KR101847127B1 - 통합모듈을 활용한 디지털 lop와 이들을 포함하는 모터제어반용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 통신하는 통합모듈;을 더 포함하며,
i) 상기 LOP 컨트롤러와 상기 보호제어모듈 사이의 조작 명령 전송과, ii) 상기 중앙제어실 또는 PLC와 상기 보호제어모듈 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송은, 상기 통합모듈을 공통으로 개재하여 수행되며, 상기 제 1 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합모듈을 활용한 디지털 LOP와 이들을 포함하는 모터제어반용 시스템{Digital LOP using Integration Module and System for Motor Control Center icluding them}

본 발명은 통합모듈을 활용한 디지털 LOP(Local Operating Panel)와 이들을 포함하는 모터제어반용 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 모터제어반(MCC; Motor Control Center)에서 복수의 보호제어모듈과 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 통합모듈을 활용하여 디지털 LOP를 구성하고 LOP와의 통신 이중화 및 전원 이중화를 구현하는 것에 관한 것이며, 통합모듈과 상기 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하여, LOP와 보호제어모듈 사이의 조작 명령 전송과 중앙제어실 또는 PLC와 보호제어모듈 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송 등을 효율적이고 안정적으로 수행하는 것에 관한 것이다.

MCC(Motor Control Center)는 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위유닛들과 각 단위유닛의 분기 선로에 전력을 공급하기 위한 주 선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).

단위유닛을 구성하는 구성품의 하나인 보호제어모듈은 보호장치와 제어장치들로 별도 구성할 수도 있고, 간단한 기능의 장치에서부터 통신기능을 겸하는 고기능 장치까지 다양한 제품이 적용되고 있다.

공장이나 빌딩 등에서는 MCC 판넬 앞에서 제어하는 것과 함께, 중앙제어실에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있다(도 2 참조).

반면 모터가 설치된 현장에서 모터의 운전을 담당하는 현장조작반(LOP: Local Operating Panel)과의 연결은 단위유닛마다 아날로그 신호선들을 설치하는 경우가 아직 대부분이다(도 3 참조).

현장조작반(LOP)에서 모터에 흐르는 전류를 확인할 수 있게 하기 위하여 단위유닛 내에 설치한 CT와 현장조작반의 전류계를 연결하여야 하며, 모터의 운전상태(RUN, STOP 등)를 현장조작반에 표시하기 위하여 단위유닛내 보호제어모듈의 DO(Digital Output) 단자들과 현장조작반의 표시램프들을 연결하고, 현장조작반에서 푸쉬버튼에 의한 RUN, STOP 등의 조작명령이 보호제어모듈의 DI(Digital Input) 단자들을 거쳐서 보호제어모듈의 마그네트컨텍터(M/C)를 제어할 수 있도록, 현장조작반의 푸쉬버튼들과 보호제어모듈의 DI 단자를 연결하여야 한다.

그런데, 이와 같은 아날로그 신호선들은 단위유닛별로 각각 대응하는 현장제어반과의 사이에 설치되어야 하므로, 그 설치 비용이 높고 유지보수의 어려움이 많은 것은 자명한 사실이다. 도 3에서는 편의상 하나의 단위유닛에 대해서만 현장제어반과의 연결을 표시하였으나, 실제로는 모든 단위유닛과 현장조작반 사이에 이러한 연결이 필요하므로, 많은 수의 케이블이 필요하게 된다.

모터제어반으로부터 통상 수십 미터에서 수백 미터까지 떨어진 LOP를 아날로그 신호선들로 연결해야 하는 문제점을 해결하기 위하여, LOP의 장치를 시리얼 통신기능이 있는 디지털장치로 하고 단위유닛의 보호제어모듈과 통신으로 연결하는 방안을 생각해 볼 수 있다.

나아가 모든 LOP와 직렬 통신으로 한꺼번에 연결하되 모터제어반내에 시리얼(직렬) 통신 장치를 두어 LOP들과의 통신을 대표해서 수행토록 하며, 이 시리얼 통신 장치가 각 단위유닛의 보호제어모듈로 분배하고 취합하는 방안도 생각해 볼 수 있다.

그런데, 위의 방안에서는 상기한 모터제어반의 시리얼 통신 장치와 각 단위유닛의 보호제어모듈 사이에도 신호선이나 통신선로가 필요하게 될 것인데, 본 발명은 이와 같은 취지에 따라 모터제어반에 '통합모듈'이라는 새로운 형태의 모듈을 설치하며, 통합모듈과 각 보호제어모듈과의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 설치하고 특히, 이러한 시리얼 통신 네트워크를 LOP들과 각 보호제어모듈 사이의 통신외에 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와의 통신에서도 공통 이용토록 함으로써 모터제어반을 둘러싼 전체적인 시스템의 구성에 효율성을 높이고자 한다.

한편, LOP에 시리얼 통신을 수행하는 디지털 장비가 포함됨에 따라 종래 아날로그 형태의 LOP와 달리 디지털 LOP에는 전원의 공급이 필요한데, 현장 주변의 전원을 사용하면 모터제어반의 운용을 위한 전원의 계통에서 벗어나 부적절하므로 모터제어반에서 이러한 전원을 끌어다 쓰는 것이 바람직하다.

LOP의 제어전원은 LOP가 설치된 현장에서 가져올 수가 없으므로, 모터제어반 내의 전원과 연결하여야 하는데, 도 4(a)와 같이 LOP가 병렬로 단일의 전원선을 이용해 전원을 공급받을 수 있으나, 이 경우 전원선의 한 구간에 단선이 생기면 단선이 생긴 곳의 후단에 있는 LOP에는 전원을 공급할 수 없게 되는 문제가 있다.

그리고 이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, LOP마다 개별의 전원선을 연결해 주는 것을 생각해 볼 수도 있으나, 이 경우에는 LOP의 개수에 비례하는 많은 수의 전원선이 설치되어야 하므로 모든 LOP를 시리얼 통신으로 연결하는 방식의 장점이 없어지게 되는 문제가 있다. 아날로그 신호선에 비하여 신호선의 가닥 수는 줄었으나, 각 LOP 별로 전원선이 연결되어야 하므로 효율성의 장점이 거의 없어지게 된다.

이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.

