KR102302434B1

KR102302434B1 - 동작 신뢰도 및 데이터 저장 안전성을 개선한 hmi 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템

Info

Publication number: KR102302434B1
Application number: KR1020200026543A
Authority: KR
Inventors: 이도신
Original assignee: 주식회사 엠투아이코퍼레이션
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-09-16
Also published as: KR20210111512A

Abstract

본 발명은 정전 등의 이상전압 발생 시, 서브전원부에서 축전된 보조전원이 공급되도록 구성됨으로써 이상전압이 발생하더라도 전원이 안정적으로 공급될 수 있으며, 컨트롤러가 메인전원부의 메인측정값(V1)이 서브전원부의 서브측정값(V2) 이상일 때, 메인전원부에서 전원공급이 이루어지도록 하되, 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 미만일 때, 서브전원부에서 전원공급이 이루어지도록 구성됨으로써 정전 등의 전원공급 중단현상이 발생하기 이전에 미리 보조전원 공급이 이루어져 전원 공급의 안정성 및 신뢰도를 더욱 높일 수 있고, 컨트롤러가 서브전원부에서 보조전원이 공급될 때, 현재 데이터 송수신 및 저장이 완료되었는지 여부를 탐색한 후, 데이터 송수신 및 저장이 완료되면, 전력공급이 중단(OFF)되도록 구성됨으로써 서브전원부의 불필요한 전력소모를 절감시킬 수 있으며, 방대한 데이터 전송으로 인한 네트워크 부하 및 데이터 소모를 효과적으로 방지할 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템

Description

동작 신뢰도 및 데이터 저장 안전성을 개선한 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템{HMI for enhancing operational reliability and safety of data storage, and power management system therewith}

본 발명은 동작 신뢰도 및 데이터 저장 안전성을 개선한 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 메인전원부 및 서브전원부의 전압을 비교하여 메인전원부의 전압(V1)이 서브전원부의 전압(V2) 미만일 때, 서브전원부로 자동 절환됨과 동시에 서브전원부 활용 시, 메인 프로세서의 동작이 완료되면 전원을 OFF 시키도록 구성됨으로써 이상전압이 발생하더라도, 데이터가 안정적으로 저장될 뿐만 아니라 불필요한 서브전원부의 전력소모를 방지할 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 기계의 자동화와 함께 각종 산업분야에서는 생산라인 또는 기계장치들의 입출력, 연산 및 전원 등을 제어하는 PLC(Programer logic controller) 장치가 상용화되어 사용되고 있으며, PLC 장치의 개발과 더불어 PLC 장치의 디지털 데이터들을 인간이 인식할 수 있는 데이터로 변환, 바람직하게는 터치스크린 패널과 같은 디스플레이 장치에 데이터들을 전시하는 HMI(Human machine interface)에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

HMI는 사용자로부터 입력된 특정 기기에 대한 동작 명령을 요청함과 동시에 해당 기기로부터 요청된 데이터 값에 대응하는 응답데이터를 전송받아 이를 전시함으로써 각종 산업분야의 산업기기들을 용이하게 모니터링 함과 동시에 제어할 수 있는 장점을 갖는다.

이러한 HMI는 연결된 PLC(Programer logic controller), IO 등의 외부 장비의 동작을 제어하거나 또는 영상, 알람, 로깅, 에러, 레시피 등을 수행하기 위해 수시로 데이터를 수집 및 입출력하는 특성을 갖는다.

이에 따라 HMI는 정전 등과 같이 상용전원 공급이 중단되는 현상이 발생하면, 아직 저장되지 않은 데이터 파일이 손상되거나 또는 유실되어 최종적으로 데이터가 저장되지 않은 상태로 전원이 ‘OFF’되어 안전성 및 신뢰도가 떨어지는 문제점이 발생하고, 이러한 HMI 동작의 불안전한 중단은 최종적으로 생성된 데이터가 유실되거나 또는 동작 중인 외부 기기들의 오작동을 유발하게 된다.

