KR101381959B1 - 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템 - Google Patents

전기계장설비의 시퀀스 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에 설치된 전기부하(모터, 히터, 밸브류)를 사용자 조작으로 제어하는 현장조작반(LOP)과, 상기 현장으로부터 이격된 원격지에서 사용자 조작으로 전기부하의 동작을 제어하는 모터제어반(MCC)과, 전자접촉기(MC), 전자식 과부하계전기(EOCR), 상위 제어기(PLC/HMI), 이들의 상호 간 전기 접속을 위한 시퀀스 제어기를 포함하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명의 시퀀스 제어기는 하우징 안에 제어명령에 따라 전기부하의 동작을 제어할 수 있도록 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판과, PCB 기판에 접속되고 제어명령에 따라 동작하는 릴레이를 수용하며, 하우징 외부로 노출된 복수의 접속단자를 구비한 단자접속부를 포함하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것이다.

Description

전기계장설비의 시퀀스 제어시스템{SEQUENCE CONTROL SYSTEM FOR ELECTRIC INSTRUMENT FACILITIES}
본 발명은 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에 설치된 전기부하(모터, 히터, 밸브류)를 사용자 조작으로 제어하는 현장조작반(LOP)과, 상기 현장으로부터 이격된 원격지에서 사용자 조작으로 전기부하의 동작을 제어하는 모터제어반(MCC)과, 전자접촉기(MC), 전자식 과부하계전기(EOCR), 상위 제어기(PLC/HMI), 이들의 상호 간 전기 접속되어 시퀀스 제어신호를 처리하는 시퀀스 제어기를 포함하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명의 시퀀스 제어기는 하우징 안에 제어명령에 따라 전기부하의 동작을 제어할 수 있도록 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판과, PCB 기판에 접속되고 제어명령에 따라 동작하는 릴레이를 수용하며, 하우징 외부로 노출된 복수의 접속단자를 구비한 단자접속부를 포함하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 학교, 빌딩, 소각장, 수처리 환경 설비 등에서 전기부하(모터, 히터, 밸브류)에 전력을 분배 공급하는 제어반을 마련하고 있다. 이 제어반은 현장에 설치된 전기부하와 상위제어기 사이에 연결되어 동작 상태를 점검하거나 원격으로 현장의 전기부하를 제어하도록 캐비넷 형식의 판넬이나 서랍식의 판넬 등에 설치 운영된다.
또한 다양한 종류의 전기부하들을 관리하기 위해 시퀀스 제어기를 중심으로 상위제어기와 현장조작반 및 모터제어반이 전기적으로 연결되어야 하므로, 이를 구현하려면 배선 설계도에 따라 배선작업을 실시하게 된다.
배선작업에는 설계자의 의도에 따라 신호케이블을 결선하는데 많은 인력과 시간이 소요되며, 회로가 규격화되어 있지 않은 경우 작업 난이도에 따라 숙련자도 상당한 시간이 필요하여 작업효율이 낮은 문제가 있었다.
이런 문제를 해결하기 위하여 [문헌1]과 [문헌2]에서는 하네스 방식을 이용하여 비전문가도 제어반의 결선 작업을 용이하게 수행하는 방법을 제안한 바 있다.
그러나 종래의 선행문헌에 따르면 규격화된 동일 회로를 적용하여 하네스 방식을 이용하여 결선하더라도, 릴레이를 제어하는 시퀀스 제어회로와 현장조작반/모터제어반 사이를 전기적으로 연결하는 결선 작업은 여전히 어려움이 남아 있게 된다. 이에 따라 시퀀스 제어회로와의 결선작업에 따른 어려움은 해소하여 보다 용이하고 효율적으로 배선작업을 수행할 필요가 있다.
