KR101858950B1 - 유압 비례 밸브와 plc를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법 - Google Patents

유압 비례 밸브와 plc를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법 Download PDF

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이승주
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 해양 플랜트용 래티스 붐 타입 오프쇼어 크레인에 적용되어 메인 전동 윈치 간의 동시 동작에도 중량물의 위치를 보장할 수 있게 하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 오프쇼어 크레인에 설치되어 붐 일단부의 로프에 구비된 화물의 권상 및 권하작업을 수행하는 리프트 장치와, 상기 리프트 장치에 설치된 제1 전동 윈치부와, 상기 리프트 장치에 설치되어 상기 제1 전동 윈치부와 함께 구동하는 제2 전동 윈치부와, 상기 제1 전동 윈치부를 구동시키는 제1 유압 모터와, 상기 제2 전동 윈치부를 구동시키는 제2 유압 모터와, 작동유를 저장 및 공급하는 유압 오일 탱크와, 전기 모터에 의해 구동되고 상기 유압 오일 탱크의 작동유를 상기 제1 유압 모터 및 상기 제2 유압 모터로 각각 공급하는 유압 펌프를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 와이어 드럼에 각각 설치되어 상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 회전속도 및 회전수를 감지하는 제1 및 제2 엔코더와, 조이스틱 동작에 의하여 상기 제2 전동 윈치부의 동작 방향 및 속도를 제어하는 러핑 조이스틱과, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 및 제2 유압 모터로 각각 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하기 위한 제1 및 제2 유압 비례 밸브와, 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하는 PLC 제어부와, 상기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하는 제1 RC 제어부 및 제2 RC 제어부를 포함하는 RC 제어부를 더 포함하는 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템을 이용한 레벨 포지셔닝 방법이고, 상기 PLC 제어부를 통하여 상기 제1 엔코더, 제2 엔코더 및 러핑 조이스틱의 출력값을 수신하고, 상기 수신된 값을 제1 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제1 연산 프로그램에 의하여 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하기 위한 제1 제어값을 산출하는 제1 전동 윈치부 제어단계; 및 상기 RC 제어부를 통하여 상기 제1 제어값을 미리 설정된 제2 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제2 연산 프로그램에 의하여 기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하기 위한 제2 제어값을 산출하는 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계는 상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 출력값을 기초로, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 유압 모터 및 제2 유압 모터로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하여 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 제어함으로써, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부가 동시에 동작하도록 제어하는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법을 개시한다.

Description

유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법{The Level Positioning method of Lattice Boom Offshore Crane by using Hydraulic proportional valve and PLC}
본 발명의 일 실시예는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로 오프쇼어 크레인(Offshore Crane)에 설치된 크레인을 이용하여 오프쇼어 크레인과 공급선(Supply Boat) 간의 하역 작업을 할 경우, 오프쇼어 크레인에 화물을 싣고 목표하는 지점으로 이동한 후 상기 지점에서 크레인을 이용하여 공급선에 상기 화물을 하역시키게 된다.
이러한 크레인은 크레인의 몸체부 상부에 권양기가 설치되고 상기 권양기에 와이어 로프가 감겨 있으며, 상기 와이어 로프는 권양기에서 출발하여 크레인의 암 부위를 따라 연결 설치되고 암 부위의 끝단에서 아래로 늘어뜨려진 구조로 되어 있다.
따라서 와이어 로프의 끝단에 화물을 연결 설치하면 오프쇼어 크레인으로 목표 지점의 상부로 이동한 후 크레인의 암 부위를 선박 오프쇼어 크레인의 외측으로 이동시켜 정확히 목표 지점의 상부로 화물을 위치시킨 후 권양기에 감겨 있는 와이어 로프를 풀어주면 와이어 로프에 감겨 있는 화물이 하강하여 목표 지점에 하역되게 된다.
하지만 너울(Swell)과 같은 장주기를 갖는 파고가 있는 경우, 혹은 바람이 심하게 불어 파고가 높게 형성되는 경우 오프쇼어 크레인을 이용하여 공급선에 화물을 하역하는 것이 용이하지 않게 된다. 즉 움직이는 파고로 인하여 크레인에 달려 있는 화물이 끊임없이 수직, 수평 혹은 회전 운동을 하게 되어 원하는 지점에 상기 화물을 정확히 하역할 수 없게 되는 것이다.
이러한 이유로 파고가 잔잔해질 때까지 크레인이 화물을 들고 있어야 하는데, 이때, 파고가 잔잔해져 크레인이 화물을 공급선에 하역시킬 수 있게 되기까지는 많은 시간을 기다려야 하는 문제점이 발생하게 된다.