국내공개번호 특2001-0109008호(발명의 명칭 : 컴퓨터 내장형 무정전 전원 공급장치)에는 예고 없이 정전이 발생하는 경우, 컴퓨터 사용자로 하여금 저장하지 않은 정보 및 자료 등을 안전하게 컴퓨터에 저장하고 컴퓨터 사용의 종료를 안정적으로 수행할 수 있도록 일정 시간동안 상용전원을 대신하여 컴퓨터 동작에 필요한 전원을 공급하는 무정전 전원 공급장치가 개시되어 있으나, 상기 무정전 전원 공급장치는 단순히 상용전원이 중단되는 경우에만 축전지에서 보조전원의 전력공급이 이루어지기 때문에 이상전압이 발생하더라도, 이에 대한 대처를 미리 대처하지 못하는 구조적 한계를 갖는다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 정전 등의 이상전압 발생 시, 서브전원부에서 축전된 보조전원이 공급되도록 구성됨으로써 이상전압이 발생하더라도 전원이 안정적으로 공급될 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 컨트롤러가 메인전원부의 메인측정값(V1)이 서브전원부의 서브측정값(V2) 이상일 때, 메인전원부에서 전원공급이 이루어지도록 하되, 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 미만일 때, 서브전원부에서 전원공급이 이루어지도록 구성됨으로써 정전 등의 전원공급 중단현상이 발생하기 이전에 미리 보조전원 공급이 이루어져 전원 공급의 안정성 및 신뢰도를 더욱 높일 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 컨트롤러가 서브전원부에서 보조전원이 공급될 때, 현재 데이터 송수신 및 저장이 완료되었는지 여부를 탐색한 후, 데이터 송수신 및 저장이 완료되면, 전력공급이 중단(OFF)되도록 구성됨으로써 서브전원부의 불필요한 전력소모를 절감시킬 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 컨트롤러가 실시간으로 전력데이터를 전력관리서버로 전송하되, 생성된 전력데이터에서 유효한 데이터와 무효한 데이터를 판별한 후, 유효한 데이터만 전력관리서버로 전송하도록 구성됨으로써 방대한 데이터 전송으로 인한 네트워크 부하 및 데이터 소모를 효과적으로 방지할 수 있는 HMI 장치와, 이를 이용한 전력 관리시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 컨트롤러와, 상기 컨트롤러로 상용전원을 공급하는 메인전원부와, 전원을 축전하되 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 컨트롤러로 축전된 보조전원을 공급하는 서브전원부로 구성되는 적어도 하나 이상의 HMI(Human machine interface) 장치; 상기 HMI 장치로부터 전송받은 전력데이터를 저장 및 모니터링 하는 전력관리서버를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 메인전원부의 전압을 감지하여 메인측정값(V1)을 검출하는 메인전원 감지부; 상기 서브전원부의 전압을 감지하여 서브측정값(V2)을 검출하는 서브전원 감지부; 상기 메인측정값(V1)이 상기 서브측정값(V2) 이상일 때, 상기 메인전원부로부터 상용전원을 공급받되, 상기 메인측정값(V1)이 상기 서브측정값(V2) 미만일 때, 상기 서브전원부로부터 보조전원을 공급받도록 스위치를 제어하는 스위칭 제어부; 상기 메인측정값(V1) 및 상기 서브측정값(V2)을 포함하는 전력데이터를 생성하는 전력데이터 생성부; 상기 전력데이터 생성부에 의해 생성된 전력데이터를 상기 전력관리서버로 전송하는 제어부; 전력데이터 선별부를 더 포함하고, 상기 전력데이터 선별부는 상기 전력데이터 생성부에 의해 생성된 전력데이터를 입력받는 입력모듈; 기 설정된 제1 설정값(TH1) 및 제1 임계범위를 활용하여 상기 입력모듈에 의해 입력된 전력데이터의 메인측정값(V1)이 제1 설정값(TH1)을 기준으로 한 제1 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하는 제1 설정값 비교 및 판별모듈; 기 설정된 제2 설정값(TH1) 및 제2 임계범위를 활용하여 상기 입력모듈에 의해 입력된 전력데이터의 서브측정값(V2)이 제2 설정값(TH2)을 기준으로 한 제2 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하는 제2 설정값 비교 및 판별모듈; 입력된 전력데이터에서, 상기 제1 설정값 비교 및 판별모듈 및 상기 제2 설정값 비교 및 판별모듈에 의해 유효값의 데이터는 남기되, 무효값의 데이터는 필터링 하는 방식으로 전력 선별데이터를 생성하는 전력 선별데이터 생성모듈을 포함하고, 상기 제어부는 상기 전력데이터 생성모듈에 의해 생성된 전력 선별데이터를 상기 전력관리서버로 전송하고, 상기 전력관리서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 전력 선별데이터를 탐색하여 무효값으로 판단되어 누락된 데이터가 존재하는지를 탐색한 후, 누락된 데이터가 존재할 때, 1)누락된 데이터가 메인측정값일 때, 누락된 데이터를 제1 설정값(TH1)으로 대체하고, 2)누락된 데이터가 서브측정값일 때, 누락된 데이터를 제2 설정값(TH2)으로 대체하는 방식으로 전력 선별데이터를 전력데이터로 재생성하며, 재생성된 전력데이터를 저장하는 것이다.

