KR20120022227A - 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기 제어반과 현장에 설치된 현장제어반이나 중앙감시실 사이에 제어전원의 공급을 위한 2선의 전력선만을 포설하고, 이 전력선을 통하여 상호간 MODBUS 데이터를 송수신을 병행하게 함으로써 디지털 제어가 이루어지도록 함과 동시에 MODBUS 방식의 타 기기와 연동이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부로부터 전력선을 통해 전원을 공급받아 마그네틱 릴레이의 동작에 의해 전동기 및 전력부하에 전기를 공급하고, 전동기제어반 도어부에 설치된 도어조작유닛(DOU : Door Operate Unit)과 내부에 설치된 중앙제어유닛(CCU : Center Control Unit)이 제어전원공급선에 의해 연결되어 상기 제어전원공급선을 통해 중앙제어유닛과 도어조작유닛 사이에 전원공급과 MODBUS 방식의 통신이 병행하여 이루어지고, 아울러 동력공급용 전선에 설치된 전류 계측기로부터 전류의 흐름 상태를 상기 중앙제어유닛이 인식하여 과전류 발생시 상기 마그네틱 릴레이를 제어하도록 구성된 제어반;
상기 전동기제어반의 도어에 설치되며, 제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 동작전원을 공급받음과 아울러 제어명령을 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 전력선 통신을 하는 도어조작유닛;
상기 전동기 제어반으로부터 원격지에 위치하며, 상기 전동기제어반으로부터 제어전원공급선을 통해 전원을 공급받아 동작하고, 상기 전동기제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 제어명령을 상기 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 공급하는 현장조작유닛(LOU : Local Operate Unit)을 갖는 현장설치반;으로 구성된다.

Description

전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치{Control Device for Electric Motor and Electric Power Load Using Power Line}

본 발명은 전력선 통신을 이용하여 전동기 및 전력부하를 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어전원 공급선에 전력선(PLC : Power Line Communication)을 병행하여 전기사용 장소에 설치된 전동기 및 전력부하를 전동기제어반, 현장설치반, 또는 중앙감시실에서 제어전원 공급선을 사용하여 상호간 디지털 통신으로 수동 또는 자동으로 제어하며, 또한 온/오프, 과부하 등의 상태를 인식하여 표시하고 감시할 수 있는 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치에 관한 것이다.

종래의 아날로그 방식 전동기 및 전력부하 제어장치는, 교류전원을 입력받는 전원입력부와, 상기 전원입력부의 전원을 수동으로 온/오프하거나 과부하시 회로차단을 위한 배선용 차단기와, 상기 배선용 차단기를 통한 전원의 공급을 제어하여 전동기 및 전력부하를 구동시키는 마그네틱 릴레이부와, 전동기 및 전력부하에 공급된 전류를 검출하여 과전류를 차단하는 과전류 릴레이와, 전동기 및 전력부하 제어반 문에 설치되어 사용자의 조작에 의해 마그네틱 릴레이부를 제어하여 전동기 및 전력부하의 운전을 하기 위한 조작부와, 상기 조작부의 조작에 의해 제어되는 상태를 표시하는 상태표시부와, 상기 전동기 또는 전력부하에 공급되는 전류를 검출하여 표시하는 전류표시부로 구성된다.

또한, 전동기나 전력부하가 설치된 현장에 현장설치반을 설치하여 상기 부하의 운전을 제어하게 된다.

그러나 이러한 종래의 아날로그 방식의 전동기 및 전력부하 제어장치는 마그네틱 릴레이부의 다수의 릴레이와, 전류표시부, 과전류 릴레이, 문에 장착된 조작 스위치, 현장설치반, 원격제어반 등의 구성 부품등이 다수의 배선에 의해 연결되어야 하고, 이로인해 배선의 복잡함과 아울러 장치의 부피도 커지고, 다수의 제작인원이 소요되며, 변경시 어려움이 있고, 현장설치반, 원격제어반 설치시 설치비용이 증가하게 된다.