본 발명은 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 효율성을 높인 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 디지털화된 LOP에 대한 전원 공급에 있어서 효율성이 있으면서도 안정성을 가진 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 통신 또는 전원 공급에 있어서 효율성과 폴트 톨러런스(Fault Tolerance)를 동시에 가지는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 통신하는 통합모듈;을 더 포함하며,

i) 상기 LOP 컨트롤러와 상기 보호제어모듈 사이의 조작 명령 전송과, ii) 상기 중앙제어실 또는 PLC와 상기 보호제어모듈 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송은, 상기 통합모듈을 공통으로 개재하여 수행되며, 상기 제 1 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 통합모듈; 상기 복수의 LOP 컨트롤러의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하는 복수의 전원공급모듈;을 더 포함하며, 상기 복수의 전원공급모듈은, 상기 제 2 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 상기 DC 전원을 각각 인가하는 것을 특징으로 한다.

상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 통합모듈의 사이에서 직렬 통신을 중계하는 LOP 중계장치;를 더 포함하며, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 LOP 중계장치는 링을 구성하도록 연결된다.

상기한 모터 제어반용 시스템에 있어서, 상기 통합모듈이 쌍으로 구성된 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하고, 상기 LOP 중계장치가 쌍으로 구성된 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치를 포함하며, 상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.

본 발명의 일 양상에 따른 모터 제어반용 시스템은, 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서, 상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈; 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 사이에서 직렬 통신을 중계하는 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치;를 더 포함하며, 상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되며, 상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 상기 마스터 LOP 중계장치 또는 상기 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양상에 따르면 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 다양한 방향의 통신을 위하여 필요한 구성을 공통 이용하므로 효율성을 높일 수 있고, 모터제어반의 제반 구성에 대한 통합적인 관리가 용이하고 유지보수의 편리성이 증가하며, LOP 전원에 대한 이중화와 폴트 톨러런스(FaultTolerance)의 확보, 통신에 대한 이중화와 폴트 톨러런스의 확보를 가능하게 하는 기반을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 일부 전원공급모듈이 고장나거나 모터제어반으로부터의 일부 전원선에 단선이 있어도 모든 LOP 컨트롤러에 대해 정상적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 직렬 통신을 위한 통신케이블의 중간에 단선이 있거나 플러그가 빠지더라도 전체 LOP에 대하여 전원 공급이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 긴 전원선의 길이에 의한 전원 전압의 감소나 LOP 컨트롤러의 대수가 많아 전원모듈의 용량을 키울 필요가 있을 때, 전원공급모듈을 설치하는 LOP 컨트롤러의 대수를 증가시키면 되므로, 전원 전압 감소나 용량 증가에 쉽게 대응할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 전원공급모듈 및 전원선의 숫자를 대폭 저감하면서도, 일부 전원공급모듈이 고장나거나 일부 전원선에 단선이 생기더라도 정상적인 전원공급이 가능하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 통합모듈 또는 LOP 중계장치의 고장에 대처할 수 있고, 임의의 통신선로와 통신포트에서 생기는 단절에 대해서도 대처할 수 있어서, 시스템의 폴트 톨러런스가 대폭 향상되는 효과가 있다. 그리고 이와 같은 효과를 달성하면서도, 모든 LOP에 전원공급모듈을 구성하고 모든 LOP까지 전원선을 설치할 필요없이 일부 LOP 또는 LOP 중계장치에만 전원공급모듈을 구성하고 전원선을 설치하면 되므로, 보다 효율적인 구성이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 모터제어반 전체를 관장하며, LOP, 보호제어모듈 및 중앙제어실(PLC)과의 3 방향 통신을 관장하는 새로운 장치인 '통합모듈'을 구성함으로써, LOP들과의 통신 및 전원 공급에 있어서도 안정성이 높은 시스템을 구성하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 일반적인 모터제어반의 구성을 전면에서 도시한 배치도이다.
도 2는 종래 모터제어반에서 각 단위유닛의 보호제어모듈과 중앙제어실의 컴퓨터가 통신으로 연결되는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 모터제어반의 단위유닛과 LOP 사이의 연결을 도시한 예시도이다.
도 4(a)는 단일의 전원선을 이용하여 모터제어반으로부터 각 LOP로 전원을 공급하는 것을 도시한 도면이며, 도 4(b)는 모터제어반으로부터 각 LOP별로 별도의 전원선을 이용하여 전원을 공급하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 중앙제어실의 컴퓨터, 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP 사이의 통신을 도식화한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 컨트롤러(310)와 전원공급모듈(400)이 결합된 것을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 LOP 컨트롤러(310)에 전원을 공급하는 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈(100)과 LOP 컨트롤러(310)를 중심으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 도시한 블럭도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 LOP 중계장치를 사용하는 다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이며, 도 14는 LOP 중계장치를 사용하는 또다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이다.
도 15(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 LOP(300)의 내부에 LOP 컨트롤러(310)와 함께 LOP 중계장치(501)가 구성되는 상황을 모식적으로 도시한 도면이며, 도 15(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성도이며, 도 17은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 다른 구성도이고, 도 21은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이며(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함), 도 22는 소켓 보드의 내부 구성도이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다. 특히, 앞부분의 실시예에서 설명한 사항은 그 이후의 실시예에 관한 설명에서 생략할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈, 보호제어모듈 및 LOP의 내부 구성을 도시한 도면이다.

모터제어반용 시스템은 통상 보호제어모듈과 LOP를 포함하는 데, 본 발명의 일 실시예에 따른 보호제어모듈(200)도 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛(20)별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 기능을 수행하며, LOP(300)에 구성되는 LOP 컨트롤러(310)는 모터가 설치된 현장에서 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 등의 기능을 수행한다.

통합모듈(100), 보호제어모듈(200) 및 LOP 컨트롤러(310)에는 RS-485 드라이버 등의 직렬 통신용 드라이버와 Ethernet MAC&PHY와 같은 이더넷 통신용 통신 모듈이 포함되고, 센싱된 전압 신호 및/또는 전류 신호에 대한 신호 입력과 신호처리를 위하여 아날로그 입력회로 및 DSP가 포함되며, 통합모듈(100), 보호제어모듈(200) 또는 LOP 컨트롤러(310)의 제반 기능을 제어하고 필요한 연산을 수행하는 CPU를 각각 포함할 수 있다.

