KR101096385B1

KR101096385B1 - 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템

Info

Publication number: KR101096385B1
Application number: KR1020090062404A
Authority: KR
Inventors: 김민성; 김인환
Original assignee: 동명대학교산학협력단
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-12-20
Also published as: KR20110004959A

Abstract

본 발명은 로프(rope)를 생산하기 위한 생산설비를 자동화하여 로프의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 복수 개의 가닥으로 인입되는 로프를 꼬아서 한 가닥의 로프를 제조하는 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터의 회전속도를 측정하는 제1 센서를 포함하는 완성기와, 상기 완성기에 의해 생산된 로프를 일정한 장력으로 되감아서 휠에 장착하는 제2 구동모터와, 상기 제2 구동모터의 회전속도를 측정하는 제2 센서를 포함하는 인취기와, 상기 제1 및 제2 센서를 통해 측정된 데이터를 이용하여 생산하고자 하는 복수 개의 로프에 대하여 각각의 특성에 맞는 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전속도를 설정하고, 설정된 회전속도에 맞게 상기 제1 및 제2 구동모터를 제어하는 제어패널과, 상기 제어패널의 동작을 원격으로 제어하는 전용 단말기를 포함하는 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공한다.

로프, 완성기, 인취기, 구동모터, 센서

Description

선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템{AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR VESSEL ROPE FABRICATION EQUIPMENT}

본 발명은 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박용 로프 제조공정에 있어서 각각의 로프 제조시 기어를 수동으로 교체하면서 로프의 다양한 종류를 제작하고 있는 방식을 전자 제어 장치에 의한 자동화 제어 기술로 전환한 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템에 관한 것이다.

현재 산업용 로프 생산 분야를 생산현장에 적용하려는 노력들이 행해지고 있다. 와이어 로프를 포함한 로프는 산업 현장에서 범용적으로 사용되고 있으나 아직까지는 몇십 년 전에 도입한 일본제 생산장비를 이용한 수동화 설비에 의존하고 있는 실정이다. 세계시장에서 한국업체의 로프에 대한 생산 비중은 꾸준히 증가하고 있는 추세에 있다. 하지만, 로프 생산 분야에서 후발 국가인 중국의 급격한 생산 설비 증대로, 가까운 시일 내에 중국의 생산 비중이 한국을 추월할 것으로 예상하 고 있다.

그러나, 국내 로프 생산 관련업체들은 대부분 제조 공정 및 설비 투자와 첨단화에 많은 어려움을 겪고 있으며, 경제적인 여건을 포함하여 여러 가지 제반 여건상 로프 생산을 위해 새로운 생산 자동화 분야에 투자하기에는 많은 어려움이 있다. 이에 로프 생산 자동화 시스템 구축과 전문인력 양성을 통한 품질개선, 생산성 향상은 물론 지속적인 부품 소재 개발과 자동화 시스템 구축이 절실히 필요한 상태이다.

도 1은 종래기술에 따른 로프 제조 공정에 있어서 로프 완성공정을 설명하기 위하여 도시한 사진으로서, (a)는 완성기를 도시한 사진이고, (b)는 인취기를 도시한 사진이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 로프 제조 공정에 있어서, 중요한 공정 중 하나가 완성공정이다. 완성공정은 완성기와 인취기를 이용하여 로프 선을 꼬는 공정으로서, 로프 제조 공정 중에서 불량률이 가장 많이 발생되는 공정으로 알려져 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 완성공정은 완성기(20)와 인취기(30) 2대의 장비를 이용하여 실시한다. 완성공정은 1대의 구동모터(10)에 V-벨트(V-belt)(40)를 양쪽으로 연결해 완성기(20)와 인취기(30)를 동시에 가동하는 방식으로 실시한다.

그러나, 종래기술에 따른 완성공정은 로프의 피치(pitch)가 변경되는 경우 도 3에 도시된 바와 같이 인취기(30)에 설치된 감속기어(32)를 작업자가 일일이 수 동으로 교체하여 인취기(30)의 회전비를 조정해야 하기 때문에 작업이 비효율적이다. 즉, 다양한 로프의 종류에 따라 생산 모델을 변경하거나 생산속도 증감이 있을 경우 일일이 감속기어(32)를 수동으로 교체해야 하고, 감속기어(32) 교체시에는 장비를 정지시켜야 하며, 로프의 종류에 따라 다양한 감속기어(32)를 보유해야는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 다음과 같은 목적들이 있다.