또한, 기능의 변경이나 추가시에 기존의 제어회로 변경이 복잡하여 이로인한 비용도 크게 증가되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 전동기 및 전력부하 제어반과 현장에 설치된 현장설치반이나 중앙감시실 사이에 제어전원의 공급을 위한 2선의 전력선만을 포설하고, 이 전력선을 통하여 상호간 MODBUS 데이터로 송수신을 병행하게 함으로써 디지털 제어가 이루어지도록 함과 동시에 MODBUS 방식의 타 기기와 연동이 가능하도록 하는 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치는, 외부로부터 전력선을 통해 전원을 공급받아 마그네틱 릴레이의 동작에 의해 전동기 및 전력부하에 전기를 공급하고, 전동기제어반 도어부에 설치된 도어조작유닛(DOU : Door Operate Unit)과 내부에 설치된 중앙제어유닛(CCU : Center Control Unit)이 제어전원공급선에 의해 연결되어 상기 제어전원공급선을 통해 중앙제어유닛과 도어조작유닛 사이에 전원공급과 MODBUS 방식의 통신이 병행하여 이루어지고, 아울러 동력공급용 전선에 설치된 전류 계측기로부터 전류의 흐름 상태를 상기 중앙제어유닛이 인식하여 과전류 발생시 상기 마그네틱 릴레이를 제어하도록 구성된 제어반;

상기 전동기제어반의 도어에 설치되며, 제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 동작전원을 공급받음과 아울러 제어명령을 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 전력선 통신을 하는 도어조작유닛;

상기 전동기 제어반으로부터 원격지에 위치하며, 상기 전동기제어반으로부터 제어전원공급선을 통해 전원을 공급받아 동작하고, 상기 전동기제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 제어명령을 상기 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 공급하는 현장조작유닛(LOU : Local Operate Unit)을 갖는 현장설치반;으로 구성된다.

상기 전동기제어반의 중앙제어유닛은

동작 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 상태표시부;

외부에 지령하는 릴레이 출력부;

외부의 측정값을 입력받는 외부입력부;

자체 ID를 저장하는 ID 저장부;

전류 감지부의 입력에 따라 릴레이를 제어하여 상기 마그네틱 릴레이의 동작을 제어하며, 도어조작유닛 및 현장설치반, 그리고 원격지의 중앙통제반과 MODBUS 방식으로 통신하는 마이콤;

전류계측기로부터 감지된 전류값을 전선을 통해 입력받아 과전류상태를 판단하는 과전류 감시부;

제어전원 공급선에 결선되어 MODBUS 방식으로 통신하는 전력선 통신부;

상기 부품에 전원을 공급하는 전원부;구성된다

상기 도어조작 유닛 및 현장설치반 유닛은 각각

동작 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 상태표시부;

조작명령을 입력하기 위한 조작 스위치부;

자체 ID를 저장하는 ID 저장부;

전력선통신부을 통해 도어조작유닛 및 현장설치반, 그리고 원격지의 중앙통제반과 MODBUS 방식으로 통신하며, 제어명령을 전력선통신부를 통해 상기 중앙제어유닛으로 공급하는 마이콤;

제어전원 공급선에 결선되어 MODBUS 방식으로 통신하는 전력선 통신부;

상기 부품에 전원을 공급하는 전원부;구성된다

이와 같은 본 발명은 제어전원 공급선을 통해 전원을 공급하면서 MODBUS에 의한 디지털 통신을 병행함으로써 기존의 복잡한 배선을 2선화하여 배선의 간결화에 따른 설치의 신속성과 추가, 변경 시 간편성에 따른 설치 자재의 절감효과를 가져온다.

특히 전선 및 전기배관 자재의 절감은 생산 시 소요되는 에너지 절감효과로 탄소 배출량을 줄이는 데도 큰 도움을 준다.

또한, 전동기제어반의 중앙제어유닛과 현장설치반의 현장조작유닛이 제어전원 공급선에 의해 연결되어 전원공급 및 디지털 통신을 병행함으로써 전동기전원 공급이 오프 되어도 이후 재 기동 시에 현장조작유닛을 통해 중앙제어유닛에 조작명령을 인가할 수 있어 현장설치반의 조작에 의해 곧바로 재기동이 이루어질 수 있다.

그러므로, 재 기동 시에 굳이 전동기제어반의 위치까지 운영자가 이동하지 아니하고 현장에서 전동기 및 전력부하의 작동이 이루어지도록 하는 것이다.