삭제

또한 본 발명에서 상기 컨트롤러는 상기 스위칭 제어부에 의해 상기 서브전원부로부터 보조전원을 공급받는 상태일 때, 현재 데이터 송수신 및 저장이 완료될 때, 상기 HMI 장치의 전원공급을 차단시키는 것이 바람직하다.

삭제

또한 본 발명에서 상기 전력데이터 선별부는 설정값 최적화모듈을 더 포함하고, 상기 설정값 최적화모듈은 기 설정된 주기(T) 동안의 전력데이터의 메인측정값(V1)들 전체가 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들이 모두 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되지 않을 때, 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들의 평균값을 제1 설정값(TH1)으로 재설정하는 제1 설정값 재설정모듈; 기 설정된 주기(T) 동안의 전력데이터의 서브측정값(V2)들 전체가 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들이 모두 제2 설정값(TH1)의 제2 임계범위에 포함되지 않을 때, 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들의 평균값을 제2 설정값(TH2)으로 재설정하는 제2 설정값 재설정모듈을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 설정값 재설정모듈 또는 상기 제2 설정값 재설정모듈에 의해 재설정된 제1 설정값(TH1) 또는 제2 설정값(TH2) 정보를 상기 전력관리서버로 전송하고, 상기 전력관리서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 재설정된 제1 설정값(TH1) 또는 제2 설정값(TH2)을 저장하는 것이 바람직하다.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 정전 등의 이상전압 발생 시, 서브전원부에서 축전된 보조전원이 공급되도록 구성됨으로써 이상전압이 발생하더라도 전원이 안정적으로 공급될 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 컨트롤러가 메인전원부의 메인측정값(V1)이 서브전원부의 서브측정값(V2) 이상일 때, 메인전원부에서 전원공급이 이루어지도록 하되, 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 미만일 때, 서브전원부에서 전원공급이 이루어지도록 구성됨으로써 정전 등의 전원공급 중단현상이 발생하기 이전에 미리 보조전원 공급이 이루어져 전원 공급의 안정성 및 신뢰도를 더욱 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 컨트롤러가 서브전원부에서 보조전원이 공급될 때, 현재 데이터 송수신 및 저장이 완료되었는지 여부를 탐색한 후, 데이터 송수신 및 저장이 완료되면, 전력공급이 중단(OFF)되도록 구성됨으로써 서브전원부의 불필요한 전력소모를 절감시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 컨트롤러가 실시간으로 전력데이터를 전력관리서버로 전송하되, 생성된 전력데이터에서 유효한 데이터와 무효한 데이터를 판별한 후, 유효한 데이터만 전력관리서버로 전송하도록 구성됨으로써 방대한 데이터 전송으로 인한 네트워크 부하 및 데이터 소모를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 전력 관리시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 HMI 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 컨트롤러의 전력제어방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 5는 도 3의 전력데이터 선별부를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 설정값 최적화 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 1의 전력관리서버를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 데이터 가공부를 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 전력 관리시스템을 나타내는 구성도이다.

본 발명의 일실시예인 전력 관리시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, HMI(Human machine interface) 장치(1-1), ..., (1-N)들과, 전력관리서버(103), 통신망(110)으로 이루어진다.

이때 도 1에서는 설명의 편의를 위해 HMI 장치(1)가 공작기계(108-1), ..., (108-N)들과 직접 연결되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상세하게로는 HMI 장치(1)는 통상의 PLC(Programer logic controller)와 연결되어 PLC를 통해 각 공작기계(108)의 로우데이터를 수집하거나 또는 이들을 제어하도록 구성될 수 있음은 당연하다.

통신망(110)은 HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들 및 전력관리서버(103) 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN), 이동통신망, 유선통신망, LTE, 3G, 4G, 5G 등으로 구성될 수 있다.

공작기계(108-1), ..., (108-N)들은 산업현장의 공정라인에 따라 설치되며, 기 설계된 공정 프로세스에 따라 공정을 수행함과 동시에 로우데이터(Raw-data)들을 수집한다.

전력관리서버(103)는 HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들로부터 전송받은 전력 선별데이터들을 저장 및 모니터링 하며, 저장된 전력데이터들을 분석하여 전력분배, 공급계획, 전력공급 장애 및 이상 여부 등의 분석데이터를 검출한다.

HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들은 자신에게 할당된 하위 구성요소인 공작기계(8-1), ..., (8-N)들을 관리 및 제어한다.

또한 HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들은 제어대상인 공작기계(8)들의 로우데이터를 수집 및 저장하며, 사용자의 요청에 따라 특정 공작기계(8)로 동작 명령을 요청하며 해당 공작기계(8)로부터 요청데이터에 대응되는 응답데이터를 전송받아 디스플레이 한다.

도 2는 도 1의 HMI 장치를 나타내는 블록도이다.