첫째, 본 발명은 로프 생산설비를 자동화하여 로프의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 전자 제어 방식을 통해 로프 생산 설비를 제어하여 프로그램 동작 수행이 간편한 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 실시간 모니터링을 통해 완성기와 인취기의 실시간 동작 상태를 감시할 수 있는 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

넷째, 본 발명은 정전과 같은 사고 발생시에도 데이터 보존과 데이터 복구가 가능하고, 사고 발생시 즉시 작업자에게 사고 발생을 알릴 수 있는 경보 시스템을 구비한 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 복수 개의 가닥으 로 인입되는 로프를 꼬아서 한 가닥의 로프를 제조하는 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터의 회전속도를 측정하는 제1 센서를 포함하는 완성기와, 상기 완성기에 의해 생산된 로프를 일정한 장력으로 되감아서 휠에 장착하는 제2 구동모터와, 상기 제2 구동모터의 회전속도를 측정하는 제2 센서를 포함하는 인취기와, 상기 제1 및 제2 센서를 통해 측정된 데이터를 이용하여 생산하고자 하는 복수 개의 로프에 대하여 각각의 특성에 맞는 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전속도를 설정하고, 설정된 회전속도에 맞게 상기 제1 및 제2 구동모터를 제어하는 제어패널과, 상기 제어패널의 동작을 원격으로 제어하는 전용 단말기를 포함하는 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 전자 제어 장치를 이용하여 로프 생산설비를 자동화함으로써 종래기술에 따른 수동형 로프 생산설비에서 기어 교체로 인한 공수절감 및 교체 후, 시험 운전 시간 절감으로 생산성 향상과 최적화된 인장력을 산출하여 지시하므로 품질의 향상을 가져오며, 감속기어 등을 교체할 필요가 없고 이에 수반되는 인건비 절감함으로써 생산원가를 절감시킬 수 있다. 또한, 전자 제어 방식이므로 기계적인 교체없이 실시간으로 가변지시하여 최적의 조건을 산출하여 신제품 개발이 용이하다. 또한, 가동정보를 통해서 생산정보화 기기 등과 연계하여 다방면으로 활용가능하다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호(또는, 참조부호)로 표기된 부분은 동일 요소를 나타낸다.

실시예

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제어패널의 구성을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이며, 도 6은 실제 제작이 완료된 본 발명의 실시예에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 설명하기 위해 도시한 샘플 사진이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템은 제1 및 제2 가변전압가변주파수(Variable Voltage Variable Frequency, VVVF) 인버터(221, 231)를 통해 완성기(300)와 인취기(400)가 연동되어 제어될 수 있도록 구성되고, 마이크로프로세서를 통해 제어되는 전용 단말기(100)를 통해 제1 및 제2 가변전압가변주파수(221, 231)는 원격으로 제어되도록 구성된다.

도 9는 완성기(300)와 인취기(400)에 각각 설치된 제1 및 제2 센서(310, 410)를 설명하기 위하여 도시한 샘플 사진이고, 도 10은 완성기(300)와 인취 기(400)의 제1 및 제2 구동모터(320, 420)를 설명하기 위하여 도시한 샘플 사진이다.

도 9 및 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 완성기(300)는 복수 개의 가닥으로 인입되는 로프를 꼬아서 한 가닥의 로프를 생산하는 제1 구동모터(320)를 포함한다. 제1 구동모터(320)에는 모터축이 축설되어 있으며, 이 모터축에 제1 구동기어(330)가 연결되어 구동된다.

또한, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 구동모터(320)의 회전수를 검출하는 제1 센서(310)를 포함한다. 제1 센서(310)는 제1 구동모터(320)의 제1 구동기어(330)에 근접하게 설치되어 제1 구동기어(330)의 회전수를 검출하며, 이렇게 검출된 제1 구동기어(330)의 회전수를 이용하여 제1 구동모터(320)의 회전속도를 측정한다.

