KR100979144B1

KR100979144B1 - 히팅 패드 온도제어기 및 방법

Info

Publication number: KR100979144B1
Application number: KR1020080028715A
Authority: KR
Inventors: 이상덕; 우갑주; 김성진
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2010-09-02
Also published as: KR20090103236A

Abstract

본 발명은 룩업테이블(look-up table)을 이용하여 선택한 패드타입별 온도프로파일에 대응하게 패드전원의 공급 또는 차단 제어를 채널별로 실행함에 따라 이종(異種)의 히팅 패드를 동시에 연결하여 제어할 수 있고, 시스템 시간을 기준으로 목표온도 달성을 비교체크 함에 따라 히팅 패드의 온도 과다 방지를 수행할 수 있는 히팅 패드 온도제어기 및 방법을 제공한다.

본 발명의 히팅 패드 온도제어기는 온도센서를 이용하되, 상기 온도센서를 구비한 히팅 패드 각각을 채널별로 연결시켜 온도제어를 수행하는 본체; 상기 본체 내부에 설치되고 외부 구동전원을 입력받는 전원입력부; 상기 전원입력부에서 출력되는 내부회로전원을 이용하여 연산처리기능과 비교체크기능과 온도제어기능과 데이터처리기능과 실시간 클록(Real-Time Clock, RTC)을 이용한 검별기능과 알람기능을 구현하는 메인제어부; 상기 메인제어부에 결합되어 이종 히팅 패드 작동알고리즘과 룩업테이블과 온도프로파일과 온도 과다 상승 방지알고리즘을 갖는 기억장치를 포함한다.

히팅 패드, 룩업테이블, 온도프로파일, 채널작동제어부

Description

히팅 패드 온도제어기 및 방법{TEMPERATURE CONTROLLER FOR HEATING PAD AND METHOD THEREOF}

본 발명은 히팅 패드 온도제어기 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엘엔지 선박 등의 액체 화물창에는 2차 방벽을 형성하기 위한 트리플렉스(triplex)가 부착되어 있고, 그 부착 작업을 위해서 복수개의 열패드 또는 히팅 패드가 온도 컨트롤러에 의해 연결되어 사용된다.

종래 기술에 따른 엘엔지 선박의 단열 방벽 연결용 열패드(20)용 온도 컨트롤러(10)는 복수개의 열패드(20)의 열선과 병렬로 단순 연결된 전원공급부(11)를 갖는다. 전원공급부(11)는 소켓 방식으로 연결된 열패드(20)에게 패드전원을 동시에 공급한다. 패드전원은 열패드(20)를 동작시키는 구동전원을 의미한다.

이때, 전원공급부(11)에서 열패드(20)가 연결되지 않은 곳의 소켓은 대기(idle) 상태이다.

또한, 종래의 온도 컨트롤러(10)는 상기 열패드(20)와 연결되어 열패드(20)의 온도를 감지하는 온도센서(12); 상기 열패드(20)에 압력을 가하는 가압패드(도 시 안됨)와 연결되어 현재압력을 감지하는 압력센서(18); 상기 열패드(20)의 목표온도와 상기 목표온도까지의 전체 작업시간을 포함한 설정정보가 입력되는 설정입력부(13)를 갖는다.

또한, 종래의 온도 컨트롤러(10)는 상기 온도센서(12)의 감지온도와 상기 설정입력부(13)의 설정정보를 입력받아 패드전원의 온/오프 주기를 연산하여 상기 전원공급부(11)의 온/오프 스위칭 속도를 제어하고, 열패드(20)의 시간당 감지온도 정보를 출력하고, 상기 압력센서(18)의 현재 압력을 입력받아 전송하는 온도제어부(14); 상기 온도제어부(14)에서 출력된 시간당 감지온도 정보를 입력받아 화면에 표시하고, 상기 온도제어부(14)에서 전송된 상기 현재압력을 수치로 표시하는 디스플레이부(15); 상기 온도제어부(14)에서 출력된 시간당 감지온도 정보를 저장하는 데이터저장부(16); 및 상기 데이터저장부(16)에 저장된 정보를 외부 기기로 전송하는 연결포트(17)를 포함하며, 상기 설정입력부(13)에는 상기 데이터저장부(16)에 저장되는 시간당 감지온도 정보에 대한 저장주기가 더 입력되고, 상기 온도제어부(14)에서는 상기 저장주기에 따른 시간당 감지온도 정보를 더 출력하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 종래의 열패드는 단열패널(insulation panel)의 탑패드 사이 간격에 대응한 폭과, 그에 비해 상대적으로 긴 길이(예 : 3.5m ± 50㎝)를 갖는다.

이런 긴 길이에도 불구하고 종래의 열패드는 한 개의 온도센서만을 사용하고 있어, 이에 따라 열패드의 전체 면적에 대한 정확한 온도 감지가 어려워서, 결국 온도 과다 상승으로 인한 패드 파손 현상에 노출되어 있다.

