KR100912258B1 - Controlling method of cable reeler - Google Patents

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KR100912258B1 KR1020090036697A KR20090036697A KR100912258B1 KR 100912258 B1 KR100912258 B1 KR 100912258B1 KR 1020090036697 A KR1020090036697 A KR 1020090036697A KR 20090036697 A KR20090036697 A KR 20090036697A KR 100912258 B1 KR100912258 B1 KR 100912258B1
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(주)엠에스테크노코리아
안근환
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Abstract

A control method of a cable winder is provided to wind a cable through a proper speed and tension by controlling a torque and a speed of an AC induction motor. A reference speed and a reference torque are set up(S362). An encoder measures a torque of an AC induction motor(S364). In case the AC induction motor is driven after the torque of the AC induction motor is measured, a control part compares HZF measured by the encoder with 0. In case the AC induction motor is positively rotated, the control part maintains HZP to a setting data, and controls VFB into a positive value(S332). In case the AC induction motor is negatively rotated, the control part maintains the VFB to the setting data, and controls the HZP into negative value(S334). In case the AC induction motor is not rotated, the control part maintains the VFB to the setting data, and controls the HZP into 0.2Hz(S336).

Description

케이블 권취기의 제어방법 {Controlling Method of Cable Reeler}Control Method of Cable Winder {Controlling Method of Cable Reeler}

본 발명은 케이블 권취기의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔코더와 전류검출센서에 의해 AC 유도전동기의 속도와 토크를 측정하여 기존에 설정된 속도 및 토크와의 비교에 의해 속도와 토크를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of a cable winder, and more particularly, by measuring the speed and torque of the AC induction motor by the encoder and the current detection sensor to control the speed and torque by comparison with the previously set speed and torque. It is about how to.

항만물류, 철강금속, 광산 터널링, 환경서비스, 일반산업 및 자동화 분야 등의 운송장치에 있어서 이동기기의 운반 및 하역설비에 전력을 공급하는 장치인 케이블 권취기(Cable Reeler)는 운전조건, 환경 등에 따라 다양한 형식이 사용된다.Cable reeler is a device that supplies power to transportation and unloading equipment of mobile devices in transportation equipment such as port logistics, steel metal, mine tunneling, environmental service, general industry and automation field. Various formats are used accordingly.

이러한 권취기의 종래 기술로는 스프링 탄성을 이용해서 권취 토크를 발생하여 권취하는 형식으로 권취 길이가 짧고 저용량 권취로 사용되는 기계식 스프링형 권취기, 교류 모터(AC Motor) 동력을 디스크(Disk) 마찰판에서 발생한 마찰 토크로 케이블를 권취하는 형식의 저용량 크레인(Crain)용 마찰모터형(Friction Motor Type) 권취기, 교류 모터 토크를 비접촉식 커플링(Coupling)으로 메인 기어박스에 전달하여 케이블을 권취하여 영구자석에서 발생하는 자력으로 모터 토크를 전달하고 토크는 영구자석의 에어 갭(Air Gap) 간격에 따라 토크를 변경할 수 있는 형식의 마그네틱 커플링형(Magnet Coupler Type) 권취기 및 유도 크레인 모터와 박스형 감속기로 구성되어 케이블을 권취할 때나 풀릴 때 일정한 토크를 발생하는 형식의 권선형 모터 2차 저항 제어형 권취기 등이 있다.In the conventional technology of such a winding machine, a spring spring is used to generate a winding torque to wind a mechanical spring type winder, which has a short winding length and is used for low volume winding, and uses an AC motor power to drive a disk friction plate. Friction Motor Type Winding Machine for Low Capacity Crane Type that Winds Cables with Friction Torque, and AC Motor Torque to Non-contact Coupling to Main Gearbox to Wind Cable for Permanent Magnet The motor torque is transmitted by the magnetic force generated from the motor, and the torque consists of a magnetic coupling type winder, an induction crane motor, and a box type reducer that can change the torque according to the air gap of the permanent magnet. Winding type motor secondary resistance control type winding machine which generates constant torque when winding or unwinding The.

