KR101505703B1 - 모터 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 모터 제어 장치를 제어하기 위한 제어 시퀀스 입력 모드에 진입하고, 상기 제어 시퀀스를 구성하는 적어도 하나의 입력 단자 정보를 입력받고, 로직 정보의 선택에 따라 상기 제어 시퀀스를 구성하는 출력 단자 정보를 입력받고, 상기 제어 시퀀스의 입력 완료에 따라 입력된 제어 시퀀스를 저장한다. 다양한 사용환경에서 적용 간으한 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.

Description

모터 제어 장치 및 그 제어 방법{MOTOR CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명의 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 특히, 운전 모드 및 외부 기기에 따라 다양해질 수 있는 입출력 접점 정보에 관한 제어 시퀀스를 사용자가 임의로 설정, 변경할 수 있어 사용 환경에 따라 유동적, 범용으로 사용 가능한 모터 보호 제어 장치에 관한 것이다.

모터 제어 장치는 모터의 시동 및 운전 중에 발생되는 과전류, 결상, 상 불평형 및 역상을 설정된 동작시간에 의해 정확하게 검출하고 모터 제어 장치의 접점을 개방하여 모터를 신뢰성 있게 보호하는 기능을 하는 기기이다. 모터 제어 장치는, 입력 단자의 선택, 모터로부터 검출되는 전류 또는 전압 값을 이용하여 모터를 제어하기 위한 신호를 전송하는 접점 출력부의 값을 결정하여 제어 시퀀스를 생성하고 모터를 제어하는 스위치로 출력함으로써, 모터에 공급되는 전원을 공급 또는 차단한다.

이렇게 다양한 제어 시퀀스는, 예컨대, 직입 기동, Y-delta 기동, 정역 기동, 리액터 기동, 인버터 기동 또는 FO/FC 밸브 기동으로 교류 전동기를 기동시킬 수 있으며, 로컬 패널 운전 모드(LOCAL 모드), PLC에 의한 자동 운전 모드(AUTO 모드), water level 입력에 따른 자동 운전 모드(W/L 모드)와 같은 사용 모드에 의해 다양해질 수 있다.

한편, 모터 제어 장치가 적용되는 모터, 외부 기기, 외부 리모컨과 같은 사용 환경은 다양하므로, 사용 환경에 따라 모터 제어 장치에 연결되는 입출력 접점 및 이에 따른 프로그래밍이 달라질 수 있다. 즉, 사용 환경이 달라지거나, 제어 시퀀스의 변경이 필요한 경우에는 추가적인 장치를 구입하거나, 새로운 모터 제어 장치를 구입해야 할 필요성이 생기므로 비용 또는 시간적 손실이 발생된다.

본 발명은 모터 제어 장치가 적용되는 사용 환경에 유동적으로 사용될 수 있도록 입출력 접점이 사용자의 정의에 따라 설정 가능하고, 제어 시퀀스의 입력 또는 변경도 자유로운 모터 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터 제어 장치 및 상기 모터 제어 장치에 연결된 적어도 하나의 기기로부터 입력 단자 정보를 입력받는 접점 입력부; 상기 모터 제어 장치 및 상기 모터 제어 장치에 연결된 적어도 하나의 기기를 제어하는 출력 단자 정보를 출력하는 접점 출력부; 상기 모터 제어 장치를 제어하기 위한 제어 시퀀스에 진입하기 위한 제어 시퀀스 입력 모드를 선택받고, 상기 제어 시퀀스를 구성하는 상기 입력 단자 정보 및 상기 출력 단자 정보를 입력받는 사용자 입력부; 및 상기 제어 시퀀스 입력 모드 진입 후 상기 제어 시퀀스의 입력 완료를 선택받는 경우, 상기 입력된 제어 시퀀스를 저장하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법은, 상기 모터 제어 장치를 제어하기 위한 제어 시퀀스 입력 모드에 진입하는 단계; 상기 제어 시퀀스를 구성하는 적어도 하나의 입력 단자 정보를 입력받는 단계; 로직 정보의 입력에 따라 상기 제어 시퀀스를 구성하는 출력 단자 정보를 입력받는 단계; 및 상기 제어 시퀀스의 입력 완료에 따라 입력된 제어 시퀀스를 저장하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 범용의 모터 제어 장치가 제공될 수 있어 모터 보호 계전기의 설치, 관리의 비용이 절감될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 구성에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 입출력 접점을 정의한 테이블이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 제어 시퀀스의 데이터 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 대한 순서도를 나타낸다.

보호 계전기는 전기 회로에 단락이나 맴돌이 전류 등의 이상 상태가 일어났을 때, 그 부분을 회로에서 절단시키는 명령 기능을 갖춘 장치이다. 보호 계전기의 종류는 다양한데, 회로 전압이 저하했을 때 작용하는 부족전압 계전기, 위험온도를 검출하는 온도계전기, 전력을 보내야 할 회로가 보낼 수 있는 상태가 되었을 때 작용하는 전력계전기, 송전선의 고장위치를 감지하는 거리계전기, 변압기의 1차·2차의 전류비(電流比)에 이상이 있을 때 작용하는 차동 계전기, 송배전선의 접지사고를 알리는 접지계전기 등이 있다. 보호 계전기의 일예인 모터 보호 계전기는 모터의 시동 및 운전 중에 발생되는 과전류, 결상, 상 불평형 및 역상을 설정된 동작시간에 의해 정확하게 검출하여 모터를 신뢰성있게 보호하는 기능을 하는 기기이다.

본 명세서에서 설명되는 모터 제어 장치는 상술한 모터 보호 계전기 뿐만 아니라, 그 이외의 다양한 계전기를 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 구성에 대한 블록도이다. 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 전원부(10), 검출부(20), 접점 입력부(30), 접점 출력부(40), 제어부(50), 사용자 입력부(60), 표시부(70) 및 저장부(80)를 포함할 수 있다.

전원부(10)는, 모터 장치를 구성하는 각종 전자 부품에 직류 전원을 공급하고, 예컨대, AC 220 볼트(Volt)의 상용 교류 전원을 5볼트의 직류 전원으로 변환하는 변압기 및 다이오드(diode) 정류회로로 구성될 수 있다.

검출부(20)는 모터(미도시)에 공급되는 전원의 3상 전원 공급 선로의 상별 전류 값을 입력받는 검출 전류 입력부(미도시)로 구성될 수 있다. 또한, 검출부(20)는 상별 전류 값의 검출을 위해 변류기(Current Transformer)를 더 포함할 수 있다. 변류기는 3상 전원 공급 선로에 각각 접속되는 코일로 구성되어 상별 전류를 검출하고 검출 전류 입력부에 전달할 수 있다. 또한, 검출부(20)는 3상 선의 전류값을 합친, 중성 전류값을 검출하는 지략 전류 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

접점 입력부(30)는, 모터 제어 장치(100) 자체, 모터를 제어하는 스위치 또는 모터 제어 장치(100)에 연결된 적어도 하나의 외부 기기로부터 입력 단자 정보를 입력받을 수 있다.

접점 입력부(30)는 적어도 하나의 입력 접점으로 구성될 수 있다. 입력 접점은, 예컨대, LOP(Local Operation Panel) 선택 입력 접점, 모터를 동작시키는 ON 입력 접점, 역회전 ON 입력 접점, STOP 입력 접점, RESET 입력 접점, F-S(Flow Switch) 모드 선택 입력 접점, COM1, COM2, 외부 TRIP 입력 접점, 델타 기동 입력 접점, 와이 기동 입력 접점 등으로 정의될 수 있다. 입력 접점은 단자 번호에 대응될 수 있다. 입력 접점의 정의 및 단자 번호 간 대응은 모터 제어 장치 자체의 회로 구성 및 외부 기기의 연결 상태에 따라 달라질 수 있다.

즉, 입력 접점 정의 및 이에 대응하는 입력 단자 번호는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 단자 정보를 구성할 수 있다.

모터 제어 장치(100)에 연결되는 외부 기기로서, 예컨대, 현장 조작 판넬(LOP)은 LOP(Local Operation Panel) 선택 입력 접점, 모터를 동작시키는 ON 입력 접점, STOP 입력 접점을 통하여 모터 제어 장치(100)에 연결될 수 있다.

또한, 입력 단자 정보는 모터 제어 장치(100) 자체 예컨대, 사용자 입력부(60)로부터도 입력될 수 있다. 에컨대, 모터 제어 장치(100)의 운전 모드 선택 키를 선택하면, Local, Auto, Water Level, F-S 모드 등의 운전 모드가 정의되고 운전 모드를 정의하는 입력 접점으로부터 입력 단자 정보가 입력될 수 있다.