이는 종래의 열패드 구조와 그의 온도 컨트롤러의 제어방법에 기인한다.

종래의 열패드 구조를 살펴보면, 직렬 혹은 병렬 방식의 열선을 갖도록 제작되어 있다.

특히, 병렬 방식으로 제작된 경우에는 상기 열선에 해당하는 복수개의 셀이 전원버스라인을 따라 배치 및 연결된 구조를 갖는다.

종래의 열패드에 설치된 한 개의 온도센서는 복수개의 셀 중 어느 하나의 셀에 설치되어 있다.

이러한 종래의 열패드를 제어하는 온도 컨트롤러는 온도센서가 설치된 쪽의 셀의 파손 유무를 파악하거나 인식할 수 없기 때문에, 셀의 파손 중에라도 종전과 같이 동일한 패드전원을 열패드에게 제공하여 결국 파손이 없는 셀들에게 과부하가 걸리게 한다.

특히, 일부 셀의 파손에도 불구하고 온도센서를 통해 입력되는 온도값은 다른 셀들에서 발열되고 열전도에 의해 전달되어 온 것이다.

따라서, 온도 컨트롤러의 입장에서 온도센서를 통해 감지된 열온도가 정상작동시의 온도값인지, 또는 일부 고장 셀 주변의 다른 셀들에 의한 온도 과다 상승에 의한 온도값인지 구별할 수 없는 상태이다.

만일 이런 상태가 지속적으로 방치될 경우, 해당 파손된 셀이 있는 영역의 온도 상태를 온도 컨트롤러가 감지할 수 없고, 파손된 셀에 관련된 접착 품질이 저하되어 접착 품질 유지 및 관리에 큰 문제가 발생되며, 아울러 파손된 셀 주변의 다른 셀들에서 소손 또는 파손이 발생되거나, 심할 경우 화재까지 이어질 가능성이 있다.

이와 같은 문제점은 종래의 온도 컨트롤러의 온도 제어방법 또는 온도 추종방법에서 기인하는 것으로 이해된다.

종래 온도 컨트롤러의 경우에는 목표온도에 도달하는 과정 또는 가열구간별 타이밍에 대한 제어수단이 없다.

따라서 종래 온도 컨트롤러의 경우에는 목표온도와 전체 작업시간만을 설정한 후, 전체 작업시간 내에서 목표온도에 도달하도록 온도 제어만이 이루어진다.

즉, 앞서 언급한 타이밍에 관계없이, 종래 온도 컨트롤러는 목표온도에 도달할 때까지 지속적으로 열패드의 온도를 상승시키기 위한 출력을 열패드 쪽으로 전달한다.

이 과정에서 종래의 온도 컨트롤러는 검출된 온도값이 미리 정한 허용치 범위를 벗어나지 않을 경우 셀 파손 내지 그 주변 셀들의 온도 과다 상승 및 지속 등과 같은 치명적 에러를 검출하지 못하고 미리 온도 컨트롤러에 저장된 동작을 지속한다.

예를 들어 부연 설명하면, 종래의 열패드의 1에서 11번째 셀까지의 상태가 정상적이고, 온도센서가 있는 12번째 셀이 파손상태로 있다면, 파손 상태의 12번째 셀의 온도는 1에서 11번째 셀로부터 전도되어온 전도열에 의해 상승한다.

이때 12번째 셀의 온도는 항상 나머지 1에서 11번째 셀의 온도보다 적게 된다.

온도센서와 온도 컨트롤러는 12번째 셀에만 존재하고 있으므로 12번째 셀이 서서히 온도 상승이 되고 있는 것으로 파악한다.

이후, 온도상승에 상응하게 온도센서로부터 검출된 현재측정온도가 목표온도를 추종할 때 시간 딜레이가 발생되고, 결국 1에서 11번째 셀 자체 온도는 원하던 목표온도보다 수십도 상승된 온도를 유지하게 되어 결국 파손에 이르게 된다.

한편, 종래의 온도 컨트롤러와 열패드는 화물창 내부의 코너부위와 플랫부위에 대한 2차 방벽용 시트 접착 공정에 사용된다.

종래의 온도 컨트롤러 1대는 동일 형식의 10개의 열패드를 동시에 작업 가능하도록 다채널 구조를 갖는다.

그런데, 화물창 내의 작업영역 가운데 각 단(작업을 위한 층)마다 4개의 코너부위가 존재하고, 그 코너부위의 해당 작업영역에서는 코너용 시트의 접착 환경에 적합한 1개의 코너타입 열패드만 필요하다.

이때, 종래의 온도 컨트롤러는 앞서 언급한 바와 같이 동일 형식의 10개의 열패드를 동시에 작업하도록 구성되어 있기 때문에, 1개의 코너타입 열패드와 접속될 경우, 1개의 채널만이 사용되고, 나머지 9개의 채널은 대기(idle) 상태로 유지되어 장비 효율성이 매우 떨어지는 불편함이 있다.

