KR101863761B1 - 통합모듈 및 통신의 이중화 구조를 구비한 모터제어반용 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 각 모터유닛에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되, 상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 모터제어반에 적용되는 통합모듈과 내부 통신에서 이중화 구조를 적용하되 처리 프로세스의 복잡성을 저감하고 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화를 구현하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
모터제어반(MCC; Motor Control Center)은 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위 유닛(이하 각 모터에 관한 유닛이라는 점에서 '모터 유닛'이라고도 한다)들과 각 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 주선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).
모터유닛을 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 앞에서의 제어와 함께 중앙제어실 등에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서, 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있으며, 예를 들면 도 2와 같은 모터제어반의 구성을 갖는다.
그런데, 이러한 통신 구성은 각 단위 유닛의 보호제어모듈마다 고유 IP 및 ID를 부여하여야 하고 여러 대의 MCC가 설치되어 있는 경우 관리의 복잡성이 높아지는 문제가 있다.
이에 따라 본 발명의 발명자는 도 3과 같은 구조의 모터제어반용 시스템을 발명하였다. MCC의 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 되고, 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC는 MCC별로 한대의 통합모듈과만 통신을 함으로써 관리효율성을 높인 것이다.
그런데, 도 3과 같은 구성에서는 인입유닛에 설치되는 통합모듈의 신뢰성과 안정성이 매우 중요하게 된다. 각 모터유닛에 설치되는 보호제어모듈은 고장나더라도 모터 한대에 대한 제어 불능 상태가 되지만, 인입유닛의 통합모듈이 고장나거나 상위 시스템과의 통신이 단절되는 경우 또는 보호제어모듈과의 통신기능에 문제가 발생하는 경우에는 MCC에 연결된 전체 모터의 원격 제어가 불가능 상태로 되는 심각한 상황이 초래될 수 있다.
신뢰성 향상을 위해서는 이중화 구성이 요구되나 MCC의 경우 인입유닛의 통합모듈과 각 모터유닛의 보호제어모듈 모두를 이중화하는 것은 MCC 구성 비용의 과도한 상승으로 이어져 현실적인 제약이 있다.
제안되는 한 방법은 인입유닛의 통합모듈만을 이중화해 MCC에 연결된 전체 모터가 한꺼번에 제어 불능 상태로 되는 것을 방지하는 것이다. 이에 따라 인입유닛의 통합모듈을 이중화한 경우 통신 결선도는 도 4와 같다.
상위시스템과 이더넷으로 연결된 인입유닛의 통합모듈 2대는 액티브(Active)/스탠바이(Standby)의 역할을 수행하며, 액티브 장치에 이상이 있을 때 스탠바이 장치가 액티브 장치의 기능을 대신하게 된다.
인입유닛의 통합모듈과 모터유닛의 보호제어모듈과의 통신 연결은 통합모듈중 하나, 예를 들면, 액티브 장치의 통신단자에서 출발하여 각 보호제어모듈들을 거친 다음에 스탠바이 장치의 통신단자로 연결시킨다.
그리고 액티브 장치에서 보호제어모듈들과 통신하다가 액티브 장치에 이상이 생기면 스탠바이 장치가 각 보호제어모듈들과의 통신을 수행한다. 도면에서 분기커넥터는 3개의 소켓이 내부적으로 병렬 연결되는 일반적인 분기 커넥터를 사용할 수 있다.
이와 같은 구조로 인입유닛의 통합모듈과 모터유닛의 보호제어모듈들을 통신연결하면 통합모듈의 이중화 기능에는 문제가 없으나 내부 통신 선로의 단선 등이 발생되면 일부 모터의 제어불능 상태가 될 수 있다. 이러한 경우 제안될 수 있는 해결책은 액티브 장치와 스탠바이 장치가 통신을 분담하는 방안이다.
예를 들면 도 5에 도시된 바와 같이, 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이에 단선이 발생하면 액티브 장치는 1~4번의 보호제어모듈과만 통신이 가능하므로, 스탠바이 장치가 5~10번의 보호제어모듈과 통신을 수행한다.
액티브 장치는 스탠바이 장치의 도움으로 모든 보호제어모듈과 통신할 수 있으나 정상적인 액티브/스탠바이처럼 스위칭하여 동작하지 못하고, 액티브 장치 및 스탠바이 장치가 분담하는 형태가 되어 액티브 장치와 스탠바이 장치 사이에 복잡한 협조 기능을 구현하여야 하므로 처리 프로세스가 복잡해지는 문제가 있다.
