KR100758778B1 - 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신원격 밸브 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템에 관한 것으로 특히, 이중 구조의 안전장치를 갖는 전력선 원격 밸브 제어시스템에 있어서; 하나의 케이블 포설만으로 이중 전력 인가/절환 및 통신 기능 구현이 가능하도록 하는 주 제어 모듈과; 상기 주 제어 모듈의 제어를 받아 밸브의 번호를 자동으로 할당하는 기능을 포함하여 이중 구조의 제어 및 통신 CPU 기능을 수행하여 전원의 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해 주는 부 제어 모듈로 구성한 것을 특징으로 한다.

따라서, 전력선 포설 케이블이 2세대와 같이 하나이지만 실제로는 두 개의 이중 안전장치의 전력 공급이 가능하여 항상 통신 루프를 형성할 수 있고, 두 개의 전력선이 인가되는 경우 스스로 위상 및 인가 전력의 상태를 검출하여 두 전원 간의 쇼트가 발생하지 않도록 전원을 인가할 수 있으며, 밸브 스스로 정상 동작에 대한 정보를 전력선 통신을 통해 부 제어 모듈 및 주 제어 모듈에 보낼 수 있도록 함으로써 시스템의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론 이를 실 선박 등에 적용할 수 있는 것이다.

전력선, 주 제어, 부 제어, 밸브, 전력 상태 검사, 전력선 위상 검사

Description

이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템{Remote Operated Valve System with Power Line Communication including Dual Power Line Safety Structures}

도 1은 종래 1세대 밸브 시스템의 일 실시 예를 보인 블록 구성도.

도 2는 종래 2세대 밸브 시스템의 다른 실시 예를 보인 블록 구성도.

도 3은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도.

도 4는 본 발명 시스템의 상세 블록 구성도.

도 5는 본 발명 중 부 제어 모듈의 상세 블록 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 교류 입력 전원 1 102 : 교류 입력 전원 2

104, 114 : 부 제어 모듈 110, 111 : 크리티컬 밸브 1,2

112 : 밸브 201 : 마스터용 제어 CPU 모듈

202 : 마스터용 통신 CPU 모듈 203 : 슬레이브용 제어 CPU 모듈

204 : 슬레이브용 통신 CPU 모듈 206 : 밸브 번호 할당 모듈

207 : 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치

405 : 주 전력신호 변환 모듈 406 : 부 전력신호 변환 모듈

407 : 전력 상태 검사 모듈 410 : 전력선 위상 검사 모듈

412 : 전원 인가 모듈 413 : 전력선 통신 CPU 모듈

414 : 모터제어 CPU 모듈 415 : 주 제어 모듈

본 발명은 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 케이블 포설만으로 개별 밸브를 이중 구조의 전력선 인가/절환 및 통신을 가능하도록 하고, 밸브를 구동하기 위한 밸브 제어 시스템에 자체적으로 전원의 인가 상태 및 위상을 검출하는 기능을 가지도록 하여 자가 고장 진단 시스템의 구현이 가능하며, 이로써 이중 구조를 갖는 시스템 설치가 반드시 필요한 실 선박 적용시 별도의 이중 케이블 포설이 필요 없이 시스템 설치가 가능하고, 밸브별 고장을 자동으로 인식할 수 있도록 발명한 것이다.

전력선 통신 기술은 현재 일반적인 기술로 상용화가 많이 이루어진 기술로써 일반적으로 가정의 홈오토메이션 및 빌딩의 조명 제어 시스템에 많이 사용되고 있다.

종래에 기 알려진 원격제어 밸브 시스템은 그 기술적 수준에 의해 다음과 같이 1세대 및 2세대로 구별할 수 있다.

첫째로 1세대 시스템은 유압이나 계장 제어 기술의 통합 없이 매우 단순하게 구성된 시스템으로서 솔레노이드 박스라는 장치를 통해 밸브를 원격 조작하게 되고, 중앙제어 시스템과 로컬 영역(local area)에 설치된 밸브 사이의 모든 전원 및 신호선이 개별적인 전선(hardwire)으로 구성되며, 밸브의 제어 역시 중앙 제어 시스템에서 담당하고, 유압 배관 역시 중앙의 유압 공급원으로부터 각각의 밸브를 통해 일일이 배관망을 구성한 형태를 갖는다.