또한, 복잡한 화물창 내에서는 코너작업용과 평면작업용으로 상대적으로 많은 개수의 온도 컨트롤러를 사용함에 따라, 장비 설치, 전선 연결, 장비 운반, 유지 보수, 보관 관리 등과 같은 작업량이 상대적으로 증가되어 작업 효율도 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 룩업테이블(look-up table)을 이용하여 선택한 패드타입별 온도프로파일에 대응하게 패드전원의 공급 또는 차단 제어를 채널별로 실행함에 따라 이종(異種)의 히팅 패드를 동시에 연결하여 제어할 수 있고, 시스템 시간을 기준으로 목표온도 달성을 비교체크 함에 따라 히팅 패드의 온도 과다 방지를 수행할 수 있는 히팅 패드 온도제어기 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼는다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는, 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 온도센서를 이용한 히팅 패드 온도제어기에 있어서, 상기 온도센서를 구비한 히팅 패드 각각을 채널별로 연결시켜 온도제어를 수행하는 본체; 상기 본체 내부에 설치되고 외부 구동전원을 입력받는 전원입력부; 상기 전원입력부에서 출력되는 내부회로전원을 이용하여 연산처리기능과 비교체크기능과 온도제어기능과 데이터처리기능과 실시간 클록(Real-Time Clock, RTC)을 이용한 검별기능과 알람기능을 구현하는 메인제어부; 상기 메인제어부에 결합되어 이종 히팅 패드 작동알고리즘과 룩업테이블과 온도프로파일과 온도 과다 상승 방지알고리즘을 갖는 기억장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어방법에서는 온도센서를 구비한 히팅 패드 각각을 채널별로 연결시켜 온도제어를 수행하는 본체에 의해서 이루어지는 이종(異種) 히팅 패드 작동과정 또는 온도 과다 상승 방지과정을 진행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어기는 이종 히팅 패드 작동알고리즘과, 룩업테이블과, 온도프로파일, 온도 과다 상승 방지알고리즘을 구비한 본체를 제공하는 이점이 있다.

본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어기는 이종 히팅 패드 작동알고리즘에 의해 이종(異種)의 히팅 패드의 동시 연결 및 제어가 가능하여 본체의 장비 효율성을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어기는 온도 과다 상승 방지알고리즘에 의해 히팅 패드의 온도 과다 상승 또는 상승 지연을 판별할 수 있고, 특정 셀의 파손 등의 이유로 인한 셀의 수명 단축 혹은 셀의 과열에 의한 화재 발생을 미연에 방지할 수 있어 장비 안정성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어기는 온도 과다 상승 방지알고리즘에서 목표온도의 제어를 온도에 대한 함수가 아닌 시간 함수로 에러값을 정의함에 따라, 상기 에러값이 미리 정한 편차보다 차이를 보이는 시점을 기준으로 알람을 발생시키고, 그 알람 발생 유지에 상응한 연속적인 유지시간이 검별시간보다 클 경 우 해당 채널을 종료시켜 해당 히팅 패드의 작동을 강제로 정지시킴에 따라, 문제가 발생한 히팅 패드만을 색출할 수 있고 접착 품질 관리를 능동적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 히팅 패드 온도제어기의 연결관계를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 히팅 패드 온도제어기의 본체의 내부구성을 설명하기 위한 블록도이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 이종 히팅 패드 작동알고리즘에 대한 흐름도이고, 도 5는 도 3에 도시된 룩업테이블을 보인 구성도이다. 또한, 도 6은 도 3에 도시된 온도프로파일 중 플랫타입에 관한 그래프이고, 도 7은 도 3에 도시된 온도프로파일 중 코너타입에 관한 그래프이다. 또한, 도 8은 도 2에 도시된 히팅 패드 온도제어기의 본체 및 히팅 패드간 연결 및 사용관계를 보인 화물창 개념도이고, 도 9는 도 3에 도시된 온도 과다 상승 방지알고리즘에 대한 흐름도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히팅 패드 온도제어기는 적어도 하나의 플랫타입의 히팅 패드(30)와 적어도 하나의 코너타입의 히팅 패드(40)를 동시에 연결하는 동시 복수 채널 접속 및 개별 온도 제어 구조를 지원하는 본체(100)에 해당한다.

동시 복수 채널 접속 및 개별 온도 제어 구조란 앞으로 상세히 설명할 이종 히팅 패드 작동알고리즘(131)에 의해 이종의 히팅 패드(30, 40)를 동시에 접속시켜 개별적으로 온도 제어를 수행할 수 있고 온도 과다 상승 방지알고리즘(134)에 의해 과다상승 또는 상승지연을 방지할 수 있는 것으로서, 종전에서 단순히 복수 채널만 지원하거나 특정 셀의 파손시 다른 셀들의 온도 과다 상승 오류를 보이던 종래 온도 제어 구조와 현격한 차이를 나타낸다.