등록특허공보 제10-1167591호 (공고일: 2012년 7월 27일)
본 발명의 일 실시예는 해양 플랜트용 래티스 붐 타입 오프쇼어 크레인에 적용되어 메인 전동 윈치 간의 동시 동작에도 중량물의 위치를 보장할 수 있는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법은 오프쇼어 크레인에 설치되어 붐 일단부의 로프에 구비된 화물의 권상 및 권하작업을 수행하는 리프트 장치와, 상기 리프트 장치에 설치된 제1 전동 윈치부와, 상기 리프트 장치에 설치되어 상기 제1 전동 윈치부와 함께 구동하는 제2 전동 윈치부와, 상기 제1 전동 윈치부를 구동시키는 제1 유압 모터와, 상기 제2 전동 윈치부를 구동시키는 제2 유압 모터와, 작동유를 저장 및 공급하는 유압 오일 탱크와, 전기 모터에 의해 구동되고 상기 유압 오일 탱크의 작동유를 상기 제1 유압 모터 및 상기 제2 유압 모터로 각각 공급하는 유압 펌프를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 와이어 드럼에 각각 설치되어 상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 회전속도 및 회전수를 감지하는 제1 및 제2 엔코더와, 조이스틱 동작에 의하여 상기 제2 전동 윈치부의 동작 방향 및 속도를 제어하는 러핑 조이스틱과, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 및 제2 유압 모터로 각각 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하기 위한 제1 및 제2 유압 비례 밸브와, 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하는 PLC 제어부와, 상기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하는 제1 RC 제어부 및 제2 RC 제어부를 포함하는 RC 제어부를 더 포함하는 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템을 이용한 레벨 포지셔닝 방법이고, 상기 PLC 제어부를 통하여 상기 제1 엔코더, 제2 엔코더 및 러핑 조이스틱의 출력값을 수신하고, 상기 수신된 값을 제1 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제1 연산 프로그램에 의하여 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하기 위한 제1 제어값을 산출하는 제1 전동 윈치부 제어단계; 및 상기 RC 제어부를 통하여 상기 제1 제어값을 미리 설정된 제2 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제2 연산 프로그램에 의하여 기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하기 위한 제2 제어값을 산출하는 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계는 상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 출력값을 기초로, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 유압 모터 및 제2 유압 모터로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하여 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 제어함으로써, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부가 동시에 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 제1 전동 윈치부 제어단계는 아래 수학식 1을 이용하여 상기 제1 연산 프로그램을 실행시키고,
[수학식 1]
asinθ=b
(여기서, a는 붐의 길이, b는 붐의 높이, θ는 이동 전후의 상기 붐의 각도)
상기 PLC 제어부를 통하여 상기 러핑 조이스틱의 출력값과, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부에 각각 감겨진 와이어의 가닥수를 기초로 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계는 상기 RC 제어부를 통하여 상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 출력값과 별개로, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 미리 설정된 속도로 제한하고, 상기 제1 유압 모터 및 제2 유압 모터로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 비례적으로 조절하여 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법은 해양 플랜트용 래티스 붐 타입 오프쇼어 크레인에 적용되어 메인 전동 윈치 간의 동시 동작에도 중량물의 위치를 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 레벨 포지셔닝 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 레벨 포지셔닝을 위한 전기 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템에서 위치 유지 시스템의 유무에 따른 동작을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 유압 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템 중 급속/완속 충전을 위한 충전부(145)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 동작중 급속/완속 충전 순서를 도시한 순서도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 동작 중 급속 충전 시 온도 및 씨-레이트 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 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 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 레벨 포지셔닝 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 레벨 포지셔닝을 위한 전기 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)은, 해양 플랜트용 래티스 붐 타입 오프쇼어 크레인에 적용되어 메인 전동 윈치 간의 동시 동작에도 중량물의 위치를 보장할 수 있는 시스템이다.
보다 구체적으로, 본 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)은 리프트 장치(10), 제1 전동 윈치부(211), 제2 전동 윈치부(212), 제1 유압 모터(215), 제2 유압 모터(216), 유압 오일 탱크(미도시), 유압 펌프(221, 222)를 포함한다.
상기 리프트 장치(10)는 오프쇼어 크레인에 설치되어 붐(11) 일단부의 로프(12)에 구비된 화물의 권상 및 권하작업을 수행한다.
상기 제1 전동 윈치부(211)는 리프트 장치(10)에 설치된 와이어 드럼을 구비하고, 와이어 드럼의 양측에 각각 제1 유압 모터(215) 및 제1 엔코더(213)가 설치된다.
상기 제1 전동 윈치부(211)는 제1 유압 비례 밸브(217)를 통해 공급 받은 유량으로 제1 유압 모터(215)를 통해 권상(hoisting) 및 권하(lowering) 동작을 하며, 이와 동시에 브레이크 블록(brake block)을 통해 일정한 압력으로 브레이크를 개방시킨 후 윈치를 구동시킬 수 있다.
상기 제2 전동 윈치부(212)는 리프트 장치(10)에 설치되어 제1 전동 윈치부(211)와 함께 구동하고, 와이어 드럼을 구비하여 와이어 드럼의 양측에 각각 제2 유압 모터(216) 및 제2 엔코더(214)가 설치된다.
상기 제2 전동 윈치부(212)는 제2 유압 비례 밸브(218)를 통해 공급 받은 유량으로 제2 유압 모터(216)를 통해 권상(hoisting) 및 권하(lowering) 동작을 하며, 이와 동시에 브레이크 블록(brake block)을 통해 일정한 압력으로 브레이크를 개방시킨 후 윈치를 구동시킬 수 있다.
상기 제1 유압 모터(215)는 제1 유압 비례 밸브(217)를 통해 공급 받은 유량으로 제1 전동 윈치부(211)를 구동시킨다.
상기 제2 유압 모터(216)는 제2 유압 비례 밸브(218)를 통해 공급 받은 유량으로 제2 전동 윈치부(212)를 구동시킨다.
상기 유압 오일 탱크는 작동유를 저장 및 공급하는 장치로서, 유압 펌프(221, 222)에 필요한 작동유를 저장하여 유압 펌프(221, 222)에 작동유를 공급하고, 복수의 부품들(accessory)이 구성됨으로써 유압 펌프(221, 222)에 작동유를 공급할 때 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다
상기 유압 펌프(221, 222)는 전기 모터(226)에 의해 기어박스(225)를 통하여 구동되고 유압 오일 탱크의 작동유를 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)로 각각 공급하는 장치이다.
보다 구체적으로, 상기 유압 펌프(221, 222)는 제1 유압 비례 밸브(217) 및 제2 유압 비례 밸브(218)에 작동유를 각각 공급함으로써 크레인의 각 동작에 필요한 유량과 압력을 제공할 수 있다. 상기 유압 펌프(221, 222)는 가변형 펌프(variable type pump)를 이용하여 제어 블록(control block)을 통해 압력이 조절될 수 있다.
또한, 본 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)은 제1 엔코더(213), 제2 엔코더(214), 러핑 조이스틱(230), 제1 유압 비례 밸브(217), 제2 유압 비례 밸브(218), PLC 제어부(220) 및 RC 제어부(223, 224)를 포함할 수 있다.