이와 같은 1세대 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 유압 파워 유닛(11)과, 전원 분배 유닛(12), 주 제어장치(13), 수개의 솔레노이드 제어 유닛(14) 및 밸브(15)로 구성되어 있다.

이와 같은 구성의 1세대 밸브 시스템의 경우, 수개의 밸브(15)들을 구동하기 위해 유압 파워 유닛(11)에서 배관과 솔레노이드 제어 유닛(14)을 통해 유압이 형성되고, 이를 주 제어장치(13)가 임의의 시점에서 솔레노이드 제어 유닛(14)을 제어함으로써 밸브가 구동되게 된다.

그러나 이와 같은 구성을 갖는 1세대 시스템의 경우, 많은 배관과 솔레노이드 제어 유닛을 포설해야 하고, 밸브의 구동 제어 및 상태를 모니터링 하기 위해서는 많은 케이블의 포설을 요구하고 있어 이로 인해 설치비용이 많이 들게 됨은 물론 시운전 기간이 많이 소요되는 단점이 있다.

둘째로 2세대 시스템은 도 2도에 도시된 바와 같이, 1세대 시스템에 비하여 통신 개념과 자체 제어 개념을 도입한 시스템으로, 중앙 제어 시스템과 밸브 사이에 솔레노이드 박스 대신에 목적과 용도에 의해 그룹화된 밸브를 총괄 제어하는 밸 브 제어 유닛(23)이 있게 된다.

이때, 상기 밸브 제어 유닛(23)은 주 제어 장치(22)와 통신케이블 혹은 전력선으로 연결되며, 전원 분배 유닛(21)을 통해 전원을 인가받는다.

밸브의 위치 제어 및 상태 궤환은 밸브 자체에 장착된 밸브 제어 시스템(local valve control system)에 의해 신호선 혹은 전력선 통신을 통해 구현된다.

그러나, 이와 같은 구성을 갖는 2세대 시스템의 경우에도 유압은 통상적으로는 중앙에 설치는 유압 공급원(hydraulic power package)에 의해 이루어지는데, 예외적으로 유압 펌프를 내장한 밸브 시스템을 상품화한 경우도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 2세대 시스템의 경우 밸브(24)에 인가되는 전원이 끊어지거나 문제가 발생하는 경우 제어나 통신이 이루어지지 않게 되고, 이로 인해 시스템 동작이 멈추게 되는 문제점이 있으며, 특히 이러한 단방향의 통신은 실제 선박에 적용하기에는 거의 현실적이지 않다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 전력선 포설 케이블이 2세대와 같이 하나이지만 실제로는 두 개의 이중 안전장치의 전력 공급이 가능하여 항상 통신 루프를 형성할 수 있고, 두 개의 전력선이 인가되는 경우 스스로 위상 및 인가 전력의 상태를 검출하여 두 전원 간의 쇼트가 발생하지 않도록 전원을 인가할 수 있으며, 밸브 스스로 정상 동작에 대한 정보를 전력선 통신을 통해 부 제어 모듈 및 주 제어 모듈에 보낼 수 있도록 하여 시스템의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론 이를 실 선박 등에 적용할 수 있는 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제어 시스템은, 이중 구조의 안전장치를 갖는 전력선 원격 밸브 제어시스템에 있어서; 하나의 케이블 포설만으로 이중 전력 인가/절환 및 통신 기능 구현이 가능하도록 하는 주 제어 모듈과; 상기 주 제어 모듈의 제어를 받아 밸브의 번호를 자동으로 할당하는 기능을 포함하여 이중 구조의 제어 및 통신 CPU 기능을 수행하여 전원의 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해 주는 부 제어 모듈로 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 주 제어 모듈은, 교류 전원을 제로 크로싱 혹은 TTL 레벨의 아이소레이를 통해 펄스 신호를 만들고, 이렇게 만들어진 펄스 신호는 교류 입력 전원이 60Hz의 경우 1초간 60개가 발생되게 하는 주 및 부 전력신호 변환 모듈과; 주 및 부 전력신호 변환 모듈을 통해 전력 신호에서 펄스 신호로 변환된 신호를 이용해 1초간 펄스 개수를 계산하고 이를 통해 인가된 교류 전원의 건전성 상태를 검사할 수 있는 전력 상태 검사 모듈과; 인가된 전원의 위상을 검사할 수 있는 전력선 위상 검사 모듈과; 전력 상태 검사 모듈 및 전력선 위상 검사 모듈을 통한 결과를 이용해 전력의 절환/연결을 결정하는 전원 인가 모듈과; 상기 전원 인가 모듈을 통해 공급되는 전력에 의해 구동되는 전력선 통신 CPU 모듈 및 모터제어 CPU 모듈로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부 제어 모듈은, 전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해주기 위한 전반적인 제어 기능을 수행하는 마스터 및 슬레이브용 제어 CPU 모듈과; 전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해주기 위해 각종 정보를 입출력 받는 마스터 및 슬레이브용 통신 CPU 모듈과; 각 밸브의 번호를 자동으로 할당해 주는 밸브 번호 할당 모듈과; 상기 밸브 번호 할당 모듈에 의해 할당된 개별 밸브의 인식 번호를 자동으로 인식하는 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치로 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 상기 부 제어 모듈은, 전력선 통신 중 마스터용 제어 CPU 모듈에 문제가 발생했을 때 자동으로 슬레이브용 제어 CPU 모듈이 마스터로 전환되고, 전력선 통신을 담당하는 마스터용 통신 CPU 모듈에 문제가 발생했을 때 자동으로 슬레이브용 통신 CPU 모듈이 마스터로 전환되도록 하여 개별 밸브와의 통신이 원활히 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 밸브 번호 할당 모듈은, 부 제어 모듈에 밸브 번호를 입력하고, 밸브 번호에 따른 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치를 누른 후 밸브 내부에 있는 원격 밸브 제어기에 내장된 스위치를 누르면 자동으로 전력선 통신선을 통해 부 제어 모듈에서 스위치를 누른 밸브 번호를 자동으로 인식하게 하여 개별 밸브별 통신 및 고장 유무를 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 시스템의 전체 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 시스템의 상세 블록 구성도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명 중 부 제어 모듈의 상세 블록 구성도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 시스템은, 이중 구조의 안전장치를 갖는 전력선 원격 밸브 제어시스템에 있어서;

