滑电路，其使该已变换电压平滑作为电源电压输出；AD变换器，其对来自平滑电路的电源电压进行AD变换来输出电源电压数字数据；PID控制器，其针对设定值与电源电压数字数据之间的偏差进行PID控制运算；开关驱动电路，其基于PID控制器的运算结果来生成栅极信号；控制参数调整器，其基于电源电压数字数据表示的每个抽样的变动履历来动态地自动调整PID控制器的控制参数；控制参数输出部，其输出PID控制器的控制参数。

【技术实现步骤摘要】
数字控制电源装置以及生产管理系统
本专利技术涉及一种数字控制电源装置以及具备该数字控制电源装置的生产管理系统，特别是涉及一种具有控制参数的自动调整功能的数字控制电源装置以及具备该数字控制电源装置的生产管理系统。
技术介绍
图12表示具有一般的自动调整功能的数字控制电源装置。一般来说，为了进行稳定的直流电压输出而具有自动调整功能的数字控制电源装置501具有开关元件511、平滑电路512、模拟数字变换器513、开关驱动电路515、数字控制部531。开关元件511例如是FET(FieldEffectTransistor，场效应晶体管)，根据接收到的栅极信息对该开关元件511进行接通断开驱动，由此来对预定的输入电压Vin进行变换，例如输出PWM调制后的电压。平滑电路512用于使从开关元件511输出的PWM调制后的电压变得平滑，由扼流圈L和输出电容Cout构成。把从该平滑电路512输出的电压作为来自数字控制电源装置501的直流电源电压Vout进行输出，施加给与数字控制电源装置501相连接的负载(未图示)。为了自动调整直流电压输出，向数字控制部531反馈从数字控制电源装置501输出的电源电压Vout。模拟数字变换器513把从平滑电路512输出的电源电压进行模拟数字变换来输出电源电压数字数据。把从模拟数字变换器513输出的电源电压数字数据输入给数字控制部531。数字控制部531包含：PID控制器514，其针对设定值与从模拟数字变换器513输出的电源电压数字数据之间的偏差进行PID控制运算；控制参数调整器516，其基于电源电压数字数据表示的每个抽样的变动履历，动态地自动调整在PID控制器514的PID控制运算中使用的控制参数(比例增益、微分增益、积分增益)。开关驱动电路515基于PID控制器514的运算结果，生成用于对开关元件511进行接通断开驱动的栅极信号，向开关元件511的栅极进行输出。在这样的数字控制电源装置501中，由于各种噪声的影响或内部模拟电路的老化、或者与数字控制电源装置501相连接的负载的状况等各种原因，在从数字控制电源装置501输出的电源电压Vout中可能产生变动。控制参数调整器516通过实时地调整在PID控制器514的PID控制运算中使用的控制参数，能够维持从数字控制电源装置501输出的电源电压Vout稳定的直流电压输出。例如，当平滑电路512内的输出电容Cout由于老化而静电容量降低时，从平滑电路512输出的电压(即，从数字控制电源装置501输出的电源电压Vout)的变动可能增大，但是通过控制参数调整器516实时调整在PID控制器514的PID控制运算中使用的控制参数，能够大致恒定地保持从数字控制电源装置501输出的电源电压Vout。例如，如日本特表平11－510932号公报所记载的那样，已知在以数字控制电源装置为首的各种控制装置中广泛使用的用于自动调整PID控制器的控制参数的各种算法。另一方面，在装入了直流电源的各种电气装置中，当在直流电源中发生异常时可能会对该电器装置以及该电器装置附带的设备造成各种影响，所以检测直流电源的故障是重要的。例如，如日本特开平2－145977号公报所记载的那样，具有一种电源监视装置，其监视直流电源的输出电压与基准电压之间的偏差和直流电源的波纹电压来检测直流电源的异常。例如，如日本特开2005－172653号公报所记载的那样，具有电源装置的寿命监视装置，其利用电源装置的寿命取决于电解电容器的寿命，并且电解电容器达到寿命表现为装置的输出电压的波纹电压的增大的现象来判定电源装置的寿命。例如，如日本特开平5－56629号公报所记载的那样，作为在工业方面使用的电力变换装置，通过在电力变换装置内部设置的部件劣化检测电路输出电力变换装置自身的维护检查信息，将用于推定劣化的进行度(寿命)的推定模型与运行状况进行对照来推定部件的残余寿命。另外，在制造工厂中，通过机床、注射成型机、或者电弧焊接等机器人这样的制造机械来进行工件的加工或焊接等作业。另外，为了加工工件，通过多个制造机械来构筑生产线，例如构筑制造单元。此时，经由通信网络由单元控制装置控制构筑制造单元的各制造机械。单元控制装置进一步通过上位的生产管理装置来指示生产计划。在这样的生产管理系统中，作为在制造机械、单元控制装置以及生产管理装置的各设备的控制系统中使用的直流电源，广泛寻求能够供给稳定的直流电压输出，且具有高可靠性的电源装置。在具有对构筑了制造单元的多个制造机械进行控制的单元控制装置以及对该单元控制装置指示生产计划的生产管理装置的生产管理系统中，一个设备的异常会对整个系统造成巨大的影响，使得工厂的生产性显著降低。特别是，作为电源装置广泛使用了用于各设备的控制系统的直流电源，所以电源装置的异常直接关系到控制系统的故障。为了充分发挥作为电源装置的一种的具有自动调整功能的数字控制电源装置的能够维持稳定的直流输出电压的性能，优选在数字控制电源装置发生异常前，为了事前维护能够检测数字控制电源装置的劣化。例如根据日本特开平2－145977号公报以及日本特开2005－172653号公报的技术，通过监视输出电压和波纹电压等物理属性值来检测电源异常，但是需要另外设置用于监视物理属性值的硬件电路，因此具有需要追加成本的缺点。另外，一般电源性能是逐渐劣化，但是在日本特开平2－145977号公报以及日本特开2005－172653号公报的技术中，因为在输出电压或波纹电压中不发生变化时无法检测出异常，所以不适合于事前维护，在检测出电源的异常时已经对装入了该电源的设备或整个系统造成影响的可能性高。另外，在用于异常检测的阈值设定不恰当时，可能会过早地检测出异常，或者异常检测延迟而赶不上维护作业。例如日本特开平5－56629号公报的技术也需要另外设置用于监视动作状况的硬件电路，因此具有需要追加成本的缺点。特别是越想确认详细的动作状况就越需要追加硬件电路。另外，因为使用推定模型来进行寿命判定，所以在推定模型不准确时，在判定出的寿命终结之前电源发生了异常，可能产生装入了该电源的设备或整个系统的动作突然停止这样的情况。另外，日本特表平11－510932号公报虽然公开了自动调整PID控制器的控制参数的算法，但是没有公开为了事前维护而事前检测数字控制电源装置的异常发生的技术。为了确保能够在数字控制电源装置实际发生异常之前进行针对该数字控制电源装置的维护作业的时间，如果能够在事前使作业者知道近期有可能发生异常，则能够充分地发挥可维持稳定的直流输出电压这样的数字控制电源装置的性能。特别是，在由制造机械、单元控制装置以及生产管理装置组成的生产管理系统中，因为在各设备中装入的数字控制电源装置的故障对整个系统造成巨大的影响，使得工厂的生产性显著降低，所以对于数字控制电源装置的预防维护(事前维护)的重要度高。
技术实现思路
因此，本专利技术期望提供一种能够在异常发生前切实地进行催促维护的事前通知，低成本的数字控制电源装置以及具备该数字控制电源装置的生产管理系统。在本公开的第一方式中，数字控制电源装置具备：开关元件，其根据接收到的栅极信号被进行接通断开驱动，由此对预定的输入电压进行变换来输出已变换电压；平滑电路，其使从开关元件输出的已变换电压平滑后作为电源电压而输出；模拟数字本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字控制电源装置，其特征在于，具备：开关元件，其根据接收到的栅极信号被进行接通断开驱动，由此对预定的输入电压进行变换来输出已变换电压；平滑电路，其使从所述开关元件输出的所述已变换电压平滑后作为电源电压而输出；模拟数字变换器，其对从所述平滑电路输出的所述电源电压进行模拟数字变换来输出电源电压数字数据；PID控制器，其针对设定值与从所述模拟数字变换器输出的电源电压数字数据之间的偏差进行PID控制运算；开关驱动电路，其基于所述PID控制器的运算结果来生成用于对所述开关元件进行接通断开驱动的栅极信号；控制参数调整器，其基于所述电源电压数字数据表示的每个抽样的变动履历来动态地自动调整在所述PID控制器的PID控制运算中使用的控制参数；控制参数输出部，其输出在所述PID控制器的PID控制运算中使用的所述控制参数。

