KR200267251Y1 - 다중 모터 급수 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

다중 모터 급수 제어 시스템이 개시된다. 다중 모터 급수 제어시스템은 복수의 저수 탱크 각각에 대해 저수된 수위 레벨을 검출하는 수위검출부와, 저수탱크 각각으로 급수를 수행할 수 있도록 설치된 복수의 급수 모터와, 소정 개수의 상기 급수모터를 제어 대상 군으로 하여 그룹핑된 급수 모터군에 속한 급수 모터들중 상기 수위 검출부로부터 급수 요청신호가 발생된 저수탱크에 대응되는 급수 모터들에 대해 설정된 순차 구동 주기로 순차적으로 구동되도록 급수 모터 군의 급수 모터들의 구동을 제어하는 급수모터 제어부를 구비한다. 이러한 다중 모터 급수 제어 시스템에 의하면, 구동 대상 급수모터를 설정된 시간 간격을 두고 순차적으로 구동함으로써, 최대 순간 소비전력을 하나의 급수모터의 소비전력 정도로 낮추면서도 복수의 저장탱크로의 급수를 수행할 수 있다. 이러한 다중 모터 급수 제어시스템은 제한된 발전 설비의 전력공급능력에 맞게 전력 이용 효율을 높임으로써, 에너지 소비 시책에 부응할 수 있고, 그에 따른 전력수요가의 전력과금 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.

Description

다중 모터 급수 제어 시스템{water supply control system employing multi-motor}

본 고안은 다중 모터 급수 제어 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 순간 최대 소비 전력을 일정 범위 이내로 제한하면서 급수 모터들을 구동할 수 있도록된 다중 모터 급수 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공동으로 관리되고 있는 아파트 단지나 대형 건물에는 일시적으로 식수를 저장하였다가 해당 공급로로 공급할 수 있는 저장탱크가 다수 설치되어 있다.

또한, 각 저장탱크에 저수된 식수가 소모에 의해 설정된 보충 필요레벨 이하로 떨어지면, 원수 공급원으로부터 저장탱크로 급수가 이루어지도록 급수 시스템이 구축되어 있다.

그런데, 종래의 급수 시스템은 각 저장탱크로 급수를 수행할 수 있도록 설치된 급수모터들 각각을 독립적으로 구동하도록 구축되어 있어, 함께 구동되고 있는 급수모터의 수에 따라 순간 최대 전력 사용량이 변동 된다.

이 경우, 공동으로 관리되고 있는 아파트 단지는 급수모터가 모두 가동될 때에도 전력을 정상적으로 공급받을 수 있도록 전력공급 설비가 갖추어져야 한다. 그런데, 이러한 종래의 급수 시스템이 요구하는 순간 최대 소비 전력에 맞게 전력공급 설비가 갖추어지게 되면, 일부의 급수모터만 구동될 때에는 과잉 설비가 된다.

특히, 발전소의 신규 설립 및 유지에 막대한 자금이 소요되고, 에너지 자원이 부족한 국내 현실을 감안하여 전력 공급회사에서는 전력수요처에 공급되는 전력에 대한 과금 방식을 계약된 순간 최대 소비전력에 비례하여 누진적용 하는 방식을 취하고 있다. 이러한 전력소비 과금 방식에 의하면, 종래의 급수 시스템 방식은 급수모터가 모두 가동될 때의 순간 최대 소비 전력을 고려하여 공급 전력을 계약 및 전력 설비를 갖추어야 하기 때문에 설비의 과잉 이외에도 소비자의 전력요금 부담이 과중 되는 문제점이 있다.