도 9 및 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 인취기(400)는 완성기(300)에 의해 생산된 로프를 일정한 장력으로 되감아서 휠에 장착하는 제2 구동모터(420)를 포함한다. 제2 구동모터(420)에는 모터축이 축설되어 있으며, 이 모터축에 제2 구동기어(430)가 연결되어 구동된다.

또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 구동모터(420)의 회전수를 측정하는 제2 센서(410)를 포함한다. 제2 센서(410)는 제2 구동모터(420)의 제2 구동기어(430)에 근접하게 설치되어 제2 구동기어(430)의 회전수를 검출하며, 이렇게 검출된 제2 구동기어(430)의 회전수를 이용하여 제2 구동모터(420)의 회전속도를 측정한다.

제어패널(200)은 DAQ 보드(210), 완성기 제어부(220), 인취기 제어부(230)를 포함한다.

DAQ 보드(210)는 마이크로프로세서 제어부로서 전반적인 동작을 제어하며, 전용 단말기(100)와 무선통신을 수행하기 위한 인터페이스 기능을 포함한다. DAQ 보드(210)는 전용 단말기(100)와 RS485 시리얼 통신을 수행하며, 속도는 9600bps로 한다. DAQ 보드(210)는 전용 단말기(100)에서 입력되는 제어신호를 입력받아 처리한다. DAQ 보드(210)는 입력되는 제어신호에 따라 제1 및 제2 가변전압가변주파수 인버터(221, 231)를 제어하여 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전속도를 제어한다.

또한, DAQ 보드(210)는 제1 및 제2 센서(310, 410)를 통해 검출된 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수에 대응하는 아날로그 데이터를 아날로그-디지털 변환기(도시되지않음)를 통해 직류(DC) 4~20mA의 신호로 제공받는다. 이때, 아날로그-디지털 변환기는 DAQ 보드(210) 내에 내장되거나, 제1 및 제2 회전수 표시부(224, 234) 내에 내장되거나, 또는 별도의 구성으로 제어패널(200) 내에 설치될 수도 있다.

DAQ 보드(210)에서 'AI:2', 'AO:2' 아날로그 신호의 입/출력신호이고, 'DI:4', 'DO:4'는 디지털 신호의 입/출력신호이다. 'AI'는 연산을 0~4095의 숫자로 12비트로 처리되며, 전용 단말기(100) 쪽으로 표시된다. 'AO'는 제1 및 제2 가변전압가변주파수 인버터(221, 231)를 통해 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전속도를 조절하기 위한 제어신호로서, 직류(DC) 0~10V의 범위 내에서 제1 및 제2 가변전 압가변주파수 인버터(221, 231)로 제공된다. 이러한 'AO'는 12비트 신호로 아날로그 신호로 전송된다. 'DI', 'DO' 각각은 마그네틱 스위칭 소자인 제1 및 제2 스위칭부(222, 232)의 접점 입출력을 조절하고, 제1 및 제2 과전류 계전기(223, 224)를 제어하는데 사용된다. 이와 같이, 제1 및 제2 스위칭부(222, 232)의 접점 입출력을 제어함으로써 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전속도를 제어하는 것이 가능하다.

완성기 제어부(220)는 완성기(300) 내에 설치된 제1 센서(310)로부터 제1 구동모터(320)의 회전수에 대한 데이터를 제공받아 DAQ 보드(210)에 제공하고, DAQ 보드(210)에서 제공되는 제어신호들에 응답하여 완성기(300)의 제1 구동모터(320)의 회전속도를 제어한다. 완성기 제어부(220)는 제1 가변전압가변주파수 인버터(221), 제1 스위칭부(222), 제1 과전류 계전기(223), 제1 회전수 표시부(224)를 포함한다.