HMI 장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, HMI(3)의 전반적인 동작을 관리 및 제어하며 생성된 전력데이터를 전력관리서버(3)로 전송하는 컨트롤러(10)와, 사용자의 요청에 따른 응답데이터가 디스플레이 되는 디스플레이 수단(2)과, HMI 장치(1)로 상용전원을 공급하는 메인전원부(3)와, 이상전압 발생 시 동작하여 HMI 장치(1)로 보조전원을 공급하는 서브전원부(5)로 이루어진다.

도 3은 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.

본 발명의 HMI 장치(1)의 컨트롤러(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(11)와, 메모리(12), 통신 인터페이스부(13), 스위칭 제어부(14), 부가서비스부(15), 메인전원 감지부(16), 서브전원 감지부(17), 비교 및 판별부(18), 전력데이터 생성부(19), 전력데이터 선별부(20)로 이루어진다.

또한 컨트롤러(10)는 상용전원을 공급하는 메인전원부(3)와, 이상전압 발생 시 평시에 축전되었던 보조전원을 공급하는 서브전원부(5)와, 메인전원부(3) 및 서브전원부(5) 사이에 연결되는 절환스위치(7)와 연결된다.

이때 메인전원부(3)는 통상의 SMPS(Switched Mode Power Supply) 등과 같이 외부로부터 공급받은 상용전원을 내부 장비로 공급한다.

서브전원부(5)는 메인전원부(3)로부터 공급받은 전력을 축전하는 축전기이며, 상세하게로는 리튬이온 2차전지인 것이 바람직하다.

또한 서브전원부(5)는 평시에는 메인전원부(3)로부터 공급받은 전원을 축적하되, 비교 및 판별부(18)에 의해 메인전원부(3)의 전압(V1)이 서브전원부(5)의 전압(V2) 보다 낮은 이상전압이 발생할 때에는 축전된 보조전원을 공급한다.

또한 서브전원부(5) 및 메인전원부(3)는 절환스위치(7)의 연결 여부에 따라 전력이 공급되거나 또는 중단된다.

제어부(11)는 본 발명의 HMI 장치(1)의 컨트롤러(10)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(12), (13), (14), (15), (16), (17), (18)들을 관리 및 제어한다.

예를 들어, 제어부(11)는 입력 정보에 대해 프로세싱을 수행하는 CPU(Central Processing Unit), 다수의 전자부품을 구동하는데 필요한 정보를 저장하는 바이오스(Bios), 입출력에 관한 동작을 제어하는 ICH(Input Output Controller Hub) 등을 포함하여 HMI 장치(1)의 전반적인 동작을 제어한다.

또한 제어부(11)는 전력데이터 선별부(20)에 의해 전력 선별데이터가 검출되면, 검출된 전력 선별데이터가 전력관리서버(103)로 전송되도록 통신 인터페이스부(13)를 제어한다.

메모리(12)에는 기 설정된 HMI 장치(1)의 식별정보와, 기 제작된 그래픽 유저 인터페이스(GUI)들과, 작화프로그램 등이 저장된다.

또한 메모리(12)에는 부가서비스부(15)에 의해 수집된 로우데이터들이 저장기 설정된 식별정보와, 부가서비스부(15)에 의해 수집된 로우데이터들이 저장된다.

또한 메모리(12)에는 기 설정된 제1 설정값(TH1, Threshold1) 및 제1 임계범위가 저장된다. 이때 제1 설정값(TH1)은 메인전원부(3)의 전압값이 유효한지 여부를 판단하는데 활용되는 기준값을 의미한다.

또한 메모리(12)에는 기 설정된 제2 설정값(TH2) 및 제2 임계범위가 저장된다. 이때 제2 설정값(TH2)은 서브전원부(5)의 전압값이 유효한지 여부를 판단하는데 활용되는 기준값을 의미한다.

통신 인터페이스부(13)는 외부와 데이터를 송수신한다.

부가서비스부(15)는 통상적으로 HMI 장치(1)에서 수행하는 서비스를 처리한다.

예를 들어, 부가서비스부(15)는 연결대상인 PLC 또는 공작기계들의 제어, 알람, 로깅, 에러, 레시피 등의 통상의 연산처리 및 동작을 수행한다.

메인전원 감지부(16)는 메인전원부(3)의 전압(V1)을 감지하여 메인측정값(V1)을 검출한다. 이때 메인전원 감지부(16)에 의해 검출된 메인측정값(V1)은 제어부(11)의 제어에 따라 비교 및 판별부(18)로 입력된다.

서브전원 감지부(17)는 서브전원부(5)의 전압(V2)을 감지하여 서브측정값(V2)을 검출한다. 이때 서브전원 감지부(17)에 의해 검출된 서브측정값(V2)은 제어부(11)의 제어에 따라 비교 및 판별부(18)로 입력된다.