[문헌1] 한국등록특허 제10-0971996호(2010. 07. 22 공고) [문헌2] 한국등록특허 제10-1103622호(2012. 01. 09 공고)
없음
본 발명의 목적은 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판을 하우징에 수용하고, 이 PCB 기판에 전기적으로 연결된 단자접속부를 하우징 외측으로 노출시킨 상태에서 신호케이블의 단자터미널을 접속함으로서 간단하고 편리하게 결선작업을 수행할 수 있는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하우징에 노출된 단다접속부에 테스트 스위치 박스를 신호케이블의 단자터미널을 접속한 상태에서 고장 상태를 쉽고 간편하게 점검할 수 있는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템은, 현장에 설치된 전기부하(모터, 히터, 밸브류)를 사용자 조작으로 제어하는 현장조작반(LOP)과, 상기 현장으로부터 이격된 원격지에서 사용자 조작으로 상기 전기부하의 동작을 제어하는 모터제어반(MCC)과, 전자접촉기(MC), 전자식 과부하계전기(EOCR), 상위 제어기(PLC/HMI), 이들의 상호 간 전기 접속되어 시퀀스 제어신호를 처리하는 시퀀스 제어기를 포함하되,
상기 시퀀스 제어기는, 제어명령에 따라 전기부하의 동작을 제어할 수 있도록 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판과, 상기 PCB 기판에 접속되고 상기 제어명령에 따라 개폐 동작하는 릴레이, 상기 PCB 기판과 릴레이를 수용하는 하우징, 상기 PCB 기판의 시퀀스 회로패턴에 전기적으로 연결되고 상기 하우징 외부로 노출된 복수의 접속단자를 구비한 단자접속부를 포함하고,
상기 현장조작반, 상기 모터제어반, 상기 전자접촉기(MC), 상기 전자식 과부하계전기(EOCR), 및 상위 제어기 각각이 상기 시퀀스 제어기의 단자접속부에 암수 결합 형태로 각각 전기 접속하는 단자터미널을 구비한 복수의 신호케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징 측면의 상단과 하단에 단자접속부를 이격 설치하고, 상기 복수의 신호케이블의 단자터미널은 상기 단자접속부에서 분리할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자접촉기는 자기유지기능을 수행하는 보조접점이 위치한 보조케이스와 착탈 가능하게 결합하며, 상기 하우징 외측에 표시램프와 스위치를 설치한 것을 특징으로 한다.
상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판에 전기적으로 연결된 단자접속부를 하우징 외측으로 노출시킨 상태에서 신호케이블의 단자터미널을 접속하므로 간단하고 편리하게 결선작업을 수행할 수 있다.
또한, 하우징에 노출된 단다접속부에 테스트 스위치 박스를 신호케이블을 접속한 상태에서 고장 상태를 쉽고 간편하게 점검할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1 현장조작반과 모터제어반을 신호케이블을 이용하여 릴레이 시퀀스 제어기의 하우징에 접속하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1 릴레이 시퀀스 제어기에 수용되는 PCB 기판과 릴레이를 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 1 릴레이 시퀀스 제어기에 수용되는 PCB 기판에 릴레이가 접속된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 보조케이스를 탈부착할 수 있는 전자접촉기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템의 PCB 기판에 신호케이블을 이용하여 연결된 간략 회로도이다.
도 6은 도 5의 PCB 기판에 테스트 스위치 박스를 연결하여 고장 상태를 점검하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 하우징 상부단자 또는/및 하부단자에 신호케이블을 이용하여 결선된 상태를 나타내는 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템은, 현장에 설치된 전기부하(모터, 히터, 밸브류)를 사용자 조작으로 제어하는 현장조작반(LOP)(30)과, 상기 현장으로부터 이격된 원격지에서 사용자 조작으로 상기 전기부하의 동작을 제어하는 모터제어반(MCC)(40)과, 전자접촉기(MC)(50), 전자식 과부하계전기(EOCR)(60), 상위 제어기(PLC/HMI)(10), 이들의 상호 간 전기 접속되어 시퀀스 제어신호를 처리하는 시퀀스 제어기(20)를 포함한다.
상위제어기(10)는 PLC(11)와 HMI(Human Man Interface)(12)를 포함하며, 관리자가 컴퓨터를 이용하여 시퀀스 제어명령을 출력하여 원격으로 전기부하를 제어하거나 동작 상태를 모니터링할 수 있다.
시퀀스 제어기(20)는 릴레이 시퀀스 회로부(21)를 포함한다.
릴레이 시퀀스 회로부(21)는 상위제어기(10), 현장조작반(30), 모터제어반(40), 전자접촉기(50), 전자식 과부하계전기(60)와 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)을 이용하여 전기적으로 접속하도록 PCB 기판(25)에 인쇄되는 시퀀스 회로패턴으로 구현할 수 있다.
도 2를 참고하여, 현장조작반(30)과 모터제어반(40)은 박스 형태의 케이스에 원격조작을 위한 회전스위치와 조작버튼들이 설치될 수 있다.
