KR101448142B1

KR101448142B1 - 전동차의 배전반 제어장치

Info

Publication number: KR101448142B1
Application number: KR1020140039722A
Authority: KR
Inventors: 최선형
Original assignee: 고구려엔지니어링(주)
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-10-08

Abstract

본 발명은 전동차의 배전반에 구비된 릴레이, 타이머, 접촉기 및 다이오드 등을 이용하여 전동차의 각종 부하를 시퀸스 제어방식으로 작동시키던 것을 PLC에 의한 프로그램을 통하여 자동제어 방식으로 제어하도록 하는 전동차의 배전반 제어장치에 관한 것으로, 상기 부하에 대한 조작신호를 입력받는 입력부; 상기 부하에 직접 연결되어 상기 부하를 구동시키는 구동신호를 출력하는 출력부; 및 상기 입력부의 조작신호를 입력받아 미리 설정된 프로그램에 의한 구동신호를 상기 출력부로 출력시키는 제어부가 포함되어 구성된 PLC가 포함되어 구성된다.
본 발명의 전동차의 배전반 제어장치에 따르면, 전동차의 배전반에 구비된 릴레이, 타이머, 접촉기 및 다이오드 등을 이용하여 전동차의 각종 부하를 시퀸스 제어 방식으로 작동시키던 것을 PLC로 대체하여 설정된 프로그램을 통하여 전동차의 각종 부하를 자동제어 방식으로 제어하도록 함으로써, 배전반의 크기가 작아지고, 기계적인 접촉이 없으므로 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

Description

전동차의 배전반 제어장치{Control Panel for Electric Distribution of Electric Car}

본 발명은 전동차의 배전반 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동차의 배전반에 구비된 릴레이, 타이머, 접촉기 및 다이오드 등을 이용하여 전동차의 각종 부하를 시퀸스 제어방식으로 작동시키던 것을 PLC에 의한 프로그램을 통하여 자동제어 방식으로 제어하도록 하는 전동차의 배전반 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량은 운전자가 승차하는 전동차에 다수의 객차를 연결한 상태에서 운행하게 되는바, 상기한 전동차와 다수의 객차는 조명장치, 전동문의 개폐, 공조장치의 작동 등을 위해 제어 가능하도록 연결되어 있게 된다.

즉, 다수의 객차 들은 케이블을 통해 서로 연결되어 있을 뿐만 아니라 전동차와 연결되어 있음으로써, 전동차의 운전자가 각 객차들의 작동을 제어함과 아울러 객차의 상태를 모니터링 할 수 있게 되는 것이다.

상기 각각의 객차에 설치된 각종 장치들(조명장치, 공조장치, 출입문 개폐장치 등)의 작동 및 제어를 위한 릴레이(relay), 다이오드(diode) 및 접촉기(contactor) 등을 설치하기 위하여, 각 객차에는 배전반이 설치되어 있고, 상기 배전반에 각종 장치들의 작동 및 제어를 위한 부품들이 설치되는 것이다.

그러나, 상술한 각종 장치들의 작동 및 제어를 위한 부품은 차량의 제어를 위한 필수품으로써 배전반에 반드시 구비되어야 하기 때문에, 배전반의 크기가 커지고, 중량이 무거워지며, 내부 배선이 복잡하게 구성되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0870938호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전동차의 배전반에 구비된 릴레이, 타이머, 접촉기 및 다이오드 등을 이용하여 전동차의 각종 부하를 시퀸스 제어 방식으로 작동시키던 것을 PLC로 대체하여 설정된 프로그램을 통하여 전동차의 각종 부하를 자동제어 방식으로 제어하도록 함으로써, 배전반의 크기가 작아지고, 기계적인 접촉이 없으므로 신뢰성이 높아질 수 있는 전동차의 배전반 제어장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동차의 배전반 제어장치는 상기 부하에 대한 조작신호를 입력받는 입력부; 상기 부하에 직접 연결되어 상기 부하를 구동시키는 구동신호를 출력하는 출력부; 및 상기 입력부의 조작신호를 입력받아 미리 설정된 프로그램에 의한 구동신호를 상기 출력부로 출력시키는 제어부가 포함되어 구성된 PLC가 포함되어 구성된다.