하나의 케이블 포설만으로 이중 전력 인가/절환 및 통신 기능 구현이 가능하도록 하는 주 제어 모듈(415)과;

상기 주 제어 모듈(415)의 제어를 받아 개별 밸브(112)의 번호를 자동으로 할당하는 기능을 포함하여 이중 구조의 제어 및 통신 CPU 기능을 수행하여 전원의 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브(112)에 인가해 주는 부 제어 모듈(104, 114);로 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 주 제어 모듈(415)은,

교류 전원을 제로 크로싱 혹은 TTL 레벨의 아이소레이를 통해 펄스 신호를 만들고, 이렇게 만들어진 펄스 신호는 교류 입력 전원이 60Hz의 경우 1초간 60개(교류 신호 중 음의 신호는 제외)가 발생되게 하는 주 및 부 전력신호 변환 모듈(405)(406)과;

상기 주 및 부 전력신호 변환 모듈(405)(406)을 통해 전력 신호에서 펄스 신호로 변환된 신호를 이용하여 1초간 펄스 개수를 계산하고 이를 통해 인가된 교류 전원의 건전성 상태를 검사할 수 있는 전력 상태 검사 모듈(407)과;

인가된 전원의 위상을 검사할 수 있는 전력선 위상 검사 모듈(410)과;

상기 전력 상태 검사 모듈(407) 및 전력선 위상 검사 모듈(410)을 통한 결과를 이용해 전력의 절환/연결을 결정하는 전원 인가 모듈(412)과;

상기 전원 인가 모듈(412)을 통해 공급되는 전력에 의해 구동되는 전력선 통신 CPU 모듈(413) 및 모터제어 CPU 모듈(414)로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부 제어 모듈(104, 114)은,

전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브(112)에 인가해주기 위한 전반적인 제어 기능을 수행하는 마스터 및 슬레이브용 제어 CPU 모듈(201)(203)과;

전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브(112)에 인가해주기 위해 각종 정보를 입출력 받는 마스터 및 슬레이브용 통신 CPU 모듈(202)(204)과;

각 밸브(112)의 번호를 자동으로 할당해 주는 밸브 번호 할당 모듈(206)과;

상기 밸브 번호 할당 모듈(206)에 의해 할당된 개별 밸브의 인식 번호를 자동으로 인식하는 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치(207)로 구성한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 부 제어 모듈(104, 114)은,