도1은 본 발명의 구성을 보인 도.
도2는 도1의 각 부분의 상세 블럭도.

이와같이 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에서, 본 발명은 크게, 전동기제어반(100), 전동기제어반 전면도어(200), 현장 제어반(300)으로 구성된다.

전동기제어반(100)은 전원 공급선(110)을 통해 외부로부터 전원을 공급받아 현장에 설치된 전동기 및 전력부하(320)에 전기를 공급 및 차단하기 위한 장치로써, 상기 전원 공급선(110)상에는 인입위치로부터 메인차단기(120), 개별차단기(130), 마그네틱 릴레이(140), 전류계측기(160)가 순차적으로 설치되 있으며, 이를 제어하기 위해 내부에 중앙제어유닛(150), 전면도어에 도어조작유닛(210)을 설치하고, 현장설치반(300)에 현장조작유닛(310)을 설치하여 도어조작유닛 제어전원공급선(191)과 현장조작유닛 제어전원공급선(192)을 중앙제어유닛(150)과 제어전원용 차단기(180)에 연결하고 전기를 인가하면 전원공급과 동시에 상호간 MODBUS 방식의 디지털통신을 병행하여 마그네틱 릴레이(140)의 동작을 제어하고 전동기 및 전력부하(320)에 전기를 공급 및 차단하게 되며, 또한 전류계측기(160)로부터 검출되는 전류가 과전류일 경우 마그네틱 릴레이(140)를 동작시켜 전동기 및 전력부하(320)를 보호한다.

이는 곧, 제어전원 공급선에 MODBUS 방식의 디지털통신을 병행하여 제어하는 신개념 전동기 및 전력부하 제어반이다.

상기 제어전원 공급선(190)에 제어전원용 차단기(180)가 설치되어 중앙제어유닛(150), 도어조작유닛(210), 현장설치반(300)에 현장조작유닛(310)에 전원을 공급하고 보호하게 된다.

도어조작유닛(210)은 함체 형태의 전동기 제어반(100)의 케이스 전면부에 장착되는 것으로, 중앙제어유닛(150)에 조작명령을 인가하기 위한 키입력부(211)가 설치되어 있으며, 도어조작유닛 전력공급선(191)을 통해 중앙제어유닛(150)과 연결된다.

이때, 제어전원 공급선(190)과 도어조작유닛 전력공급선(191)이 서로 결선됨으로써 이를 통해 중앙제어유닛(150)과 도어조작유닛(210)에 동작전원을 공급하고, 또한 중앙제어유닛(150)과 도어조작유닛(210), 그리고 원격지의 중앙통제반 사이에 MODBUS를 이용한 디지털 통신이 이루어지는 것이다.

현장설치반(300)은 모터, 펌프 등의 전동기 및 전력부하(320)를 가지며, 현장조작유닛(310)이 된다.

전력부하(320)는 상기 제어반(100)으로부터 인출되는 동력선으로부터 동력을 공급받도록 설치되며, 현장조작유닛(310)은 현장조작유닛 전원공급선(192)을 통하여 제어전원 공급선(190)에 결선된다.

따라서, 현장조작유닛 전원공급선 (192)을 통하여 제어전원을 공급받음과 아울러 중앙제어유닛(150)과 도어조작유닛(210), 현장조작유닛(310), 그리고 원격지의 중앙통제반 사이에 MODBUS를 이용한 디지털 통신이 이루어지며, 키입력부(311)를 통해 중앙제어유닛(150)에 조작명령을 인가하게 된다.

이러한 중앙제어유닛(150), 도어조작유닛(210), 현장설치반(310) 간의 운용관계를 도2를 참조하여 상세히 설명한다.

중앙제어유닛(150)은 부하계측기(160)로부터 검출된 부하 크기를 외부입력단자(153)를 통해 입력받아 전력상태 검사부(156)에서 전력부하(320)의 과부하 상태를 판단하게 된다.

과부하 상태인 경우 마이콤(155)은 릴레이(152)를 제어하여 외부의 마그네틱 릴레이(140)를 오프시키게 된다.

따라서, 동력공급은 차단되어 모터, 펌프 등의 전력부하(320)의 과부하 상태가 해소된다.