제1 가변전압가변주파수 인버터(221)는 완성기(300)의 제1 구동모터(320)에 구동전압을 공급하여 제1 구동모터(320)의 회전속도를 제어한다. 제1 가변전압가변주파수 인버터(221)는 DAQ 보드(210)에서 제공되는 직류 0~10V의 제어신호에 응답하여 구동전압을 가변시켜 출력한다. 예를 들어, 제1 가변전압가변주파수 인버터(221)는 제1 구동모터(320)와 마찬가지로 5.5KW용으로, 입력되는 직류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 출력한다. 여기서는 3상 380V 교류전압으로 변환하여 출력한다.

제1 스위칭부(222)는 DAQ 보드(210)로부터 제공되는 제어신호에 응답하여 제 1 가변전압가변주파수 인버터(221)로부터 제공되는 구동전압을 제1 과전류 계전기(223)로 공급 또는 차단한다. 제1 스위칭부(222)는 마그네틱 스위칭 소자로 구성된다.

제1 과전류 계전기(223)는 제1 스위칭부(222)로부터 제공되는 구동전압을 제1 구동모터(320)로 제공하고, 제1 구동모터(320)에 과전류가 흐르는 것을 차단한다.

제1 회전수 표시부(224)는 제1 센서(310)로부터 제공되는 제1 구동모터(320)의 회전수를 표시한다. 또한, 제1 구동모터(320)의 회전수에 대응하는 데이터를 DAQ 보드(210)로 제공할 수도 있다. 이때, DAQ 보드(210)로 전달되는 데이터는 아날로그/디지털 변환기를 통해 변환된 직류(DC) 4~20mA의 신호일 수 있다. 제1 회전수 표시부(224)는 펄스형 미터계로 구성될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 제어패널(200)이 내장된 판넬의 전면창에 설치되어 작업자가 쉽게 읽을 수 있도록 설치될 수 있다.

인취기 제어부(230)는 인취기(400) 내에 설치된 제2 센서(410)로부터 제2 구동모터(420)의 회전수에 대한 데이터를 제공받아 DAQ 보드(210)에 제공하고, DAQ 보드(210)에서 제공되는 제어신호들에 응답하여 인취기(400)의 제2 구동모터(420)의 회전속도를 제어한다. 인취기 제어부(230)는 제2 가변전압가변주파수 인버터(231), 제2 스위칭부(232), 제2 과전류 계전기(233), 제2 회전수 표시부(234)를 포함한다.

제2 가변전압가변주파수 인버터(231)는 인취기(400)의 제2 구동모터(420)에 구동전압을 공급하여 제2 구동모터(420)의 회전속도를 제어한다. 제2 가변전압가변주파수 인버터(231)는 DAQ 보드(210)에서 제공되는 직류 0~10V의 제어신호에 응답하여 구동전압을 가변시켜 출력한다. 예를 들어, 제2 가변전압가변주파수 인버터(231)는 제2 구동모터(420)와 마찬가지로 1.5KW용으로, 입력되는 직류전압을 3상 교류전압을 변환하여 출력한다. 여기서는 3상 380V 교류전압으로 변환하여 출력한다.

제2 스위칭부(232)는 DAQ 보드(210)로부터 제공되는 제어신호에 응답하여 제2 가변전압가변주파수 인버터(231)로부터 제공되는 구동전압을 제2 과전류 계전기(233)로 공급 또는 차단한다. 제2 스위칭부(232)는 마그네틱 스위칭 소자로 구성된다.

제2 과전류 계전기(233)는 제2 스위칭부(232)로부터 제공되는 구동전압을 제2 구동모터(420)로 제공하고, 제2 구동모터(420)에 과전류가 흐르는 것을 차단한다.

제2 회전수 표시부(234)는 제2 센서(410)로부터 제공되는 제2 구동모터(420)의 회전수를 표시한다. 또한, 제2 구동모터(420)의 회전속도에 대응하는 데이터를 DAQ 보드(210)로 제공할 수 있다. 이때, DAQ 보드(210)로 전달되는 데이터는 아날로그/디지털 변환기를 통해 변환된 직류(DC) 4~20mA의 신호일 수 있다. 제2 회전수 표시부(234)는 펄스형 미터계로 구성될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이 제어패널(200)이 내장된 판넬의 전면창에 설치되어 작업자가 쉽게 읽을 수 있도록 설치될 수 있다.