비교 및 판별부(18)는 메인전원 감지부(16)에 의해 검출된 메인전원부(3)의 전원인 메인측정값(V1)과, 서브전원 감지부(17)에 의해 검출된 서브전원부(5)의 전원인 서브측정값(V2)을 비교한다.

또한 비교 및 판별부(18)는 1)만약 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 이상이면, 공급대상을 메인전원부(3)로 결정하되, 2)만약 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 미만이면, 공급대상을 서브전원부(5)로 결정한다.

또하 비교 및 판별부(18)에 의해 검출된 판단데이터는 제어부(11)의 제어에 따라 스위칭 제어부(14)로 입력된다.

스위칭 제어부(14)는 비교 및 판별부(18)에 의해 검출된 판단데이터에 대응하여 절환스위치(7)를 제어한다.

또한 스위칭 제어부(14)는 비교 및 판별부(18)에서 1)공급대상을 메인전원부(3)로 결정하면 절환스위치(7)가 메인전원부(3)와 ‘ON’ 되도록 제어하되, 2)공급대상을 서브전원부(5)로 결정하면 절환스위치(7)가 서브전원부(5)와 ‘ON’ 되도록 제어한다.

이때 제어부(11)는 스위칭 제어부(14)에 의해 절환스위치(7)가 서브전원부(5)와 연결되면, 현재 이루어지고 있는 데이터 송수신 및 저장이 완료되는지 여부를 탐색한 후, 데이터 송수신 및 저장이 완료되었다고 판별되면, HMI 장치(1)의 전원이 오프되도록 스위칭 제어부(14)를 제어한다.

이와 같이 본 발명은 메인전원부(3)의 전압(V1)이 서브전원부(5)의 전압(V2) 이하로 떨어지는 이상전압이 발생하는 경우, 서브전원부(5)에서 전원공급이 이루어짐과 동시에 데이터 송수신 및 저장이 완료되면, 서브전원부(5)의 전원을 차단(OFF) 되도록 구성됨으로써 데이터 저장의 안정성 및 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 서브전원부(5)의 불필요한 전력소모를 절감시킬 수 있게 된다.

도 4는 도 3의 컨트롤러의 전력제어방법을 설명하기 위한 플로차트이다.

컨트롤러(10)의 전력제어방법(S1)은 도 4에 도시된 바와 같이, 메인전원부(3)가 컨트롤러(10)로 상용전원을 공급하는 상용전원 공급단계(S10)와, 서브전원부(5)가 메인전원부(3)로부터 공급되는 상용전원을 축전하는 축전단계(S20)와, 메인전원 감지부(16)가 메인전원부(3)의 전압(V1)을 감지하는 제1 측정단계(S30)와, 서브전원 감지부(17)가 서브전원부(5)의 전압(V2)을 감지하는 제2 측정단계(S40)와, 비교 및 판별부(18)가 제1, 2 측정단계(S30), (S40)들에 의해 측정된 측정값(V1), (V2)들을 비교하는 비교단계(S50)와, 비교단계(S50)에서 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 이상이면 공급대상을 메인전원부(3)로 결정하되, 메인측정값(V1)이 서브측정값(V2) 미만이면 공급대상을 서브전원부(5)로 결정하는 판별단계(S60)와, 판별단계(S60)에서 공급대상이 메인전원부(3)로 결정될 때 진행되어 절환스위치(7)를 메인전원부(3)와 연결시키는 제1 스위칭 단계(S70)와, 판별단계(S60)에서 공급대상이 서브전원부로 결정될 때 진행되어 절환스위치(7)를 서브전원부(5)와 연결시키는 제2 스위칭 단계(S80)와, 제2 스위칭 제어단계(S80) 이후에 진행되며 데이터 송수신 및 저장이 완료되었는지 여부를 탐색 및 판별하는 제2 판별단계(S90)와, 제2 판별단계(S90)에서 데이터 송수신 및 저장이 완료되었다고 판단될 때 진행되어 데이터 송수신 및 저장이 완료되었다고 판단될 때 HMI 장치(3)의 전원이 차단되도록 절환스위치(7)를 제어하는 제3 스위칭 단계(S100)로 이루어진다.

이때 컨트롤러(10)의 전력제어방법(S1)은 제1 스위칭 제어단계(S70)에 의해 절환스위치(7)가 메인전원부(3)와 연결되면, 다음 단계로 제1, 2 측정단계(S30), (S40)들을 각각 진행한다.

다시 도 3으로 돌아가서 전력데이터 생성부(19)를 살펴보면, 전력데이터 생성부(19)는 주기적으로 메인전원 감지부(16)에 의해 감지된 메인측정값(V1) 및 서브전원 감지부(17)에 의해 감지된 서브측정값(V2)을 포함하는 전력데이터를 생성한다.