상기 제1 엔코더(213)는 제1 전동 윈치부(211)의 와이어 드럼에 설치되어 제1 전동 윈치부(211)의 회전속도 및 회전수를 감지한다.
상기 제2 엔코더(214)는 제2 전동 윈치부(212)의 와이어 드럼에 설치되어 제2 전동 윈치부(212)의 회전속도 및 회전수를 감지한다.
상기 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)가 각각 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)의 와이어 드럼에 설치되는 이유는, 상기 와이어 드럼이 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)의 움직임에 대한 최종적인 데이터를 감지할 수 있는 부분이므로, 권상 및 권하 동작에 대한 보다 정확한 상황을 파악할 수 있기 때문이다.
상기 러핑 조이스틱(230)은 조이스틱 동작에 의하여 제2 전동 윈치부(212)의 동작 방향 및 속도를 제어하는 장치이다.
상기 제1 유압 비례 밸브(217)는 유압 펌프(221, 222)에서 제1 유압 모터(215)로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절한다.
상기 제2 유압 비례 밸브(218)는 유압 펌프(221, 222)에서 제2 유압 모터(216)로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절한다.
상기 PLC 제어부(220)는 제1 엔코더(213), 제2 엔코더(214) 및 러핑 조이스틱(230)의 출력값을 수신하고, 상기 수신된 값을 제1 연산 프로그램에 적용한 후, 제1 연산 프로그램에 의하여 산출된 값을 기초로 제1 전동 윈치부(211)의 동작을 제어한다.
이때, 상기 제1 연산 프로그램은 아래 수학식 1을 이용하여 제1 전동 윈치부(211)의 동작을 제어하도록 할 수 있다.
[수학식 1]
asinθ=b
(여기서, a는 붐의 길이, b는 붐의 높이, θ는 이동 전후의 상기 붐의 각도)
상기 PLC 제어부(220)는 러핑 조이스틱(230)의 출력값과, 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)에 각각 감겨진 와이어의 가닥수를 기초로 제1 전동 윈치부(211)의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 상기 PLC 제어부(220)는, 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)로부터 각각 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)의 회전속도 및 회전수에 대한 모션 데이터를 각각 수신하고, 또한 러핑 조이스틱(230)으로부터 제어 데이터를 수신하며, 각각 수신된 상기 모션 데이터 및 제어 데이터에 기초하여 상기 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하여 상기 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)의 속도를 제어하는 역할을 한다.
또한, 상기 PLC 제어부(220)는, 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)로부터 각각 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)의 회전속도 및 회전수에 대한 모션 데이터를 각각 수신하고, 또한 러핑 조이스틱(230)으로부터 제어 데이터를 수신하며, 각각 수신된 상기 모션 데이터 및 제어 데이터에 기초하여 RC 제어부(223, 224)에 각각 보내는 전기적 신호를 PLC 제어하여, 제1 유압 비례 밸브(217) 및 제2 유압 비례 밸브(218)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 RC 제어부(223, 224)는 제1 유압 비례 밸브(217) 및 제2 유압 비례 밸브(218)에 각각 연결되어 PLC 제어부(220)의 출력 신호를 미리 설정된 제2 연산 프로그램에 적용한 후, 제2 연산 프로그램에 의하여 산출된 값을 기초로 제1 유압 비례 밸브(217) 및 제2 유압 비례 밸브(218)의 동작을 제어하는 제1 RC 제어부(223) 및 제2 RC 제어부(224)를 포함한다.
상기 RC 제어부(223, 224)는 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)의 출력값을 기초로, 유압 펌프(221, 222)에서 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하여 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)의 속도를 제어함으로써, 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)가 동시에 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 RC 제어부(223, 224)는 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)의 출력값과 별개로, 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)의 속도를 미리 설정된 속도로 제한하고, 제1 유압 모터(215) 및 제2 유압 모터(216)로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 비례적으로 조절하여 제1 전동 윈치부(211) 및 제2 전동 윈치부(212)의 속도를 제어할 수 있다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)에서 위치 유지 시스템의 유무에 따른 동작을 나타내는 도면이며, 도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)의 유압 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 4a 내지 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)은 유압 비례 밸브를 사용하지 않는 도 4b에 비하여, 유압 비례 밸브를 사용하는 도 4a가 화물의 위치 레벨을 유지하면서 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 5a 내지 5c를 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템(20)의 유압 시스템의 동작을 구체적으로 설명하기로 한다.
유압 파워 팩 스테이션(Hydraulic Power-pack Station)-도 5a
1) 탱크(Oil Capacity : 1100L) - (1)
펌프에 필요한 유량을 저장하여 보조 펌프를 이용하여 유압 작동유를 메인 펌프로 공급한다.
오일 탱크는 기타의 액세사리(Accessary)로 구성이 되어 작동유를 펌프로 공급시 발생할 수 있는 문제점을 방지 할 수 있다.
2) 윈치 브레이크 오픈 밸브(Winch Brake Open Valve; 4WE6D6, Block 장착 type) - (2)
보조 펌프에서 공급된 소유량으로 윈치 브레이크 오픈 밸브로 유량을 공급하여 각 윈치에 기계식 브레이크를 열어서 동작을 한다.
3) 메인 펌프 유량 공급 라인 - (3)
보조 펌프의 대유량은 메인 펌프의 "G" 포트로 초기 유량을 공급하여 유압모터의 상승과 하강 라인에 공급한다.
유압 펌프 스테이션(Hydraulic Pump Station; 폐회로 펌프)-도 5b
1) 메인 호이스팅 펌프(Main Hoisting Pump; A4VG250) - (1)
보조 펌프에서 공급된 유량이 "G" 포트를 통해 "MH.A"(Hoist)와 "MH.B"(Lower)로 공급하여 각 윈치의 유압모터의 입구에 유량을 공급한다.