또한 액티브 장치 또는 스탠바이 장치 중 어느 하나의 이상과 내부 통신선의 단선이 동시에 발생하는 경우에는 이상이 생긴 장치와 통신해야 하는 보호제어모듈과는 통신 불능 상태가 되는 문제가 있다.
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 통합 모듈 및 내부 통신을 이중화할 때 처리 프로세스의 복잡성을 저감하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능한 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 각 모터유닛에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되, 상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 각 모터유닛에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈;를 포함하며, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하되, 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 1 링을 구성하고, 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 2 링을 구성하되, 상기 제 1 링과 상기 제 2 링에서 적어도 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 지점을 포함하는 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 되는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 2개의 공통 연결을 위하여 브릿지 소켓이 각각 이용되되, 상기 브릿지 소켓은, 적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결될 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작하는 것으로서, 상기 액티브 모듈과 상기 스탠바이 모듈 사이에는 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈이 상기 액티브 모듈의 기능을 대신할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈은 상위와 IP 통신을 수행하되, 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈의 IP주소는 상기 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭될 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면, 단절된 지점을 중심으로 상기 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 상기 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 보호제어모듈은 유닛 소켓을 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며, 상기 유닛 소켓은, 상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 복수의 보호제어모듈중 어느 한 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 유닛 소켓의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 보호제어모듈로부터 공급되는 전원에 의해서 동작하는 솔레노이드 스위치에 의해서 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태의 사이를 스위칭할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 통합 모듈 및 내부 통신을 이중화할 때 처리 프로세스의 복잡성을 현저히 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 모터 제어반의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 중앙제어실의 컴퓨터와 각 보호제어모듈이 통신으로 연결되는 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 하는 구성이다.
도 4는 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛의 통합모듈을 이중화한 것이다.
도 5는 도 4의 모터제어반용 시스템에서 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이에 단선이 발생한 상황을 가정한 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 도시한 구성이다.
도 7(a)는 통합모듈(110,120)의 내부 블럭도이고 도 7(b)는 보호제어모듈(200)의 내부 블럭도이다.
도 8은 브릿지 소켓(310,320)의 내부 구성도이다.
도 9는 유닛 소켓(400)의 내부 구성도이다.
도 10은 도 6의 구성에서 내부 통신선의 단선이 발생된 상황을 도시한 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 사시도적으로 도시한 도면이다.
도 2는 중앙제어실의 컴퓨터와 각 보호제어모듈이 통신으로 연결되는 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 하는 구성이다.
도 4는 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛의 통합모듈을 이중화한 것이다.
도 5는 도 4의 모터제어반용 시스템에서 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이에 단선이 발생한 상황을 가정한 예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 도시한 구성이다.
도 7(a)는 통합모듈(110,120)의 내부 블럭도이고 도 7(b)는 보호제어모듈(200)의 내부 블럭도이다.
도 8은 브릿지 소켓(310,320)의 내부 구성도이다.
도 9는 유닛 소켓(400)의 내부 구성도이다.
도 10은 도 6의 구성에서 내부 통신선의 단선이 발생된 상황을 도시한 도면이다.
도 11은 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 사시도적으로 도시한 도면이다.
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.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 도시한 구성이며, 도 7(a)는 통합모듈(110,120)의 내부 블럭도이고 도 7(b)는 보호제어모듈(200)의 내부 블럭도이다. 도 8은 브릿지 소켓(310,320)의 내부 구성도이며 도 9는 유닛 소켓(400)의 내부 구성도이다. 도 11은 도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템을 사시도적으로 도시한 도면이다.
모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 인입 유닛(10)에 설치되고 이중화된 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120); 각 모터 유닛(20)에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈(200); 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC인 상위 시스템(40); 상위 시스템(40)과 각 MCC의 통합모듈(110,120)과의 통신을 위한 이더넷 스위치(30); 이중화된 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)과 멀티포인트 버스와의 연결을 위한 2개의 브릿지 소켓(310,320); 각 보호제어모듈(200)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위한 복수의 유닛 소켓(400);을 포함하여 구성된다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 각각, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(40) 또는 서로 간의 이더넷 통신을 위한 2 개의 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)와, 내부의 시리얼 통신을 위한 2 개의 RS-485 드라이버(RS485 Driver)와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP와, 제어 및 연산을 위한 CPU 등을 포함할 수 있다(도 7(a) 참조).