이때 전력데이터 생성부(19)에 의해 생성된 전력데이터는 제어부(11)의 제어에 따라 전력데이터 선별부(20)로 입력된다.

도 5는 도 3의 전력데이터 선별부를 나타내는 블록도이다.

전력데이터 선별부(20)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전력데이터 입력모듈(201)과, 제1 설정값 비교 및 판별모듈(203), 제2 설정값 비교 및 판별모듈(205), 필터링모듈(207), 전력 선별데이터 생성모듈(208), 설정값 최적화모듈(209)로 이루어진다.

전력데이터 입력모듈(201)은 전력데이터 생성부(19)에 의해 생성된 전력데이터를 입력받는다. 이때 전력데이터는 메인측정값(V1) 및 서브측정값(V2)을 포함한다.

제1 설정값 비교 및 판별모듈(203)은 기 설정된 제1 설정값(TH1) 및 제1 임계범위를 활용하여, 전력데이터의 메인측정값(V1)이 제1 설정값(TH1)을 기준으로 한 제1 임계범위 이내에 포함되는지를 비교한다.

또한 제1 설정값 비교 및 판별모듈(203)은 메인측정값(V1)이 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되면, 해당 메인측정값(V1)을 유효하지 않은 데이터인 무효값으로 판별한다.

또한 제1 설정값 비교 및 판별모듈(203)은 메인측정값(V1)이 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되지 않으면, 해당 메인측정값(V1)을 유효한 데이터인 유효값으로 판별한다.

제2 설정값 비교 및 판별모듈(205)은 기 설정된 제2 설정값(TH2) 및 제2 임계범위를 활용하여, 전력데이터의 서브측정값(V2)이 제2 설정값(TH1)을 기준으로 한 제2 임계범위 이내에 포함되는지를 비교한다.

또한 제2 설정값 비교 및 판별모듈(205)은 서브측정값(V2)이 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되면, 해당 서브측정값(V2)을 유효하지 않은 데이터인 무효값으로 판별한다.

또한 제2 설정값 비교 및 판별모듈(205)은 서브측정값(V2)이 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되지 않으면, 해당 서브측정값(V2)을 유효한 데이터인 유효값으로 판별한다.

필터링모듈(207)은 전력데이터의 메인측정값(V1) 및 서브측정값(V2) 중, 제1, 2 설정값 비교 및 판별모듈(203), (205)들에 의해 유효값으로 판별된 데이터는 그대로 남기되, 무효값으로 판별된 데이터는 제거하는 방식으로 필터링을 수행한다.

전력 선별데이터 생성모듈(208)은 필터링모듈(207)에 의한 필터링을 통해 남은 유효값들로 이루어지는 전력 선별데이터를 생성한다.

이때 전력 선별데이터 생성모듈(208)에 의해 생성된 전력 선별데이터는 제어부(11)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(13)를 통해 전력관리서버(103)로 전송된다.\

도 6은 도 5의 설정값 최적화 모듈을 나타내는 블록도이다.

설정값 최적화 모듈(209)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 설정값 재설정모듈(2091)과, 제2 설정값 재설정모듈(2092)로 이루어진다.

제1 설정값 재설정모듈(2091)은 기 설정된 주기(T) 동안 입력된 전력데이터의 메인측정값(V1)들 전체가 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들이 모두 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되지 않을 때, 제1 설정값(TH1)을 재설정해야 한다고 판단하며, 만약 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들 중 적어도 하나 이상이 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함될 때, 제1 설정값(TH1)을 재설정하지 않는 것으로 판단한다.

또한 제1 설정값 재설정모듈(2091)은 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들이 모두 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되지 않아, 제1 설정값(TH1)을 재설정해야 한다고 판단될 때, 해당 주기 동안의 메인측정값(V1)들의 평균값을 제1 설정값(TH1)으로 재설정한다.

이때 제어부(11)는 제1 설정값 재설정모듈(2091)에 의해 제1 설정값(TH1)이 재설정되면, 재설정된 제1 설정값(TH1)을 메모리(12)에 저장함과 동시에 통신 인터페이스부(13)를 통해 전력관리서버(103)로 전송한다.

제2 설정값 재설정모듈(2092)은 기 설정된 주기(T) 동안 입력된 전력데이터의 서브측정값(V2)들 전체가 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들이 모두 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되지 않을 때, 제2 설정값(TH2)을 재설정해야 한다고 판단하며, 만약 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들 중 적어도 하나 이상이 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함될 때, 제2 설정값(TH2)을 재설정하지 않는 것으로 판단한다.