시퀀스 제어기(20)는 박스 형태의 하우징을 구비한다.
하우징 내부에는 제어명령에 따라 전기부하의 동작을 제어할 수 있도록 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판(25)과, PCB 기판(25)에 접속되고 제어명령에 따라 개폐 동작하는 릴레이(27)를 수용한다.
하우징 상면에는 동작 상태를 표시하기 위한 램프(22)와 동작 전원을 조작하기 위한 스위치(23)가 설치되고, 하우징 측면에는 열을 외부로 방출하기 위한 방열홀(24)이 형성된다.
도 2에서와 같이 현장조작반(30)과 모터제어반(40)이 신호케이블(C2, C3)의 단자터미널을 이용하여 PCB 기판(25)의 단자접속부(26)에 끼워 결합하는데, 이러한 결합 방식은 전자접촉기(50)와 전자식 과부하계전기(60) 및 상위제어기(10)의 PLC(11) 및 HMI(12)에 대응하는 신호케이블(C1, C4, C5)에서도 동일하게 적용한다.
이와 같이, 복수의 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)은 현장조작반(30), 모터제어반(40), 전자접촉기(50), 전자식 과부하계전기(60), 및 상위 제어기(10) 각각이 시퀀스 제어기(20)의 하우징 외측에 노출된 PCB 기판(25)의 단자접속부(26)에 암수 결합 형태로 각각 전기 접속하는 단자터미널을 구비한다.
도 3a에서 하우징 안에 수용되어 지지되는 PCB 기판(25) 측면에 복수의 단자접속부(26)가 마련된다. 복수의 단자접속부(26) 각각은 복수의 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)에 결합되어 전기적 접속된다.
복수의 단자접속부(26)는 하우징 외부로 노출된다.
복수의 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)은 케이블 양단에 일체로 설치된 단자터미널을 이용하여 노출된 복수의 단자접속부(26)에 끼워 결합할 수 있다.
PCB 기판(25)의 배면에는 시퀀스 회로패턴이 인쇄되고, 전면에는 릴레이(27)를 결합하기 위한 릴레이 고정단자(27a)가 장착된다. 도 3b와 같이, 릴레이 고정단자(27a)를 PCB 기판(25)에 장착시킨 상태에서 릴레이(27)의 저면에 돌출 형성된 접속핀을 끼움 결합할 수 있다. 분리시 역순으로 릴레이(27)와 릴레이 고정단자(27a)를 PCB 기판(25)에서 분리할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 전자접촉기(50)는 주접점과 보조점점을 포함하며, 이러한 주접점과 보조접점을 구비하고 동작 스위치(51)를 가지고 있는 구성은 일반적인 전자접촉기와 동일하다. 특징적으로 본 발명의 전자접촉기(50)는 몸체와 착탈가능하게 보조케이스(53)를 구성하고, 이 보조케이스(53)에 자기유지기능을 위한 보조접점이 위치하도록 구성한다.
보조케이스(53)는 결합면에 걸림구(54)를 형성하고, 이 걸림구(54)가 몸체의 결합홈(52)에 끼워져 결합된다. 분리시 역순으로 보조케이스(53)를 분리할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템의 PCB 기판에 신호케이블을 이용하여 연결된 간략 회로도이고, 도 6은 도 5의 PCB 기판에 테스트 스위치 박스를 연결하여 고장 상태를 점검하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서, 차단기(70)는 동작 전원(일예로 AC 220V)을 제어하기 위하여 PCB 기판(25)에 접속된다.
한편, 고장 여부를 점검하기 위하여, 도 6과 같이 PCB 기판(25)에서 현장조작반(30)과 모터제어반(40)를 접속해제하여 분리하고, 테스트 스위치 박스(80)를 신호케이블을 이용하여 PCB 기판(25)에 접속한 상태에서 결선 에러 등을 점검할 수 있다. 테스트 스위치 박스(80)를 연결하여 검사신호를 출력하고 그 결과에 따라 시스템의 결선 상태를 점검한다. 테스트 스위치 박스(80)는 현장조작반(30)의 접속위치에 결합하여(실선) 테스트하거나 모터제어반(40)의 접속위치에 결합하여(파선) 테스트를 수행할 수 있다. 즉 단일한 테스트 스위치 박스(80)를 사용하여 현장조작반(30)과 모터제어반(40)에 대한 고장 여부를 점검한다. 이렇게 테스트 스위치 박스(80)를 이용하여 테스트한 결과 현장조작반(30)과 모터제어반(40)이 정상 동작하는 것으로 판단되면 시스템의 다른 부위에서 고장이 발생한 것으로 판단하여 고장 원인을 용이하게 식별할 수 있는 것이다.