도 7은 도 4에 도시된 전용 단말기(100)의 구성을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이고, 도 8은 실제 구현된 전용 단말기(100)의 전면과 후면(회로기판)을 도시한 샘플 사진이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전용 단말기(100)는 미리 설정되어 저장된 마이크로프로세서의 프로그램에 따라 동작하며, 프로그램은 주 프로그램과 인터럽트 부분으로 나눌 수 있다. 주 프로그램은 전용 단말기(100)의 전체 과정의 순차적인 처리와 데이터 전송을 제어하고, 인터럽트 부분은 주기적 처리과정인 아날로그-디지털 변환 프로세서와 데이터를 저장하는 과정을 수행한다. 주 프로그램은 초기화, 운전시작, 운전상태, 운전종료 등과 같은 전반적인 시스템의 동작을 수행한다. 주 프로그램은 제어패널(200)과의 인터페이스, 제어패널(200)의 공장 환경, 각종 로프 제조에 따르는 각종 변수 및 서로 다른 로프의 탄성 변화 등에 대응하여 완성기(300)와 인취기(400)의 회전비, 즉 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전비를 알 수 있도록 회전수를 산출하기 위하여 C-언어로 프로그램되어 최적 운전을 제공한다.

또한, 전용 단말기(100)는 RS485 시리얼 통신을 이용하여 원격으로 제어패널(200)을 제어하도록 구성된다. 즉, 전용 단말기(100)는 제어패널(200)의 DAQ 보드(210)와 RS485 시리얼 통신을 수행한다. 전용 단말기(100)는 부팅 시간이 0.5초로 아주 짧은 시간에 작동되도록 설계되어 각 기능을 수행하기 위한 전원기능이 빠르게 수행된다. 또한, 정전 백-업(back-up) 기능이 있어서 정전 후에 데이터 복귀가 가능하다. 또한, 전용 단말기(100)는 진동과 충격에 강하게 설계되었으며, 작업 자의 장갑 등에서 묻어나는 기름 등과 같은 이물질에 내성이 강한 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전용 단말기(100)는 송수신부(110), 입력부(120), 중앙처리부(130), 표시부(140), 전원공급부(150), 상태 표시부(160)를 포함한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 프로그램을 구동시키기 위한 소프트웨어와, 로프 제조공정에 필요한 각종 데이터를 저장하기 위한 저장부를 더 포함할 수도 있다.

송수신부(110)는 RS485 시리얼 통신을 이용하여 중앙처리부(130)로부터 전송된 제어패널(200)의 각종 제어신호를 제어패널(200)의 DAQ 보드(210)로 전송하고, 제어패널(200)의 DAQ 보드(210)로부터 수신된 데이터를 중앙처리부(130)로 전송한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 입력부(120)는 사용자가 제어패널(200)을 제어할 수 있도록 사용자와의 인터페이스를 제공하며, 키 버튼 또는 키 패드 형태로 제공된다. 작업자는 입력부(120)에서 제공하는 키 버튼 또는 키 패드를 통해 다양한 제어명령들을 입력한다. 예를 들어, 제어명령에는 '공정시작', '공정종료', '리셋(RESET)', '불량', '비가동', '공정모드(MODE)' 등과 같이 다양한 명령들을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 숫자 키 패드를 제공하여 다양한 제어명령을 제공할 수도 있다.

표시부(140)는 LCD(Liquid Crystal Display) 표시장치로 구성되어 입출력 데이터를 표시한다. 이외에도, LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Pannel) 표시장치와 가능하다. 표시부(140)의 창은 예를 들어 147*29mm의 크기로 40자*4줄까지 표현이 가능하고, 문자 코드는 ASCII 2바이트로 표시될 수 있도록 구성되었다.

상태 표시부(160)는 현재 시스템의 운전상태(ON/OFF)를 LED와 같은 발광소자를 이용하여 작업자에게 제공한다. 예를 들어, 전원(POWER), 공정시작, 공정종료, 경고(ALARM), 비가동, 주기(CYCLE), 샘플(SAMPLE), 횟수(COUNTER) 등과 같은 다양한 운전상태를 표시한다.