또한, 공동 관리되는 각 급수모터중 어느 하나에 고장이 발생되었을 때 대체하기 위한 예비모터가 대부분 설치되어 있으나, 예비모터를 사용하고자 할 때는 관리자가 직접 구동을 위한 배선을 새로 하도록 되어 있어 작업의 불편함 및 고장시 신속한 대처가 어려운 단점을 안고 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 순간 최대 소비전력을 줄이면서도 정상적인 급수제어를 수행할 수 있는 다중 모터 급수 제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 유지 및 관리가 용이한 급수 제어 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다중 모터 급수 제어 시스템을 나타내 보인 블록도이고,

도 2는 도 1의 급수 모터 제어모듈의 상세 블록도이고,

도 3은 도 2의 일부 요소에 대한 실시예를 나타내 보인 도면이고,

도 4는 도 1의 급수모터 제어모듈의 제어대상 급수모터의 전력 제어회로의 일 예를 나타내 보인 개략적인 회로도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 수위 검출부 21 내지 26: 저수탱크

31 내지 36: 펌프(급수 모터) 40, 50: 예비 펌프(모터)

60, 70: 급수모터 제어모듈

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 다중 모터 급수 제어시스템은 복수의 저수 탱크 각각에 대해 저수된 수위 레벨을 검출하는 수위검출부와, 상기 저수탱크 각각으로 급수를 수행할 수 있도록 설치된 복수의 급수 모터와; 상기 수위 검출부로부터 출력되는 신호에 따라 상기 급수모터들을 제어하는 급수 모터 제어부를 구비하는 다중 모터 급수 제어시스템에 있어서, 상기 급수 모터 제어부는 소정 개수의 상기 급수모터를 제어 대상 군으로 하여 그룹핑된 급수 모터군에 속한 급수 모터들중 상기 수위 검출부로부터 급수 요청신호가 발생된 저수탱크에 대응되는 급수 모터들에 대해 설정된 순차 구동 주기로 순차적으로 구동되도록 상기 급수모터 군의 급수 모터들의 구동을 제어한다.

바람직하게는 상기 순차 구동 주기를 설정할 수 있는 시간 설정키가 마련된 키조작부;를 더 구비한다.

또한, 상기 급수 모터군에 속한 급수 모터들의 고장시 대체 구동할 수 있는 예비모터가 적어도 하나 상기 급수모터 제어부에 제어될 수 있도록 접속되어 있고, 상기 키 조작부에는 상기 예비모터를 상기 급수모터중 어느 하나와 대체구동 시킬 수 있도록 설정하는 키가 더 구비된다.

또한, 상기 급수 모터 제어부는 상기 급수모터 군에 속한 급수모터들에 대해 제어할 수 있도록 상기 급수모터군별로 각각 독립적으로 구축된 급수 모터 제어모듈을 구비하고, 상기 급수 모터 제어모듈에는 상기 급수 모터 제어모듈 상호간의 통신을 수행하는 통신부;가 더 구비된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다중 모터 급수 제어 시스템을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다중 모터 급수 제어 시스템을 나타내 보인 블록도이다.

도면을 참조하면, 다중 모터 급수 제어시스템은 수위 검출부, 급수모터 제어모듈(60)(70), 펌프(31 내지 36, 40, 50)을 구비한다.

펌프(31 내지 36, 40, 50)는 각 저장탱크(21 내지 26)의 수위레벨이 보충 필요레벨에 해당하면 원수 공급관(80)으로부터 대응되는 저장탱크(21 내지 26)로 급수를 할 수 있도록 분기된 급수관상에 설치되어 있다. 각 펌프(31 내지 36)는 내장된 급수 모터(미도시)에 의해 구동된다. 참조부호 40은 제1군으로 그룹핑된 펌프(31 내지 33)들 중 어느 하나를 대체할 수 있도록 설치된 예비 펌프이고, 참조부호 50은 제2군으로 그룹핑된 펌프(34 내지 36)들 중 어느 하나를 대체할 수 있도록 설치된 예비 펌프이다. 각 예비 펌프(40)(50)는 대체 대상군에 속한 급수펌프(31 내지 33)(34 내지 36)들의 공급관으로 급수가 이루어질 수 있도록 우회 급수로가 형성되어 있다.

참조부호 41 내지 43 및 54 내지 56은 우회 급수경로를 개폐시킬 수 있는 밸브이다.

