KR20070104991A - 멀티 비례 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 제품을 통하여 전류 및 전압의 멀티 입출력이 가능하고, Modbus 통신을 통하여 다른 제품과의 호환성을 높인 멀티 비례 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전압 및 전류를 조절하여 출력하는 조절계; 상기 조절계에서 받은 입력값을 비례제어기로 전달하고, 외부 입출력을위하여 MODBUS RS-485통신부와 인터페이스를 구성하는 입출력 인터페이스; 상기 조절계에서 받은 입력값과 포텐셔미터에서 측정된 값을 비교하여 데드밴드보다 일정값 이상 차이가 발생할 경우 모터에 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 명령을 주어 밸브를 제어하는 비례제어기; 상기 비례제어기의 출력에 의하여 동작되는 모터; 상기 모터의 회전력을 감속시키는 감속기; 상기 모터의 위치값을 측정하는 포텐셔미터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 입출력 인터페이스와 연결되고 외부 PLC와의 신호를 송수신하는 MODBUS RS-485.2Ch통신부, 상기 모터에 의하여 오픈 또는 클로즈되는 밸브, 상기 밸브를 통과하는 유량을 검출하고 상기 조절계로 출력하는 유량계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

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Description

멀티 비례 제어 장치{Apparatus of muti-proportional control}

도 1은 본 발명에 따른 멀티 비례 제어 장치의 블록 구성도.

도 2는 본 발명에서의 데드 밴드를 설명하기 위한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 조절계 11 : MODBUS RS-485.2Ch 통신부

12 : PLC 13 : 입출력 인터페이스

14 : 비례제어기 15 : 모터

16 : 포텐셔미터 17 : 감속기

18 : 밸브 19 : 유량계

본 발명은 멀티 비례 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 제품을 통하여 전류 및 전압의 멀티 입출력이 가능하고, Modbus 통신을 통하여 다른 제품과의 호환성을 높인 멀티 비례 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 비례 제어(比例制御, proportional control) 장치란, 자동 제어 방식의 하나로, 목표점을 벗어날수록 목표점으로 돌아가려는 힘이 커지는 방식을 말한다. 특히, 온/오프 방식인 뱅뱅 제어보다 유연(smooth)하다.

이와 같은 비례 제어 장치는 각종 유압장치를 사용하는 산업용 기계, 사출성형기, 압출성형기등에서 기계의 위치와 압력을 제어하기 위하여 유압실린더가 사용되고 이 유압 실린더에 공급되는 기름의 양과 압력을 조정하여 원하는 힘과 위치를 제어하기 위하여 비례제어벨브(PROPORTIONAL VLAVE)가 사용된다. 또한, 기타 다양한 유량 조절 및 밸브 제어 분야에서도 널리 사용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 비례 제어 장치는 전압 입력이면 전압출력을, 전류 입력이면 전류출력만을 사용할 수 있게 되어서 사용자의 어려움과 전압, 전류를 제어하기 위한 각각의 제품을 사용하게 되어 이중의 비용을 추가하게 되는 어려움이 있으며, 다른 제품과의 호환성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 제품을 통하여 전류 및 전압의 멀티 입출력이 가능하고, Modbus 통신을 통하여 다른 제품과의 호환성을 높인 멀티 비례 제어 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 비례 제어 장치는, 전압 및 전류를 조절하여 출력하는 조절계; 상기 조절계에서 받은 입력값을 비례제어기로 전달하고, 외부 입출력을 위하여 MODBUS RS-485.2Ch통신부와 인터페이스를 구성 하는 입출력 인터페이스; 상기 조절계에서 받은 입력값과 포텐셔미터에서 측정된 값을 비교하여 데드밴드보다 일정값 이상 차이가 발생할 경우 모터에 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 명령을 주어 밸브를 제어하는 비례제어기; 상기 비례제어기의 출력에 의하여 동작되는 모터; 상기 모터의 회전력을 감속시키는 감속기; 상기 모터의 위치값을 측정하는 포텐셔미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입출력 인터페이스와 연결되고 외부 PLC와의 신호를 송수신하는 MODBUS RS-485.2Ch통신부, 상기 모터에 의하여 오픈 또는 클로즈되는 밸브, 상기 밸브를 통과하는 유량을 검출하고 상기 조절계로 출력하는 유량계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 멀티 비례 제어 장치는 카드 형태로 구성되어 시스템에 착탈이 용이하게 설치할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 조절계(10), MODBUS RS-485.2Ch통신부(11), PLC(12), 입출력 인터페이스(13), 비례제어기(14), 모터(15), 포텐셔미터(16), 감속기(17), 밸브(18) 및 유량계(19)를 포함한다.