이러한 종래의 기계식 권취기는 스프링, 모터, 감속장치 등으로 구성되어 권취력 제어의 정밀제어, 지능제어의 한계가 있는 문제점이 있다.Such a conventional mechanical winding machine is composed of a spring, a motor, a deceleration device, etc., and there is a problem that precision control of the winding force control and intelligent control are limited.

한편, 공개번호 특1998-0701415에는 선조재의 권취 장치가 개시되어 있는바, 이 공개 발명은 선조재를 풀어내는 풀기 수단과, 선조재를 권취하는 권취 수단과, 선조재의 장력을 검출하는 장력 검출 수단으로 되는 선조재의 권취 장치에 있어서, 상기 장력 검출 수단의 검출치에 근거하여 선조재의 풀기 속도를 변경하여 당해 선조재의 장력을 일정하게 조절하는 장력 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, publication No. 1998-0701415 discloses a winding device of the filigree material, the present invention discloses a release means for unwinding the filigree material, a winding means for winding the filigree material, and a tension detection means for detecting the tension of the filigree material A winding device of a filigree material, characterized in that it is provided with a tension adjusting means for constantly adjusting the tension of the filigree material by changing the unwinding speed of the filigree material based on the detected value of the tension detecting means.

그런데 이 공개 발명은 장력을 일정하게 조절하기 위하여 장력 조절 수단을 별도로 구비해야 하므로 권취 장치가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, this disclosure has a problem in that the winding device is complicated because the tension adjusting means must be separately provided in order to constantly adjust the tension.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔코더와 전류검출센서에 의해 AC 유도전동기의 속도와 토크를 측정하여 기존에 설정된 속도 및 토크와의 비교에 의해 종래 제어개념이 없던 AC 유도전동기의 속도와 토크를 연동 제어하여 벼로의 부가 장력 조절 수단을 사용하지 않으면서도 적절한 속도와 장력으로 케이블을 권취할 수 있는 케이블 권취기의 지능적인 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, by measuring the speed and torque of the AC induction motor by the encoder and the current detection sensor by comparison with the conventionally set speed and torque, AC induction motor that had no conventional control concept It is an object of the present invention to provide an intelligent control method of a cable winder that can wind a cable at an appropriate speed and tension without using an additional tension adjusting means to rice by interlocking control of speed and torque.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 케이블 권취기의 제어방법은, 드럼에 케이블을 권취하도록 정역 회전하는 AC 유도전동기의 제어에 필요한 기준속도와 기준토크를 설정하여 세팅하는 단계;The control method of the cable winder according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of setting and setting the reference speed and the reference torque required for the control of the AC induction motor in forward and reverse rotation to wind the cable in the drum;

엔코더와 전류검출센서에서 상기 AC 유도전동기의 현재 속도와 토크를 측정하는 단계;Measuring current speed and torque of the AC induction motor at an encoder and a current detection sensor;

제어부에서 상기 측정 속도와 토크를 기준속도 및 기준토크와 비교하는 단계; 및Comparing the measured speed and torque with a reference speed and reference torque in a control unit; And

상기 제어부에서 그 비교 결과에 따라 AC 유도전동기의 속도와 토크를 제어하는 피드백 단계를 포함하여 구성된다.The control unit comprises a feedback step of controlling the speed and torque of the AC induction motor according to the comparison result.

상술한 과제 해결 수단에 의하면, 종래 제어개념이 없던 AC 유도전동기의 속도와 토크를 연동제어하여 부가 장력 조절 수단을 사용하지 않으면서도 적절한 속도와 장력으로 최적의 상태에서 케이블을 권취할 수 있다.According to the above-mentioned problem solving means, the speed and torque of the AC induction motor, which had no conventional control concept, can be co-controlled so that the cable can be wound in an optimal state at an appropriate speed and tension without using an additional tension adjusting means.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 올인원 제어의 개념도이고, 도 2는 도 1이 적용된 귄취기의 개략적인 블록도이다.1 is a conceptual diagram of the all-in-one control according to the present invention, Figure 2 is a schematic block diagram of the Gugigi to which FIG. 1 is applied.