플랫타입의 히팅 패드(30)는 화물창 내 플랫작업영역의 단열패널(insulation) 조립체 및 해당 시트(예 : 트리플렉스)의 작업 조건에 맞게 제작된 것으로서, 승온구간, 유지구간, 추가승온구간, 추가유지구간 등과 같은 다단계의 가열 작동을 수행하도록 되어 있다. 여기서, 승온이란 온도 상승의 줄임말을 의미한다.

코너타입의 히팅 패드(40)는 예각으로부터 둔각 사이 중 어느 하나의 각도로 접혀진 상태에서 화물창 내 하드우드키 어셈블리를 포함한 코너측 단열패널 및 해당 시트의 작업 조건에 맞게 제작된 것으로서, 역시 다단계의 가열 작동을 수행하지만 상기 플랫타입의 히팅 패드(30)와 다른 온도프로파일에 대응하여 가열 작동을 수행한다.

이러한 본체(100)는 휴대 또는 이동 가능한 크기의 박스형 케이싱 내부에 전자 회로 기판을 구비하고 있다.

본체(100)의 케이싱 외부에는 상기 전자 회로 기판에 연결된 터치스크린과 같은 입출력 겸용장치, 키패드, 전원스위치, 개별 또는 전체 패드작동스위치, 복수 개의 채널 접속 상태 표시등(예 : 2컬러 LED), 전원공급선, 케이블연결부가 탑재되어 있다.

터치스크린은 터치스크린모니터를 손으로 눌러 해당 지점에 표시된 그래픽유저인터페이스(GUI)의 데이터에 관한 정보를 본체(100)의 전자 회로 기판 상에 구현된 입출력부 및 메인제어부 쪽으로 입력시키는 장치이다.

도 3을 참조하면, 본체(100)는 전자 회로 기판에 구현된 것으로서, 외부 상용전원 또는 화물창 작업장 내에서 공급되는 구동전원을 입력받아 회로 및 소자용 내부회로전원과 히팅 패드용 패드전원으로 변환하여 공급하는 전원입력부(110)를 갖는다.

또한, 본체(100)는 전원입력부(110)로부터 내부회로전원에 의해 작동되도록 전자 회로 기판에 구현된 메인제어부(120)를 갖는다.

메인제어부(120)는 논리연산이나 입출력신호의 해석을 통해 미리 저장된 지령을 읽거나 해당 알고리즘을 실행하여 관련 회로 구성에게 해당 지령 또는 알고리즘에 상응한 실행을 지시하는 연산처리기능과, 히팅 패드의 패드타입명, 전체작업시간, 채널번호 등과 같은 설정정보 중 패드타입명과 룩업테이블(132)(look-up table)에 미리 설정된 정보를 비교 체크하여 패드타입을 구별하고, 구별된 패드타입명에 해당하는 온도프로파일을 독출하는 비교체크기능과, 고속 또는 저속 PID(Proportional Integrate Derivative)제어를 이용한 온도제어기능과, 정보 또는 데이터의 입출력 및 가공처리를 위한 데이터처리기능과, 시스템타이머(121)의 실시간 클록(Real-Time Clock, RTC)을 이용한 검별기능 및, 알람수단(122)을 이용한 알 람기능 중 적어도 하나의 기능을 갖도록 전자회로적으로 구성된다.

여기서, 설정정보는 히팅 패드 작동 전에 사용자 또는 작업자에 의해 앞서 언급한 입출력부, 더욱 구체적으로 입출력부에 해당하는 입출력 겸용장치(예 : 터치스크린) 또는 키패드 등을 이용하여 본체(100)에 입력되는 정보를 의미한다.

이런 메인제어부(120)는 기능 구현을 위한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반으로 제작 가능하다.

또한, 본체(100)는 메인제어부(120)에 전자회로적으로 결합된 주기억수단(예 : RAM 및 ROM) 및 보조기억수단(예 : 하드디스크 또는 낸드프래시메모리)을 포함한 기억장치(130)를 갖는다.

기억장치(130)는 하기의 도 4를 통해 설명할 이종 히팅 패드 작동알고리즘(131), 도 5를 통해 설명할 룩업테이블(132), 도 6과 도 7을 통해 설명할 온도프로파일(133), 도 9를 통해 설명할 온도 과다 상승 방지알고리즘(134)을 기록, 저장, 처리 및 관리한다.

또한, 본체(100)는 메인제어부(120)에 전자회로적으로 결합된 입출력부(140)를 갖는다.

입출력부(140)는 앞서 언급한 바와 같이, 터치스크린과 같은 입출력 겸용장치, 키패드, 전원스위치, 개별 또는 전체 패드작동스위치, 복수개의 채널 접속 상태 표시등(예 : 2컬러 LED), 전원공급선, 케이블연결부를 지원하기 위한 입력회로 및 출력회로를 갖는다.