조절계(10)는 전압 및 전류를 조절하여 출력하고, MODBUS RS-485.2Ch통신부(11)는 상기 입출력 인터페이스(13)와 연결되고 외부 PLC(12)와의 신호를 송수신한다.

입출력 인터페이스(13)는 상기 조절계(10)에서 받은 입력값을 비례제어기로 전달하고, 외부 입출력을위하여 MODBUS RS-485.2Ch통신부(11)와 인터페이스를 구성한다.

비례제어기(14)는 상기 조절계(10)에서 받은 입력값과 포텐셔미터(16)에서 측정된 값을 비교하여 데드밴드보다 일정값 이상 차이가 발생할 경우 모터(15)에 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 명령을 주어 밸브(18)를 제어한다.

모터(15)는 상기 비례제어기(14)의 출력에 의하여 동작되고, 포텐셔미터(16)는 상기 모터(15)의 위치값을 측정하며, 감속기(17)는 상기 모터(15)의 회전력을 감속시킨다.

또한, 밸브(18)는 상기 모터(15)에 의하여 오픈 또는 클로즈되고, 유량계(19)는 상기 밸브(18)를 통과하는 유량을 검출하여 상기 조절계로 출력한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 가장 큰 특징은 사용자가 입력 값을 전압 1 ~ 5V , 0 ~5V , 0 ~10V , 2 ~ 10V 전류 4 ~20mA 의 값을 입력하여 사용할 수 있고 출력 값 또한 입력 값과 같은 값을 사용할 수 있으므로, 하나의 제품을 통하여 전류 및 전압의 멀티 입출력이 가능하고 비용추가를 방지할 수 있다.

또한, 현재 현장에서 앞으로 흐름은 Modbus 통신(RS-485 2Ch)이 자체에 내장되어 다른 제품과의 호환성에서 탁월한 우수성을 지니고 있다.

이를 위하여 본 발명에서는, 먼저 유량계(19)는 상기 밸브(18)를 통과하는 유량을 검출하여 상기 조절계로 출력하고, 이에 따라 조절계(10)에서는 적정한 유량을 조절하기 위한 전압 및 전류를 조절하여 출력한다.

이때, 입력 값은 전압 1 ~ 5V , 0 ~5V , 0 ~10V , 2 ~ 10V 전류 4 ~20mA 의 값을 입력하는 것이 바람직하다.

한편, 모터(15)는 상기 비례제어기(14)의 출력에 의하여 동작되고, 포텐셔미터(16)는 상기 모터(15)의 위치값을 측정하며, 감속기(17)는 상기 모터(15)의 회전력을 감속시킨다.

이후, 비례제어기(14)는 상기 조절계(10)에서 받은 입력값과 포텐셔미터(16)에서 측정된 값을 비교하여 데드밴드보다 일정값 이상 차이가 발생할 경우 모터(15)에 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 명령을 주어 밸브(18)를 제어한다.

즉, 조절계(10)에서 받은 값과 현재의 포텐셔미터(16)값을 비례제어기(14)에서 비교하여 데드 밴드(DEAD BAND)값 보다도 큰 차이가 날 때 모터(15)에 오픈 또는 클로즈 명령을 주어서 밸브(18)를 이동시킨다.

또한, 밸브(18)가 이동해서 포텐셔미터(16)값이 조절계(10)에서 보내온 값과 비교하여 데드 밴드값 이내에 들어오면 모터(18)를 정지시킨다. 이와 같이 데드 밴드는 현장상황에 따라 설정 값에 의해 조절되며 0~7.5% 의 범위 내에서 최적의 상태를 유지하게 된다.