도 1에 도시된 바와 같이 PLC와 엔코더가 하나로 원칩화된 것으로, 제어부(10)는 외부 입력신호, 예를 들어 구동 시작과 정지의 스위치 신호, 릴레이 신호, PLC 제어신호, 센서(온도) 신호, 아날로그 신호, RS232/RS422의 인터버스 신호 등의 각종 신호를 입력받아 권취기를 구동하고, 권취기의 구동중 엔코더(23)와 전류검출센서(26)에서 측정한 AC 유도전동기(22)의 슬립량과 구동전휴의 측정값을 기존에 설정된 기준값과 비교하여 그 비교 결과에 따라 AC 유도전동기(22)나, 상기 AC 유도전동기(22)의 구동을 정지하는 브레이크(21)를 제어한다.As shown in FIG. 1, the PLC and the encoder are integrated into one chip, and the controller 10 includes an external input signal, for example, a switch signal for driving start and stop, a relay signal, a PLC control signal, a sensor (temperature) signal, and an analog signal. Signal and various signals such as an interverse signal of RS232 / RS422 to drive the winding machine, and the slip amount of the AC induction motor 22 measured by the encoder 23 and the current detection sensor 26 during driving of the winding machine. The measured value of the driving suspension is compared with a previously set reference value, and the AC induction motor 22 or the brake 21 for stopping driving of the AC induction motor 22 is controlled according to the comparison result.

도 2에 도시된 바와 같이 제어부(10), 엔코더(23), 전류검출센서(26), 팬(24), 브레이크(21), AC 유도전동기(22), 기어박스(25), 케이블(30)을 권취하는 드럼(32)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the control unit 10, the encoder 23, the current detection sensor 26, the fan 24, the brake 21, the AC induction motor 22, the gearbox 25, and the cable 30. ) Is configured to include a drum (32) winding up.

제어부(10)는 위치, 속도, 토크 등의 실시간 변화에 대응하여 제어할 수 있는 서보(Servo)제어 기술을 적용하여 AC 유도전동기(22), AC 유도전동기(22)의 동작을 정지하는 브레이크(21), AC 유도전동기(22)의 내부 온도를 식혀주는 팬(24)의 구동을 제어한다.The control unit 10 applies a servo control technology that can be controlled in response to real-time changes such as position, speed, torque, and the like to brake the AC induction motor 22 and the AC induction motor 22. 21), the driving of the fan 24 that cools the internal temperature of the AC induction motor 22 is controlled.

AC 유도전동기(22)는 상기 제어부(10)의 제어에 의해 회전하고, 그 회전이 기어박스(25)에 의해 감속된 상태에서 드럼(32)에 전달된 후, 드럼(32)이 회전함에 따라 케이블(30)이 드럼(32)에 권취된다.The AC induction motor 22 rotates under the control of the control unit 10, and after the rotation is transmitted to the drum 32 in a decelerated state by the gearbox 25, the drum 32 rotates. The cable 30 is wound on the drum 32.

엔코더(23)와 전류검출센서(26)는 상기 AC 유도전동기(22)에 부착되어 AC 유도전동기(22)의 현재 회전 속도와 토크(힘)를 측정하여 제어부(10)에 입력하고, AC 유도전동기(22) 내부에 구비된 온도센서(미도시)는 AC 유도전동기(22)의 내부 온도를 측정하여 제어부(10)에 입력한다.The encoder 23 and the current detection sensor 26 are attached to the AC induction motor 22 to measure the current rotational speed and torque (force) of the AC induction motor 22 and input it to the control unit 10, and AC induction. The temperature sensor (not shown) provided in the electric motor 22 measures the internal temperature of the AC induction motor 22 and inputs it to the controller 10.