상기 PLC는 2개 이상이 한 개의 세트로 구비될 수 있다.

상기 제어부는 구동신호를 출력 중에 프로그램 수정, 연산 지연 감지, 메모리 이상 감지, 입출력 이상 감지가 이루어질 수 있다.

상기 출력부는 직류 전원 및 교류 전원으로 구동되는 부하를 직접 제어할 수 있다.

상기 PLC에는 상기 제어부, 입력부 및 출력부가 하드웨어적으로 연결되는 베이스 보드가 구비되며; 상기 베이스 보드를 통하여 상기 제어부, 입력부 및 출력부 사이의 신호가 인터페이스 될 수 있다.

상기 PLC에는 전원부가 더 포함되어 구비되며; 상기 전원부는 70볼트 내지 110볼트의 직류전원을 공급받아 5볼트 내지 25볼트의 직류전원으로 변환시켜 공급할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 전동차의 배전반 제어장치에 따르면, 전동차의 배전반에 구비된 릴레이, 타이머, 접촉기 및 다이오드 등을 이용하여 전동차의 각종 부하를 시퀸스 제어 방식으로 작동시키던 것을 PLC로 대체하여 설정된 프로그램을 통하여 전동차의 각종 부하를 자동제어 방식으로 제어하도록 함으로써, 배전반의 크기가 작아지고, 기계적인 접촉이 없으므로 신뢰성이 높아지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동차의 배전반 제어장치를 도시한 블록도이며,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제1PLC를 도시한 예시도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1PLC가 배전반에 장착된 상태를 도시한 예시도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2PLC를 도시한 예시도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2PLC가 배전반에 장착된 상태를 도시한 예시도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 배전반 제어장치는 도 1에 도시한 바와 같이, PLC(Programmable Logic Controller; 100)와, 입력장치(300)와, 출력장치(500)가 포함되어 구성된다.

PLC(100)는 종래에 사용하던 전동차에 구비된 배전반 내의 릴레이, 타이머 및 접촉기 등의 기능을 반도체 소자로 대체시켜 기본적인 시퀸스 제어 기능에 수치 연산기능 및 통신제어를 수행토록 하는 마이크로프로세서 제어장치이다.

상기 PLC(100)는 제어부(111), 메모리부(115), 입력부(120), 출력부(130) 및 전원부(140)가 포함되어 구성된다.

상기 입력부(120)는 전동차에 구비된 리밋스위치(310), 근접스위치(320), 광전스위치(330) 등의 외부의 입력장치(300)에 연결되는 것으로, 부하에 대한 조작신호를 입력받아 상기 제어부(111)로 전달한다.

상기 출력부(130)는 전동차에 구비된 전자개폐기(510), 솔레노이드(520), 램프(530) 등의 외부의 출력장치(500)인 부하에 직접 연결되어 상기 부하를 구동시키는 구동신호를 출력한다.

상기 출력부(130)는 직류 100볼트 전원으로 구동되는 전동차의 객실 램프, 전자 밸브 등을 직접 제어할 수 있으며, 교류 220볼트 전원으로 구동되는 객실 등 등을 직접 제어할 수 있다.

상기 제어부(111)는 중앙처리장치(CPU)가 될 수 있으며, 상기 입력부(120)로 입력되는 입력장치(300)의 조작신호를 입력받아 미리 설정된 프로그램에 의한 구동신호를 상기 출력부(130)로 출력시켜 상기 출력장치(500)가 구동되도록 한다.

상기 제어부(111)는 구동신호를 출력 중에 미리 설정된 프로그램의 수정이 이루어질 수 있으며, 연산 지연 감지, 메모리부(115) 이상 감지 또는 입출력 이상 감지 등의 자기진단기능이 수행될 수 있다.

