KR100244804B1 - 다수의센서입/출력을위한다중입/출력처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그 구동방식 및 신호출력방식이 각각 다른 다수의 센서들을 구동시키고, 그 센서로부터 출력되는 신호를 일정한 형태로 변환 처리하는 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치는 가변정전류원 및 가변정전압원을 구비하여 각종 센서의 구동에 필요한 전원을 발생시키는 센서구동전원공급수단과, 각종 센서로부터 출력되는 다양한 형태의 출력신호를 동일한 형식의 신호로 변환하는 센서값 변환수단과, 상기 센서값 변환수단으로부터 출력되는 다수의 센싱신호를 설정순서에 따라 설정시간간격으로 선택출력하는 센서입력스위칭수단과, 상기 센서입력스위칭수산을 통해 입력되는 다수의 센싱시호를 소정형식의 데이타로 변환하는 제어수단과 상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱데이타를 기억하는 메모리수단과, 상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱데이타를 출력단자와 연결된 외부장치로 전송하는 통신수단을 구비한다.

Description

다수의 센서 입/출력을 위한 다중 입/출력 처리장치

본 발명은 상태진단시스템(CMS : Condition Monitoring System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동방식 및 신호의 출력방식이 각각 다른 다수의 센서들을 구동시키고 그 출력신호를 처리할 수 있는 다수의 센서 입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치에 관한 것이다.

일반적으로, 상태진단시스템은 자동화추세에 따라서 산업용 설비의 동작상태, 안전 및 잔존수명예측 등의 다양한 진단을 무인화하여 실시할 수 있도록 하고자 하는 것으로써, 이 시슷템에서는 다양한 센서를 이용하고 있다. 제1도는 일반적인 상태진단시스템의 구조를 보이는 블록도로써, 진단하고자 하는 대상, 즉 측정대상이나 측정부위의 온도, 압력, 진동, 가스량 및 전류량들을 다수의 센서(11)로 검출하도록 하고, 상기 다수의 센서(11)로부터 출력되는 검출신호는 센서출력값 입력장치(13)에 의하여 일정 형식의 데이타로 변환된 후, 데이타전송장치(14)에 의하여 상위제어기(15)로 전달된다. 상위제어기(15)는 상기 센서(11)들에 의하여 검출된 측정량을 바탕으로 이상발생여부를 판단하고, 이상이 있으면, 알람신호나 인터럽트를 발생시키며, 상기 측정대상으로 제어신호를 피드백시킨다.

실제로 하나의 상태진단시스템을 구성하는 경우에 진동센서, 온도센서, 압력센서, 가스센서등 수많은 센서가 필요하게 된다.

그런데, 상기와 같은 각종 센서들은 그 특성에 따라서 각각 구동방식이 다르며 그 센서로부터 출력되는 신호의 방식 또한 달라진다. 그렇기 때문에, 다양한 센서를 이용하는 상태진단시스템에서는 다수의 센서에 대하여 각각 별도의 구동부와 출력신호를 처리하는 신호처리부를 구성해 주어야 한다.

제2도는 이와 같은 종래의 상태진단시스템에 있어서 센서구동 및 출력신호처리장치를 보이는 블록도로써, 진동센서(20a), 온도센서(20b), 압력센서(20c), 가스센서(20d)에 대하여 각각의 구동장치(21a∼21d)와 각각의 센서출력값입력장치(22a∼22d)가 구성되어 있다.

이와 같이, 종래의 상태진단시스템은 다수의 센서에 대하여 각각의 구동장치 및 신호처리장치를 구비하야여 하기 때문에, 시스템에 크기가 증가되어 전체 시스템에 비용 및 사이즈면에서 부담을 가중시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로써, 그 목적은 그 구동방식 및 신호출력방식이 각각 다른 다수의 센서들을 구동시키고, 그 센서로부터 출력되는 신호를 일정한 형태로 변환 처리하는 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치를 제공하는데 있는 것이다.

제 1 도는 일반적인 상태진단시스템의 개략적인 구조를 도시한 블록도이다.

제 2 도는 상태진단시스템에 있어서 종래의 센서구동 및 출력신호를 처리하는 장치의 구조를 도시한 블록도이다.

제 3 도는 본 발명에 의한 다수의 센서 입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치를 도시한 블록도이다.

제 4 도는 본 발명에 의한 장치의 적용예를 보이는 블록도이다.