제어부(10)는 AC 유도전동기(22)의 측정 온도를 기존에 설정된 기준온도와 비교하여 기준온도보다 큰 경우에 팬(24)을 구동하여 공기를 순환함으로써 AC 유도 전동기(22)의 회전에 의해 증가하는 내부 온도를 줄여주고, 또한 속도와 토크를 기입력된 기준속도 및 토크와 비교하여 그 비교결과에 따라 AC 유도전동기(22)의 속도와 토크를 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 제어한다.The controller 10 circulates the air by driving the fan 24 when the measured temperature of the AC induction motor 22 is greater than the reference temperature set in advance, thereby rotating the AC induction motor 22. Increasing the internal temperature, and also compares the speed and torque with the input reference speed and torque to control the speed and torque of the AC induction motor 22 in a pulse width modulation (PWM) method.

이때 AC 유도전동기(22)에 입력되는 전류를 체크하여 전류소모가 많아 과부하가 되면 속도를 낮추고, 전류소모가 적으면 속도를 높여준다.At this time, by checking the current input to the AC induction motor 22, the current consumption is large, the speed is lowered when the overload, and the current is increased when the current consumption is low.

그리고 드럼(32)에 케이블(30)의 권취가 완료되거나 AC 유도전동기(22)의 회전을 정지하고자 하는 경우에는 브레이크(21)를 작동하여 AC 유도전동기(22)의 회전을 정지한다.When the winding of the cable 30 is completed on the drum 32 or when the rotation of the AC induction motor 22 is to be stopped, the brake 21 is operated to stop the rotation of the AC induction motor 22.

도 3은 본 발명에 따른 권취기 제어의 순서도이다.3 is a flow chart of the winder control according to the present invention.

도시된 바와 같이 측정속도 및 측정토크와 비교할 수 있도록 기준이 되는 기준속도와 기준토크를 설정하는 데이터 세팅단계(S302)를 수행한다.As shown, a data setting step (S302) of setting a reference speed and a reference torque as a reference to be compared with the measurement speed and the measurement torque is performed.

본 발명에서 AC 유도전동기(22)의 회전속도는 주파수로, 회전토크는 전류와 전압으로 제어한다. 예를 들어 AC 유도전동기(22)의 속도를 제어하고자 하는 경우에 AC 유도전동기(22)를 구동하고 싶은 지령 주파수(HZP)와, 엔코더(23)에 의해 측정된 AC 유도전동기(22)의 현재 피드백 주파수(HZF)를 이용하고, AC 유도전동 기(22)의 토크를 제어하고자 하는 경우에 AC 유도전동기(22)에 인가되는 바이어스 전압(VFB)을 이용하여, HZP, HZF, VFB를 적절히 조합하여 속도와 토크를 제어한다. 이때 상기 HZP나 HZF의 값이 음수이면 AC 유도전동기(22)가 역회전하도록 지령하거나, 현재 역회전중인 것을 나타내며, VFB로 소비 전력이 상승하는 최대 토크를 설정한다.In the present invention, the rotation speed of the AC induction motor 22 is controlled by frequency, and the rotation torque is controlled by current and voltage. For example, when the speed of the AC induction motor 22 is to be controlled, the command frequency HZP to drive the AC induction motor 22 and the current of the AC induction motor 22 measured by the encoder 23 are measured. By using the feedback frequency HZF and controlling the torque of the AC induction motor 22, the HZP, HZF, and VFB are properly combined using the bias voltage VFB applied to the AC induction motor 22. To control the speed and torque. At this time, if the value of the HZP or HZF is negative, the AC induction motor 22 is commanded to reverse rotation, or indicates that it is currently rotating in reverse, and sets the maximum torque at which power consumption rises to VFB.