【技术特征摘要】
2016.04.15 JP 2016-0823181.一种数字控制电源装置，其特征在于，具备：开关元件，其根据接收到的栅极信号被进行接通断开驱动，由此对预定的输入电压进行变换来输出已变换电压；平滑电路，其使从所述开关元件输出的所述已变换电压平滑后作为电源电压而输出；模拟数字变换器，其对从所述平滑电路输出的所述电源电压进行模拟数字变换来输出电源电压数字数据；PID控制器，其针对设定值与从所述模拟数字变换器输出的电源电压数字数据之间的偏差进行PID控制运算；开关驱动电路，其基于所述PID控制器的运算结果来生成用于对所述开关元件进行接通断开驱动的栅极信号；控制参数调整器，其基于所述电源电压数字数据表示的每个抽样的变动履历来动态地自动调整在所述PID控制器的PID控制运算中使用的控制参数；控制参数输出部，其输出在所述PID控制器的PID控制运算中使用的所述控制参数。2.根据权利要求1所述的数字控制电源装置，其特征在于，还具备：控制参数判定部，其判定从所述控制参数输出部输出的所述控制参数是否满足预先设定的异常判定条件；警报输出部，其在所述控制参数判定部判定为满足所述异常判定条件时，输出事前维护警报。3.一种生产管理系统，其特征在于，具备：单元控制装置，其与包含多个制造机械而构筑的制造单元可相互通信地...

【专利技术属性】
技术研发人员：五岛数哉，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP