KR101626367B1 - Ｓｍｃｄ를 적용한 스마트 모터컨트롤센터 - Google Patents

Abstract

SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices)를 적용한 스마트 모터컨트롤 센터(smart motor control center)가 개시된다. 외부 모터를 동작 제어하기 위한 전류를 측정하는 전류 측정기; 상기 전류 측정기에 의해 측정된 전류로부터 과전류를 판단하고 판단 결과 과전류인 경우 전류를 차단하는 차단기; 상기 전류를 코일(coil)에 인가하여 생성되는 전자석에 의해 외부 모터(motor)로 스위칭 동작을 원격 수행하는 마그네틱 컨택터(magnetic contactor); 외부 PLC(programmable logic controller)와 PROFIBUS DP 통신을 수행하며, 상기 외부 PLC의 원격 제어에 의해 상기 외부 모터를 제어하거나 상기 외부 모터 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 상기 외부 모터의 온도 상태를 모니터링하여 상기 외부 PLC로 전달하는 SMCD 모듈; 상기 SMCD 모듈을 통해 상기 외부 모터의 동작을 제어하기 위해 사용자 인터페이싱을 수행하거나 상기 SMCD 모듈을 통해 상기 외부 모터의 상태를 모니터링하여 표시하는 조작 판넬(operating panel)을 구성한다.

Description

ＳＭＣＤ를 적용한 스마트 모터컨트롤센터{SMART MOTOR CONTROL CENTER APPLYING SEOJEON MOTOR CONTROL AND MANAGEMENT DEVICES}

본 발명은 모터컨트롤센터(motor control center, MCC)에 관한 것으로서, 구체적으로는 SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices)를 적용한 스마트 모터컨트롤센터에 관한 것이다. 여기서, Seojeon은 (주)서전기전의 기술이 함축된 의미에서 명칭을 부여한 것이다.

공장과 같은 산업 현장에 구비되는 모터컨트롤센터(motor control center, MCC)는 수많은 모터의 동작을 제어하기 위한 제어반으로서, 사용자의 수동 조작에 의해 모터의 가동과 중지 등의 동작 제어를 할 수 있도록 구성된다.

종래의 모터컨트롤센터는 주로 아날로그(analog) 방식으로 구현되며, 수많은 모터들의 동작을 하나하나 사용자가 직접 모니터링할 수 있도록 구성되어 있지는 않다. 물론 차단기와 같은 구성을 통해 과전류가 발생하면 자동으로 전류를 차단하도록 구성되지만, 사용자는 차단기의 동작이라든가 과전류의 발생 여부 등을 직접 모니터링할 수 없으며, 모터의 과부하, 지락 모니터링 등에 대한 세부적인 모니터링의 구현이 어려운 실정이다. 이러한 세부적인 기능의 모니터링 기능은 모터컨트롤센터에 각각의 모니터링 회로를 통해 구현해야 하므로, 모터컨트롤센터의 배선이 복잡해지고 더 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라 모터와 모터컨트롤센터 간의 배선 역시 매우 복잡해지게 된다. 또한, 이러한 모니터링 기능의 보완에도 한계가 있을 수밖에 없다는 문제점도 있다.

등록특허공보 10-1020038은 전기 상태를 감지하는 모터 제어반으로서, 아크 등의 전기 상태를 감지하기 위한 회로 모듈을 설치하도록 구성되어 있다. 전기 상태의 감지 기능에 따라 회로 모듈을 각각 설치하도록 구성되어 있다. 그러므로, 회로 모듈의 설치를 위해서 별도의 기판이 추가되어야 하고 배선도 복잡해지게 된다.

또한, 등록실용신안공보 20-0427952는 기존의 전력선을 이용하여 모터 제어반과 현장 조작반 간의 신호를 송수신하도록 구성되어 있다. 등록실용신안공보 20-0427952 역시 회로 기판에 의해 감지되는 아날로그 신호를 아날로그 전력선을 통해 송신하도록 구성되어 있다.

이와 같이, 종래 아날로그 방식의 회로 구현에 의한 모터컨트롤센터는 모터가 추가로 인한 배선 문제라든가 모터의 모니터링 기능 추가를 위한 회로 추가 등이 쉽지 않다는 점에서 문제가 있으며, 원격 모니터링과 제어 역시 그 구현이 복잡해진다는 문제점이 있다.