상기 데이터 세팅이 끝난 후에 엔코더(23)에서 AC 유도전동기(22)의 토크(전압)를 측정하여(S304) 토크가 측정되지 않으면, 엔코더(23)에 측정한 HZF가 0 미만으로 AC 유도전동기가 역회전하는 경우 제어부(10)에서 VFB의 값을 +로 제어하고, HZF가 0인 경우 상기 데이터 세팅 단계의 VFB로 셋업한다(S320).After the data setting is completed, if the torque (voltage) of the AC induction motor 22 is measured by the encoder 23 (S304) and the torque is not measured, the HZF measured by the encoder 23 is less than 0. In the case of reverse rotation, the controller 10 controls the value of VFB to be +, and if HZF is 0, the controller 10 sets up to VFB of the data setting step (S320).

상기 토크가 측정된 후 AC 유도전동기(22)가 구동하기 시작하면(S304), 제어부(10)는 엔코더(10)에 측정한 HZF를 0과 비교하여 그 비교 결과에 따라 HZP와 VFB를 제어한다. 즉, 상기 HZF > 0으로 AC 유도전동기(22)가 정회전하는 경우(S308), HZP는 세팅 데이터를 유지하면서 VFB의 값을 +로 제어한다(S332). 상기 HZF < 0으로 AC 유도전동기(22)가 역회전하는 경우(S310), VFB는 세팅 데이터를 유지하면서 HZP의 값을 -HZP로 제어한다(S334).After the torque is measured, when the AC induction motor 22 starts to drive (S304), the controller 10 compares the HZF measured by the encoder 10 with 0 and controls HZP and VFB according to the comparison result. . That is, when the AC induction motor 22 rotates forward at the HZF> 0 (S308), the HZP controls the value of VFB to + while maintaining the setting data (S332). When the AC induction motor 22 rotates in reverse with the HZF <0 (S310), the VFB controls the value of HZP as -HZP while maintaining setting data (S334).

상기 HZF = 0으로 AC 유도전동기(22)가 정역 회전하지 않는 경우(S312), VFB는 세팅 데이터를 유지하면서 HZP는 0.2Hz로 회전하도록 제어한다(S336). 상기한 단계를 반복하다가 제어부(10)의 제어에 의해 브레이크(21)가 작동하여 AC 유도전동기(22)의 동작이 정지되면(S314), 엔코더(23)에서 측정한 HZF가 0 미만으로 AC 유도전동기(22)가 역회전하는 경우 제어부(10)에서 VFB의 값을 +로 제어하고, HZF가 0인 경우 상기 데이터 세팅 단계의 VFB로 셋업한다(S338).If the AC induction motor 22 does not rotate forward and backward at HZF = 0 (S312), the VFB controls HZP to rotate at 0.2Hz while maintaining setting data (S336). If the brake 21 is operated by the control of the controller 10 and the operation of the AC induction motor 22 is stopped (S314), the HZF measured by the encoder 23 is less than zero. When the motor 22 rotates in reverse, the controller 10 controls the value of VFB to be +, and when HZF is 0, the controller 10 sets up to VFB in the data setting step (S338).

이와 같이 주파수로 속도를, 바이어스 전압과 전류검출센서(26)의 전류로 토크를 제어하되, 주파수와 바이어스 전압과 전류의 적절한 조합으로 정역 회전에 의해 케이블(30)을 권취하는 AC 유도전동기(22)의 회전 속도와 회전 토크를 제어할 수 있는 것이다.As described above, the AC induction motor 22 is configured to control the speed by the frequency and the torque by the current of the bias voltage and the current detection sensor 26, and to wind the cable 30 by the forward and reverse rotation with an appropriate combination of the frequency and the bias voltage and current. ) Can control the rotation speed and rotation torque.