전력선 통신 중 마스터용 제어 CPU 모듈(201)에 문제가 발생했을 때 자동으로 슬레이브용 제어 CPU 모듈(203)이 마스터로 절환되도록 제어하고, 전력선 통신 을 담당하는 마스터용 통신 CPU 모듈(202)에 문제가 발생했을 때는 자동으로 슬레이브용 통신 CPU 모듈(204)이 마스터로 절환되도록 하여 개별 밸브와의 통신이 원활히 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 부 제어 모듈(104, 114) 내의 상기 밸브 번호 할당 모듈(206)은, 부 제어 모듈(104, 114)에 밸브 번호를 입력하고, 해당 밸브 번호에 따른 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치(207)를 누른 후 밸브 내부에 있는 원격 밸브 제어기에 내장된 스위치를 누르면 자동으로 전력선 통신선을 통해 부 제어 모듈에서 스위치를 누른 밸브 번호를 자동으로 인식하게 하여 개별 밸브별 통신 및 고장 유무를 알 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전력선 통신 원격 제어 시스템의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템의 전반적인 제어 기능을 수행하는 주 제어 모듈(415)과, 상기 주 제어 모듈(415)의 제어를 받아 개별 밸브에 동작 명령 및 밸브의 현재 상태 신호를 입력받을 수 있는 부 제어 모듈(104, 114), 밸브(112) 및 상기 밸브(112) 중 고장이 발생했을 때 크게 문제가 되는 크리티컬 밸브(critical valve)(110, 111)로 구성되어 있다.

이때, 상기 부 제어 모듈(104, 114)은 주 제어 모듈(415)을 통해 이중 구조의 통신선(302)으로 밸브(112)의 동작 정보 및 피드백 정보를 주고받게 된다.

한편, 유압 및 전력선 통신/제어 기능을 내장한 밸브(112)는, 상기 부 제어 모듈(104)에서 출력되는 교류 입력 전원 1(101) 및 교류 입력 전원 2(102)에 통해 부 제어 모듈(104)로부터 동작 명령을 받거나, 밸브(112)의 동작 상태 및 밸브의 정상 동작 유무 상태를 교류 입력 전원 1(101) 혹은 교류 입력 전원 2(102)를 통해 부 제어 모듈(104)에 정보를 보내게 된다.

또한, 상기 부 제어 모듈(104)은 교류 입력 전원 1(101)만 인가하거나, 교류 입력 전원 2(102)만 인가하거나 혹은 두 개의 교류 입력 전원을 동시에 인가하는 기능을 가지고 있다.

이때, 상기 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)는 하나의 케이블로 구성이 가능하며, 만일 교류 입력 전원 1(101)만 밸브(112)에 인가한 경우 밸브(112)는 도 4에 도시한 이중 구조의 전력선 통신 및 제어기능을 갖는 밸브 제어시스템의 상세 블록에 의해 인가된 전원의 정상 상태 및 위상을 검사하여 인가된 전원이 하나인 경우 개별 밸브(112)에 내장된 릴레이를 통해 다른 밸브에 전력 라인을 연결하게 된다.

즉, 교류 전원 1 연결선(103)과, 교류 전원 2 연결선(105) 및 교류 전원 1과 교류 전원 2의 교차 전력선(113) 모두가 연결됨으로써 교류 입력 전원 2(102)에 전원이 인가되지 않더라도 밸브(112) 간의 전력 자동 인가 및 통신 루프가 형성되게 된다.

교류 입력 전원 2(102)만 인가되고 교류 입력 전원 1(101)은 인가되지 않는 경우도 위와 같은 방법으로 밸브 간의 전력 자동 인가 및 통신 루프가 형성되게 된다.

교류 입력 전원 1(101)만 인가된 경우 상기 부 제어 모듈(104)은 도 5에 상세히 도시된 각 모듈들 중 마스터용 통신 CPU 모듈(202)과 슬레이브용 통신 CPU 모듈(204)을 통해 개별 밸브(112)에서 보내는 동작 상태 및 밸브의 정상 동작 유무 상태를 교류 입력 전원 1(101) 및 전원이 인가되지 않고 단지 케이블만 포설된 교류 입력 전원 2(102)를 통해 정보를 받고 교류 입력 전원 1(101)으로부터 정보가 교환되지 않을 경우 교류 입력 전원 1(101)의 상태가 불량하다고 판단하고 교류 입력 전원 2(102)에 전원을 인가하여 시스템을 복원하는 기능을 가진다.