또한 제2 설정값 재설정모듈(2092)은은 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들이 모두 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되지 않아, 제2 설정값(TH2)을 재설정해야 한다고 판단될 때, 해당 주기 동안의 서브측정값(V2)들의 평균값을 제2 설정값(TH2)으로 재설정한다.

이때 제어부(11)는 제2 설정값 재설정모듈(2091)에 의해 제2 설정값(TH2)이 재설정되면, 재설정된 제2 설정값(TH2)을 메모리(12)에 저장함과 동시에 통신 인터페이스부(13)를 통해 전력관리서버(103)로 전송한다.

도 7은 도 1의 전력관리서버를 나타내는 블록도이다.

전력관리서버(103)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(130)와, 데이터베이스부(131), 데이터송수신부(132), 데이터 가공부(133), 데이터 저장부(134), 데이터 분석부(135), 부가서비스부(136)로 이루어진다.

제어부(130)는 전력관리서버(103)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(131), (132), (133), (134), (135), (136)들을 관리 및 제어한다.

또한 제어부(130)는 데이터송수신부(132)를 통해 HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들로부터 전력 선별데이터를 전송받으면, 전송받은 전력 선별데이터를 데이터 가공부(133)로 입력한다.

또한 제어부(130)는 데이터송수신부(132)를 통해 재설정된 제1 설정값(TH1) 및 제2 설정값(TH2)을 전송받으면, 전송받은 제1, 2 설정값(TH1), (TH2)들을 데이터베이스부(131)에 저장된다.

데이터베이스부(131)에는 각 HMI 장치(1)의 위치, 식별정보 등이 저장된다.

또한 데이터베이스부(131)에는 제1 설정값(TH1) 및 제2 설정값(TH2)이 저장된다.

또한 데이터베이스부(131)에는 데이터 저장부(134)에 의해 저장된 각 HMI 장치(1)의 전력데이터들이 저장된다.

또한 데이터베이스부(131)에는 데이터 분석부(135)에 의해 검출된 분석데이터가 저장된다.

데이터송수신부(132)는 HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들과 데이터를 송수신한다.

도 8은 도 7의 데이터 가공부를 나타내는 블록도이다.

데이터 가공부(133)는 도 8에 도시된 바와 같이, HMI 장치(1-1), ..., (1-N)들로부터 전송받은 전력 선별데이터를 탐색하여 무효값으로 판단되어 누락된 데이터가 존재하는지를 탐색하는 누락데이터 탐색모듈(1331)과, 누락데이터 탐색모듈(1331)에 의해 무효값으로 판단되어 필터링된 데이터가 존재할 때 실행되는 데이터 대체모듈(1332)로 이루어진다.

데이터 대체모듈(1332)은 1)필터링된 데이터가 메인측정값일 때, 필터링된 데이터를 제1 설정값(TH1)으로 대체하고, 2)필터링된 데이터가 서브측정값일 때, 필터링된 데이터를 제2 설정값(TH2)으로 대체하는 방식을 통해 전력 선별데이터를 전력데이터로 재생성한다.

데이터 저장부(134)는 데이터 대체모듈(1332)에 의해 재생성된 전력데이터를 데이터베이스부(131)에 저장한다.

데이터 분석부(135)는 데이터베이스부(131)에 저장된 전력데이터들을 분석 및 활용하여 사용자의 요청에 따라 분석데이터를 검출한다. 이때 분석데이터는 사용자의 요청에 따른 전력분배, 공급계획, 전력공급 장애 및 이상 여부 등으로 이루어질 수 있다.

부가서비스부(136)는 전력관리서버(103) 운영에 필요한 통상의 서비스를 수행한다.

이와 같이 본 발명의 전력 관리시스템(100)은 전력관리서버(103)가 HMI 장치(1)들의 방대한 전력데이터를 활용 및 분석하여 유의미한 정보를 검출할 수 있을 뿐만 아니라 HMI 장치(1)들에서 데이터 전송 시, 무효값들을 필터링 하여 전송하되, 전력관리서버(103)가 필터링 된 유효값들을 대체값으로 대체함으로써 전력공급의 효율성을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라 불필요한 데이터 전송량을 절감시킬 수 있게 된다.