도 1은 본 발명에 따른 올인원 제어의 개념도,1 is a conceptual diagram of an all-in-one control according to the present invention;

도 2는 도 1이 적용된 귄취기의 개략적인 블록도,FIG. 2 is a schematic block diagram of a curling machine to which FIG. 1 is applied;

도 3은 본 발명에 따른 권취기 제어의 순서도.3 is a flow chart of the winder control according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 제어부 21: 브레이크10: control unit 21: brake

22: AC 유도전동기 23: 엔코더22: AC induction motor 23: encoder

24: 팬 25: 기어박스24: Fan 25: Gearbox

30: 케이블 32: 드럼30: cable 32: drum

Claims (4)

드럼에 케이블을 권취하도록 정역 회전하는 AC 유도전동기의 제어에 필요한 기준속도와 기준토크를 설정하여 세팅하는 단계;Setting and setting a reference speed and a reference torque necessary for controlling the AC induction motor which rotates forward and backward so as to wind the cable around the drum; 엔코더와 전류검출센서에서 상기 AC 유도전동기의 현재 속도와 토크를 측정하는 단계;Measuring current speed and torque of the AC induction motor at an encoder and a current detection sensor; 제어부에서 상기 측정 속도와 토크를 기준속도 및 기준토크와 비교하는 단계; 및Comparing the measured speed and torque with a reference speed and reference torque in a control unit; And 상기 제어부에서 그 비교 결과에 따라 AC 유도전동기의 속도와 토크를 제어하는 피드백 단계를 포함하되;A feedback step of controlling, by the controller, the speed and torque of the AC induction motor according to the comparison result; 상기 AC 유도전동기의 속도는 AC 유도전동기를 구동하고 싶은 지령 주파수(HZP)와 엔코더에 의해 측정된 현재 피드백 주파수(HZF)를 이용하여 제어하고, 상기 AC 유도전동기의 토크는 AC 유도전동기에 인가되는 바이어스 전압(VFB)을 이용하여 제어하되, HZP, HZF, VFB를 조합하여 속도와 토크를 같이 제어하며,The speed of the AC induction motor is controlled by using a command frequency (HZP) to drive the AC induction motor and the current feedback frequency (HZF) measured by the encoder, and the torque of the AC induction motor is applied to the AC induction motor. Control using the bias voltage (VFB), but control the speed and torque by combining HZP, HZF, VFB, 상기 AC 유도전동기의 토크가 측정되고 AC 유도전동기가 구동하는 경우 제어부에서 엔코더에 측정한 HZF를 0과 비교하는 단계,When the torque of the AC induction motor is measured and the AC induction motor is driven, comparing the HZF measured by the encoder to 0 with the control unit; 상기 HZF > 0으로 AC 유도전동기가 정회전하는 경우 HZP는 세팅 데이터를 유지하면서 VFB의 값을 +로 제어하는 단계,When the AC induction motor rotates forward with HZF> 0, HZP controls the value of VFB to + while maintaining setting data. 상기 HZF < 0으로 AC 유도전동기가 역회전하는 경우 VFB는 세팅 데이터를 유지하면서 HZP의 값을 -HZP로 제어하는 단계,When the AC induction motor reversely rotates with HZF <0, VFB controls the value of HZP to -HZP while maintaining setting data. 상기 HZF = 0으로 AC 유도전동기가 정역 회전하지 않는 경우 VFB는 세팅 데이터를 유지하면서 HZP는 0.2Hz로 제어하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 케이블 권취기의 제어방법.When the AC induction motor does not rotate forward and backward at HZF = 0, the control method of the cable winder, characterized in that the step of controlling the HZP to 0.2Hz while maintaining the setting data VFB. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 AC 유도전동기가 구동하지 않거나 토크가 측정되지 않는 경우 HZF가 0 미만으로 AC 유도전동기가 역회전하는 경우 제어부에서 VFB의 값을 +로 제어하고, HZF가 0인 경우 상기 데이터 세팅 단계의 VFB로 셋업하는 것을 특징으로 하는 케이블 권취기의 제어방법.If the AC induction motor is not driven or the torque is not measured, if the HZF is less than zero, the control unit controls the value of VFB to +, and if the HZF is 0, to VFB of the data setting step. Control method of a cable winder characterized in that the setup. 삭제delete 삭제delete
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