메인 펌프 내부에 있는 소형 펌프는 "S" 포트를 이용하여 유량을 흡입하여 대용량 펌프로 유량을 보내준다.
메인 펌프의 비례 밸브(Proportional Valve)의 동작 여부에 따라 펌프의 사판(Displacement)이 우(Right), 좌(Left) 방향으로 전환되고, "MH.A" 또는 "MH.B" 방향으로 유량을 보내준다.
2) 러핑 펌프(Luffing Pump, A4VG250) - (2)
보조 펌프에서 공급된 유량이 "G" 포트를 통해 "LU.A"(Up)와 "LU.B"(Down)로 공급하여 각 윈치의 유압모터의 입구에 유량을 공급한다.
메인 펌프 내부에 있는 소형 펌프는 "S" 포트를 이용하여 유량을 흡입하여 대용량 펌프로 유량을 보내준다.
메인 펌프의 비례 밸브의 동작 여부에 따라 펌프의 사판(Displacement)이 우(Right), 좌(Left) 방향으로 전환되고, "LU.A" 또는 "LU.B" 방향으로 유량을 보내준다.
유압 모터 스테이션(Hydraulic Motor Station)-도 5c
1) 메인 호이스팅 모터(Main Hoisting Motor; A6VM250) - (1)
메인 펌프 방향 제어에 따라 공급된 유량이 "MH.A"(Hoist)와 "MH.B"(Lower)로 공급한다.
각 윈치의 유압모터의 입구에 공급된 유량은 유압모터의 동작을 하도록 하고, 이때 "MH.BR"에서 공급된 유량으로 기계식 윈치 브레이크를 개방하여 동작하도록 한다.
호이스팅 모터의 경우 가변(Variable) 타입이며, 중량에 따라 모터 경전(Displacement)이 움직이는 특성을 가지고 있다.
메인 라인(MH.A, MH.B)에 머물러 있는 유량은 플러싱 밸브(Flushing Valve)를 통해서 탱크로 되돌림하여 열 발생을 방지한다.
2) 러핑 모터(Luffing Motor, A2FM200) - (2)
메인 펌프 방향 제어에 따라 공급된 유량이 "LU.A"(Up)와 "LU.B"(Down)로 공급한다.
각 윈치의 유압모터의 입구에 공급된 유량은 전기 조이스틱(joy stick)의 신호에 따라 유압모터가 동작을 하도록 하고, 이때 "LU.BR"과 "LU.SBR"에서 공급된 유량으로 기계식 윈치 브레이크를 개방하여 동작하도록 한다.
메인 라인(LU.A, LU.B)에 갖쳐진 유량은 플러싱 밸브를 통해서 탱크로 돌아가게 하여 열 발생을 방지한다.
위치 유지 시스템(Level Positioning System)의 레벨 포지셔닝을 위한 원리
1) 러핑(Luffing; Boom Up)과 동시에 호이스트 모터(Hoist Motor)의 "MH.B"(Lower) 라인으로 유량이 들어가도록 하여 두가지 동작을 동시에 하도록 한다.
예를 들어, 메인 호이스팅 모터(Main Hoisting Motor)의 "MH.B"(Lower) 라인으로 유량(50%)을 보내고, 러핑 모터(Luffing Motor)의 "LU.A" 라인에 유량(50%)를 보낸다.
이러한 원리로 다음과 같은 시스템으로 동작을 할 수 있다.
2) 두 가지 동작을 동시에 진행할 수 있는 조건
첫째로, 각 윈치에 장착된 엔코더의 회전수를 읽어 들여 PLC 프로그램을 통해 연산 처리하여 대용량 펌프의 비례 밸브(Proportional Valve)로 신호를 보내서 유량이나 방향을 결정하도록 하며, 각각의 윈치 드럼(Winch Drum)에 개별 엔코더(Encoder #1, #2)를 설치하여 모터의 회전수를 감지할 수 있다.
이때, 엔코더를 드럼에 설치하는 이유는 모터의 회전 움직임을 감지하여 최종 데이터를 PLC로 보낼 수 있는 부분이므로, 보다 정확한 결과로 동시 동작을 제어할 수 있다.
엔코더(Encoder#1, #2)에서 감지한 데이터를 바탕으로 비례 밸브(Proportional valve, 이하 PV#1, #2)로 보내어지는 전기적 신호를 PLC와 RC 제어부를 통하여 메인 펌프의 PV가 방향을 제어 한다.
이에 따라, 전기적 신호를 받아 제어되는 PV의 움직임으로 유량이 조절되어 속도를 제어하는 결과를 얻게 됨으로써, 동시 동작에도 중량물의 위치를 보장할 수 있다.
가령, 기준 속도를 (0)으로 보았을 경우 하나의 윈치 속도가 (+)로 작동 되고 있을 경우, PV는 자동 조절하여 유량을 줄여 윈치 속도를 (0)으로 보상 할 수 있으며, 반대의 경우 유량을 증가시켜 윈치 속도를 (0)으로 보상하는 방식이다.
엔코더(Encoder#1, #2)에서 감지한 데이터를 바탕으로 PLC를 통한 프로그램을 구현하여 PV로 보내어지는 전기적 신호를 제어할 수 있다.
둘째로, 엔코더와 관계없이 각각의 일정 속도를 제한하여 메인 호스트(Main Hoist)와 러핑 펌프(Luffing Pump)의 PV의 출력값을 비례적으로 제어하여 속도를 제어하는 방식이다.
전자 제어 시스템(Electric and Control System)
1) 호이스팅 윈치 엔코더(Hoisting winch encoder)
- 메인 윈치(Main winch)의 모션을 감지하여 PLC로 신호(Signal)를 보내주는 역할을 한다. 이를 통해 메인 윈치의 회전 수 및 회전 속도를 계산 할 수 있다.
즉, 와이어의 풀림/감김 정도를 감지하여 로드의 위치 확인이 가능하며, 와이어의 풀림/감김 속도를 감지하여 로드의 움직이는 속도를 확인할 수 있다.