제 5 도는 본 발명에 의한 장치의 다른 적용예를 보이는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 센서구동전원공급부 32 : 센서값변환부

33 : 센서입력스위칭부 34 : 제어부(CPU)

35 : 메모리부 36 : 통신회로부

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성수단으로써, 본 발명은 가변정전류원 및 가변정전압원을 구비하여 각종 센서의 구동에 필요한 전원을 발생시키는 센서 구동전원공급수단과, 각종 센서로부터 출력되는 다양한 형태의 출력신호를 동일한 형식의 신호로 변환하는 센서값변화수단과, 상기 센서값변환수단으로부터 출력되는 다수의 센싱신호를 설정순서에 따라 설정시간간격으로 선태출력하는 센서입력스위칭수단과, 상기 센서입력스위칭수단을 통해 입력되는 다수의 센싱신호를 소정형식의 데이타로 변환하고, 그 센싱데이타로부터 위험 및 이상여부를 판단하여 출력단자를 통해 경고신호 또는 인터럽트신호를 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱테이타를 기억하는 메모리수단과, 상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱데이타를 출력단자와 연결된 외부장치로 전송하는 통신수단을 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치를 도시한 블록구성도로써, 본 발명에 의한 다중 입/출력처리장치(30)는 가변정전류원과 가변정전압으로 이루어져 센서구동단(40)을 통해 각각의 센서에 각각의 구동전원을 공급하는 센서구동전원공급부(31)와, 각종 센서(도시생략)들의 출력단에 접속될 센싱신호입력단(50)에 연결되며 센서로부터 인가된 전류신호를 전압신호로 변환하는 전류/전압변환부(32a)와 센서로부터 인가된 저항신호를 전압신호로 변환하는 저항/전압변환부(32b)와 센서로부터 출력되는 전하량을 전압신호로 변환하는 전하량/전압변환부(32c)를 구비한 센서값변환부(32)와, 상기 센서값변환부(32)의 각 변환부로부터 출력되는 다수의 센싱전압신호를 설정된 시간간격으로 선택출력하는 센서입력스위칭부(33)와, 상기 센서입력스위칭부(33)로부터 설정된 시간간격 및 순서로 입력되는 센싱신호를 소정형식의 데이타로 변환하고 자체 위험판단기능을 갖는 제어부(34)와, 상기 제어부(34)에 의하여 변환된 센싱데이타를 저장하는 메모리부(35)와, 상기 제어부(34)로부터 인가된 센싱데이타를 외부통신단자(60)를 통해 상위제어기(도시생략)로 전단하는 통신회로부(36)를 구비한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

먼저, 센서구동전원공급부(31)는 가변정전류원 및 가벼정전압원으로 이루어져 있어 각종 센서의 다양한 구동방식에 대응할 수 있도록 한다. 그리고, 상기한 센서구동전원공급부(31)에 의하여 적정 전원을 공급하여 구동한 센서(도시생략)들의 출력신호 ,즉 센싱신호는 센싱신호입력단(50)을 통해 센싱값변환부(32)로 인가되는데, 이러한 센서의 출력신호는 각 센서의 종류에 따라서 그 형태가 달라진다. 예를들어, 서어미스터와 같은 온도소자는 주변온도에 따라서 그 저항값이 변하고, 다른 센서는 측정대상의 변화에 따라서 그 전류량이 달라지고, 어떤 센서는 그 측정대상의 변화에 따라서 그 전압이 달라진다.

이와같이, 그 출력형태가 다른 각각의 센싱신호는 신호변환부(32)에 의하여 일정한 형태, 즉 전압신호로 변환된다. 다시말해서, 측정대상의 변화에 따라서 그 전류가 달라지는 센서의 출력신호는 전류/전압변환부(32a)에 의하여 전압신호로 변환되고, 서어미스터와 같이 측정대상의 변화에 따라 저항값이 달라지는 센서의 출력신호는 저항/전압변화부(32b)에 의하여 전압신호로 변환되고, 측정대상의 변화에 따라서 전하량이 달라지는 센서의 출력신호는 전하량/전압변환부(32c)에 의하여 전압신호로 변환되며, 측정대상의 변화에 따라서 그 전압이 달라지는 출력신호는 전압값입력부(32d)에 의하여 그대로 센서입력스위칭부(33)에 인가된다.

상기 센서입력스위칭부(33)는 센서값변환부(32)의 각 전류/전압변환부(32a), 저항/전압변환부(32b), 전하량/전압변환부(32c), 전압값입력부(32d)로부터 출력되는 각각의 전압신호를 설정된 시간간격 및 순서로 선택하여 출력한다. 상기 센서입력스위칭부(33)의 스위칭순서 및 각 입력단자의 선택시간은 제어부(34)의 처리시간 및 순서에 따라서 세팅된 것으로, 이 센서입력스위칭부(33)는 멀티플렉서 또는 아날로그스위치로 구성할 수 있다.