10-1020038 20-0427952

본 발명의 목적은 SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices)를 적용한 스마트 모터컨트롤센터를 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터는, 외부 모터(motor)를 동작 제어하기 위한 전류를 측정하는 전류 측정기; 상기 전류 측정기에 의해 측정된 전류로부터 과전류를 판단하고 판단 결과 과전류인 경우 전류를 차단하는 차단기; 상기 전류를 코일(coil)에 인가하여 생성되는 전자석에 의해 외부 모터로 스위칭 동작을 원격 수행하는 마그네틱 컨택터(magnetic contactor); 외부 PLC(programmable logic controller)와 PROFIBUS DP 통신을 수행하며, 상기 외부 PLC의 원격 제어에 의해 상기 외부 모터를 제어하거나 상기 외부 모터 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 상기 외부 모터의 온도 상태를 모니터링하여 상기 외부 PLC로 전달하는 SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices) 모듈; 상기 SMCD 모듈을 통해 상기 외부 모터의 동작을 제어하기 위해 사용자 인터페이싱을 수행하거나 상기 SMCD 모듈을 통해 상기 외부 모터의 상태를 모니터링하여 표시하는 조작 판넬(operating panel)을 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 외부 모터가 3상 모터인 경우에 영상 전류를 출력하는 영상 변류기(zero current transformer, ZCT); 상기 영상 변류기에서 출력되는 영상 전류를 모니터링하여 지락 모니터링(ground monitoring)을 수행하고, 지락 모니터링 결과를 상기 SMCD 모듈을 통해 상기 외부 PLC로 전달하는 SMCD 확장 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 SMCD 확장 모듈은, 상기 영상 변류기의 개수에 따라 추가적으로 설치되도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 SMCD 모듈은, 상기 외부 PLC와 PROFIBUS DP 통신을 수행하는 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 PLC의 원격 제어에 의해 상기 외부 모터를 제어하는 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 모터 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 상기 외부 모터의 온도 상태를 모니터링하는 적어도 하나 이상의 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 모터의 상태를 상기 외부 PLC로 전달하는 소프트웨어 모듈로 구성될 수 있다.

그리고 상기 SMCD 모듈은, 외부 PLC와 연결되어 PROFIBUS DP 통신을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 SMCD 모듈은, 상기 외부 모터의 가동 시간, 정지 시간, 가동 횟수, 과부하 트립(trip) 횟수, 스위치 전환 상태, 1-2-3상 전류 및 최대 전류, 위상 불균형, 위상 시퀀스(sequence), 온도, 냉각 시간에 대한 데이터를 모니터링하여 상기 외부 PLC로 전달하도록 구성될 수 있다.

상술한 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터에 의하면, 모터의 모니터링 기능과 동작 제어를 소프트웨어로 구현함으로써, 수많은 회로 기판에 의한 배선과 배선 공간을 줄여 공간을 절약하고 다양한 모니터링 기능이나 동작 제어 기능의 수정이나 추가를 용이하게 하는 효과가 있다.

또한, PROFIBUS DP 통신에 의해 외부 PLC로 모니터링 정보를 전달하고 동작 제어 명령을 수신하도록 구성됨으로써, 신속하고 정확하게 모터의 동작 상태를 파악하고 모터의 동작을 제어할 수 있는 효과가 있다. 아울러 스마트 모터컨트롤센터와 외부 PLC 간의 배선을 간단하게 하여 그 설치와 유지보수가 편리해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터의 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터의 인터페이스 화면 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices)를 적용한 스마트 모터컨트롤센터(smart motor control center)(100)는 전류 측정기(110), 차단기(120), 마그네틱 컨택터(magnetic contactor)(130), SMCD 모듈(140), 조작 판넬(panel)(150), 영상 변류기(zero current transformer, ZCT)(160), SMCD 확장 모듈(170)을 포함하도록 구성될 수 있다.

스마트 모터컨트롤센터(100)은 기존의 아날로그 방식의 모터컨트롤센터와 달리 외부 모터(200)의 모니터링과 동작 제어를 소프트웨어로 구현하도록 구성될 수 있다.

스마트 모터컨트롤센터(100)는 소프트웨어의 구현과 수정을 통해 보다 다양한 외부 모터(200)의 동작 상태를 모니터링할 수 있고 동작을 제어할 수 있는 장점이 있다. 또한, 기존의 수많은 회로 기판에 의한 공간이 줄어들고 배선이 줄어들며 기판이나 배선에 의한 고장이 줄어들며 유지/보수 역시 용이해진다.

한편, 새로운 모니터링 기능이나 동작 제어의 추가가 용이해지며, 그 수정 역시 매우 편리해진다. 또한, PROFIBUS DP(Process Field Bus Decentralised Peripherals) 통신을 통해 외부 PLC(programmable logic controller)(300)로 외부 모터(200)의 동작 상태를 전달하고 외부 PLC(300)의 동작 제어 명령을 수신하여 외부 모터(200)를 구동 제어함으로써, 원격지에서도 보다 정확하고 편리하게 외부 모터(200)를 모니터링하고 제어할 수 있게 된다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

전류 측정기(110)는 외부 모터(200)를 동작 제어하기 위한 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 전류 측정기(110)는 과부하 전류를 진단하기 위한 구성이다.