또한, 윈치는 최종적인 움직임을 감지할 수 있는 부분이므로 보다 정확한 감지를 위해 엔코더가 설치된다.
2) 러핑 윈치 엔코더(Luffing winch encoder)
- 러핑 윈치(Luffing winch)의 모션을 감지하여 PLC로 신호를 보내주는 역할을 한다. 이를 통해 러핑 윈치의 회전 수 및 회전 속도를 계산 할 수 있다.
즉, 와이어의 풀림/감김 정도를 감지하여 붐의 각도, 작업반경 로드의 위치를 확인할 수 있으며, 풀림/감김 속도를 감지하여 로드의 움직이는 속도를 확인할 수 있다.
또한, 윈치는 최종적인 움직임을 감지할 수 있는 부분이므로 보다 정확한 감지를 위해 엔코더가 설치된다.
3) 러핑 조이스틱(Luffing joystick)
- 조이스틱 동작을 통해 러핑 윈치(Luffing winch)의 동작 방향 선택 및 비례적으로 속도를 제어하는 역할을 한다. 이는 아래와 같은 경로로 신호가 전달되어 최종적으로 윈치의 모션을 제어한다.
조이스틱 신호 PLC(A/D card) RC 제어부 펌프(valve) 윈치 러핑 조이스틱(Winch Luffing joystick)을 동작했을 때에는 호이스팅 조이스틱(Hoisting joystick)을 동작하여도 의미가 없으며, 단지 러핑 조이스틱 및 엔코더의 연산된 값에 의해서만 호이스팅 윈치가 동작하게 된다.
4) PLC
- 엔코더 및 조이스틱을 통해 받은 데이터를 일정 프로그램을 통해 연산하여 그 데이터를 RC 제어부로 전송하는 역할을 한다.
먼저, 러핑 엔코더(luffing encoder)의 데이터 값으로 붐의 각도를 구하고 이 각도 값을 바탕으로 붐의 움직인 높이를 구할 수 있다. 이 값을 피드백받아 호이스팅 윈치(Hoisting winch)의 위치를 제어한다.
a sinθ = b
(여기서, a는 붐의 길이, b는 붐의 높이, θ는 이동 전후의 상기 붐의 각도)
또한, 속도의 경우도 마찬가지로 러핑 조이스틱의 신호를 받아 러핑 와이어(Luffing wire)와 호이스팅 와이어(Hoisting wire)의 가닥수를 고려하여 이에 비례하는 값을 호이스팅 윈치(Hoisting winch)로 제공한다. 만약, 러핑 업(Luffing up) 동작을 할 경우 호이스팅 윈치는 반대로 풀어주고, 러핑 다운(Luffing down) 동작을 할 경우 호이스팅 윈치는 감아주면서 부하(Load)의 위치를 일정하게 한다.
5) RC 제어부
- PLC로부터 받은 신호를 변환하여 밸브를 동작시키는 역할을 한다. 이는 특성에 맞는 출력 값을 수치적으로 연산하는 기능을 가지고 있는 밸브 전용 컨트롤러(Controller)를 사용함으로써 더욱 정밀한 제어를 가능하게 해 준다.
한편, 상기 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214)의 표면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성될 수 있다. 상기 오염 방지 도포용 조성물은 수산화나트륨 및 알킬 베타인이 포함되어 있고, 수산화나트륨 및 알킬 베타인의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다.
상기 수산화나트륨 및 알킬 베타인은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 제1 엔코더(213) 및 제2 엔코더(214) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기재 상의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
나아가, 상기 러핑 조이스틱(230)에는 호흡기계 질환치료 등의 기능을 가진 방향제 물질이 코팅됨에 따라, 사용자의 피로회복, 건강증진 등에 효과를 나타낸다.
한편, 방향제 물질에는 기능성 오일이 혼합될 수 있으며, 그 혼합비율은 방향제 95~97중량%에 기능성 오일 3~5중량%가 혼합되며, 기능성 오일은, 헬리크라이섬 오일(Helichrysum oil) 50중량%, 패치올리 오일(Patchouli oil) 50중량%로 이루어진다.
여기서 기능성 오일은 방향제에 대해 3~5중량%가 혼합되는 것이 바람직하다. 기능성 오일의 혼합비율이 3중량% 미만이면, 그 효과가 미미하며, 기능성 오일의 혼합비율이 3~5중량%를 초과하면 그 기능이 크게 향상되지 않는 반면에 제조 단가는 크게 증가된다.
기능성 오일 중 헬리크라이섬 오일(helichrysum oil)은 주 화학요소로는 nerol, geraniol, linalol 등을 들 수 있으며 항균, 항박테리아, 방부, 항알러지, 항염 등에 좋은 효과가 있다.
패치올리 오일(Patchouli oil)오일은 주 화학성분으로는 patchoulene, eugenol, carvone 등을 들 수 있으며 살균, 방부, 항울, 피부 염증 치료 등에 작용효과가 우수하다.
이러한 기능성 오일이 러핑 조이스틱(230)에 코팅됨에 따라, 사용자의 피로회복, 건강증진 등에 기여하는 역할을 한다.
한편, 상기 PLC 제어부(255)는 충전 가능한 충전부(145)로부터 구동 전원을 공급받게 되고, 이때 배터리로는 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지와 같은 이차 전지가 적용될 수 있다.
일반적으로 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지와 같은 배터리에서, 충전 시간이 단축되도록 충전 씨-레이트가 증가하면, 음극 활물질 표면에서 리튬 이온이 석출(리튬 플레이팅)되고 또한 전해액 분해로 인해 배터리의 수명이 빠르게 단축되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명에서는 충전 시간을 단축(급속 충전)하면서도 배터리 열화 현상 및 수명 단축 현상을 억제할 수 있는 충전부(145)의 구성 및 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템 중 급속/완속 충전을 위한 충전부(145)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 충전부(145)는 열전 소자(1453), 전류 조절부(1454), 충전 모드 선택부(1455), 충전 제어부(1456) 및 저장부(메모리)(1457)를 더 포함할 수 있다.