도 7a는 본 발명에 따른 하우징 하부에 신호케이블을 이용하여 결선된 상태를 나타내는 회로도이고, 도 7b는 본 발명에 따른 하우징 상부에 신호케이블을 이용하여 결선된 상태를 나타내는 회로도이며, 도 7c는 본 발명에 따른 하우징 상부단자 및 하부단자에 신호케이블을 이용하여 결선된 상태를 나타내는 회로도이다.
이상 설명한 실시예에 따르면, 현장조작반(30), 모터제어반(40), 전자접촉기(50), 전자식 과부하계전기(60), 및 상위 제어기(10) 각각이 시퀀스 제어기(20)의 하우징 외측에 노출된 PCB 기판(25)의 단자접속부(26)에 복수의 신호케이블의 단자터미널을 암수 결합 형태로 결합하여 접속할 수 있기 때문에, 시퀀스 제어시스템의 결선 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10 : 상위제어기 11 : PLC
12 : HMI 20 : 시퀀스 릴레이 제어기
21 : 시퀀스 제어기 22 : 램프
23 : 스위치 25: PCB 기판
26 : 단자접속부 27 : 릴레이
27a : 릴레이 고정단자 30 : 현장조작반(LOP)
40 : 모터제어반(MCC) 50 : 전자접촉기(MC)
51 : 누름 스위치 52 : 결합홈
53 : 보조케이스 54 : 걸림구
60 : 전자식 과부하계전기(EOCR) 70 : 차단기
80 : 테스트 스위치 박스 C1, C2, C3, C4, C5 : 신호케이블

Claims (3)

  1. 현장에 설치된 모터, 히터, 밸브류를 포함하는 전기부하를 사용자 조작으로 제어하는 현장조작반(LOP)(30)과, 상기 현장으로부터 이격된 원격지에서 사용자 조작으로 상기 전기부하의 동작을 제어하는 모터제어반(MCC)(40)과, 전자접촉기(MC)(50), 전자식 과부하계전기(EOCR)(60), 상위 제어기(PLC/HMI)(10), 이들 상호간에 전기 접속되어 시퀀스 제어신호를 처리하는 시퀀스 제어기(20)를 포함하되,
    상기 시퀀스 제어기(20)는, 제어명령에 따라 전기부하의 동작을 제어할 수 있도록 시퀀스 회로패턴이 인쇄된 PCB 기판(25)과, 상기 PCB 기판에 접속되고 상기 제어명령에 따라 개폐 동작하는 릴레이(27), 상기 PCB 기판과 릴레이를 수용하는 하우징, 상기 PCB 기판의 시퀀스 회로패턴에 전기적으로 연결되고 상기 하우징 외부로 노출된 복수의 접속단자를 구비한 단자접속부(26)를 포함하고,
    상기 현장조작반(30), 상기 모터제어반(40), 상기 전자접촉기(MC)(50), 상기 전자식 과부하계전기(EOCR)(60), 및 상기 상위 제어기(10) 각각이 상기 시퀀스 제어기(20)의 단자접속부(26)에 암수 결합 형태로 각각 전기 접속하는 단자터미널을 구비한 복수의 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)을 포함하고,
    상기 전자접촉기(50)는 주접점과 보조점점 및 동작 스위치(51)를 가지고 있는 몸체에 착탈가능하게 결합하는 보조케이스(53)를 구비하고, 상기 보조케이스(53)에 자기유지기능을 위한 보조접점이 위치하는 것을 특징으로 하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 측면의 상단과 하단에 단자접속부(26)를 이격 설치하고,
    상기 복수의 신호케이블(C1, C2, C3, C4, C5)의 단자터미널은 상기 단자접속부(26)에서 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조케이스(53)는 결합면에 걸림구(54)를 형성하고, 상기 걸림구(54)가 전자접촉기 몸체의 결합홈(52)에 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 전기계장설비의 시퀀스 제어시스템.
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