상태표시부(151)는 마이콤(155)의 제어에 따라 중앙제어유닛(150)의 동작상태를 표시하며, ID 저장부(154)는 자신의 고유 ID를 저장하고 있어서 전력선을 이용한 MODBUS 통신시에 자신의 위치를 확인하는 것이다.

전력선 통신부(158)는 제어전원 공급선(190)을 통해 도어조작유닛(210)의 통신통신부(216)와 현장조작유닛(310)의 전력선통신부(316)에 그리고 원격지의 중앙통제반(500) 사이에 MODBUS를 이용한 디지털 통신이 이루어진다.

전원부(157)는 제어전원 공급선(190)을 통해 공급된 전원을 중앙제어유닛(150)이 동작할 수 있는 전원으로 변환하여 공급한다.

도어조작유닛(210)의 전력선 통신부(216)는 도어조작유닛 전원공급선(191)을 통하여 중앙제어유닛(150)의 전력선 통신부(158)와 통신하게 되며, 키입력부(211)를 통해 관리자로부터 입력되는 조작명령 즉, 전력부하(320)의 온/오프 명령을 마이콤(214)에서 인가받아 ID 저장부(213)에 저장된 ID와 함께 전력선 통신부(216)를 통하여 송출하고, 이에따라 중앙제어유닛(150)의 마이콤(155)에서 이의 조작명령을 인가받아 릴레이(152)를 제어함으로서 마그네틱 릴레이(140)를 온/오프 하게 된다.

따라서, 도어조작유닛(210)의 조작명령에 따라 마그네틱 릴레이(140)가 절환되어 전력부하(320)의 동작을 제어하게 된다.

상태표시부(212)는 중앙제어유닛(150)의 상태표시부(158)와 동일하게 표시한다.

전원부(240)는 도어조작유닛 전원공급선(191)을 통해 공급된 전원을 도어조작유닛(210)이 동작할 수 있는 전원으로 변환하여 공급한다.

현장조작유닛(310) 또한 도어조작유닛(210)과 동일하게 구성되는데, 현장조작유닛 전원공급선(192)이 제어전원 공급선(190)과 연결됨으로써 이를 통해 전원공급은 물론 MODBUS를 이용한 조작명령의 전송이 가능하게 된다.

즉, 현장에 설치된 현장조작유닛(310)의 키입력부(311)를 통해 관리자로부터 입력되는 조작명령 즉, 전력부하(320)의 온/오프 명령 마이콤(314)에서 인가받아 ID 저장부(313)에 저장된 ID와 함께 전력선 통신부(316)를 통하여 송출하고, 이에따라 중앙제어유닛(150)의 마이콤(155)에서 이의 조작명령을 수행하여 릴레이(152)를 제어함으로서 마그네틱 릴레이(140)를 제어하게 된다.

따라서, 현장조작유닛(310)의 조작명령에 따라 마그네틱 릴레이(140)가 절환되어 전력부하(320)를 제어한다.

상태표시부(312)는 중앙제어유닛(150)의 상태표시부(151)와 동일하게 표시한다.

결국, 원격지의 현장설치반에서 도 제어반(100)에 설치된 도어조작유닛(210)과 동일하게 전력부하(320)의 제어가 가능하게 된다.

한편, 정지 후 전력부하를 재기동하는 경우 마그네틱 릴레이(140)를 동작시켜 전력부하(320)에 동력을 다시 공급하고자 하는 경우에도 제어 전원공급선(190)과 현장조작유닛 전원공급(192)을 통해 현장조작유닛(310)과 연결되어 있으므로 전원공급 및 MODBUS를 통한 통신이 이루어져 중앙제어유닛(150)으로 조작명령을 전송할 수 있는 것이다.

즉, 관리자가 전력부하(320)를 재기동하기 위하여 제어반(100)이 설치되는 위치까지 이동하지 않아도 현장에서 곧바로 전력부하(320)를 재 기동시킬 수 있는 것이다.

그리고, 제어전원 공급선(190), 제2 도어조작유닛 전원공급선(191), 현장조작유닛 전원공급선(192)을 통해 MODBUS 방식에 의해 디지털통신을 하고, 외부 제어관련기기(400)를 동일 제어선에 MODBUS 방식으로 접속하면 제어, 측정, 기록, 통신 등을 할 수 있어 다양한 응용이 가능하게 된다.