열전 소자(1453)는 배터리(1452)의 표면에 설치되어, 충전 제어부(1456)의 제어에 따라 주변 환경 온도에 따라 배터리(1452)의 온도를 증가시키거나 감소시키는 역할을 한다. 이러한 열전 소자(1453)는 전류의 흐름 방향에 따라 일면이 발열면이 되고 타면이 흡열면이 될 수 있음으로써, 전류의 흐름 방향 제어에 의해 간단하게 온열 소자로 동작하거나 또는 흡열 소자로 동작하도록 제어할 수 있다.
전류 조절부(1454)는 직류-직류 컨버터(1451)와 배터리(1452)의 사이에 설치되어, 충전 제어부(1456)의 제어에 따라 배터리(1452)에 공급되는 씨-레이트를 조절하는 역할을 한다. 이러한 전류 조절부(1454)는 PWM(Pulse Width Modulation) 제어되는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor), FET(Field Effect Transistor) 또는 바이폴라 트랜지스터 등에 의해 구현될 수 있다.
충전 모드 선택부(1455)는 사용자에 의해 급속 충전 모드(예를 들면, 30분 급속 충전 모드) 또는 완속 충전 모드(예를 들면, 3시간 완속 충전 모드)를 선택받는 역할을 한다. 충전 모드 선택부(1455)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 사용자가 특별히 충전 모드를 선택하지 않으면 기본적으로 완속 충전 모드를 선택하여 제어부(128)에 전달한다. 더불어, 이러한 충전 모드 선택부(1455)는 키 또는 버튼 구조에 의해 구현될 수 있다.
충전 제어부(1456)는 사용자에 의해 선택받은 충전 모드에 대응하는 충전 시간당 및/또는 충전 용량당 배터리(1452)의 온도 및/또는 씨-레이트의 프로파일을 로딩하여, 그 프로파일대로 배터리(1452)의 온도 및/또는 씨-레이트를 제어하며 배터리(1452)를 충전하는 역할을 한다. 물론, 이를 위해 충전 제어부(1456)는 열전 소자(1453) 및 전류 조절부(1454)를 직접 제어한다.
저장부(1457)는 상술한 충전 제어부(1456)의 동작 알고리즘(프로그램 또는 소프트웨어) 및 충전 모드에 따른 충전 시간당 및/또는 충전 용량당 배터리(1452)의 온도 및/또는 씨-레이트의 프로파일을 저장한다. 이러한 배터리(1452)의 온도 및/또는 씨-레이트의 프로파일은 배터리(1452)의 제조 시 다수의 실험이나 시뮬레이션에 따라 미리 최적화된 값으로 저장된다.
이와 같이하여, 충전 제어부(1456)는 사용자에 의해 급속 충전 모드를 선택받았을 경우 충전 시간 경과에 따라 가장 높은 값으로부터 가장 낮은 값까지 배터리(1452)의 온도 및 씨-레이트를 점차 감소시키도록 열전 소자(1453) 및 전류 조절부(1454)를 직접 제어함으로써, 충전 시간은 단축하면서도 배터리(1452) 열화 현상 또는 수명 단축 현상을 최소화되도록 할 수 있다.
예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 충전 제어부(1456)는 전류 조절부(1454)를 제어하여 씨-레이트를 계단 형태로 점차 감소시킬 수 있는데, 특히 레벨이 달라지는 지점 및/또는 레벨이 같은 지점에서 적어도 하나의 충전 휴지 시간을 더 제공하여, 충전 시간을 더욱 단축할 수 있다. 즉, 연속적으로 충전 전류를 공급하는 것보다는, 불연속적으로 충전 전류를 공급하고, 또한 충전 전류량을 줄일 때, 배터리(1452)의 내부 저항이 감소하고 안정화됨으로써, 충전 속도는 빨라지고 열화 현상은 작게 나타난다.
일례로, 한정하는 것은 아니지만, 충전 제어부(1456)는 전류 조절부(1454)를 제어하여 씨-레이트를 대략 5C로부터 1C까지 계단 형태로 점차 감소시키고, 이때 열전 소자(1453)를 제어하여 온도를 50℃로부터 10℃까지 점차 감소시킬 수 있다. 여기서, 이러한 수치는 본 발명의 이해를 위한 일례에 불과하며, 이러한 수치 범위로 본 발명이 한정되지 않는다.
한편, 다른 예로, 한정하는 것은 아니지만, 충전 제어부(1456)는 사용자에 의해 완속 충전 모드가 선택되었을 경우 열전 소자(1453)를 이용하여 배터리(1452)의 온도를 대략 20℃~30℃로 유지시키고, 또한 전류 조절부(1454)를 제어하여 씨-레이트를 대략 0.1C~0.5C로 유지시킬 수 있다. 즉, 이러한 온도 범위 및 씨-레이트에서 비록 충전 시간이 길어지지만 전지 열화율이나 수명 단축 현상이 가장 작게 나타나기 때문이다.
더불어, 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 배터리(124)의 온도를 센싱하기 위한 온도 센서와, 배터리(124)의 용량 추정을 위한 전압 센서 및/또는 전류 센서를 구비함은 당연하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 동작중 급속/완속 충전 순서를 도시한 순서도이다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템의 동작 중 급속 충전 시 온도 및 씨-레이트 프로파일의 일례를 도시한 그래프이다. 도 8a에서 X축은 배터리 용량(SOC,%)이고, Y축은 온도(℃)이다. 또한, 도 8b에서 X축은 배터리 용량(SOC,%)이고, Y축은 씨-레이트(C)이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 충전부의 충전 방법은 급속 충전 모드인지 판단하는 단계(S1), 급속 충전용 온도 및 씨-레이트 파일 로딩 단계(S2), 완속 충전 모드인지 판단하는 단계(S3), 완속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일 로딩 단계(S4), 만충전인지 확인하는 단계(S5), 충전 정지 단계(S6)를 포함한다.