이하의 설명에서는 각 펌프(31 내지 36)(40)(50)에 대해 본 고안의 제어대상 요소인 모터로 약칭하고, 동일 부재번호를 부여하여 설명한다.

수위 검출부는 각 저장탱크(21 내지 26)의 저수 레벨을 검출하여 대응되는 신호를 출력할 수 있는 수위 검출 센서(11 내지 16)들을 구비한다.

저수레벨 검출 센서(11 내지 16)는 알려진 다양한 방식이 적용될 수 있다.

예를 들면, 저수레벨 검출 센서(11 내지 16)는 저장탱크(21 내지 26) 내에 검출하고자 위치에 대응되게 높이를 달리하는 복수의 전극봉을 설치하고, 수위 레벨에 따른 전극봉 상호간의 도통 유무에 대응되는 신호를 출력하도록 하는 방식이 있다. 여기서 전극봉은 적어도 보충이 필요한 위치, 보충에 의한 수위 상승시 더 이상의 저수를 제한하기 위한 보충 완료 위치에 대응되게 전극봉을 설치한다. 그 밖에 저수레벨 검출센서(11내지 16은)는 수위 레벨에 연동되어 승/하강 되는 부레의 위치에 대응되는 신호를 출력하도록 하는 방식등 알려진 다양한 방식이 적용될수 있다.

급수 모터 제어부는 소정 개수의 급수모터씩을 제어 대상 군으로 하여 그룹핑된 급수 모터군에 속한 급수 모터들에 대해 대응되는 저수 레벨 검출센서(11 내지 13)(14 내지 16)로부터 급수 보충 요청신호가 발생된 저수탱크(21 내지 23)(24 내지 26)에 대응되는 급수 모터(31 내지 33)(34 내지 36)들에 대해 설정된 순차 구동 주기로 순차적으로 구동되도록 급수 모터 군에 속한 급수 모터(31 내지 33)(34 내지 36)들의 구동을 제어한다. 급수모터 군 끼리는 독립적으로 구동을 제어하거나, 또 다르게는 급수모터 군 상호간에도 순차구동이 이루어지도록 설정할 수 있다.

도시된 예에서 급수 모터 제어부는 두 개의 급수모터 군에 대응되는 급수 모터 제어모듈(60)(70)들을 구비한다. 각 급수 모터 제어모듈(60)(70)은 동일한 요소가 구비된다.

도시된 예에서는 3개씩 그룹핑된 저장탱크(21 내지 23)(24 내지 26)에 대해 급수를 제어할 수 있도록 해당 저수레벨 검출센서(11 내지 13)(14 내지 16) 및 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)와 접속되어 있다. 급수모터 제어모듈(60)(70) 상호간은 통신이 가능하도록 접속되어 있다. 이러한 통신기능에 의하면, 예비모터의 설정을 타 모듈에서도 할 수 있다.

통신방식은 유선 또는 무선방식이 적용될 수 있다.

급수모터 제어모듈(60)(70)은 제어대상으로 설정된 복수개의 저장탱크(21 내지 23)(24 내지 26)에 대응하는 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)가 설정된 최대구동 모터 개수 이내로 제한되도록 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)를 제어한다. 바람직하게는 저수 레벨 검출센서(11 내지 13)(14 내지 16)로부터 급수보충신호가 발생된 저장탱크(21 내지 13)(24 내지 26)의 개수가 2개 이상일 때 대응되는 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)가 순차적으로 즉, 동시 구동 구간이 발생되지 않도록 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)의 구동을 제어한다.

한편, 각 급수모터 제어모듈(60)(70)은 예비적으로 설치해놓은 예비모터(40)(50)를 제어할 수 있도록 결선되어 있다.

이러한 급수모터 제어모듈은 도 2에 도시된 바와 같이 중앙처리부(61)(71), 키조작부(62)(72), 표시부(63)(73), 모터 구동부(64)(74), 통신부(65)(75)를 구비한다.