100 : 전동기 제어반 110 : 전원 공급선
120 : 메인 차단기 130 : 개별 차단기
140 : 마그네틱 릴레이 150 : 중앙제어유닛(CCU)
160 : 전류 계측기
151 : 상태표시부 152 : 출력 릴레이
153 : 외부입력부 154 : ID 저장부
155 : 마이콤 156 : 과전류 감시부
157 : 전원공급부 158 : 전력선 통신부
160 : 전류 계측기 180 : 제어전원용 차단기
190 : 제어전원 공급선 191 : 도어조작유닛 전원공급선
192 : 현장조작유닛 전원공급선 200 : 전동기제어반 전면도어
210 : 도어조작유닛(DOU) 211 : 조작 스위치부
212 : 상태표시부 213 : ID 저장부
214 : 마이콤 215 : 전원공급부
216 : 전력선 통신부 300 : 현장설치반
310 : 현장조작유닛(LOU) 311 : 조작 스위치부
312 : 상태표시부 313 : ID 저장부
314 : 마이콤 315 : 전원공급부
316 : 전력선 통신부 320 : 전동기 및 전력부하
400 : 외부원격제어 기기

Claims (3)

1. 외부로부터 전력선을 통해 전원을 공급받아 마그네틱 릴레이의 동작에 의해 전동기 및 전력부하에 전기를 공급하고, 전동기제어반 도어부에 설치된 도어조작유닛(DOU : Door Operate Unit)과 내부에 설치된 중앙제어유닛(CCU : Center Control Unit)이 제어전원공급선에 의해 연결되어 상기 제어전원공급선을 통해 중앙제어유닛과 도어조작유닛 사이에 전원공급과 MODBUS 방식의 통신이 병행하여 이루어지고, 아울러 동력공급용 전선에 설치된 전류 계측기로부터 전류의 흐름 상태를 상기 중앙제어유닛이 인식하여 과전류 발생시 상기 마그네틱 릴레이를 제어하도록 구성된 제어반;
   상기 전동기제어반의 도어에 설치되며, 제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 동작전원을 공급받음과 아울러 제어명령을 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 전력선 통신을 하는 도어조작유닛;
   상기 전동기 제어반으로부터 원격지에 위치하며, 상기 전동기제어반으로부터 제어전원공급선을 통해 전원을 공급받아 동작하고, 상기 전동기제어반 내부의 중앙제어유닛과 상기 제어전원공급선에 의해 연결되어 제어명령을 상기 제어전원공급선을 통해 MODBUS 방식으로 상기 중앙제어유닛에 공급하는 현장조작유닛(LOU : Local Operate Unit)을 갖는 현장설치반;으로 구성된 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전동기제어반의 중앙제어유닛은 동작 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 상태표시부;
   외부에 지령하는 릴레이 출력부;
   외부의 측정값을 입력받는 외부입력부;
   자체 ID를 저장하는 ID 저장부;
   전류 감지부의 입력에 따라 릴레이를 제어하여 상기 마그네틱 릴레이의 동작을 제어하며, 도어조작유닛 및 현장설치반, 그리고 원격지의 중앙통제반과 MODBUS 방식으로 통신하는 마이콤;
   전류계측기로부터 감지된 전류값을 전선을 통해 입력받아 과전류상태를 판단하는 과전류 감시부;
   제어전원 공급선에 결선되어 MODBUS 방식으로 통신하는 전력선 통신부;
   상기 부품에 전원을 공급하는 전원부;구성된 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 도어조작 유닛 또는 현장설치반 유닛은 각각 동작 상태를 시각적으로 확인할 수 있는 상태표시부;
   조작명령을 입력하기 위한 조작 스위치부;
   자체 ID를 저장하는 ID 저장부;
   전력선통신부을 통해 도어조작유닛 및 현장설치반, 그리고 원격지의 중앙통제반과 MODBUS 방식으로 통신하며, 제어명령을 전력선통신부를 통해 상기 중앙제어유닛으로 공급하는 마이콤;
   제어전원 공급선에 결선되어 MODBUS 방식으로 통신하는 전력선 통신부;
   상기 부품에 전원을 공급하는 전원부;구성된 전력선을 이용한 전동기 및 전력부하 제어장치.

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