예컨대, 입력회로는 그래픽사용자인터페이스(GUI), 키패드, 통신포트 등을 통해 외부 입력값, 지령, 설정정보(예 : 히팅 패드의 패드타입명, 전체작업시간, 채널번호), 온도감지신호 또는 데이터의 제반적인 입력을 처리하는 회로구성을 갖는다.

또한, 출력회로는 히팅 패드의 설정온도, 시간때별 목표온도, 현재측정온도, 히팅 패드의 작동 상태값(예 : 전압, 전류 등)을 그래픽사용자인터페이스(GUI)를 통해 입출력 겸용장치의 터치스크린모니터에 표시하거나, 채널별 히팅 패드 접속 상황 정보를 복수개의 채널 접속 상태 표시등에 색상으로 구별하여 표시하거나, 알람수단(122)을 통해 음향 또는 불빛으로 표출하도록 처리하는 회로구성을 갖는다.

또한, 본체(100)는 메인제어부(120)에 전자회로적으로 결합된 채널작동제어부(150)를 갖는다.

채널작동제어부(150)는 내장한 주지의 전원관리회로를 통해 상기 메인제어부(120)로부터 지시되는 지령(예 : 전원공급신호, 전원일시차단신호, 전원강제차단신호 등)에 상응하게 히팅 패드 쪽으로 패드전원을 공급 또는 차단, 즉 온, 오프하는 역할을 담당한다.

여기서, 전원공급신호, 전원일시차단신호는 메인제어부(120)의 온도제어기능에 상응하게 메인제어부(120)로부터 출력되어 채널작동제어부(150)에 입력된 후 온도제어에만 사용된다.

반면, 전원강제차단신호는 메인제어부(120)의 온도 과다 상승 방지알고리즘에 의해 해당 히팅 패드가 불량 상태로 판단되었을 때, 메인제어부(120)로부터 출력되어 채널작동제어부(150)에 입력된 후, 해당 채널을 강제 오프시키는데 사용된 다.

또한, 본체(100)는 채널작동제어부(150)에 전자회로적으로 결합된 케이블연결부(160)를 갖는다.

케이블연결부(160)는 채널별로 히팅 패드 케이블 및 그의 플러그를 연결하기 위한 복수개의 소켓 또는 포트를 구비한다.

또한, 본체(100)는 메인제어부(120)에 온도감지신호를 입력시키도록 결합된 센서인터페이스(170)를 갖는다.

각각의 히팅 패드에 내장된 온도센서는 센서라인을 통해 센서인터페이스(170)에 접속된다. 온도센서에서 발생된 온도감지신호는 메인제어부(120)쪽으로 전달되어 온도제어기능에 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기억장치의 이종 히팅 패드 작동알고리즘은 메인제어부의 비교체크기능을 통해 실현된다.

앞서 언급한 바와 같이, 메인제어부의 비교체크기능은 설정정보 중 패드타입명과 룩업테이블(look-up table)에 미리 설정된 정보를 비교 체크하여 패드타입을 구별하고, 구별된 패드타입명에 해당하는 온도프로파일을 독출하는 일련의 프로세스이다.

더욱 구체적으로 이종 히팅 패드 작동알고리즘을 메인제어부의 비교체크기능의 입장에서 살펴볼 때, 본 발명의 히팅 패드 온도제어방법은 히팅 패드 설정정보 입력단계(S10)를 포함하는 것으로 이해된다.

입력단계(S10)에서 본체의 입출력부는 사용자의 입력 조작에 대응하게 채널 별로 채널번호, 히팅 패드의 패드타입명, 전체작업시간 등과 같은 설정정보를 입력 받은 후, 처리 가능하게 코딩하여 메인제어부에 전달한다.

이후 룩업테이블 체크단계(S11)가 수행된다.

메인제어부는 비교체크기능을 통해 패드타입명을 색인어로 하여 룩업테이블(look-up table)에 미리 설정된 정보를 비교 체크하여 패드타입을 구별한다.

도 5를 병행 참조하면, 룩업테이블(152)은 인덱스 순번, 패드식별자정보인 패드타입명, 패드타입, 온도프로파일, 편차, 검별시간과 같은 항목과, 해당 항목으로 구분되는 관련정보를 포함한다.

더욱 상세히 예를 들면, 패드타입명 항목의 관련정보는 BA0001, SC0001 등으로 설정할 수 있고, 패드타입 항목의 관련정보는 플랫타입, 코너타입 등으로 설정할 수 있다. 또한, 온도프로파일 항목의 관련정보는 Tf, Tc 등으로 저장장치에서 호출 또는 색출 가능한 온도프로파일 데이터로서, 이는 실험치로서 본 발명에 적합하게 가공되어 있다. 또한, 편차 항목의 관련정보는 미리 정한 수치(예 : ±10)이고, 경우에 따라 모두 동일하거나 또는 서로 다르게 설정 가능하다. 또한, 검별시간 항목의 관련정보는 역시 미리 정한 수치(예 : 10분)로서 역시 경우에 따라 모두 동일하거나 또는 서로 다르게 설정 가능하다.