키 조작부(62)(72)는 모듈(60)(70)에 속한 제어대상 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)의 순차구동을 제어할 수 있는 다수의 키가 마련된다.

바람직하게는 키 조작부(62)는 각 모터(31 내지 33)(34 내지 36)간 순차적으로 구동할 순차구동 주기를 설정할 수 있는 시간 설정키, 급수 모터를 식별하기 위한 식별번지를 설정할 수 있는 키, 예비모터로 대체되어야 할 번지 및 구동을 설정할 수 있는 키가 마련된다.

표시부(63)(73)는 중앙처리부(61)(71)에 제어되어 표시정보를 표시한다. 표시부(63)(73)는 또한, 중앙 처리부(61)(71)에 제어되지 않고, 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36) 또는 예비모터(40)(50)의 구동상태를 표시할 수 있도록 각 모터(31 내지 33)(34 내지 36)(40)(50)로의 전류도통에 연동되어 발광할 수 있게전류도통경로상에 접속된 표시기를 포함할 수 있다.

이러한 키조작부(62)(72)와 표시부(63)(73)의 예에 대해 제1급수모터 제어모듈을 예로 한 구조가 도 3에 도시되어 있다. 도면에서 참조부호 91a 내지 91d는 모터(31 내지 34)(40)들의 구동상태를 표시하는 표시기이고, 참조부호 92a 내지 92c는 중앙처리부(61)에 의한 모터 구동 제어 보다 우선적으로 모터(31 내지 33)의 전력공급경로를 온/오프 시킬 수 있는 전원 스위치이다. 참조부호 63d는 숫자 또는 문자를 표시할 수 있는 표시부이고, 참조부호 62a 내지 62d는 예비모터(40)의 대체 적용 번지 및 구동을 설정하는 키이다. 참조부호 62e는 구동 대상 급수 모터간 순차 구동주기를 설정하도록 로터리 형식으로 설치된 시간 설정키이다. 또한, 참조부호 66은 모듈과 타 요소와 연결시키는 각종 단자로서, 전원 입력단자, 수위 검출센서 출력신호 입력단다, 급수모터 및 예비모터 제어신호 출력단자들을 포함한다. 참조부호 67은 모듈로 인입되는 전원을 차단할 수 있도록 된 모듈 전원 스위치이다.

바람직하게는 기존의 급수시스템에서 저수레벨 검출센서(11 내지 16)의 신호에 따라 대응되는 급수모터(31 내지 36)를 독립적으로 구동하도록 기 설치된 급수모터 독립구동 드라이버(미도시)가 각 저수탱크(21 내지 26)별로 설치되어 있는 경우, 상기 모듈 전원 스위치(67)가 오프로 전환될 때 저수레벨 검출센서(11 내지 16)의 신호가 독립적으로 대응되는 급수모터 독립구동 드라이버를 통해 대응되는 급수모터(31 내지 36)를 독립적으로 구동할 수 있도록 모듈 전원 스위치(67)에 연동되어 해당 신호전송경로가 오픈 상태에서 온 상태로 접속되도록 모듈 전원 스위치의 결선구조를 형성시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 각 급수모터(31 내지 36)를 대응되는 저수레벨 센서의 신호에 따라 독립적으로 구동시키고자 할 경우 상기 모듈 전원 스위치(67)를 오프시키기만 하면 된다. 또한, 순차구동을 원할 경우 모듈 전원 스위치(67)를 온시키면, 급수모터 독립구동 드라이버로부터 대응되는 급수모터로의 신호 전송경로가 오픈된다.

다시 도 2로 돌아가서, 통신부(65)(75)는 각 급수모터(60)(70) 제어모듈 상호간의 통신 인터페이스를 담당한다.

중앙처리부(61)(71)는 제어대상 저장탱크(21 내지 23)(24 내지 26)들에 대응되는 수위검출부(10)의 센서(11 내지 13)(14 내지 16)로부터 출력되는 신호에 따라 급수가 필요한 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)가 구동되도록 모터 구동부(64)(74)를 제어한다.