급속 충전 모드인지 판단하는 단계(S1)에서 충전 제어부(1456)는, 충전 모드 선택부(1455)를 통하여 사용자에 의해 급속 충전 모드가 선택되었는지 판단한다. 급속 충전 모드가 선택되면 단계(S2)를 수행하고 그렇지 않으면 단계(S3)를 수행한다.
급속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일 로딩 단계(S2)에서 충전 제어부(1456)는, 저장부(1457)에 저장된 충전 시간당 및/또는 충전 용량당 급속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일을 로딩한다.
예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 도 8a에 도시된 바와 같이, 충전 제어부(1456)는 열전 소자(1453)를 제어하여 충전 초기에 주변 온도에 관계없이 배터리(1452)의 온도가 대략 30℃ 내지 50℃로 유지되도록 하고, 충전 시간이 경과 또는 충전 용량이 높아짐에 따라 열전 소자(1453)를 제어하여 배터리(1452)의 온도가 대략 20℃ 내지 30℃로 유지되도록 하는 프로파일을 로딩한다. 더욱이, 도 8b에 도시된 바와 같이, 충전 제어부(1456)는 전류 조절부(1454)를 제어하여 충전 초기에 배터리(1452)의 씨-레이트가 대략 3C 내지 5C인 동시에 충전 휴지 시간을 갖는 펄스 형태로 전류가 배터리(1452)에 공급되도록 하고, 충전 시간이 경과 또는 충전 용량이 높아짐에 따라 전류 조절부(1454)를 제어하여 배터리(1452)의 씨-레이트가 1C 내지 2C인 동시에 충전 휴지 시간을 갖는 펄스 형태로 전류가 배터리(1452)에 공급되도록 하는 프로파일을 로딩한다.
한편, 완속 충전 모드인지 판단하는 단계(S3)에서 충전 제어부(1456)는, 충전 모드 선택부(1455)를 통하여 사용자에 의해 완속 충전 모드가 선택되었는지 판단한다. 완속 충전 모드가 선택되면 단계(S4)를 수행한다.
완속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일 로딩 단계(S4)에서 충전 제어부(1456)는, 저장부(1457)에 저장된 충전 시간당 및/또는 충전 용량당 완속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일을 로딩한다.
예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 충전 제어부(1456)는 열전 소자(1453)를 제어하여 배터리(1452)의 온도를 주변 온도에 관계없이 대략 20℃~30℃로 유지시키고, 또한 전류 조절부(1454)를 제어하여 씨-레이트를 대략 0.1C~0.5C로 유지시키는 충전 프로파일을 로딩한다.
만충전인지 확인하는 단계(S5)에서 충전 제어부(1456)는, 현재의 배터리(1452) 충전량이 만충전 상태인지 여부를 판단한다. 이러한 배터리(1452)의 만충전 여부 판단은 배터리(1452) 전압을 SOC(State of Charge)로 환산하거나 또는 배터리(1452)에 주입된 총 전하량을 계량하여 수행할 수 있다. 배터리(1452)의 만충전 여부 판단 방법은 당업자에게 이미 주지된 내용이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
배터리(1452)가 만충전된 것으로 확인되면, 단계(S6)를 수행하고, 그렇지 않으면 단계(S1)으로 복귀한다.
충전 정지 단계(S6)에서 충전 제어부(1456)는, 전류 조절부(1454)를 제어하여 배터리(1452)에 더 이상 전류가 공급되지 않도록 차단함으로써, 배터리(1452)의 충전이 완료되도록 한다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서는 배터리(1452)의 용량이 낮은 영역에서 상대적으로 높은 배터리(1452)의 온도와 상대적으로 높은 펄스 충전 전류를 공급함으로써, 리튬 이온의 석출 현상이 없고 전해액 분해가 없는 상태에서 신속한 배터리(1452) 충전이 가능하도록 한다. 여기서, 배터리(1452)의 온도가 대략 0℃ 이하인 상황에서 상대적으로 높은 펄스 충전 전류로 배터리(1452)를 충전하게 되면 상술한 리튬 이온 석출 및 전해액 분해 현상이 발생하여 배터리(1452)의 열화가 심하고 따라서 수명이 단축된다. 그러나, 본 발명에서와 같이 주변 온도에 관계없이 배터리의 초기 충전 시 배터리의 온도를 높이고 고율 충전하고, 배터리의 말기 충전 시 배터리의 온도를 낮추고 저율 충전하게 되면, 배터리의 충전 시간을 단축하면서도 배터리의 열화나 수명 단축 현상을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 리프트 장치 11: 붐
12: 로프
20: 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템
211: 제1 전동 윈치부 212: 제2 전동 윈치부
213: 제1 엔코더 214: 제2 엔코더
215: 제1 유압 모터 216: 제2 유압 모터
217: 제1 유압 비례 밸브 218: 제2 유압 비례 밸브
220: PLC 제어부 221, 222: 유압 펌프
223, 224: RC 제어부 230: 러핑 조이스틱

Claims (3)

  1. 오프쇼어 크레인에 설치되어 붐 일단부의 로프에 구비된 화물의 권상 및 권하작업을 수행하는 리프트 장치와, 상기 리프트 장치에 설치된 제1 전동 윈치부와, 상기 리프트 장치에 설치되어 상기 제1 전동 윈치부와 함께 구동하는 제2 전동 윈치부와, 상기 제1 전동 윈치부를 구동시키는 제1 유압 모터와, 상기 제2 전동 윈치부를 구동시키는 제2 유압 모터와, 작동유를 저장 및 공급하는 유압 오일 탱크와, 전기 모터에 의해 구동되고 상기 유압 오일 탱크의 작동유를 상기 제1 유압 모터 및 상기 제2 유압 모터로 각각 공급하는 유압 펌프를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 와이어 드럼에 각각 설치되어 상기 제1 및 제2 전동 윈치부의 회전속도 및 회전수를 감지하는 제1 및 제2 엔코더와, 조이스틱 동작에 의하여 상기 제2 전동 윈치부의 동작 방향 및 속도를 제어하는 러핑 조이스틱과, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 및 제2 유압 모터로 각각 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하기 위한 제1 및 제2 유압 비례 밸브와, 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하는 PLC 제어부와, 상기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하는 제1 RC 제어부 및 제2 RC 제어부를 포함하는 RC 제어부를 더 포함하는 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템을 이용한 레벨 포지셔닝 방법이고,