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120) 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작한다. 액티브 모듈과 스탠바이 모듈 사이에는 이더넷을 통해 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈이 액티브 모듈의 기능을 대신한다. 예를 들어 하트비트 메시지는 액티브 모듈이 정상 동작할 때 스탠바이 모듈로 전송하는 시그널 또는 정보를 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 상위 시스템(40)과 IP 통신을 수행하되, 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈의 IP주소는 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭된다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 상위 시스템(40)으로부터 각 보호제어모듈(200)로의 제어 명령을 수신하여 전달하며, 각 보호제어모듈(200)이 수집하고 생성한 전류, 전압(전압 데이터는 통합모듈로부터 수신할 수도 있다), 전력 등에 관한 데이터와 각 보호제어모듈(200)의 상태 데이터를 각 보호제어모듈(200)로부터 수집하여 이를 상위 시스템(40)으로 보고한다. 또한, 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 연결된 PT 및 CT를 이용하여 주 선로의 전압 및 전류에 관한 데이터를 수집하여 상위 시스템(40)으로 보고하며, 주 선로의 전압 데이터를 각 보호제어모듈(200)로 전달하여 각 보호제어모듈(200)이 전력 계산 등을 수행하는 데 이용토록 할 수도 있다.
보호제어모듈(200)은 통합모듈과의 시리얼 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)와, 정보의 표시를 위한 LCD와, 연결 또는 내장되는 PT 및 CT로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와(전압 데이터는 통합모듈로부터 수신할 수도 있으므로 PT와 PT를 위한 아날로그 입력회로는 생략될 수 있다), 아날로그 신호의 신호처리, 연산 및 제어를 위한 DSP 등을 포함할 수 있다(도 7(b) 참조).
보호제어모듈(200)은 모터의 보호(또는 이와 더불어 운전 및 정지 제어)를 위해 차단기, 개폐기 등과 함께 모터 유닛에 설치되며, 통합모듈로부터의 명령이나 자체 판단 등에 따라 개폐기를 제어한다. 보호제어모듈(200)은 연결 또는 내장되는 CT를 이용하여 분기 선로의 전류 데이터를 획득하며, 이와 더불어 연결 또는 내장되는 PT를 이용하여 분기 선로의 전압 데이터를 획득하거나, 통합모듈로부터 전압 데이터를 전송받고 이들을 이용하여 전압, 전류 및 전력 등에 관한 데이터를 수집하고 생성하며 수집 및 생성된 데이터를 통합모듈로 전송한다.
제 1 브릿지 소켓(310) 및 제 2 브릿지 소켓(320)은 각 보호제어모듈과의 시리얼 통신을 위하여 구성되는 멀티포인트 버스를 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)로 공통 연결하기 위하여 이용된다.
브릿지 소켓(310,320)은 적어도 3개의 소켓을 구비하고 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다(도 8 참조). 브릿지 소켓에서 제 1 소켓(Socket 1), 제 2 소켓(Socket 2) 및 제 3 소켓(Socket 3)에서 시리얼 통신에 이용되는 단자(Ta)들은 서로 내부적으로 공통 연결되며 단자(Tb)들은 서로 내부적으로 공통 연결된다.
유닛 소켓(400)은 각 보호제어모듈(200)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위하여 이용되는 것으로서, 유닛 소켓(400)은 상기한 브릿지 소켓의 구조와 동일할 수 있다.
그런데, 모터제어반과 같은 설비에서는 사용자가 모터 유닛을 인출할
수 있는 구조가 되어야 하므로, 모터 유닛의 보호제어모듈은 모터 유닛 내에 위치하고 유닛 소켓(400)은 모터 유닛의 외부에 설치되어야 한다. 따라서 유닛 소켓의 제 2 소켓(Socket 2)과 보호제어모듈(200) 사이의 통신선는 스터브(Stub)를 구성하며, 스터브의 길이가 짧게는 1 미터 길게는 3 미터 이상이 될 수도 있으며, 모터제어반에 집합된 많은 모터 유닛 마다 이와 같은 스터브를 구성하게 된다. 이와 같이 긴 스터브(Stub)는 임피던스 불일치(Impedance Mismatch)를 불러오며 이에 따라 신호의 반사(Reflection)를 일으켜 통신장애가 발생할 가능성을 높이는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같은 유닛 소켓(400)을 구성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유닛 소켓(400)은 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓(Socket 1) 및 제 3 소켓(Socket 3)과, 복수의 보호제어모듈중 어느 한 보호제어모듈(200)과 연결되는 제 2 소켓(Socket 2)을 포함한다.