접점 출력부(40)는, 모터 제어 장치(100) 및 모터 제어 장치(100)에 연결된 적어도 하나의 외부 기기를 제어하는 출력 단자 정보를 출력할 수 있다. 접점 출력부(40)는 적어도 하나의 출력 접점으로 구성될 수 있다.

출력 접점은, 예컨대, 델타 기동 또는 와이 기동과 같은 기동 출력 접점 등으로 정의되는 출력 접점을 포함할 수 있다. 기동 출력 접점은 각 기동 방법에 따른 제어 신호를 출력할 수 있다. 즉, 입력 접점 정의 및 이에 대응하는 입력 단자 번호는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 단자 정보를 구성할 수 있다.

또한, 출력 접점은, 예컨대, LOP 상태 출력 접점, AUTO 상태 출력 접점과 같이 각 운전 모드에 따른 모터의 상태를 표시하는 상태 접점 등으로 정의되는 접점을 포함할 수 있다. 상태 접점은 각 운전 모드에 따른 모터 상태를 표시하기 위해 표시부(70)를 제어하는 신호를 출력할 수 있다.

마찬가지로, 출력 접점은 단자 번호에 대응될 수 있다. 출력 접점 및 단자 번호 간 대응은 모터 제어 장치 자체의 회로 구성 및 외부 기기의 연결 상태에 따라 달라질 수 있다.

즉, 출력 접점 정의 및 이에 대응하는 출력 단자 번호는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 단자 정보를 구성할 수 있다.

제어부(50)는, 모터의 전원 공급 또는 외부 기기로의 입출력 신호를 제어하기 위한 각종 데이터 처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 검출부(20)와 사용자 입력부(60)로부터 수신된 전류값 또는 입력 데이터를 기반으로 모터의 고장 여부와 고장 원인을 결정할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 모터의 고장 발생시 모터의 전원 공급을 중지, 제어하기 위해 접점 출력부(40)에 제어 신호를 출력하는 동시에 고장 원인을 표시부(70)에 표시할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 검출부(20)로부터 입력된 데이터를 기준값과 비교하여, 모터의 과전류, 결상, 상간 불평형, 역상, 지락 발생 여부를 결정하고 이에 대한 고장 데이터를 저장부(80)에 저장할 수 있다.

또한, 제어부(50)는 사용자 입력부(60)의 입력에 따라 제어 시퀀스 입력 모드에 진입, 입력되는 제어 시퀀스를 인식, 저장할 수 있다. 제어부(50)는 입력된 제어 시퀀스를 저장부(80)에 저장할 수 있다. 또한, 제어부(50)는 사용자 입력부(60)로부터 제어 시퀀스의 변경이 있는 경우 제어 시퀀스를 갱신할 수 있다.

사용자 입력부(60)는, 제어 시퀀스의 입력 모드의 진입에 대한 사용자 선택을 입력받을 수 있다. 제어 시퀀스 입력 모드의 진입은, 모터 제어 장치(100)에 구비된 버튼 또는 메뉴를 선택함으로써 수행될 수 있다. 또한, 사용자 입력부(60)는 제어 시퀀스의 입력에 있어서, 입력 단자 정보 및 출력 단자 정보를 순차적으로 입력받을 수 있다. 또한, 사용자 입력부(60)는 제어 시퀀스의 입력 완료에 대한 선택을 입력받을 수 있다.

사용자 입력부(60)는 모터 제어 장치(100)에 구비된, 버튼, 터치 스크린, 스위치 등으로 구성될 수 있다. 또한, 사용자 입력부(60)는 기준 전류와 상태 결정 기준 시간의 설정값을 입력받기 위한 기준값 설정부(미도시) 및 누름 스위치에 대한 설정값을 입력받기 위한 스위치 설정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

표시부(70)는 제어 시퀀스 입력 모드에서, 사용자가 입력하는 제어 시퀀스의 일부 데이터, 예컨대, 입력 단자 정보 또는 출력 단자 정보를 표시하여 사용자가 이를 확인, 선택할 수 있도록 한다.

표시부(70)는 이외에도 모터의 고장 원인을 표시하거나, 모터의 상태를 표시할 수 있다. 표시부(70)는 발광 다이오드, 액정 디스플레이, 램프 등으로 구성될 수 있다.