상기 구별한 패드타입을 기준으로, 메인제어부는 해당 패드타입에 대응한 온도프로파일 데이터를 저장장치로부터 호출하는 온도프로파일 데이터 로딩단계(S12)를 수행한다.

온도프로파일 데이터는 도 6과 같은 플랫타입 온도프로파일, 도 7과 같은 코 너타입 온도프로파일 등이 될 수 있다.

도 6의 플랫타입 온도프로파일은 상온(예 : 20℃)을 기준으로 1차 온도 상승 시간 이내에 1차 온도에 도달하는 승온구간과, 이후 1차 온도 유지 시간 동안 1차 온도를 유지하는 유지구간과, 2차 온도 상승 시간 동안 2차 온도로 상승하는 추가승온구간과, 그리고 2차 온도 유지 시간 동안 상기 2차 온도를 유지하는 추가유지구간을 포함한다.

도 7의 코너타입 온도프로파일은 상온(예 : 20℃)을 기준으로 1차 온도 상승 시간 이내에 1차 온도에 도달하는 승온구간과, 이후 1차 온도 유지 시간 동안 1차 온도를 유지하는 유지구간과, 상기 2차 온도 상승 시간보다 상대적으로 긴 시간에 해당하는 3차 온도 상승 시간 동안 상기 2차 온도보다 상대적으로 높은 3차 온도로 상승하는 추가승온구간과, 상기 2차 온도 유지 시간보다 상대적으로 긴 시간에 해당하는 3차 온도 유지 시간 동안 상기 3차 온도를 유지하는 추가유지구간을 포함한다.

다시 도 4를 참조하면, 온도프로파일 데이터 로딩단계(S12) 이후에 패드전원 유무 판단단계(S13)가 진행된다.

만일 패드전원 공급용 패드작동스위치가 온되어 있을 경우, 온도프로파일별 히팅 패드 작동단계(S14)가 진행된다.

여기서, 메인제어부는 로딩한 패드타입별 온도프로파일 데이터에 대응하여 해당 채널의 히팅 패드의 온도를 제어한다.

이런 경우, 도 8과 같이 화물창 작업장(1) 내에서, 이종의, 즉 서로 다른 패 드타입의 히팅 패드(30, 40)가 1대의 본체(100)에서 채널별로 동시에 접속되어 시트 접착 작업에 사용됨에 따라, 결국 장비 효율성을 극대화하면서 상대적으로 본체(100) 사용량을 최소화시킬 수 있게 되며, 제반 작업 효율도 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 기억장치의 온도 과다 상승 방지알고리즘은 메인제어부의 연산처리기능, 비교체크기능, 온도제어기능, 데이터처리기능 실시간 클록(Real-Time Clock, RTC)기능, 알람기능 등이 복합적으로 실행되어 구현된다.

온도 과다 상승 방지알고리즘은 패드타입별 온도프로파일 데이터와, 시간 함수를 이용한다.

여기서 시간 함수는 [수학식 1]로서 정의된다.

여기서, 목표온도는 해당 패드타입별 온도프로파일 데이터 상에서 시간때별 온도값이고, 초 당 상승해야 하는 온도는 상기 온도프로파일 데이터의 기울기값이고, 초기값은 상기 온도프로파일 데이터의 승온구간과 추가승온구간 각각의 시작지점별 온도값이고, 현재측정온도는 온도센서로부터 1초마다 계측되는 프로세스 밸류에 해당하는 온도값을 의미한다.

상기 [수학식 1]의 시간의 단위는 초를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, [수학식 1]의 목표온도는 시간 함수로서 정의되어 있다는 점이 중요하 다.

그리고, 에러값은 목표온도에서 현재측정온도를 뺀값이며, 이는 편차와의 비교시에 사용된다.

이런 온도 과다 상승 방지알고리즘을 살펴볼 때, 본 발명의 히팅 패드 온도제어방법은 앞서 설명한 바와 동일 또는 유사한 히팅 패드 설정정보 입력단계를 비롯하여, 룩업테이블 체크단계, 온도프로파일 데이터 로딩단계가 진행되고, 패드전원 스위치가 온(ON)된 후에 온도센서 측정단계(S20)를 시작한다.

온도센서 측정단계(S20)에서는 온도센서가 1초마다 현재측정온도를 검출하여 센서인터페이스를 통해 메인제어부에게 현재측정온도를 입력시킨다.

이후 현재측정온도와 목표온도 비교체크단계(S21)가 수행된다.

비교체크단계(S21)는 목표온도를 상기 [수학식 1]에 의해 파악한 후 현재측정온도를 입력 받을 때마다 메인제어부에 의해 진행된다.