    상기 PLC 제어부를 통하여 상기 제1 엔코더, 제2 엔코더 및 러핑 조이스틱의 출력값을 수신하고, 상기 수신된 값을 제1 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제1 연산 프로그램에 의하여 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하기 위한 제1 제어값을 산출하는 제1 전동 윈치부 제어단계; 및
    상기 RC 제어부를 통하여 상기 제1 제어값을 미리 설정된 제2 연산 프로그램에 적용한 후, 상기 제2 연산 프로그램에 의하여 기 제1 유압 비례 밸브 및 제2 유압 비례 밸브의 동작을 제어하기 위한 제2 제어값을 산출하는 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계는 상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 출력값을 기초로, 상기 유압 펌프에서 상기 제1 유압 모터 및 제2 유압 모터로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 조절하여 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 제어함으로써, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부가 동시에 동작하도록 제어하고,
    상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 표면에는 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 오염방지도포층이 형성되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 수산화나트륨 및 알킬 베타인이 포함되어 있고, 수산화나트륨 및 알킬 베타인의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이며,
    상기 PLC 제어부는 충전 가능한 충전부로부터 구동 전원을 공급받게 되고,
    상기 충전부는 배터리의 표면에 설치되어, 충전 제어부의 제어에 따라 주변 환경 온도에 따라 배터리의 온도를 증가시키거나 감소시키는 열전 소자와, 직류-직류 컨버터와 배터리의 사이에 설치되어, 충전 제어부의 제어에 따라 배터리에 공급되는 씨-레이트를 조절하는 전류 조절부와, 사용자에 의해 급속 충전 모드 또는 완속 충전 모드를 선택받는 충전 모드 선택부와, 사용자에 의해 선택받은 충전 모드에 대응하는 충전 시간당 및 충전 용량당 배터리의 온도 및 씨-레이트의 프로파일을 로딩하여, 그 프로파일대로 배터리의 온도 및 씨-레이트를 제어하며 배터리를 충전하는 충전 제어부와, 충전 제어부의 동작 알고리즘 및 충전 모드에 따른 충전 시간당 및 충전 용량당 배터리의 온도 및 씨-레이트의 프로파일을 저장하는 저장부를 포함하며,
    상기 충전부의 충전방법은
    상기 충전 제어부가, 충전 모드 선택부를 통하여 사용자에 의해 급속 충전 모드가 선택되었는지 판단하는 제1 단계와,
    상기 급속 충전 모드가 선택되는 경우, 상기 충전 제어부가, 저장부에 저장된 충전 시간당 및 충전 용량당 급속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일을 로딩하는 제2 단계와,
    상기 급속 충전 모드가 선택되지 않은 경우, 상기 충전 제어부가, 충전 모드 선택부를 통하여 사용자에 의해 완속 충전 모드가 선택되었는지 판단하는 제3 단계와,
    상기 완속 충전 모드가 선택되는 경우, 상기 충전 제어부가, 저장부에 저장된 충전 시간당 및 충전 용량당 완속 충전용 온도 및 씨-레이트 프로파일을 로딩하는 제4 단계와,
    상기 충전 제어부가, 현재의 배터리 충전량이 만충전 상태인지 여부를 판단하는 제5 단계와,
    배터리가 만충전인 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 제어부가, 전류 조절부를 제어하여 배터리에 더 이상 전류가 공급되지 않도록 차단하는 제6 단계를 포함하며, 배터리가 만충전이 아닌 경우 상기 제1 단계로 회귀하는 것을 특징으로 하는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전동 윈치부 제어단계는
    아래 수학식 1을 이용하여 상기 제1 연산 프로그램을 실행시키고,
    [수학식 1]
    asinθ=b
    (여기서, a는 붐의 길이, b는 붐의 높이, θ는 이동 전후의 상기 붐의 각도)
    상기 PLC 제어부를 통하여 상기 러핑 조이스틱의 출력값과, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부에 각각 감겨진 와이어의 가닥수를 기초로 상기 제1 전동 윈치부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유압 비례 밸브 제어 단계는 상기 RC 제어부를 통하여 상기 제1 엔코더 및 제2 엔코더의 출력값과 별개로, 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 미리 설정된 속도로 제한하고, 상기 제1 유압 모터 및 제2 유압 모터로 공급되는 작동유의 압력, 유량 및 방향을 비례적으로 조절하여 상기 제1 전동 윈치부 및 제2 전동 윈치부의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 유압 비례 밸브와 PLC를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인의 레벨 포지셔닝 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114044443A (zh) * 2021-11-24 2022-02-15 武汉船用机械有限责任公司 一种基于plc的海工起重机健康检测系统
KR20240031586A (ko) 2022-09-01 2024-03-08 삼성중공업 주식회사 위험 반경 표시 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101786896B1 (ko) * 2017-03-22 2017-10-17 디엠씨(주) 유압 비례 밸브와 plc를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101786896B1 (ko) * 2017-03-22 2017-10-17 디엠씨(주) 유압 비례 밸브와 plc를 이용한 래티스 붐 오프쇼어 크레인용 위치 유지 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114044443A (zh) * 2021-11-24 2022-02-15 武汉船用机械有限责任公司 一种基于plc的海工起重机健康检测系统
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