저장부(80)는 본 발명의 일 실시예에 따라 입력된 제어 시퀀스를 저장할 수 있다. 또한, 제어 시퀀스의 갱신이 있는 경우 갱신된 제어 시퀀스를 저장할 수 있다. 저장부(80)는 모터 제어 장치(100)의 입력 단자 번호에 대응하는 입력 접점 정의, 출력 단자 번호에 대응하는 출력 접점 정의를 저장할 수 있다.저장부(80)는 HDD, EEPRO, Flash Memory 등으로 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 입출력 접점을 정의한 테이블이다. 도 2에서 도시하는 바와 같이, 모터 제어 장치(100)의 단자 번호에 대응하는 입력 접점 또는 출력 접점은 각각 임의로 정의되도록 구성할 수 있다. 종래에는 단자 번호에 따른 입력 접점 또는 출력 접점이 고정적으로 정의되어 제작되는 반면, 본 발명에서는 임의로 설정, 동작하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 모터 보호 제어 장치(100)의 단자가 26개의 경우에는 13개 단자를 입력 단자로, 13개 단자를 출력 단자로 설정해 놓기만 하고, 연결되는 외부 기기 및 모터 상태에 따라 입출력 접점을 유동적으로 정의 또는 변경할 수 있다. 연결되는 외부 기기 및 모터에 따라 입력 단자 및 출력 단자의 일부 또는 전부가 연결되어 사용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 제어 시퀀스의 데이터 구조를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 제어 시퀀스는 입력 단자 정보(53), 출력 단자 정보(59), 운전 모드 정보(51), 로직 정보(55) 및 타이머 설정 정보(57) 등의 구성 요소를 포함할 수 있다. 제어 시퀀스의 데이터 프레임의 크기 및 각각의 구성 요소의 데이터 크기는, 입력되는 최대 길이의 제어 시퀀스를 감안하여 설정될 수 있다. 예컨대, 12 byte 크기의 제어 시퀀스를 설정하는 경우, 입력 단자 번호를 2.5 byte, 로직 정보를 0.5 byte, 운전 모드 정보를 1byte, 출력 단자 번호를 2.5 byte, 타이머 설정 정보를 5byte 등으로 구성요소의 데이터 크기를 설정할 수 있다. 도 3에서와 같이 예비적 저장 공간(52)을 남겨둘 수도 있다.

제어 시퀀스의 입력 동작의 예를 설명하기 위하여, LOP 선택 입력 접점의 입력 단자 번호가 1, AND 로직의 입력 단자 번호가 2, 모터 ON 입력 접점의 입력 단자 번호가 3, 모터의 STOP 입력 접점의 입력 단자 번호가 5, 5ms 타임 딜레이를 위한 출력 접점의 출력 단자 번호가 10, 모터의 ON 출력 접점이 12번으로 설정되어 있는 경우를 가정한다.

이 경우, 사용자가 LOP 모드에서 모터를 ON 시키는데 있어서, 5ms 시간 후에 모터가 ON 되도록 제어하고자 하는 경우에는, 1, 2, 3, 10, 12 의 순서에 의한 제어 시퀀스를 입력하여야 한다. 이를 위해, 사용자는 제어 시퀀스 입력 모드를 진입하고, 모터 제어 장치(100)의 사용자 입력부(60)를 통하여 1을 입력하면 운전 모드 정보(51)에 저장된다. 다음에, 2가 입력되면 AND 로직 정보로 인식하여 로직 정보(55)에 저장할 것이다. 다음에 3이 입력되면 모터 ON의 입력 접점 정의로 인식하여 입력 단자 정보(53)에 저장할 것이다. 다음에, 10, 12를 입력하면, 5ms 시간 후에 모터가 ON 되도록 출력 접점에 신호를 출력하는 명령으로 인식하여 타이머 설정 정보(57) 및 출력 단자 정보(59)에 각각 저장할 것이다. 각각 입력되는 시퀀스에 따른 번호는 표시부(70)를 통해 표시됨으로써 사용자가 확인할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 제어 시퀀스에 입력되는 입력 단자 정보 및 출력 단자 정보는 1개 이상일 수 있다. 로직 정보가 제어 시퀀스에 포함되는 경우에는 적어도 2개 이상으로 구성될 수 있다. 이러한 경우를 감안하여 제어 시퀀스에 포함된 입력 단자 정보(53) 및 출력 단자 정보(59)의 데이터 크기를 충분히 확보하여 설정할 수 있다. 모터 제어 장치(100)의 제어부(50)는 제어 시퀀스의 이러한 프로그램 로직의 특성을 고려하여 순차적으로 입력되는 정보를 제어 시퀀스의 일 구성요소로 인식, 저장할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법에 대한 순서도를 나타낸다.