이와 함께 메인제어부는 목표온도와 현재측정온도 차이에 해당하는 에러값을 산출하는 에러값 산출단계(S22)를 진행한다.

이후, 산출된 에러값이 편차에 비해 큰 값인지를 판단하는 상승지연 판단단계(S23)와, 산출된 에러값이 편차에 비해 작은 값인지를 판단하는 과다상승 판단단계(S24)가 수행된다.

여기서, 편차는 도 5에 도시된 룩업테이블(152) 상에서처럼 +10 또는 -10으로 정하여 사용할 수 있다. 에러값 산출단계(S22)를 통해서, 만일 에러값이 +10 이상인 경우 상승지연으로 판단되고, 에러값이 -10 이하인 경우 과다상승으로 판단 된다.

상승지연 또는 과다상승에 해당하지 않아 정상으로 판단될 경우 알람을 미작동시키는 알람제어단계(S25)가 진행된다.

반면, 상승지연 또는 과다상승 중 어느 하나라도 해당할 경우 알람을 작동시키는 알람제어단계(S26)가 수행된다.

온도센서 및 메인제어부에서 이루어지는 온도 계측 및 그의 계측 타이밍은 실시간 클록(RTC)을 기준으로 이루어진다.

검별단계(S27)는 알람을 작동시키는 알람제어단계(S26)와 동시에 이루어진다.

검별단계(S27)에서 메인제어부는 실시간 클록(RTC)을 이용하여 알람 작동이 시작되는 시작점으로부터 유지시간을 체크 또는 카운팅 한다.

유지시간이란 알람 발생 후 연속적으로 유지되어 카운팅된 시간을 의미한다.

만일, 에러값이 +10이상인 상태에서 그의 유지시간이 검별시간(예 : 도 5의 경우 10분)보다 크거나 같을 경우, 즉, 상승지연 상태가 연속적으로 10분 이상 유지될 경우, 메인제어부는 전원강제차단신호를 채널작동제어부에게 전달하여 해당 채널만을 강제 정지시키는 채널 강제 오프단계(S28)를 수행한다.

채널 강제 오프는 작업자에 의해 인위적으로 처리(예 : 온도제어기 초기화)되기 전까지 해당 히팅 패드의 패드전원을 강제로 오프시킨 상태로 유지하는 것을 의미한다.

같은 방식으로, 에러값이 -10이상인 상태에서 그의 유지시간이 검별시간 10 분보다 크거나 같을 경우도 역시, 과다상승 상태가 연속적으로 10분 이상 유지된 것으로 파악하여, 메인제어부와 채널작동제어부는 해당 채널만을 강제 정지시키게 된다.

이러한 강제 정지 상태는 터치스크린모니터의 그래픽유저인터페이스(GUI), 알람수단, 채널 접속 상태 표시등을 이용하여 표출된다.

도 1은 종래 기술에 따른 엘엔지 선박의 단열 방벽 연결용 열패드의 온도 컨트롤러를 보인 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 히팅 패드 온도제어기의 연결관계를 보인 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 히팅 패드 온도제어기의 본체의 내부구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 4는 도 3에 도시된 이종 히팅 패드 작동알고리즘에 대한 흐름도이다.

도 5는 도 3에 도시된 룩업테이블을 보인 구성도이다.

도 6은 도 3에 도시된 온도프로파일 중 플랫타입에 관한 그래프이다.

도 7은 도 3에 도시된 온도프로파일 중 코너타입에 관한 그래프이다.

도 8은 도 2에 도시된 히팅 패드 온도제어기의 본체 및 히팅 패드간 연결 및 사용관계를 보인 화물창 개념도이다.

도 9는 도 3에 도시된 온도 과다 상승 방지알고리즘에 대한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

100 : 본체 110 : 전원입력부

120 : 채널작동제어부 130 : 기억장치

140 : 입출력부 150 : 채널작동제어부

160 : 케이블연결부 170 : 센서인터페이스

Claims

온도센서를 이용한 히팅 패드 온도제어기에 있어서,

상기 온도센서를 구비한 히팅 패드 각각을 채널별로 연결시켜 온도제어를 수행하는 본체;

상기 본체 내부에 설치되고 외부 구동전원을 입력받는 전원입력부;

상기 전원입력부에서 출력되는 내부회로전원을 이용하여 연산처리기능과 비교체크기능과 온도제어기능과 데이터처리기능과 실시간 클록(Real-Time Clock, RTC)을 이용한 검별기능과 알람기능을 구현하는 메인제어부;

상기 메인제어부에 결합되어 이종 히팅 패드 작동알고리즘과 룩업테이블과 온도프로파일과 온도 과다 상승 방지알고리즘을 갖는 기억장치;를

포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
제1항에 있어서,

상기 본체는

상기 메인제어부에 전자회로적으로 결합되어서, 입출력 겸용장치, 키패드, 전원스위치, 패드작동스위치, 채널 접속 상태 표시등, 전원공급선, 케이블연결부를 지원하기 위한 입출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
제1항에 있어서,