그런데, 본 발명의 일 실시에에 따른 모터제어반용 시스템에서는, 모터제어반 내에 단위유닛(20)의 보호제어모듈(200)과 통신을 수행하면서 동시에 LOP 컨트롤러(310)와도 통신을 수행하는 신규의 장치로서 '통합모듈'(100)을 구비한다. 그리고 통합모듈(100)을 설치하기에 가장 좋은 위치가 모터제어반의 인입유닛(10)이므로, 통합모듈(100)은 단위유닛(20)의 분기 선로에 전력을 공급하는 주 선로와 메인 차단기를 포함하는 인입 유닛에 설치된다.

통합모듈(100)은 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC와의 통신(이더넷 통신 혹은 RS-485 직렬 통신 등), 단위유닛(20)의 보호제어모듈(200)들과의 내부통신, LOP 컨트롤러(310)들과의 통신 등, 3가지 통신기능을 함께 수행하고, 모터제어반에 연결된 모터의 모든 사항을 관리한다.

통합모듈(100)은 RS-485 등의 직렬 통신포트 및 이더넷 통신포트를 가지고 있어 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 다양한 방식으로 통신이 가능하다. 그리고 통합모듈(100)은 이와 별도로 PT, CT, 아날로그 입력회로 및 DSP를 이용하여 인입단 주선로의 전압과 전류를 입력받아 각종 계측값과 전력품질을 분석하여 중앙감시실의 컴퓨터에 제공한다. 종래의 모터제어반에서는 별도의 전력메타를 설치하여야 가능한 기능이다.

또한, 통합모듈은 단위유닛(20)의 보호제어모듈(200)들과 RS-485 등의 직렬 통신을 통하여 모터유닛(20)의 계측데이터와 모터 동작상태를 수집하고 중앙감시실로부터의 제어명령을 전달하는 기능을 수행하는 것과 함께 인입유닛(10)에서 PT와 아날로그입력회로 등을 이용하여 샘플링한 전압데이터를 각 단위유닛(20)의 보호제어모듈(200)에 전송한다. 통합모듈(100)은 주 선로에서 샘플링한 전압 데이터를 모터제어반내 복수의 보호제어모듈(200)로 제공하여 예를 들면, 보호제어모듈(200)이 자체 획득한 전류 데이터와 연산하여 전력에 관한 정보를 연산할 때 이용토록 한다. 이러한 방법은 개별 단위유닛(20)이 분기 선로에 컨텍하여 전압신호를 얻지 않고도 전력을 계측할 수 있는 방법을 제공한다. 그리고 모터제어반의 전면에는 인입유닛(10)과 단위유닛(20)을 지원하는 HMI 디스플레이가 각각 설치되며, 소켓보드(50)은 대응하는 핀들이 공통으로 연결된 3개의 소켓을 포함하면, 도 22에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다.

그리고 인입유닛(10)의 통합모듈(100)과 LOP 컨트롤러(310)들을 단일선로로 직렬 연결함으로 설치 시간과 비용을 최소화한다. 통합모듈(100)은 단위유닛(20)의 보호제어모듈(200)과 LOP 컨트롤러(310)의 모두와 통신연결되어 있으므로 보호제어모듈(200)에서 수집한 모터의 운전상태를 LOP 콘트롤러(310)로 전송하여 현장에서 볼 수 있게 하고, LOP 콘트롤러(310)는 전면에 설치된 버튼 등에 대한 조작에 의해 모터 운전에 관한 조작명령을 입력받고, 이를 보호제어모듈(200)에 전송하여 모터의 기동과 정지 등 제어 기능을 수행하게 한다.

통합모듈(100)은 보호제어모듈(200)들과의 사이에 제 1 직렬 통신 네트워크를 구성하며, 직렬 통신 네트워크에서 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 각 보호제어모듈(200)은 슬레이브로서 기능한다. 그리고 통합모듈(100)은 LOP 컨트롤러(310)들과의 사이에서 제 2 직렬 통신 네트워크를 구성하며 제 2 직렬 통신 네트워크에서 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 각 LOP 컨트롤러(310)들은 슬레이브로서 기능한다.

도 7이 간략하게 도식화한 것과 같이, 통합모듈(100)은 각 단위유닛에 있는 복수의 보호제어모듈(200)과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 현장에 있는 LOP(300)의 LOP 컨트롤러(310)들과 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되며, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 통신한다. 본 발명의 일 특징은, i) LOP 컨트롤러(310)와 보호제어모듈(200) 사이의 조작 명령 전송 등과, ii) 중앙제어실 또는 PLC와 보호제어모듈(200) 사이의 계측 데이터 수집, 동작 상태 보고 또는 제어 명령 전송이, 신규의 통합모듈(100)을 공통으로 개재하여 수행되고 통합모듈(100)을 공통 이용하며, 또한 제 1 직렬 통신 네트워크를 공통 이용하는 점에 있다.

본 발명의 이러한 특징에 따르면, 모터제어반을 둘러싼 시스템의 구성에 있어서 다양한 방향의 통신을 위하여 필요한 구성을 공통 이용하므로 효율성을 높일 수 있고, 모터제어반의 제반 구성에 대한 통합적인 관리가 용이하고 유지보수의 편리성이 증가하며, 후술할 LOP 전원에 대한 이중화와 폴트 톨러런스(FaultTolerance)의 확보, 통신에 대한 이중화와 폴트 톨러런스의 확보를 가능하게 하는 기반을 제공하는 효과가 있다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 인입유닛(10)의 통합모듈(100)과 현장의 LOP 컨트롤러(310)들을 통신으로 연결함으로써 배선 효율성과 유지보수의 편리성이 증가하게 된다. 그러나 LOP 컨트롤러(310)의 전원을 공급하는 효율적인 방안이 요구되고, 직렬 통신 네트워크의 특성상 통신선의 단선이 발생할 경우 일부 영역의 통신이 모두 안 되는 단점이 있을 수 있으므로 이에 대한 대책을 강구한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 컨트롤러(310)와 전원공급모듈(400)이 결합된 것을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 LOP 컨트롤러(310)에 전원을 공급하는 예를 도시한 도면이다.