단계(S11)에서, 제어 시퀀스 입력 모드에 진입한다.

단계(S12)에서, 사용자 입력부(60)를 통하여 운전 모드 또는 입력 단자 정보를 입력받는다.

단계(S13)에서, 사용자 입력부(60)를 통하여 로직 정보의 입력 여부를 판단한다. 로직 정보가 입력되는 경우에는 이후에 입력되는 시퀀스는 입력 단자 번호가 예상될 수 있으므로, 단계(S12)로 돌아가 입력 단자 정보를 입력받을 수 있다.

단계(S14)에서, 단계(S13)에서 로직 정보가 입력되지 않는 경우에는 출력 단자 정보 또는 타이머 설정 정보가 입력될 수 있다. 출력 단자 정보 또는 타이머 설정 정보는 적어도 하나 이상으로 구성될 수 있다.

단계(S15)에서, 제어 시퀀스의 입력 완료를 선택받는다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는, 단계(S14)에서 출력 단자 정보 또는 타이머 설정 정보의 입력 후 사용자가 엔터를 누르는 경우 제어 시퀀스의 입력 완료로 결정할 수 있다.

단계(S16)에서, 입력된 제어 시퀀스를 저장할 수 있다.

Claims (9)

1. 모터 제어 장치에 있어서,
   상기 모터 제어 장치 및 상기 모터 제어 장치에 연결된 적어도 하나의 기기로부터 입력 단자 정보를 입력받는 접점 입력부;
   상기 모터 제어 장치 및 상기 모터 제어 장치에 연결된 적어도 하나의 기기를 제어하는 출력 단자 정보를 출력하는 접점 출력부;
   상기 모터 제어 장치를 제어하기 위한 제어 시퀀스에 진입하기 위한 제어 시퀀스 입력 모드를 선택받고, 상기 제어 시퀀스를 구성하는 상기 입력 단자 정보 및 상기 출력 단자 정보를 입력받는 사용자 입력부; 및
   상기 제어 시퀀스 입력 모드 진입 후 상기 제어 시퀀스의 입력 완료를 선택받는 경우, 상기 입력된 제어 시퀀스를 저장하는 제어부를 포함하는 모터 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 입력 단자 정보는 입력 접점 정의 입력 단자 번호 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 출력 단자 정보는 출력 접점 정의 출력 단자 번호 중 적어도 하나를 포함하는 모터 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어 시퀀스는 타이머 설정 정보를 더 포함하는 모터 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 입력된 제어 시퀀스를 저장하는 저장부를 더 포함하는 모터 제어 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 사용자 입력부에 의해 입력되고 있는 제어 시퀀스의 일부를 표시하는 표시부를 더 포함하는 모터 제어 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 사용자 입력부의 입력에 따라 상기 제어 시퀀스를 갱신하는 모터 제어 장치.
7. 모터 제어 장치의 제어 방법에 있어서,
   상기 모터 제어 장치를 제어하기 위한 제어 시퀀스 입력 모드에 진입하는 단계;
   상기 제어 시퀀스를 구성하는 적어도 하나의 입력 단자 정보를 입력받는 단계;
   로직 정보의 입력에 따라 상기 제어 시퀀스를 구성하는 출력 단자 정보를 입력받는 단계; 및
   상기 제어 시퀀스의 입력 완료에 따라 입력된 제어 시퀀스를 저장하는 단계를 포함하는 모터 제어 장치의 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어 시퀀스는 타이머 설정 정보를 더 포함하는 모터 제어 장치의 제어 방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어 시퀀스는 상기 모터 제어 장치의 운전 모드를 기반으로 적어도 하나의 입력 단자 정보, 로직 정보 및 적어도 하나의 출력 단자 정보 및 타이머 설정 정보가 순차적으로 배열되어 구성된 모터 제어 장치의 제어 방법.
   

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