상기에서, 예로서 사용자가 데드 밴드(Dead Band)를 0.5%에 설정하였다면, 도 2에 도시된 바와 같이 풀 클로즈(Full Close) 위치에서 풀 오픈(Full Open) 방향으로 이동할 때 조절계에서 50%의 입력 값을 입력하였을 때 현 위치의 위치 값과 비교하여 50%에 값과 근사치 값인 49.5~50.5% 에 도달하였을 때 정지하게 된다.

이 근사치 값의 범위를 0 ~ 7.5% 까지 사용자가 임의로 설정하여 사용할 수 있게 된다. 관성이 작은 밸브의 경우는 설정 값이 0.5 ~ 2.5% 가 최적의 설정이고 관성이 큰 밸브의 경우 설정 값이 2.5 ~ 7.5% 까지 설정하여 사용하므로 써 밸브의 기계적인 장치의 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다.

한편, 입출력 인터페이스(13)는 상기 조절계(10)에서 받은 입력값을 비례제어기로 전달하고, 외부 입출력을위하여 MODBUS RS-485.2Ch통신부(11)와 인터페이스를 구성하며, MODBUS RS-485.2Ch통신부(11)는 상기 입출력 인터페이스(13)와 연결되고 외부 PLC(12)와의 신호를 송수신한다.

따라서, Modbus 통신(RS-485)으로 멀티 비례 제어 장치 원격 제어하여 모터(18)를 콘트롤할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 멀티 비례 제어 장치는 카드 형태로 구성하여 시스템에 착탈이 용이하게 설치할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티 비례 제어 장치에 의하면, 사용자가 입력 값을 전압 1 ~ 5V , 0 ~5V , 0 ~10V , 2 ~ 10V 전류 4 ~20mA 의 값을 입력하여 사용할 수 있고, 출력 값 또한 입력 값과 같은 값을 사용할 수 있으며 20~4mA 반대의 출력값도 하나의 제품을 통하여 전류 및 전압의 멀티 입출력이 가능하고 비용추가를 방지할 수 있다. 종래 사용하고 있는 제품들은 전압 입력이면 전압출력을, 전류 입력이면 전류출력만을 사용할 수 있게 되어서 사용자의 어려움과 이중의 비용을 추가하게 되는 어려움이 있다. 또한, 현재 현장에서 앞으로 흐름은 Modbus 통신이며 본 발명은 (RS-485 2Ch)이 자체에 내장되어 밸브를 제어할 수 있고 다른 제품과의 호환성에서 탁월한 우수성을 지니고 있으며, 사용자의 많은 제어케이블들이 없이 통신제어가 가능하므로 경제적인 비용부담을 확연히 줄이고 고도로 발달 되어가는 FA 제어에 많은 이 바지를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전압 및 전류를 조절하여 출력하는 조절계;

   상기 조절계에서 받은 입력값을 비례제어기로 전달하고, 외부 입출력을위하여 MODBUS RS-485.2Ch통신부와 인터페이스를 구성하는 입출력 인터페이스;

   상기 조절계에서 받은 입력값과 포텐셔미터에서 측정된 값을 비교하여 데드밴드보다 일정값 이상 차이가 발생할 경우 모터에 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 명령을 주어 밸브를 제어하는 비례제어기;

   상기 비례제어기의 출력에 의하여 동작되는 모터;

   상기 모터의 회전력을 감속시키는 감속기;

   상기 모터의 위치값을 측정하는 포텐셔미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 비례 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 입출력 인터페이스와 연결되고 외부 PLC와의 신호를 송수신하는 MODBUS RS-485.2Ch통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 비례 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 모터에 의하여 오픈 또는 클로즈되는 밸브와;

   상기 밸브를 통과하는 유량을 검출하고 상기 조절계로 출력하는 유량계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 비례 제어 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 멀티 비례 제어 장치는 카드 형태로 구성되어 시스템에 착탈이 용이하게 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 비례 제어 장치.

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