만약, 상기 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)가 동시에 인가되는 경우에도 실제 포설되는 케이블은 두 번의 케이블 포설이 아닌 한 번의 케이블 포설로 이루어지며, 도 4에 도시된 주 제어 모듈(415)내의 전력선 위상 검사 모듈(410)을 통해 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)가 위상이 같은지가 판단되어 같은 경우는 밸브(112)에 내장된 릴레이를 통해 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)의 교차 전력선(113)을 연결하게 되며, 위상이 다를 경우에는 밸브(112) 내부의 릴레이를 연결하지 않도록 하여 전원 간의 위상 차가 발생할 경우의 전기적 쇼트를 방지하는 기능을 하게 된다.

또한, 크리티컬 밸브 1(111)과 크리티컬 밸브 2(110)는 밸브 구동에 문제가 발생될 경우 큰 타격을 입을 수 있는 지역에 설치되는 밸브이다.

이와 같은 크리티컬 밸브 1, 및 2(110, 111)에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 각 크리티컬 밸브와 각 부 제어 모듈 1 및 2(104)(114)가 각각 크리티컬 밸브 2용 주 전력선(106), 크리티컬 밸브 2용 부 전력선(107), 크리티컬 밸브 1용 주 전력선(108) 및 크리티컬 밸브 1용 부 전력선(109)을 통해 연결 되도록 하였다.

따라서, 상기 부 제어 모듈(104, 114)은 자체적으로 이중 안전 구조를 갖는 전력 인가 및 통신 기능을 가지고 있기 때문에 크리티컬 밸브 1 및 2(110, 111)에 연결된 두개의 부 제어 모듈 중 어느 하나의 부 제어 모듈에 문제가 발생하더라도 나머지 하나의 부 제어 모듈에 의해 정상 작동할 수 있는 구조를 갖게 된다.

한편, 도 5는 상기 부 제어 모듈의 상세 블록 구성도를 나타낸다.

이에 따르면 상기 부 제어 모듈(104, 114)은 이중 CPU 구조를 가지고 있으며, 상기 주 제어 모듈(415)로부터 밸브의 구동 명령을 받아 마스터/슬레이브용 통신 CPU 모듈(202, 204)에 밸브 동작 명령을 전달하는 마스터/슬레이브용 제어 CPU 모듈(201, 203)과, 전력선을 통해 밸브의 동작 명령 및 밸브로부터의 운전상태 등을 데이터를 주고받는 마스터/슬레이브용 통신 CPU 모듈(202, 204), 상기 마스터용 제어 및 통신 CPU 모듈(201, 202)과 슬레이브용 제어 및 통신 CPU 모듈(203, 204) 간의 통신을 위한 CPU 모듈간 통신 라인(205), 개별 밸브의 인식 번호 할당을 위한 밸브 번호 할당 모듈(206) 및, 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치(207)로 구성되어 있다.

상기 부 제어 모듈(104, 114)에 내장된 마스터/슬레이브용 제어 및 통신 CPU 모듈(201,202,203,204)은 CPU 상호 간의 통신을 통해 자체적으로 CPU 상태를 서로 점검할 수 있으며, 만일 마스터용 제어 및 통신 CPU 모듈(201, 202)이 슬레이브용 제어 및 통신 CPU 모듈(203,204)로 응답을 주지 않을 경우 슬레이브용 제어 및 통신 CPU 모듈(203,204)이 각각 마스터용 제어 및 통신 CPU 모듈(201,202)로 자동 전 환 되도록 함으로써 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 구조로 되어 있다.

또한, 개별 밸브의 아이디(Identification) 할당을 손쉽게 하기 위해 개별 밸브(112)에 장착된 밸브 번호 자동 인식용 스위치(208)를 장착하였다.

이와 같이 아이디를 부여하기 위해서 부 제어 모듈(104, 114)에 내장된 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치(206)를 통해 밸브 번호를 입력하고, 부 제어 모듈 내부의 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치(205)를 누른 후 번호를 할당하고자 하는 개별 밸브에 장착된 밸브 번호 자동 인식용 스위치(208)만을 누르면 부 제어 모듈(104, 114)은 자체내의 마스터/슬레이브용 통신 CPU 모듈(202, 204)를 통해 각각의 밸브에 번호를 자동 할당하게 된다.

이를 통해 개별 밸브 각각의 동작 유무 및 고장 상태를 알 수 있는 구조를 구성할 수 있다.