LOP 컨트롤러(310)는 전반적인 제어를 위한 CPU(311)와, RS-485와 같은 직렬 통신을 위한 드라이버(312)와, 입력되는 직류의 전압을 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터(313)와, 통신 케이블의 플러그가 탈착되는 RJ45 소켓과 같은 2개 소켓(314A,314B)를 포함하여 구성된다. 전원공급모듈(400)은 입력되는 AC 또는 DC의 전원으로부터 LOP 컨트롤러(300)가 요구하는 DC 전압의 DC 전원으로 변환하여 생성하는 전원 변환부(410)를 포함한다. 그리고 전원공급모듈(400)은 LOP 컨트롤러(310)의 외부에 탈착 또는 장착될 수 있는 것으로, 이들 사이에서 전원 공급 경로를 확보하기 위한 커넥터(315,420)을 구비한다.

예를 들면, LOP 컨트롤러(310)의 입력정격은 DC 24V이며, 외부에서 입력되는 DC 24V의 전원은 DC/DC 컨버터(313)를 통하여 컨트롤러 내부에 사용되는 적절한 전압으로 변환되어 CPU(311) 등 내부회로에 공급된다. 아울러, 이와 함께 DC 24V 등의 직류 전원은 DC/DC 컨버터(313)를 거치지 않고 2개의 소켓(314A,314B)의 일부 단자로 출력되어 직렬 통신을 위한 통신 케이블의 일부 와이어(선로)에 실린다.

소켓(314A,314B)은 직렬 통신을 위한 통신포트로 기능하는 데 각 LOP 컨트롤러(300)에 2개씩 설치되어 모터제어반의 통합모듈(100)과 현장에 있는 LOP 컨트롤러(300) 사이의 연결에 있어서 용이성을 추구한다.

본 발명의 일 실시예에서는 AC 전원 케이블의 배선을 간소화하기 위하여 LOP 컨트롤러(310)의 뒷면에 탈착 또는 장착되는 전원공급모듈(400)을 개발하여 적용한다. 전원공급모듈(400)의 입력은 모터제어반으로부터 연결되는 AC 혹은 DC 전압이며(예를들면 한국에서 주로 많이 사용하는 AC 110V일 수 있다), 입력전압을 DC 24V와 같은 DC 전압으로 변환하여 LOP 컨트롤러(310)에 공급한다.

LOP 컨트롤러(310)에서는 전원공급모듈(400)로부터 공급된 예를 들면 DC 24V의 직류가 DC/DC 컨버터(313) 및 소켓(314A,314B)으로 공급된다. DC/DC 컨버터(313)를 거쳐 LOP 컨트롤러(310)의 내부전원으로 사용됨은 물론 통신에 사용되는 통신 케이블을 통하여 이웃하는 다른 LOP 컨트롤러(310)들에 공급된다. 통신 케이블들과 소켓(314A,314B)을 통해 DC 전원을 공급받은 LOP 컨트롤러(310)에서는 DC/DC 컨버터(313)가 전압을 변환하여 사용한다.

전원공급모듈(400)이 부착된 LOP 컨트롤러(310)에서는 소켓의 핀들중 직렬 통신에 사용되지 않는 핀과 통신 케이블의 와이어를 통해 DC 전원을 제공하여 통신 연결된 다른 LOP 컨트롤러(310)로 전원을 공급한다. 이러한 방식을 적용할 경우 LOP 컨트롤러들(310) 중에서 일부에 대해서만 모터제어반으로부터 전원을 공급해주면 된다. 예를 들면, 도 9(a)에 예시된 바와 같이, 모터제어반으로부터 가장 가까운 LOP 컨트롤러(310)에만 전원을 공급해 주면 된다.

한편, 한 대의 LOP 컨트롤러(310)에만 전원공급모듈(400)을 장착하여 전원을 공급하면, 전원선의 단선이나 전원공급모듈(400)의 고장으로 인해서, 전체의 LOP 컨트롤러(410)가 동작하지 않을 위험성이 있다.

도 9(b)에서와 같이, 2 이상의 LOP 컨트롤러(310)에 전원공급모듈(400)을 장착하면 전원의 이중화와 폴트 톨러런스가 가능하게 된다.

복수의 전원공급모듈(400)이 복수의 LOP 컨트롤러(310)의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하되, 복수의 전원공급모듈(400)은 통합모듈(100)과 LOP 컨트롤러(310) 사이의 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가한다. 그리고 전원공급모듈(400)의 전부 또는 일부는 LOP 컨트롤러(310)에 각각 탈착가능하다(후술하는 것처럼 전원공급모듈의 일부는 LOP 중계장치내에 포함되어 구성될 수도 있다).

LOP 컨트롤러(310)의 2 이상에 전원공급모듈(400)을 설치하면 전원의 이중화가 되므로, 일부 전원공급모듈(400)이 고장나거나 모터제어반으로부터의 일부 전원선에 단선이 있어도 모든 LOP 컨트롤러(310)에 대해 정상적으로 전원을 공급할 수 있는 효과가 있으며, 직렬 통신을 위한 통신케이블의 중간에 단선이 있거나 플러그가 빠지더라도 전체 LOP 컨트롤러(310)에 대하여 전원 공급이 가능한 장점이 있다.

가정하여 전술한 도 4(a)와 같이 전원을 공급하면 중간에 전원선의 단선이 있다면 그 후단의 LOP에 전원을 공급할 수 없는 문제점이 있으며, 도 5(b)와 같이 각 LOP로 전원을 공급하면 이와 같은 문제는 없으나, 전원선의 숫자가 매우 많아지면서도 이중화가 안되는 문제가 있다. 본 발명의 일 양상에 따르면 이와 같은 부담을 현저히 경감하면서도 전원에 대한 폴트 톨러런스를 높이는 장점까지 있게 된다.

긴 전원선의 길이에 의한 전원 전압의 감소나 LOP 컨트롤러(310)의 대수가 많아 전원모듈의 용량을 키울 필요가 있을 때, 전원공급모듈(400)을 설치하는 LOP 컨트롤러(310)의 대수를 증가시키면 되므로, 전원 전압 감소나 용량 증가에 쉽게 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에서 통합모듈(100)과 LOP 컨트롤러(310)를 중심으로 도시한 도면이다.

통합모듈(100)에는 LOP 컨터롤러(310)와 직렬 통신을 수행할 수 있는 통신포트가 2개 구비되어 있다. 그리고 마지막 LOP 컨터롤러(310)의 RJ45 소켓과 통합모듈(100)의 남아 있는 통신포트를 연결하여 직렬 통신 선로를 링으로 구성할 수 있다.

