KR20160129428A

KR20160129428A - Ffu/efu 통합 모니터링 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20160129428A
Application number: KR1020150061584A
Authority: KR
Inventors: 남승백; 윤종보; 김하이준
Original assignee: (주)신성이엔지
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2016-11-09

Abstract

본 발명은 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 된 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

Description

FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템{Method and system for integration monitoring of FFU and EFU}

본 발명은 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU(fan filter unit) 또는 EFU(equipment filter unit)에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 된 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.

일반적인 Fan Filter Unit(이하 FFU) 또는 Equipment Fan Unit(이하 EFU)는 클린룸 내의 장비특성 및 환경에 맞게 Unit의 크기 및 Unit의 Fan Motor 타입이 선정되어 사용되며, 현재까지 주로 사용되고 있는 unit의 Fan Motor는 크게 AC 모터와 BLDC 모터로 분류된다.

이와 같은, 각각의 모터 구동방식이 달라서 이를 제어하는 컨트롤러(Controller) 또한 다르게 설치되어 사용되고 있으며, 클린룸 내에서 적어도 수개에서 수십개까지 각각의 공정장비에 설치되어 운용되고 있다. 이들을 각각 운전시키거나 관리하기 위해서는 각 Unit 끼리 통신 네트웍을 구축하여 상위 모니터링 제어기기가 필요하게 된다.

상위 모니터링 제어기기는 공정장비에 설치되어 있는 각 Unit의 통신 네트웍 망을 이용하여 Unit와의 통신 프로토콜을 이용하여 최대 32대 까지 각각의 제어 및 상태확인이 가능하도록 하여 현장에서 FFU 또는 EFU의 실시간 정상운전 상태의 확인이 용이하도록 한다.

한편, 기존에는 각각의 공정장비에 설치되는 Unit는 동일한 종류끼리(AC or BLDC) 설치되어 운용되어 왔다. 또한, 이들을 통신 네트웍하여 관리하는 상위 모니터링 제어기기도 Unit 종류에 맞게 별도로 구성되어 각각 운용되었다.

그러나 클린룸 관련 기술의 발달로 새로운 기술의 제품이 개발되었고 기존 제품의 교체시기가 도래함과 기존 제품이 가지고 있는 단점과 같은 원인으로 인하여 동일 타입의 Unit로 구성 설치 운용이 아닌 각 장비의 특성 및 필요에 따라 새로운 BLDC 제품의 Unit을 혼용하여 사용할 수 밖에 없는 상황에 있다.

하지만 AC FFU/EFU의 제어방식(0~100%)과 신규 개발 제품인 BLDC FFU/EFU의 제어방식(0~2500rpm)의 차이로 인하여 기존 시스템에 융화 되지 못하고 새로운 시스템으로 추가를 하는 방식으로만 구성이 가능한 상태이다.

이는 제어방식의 차이로 AC PWM EFU은 0~100% range / Open Loop Control인데 반해, BLDC EFU은 0~2500 RPM / Close Loop(Feedback) Control 을 사용하며, 프로토콜(PROTOCOL) 차이, 제어 설정 방식과, Controller별 ALARM 차이, 새로운 제품의 설정법에 대한 기존 고객의 이질감, 현장 인력들이 기존 시스템(AC PWM) 방식의 제어설정에 익숙해져 있고 추가 교육에 따른 시간적, 금전적 손실이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 모니터링용 통신 기기 및 BMS(PC Program)의 변경이 힘들고, 추가로 각각의 업체들에 차이로 인한 혼용의 사용의 어려움이 발생하고 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2015-0018961(공개일자 2015년02월25일)

본 발명은 이상과 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 된 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 FFU/EFU 통합 모니터링 방법은, 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 이루어진다.

본 발명의 다른 관점에서 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템은, 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 구성된다.

이상과 같이 본 발명에서 추구하는 기술적 문제 해결은 종래의 시스템 AC PWM EFU에서 불량 발생 및 변경, BLDC 시스템 추가/교체 시 제조사와 장소에 관계 없이 적용가능하며 변경시 노이즈 최소화 가능하며, 펌웨어(Firmware Upgrade) 가능 여부와 제품교체의 필요 여부 판단 후 진행이 가능한 장점이 있다.