솔레노이드 스위치(410,420)는 보호제어모듈(200)로부터 제 2 소켓(Socket 2)의 단자 DC+ 및 단자 DCG를 통하여 제어 전원을 공급받으며, 제어 전원에 의해서 동작하되 제 1 상태 및 제 2 상태의 사이를 스위칭한다. 제 1 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 유닛 소켓(400)의 내부에서 직접 연결되는 상태이며, 제 2 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 상태이다.
보호제어모듈(200)과 유닛 소켓(400)은 양단에 플러그를 구비한 케이블로 연결되되, 도시된 제 2 소켓(Socket 2)의 각 단자에 대응하는 신호선을 각각 구비한다. 상기한 케이블을 구성하는 신호선들에는 제 1 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 1 솔레노이드 스위치(410)와 연결되는 신호선), 제 3 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 2 솔레노이드 스위치(420)와 연결되는 신호선)과 솔레노이드 스위치(410,420)의 제어 전원을 공급하는 신호선을 각각 별개로 포함한다.
보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는(시작되는) 지점은 보호제어모듈(200)의 내부이거나 보호제어모듈(200)에 구성되는 소켓등일 수 있으므로, 멀티포인트 버스에서 보호제어모듈로의 스터브(Stub) 길이가 짧아지거나 없어지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인입유닛(10)의 각 통합모듈(110,120)에 있어서, 2개의 내부 통신 포트, 즉 2개의 시리얼 통신 포트(111,112 또는 121,122)와 내부 통신의 이중화 구성용 브릿지 소켓(310,320)를 이용하여, 액티브/스탠바이 구조에서 완전한 이중화를 구축한다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)과 복수의 보호제어모듈(200)의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스를 구성한다. 예를 들어, 멀티포인트 버스는 RS-485 표준에 따른 것일 수 있다. 각 보호제어모듈은 멀티포인트 버스의 어느 한 지점에서 신호선별로 병렬 연결된다. 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는 지점은 유닛 소켓(400)의 내부일 수도 있으나 실시 형태에 따라 보호제어모듈(200)의 내부나 보호제어모듈(200)의 소켓 등에 구성될 수도 있다.
멀티 포인트 버스의 일측 끝, 즉 일단은 제 1 통합모듈(110)의 제 1 시리얼 통신 포트(111)와 제 2 통합모듈(120)의 제 1 시리얼 통신 포트(121)에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타측 끝, 즉 타단은 제 1 통합모듈(110)의 제 2 시리얼 통신 포트(112)와 제 2 통합모듈(120)의 제 2 시리얼 통신 포트(122)에 공통 연결된다. 그리고 이러한 2개의 공통 연결을 위하여 상기한 브릿지 소켓(310,320)이 각각 이용된다.
제 1 통합모듈(110)의 제 1 시리얼 통신 포트(111)로부터 출발하여 제 1 통합모듈(110)의 제 2 시리얼 통신 포트(112)로 돌아오는 제 1 링을 구성하며, 제 2 통합모듈(120)의 제 1 시리얼 통신 포트(121)로부터 출발하여 제 2 통합모듈(120)의 제 2 시리얼 통신 포트(122)로 돌아오는 제 2 링을 구성하되, 상기한 제 1 링과 제 2 링에서 적어도 복수의 보호제어모듈들이 접속되는 지점을 포함하는 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 된다. 제 1 브릿지 소켓(310) - 각 유닛 소켓(400) - 제 2 브릿지 소켓(320)의 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 된다.
인입 유닛(10)의 제 1 통합 모듈(110)이 동작할 때나 제 2 통합 모듈(120)이 동작할 때 항상 독자적인 링 연결이 구축되므로, 내부통신의 단절이 발생하더라도 2개의 통신포트를 통하여 양방향으로 통신이 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 이중화 동작에 대하여 간략히 살펴본다. 예를 들어 제 1 통합 모듈(110)이 액티브 모듈이고 제 2 통합 모듈(120)이 스탠바이 모듈인 경우를 상정하여 살펴본다.
제 1 통합 모듈(110)은 상위 시스템(40)이 알고 있는 단일의 IP주소를 이용하여 상위 시스템(40)과 IP 통신을 수행하며, 모터제어반내의 각 보호제어모듈(200)과는 제 1 시리얼 통신포트(111)을 통하여 통신할 수 있다. 이 때 제 2 시리얼 통신포트(112)는 이용되지 않거나 수신 확인의 용도로만 이용될 수 있다.