이더넷 통신과 달리 마스터/슬레이브 방식인 직렬 통신에서 마스터 장치는 2개의 통신포트에서 동시에 통신을 할 수는 없다. 초기 설정단계에서 직렬 통신의 마스터 장치인 통합모듈(100)은 슬레이브 장치의 ID를 등록한다. 그리고 통합모듈(100)은 어느 한 포트를 통하여 직렬 통신을 수행하다가 등록된 ID의 LOP 컨트롤러(310)로부터 응답이 없을 때, 시간차를 두고 다른 통신포트를 통하여 해당 ID의 LOP 컨트롤러와 통신을 시도한다.

통합모듈(100)은 해당 LOP 컨트롤러(310)에 이상이 발생한 것인지, 아니면 통신선이 빠지거나 끊어진 것인지 판단한다. 한 지점에서 통신선이 빠지거나 끊어진 경우에는 다른 통신포트를 통한 통신 시도에 응답이 있을 것이나, LOP 컨트롤러(300)의 고장인 경우에는 응답이 없을 것이므로, 양자의 구분이 가능하다.

통신선이 빠지거나 끊어진 경우 끊어진 지점을 경계로 하여, 통합모듈(100)은 2개의 통신포트를 모두 사용하되 복수의 LOP 컨트롤러(310) 중 일부는 제 1 의 통신포트를 통하여 통신을 수행하고, 나머지 LOP 컨트롤러(310)는 제 2 의 통신포트를 통하여 통신을 수행한다. 그리고 통합모듈(100)은 통신선이 빠지거나 끊어진 경우와 LOP 컨트롤러(310)가 고장인 경우를 구분하여 중앙제어실의 컴퓨터 등에 보고함으로써, 즉각적인 정비가 가능토록 할 수도 있다.

복수의 LOP 컨트롤러(310)와 통합모듈(100)은 링을 구성하도록 직렬 통신 케이블이 연결되며, 통합모듈(100)은 적어도 2 개의 통신 포트를 쌍으로 구비하고, 복수의 LOP 컨트롤러(310)가 직렬 연결된 체인의 양단은 쌍으로 된 2개의 통신 포트에 각각 결합한다.

종래의 기술에 따르면, 직렬 통신선의 단절이 있으면 그 후단의 LOP 컨트롤러(310)와는 통신을 수행할 수 없었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합모듈(100)에 2 개의 직렬 통신포트를 쌍으로 구비하고 링을 구성함으로써, 장치의 이상이나 통신선의 단절을 빨리 확인할 수 있고, 통신선의 한곳이 단절되어도 LOP 컨트롤러 전체에 대한 통신기능을 유지할 수 있게 한다.

모터제어반을 통하여 제어하는 모터들은 여러 곳에 분산되어 설치될 수도 있으며, 이에 따라 설치되는 LOP도 넓게 분산될 것이다. 이 경우 LOP들 사이의 거리가 멀어 통신선이 너무 길어지거나 통신선이 지나가는 경로가 복잡해질 수 있다. 이러한 문제에 대응하기 위하여 방향별로 분리된 별도의 통신선로를 설치할 수 있는 수단이 필요하다.

예를 들어, 모터제어반을 기준으로 양쪽 방향으로 모터들이 분산되어 있는 경우, 통신선로를 링 구조로 하기 위해서는 한쪽 방향의 마지막 LOP로부터 다시 다른 쪽 방향의 LOP로 가는 통신선이 더 필요하며, 특히 이러한 경우 통신선의 구성이 매우 비효율적으로 된다.

이러한 문제를 해결할 수 있는 한가지 방법은 통합모듈(100)에 LOP 컨트롤러(310)용으로 여러 개의 통신포트 쌍을 구비하는 것이나, 보호제어모듈(200) 및 중앙제어실 등과의 통신을 위하여 이미 많은 통신 포트를 구비해야 하는 상황에서 어려움이 있을 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 도시한 블럭도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

LOP 중계장치(500)는 복수의 LOP 컨트롤러(310)와 통합모듈(100)의 사이에서 직렬 통신을 중계하는 기능을 수행한다. LOP 중계장치(500)는 RS-485와 같은 직렬 통신 드라이버의 쌍을 복수개 구비하며, 내부의 제어 및 데이터의 저장 등을 위하여 CPU를 구비한다. 예를 들면, LOP 중계장치(500)는 통합모듈(100)과의 통신을 위한 두 개의 직렬 통신포트와 LOP 컨트롤러(310)와 통신할 수 있는 4개의 직렬 통신포트를 가진 장치로서 LOP 컨트롤러(310)들과는 이중화된 두 개의 직렬 통신 경로를 만들 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, LOP 중계장치(500)를 이용하여 두 방향으로 나뉘어 배치된 LOP 컨트롤러의 그룹에 대하여 링구조로 하면서 직렬 통신 네트워크를 구성할 수 있다.

LOP 중계장치(500)는 적어도 2 개의 직렬 통신포트로 된 쌍을 적어도 하나 이상 구비하고, 복수의 LOP 컨트롤러(310)가 직렬 연결된 체인의 양단은 이러한 2개의 통신 포트에 각각 결합된다. 그리고 쌍으로 된 2 개의 통신 포트 중 어느 하나의 통신 포트를 통한 직렬 통신에 대하여 응답이 없는 경우 다른 하나의 통신 포트를 통하여 직렬 통신을 수행한다.

통합모듈(100)은 연결되는 LOP 중계장치(500)에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하며 LOP 중계장치(500)는 슬레이브로 기능한다. 그리고 LOP 중계장치(500)는 연결되는 복수의 LOP 컨트롤러(310)에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하고, 해당 LOP 컨트롤러(310)들은 슬레이브로 기능하다.

LOP 중계장치(500)는 LOP 컨트롤러(310) 별로 할당된 통신 포트에 관한 정보가 저장되는 LOP 할당 테이블을 구비하며, 이러한 LOP 할당 테이블은 CPU의 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다. LOP 중계장치(500)는 설정 초기에 각 LOP 컨트롤러(310)의 ID에 대응하여 할당된 통신포트의 ID를 LOP 할당 테이블에 저장할 수 있다. 이러한 LOP 할당 테이블의 정보는 갱신될 수 있으며, 특히 통신선이 단절되는 경우에 있어서 단절 지점의 후단에 연결된 LOP 컨트롤러(310)의 ID에 대응하여 저장되어 있던 통신포트가 변경될 수 있다.