상기 본체는

상기 메인제어부에 전자회로적으로 결합되어, 전원공급신호, 전원일시차단신호, 전원강제차단신호 중 어느 하나에 따라 채널별로 패드전원을 공급 또는 차단하는 채널작동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
제1항에 있어서,

상기 룩업테이블은

인덱스 순번, 패드식별자정보인 패드타입명, 패드타입, 온도프로파일, 편차, 검별시간별 항목과 관련정보를 기록 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
제1항에 있어서,

상기 온도프로파일은

플랫타입 히팅 패드의 온도 제어를 위해서, 상온을 기준으로 1차 온도 상승 시간 이내에 1차 온도에 도달하는 승온구간과, 이후 1차 온도 유지 시간 동안 1차 온도를 유지하는 유지구간과, 2차 온도 상승 시간 동안 2차 온도로 상승하는 추가 승온구간과, 그리고 2차 온도 유지 시간 동안 상기 2차 온도를 유지하는 추가유지구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
제5항에 있어서,

상기 온도프로파일은

코너타입 히팅 패드의 온도 제어를 위해서, 상온을 기준으로 1차 온도 상승 시간 이내에 1차 온도에 도달하는 승온구간과, 이후 1차 온도 유지 시간 동안 1차 온도를 유지하는 유지구간과, 상기 2차 온도 상승 시간보다 상대적으로 긴 시간에 해당하는 3차 온도 상승 시간 동안 상기 2차 온도보다 상대적으로 높은 3차 온도로 상승하는 추가승온구간과, 상기 2차 온도 유지 시간보다 상대적으로 긴 시간에 해당하는 3차 온도 유지 시간 동안 상기 3차 온도를 유지하는 추가유지구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어기.
온도센서를 이용한 히팅 패드 온도제어방법에 있어서,

상기 온도센서를 구비한 히팅 패드 각각을 채널별로 연결시켜 온도제어를 수행하는 본체에 의해서 이루어지는 이종(異種) 히팅 패드 작동과정 또는 온도 과다 상승 방지과정을 진행하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어방법.
제7항에 있어서,

상기 이종 히팅 패드 작동과정은

상기 본체의 입출력부를 통해 채널별로 연결하여 사용하려는 히팅 패드에 대한 설정정보(여기서, 설정정보는 적어도 패드타입명을 포함함)를 입력하는 히팅 패드 설정정보 입력단계;

상기 패드타입명을 색인어로 하여 룩업테이블(look-up table)에 미리 설정된 정보를 비교 체크하여 패드타입을 구별하는 룩업테이블 체크단계;

상기 구별한 패드타입을 기준으로 해당 패드타입에 대응한 온도프로파일 데이터를 저장장치로부터 호출하는 온도프로파일 데이터 로딩단계;

상기 로딩한 패드타입별 온도프로파일 데이터에 대응하여 해당 채널의 히팅 패드의 온도를 제어하는 온도프로파일별 히팅 패드 작동단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어방법.
제7항에 있어서,

상기 온도 과다 상승 방지과정은 아래 [수학식]을 이용하여 진행되는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어방법.

[수학식]

여기서, 목표온도는 해당 패드타입별 온도프로파일 데이터 상에서 시간때별 온도값이고, 초 당 상승해야 하는 온도는 상기 온도프로파일 데이터의 기울기값이고, 초기값은 상기 온도프로파일 데이터의 승온구간과 추가승온구간 각각의 시작지점별 온도값이고, 현재측정온도는 온도센서로부터 1초마다 계측되는 프로세스 밸류에 해당하는 온도값 임.
제9항에 있어서,

상기 온도 과다 상승 방지과정은

상기 온도센서에 의해 1초마다 현재측정온도를 검출하는 온도센서 측정단계;

상기 [수학식]을 통해 목표온도를 산출한 후 상기 현재측정온도와 비교하여 체크하는 비교체크단계;

상기 목표온도와 현재측정온도의 차이에 해당하는 에러값을 산출하는 에러값 산출단계;

상기 산출된 에러값을 이용하여 정상, 상승지연, 과다상승 중 어느 하나를 판단하는 판단단계;

상기 판단단계의 결과에 따라 알람을 작동 또는 미작동시키는 알람제어단계;

상기 알람제어단계 중 알람을 작동시킨 시점을 시작으로 그 알람 발생 유지에 상응한 연속적인 유지시간을 미리 정한 검별시간에 비교체크하여 상승지연 또는 과다상승을 판단하는 검별단계;

검별단계의 결과에 따라 해당 히팅 패드의 패드전원을 강제로 오프시키는 채널 강제 오프단계;를

포함하는 것을 특징으로 하는 히팅 패드 온도제어방법.