상기와 같이 입력되는 센싱신호를 제어부(34)가 소정 형식의 데이타로 변환하며, 이 데이타는 메모리부(35)에 저장됨과 동시에 통신회로부(36)를 통해 외부의 상위제어기(도시생략)로 전송된다. 여기에서, 메모리부(35)에 저장된 데이타는 통신장애나 상위제어기에 장애발생시에 피드백될 수 있도록 하기 위한 것이다. 그리고, 상기 제어부(34)는 자체적으로 위험 또는 이상여부를 판단할 수 있는 기능을 구비하고 있어, 출력단자(70)를 통해 경고알람신호 또는 인터럽트신호를 출력한다.

제4도는 본 발명에 의한 다중 입/출력처리장치를 상태진단시스템에 적용한 일예를 보이는 블록구성도로써, 본 발명에 의한 다중 입/출력처리장치(30)의 센서구동단자(40)를 진동센서(51), 온도센서(52), 압력센서(53) 및 가스센서(54)에 각 출력단은 센서출력값입력단(50)에 각각 연결한다. 그리고, 다중 입/출력처리장치(30)의 외부통신단자(60)는 상태진단시스템의 전체적인 상태판단 및 결과를 처리하는 상위제어기(41)에 연결한다.

이에 의하여 본 다중 입/출력처리장치(30)는 네 개의 센서, 즉 진동센서(51), 온도센서(52), 압력센서(53) 및 가스센서(54)를 구동시키며 그 출력신호를 처리한다.

그리고, 제5도는 본 발명에 의한 다중 입/출력처리장치(30)를 상태진단시스템에 적용한 다른 실시예를 보이는 블록도로써, 여기에서, 다중입/출력처리장치(30)는 센서구동단자(40)를 통해 진동센서(61)에 구동전원을 인가하고, 이에 따른 진동센서(61)로 부터의 센싱신호를 소정의 데이타로 변환한다. 상기 진동센서(61)는 모터(62)의 진동레벨을 검출하는데, 이때 제어부(30)는 진동센서(61)로부터의 출력신호를 소정 형식의 데이타로 변환한 후, 이 센싱테이타로부터 이상여부를 판단한다.

예를들어, 센싱데이타가 설정값을 넘어서면 모터(62)의 진동범위가 설정범위를 넘어서는 것으로 판단하며, 이에따라, 출력단자(70)를 통해 경보장치(64)로 알람신호를 인가하고, 또한 전력선차단기(63)로 작동신호를 출력한다. 이에 경보장치(64)가 동작하여 경보신호를 발생시키고, 전력선차단기(63)가 동작하여 이상동작하는 모터(62)로 인가되는 전력을 차단함으로써 모터(62)를 정지시켜, 위험을 사전에 방지한다.

이와같이, 본 발명은 하난의 처리기로 종래의 각종센서마다 구비되는 여러가지 구동회로 및 신호처리호로를 대체할 수 있으며, 이로 인하여 상태진단시스템의 사이즈 및 회로구성과 비용에 대한 부담을 줄일 수 있는 효과가 있고, 또한 다중입/출력처리장치내의 제어기가 자체 위험판단기능을 구비하여, 현장의 안정성을 더 높이는 효과가 있으며, 결과적으로 상태진단시스템을 더 간단화시키는 특별한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 가변정전류원 및 가변정전압원 구비하여 각종 센서의 구동에 필요한 전원을 발생시키는 센서구동전원공급수단과,

   각종 센서로부터 출력되는 다양한 형태의 출력신호를 동일한 형식의 신호로 변환하는 센서값변환수단과,

   상기 센서값변환수단으로부터 출력되는 다수의 센싱신호를 설정순서에 따라 설정시간간격으로 선택출력하는 센서입력스위치수단과,

   상기 센서입력스위칭수단을 통해 입력되는 다수의 센싱신호를 소정형식의 데이타로 변환하는 제어수단과,

   상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱세이타를 기억하는 메모리수단과,

   상기 제어수단에 의하여 변환된 센싱데이타를 출력단자와 연결된 외부장치로 전송하는 통신수단을 구비함을 특징으로 하는 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서값변환수단은

   측정대상의 변화에 따라 출력전류가 변하는 센서의 출력값을 전압신호로 변환하는 전류/전압변환부와,

   측정대상의 변화에 따라 그 저항치가 변하는 센서의 출력값을 전압신호로 변환하는 저항/전압변환부와,

   측정대상의 변화에 따라 그 전하량이 변하는 센서의 출력값을 전압신호로 변환화는 전하량/전압변환부와,

   측정대상의 변화에 따라 그 출력전압이 변하는 센서의 출력신호를 전달하는 전압값입력부로 이루어짐을 특징으로 하는 다수의 센서입/출력을 위한 다중 입/출력처리장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은

   센서입력스위칭수단으로부터 입력되는 센싱신호로부터 위험 또는 이상여부를 판단하고, 이상이나 위험발생시 경고신호와 인터럽트신호를 출력함을 특징으로 하는 다수의 센서입/출력으 위한 다중 입출력처리장치.

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