예를 들어, LOP 중계장치(500)가 통합모듈(100)로부터 특정한 ID의 LOP 컨트롤러(310)로 가는 데이터를 수신하면, LOP 할당 테이블로부터 할당된 통신포트를 결정하며, 결정된 통신포트를 통해서 해당 LOP 컨트롤러(310)로 데이터를 전송할 수 있다.

LOP 중계장치(500)를 사용하면, LOP(300)의 수량이 매우 많거나 여러 방향으로 분산 배치해야 할 때, LOP 통신 중계장치(500)의 수를 늘리면 되므로 확장이 매우 용이하다.

도 13은 LOP 중계장치를 사용하는 다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이며, 도 14는 LOP 중계장치를 사용하는 또다른 실시예의 모터제어반용 시스템을 도시한 도면이다.

전술한 도 12 및 도 13의 예에서 LOP 컨트롤러(310)의 전원과 통신 이중화를 고려하였으며, 도 14는 LOP 중계장치(500)와 통합모듈(100)까지 이중화한 것이다.

통합모듈(100)은 쌍으로 구성되어, 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하고 평상시 통신을 위해서는 마스터 통합모듈이 동작하며 장애가 발생하는 경우 슬레이브 통합모듈이 동작하게 할 수 있다. 마스터 통합모듈은 2개의 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 2개의 LOP 중계장치의 각각과 연결된다. 각 통합모듈(100)은 LOP 할당 테이블을 구비하는 바, 각 LOP 컨트롤러(310)의 ID별로 사용할 통신포트 또는 연결되는 LOP 중계장치(500)에 관한 정보를 저장하며, 이러한 LOP 할당 테이블의 정보는 갱신될 수 있다.

도 14의 실시예에서, 하나의 LOP 중계장치(500)에서 시작된 링은 다른 LOP 중계장치(500)에서 끝난다. 하나의 링에 포함되는 복수의 LOP 중계장치(500)를 포함하는 체인의 양단은 각각 서로 다른 LOP 중계장치(500)에 연결된다. 따라서 한쪽 LOP 중계장치(500)에서 장애가 있더라도 다른 LOP 중계장치(500)를 통하여 통신하는 것이 가능하다.

통합모듈(100)의 2대와 LOP 중계장치(500)의 2대는 서로 교차 연결됨으로써 각각의 장치 중 1대가 기능을 수행하지 못하더라도 다른 장치에 의해서 기능을 수행할 수 있다. 또한 LOP 컨터롤러(310)와의 통신연결을 2대의 LOP 중계장치(500)에서 각각 통신할 수 있으므로, LOP 중계장치(500)의 1대가 기능을 수행하지 못하더라도 전체 LOP 컨터롤러(310) 중 어느 것과도 통신할 수 있다.

도 15(a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 LOP(300)의 내부에 LOP 컨트롤러(310)와 함께 LOP 중계장치(501)가 구성되는 상황을 모식적으로 도시한 도면이며, 도 15(b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 구성도이며, 도 17은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이다(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함).

본 발명의 다른 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)는 전원공급모듈(511)과 DC/DC 컨버터(512)를 포함한다.

LOP 중계장치(510)를 모터제어반 내에 설치하지 않고 특정한 LOP(300)에 LOP 컨트롤러(310)와 같이 설치하면 더욱 효과적인 구성이 가능하게 된다. LOP 중계장치(510)에서는 내부에 공급할 용량 보다 큰 용량을 가지도록 전원공급모듈(511)의 공급 용량을 설계한다. LOP 중계장치를 모터제어반의 내부에 설치할 경우에는 장치 자체에서 소비할 정도의 전원 용량으로 설계하였다면, 도 15와 같이 LOP(300)에 LOP 중계장치(510)를 설치하는 경우, LOP 중계장치 자체의 전원 공급 기능과 함께, 해당 LOP(300)의 LOP 컨터롤러(310)와 인접한 다른 LOP 컨트롤러(310)에 대한 전원 공급 기능을 가지도록 한다.

전원공급모듈(511)은 LOP 컨트롤러(310)의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하되 LOP 중계장치(510)의 내부에 포함되어 구성된다.

전원공급모듈(511)이 출력하는 전력은 DC/DC 컨버터(512)를 개재하여 LOP 중계장치(510)의 자체 전원으로 이용되기도 하면서, LOP 중계장치(510)의 각 통신포트를 통해 통신케이블의 일부 와이어(선로), 즉 통신에 이용되지 않는 일부 와이어에 인가된다. 따라서, LOP 컨트롤러(310)를 위한 전원공급모듈이 LOP 중계장치(510)에 내장되는 것과 같은 효과를 가지게 된다. 그리고 모터제어반으로부터 공급되는 전원선은 LOP 중계장치(510)에 연결하면 된다.

LOP 중계장치가 모터제어반(MCC)의 내부에 있을 때는 MCC부터 LOP까지 거리가 먼 경우 제어전원(24VDC)의 전압감쇄로 중계장치로부터 LOP 컨트롤러에 제어전원을 공급할 수 없다. 그런데, 중계장치를 LOP에 설치함으로써 LOP 컨트롤러들과 가깝게 있게 됨으로써 중계장치로부터 제어전원의 공급이 가능하게 된다.

LOP 중계장치(510)에 내장된 전원공급모듈(511)만으로 공급되는 용량이 부족한 경우에는, LOP 중계장치(510)에 내장된 전원공급모듈(511)과 함께 추가의 전원공급모듈(400)이 LOP 컨트롤러(310)의 뒷면에 장착하는 방식으로 LOP 컨트롤러(310)에 장착될 수 있다. 복수의 전원공급모듈중 일부는 LOP 중계장치(510)의 내부에 구성되며, 나머지는 LOP 컨트롤러(310)의 외부에 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 전원공급모듈 및 전원선의 숫자를 대폭 저감하면서도, 일부 전원공급모듈이 고장나거나 일부 전원선에 단선이 생기더라도 정상적인 전원공급이 가능하게 되는 효과가 있다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.