차단기(120)는 전류 측정기(110)에 의해 측정된 전류로부터 과전류를 판단하도록 구성될 수 있다. 그리고 그 판단 결과 과전류인 경우 전류를 자동으로 실시간 차단하도록 구성될 수 있다.

마그네틱 컨택터(130)는 코일(coil)을 포함하도록 구성되며, 코일은 코일에 흐르는 전류에 의해 코일이 전자석으로서 동작하게 된다.

마그네틱 컨택터(130)는 전류 측정기(110)나 차단기(120)를 거쳐 입력되는 전류를 내부의 코일(coil)에 인가하여 전자석을 생성하고, 전자석은 전류의 양에 따라 외부 모터(200)의 동작 제어를 위한 스위칭(switching) 동작을 원격에서 수행하도록 구성될 수 있다.

SMCD 모듈(140)은 외부 모터(200)의 각종 모니터링 기능이라든가 다양한 동작 제어 기능 그리고 외부 PLC(300)와의 통신 기능 등이 각각의 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다.

구체적으로는 SMCD 모듈(140)은 외부 PLC(300)와 PROFIBUS DP 통신을 수행하는 소프트웨어 모듈과, 외부 PLC(300)의 원격 제어에 의해 외부 모터(200)를 제어하는 소프트웨어 모듈과, 외부 모터(200) 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 외부 모터(200)의 온도 상태를 모니터링하는 적어도 하나 이상의 소프트웨어 모듈과, 외부 모터(200)의 상태를 외부 PLC(300)로 전달하는 소프트웨어 모듈로 구성될 수 있다.

PROFIBUS DP 통신을 통해 1.5 Mbit/s의 속도를 데이터를 전송할 수 있으므로, 보다 많은 모니터링 데이터와 동작 제어가 실시간으로 이루어질 수 있다.

한편, SMCD 모듈(140)은 외부 PLC(300)와 PROFIBUS DP 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.

여기서, SMCD 모듈(140)은 외부 PLC(300)로서 통신을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한 SMCD 모듈(140)은 외부 PLC(300)의 원격 제어에 의해 외부 모터(200)를 제어하거나 외부 모터(200) 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 외부 모터의 상태 즉 온도를 모니터링하도록 구성될 수 있다. SMCD 모듈(140)은 외부 모터(200)의 온도라든가 그 동작 상태 즉 온/오프(on/off) 상태 등을 외부 PLC(300)로 전달하도록 구성될 수 있다.

SMCD 모듈(140)은 좀 더 다양한 모니터링 기능으로서, 외부 모터(200)의 가동 시간, 정지 시간, 가동 횟수, 과부하 트립(trip) 횟수, 스위치 전환 상태, 1-2-3상 전류 및 최대 전류, 위상 불균형, 위상 시퀀스(sequence), 온도, 냉각 시간에 대한 데이터를 모니터링하여 외부 PLC(300)로 전달하도록 구성될 수 있다.

조작 판넬(150)은 SMCD 모듈(140)을 통해 외부 모터(200)의 동작을 제어하기 위해 사용자 인터페이싱을 수행하도록 구성될 수 있다. 사용자는 조작 판넬(150)의 터치 입력 등을 통해 외부 모터(200)를 직접 동작 제어하도록 구성될 수 있다.

조작 판넬(150)은 SMCD 모듈(140)을 통해 외부 모터(200)의 상태를 모니터링하여 표시하도록 구성될 수 있다. 사용자는 이를 통해 외부 모터(200)의 동작 상태를 한눈에 파악 가능하다.

영상 변류기(160)는 외부 모터(200)가 3상 모터인 경우에 영상 전류를 출력하도록 구성될 수 있다. 외부 모터(200)는 단상일 수도 있으나, 3상 모터인 경우에는 영상 전류를 통해 그 지락 전류를 알 수 있으며, 누전 여부 등을 파악할 수 있다.

SMCD 확장 모듈(170)은 영상 변류기(160)에서 출력되는 영상 전류를 모니터링하여 지락 모니터링(ground monitoring)을 수행하도록 구성될 수 있다.

또한, SMCD 확장 모듈(170)은 지락 모니터링 결과를 SMCD 모듈(140)을 통해 외부 PLC(300)로 전달하도록 구성될 수 있다.

SMCD 확장 모듈(170)은 영상 변류기(160)의 개수에 따라 추가적으로 설치될 수 있다.

도 2 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤센터의 인터페이스 화면 예시도이다.