중앙처리부(130)는 전용 단말기(100)의 동작(ON/OFF)을 포함하여 각 구성요소들의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 송수신부(110), 입력부(120), 표시부(140), 상태표시부(160)의 동작을 제어하는 동시에 이들 간의 데이터 입출력을 제어한다.

전원공급부(150)는 전용 단말기(100)를 구동시키기 위한 전원을 생성하여 공급한다.

이하, 도 4 내지 도 10을 참조하여 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템의 구동특성에 대해 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 10을 참조하면, 먼저, 전용 단말기(100)는 각각의 동작모드에 대응하여 제어패널(200)의 프로그램을 설정하기 위한 작업을 수행한다. 예를 들어, 동작모드에는 '초기 셋 모드', '설정모드', '데이터 입력모드', '메인 모드'를 포함한다.

'초기 셋 모드'에서는 관리자(작업자)의 인증동작과 프로그램을 기계적인 환경에 적합한 파라미터로 설정하는 동작을 수행한다. 예를 들어, 관리자 아이디와 패스워드를 이용한 인증동작을 수행한다. 또한, 완성기(300)의 제1 구동모터(320)와 인취기(400)의 제2 구동모터(420)의 회전수의 전체범위 설정, 현재 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수 범위 초기값 설정, 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수의 감속비 설정 등과 같이 제1 및 제2 구동모터(320, 420)에 대한 초기값을 설정한다.

'설정 모드'와 '데이터 입력모드'는 각종 로프의 특성을 고려하여 각 로프 제조 조건에 맞도록 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수, 상승 및 하강시간을 설정하기 위하여 각종 로프의 샘플에 대하여 시험 운전을 수행한다. 이를 통해, 각종 로프의 제조 조건에 최적화된 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수, 상승 및 하강시간을 설정하게 된다. 이렇게 시험 운전을 통해 설정된 데이터 값들은 전용 단말기(100)의 입력부(120)를 통해 제어패널(200)의 DAQ 보드(210)에 프로그램된다. 시험 운전시 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수는 제1 및 제2 센서(310, 410)를 통해 측정되어 제1 및 제2 회전수 표시부(224, 234)를 통해 표시되는 한편, DAQ 보드(210)로 전달되어 최종 전용 단말기(100)의 표시부(140)로 표시된다.

'메인 모드'는 실질적으로 각종 로프에 대해 완성공정을 수행하기 위한 동작으로서, 실제 제품을 생산하기 위해 완성기(300)와 인취기(400)를 운전하는 시작하는 모드이다. '메인 모드'에서는 운전 설정 모드를 선택 가능하도록 동작 선택 모 드로 설정하였다. '메인 모드'는 저장부, 예를 들어 EEPROM에서 초기 설정 데이터와, 각종 로프의 특성에 따라 설정된 운전 조건 데이터, 예컨대 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수와, 제1 및 제2 구동모터(320, 420)의 회전수의 상승 및 하강시간을 이용하여 완성공정을 수행하도록 한다. 또한, 공정종료 시에 하강시간의 조건을 설정할 수 있도록 설계하였으며, DAQ 보드(210)와 통신을 하여 공정시작 및 공정 중 각 장치의 회전상태, 이상유무 체크 및 지령 회전수와 비교하여 차이점을 가감산하여 이상 발생시 에러 메세지(error message)를 표시할 수 있도록 설계되었다.

한편, 본 발명에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템에 있어서, 로프 피치 계산에 의한 전자제어방법은 로프의 피치를 입력하고, 완성기(300)의 회전수를 지정하면, 하기 수학식 1에 의해 자동으로 인취기(400)의 회전수가 설정이 되도록 한다.

인취기 회전수[m/min] = 로프 피치[mm]×완성기 회전수[rpm]÷1000

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 구동특성에서 설명된 동작모드들은 일례로서, 소프트웨어적으로 구현된 다양한 프로그램에 따라 다양한 동작모드로 동작시킬 수 있다. 이처럼, 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이 다.