도 18은 모터제어반을 기준으로 양쪽으로 LOP가 배치된 경우 통신 및 전원이 연결되는 예이다. 물리적으로는 LOP 중계장치(510)가 특정 LOP(300)에 LOP 컨터롤러(310)와 같이 설치되지만 전원선 및 통신선 연결의 이해를 위하여 LOP(300)는 그리지 않고 장치들과의 연결선만이 도시되었다.

LOP 중계장치(510)가 통신케이블을 통하여 LOP 컨터롤러(310)의 제어전원을 공급하기 때문에 LOP 컨터롤러(310)에는 전원공급모듈을 설치할 필요가 없다. LOP(300)의 수가 많아서 1대의 LOP 중계장치(510)에 포함된 전원공급모듈(511)로는 용량이 부족할 경우나, 전원의 이중화가 요구될 경우에 추가로 LOP 컨트롤러(310)의 후면에 전원공급모듈(400)을 부착하면 된다.

LOP 중계장치(510)에서 LOP 컨터롤러(310)의 전원을 공급하더라도 다양한 통신 연결과 통신 이중화가 가능하게 된다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 이용하여 또 다르게 구성한 모터제어반용 시스템을 도시한 구성도이다.

도 19에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 LOP 중계장치(510)에 대한 폴트 톨러런스도 제공한다.

각 LOP 중계장치(510)가 전원공급모듈(511)을 포함하고 있으므로, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 되며, 각 LOP 컨트롤러(310)는 통신포트를 통하여 병렬로 DC 전원을 입력받게 된다.

통합모듈(100)은 쌍으로 구성된 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하며, 예를 들면 도시된 2개의 통합모듈(100) 중 하나는 마스터 통합모듈이 되고 다른 하나는 슬레이브 통합모듈이 된다. LOP 중계장치(510)는 쌍으로 구성된 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치를 포함하며, 도시된 2개중 하나는 마스터 LOP 중계장치가 되고 다른 하나는 슬레이브 LOP 중계장치가 된다. 마스터 통합모듈은 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.

그리고, 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치 중 하나의 LOP 중계장치는 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 일단에 연결되고 다른 하나의 LOP 중계장치는 상기 체인의 타단에 연결된다.

예를 들어, 마스터 LOP 중계장치를 통하여 직렬 통신을 수행하던 중, 마스터 LOP 중계장치에 장애가 생기면, 슬레이브 LOP 중계장치를 통하여 모든 LOP 컨트롤러(310)와 통신할 수 있다. 그리고 마스터 LOP 중계장치를 통하여 직렬 통신을 수행하던 중, 통신선의 한곳에서 단절이 생기면 그 후단에 연결된 LOP 컨트롤러에 대해서는 슬레이브 LOP 컨트롤러를 통해서 통신을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같이 통신선의 단절이 발생하는 경우에는 하나의 링을 구성하는 일부 LOP 컨트롤러에 대해서는 마스터 LOP 중계장치를 통하여 통신을 수행하고, 나머지 LOP 컨트롤러에 대해서는 슬레이브 LOP 중계장치를 통하여 통신을 수행해야 한다. 통합모듈(100)의 입장에서는 통신선의 단절이 있으면 2개의 LOP 중계장치로부터의 데이터를 모아야 하는 불편이 있을 수 있는데, 이러한 불편은 다음과 같은 모터제어반용 시스템의 구성으로 해결가능하다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 LOP 중계장치(510)를 적용한 모터제어반용 시스템의 다른 구성도이고, 도 21은 유사한 구성에 대하여 사시도적으로 도시한 도면이며(모터제어반으로부터의 전력선은 생략하여 도시함), 도 22는 소켓 보드(600)의 내부 구성도이다.

도 22에 도시된 바와 같이, 소켓보드(600)는 적어도 3개의 소켓을 구비하며, 3개의 소켓에 대하여 각 핀별로 서로 공통 연결된다.

통합모듈(100)은 2개가 쌍으로 구성되어 하나는 마스터 통합모듈이 되고 다른 하나는 슬레이브 통합모듈이되며, 통합모듈(100)은 도시하지는 않았으나, 모터제어반내의 보호제어모듈들과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, LOP 컨트롤러(310)들과 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결된다.

LOP 중계장치(510)도 2개가 쌍으로 구성되어 하나는 마스터 LOP 중계장치가 되고 다른 하나는 슬레이브 LOP 중계장치가 되며, LOP 중계장치는 복수의 LOP 컨트롤러와 마스터 통합모듈 또는 슬레이브 통합모듈 사이에서 직렬 통신을 중계한다. LOP 중계장치(510)의 내부에는 전술한 바와 같이 전원공급모듈이 구성된다. 그렇다면, 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 2 개의 서로 다른 지점에서 병렬로 DC 전원을 각각 인가하게 된다. 예를 들어 도면 우측에 도시된 링에서 보면, 소켓보드(600)와 통신케이블을 통하여, 각 LOP 컨트롤러(310)는 2개의 LOP 중계장치(510)로부터 병렬로 DC 전원을 공급받는다.

마스터 통합모듈은 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 슬레이브 통합모듈도 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결된다.

그리고 소켓보드(600)을 이용하여 복수의 LOP 컨트롤러(310)가 직렬 연결된 체인의 일단은 마스터 LOP 중계장치(510)의 제 1 통신 포트와 슬레이브 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트에 공통 연결되며, 체인의 타단은 마스터 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트와 슬레이브 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트에 공통 연결된다.

도 20에 도시된 모터제어반용 시스템에서 마스터 통합모듈 또는 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 특히 마스터 LOP 중계장치 또는 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되어 양자 사이의 충돌이 방지될 수 있다.

예를 들어 마스터 LOP 중계장치를 이용하여 통신을 수행하던 중 마스터 LOP 중계장치에 고장이 발생하는 경우 슬레이브 LOP 중계장치를 이용하여 모든 통신을 수행할 수 있다.