이때, 상기 부 제어 모듈(104, 114)은 상기 주 제어 모듈(415)을 통해 이중 구조의 통신선(302)으로 밸브의 동작 정보 및 피드백 정보를 주고받게 된다.

한편, 밸브 내부에 장착되는 이중 구조의 전력선 통신/절환 및 제어기능을 갖는 밸브 제어 시스템의 주요 구성요소인 주 제어 모듈(415)은 도 4에 도시된 바와 같다.

이때, 상기 주 제어 모듈(415)에 내장되어 있는 주 및 부 전력신호 변환 모듈(405, 406)은 각각 교류 전원을 제로 크로싱(zero crossing) 혹은 TTL 레벨의 아이소레이트 (isolator)를 통해 펄스 신호를 만들고, 이렇게 만들어진 펄스 신호는 교류 입력 전원이 60Hz의 경우 1초간 60개(교류 신호 중 음의 신호는 제외)가 발생 하게 한다.

또, 전역 상태 검사 모듈(407)에서는 상기 주 및 부 전력 신호 변환 모듈(405, 406)을 통해 전력 신호에서 펄스 신호로 변환된 신호를 이용해 1초간 펄스 개수를 계산하고 이를 통해 인가된 교류 전원의 양호 혹은 불량 판정하게 된다.

또한, 상기 전력선 위상 검사 모듈(410)에서는 상기 전력 상태 검사 모듈(407)에서 출력되는 펄스 신호(408, 409)를 논리적으로 AND 연산하여 같은 위상이면 1초간 60개의 펄스를 얻을 수 있고, 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)의 위상이 서로 다르면 0개의 펄스가 출력되므로 상기 전력선 위상 검사 모듈(410)를 통해 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)의 위상을 알 수 있다.

이와 같이 상기 전력선 위상 검사 모듈(410)을 통해 두 교유 입력 전원의 위상을 검사하는 이유는, 싱기 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)가 동시에 인가되는 경우 인가되는 전력 간의 쇼트(short)를 방지하기 위함이다.

그리고, 전원 인가 모듈(412)에서는 상기 전력 상태 검사 모듈(407) 및 전력선 위상 검사 모듈(410)을 통한 결과를 이용해 전력의 절환/연결을 결정하게 되며, 전력선 통신 CPU 모듈(413) 및 모터제어 CPU 모듈(414)에서는 상기 전원 인가 모듈(412)을 통해 공급되는 전력에 의해 구동되어 부 제어 모듈 및 밸브 기구부의 구동을 제어하게 된다.

이때, 상기 전력선 위상 검사(410)에서 밸브 인가 전원의 마스터 및 슬레이브 선정(411)은 아래와 실시한다.

교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)는 각각 밸브를 제어하기 위한 주 제어 모듈(415)에 인가되게 되는데, 이때 교류 입력 전원 1(101)만 인가되는 경우 전력 상태 검사 모듈(407)은 교류 입력 전원 1(101)은 인가되고 교류 입력 전원 2(102)는 인가되지 않는다는 것을 판단할 수 있다.

따라서, 상기 전원 인가 모듈(412)은 교류 입력 전원 두 개 중 어느 하나만 인가되는 경우 교류 전원 1 연결선(103)과 교류 전원 2 연결선(105) 및 교류 전원 1과 교류 전원 2의 교차 전력선(113)을 릴레이(Relay)를 이용해 상호 연결하는 기능을 수행하게 되는데, 이와 같이 상기 전원 인가 모듈(412)을 통해 교류 입력 전원 1(101)만 인가되더라도 도 3과 같이 밸브 간의 통신 루프(loop)가 형성되므로 시스템의 신뢰도가 향상된다.

만일, 상기 전원 상태 검사 모듈(407)을 통해 검사한 결과 교류 입력 전원 1(101)에 문제점이 있음이 발견되면 자동으로 교류 입력 전원 2(102)가 부 제어 모듈(104, 114)을 통해 인가되므로 밸브 간의 통신 루프가 새롭게 형성된다.

또한, 교류 입력 전원 1(101)과 교류 입력 전원 2(102)가 동시에 부 제어 모듈(104, 114)을 통해 인가되는 경우에도 상기 전력선 위상 검사 모듈(410)을 통해 양 전원의 위상을 검출한 결과 위상이 같으면 서로 연결하고, 위상이 다를 경우dps는 전기적 쇼트를 방지하기 위해 상기 전원 인가 모듈(412)은 두 개의 교류 전원을 연결하지 않게 된다.