도 1은 종래기술에 따른 로프 제조 공정 정 완성공정을 설명하기 위하여 도시한 사진.

도 2는 종래기술에 따른 완성기와 인취기의 연결 관계를 설명하기 위하여 도시한 개략도.

도 3은 도 1에 도시된 인취기에 설치된 감속기어를 설명하기 위하여 도시한 사진.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 설명하기 위하여 도시한 블럭도.

도 5는 도 4에 도시된 제어패널의 구성을 설명하기 위하여 도시한 블럭도.

도 6은 도 4에 도시된 선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템을 설명하기 위하여 도시한 실제 구현 사진.

도 7은 도 4에 도시된 전용 단말기의 구성을 설명하기 위하여 도시한 블럭도.

도 8은 도 7에 도시된 전용 단말기를 설명하기 위하여 도시한 실제 구현 사진.

도 9는 도 4에 도시된 완성기 및 인취기에 설치된 제1 및 제2 센서를 설명하기 위하여 도시한 실제 구현 사진.

도 10은 도 4에 도시된 완성기 및 인취기의 제1 및 제2 구동모터를 설명하기 위하여 도시한 실제 구현 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동모터 20 : 완성기

30 : 인취기 40 : V-벨트(V-belt)

32 : 감속기어 100 : 전용 단말기

110 : 송수신부 120 : 입력부

130 : 중앙처리부 140 : 표시부

150 : 전원공급부 160 : 상태표시부

200 : 제어패널 300 : 완성기

310 : 제1 센서 320 : 제1 구동모터

410 : 제2 센서 420 : 제2 구동모터

210 : DAQ 보드 220 : 완성기 제어부

230 : 인취기 제어부 221 : 제1 가변전압가변주파수 인버터(VVVF)

222 : 제1 스위칭부 223 : 제1 과전류 계전기

224 : 제1 회전수 표시부 231 : 제2 가변전압가변주파수 인버터(VVVF)

232 : 제2 스위칭부 233 : 제2 과전류 계전기

234 : 제2 회전수 표시부

Claims

복수 개의 가닥으로 인입되는 로프를 꼬아서 한 가닥의 로프를 제조하는 제1 구동모터와, 상기 제1 구동모터의 회전속도를 측정하는 제1 센서를 포함하는 완성기;

상기 완성기에 의해 생산된 로프를 일정한 장력으로 되감아서 휠에 장착하는 제2 구동모터와, 상기 제2 구동모터의 회전속도를 측정하는 제2 센서를 포함하는 인취기;

상기 제1 및 제2 센서를 통해 측정된 데이터를 이용하여 생산하고자 하는 복수 개의 로프에 대하여 각각의 특성에 맞는 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전속도를 설정하고, 설정된 회전속도에 맞게 상기 제1 및 제2 구동모터를 제어하는 제어패널; 및

상기 제어패널의 동작을 원격으로 제어하는 전용 단말기를 포함하고,

상기 제어패널은,

상기 전용 단말기와 RS485 시리얼 통신을 수행하고, 상기 전용 단말기로부터 전송되는 제어신호를 처리하는 DAQ 보드;

상기 전용 단말기의 제어신호에 응답하여 상기 DAQ 보드로부터 제공되는 제어신호에 따라 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전수를 제어하는 제1 및 제2 가변전압가변주파수 인버터;

상기 DAQ 보드로부 전송되는 제어신호에 의해 동작하고, 상기 제1 및 제2 가변전압가변주파수 인버터로부터 각각 제공되는 구동전압을 스위칭하는 제1 및 제2 스위칭부;

상기 제1 및 제2 스위칭부로부터 제공되는 구동전압을 상기 제1 및 제2 구동모터로 각각 제공하고, 상기 제1 및 제2 구동모터의 과전류를 차단하는 제1 및 제2 과전류 계전기; 및

상기 제1 및 제2 센서로부터 측정된 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전수를 각각 표시하고, 상기 제1 및 제2 구동모터의 회전수를 상기 DAQ 보드로 전달하는 제1 및 제2 회전수 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는

선박용 로프 제조 설비용 제어 자동화 시스템.
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