따라서, 제어부(111)는 연산의 과정에서 만들어진 결과는 바로 출력으로 내보내지 않고, 자기 시스템을 진단하여 시스템상에 오류가 있다면 출력을 내보내지 않고 에러 메시지를 발생시키게 된다.

상기 메모리부(115)에는 노트북, PC 등의 단말장치가 연결되며, 상기 단말장치를 통하여 PLC(100)의 구동을 위한 프로그램이 메모리부(115)로 기록된다.

상기 전원부(140)는 PLC(100)의 구동을 위한 전원을 공급하는 것으로, 70볼트 내지 110볼트의 직류전원을 공급받아 5볼트 내지 25볼트의 직류전원으로 변환시켜 제어부(111), 메모리부(115), 입력부(120) 및 출력부(130) 등으로 공급한다.

아울러, 상기 PLC(100)에는 상기 제어부(111), 메모리부(115), 입력부(120) 및 출력부(130)가 하드웨어적으로 연결되는 베이스 보드(미도시)가 구비된다.

상기 베이스 보드를 통하여 상기 제어부(111), 메모리부(115), 입력부(120) 및 출력부(130) 사이의 신호가 인터페이스 될 수 있다.

상기 PLC(100)는 2개가 하나의 세트로, 즉 이중화된 제품이 하나의 세트로 전동차에 설치된다.

따라서, 한 개의 PLC가 고장나더라도, 지연 없이 계속적으로 전동차의 부하를 제어할 수 있으므로, 제어의 신뢰도를 높일 수 있다.

도 2에 도시한 PLC(100)는 전동차를 구성하는 TC(Trailer car with driving Cab) CAR용 PLC(100)의 예시이며, PLC(100) 2개가 한 세트로 구성됨을 알 수 있다.

도 3은 상기 TC CAR용 PLC(100)가 전동차의 배전반에 장착된 상태(도 3b)를 도시한 예시로써, PLC(100)가 장착된 배전반의 부피가 종래의 배전반(도 3a)과 비교할 때 상당 부분 줄어든 것을 알 수가 있다.

도 4에 도시한 PLC(100)는 전동차를 구성하는 M&T(Moter and Trailer car) CAR 용 PLC(100)의 예시이며, PLC(100) 2개가 한 세트로 구성됨을 알 수 있다.

도 5는 상기 M&T CAR 용 PLC(100)가 전동차의 배전반에 장착된 상태(도 5b)를 도시한 예시로써, PLC(100)가 장착된 배전반의 부피가 종래의 배전반(도 5a)과 비교할 때 상당 부분 줄어든 것을 알 수가 있다.

상기 TC CAR용 PLC와 M&T CAR용 PLC는 기능상의 차이는 없으며, 단지 전동차의 차량(Car)에 구비된 각각의 배전반의 기능을 동일하게 구현하기 위해 필요한 입력 보드 및 출력 보드의 수량을 달리하여 구성되므로, 그 보드의 수량 및 차량의 시퀸스 회로에 따라 PLC 프로그램이 다르게 구성되는 차이이다.

이런 식으로, 종래의 배전반에 설치되어 있는 릴레이, 타이머, 접촉기, 역방향 제어 및 써지용 다이오드 등을 대신하여 PLC를 장착함으로써, 기존에는 기관사가 운전실에서 출입문 열림 버튼을 누르면 전기적인 신호(100V)가 각 차량의 배전반의 출입문 릴레이를 동작시키고 그 릴레이가 동작하면 접점을 통하여 그 신호가 MAGNETIC 밸브를 동작시켜서 출입문이 열리게 되던 것이, 운전실의 출입문 열림 버튼의 신호가 PLC로 입력되면 그 입력에 따라 출력이 MAGNETIC 밸브를 동작하여 출입문이 동작을 하게 된다.

아울러, 배전반에 PLC(100)를 장착함으로써, 배전반 내부의 배선 수가 기존의 배전반에 비해 대폭 감소하여, 배전반 크기가 축소되고, 중량도 감소 되며, 작동에 따른 기계적인 접촉이 없으므로 신뢰성이 높다.