따라서, 이중 구조의 전력선 통신 및 제어 구조가 형성되어 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 것이다.

이때, 상기 전원 인가 모듈(412)은 교류 입력 전원 두 개 중 하나만 인가되는 경우에는 교류 전원 1 연결선(103)과 교류 전원 2 연결선(105) 및 교류 전원 1과 교류 전원 2의 교차 전력선(113)을 릴레이(Relay)를 이용해 연결하게 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전력선 통신 원격 밸브 시스템에 의하면, 전력선 포설 케이블이 2세대와 같이 하나이지만 실제로는 두 개의 이중 안전장치의 전력 공급이 가능하여 항상 통신 루프를 형성할 수 있고, 두 개의 전력선이 인가되는 경우 스스로 위상 및 인가 전력의 상태를 검출하여 두 전원 간의 쇼트가 발생하지 않도록 전원을 인가할 수 있으며, 밸브 스스로 정상 동작에 대한 정보를 전력선 통신을 통해 부 제어 모듈 및 주 제어 모듈에 보낼 수 있도록 함으로써 시스템의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있음은 물론 이를 실 선박 등에 적용할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 이중 구조의 안전장치를 갖는 전력선 원격 밸브 제어시스템에 있어서;

   교류 전원을 제로 크로싱 혹은 TTL 레벨의 아이소레이를 통해 펄스 신호를 만들고, 이렇게 만들어진 펄스 신호는 교류 입력 전원이 60Hz의 경우 1초간 60개가 발생되게 하는 주 및 부 전력신호 변환 모듈과, 주 및 부 전력신호 변환 모듈을 통해 전력 신호에서 펄스 신호로 변환된 신호를 이용해 1초간 펄스 개수를 계산하고 이를 통해 인가된 교류 전원의 건전성 상태를 검사할 수 있는 전력 상태 검사 모듈, 인가된 전원의 위상을 검사할 수 있는 전력선 위상 검사 모듈, 전력 상태 검사 모듈 및 전력선 위상 검사 모듈을 통한 결과를 이용해 전력의 절환/연결을 결정하는 전원 인가 모듈 및 상기 전원 인가 모듈을 통해 공급되는 전력에 의해 구동되는 전력선 통신 CPU 모듈 및 모터제어 CPU 모듈로 이루어진 구성을 갖고 시스템의 전반적인 제어기능을 수행하는 주 제어 모듈과;

   상기 주 제어 모듈의 제어를 받아 밸브의 번호를 자동으로 할당하는 기능을 포함하여 이중 구조의 제어 및 통신 CPU 기능을 수행하여 전원의 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해 주는 부 제어 모듈로 구성한 것을 특징으로 하는 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 부 제어 모듈은,

   전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해주기 위한 제어 기능을 수행하는 마스터 및 슬레이브용 제어 CPU 모듈과;

   전원 상태에 따라 다중의 전력선 중 동작이 가능한 전력선만을 밸브에 인가해주기 위해 각종 정보를 입출력 받는 마스터 및 슬레이브용 통신 CPU 모듈과;

   각 밸브의 번호를 자동으로 할당해 주는 밸브 번호 할당 모듈과;

   상기 밸브 번호 할당 모듈에 의해 할당된 개별 밸브의 인식 번호를 자동으로 인식하는 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 부 제어 모듈은,

   전력선 통신 중 마스터용 제어 CPU 모듈에 문제가 발생했을 때 자동으로 슬레이브용 제어 CPU 모듈이 마스터로 전환시키고, 전력선 통신을 담당하는 마스터용 통신 CPU 모듈에 문제가 발생했을 때는 자동으로 슬레이브용 통신 CPU 모듈이 마스터로 전환되도록 하여 개별 밸브와의 통신이 원활히 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 밸브 번호 할당 모듈은,

   부 제어 모듈에 밸브 번호를 입력하고, 밸브 번호에 따른 개별 밸브 번호 자동 인식용 스위치를 누른 후 원격 밸브의 제어기에 내장된 스위치를 누르면 자동으로 전력선 통신선을 통해 부 제어 모듈에서 스위치를 누른 밸브 번호가 자동으로 인식되어 개별 밸브별 통신 및 고장 유무를 알 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 이중 구조의 전력선 인가/절환 기능 구비한 전력선 통신 원격 밸브 시스템.

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