또한, 통신 케이블의 한 지점에서 단절이 발생하는 경우, 도 19에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 마스터 LOP 중계장치와 슬레이브 LOP 중계장치의 모두를 이용하여 수집한 데이터를 모아야 했으나, 도 20 및 도 21에 도시된 모터제어반용 시스템에서는 활성화되어 있던 LOP 중계장치를 그대로 이용하여 통신을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템에 따르면 통합모듈 또는 LOP 중계장치의 고장에 대처할 수 있고, 임의의 통신선로와 통신포트에서 생기는 단절에 대해서도 대처할 수 있으며, 아울러, 모터제어반으로부터의 전원선이나 전원공급모듈의 이상에 대해서도 대처할 수 있어서, 시스템의 폴트 톨러런스가 대폭 향상되는 효과가 있다. 그리고, 이와 같은 효과를 달성하면서도, 모든 LOP에 전원공급모듈을 구성하고 모든 LOP까지 전원선을 설치할 필요없이 일부 LOP 또는 LOP 중계장치에만 전원공급모듈을 구성하고 전원선을 설치하면 되므로, 보다 효율적인 구성이 가능하게 된다.

그리고 본 발명에서는 모터제어반 전체를 관장하며, LOP, 보호제어모듈 및 중앙제어실(PLC)와의 3 방향 통신을 관장하는 새로운 장치인 '통합모듈'을 구성함으로써, LOP들과의 통신 및 전원 공급에 있어서도 안정성이 높은 시스템을 구성하는 것이 가능하게 되었다.

100 : 통합모듈 300 : LOP
310 : LOP 컨트롤러 400 : 전원공급모듈
500, 510 : LOP 중계장치 600 : 소켓보드

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서,
   상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 통합모듈;
   상기 복수의 LOP 컨트롤러의 근방에 위치하고 입력 전원으로부터 DC 전원을 생성하는 복수의 전원공급모듈;을 더 포함하며,
   상기 복수의 전원공급모듈은,
   상기 제 2 직렬 통신 네트워크를 구성하는 통신 케이블 내의 일부 와이어에 대하여 적어도 2 이상의 서로 다른 지점에서 병렬로 상기 DC 전원을 각각 인가하는 것을 특징으로 하는,
   모터 제어반용 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 LOP 컨트롤러는 상기 통신 케이블의 플러그가 탈착되는 적어도 2개의 소켓을 구비하며,
   상기 전원공급모듈의 전부 또는 일부는 상기 LOP 컨트롤러에 각각 탈착가능한,
   모터 제어반용 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 통합모듈은 링을 구성하도록 연결되며,
   상기 통합모듈은 적어도 2 개의 통신 포트를 구비하고, 상기 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 양단은 상기 2개의 통신 포트에 각각 결합하는,
   모터 제어반용 시스템.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 통합모듈의 사이에서 직렬 통신을 중계하는 LOP 중계장치;를 더 포함하며,
   상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 LOP 중계장치는 링을 구성하도록 연결되는,
   모터 제어반용 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 LOP 중계장치는 적어도 2 개의 통신 포트를 구비하고, 상기 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 양단은 상기 2개의 통신 포트에 각각 결합하며,
   상기 2 개의 통신 포트 중 어느 하나의 통신 포트를 통한 직렬 통신에 대하여 응답이 없는 경우 다른 하나의 통신 포트를 통하여 직렬 통신을 수행하는,
   모터 제어반용 시스템.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 LOP 중계장치는 연결되는 상기 복수의 LOP 컨트롤러에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하고, 상기 통합모듈은 연결되는 상기 LOP 중계장치에 대하여 직렬 통신의 마스터로서 기능하며,
   상기 LOP 중계장치는 상기 복수의 LOP 컨트롤러 별로 할당된 통신 포트에 관한 정보가 저장되는 LOP 할당 테이블을 구비하는,
   모터 제어반용 시스템.
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 통합모듈이 쌍으로 구성된 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈을 포함하고, 상기 LOP 중계장치가 쌍으로 구성된 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치를 포함하며,
    상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되는,
    모터 제어반용 시스템.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치 중 하나의 LOP 중계장치는 상기 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 일단에 연결되고 다른 하나의 LOP 중계장치는 상기 체인의 타단에 연결되는,
    모터 제어반용 시스템.
12. 청구항 7에 있어서,
    상기 LOP 중계장치의 내부에 상기 전원공급모듈이 구성되는,
    모터 제어반용 시스템.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 전원공급모듈중 일부는 상기 LOP 중계장치의 내부에 구성되며, 나머지는 상기 LOP 컨트롤러의 외부에 장착되는,
    모터 제어반용 시스템.
14. 청구항 10에 있어서,
    상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 상기 마스터 LOP 중계장치 또는 상기 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되는,
    모터 제어반용 시스템.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 일단은 상기 마스터 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트와 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트에 공통 연결되고,
    상기 체인의 타단은 상기 마스터 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트와 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트에 공통 연결되는,
    모터 제어반용 시스템.
16. 모터제어반에 어레이로 구성되는 단위유닛별로 포함되어 모터를 보호 또는 제어하는 복수의 보호제어모듈과; 모터가 설치된 현장에서 적어도 모터에 대한 조작 명령을 입력받는 복수의 LOP 컨트롤러;를 포함하는 모터 제어반용 시스템으로서,
    상기 복수의 보호제어모듈과 제 1 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 것과 함께, 상기 복수의 LOP 컨트롤러와 제 2 직렬 통신 네트워크를 통하여 연결되는 마스터 통합모듈 및 슬레이브 통합모듈;
    상기 복수의 LOP 컨트롤러와 상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 사이에서 직렬 통신을 중계하는 마스터 LOP 중계장치 및 슬레이브 LOP 중계장치;를 더 포함하며,
    상기 마스터 통합모듈은 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되고, 상기 슬레이브 통합모듈도 상기 마스터 LOP 중계장치 및 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 각각과 연결되며,
    상기 마스터 통합모듈 또는 상기 슬레이브 통합모듈 중의 하나가 선택적으로 활성화되고, 상기 마스터 LOP 중계장치 또는 상기 슬레이브 LOP 중계장치 중의 하나가 선택적으로 활성화되는,
    모터 제어반용 시스템.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 복수의 LOP 컨트롤러가 직렬 연결된 체인의 일단은 상기 마스터 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트와 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 제 1 통신 포트에 공통 연결되고,
    상기 체인의 타단은 상기 마스터 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트와 상기 슬레이브 LOP 중계장치의 제 2 통신 포트에 공통 연결되는,
    모터 제어반용 시스템.
18. 청구항 17 또는 청구항 15에 있어서
    상기한 공통 연결에는 3 개의 소켓을 가진 소켓 보드가 이용되는,
    모터 제어반용 시스템.
    

Images