이러한 상황에서 도 10에 도시된 바와 같이, 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이의 통신선에 단선이 발생되는 경우에는, 1~4번의 보호제어모듈과는 제 1 통합모듈(110)의 제 1 시리얼 통신포트(111)를 이용하여 통신하고 5~10번의 보호제어모듈과는 제 1 통합모듈(110)의 제 2 시리얼 통신포트(112)를 이용하여 통신할 수 있다.
전술한 도 5의 구성에서는 통신선의 단선이 발생되는 경우 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈이 각각 분담해서 통신을 수행할 수밖에 없었으나, 본 발명의 상기한 실시예에 따른 구성에 의하면, 단일의 통합모듈을 이용하여 모든 보호제어모듈과의 통신이 가능하게 된다.
통신선의 단선 또는 플러그의 이탈 등이 발생하여, 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면, 단절된 지점을 중심으로 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 보호제어모듈은 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 보호제어모듈은 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행한다.
이에 따라 내부 시리얼 통신선에 단절이 있더라도, 단일의 통합 모듈을 이용하여 제어 및 통신 등을 모두 수행할 수 있으므로, 도 5에서 전술한 예처럼 2개의 통합 모듈이 분담하는 것에 비하여, 처리 프로세스의 복잡성을 현저히 저감할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 통신선의 단선이 발생된 상황에서 이와 동시에 제 1 통합모듈(110)의 이상까지 발생되는 상황을 상정해 볼 수 있다.
액티브 모듈인 제 1 통합모듈(110)에 이상이 발생되면, 이더넷을 이용하여 연결되고 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하던 제 2 통합모듈(120)은 제 1 통합모듈(110)의 이상을 감지하며, 자신의 IP주소를 상위 시스템(40)에 알려진 IP주소로 변경하여 상위 시스템(40)과 IP통신을 수행한다.
또한, 제 2 통합모듈(120)은 제 1 브릿지 소켓(310) 및 제 2 브릿지 소켓(320)을 개재하여 각 보호제어모듈(200)과 통신한다. 그런데 전술한 바와 같이 4번의 보호제어모듈과 5번의 보호제어모듈 사이의 통신선에 단선이 이미 발생되어 있으므로, 1~4번의 보호제어모듈과는 제 2 통합모듈(120)의 제 1 시리얼 통신포트(121)를 이용하여 통신하고 5~10번의 보호제어모듈과는 제 2 통합모듈(120)의 제 2 시리얼 통신포트(122)를 이용하여 통신할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일 양상에 따르면 통합 모듈 및 내부 통신선에 있어서 동시에 이상이 발생되더라도 이를 극복하여 정상 동작하는 것이 가능하여, 통합 모듈 및 내부 통신의 동시 이중화가 가능한 효과가 있다. 그리고, 이러한 본 발명의 일 양상에 따르면, 보호제어모듈을 이중화하지 않고도 적어도 내부 통신의 이중화를 손쉽게 구현할 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명의 특징들이 모터제어반의 통합모듈과 각 보호제어모듈 사이에 적용되는 것으로 하였으나, 이러한 특징들은 통합모듈과 단위모듈들 사이에 통신이 필요한 임의의 전기장치에서 동일하게 적용될 수 있다.
모터제어반에 대응하여 이중화된 통합모듈이 설치되며 통합모듈은 각 모터에 대응되는 LOP(Local Operation Pannel)(단위모듈이 된다)들과 시리얼 통신을 수행하는 구성에 적용될 수 있다. 이러한 구성은 상기한 설명에서 보호제어모듈 대신 LOP가 구성되는 형태가 된다. 모터제어반의 통합모듈과 각 LOP들은 시리얼 통신 네트워크로 연결되며, 이때 LOP가 접속하는 멀티포인트 버스의 일단은 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타단은 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 이러한 공통 연결에 브릿지 소켓이 이용된다.
또한, 분전반(또는 배전반)에 대응하여 이중화된 통합모듈이 설치되며, 통합모듈은 각 분기 선로에 대응되는 계측장치(단위모듈이 된다)들과 시리얼 통신을 수행하는 구성에 적용될 수 있다. 이러한 구성은 상기한 설명에서 보호제어모듈 대신 분기 선로의 계측장치가 구성되는 형태가 된다. 분전반의 통합모듈과 각 분기 선로의 계측장치들은 시리얼 통신 네트워크로 연결되며, 이때 분기 선로의 계측장치가 접속하는 멀티포인트 버스의 일단은 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타단은 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 이러한 공통 연결에 브릿지 소켓이 이용된다.