중앙처리부(61)(71)내에는 타이머가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 중앙처리부(61)(71)에는 수위 검출부(10)에서 출력되는 신호가 아날로그 신호인 경우 디지털 신호로 변환 처리하는 아날로그-디지탈 변환기(A/D변환기)가 내장될 수 있다.

모터 구동부(64)(74)는 중앙처리부(61)(71)로부터 출력되는 구동신호에 따라 대응되는 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)로의 전력이 공급 또는 차단되도록 급수모터(31 내지 33)(34 내지 36)를 제어한다. 즉, 적용되는 모터가 2상 교류인 경우를 예로 도 4에 도시된 바와 같이 모터 구동부(64)는 전원(85)으로부터 모터(M1 내지 M3)(Ms)(31a 내지 33a)(40a)로의 전력공급경로상에 설치된 스위치(64a 내지 64c)의 온/오프 구동을 제어한다. 스위치(64a 내지 64c)는 릴레이 스위치가 적용될수 있다. 참조부호 92a 내지 92c는 급수모터 제어모듈(60)의 제어에 관계없이 급수모터(31a 내지 33a)로의 전력공급을 온/오프 할 수 있도록 앞서 설명된 전원 스위치이다.

이하에서 다중 모터 급수 제어 시스템의 동작을 살펴본다.

먼저, 제1센서(11)에서만 급수 보충요청신호가 출력되면, 제1급수모터 제어모듈(60)은 해당 급수모터 즉, 제1급수모터(31)가 구동되게 제어한다. 제1센서(11)의 굽수요청신호가 유지되고 있는 동안에 제2센서(12)에서도 급수 보충요청신호가 출력되면, 제1급수모터(31) 및 제2급수모터(32)가 설정된 순차구동주기에 따라 순차적으로 구동되게 제1급수모터(31) 및 제2급수모터(32)를 제어한다. 예를 들면, 순차구동주기가 1분으로 설정된 경우, 1분동안은 제1급수모터(31)만 구동시키고, 다음 일분동안은 제2급수모터(32)만 구동시키고, 다음 일분동안은 다시 제1급수모터(31)를 구동시키는 과정을 반복한다. 즉, 현재시점에서 급수 보충요청신호가 계속 유지되고 있는 저장탱크에 대응되는 급수모터가 복수개인 경우 각 급수모터가 설정된 순환 구동주기씩 순차적으로 구동되도록 각 급수모터를 제어한다.

한편, 급수모터 제어모듈(60)(70) 상호간에도 순차구동 되도록 급수 모터 제어모듈이 구축될 수 있다.

제6급수모터(36)(5분)를 현재 구동대상 순번의 급수모터로 하여 각 급수모터를 순차적으로 반복 구동한다.

한편, 이상에서 설명된 예와는 다르게 급수모터 제어모듈(60)(70) 상호간에는 독립적으로 구동되게 설정할 수 도 있다.

모듈(60)(70)별로 독립적으로 순차 구동하도록 설정되어 있고, 각 모듈(60)(70)은 임의의 시간에 최대 하나의 모터만 구동되도록 설정된 경우를 예로 설명한다.

제3급수모터(33)(3분)과 같은 방식으로 현재 구동대상 모터 즉, 제2급수모터(32) 및 제3급수모터(33)를 교번으로 반복 구동한다. 이와 동제6급수모터(36)(5분)를 현재 구동대상 급수모터로 재조정하여 각 급수모터(34)(36)를 순차적으로 반복 구동한다.