TC CAR 및 M&T CAR에 설치된 배전반의 크기가 작아지므로, 배전반이 설치된 통로가 상대적으로 확대되어, 승객에 대한 편의성 제공과 공간 확보 측면에서 서비스 향상에 기여할 수 있다.

기존 배전반의 아날로그 방식의 시퀸스 제어에서 디지털 방식의 프로그램 제어로 개선하여 시스템 개선 및 제작비 절감이 될 수 있고, 유지 보수가 용이하여 사후관리 비용도 절감되며, 회로 및 시스템 수정이 용이하다.

참고로, 전동차에 구비된 냉난방장치의 배전반에도 PLC를 적용하여 배전반의 제어를 수행할 수 있다.

따라서, 종래에 사용하던 냉난방장치의 배전반 내의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 반도체 소자로 대체시켜, 기본적인 시퀸스 제어 기능에 수치연산기능 및 온도/CO₂ 센서와 같은 아날로그 신호를 수신하여 냉난방을 제어하며, 외부 기기와 통신하여 이에 대한 프로그램 제어가 가능할 수 있다.

냉난방장치의 배전반에서 이루어지는 제어 기능은 다음과 같다.

먼저, 전동차의 외부 및 내부 온도를 검지하고, 온도에 따라 출력을 제어하고, AC 440V 전원을 감시하여 저전압 입력 시 동작 중이던 장치를 정지시킨다.

그리고, 운전자의 조작 실수를 가정하여, 차상 컴퓨터 수동 모드에서 실외온도가 섭씨 14도 이하일 경우 냉방 모드로 조작하여도 냉방기는 조작되지 않으며, 실내온도가 섭씨 30도 이상일 경우 난방 모드는 동작되지 않으며, 실내 온도가 섭씨 15도 이하일 경우 냉방 모드는 동작되지 않는다.

전동차 내부의 이산화탄소를 검지하고, 미리 설정된 이산화탄소 농도 기준에 따라 환기 동작을 수행한다.

아울러, 급속 난방 동작 시 전동차 내부의 모든 히터가 동작한다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

100: PLC 111: 제어부
120: 입력부 130; 출력부
140: 전원부

Claims

전동차에 설치된 각종 부하를 구동시키는 배전반의 제어장치에 있어서,
상기 부하에 대한 조작신호를 입력받는 입력부(120);
상기 부하에 직접 연결되어 상기 부하를 구동시키는 구동신호를 출력하는 출력부(130); 및
상기 입력부(120)의 조작신호를 입력받아 미리 설정된 프로그램에 의한 구동신호를 상기 출력부(130)로 출력시키는 제어부(111)가 포함되어 구성된 PLC(100)가 포함되어 구성되며,
상기 제어부(111)는 구동신호를 출력 중에 연산 지연 감지, 메모리 이상 감지, 입출력 이상 감지, 배터리 이상 감지 또는 전원 이상 감지가 이루어지는 자기진단기능을 구비한 것을 특징으로 한 전동차의 배전반 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 PLC(100)는 2개 이상이 한 개의 세트로 구비된 것을 특징으로 한 전동차의 배전반 제어장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 출력부(130)는 직류 전원 및 교류 전원으로 구동되는 부하를 직접 제어하는 것을 특징으로 한 전동차의 배전반 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 PLC(100)에는 상기 제어부(111), 입력부(120) 및 출력부(130)가 하드웨어적으로 연결되는 베이스 보드가 구비되며; 상기 베이스 보드를 통하여 상기 제어부(111), 입력부(120) 및 출력부(130) 사이의 신호가 인터페이스 되는 것을 특징으로 한 전동차의 배전반 제어장치.
청구항 1에 있어서, 상기 PLC(100)에는 전원부(140)가 더 포함되어 구비되며; 상기 전원부(140)는 70볼트 내지 110볼트의 직류전원을 공급받아 5볼트 내지 25볼트의 직류전원으로 변환시켜 공급하는 것을 특징으로 한 전동차의 배전반 제어장치.