10 : 인입 유닛 20 : 모터 유닛(단위 유닛)
30 : 이더넷 스위치 40 : 상위 시스템
110,120 : 통합 모듈 200 : 보호제어모듈
310,320 : 브릿지 소켓 400 : 유닛 소켓
30 : 이더넷 스위치 40 : 상위 시스템
110,120 : 통합 모듈 200 : 보호제어모듈
310,320 : 브릿지 소켓 400 : 유닛 소켓
Claims (12)
- 모터제어반용 시스템에 있어서,
모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
각 모터유닛에 대응하여 설치되는 보호제어모듈을 복수로 포함하는 복수의 보호제어모듈;
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되,
상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작하는 것으로서,
상기 액티브 모듈과 상기 스탠바이 모듈 사이에는 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈이 상기 액티브 모듈의 기능을 대신하는,
모터제어반용 시스템. - 모터제어반용 시스템에 있어서,
모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
각 모터유닛에 대응하여 설치되는 보호제어모듈을 복수로 포함하는 복수의 보호제어모듈;를 포함하며,
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하되,
상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 1 링을 구성하고, 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트로부터 출발하여 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트로 돌아오는 제 2 링을 구성하되,
상기 제 1 링과 상기 제 2 링에서 적어도 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 지점을 포함하는 구간은 공유되어 단일의 멀티포인트 버스가 되는,
것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템. - 모터제어반용 시스템에 있어서,
모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
각 모터유닛에 대응하여 설치되는 보호제어모듈을 복수로 포함하는 복수의 보호제어모듈;
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되,
상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기한 2개의 공통 연결을 위하여 제 1 브릿지 소켓 및 제 2 브릿지 소켓이 각각 이용되되,
상기 제 1 브릿지 소켓 및 제 2 브릿지 소켓의 각각은,
적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결되는,
모터제어반용 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작하는 것으로서,
상기 액티브 모듈과 상기 스탠바이 모듈 사이에는 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈이 상기 액티브 모듈의 기능을 대신하는,
모터제어반용 시스템. - 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈은 상위와 IP 통신을 수행하되,
상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈의 IP주소는 상기 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭되는,
모터제어반용 시스템. - 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면,
단절된 지점을 중심으로 상기 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 상기 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 보호제어모듈은 상기 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하는,
모터제어반용 시스템. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 보호제어모듈은 유닛 소켓을 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며,
상기 유닛 소켓은,
상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 복수의 보호제어모듈중 어느 한 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며,
상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 유닛 소켓의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭하는,
모터제어반용 시스템. - 청구항 7에 있어서,
상기 보호제어모듈로부터 공급되는 전원에 의해서 동작하는 솔레노이드 스위치에 의해서 상기 제 1 상태 및 상기 제 2 상태의 사이를 스위칭하는,
모터제어반용 시스템. - 삭제
- 전기장치에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
상기 전기장치에 포함되거나 연결되는 각 단위유닛에 대응하여 설치되는 단위모듈을 복수로 포함하는 복수의 단위모듈;
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 단위모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 단위모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되,
상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기한 2개의 공통 연결을 위하여 제 1 브릿지 소켓 및 제 2 브릿지 소켓이 각각 이용되되,
상기 제 1 브릿지 소켓 및 제 2 브릿지 소켓의 각각은,
적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결되는,
전기장치용 시스템. - 전기장치에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
상기 전기장치에 포함되거나 연결되는 각 단위유닛에 대응하여 설치되는 단위모듈을 복수로 포함하는 복수의 단위모듈;
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 복수의 단위모듈의 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 복수의 단위모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되,
상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작하는 것으로서,
상기 액티브 모듈과 상기 스탠바이 모듈 사이에는 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 상기 액티브 모듈에 이상이 있을 때 상기 스탠바이 모듈이 상기 액티브 모듈의 기능을 대신하는,
전기장치용 시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 멀티포인트 버스의 중간에 단절이 있으면,
단절된 지점을 중심으로 상기 멀티포인트 버스의 일측에 접속된 단위모듈은 상기 액티브 모듈의 제 1 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하며, 상기 멀티포인트 버스의 타측에 접속된 단위모듈은 상기 액티브 모듈의 제 2 시리얼 통신 포트를 이용해 통신을 수행하는,
전기장치용 시스템.
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