1:HMI 장치 2:디스플레이 수단 3:메인전원부
5:서브전원부 7:절환스위치 10:컨트롤러
11:제어부 12:메모리 13:통신 인터페이스부
14:스위칭 제어부 15:부가서비스부 16:메인전원 감지부
17:서브전원 감지부 18:비교 및 판별부 19:전력데이터 생성부
20:전력데이터 선별부 100:전력 관리시스템 103:전력관리서버
108:공작기계

Claims

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컨트롤러와, 상기 컨트롤러로 상용전원을 공급하는 메인전원부와, 전원을 축전하되 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 컨트롤러로 축전된 보조전원을 공급하는 서브전원부로 구성되는 적어도 하나 이상의 HMI(Human machine interface) 장치;
상기 HMI 장치로부터 전송받은 전력데이터를 저장 및 모니터링 하는 전력관리서버를 포함하고,
상기 컨트롤러는
상기 메인전원부의 전압을 감지하여 메인측정값(V1)을 검출하는 메인전원 감지부;
상기 서브전원부의 전압을 감지하여 서브측정값(V2)을 검출하는 서브전원 감지부;
상기 메인측정값(V1)이 상기 서브측정값(V2) 이상일 때, 상기 메인전원부로부터 상용전원을 공급받되, 상기 메인측정값(V1)이 상기 서브측정값(V2) 미만일 때, 상기 서브전원부로부터 보조전원을 공급받도록 스위치를 제어하는 스위칭 제어부;
상기 메인측정값(V1) 및 상기 서브측정값(V2)을 포함하는 전력데이터를 생성하는 전력데이터 생성부;
상기 전력데이터 생성부에 의해 생성된 전력데이터를 상기 전력관리서버로 전송하는 제어부;
전력데이터 선별부를 더 포함하고,
상기 전력데이터 선별부는
상기 전력데이터 생성부에 의해 생성된 전력데이터를 입력받는 입력모듈;
기 설정된 제1 설정값(TH1) 및 제1 임계범위를 활용하여 상기 입력모듈에 의해 입력된 전력데이터의 메인측정값(V1)이 제1 설정값(TH1)을 기준으로 한 제1 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하는 제1 설정값 비교 및 판별모듈;
기 설정된 제2 설정값(TH1) 및 제2 임계범위를 활용하여 상기 입력모듈에 의해 입력된 전력데이터의 서브측정값(V2)이 제2 설정값(TH2)을 기준으로 한 제2 임계범위 이내에 포함되는지를 비교하는 제2 설정값 비교 및 판별모듈;
입력된 전력데이터에서, 상기 제1 설정값 비교 및 판별모듈 및 상기 제2 설정값 비교 및 판별모듈에 의해 유효값의 데이터는 남기되, 무효값의 데이터는 필터링 하는 방식으로 전력 선별데이터를 생성하는 전력 선별데이터 생성모듈을 포함하고,
상기 제어부는 상기 전력데이터 생성모듈에 의해 생성된 전력 선별데이터를 상기 전력관리서버로 전송하고,
상기 전력관리서버는
상기 컨트롤러로부터 전송받은 전력 선별데이터를 탐색하여 무효값으로 판단되어 누락된 데이터가 존재하는지를 탐색한 후, 누락된 데이터가 존재할 때, 1)누락된 데이터가 메인측정값일 때, 누락된 데이터를 제1 설정값(TH1)으로 대체하고, 2)누락된 데이터가 서브측정값일 때, 누락된 데이터를 제2 설정값(TH2)으로 대체하는 방식으로 전력 선별데이터를 전력데이터로 재생성하며, 재생성된 전력데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 관리시스템.
청구항 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 스위칭 제어부에 의해 상기 서브전원부로부터 보조전원을 공급받는 상태일 때, 현재 데이터 송수신 및 저장이 완료될 때, 상기 HMI 장치의 전원공급을 차단시키는 것을 특징으로 하는 전력 관리시스템.
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청구항 제5항에 있어서, 상기 전력데이터 선별부는 설정값 최적화모듈을 더 포함하고,
상기 설정값 최적화모듈은
기 설정된 주기(T) 동안의 전력데이터의 메인측정값(V1)들 전체가 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들이 모두 제1 설정값(TH1)의 제1 임계범위에 포함되지 않을 때, 주기(T) 동안의 메인측정값(V1)들의 평균값을 제1 설정값(TH1)으로 재설정하는 제1 설정값 재설정모듈;
기 설정된 주기(T) 동안의 전력데이터의 서브측정값(V2)들 전체가 제2 설정값(TH2)의 제2 임계범위에 포함되는지 아닌지를 판별하며, 만약 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들이 모두 제2 설정값(TH1)의 제2 임계범위에 포함되지 않을 때, 주기(T) 동안의 서브측정값(V2)들의 평균값을 제2 설정값(TH2)으로 재설정하는 제2 설정값 재설정모듈을 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1 설정값 재설정모듈 또는 상기 제2 설정값 재설정모듈에 의해 재설정된 제1 설정값(TH1) 또는 제2 설정값(TH2) 정보를 상기 전력관리서버로 전송하고,
상기 전력관리서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 재설정된 제1 설정값(TH1) 또는 제2 설정값(TH2)을 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 관리시스템.