도 2 내지 도 9는 실제 구현된 인터페이스 화면으로서, 조작 판넬(150) 또는 외부 PLC(300)에 표시될 수 있다.

도 2는 외부 모터(200)에 대한 다양한 동작 제어 기능을 나타내는 인터페이스 화면이며, 도 3을 참조하면, 외부 모터(200)의 각종 상태와 동작 제어 상태를 나타낸다. 또한, 도 4에서는 외부 모터(200)에 대한 동작 오류와 경고를 나타내며, 도 5는 에러(error)의 히스토리(history)를 나타내며 해당 에러 프로토콜(error protocol)을 나타낸다. 그리고 도 6에서는 각종 측정된 값들 즉 전류라든가 온도, 전압 등의 모니터링 값을 나타낸다. 도 7은 외부 모터(200)의 동작 시간, 전력량 등을 나타내고 있다. 도 8은 스마트 모터컨트롤센터(100)의 동작에 대한 기본 명령을 나타내며, 도 9는 SMCD 모듈(140)의 동작 상세 설정(configuration)을 나타낸다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 전류 측정기 120: 차단기
130: 마그네틱 컨택터 140: SMCD 모듈
150: 조작 판넬 160: 영상 변류기
170: SMCD 확장 모듈

Claims (6)

1. 외부 모터(motor)(200)를 동작 제어하기 위한 전류를 측정하는 전류 측정기(110);
   상기 전류 측정기(110)에 의해 측정된 전류로부터 과전류를 판단하고 판단 결과 과전류인 경우 전류를 차단하는 차단기(120);
   상기 전류를 코일(coil)에 인가하여 생성되는 전자석에 의해 외부 모터(200)로 스위칭 동작을 원격 수행하는 마그네틱 컨택터(magnetic contactor)(130);
   외부 PLC(programmable logic controller)(300)와 PROFIBUS DP(Process Field Bus Decentralised Peripherals) 통신을 수행하며, 상기 외부 PLC(300)의 원격 제어에 의해 상기 외부 모터(200)를 제어하거나 상기 외부 모터(200) 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 상기 외부 모터(200)의 온도 상태를 모니터링하여 상기 외부 PLC(300)로 전달하는 SMCD(Seojeon Motor Control & management Devices) 모듈(140);
   상기 SMCD 모듈(140)을 통해 상기 외부 모터(200)의 동작을 제어하기 위해 사용자 인터페이싱(interfacing)을 수행하거나 상기 SMCD 모듈(140)을 통해 상기 외부 모터(200)의 상태를 모니터링하여 표시하는 조작 판넬(operating panel)(150)을 포함하고,
   상기 외부 모터(200)가 3상 모터인 경우에 영상 전류를 출력하는 영상 변류기(zero current transformer, ZCT)(160);
   상기 영상 변류기(160)에서 출력되는 영상 전류를 모니터링하여 지락 모니터링(ground monitoring)을 수행하고, 지락 모니터링 결과를 상기 SMCD 모듈(140)을 통해 상기 외부 PLC(300)로 전달하는 SMCD 확장 모듈(170)을 더 포함하며,
   상기 SMCD 확장 모듈(170)은,
   상기 영상 변류기(160)개수에 따라 추가적으로 설치되도록 구성되고,
   상기 SMCD 모듈(140)은,
   상기 외부 PLC(300)와 PROFIBUS DP 통신을 수행하는 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 PLC(300)의 원격 제어에 의해 상기 외부 모터(200)를 제어하는 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 모터(200) 내에 설치된 서미스터(thermistor)를 통해 상기 외부 모터(200)의 온도 상태를 모니터링하는 적어도 하나 이상의 소프트웨어 모듈과, 상기 외부 모터(200)의 상태를 상기 외부 PLC(300)로 전달하는 소프트웨어 모듈로 구성되며,
   상기 SMCD 모듈(140)은,
   상기 외부 모터(200)의 가동 시간, 정지 시간, 가동 횟수, 과부하 트립(trip) 횟수, 스위치 전환 상태, 1-2-3상 전류 및 최대 전류, 위상 불균형, 위상 시퀀스(sequence), 온도, 냉각 시간에 대한 데이터를 모니터링하여 상기 외부 PLC(300)로 전달하도록 구성되고,
   상기 마그네틱 컨택터(130)는 코일(coil)을 포함하도록 구성되며, 상기 마그네틱 컨택터(130)는 전류 측정기(110)나 차단기(120)를 거쳐 입력되는 전류를 내부의 코일(coil)에 인가하여 전자석을 생성하고, 전자석은 전류의 양에 따라 외부 모터(200)의 동작 제어를 위한 스위칭(switching) 동작을 원격에서 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 SMCD를 적용한 스마트 모터컨트롤 센터(smart motor control center).
   
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