한편, 제2급수모터(32)가 고장난 것으로 판단되어, 예비모터(40)를 고장모터(32)대신 저장탱크(22) 급수용으로 구동시키고자 하는 경우에는 먼저, 제2급수모터(32)의 전원을 오프시키도록 전워 스위치(92b)를 오프 위치로 조작하고 예비모터(40)의 제2저장탱크(22) 유로가 열리도록 밸브(42)를 조작한다. 그리고 나서, 표시창(63a)에 제2급수모터(32)의 번지를 나타내는 숫자 2가 표시될 때까지 업/다운키(62a)(62b)를 조작한 후, 표시창(63a)에 2가 표시되면 설정키(SET키)를누른다. 그러면, 중앙처리부(61)는 예비모터가 제2급수모터(32) 대체용으로 설정됐다고 판단하고, 제2급수모터(32)에 대응되는 센서(12)로부터 급수 보충요청신호가 출력되면 해당 급수모터 제어모듈(60)은 예비모터(40)를 구동시킨다.

위의 예에서 고장난 제2급수모터(32)를 대체하기 위한 예비모터 대체 설정 조작은 모듈(60)(70)상호간의 통신이 가능하기 때문에 제2모듈(70)의 키조작부(62)를 통해서도 가능하다. 이 경우, 즉, 제2모듈(70)을 통해 예비모터를 제2급수모터(32)로 대체하도록 설정한 신호가 수신되면, 예비모터의 대체 설정 급수모터의 번지가 자신의 제어대상이 아닌 것으로 판단하고, 설정 정보를 타 모듈(60) 즉, 제1모듈(60)로 전송한다. 그러면, 제1모듈(60)은 전송된 예비모터 설정정보가 자신의 제어대상인 것으로 판단되면, 키조작부(62)을 통해 입력된 설정신호의 처리에 대해 설명된 것과 동일한 처리방식으로 수신된 정보에 대응되게 예비모터 설정정보를 처리한다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 고안에 따른 다중 모터 급수 제어 시스템에 의하면, 구동 대상 급수모터들에 대해 설정된 시간 간격을 두고 순차적으로 구동함으로써, 최대 순간 소비전력을 하나의 급수모터의 소비전력 정도로 낮추면서도 복수의 저장탱크로의 급수를 수행할 수 있다. 이러한 다중 모터 급수 제어시스템은 제한된 발전 설비의 전력공급능력에 맞게 전력 이용 효율을 높임으로써, 에너지 소비 시책에 부응할 수 있고, 그에 따른 전력수요가의 전력과금 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 복수의 저수 탱크 각각에 대해 저수된 수위 레벨을 검출하는 수위검출부와, 상기 저수탱크 각각으로 급수를 수행할 수 있도록 설치된 복수의 급수 모터와; 상기 수위 검출부로부터 출력되는 신호에 따라 상기 급수모터들을 제어하는 급수 모터 제어부를 구비하는 다중 모터 급수 제어시스템에 있어서,

   상기 급수 모터 제어부는

   소정 개수의 상기 급수모터를 제어 대상 군으로 하여 그룹핑된 급수 모터군에 속한 급수 모터들중 상기 수위 검출부로부터 급수 요청신호가 발생된 저수탱크에 대응되는 급수 모터들에 대해 설정된 순차 구동 주기로 순차적으로 구동되도록 상기 급수 모터 군의 급수 모터들의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 다중 모터 급수 제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 순차 구동 주기를 설정할 수 있는 시간 설정키가 마련된 키조작부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다중 모터 급수 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 급수 모터군에 속한 급수 모터들의 고장시 대체 구동할 수 있는 예비모터가 적어도 하나 상기 급수모터 제어부에 제어될 수 있도록 접속되어 있고,

   상기 키 조작부에는 상기 예비모터를 상기 급수모터중 어느 하나와 대체구동시킬 수 있도록 설정하는 키가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다중 모터 급수 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 급수 모터 제어부는

   상기 급수모터 군에 속한 급수모터들에 대해 제어할 수 있도록 상기 급수모터군별로 각각 독립적으로 구축된 급수 모터 제어모듈을 구비하고,

   상기 급수 모터 제어모듈에는 상기 급수 모터 제어모듈 상호간의 통신을 수행하는 통신부;가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다중 모터 급수 제어시스템.