본 발명은 종래의 설치 시스템 종류별로 MCUL/LV32를 각각 분리하여 설치할 필요 없이 하나의 통합 제어기를 통해 32대의 시스템 제어가 가능하므로 모니터링 비용을 절감할 수 있고, 시스템 설치 및 세팅(Setting), 관리의 용이(AUTO SCAN 기능 및 프로토콜상의 자동인식 기능으로 좀 더 다양한 생산 환경 모니터링 가능)한 장점이 있다.

본 발명은 종래의 시스템과 하드웨어가 동일하여 하드웨어 버전에 따라 펌웨어(Firmware Upgrade)만으로 변경이 가능(H/W상 불가능버전은 제품 교체 필요)한 장점이 있다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 FFU/EFU 통합 모니터링 시스템의 단일 팬 모터들의 연결 관계를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 FFU/EFU 통합 모니터링 시스템의 통합 팬 모터들의 연결 관계를 나타낸 구성도이다.
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 통합 팬 모터들의 제어 테이블을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 통합 팬 모터들의 그룹 또는 혼합그룹으로 연결된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 모니터링 기기 사용시 제품간의 구별하기 위한 예시도이다.

이하, 본 발명의 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 FFU/EFU 통합 모니터링 시스템의 단일 팬 모터들의 연결 관계를 나타낸 구성도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템은, 클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 된 것으로, 다수개의 통합 팬 모터와 통합 제어기 및 상위 모니터링 제어기기로 구성된다.

본 발명은 기존 시스템의 비효율적인 부분을 해결하기 위해 Unit별, 제어기별 혼용 사용 시 이들을 각각 모니터링 기기가 자동으로 검색(Auto Scan)및 인식하여 각각의 통신 프로토콜에 맞게 각 Unit와 통신 네트웍을 이루어 별도의 통신 네트웍 구축 및 별도의 제품군별 모니터링 기기 설치되지 않고 기존 단일 Unit 과 같은 형태에서 사용한 방식과 동일하게 운용할 수 있도록 하여 Unit 혼용으로 인한 추가적으로 발생하는 비효율적인 부분들을 해결할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, AC Motor 제어기는 입력된 AC전압을 PWM 제어 기법으로 출력값을 0-100%로 나누어 가변한 전력을 모터에 공급하는 제어기로서, 운전 제어 감시 기능으로 1) Soft-start 기능: 초기 운전시 사용자 설정에 도달 할 때까지 점차 적으로 모터의 구동 출력 증가, 2) 원격으로 제어 하는 상위 시스템 없이 독립적으로 제어가 가능한 독립제어(로컬 모드) 기능 및 최종 설정값 기억, 3) 상위 시스템(LV32 or PC)를 이용하여 유선 통신으로 제어 및 모니터링이 가능한 원격 제어(리모트 모드) 기능 및 최종 통신값 기억, 4) EFU 모터의 설정값 및 운전상태 표시, 5) EFU 모터의 비정상적인 동작 발생시 이를 알리기 위한 알람 코드 표시 기능 등이 구비된다.

또한, 운전 이상 감지 기능으로 운전중 EFU 모터의 과열 상태나 전류 이상 상태 및 센서 신호를 실시간 감시, EFU 모터가 정상 적으로 동작하지 않을 때 이상표시 및 이상 FFU의 자동 운전정지 기능을 포함, 이상 발생으로 인한 알람 발생시 알람 복귀 할 때 까지 알람 유지 기능 등이 구비되며, 특징으로는 Half Duplex (2Wire) 통신: 32대 까지 원격 유선 통신이 가능하도록 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, BLDC Motor 속도 제어기는 AC Motor 속도 제어기의 단점인 open loop방식이 아닌 회전수 검출이 가능한 BLDC Motor 속도제어는 입력된 AC전압을 DC로 가변 스위칭하여 설정된 RPM(revolution per minute) 추종하는 피드백제어 방식이며, Rpm 범위내(0-2500rpm)에서 명령을 송수신한다.

또한, 운전 제어 감시 기능으로 1) Soft-start 기능, 2) RPM 속도 제어, 3) 단일 동작 기능 및 최종 설정값 기억(로컬 모드), 4) 원격 동작 기능 및 최종 통신값 기억(리모트 모드), 5) 설정값 및 운전상태 표시, 6) 알람 코드 표시 기능 등이 구비되고, 운전 이상 감지 기능으로 운전중 모터의 이상상태를 실시간 감시 (과전류, 센서 신호), 이상 발생시 이상표시 및 이상발생 MOTOR 자동 운전정지 기능, 알람 유지 기능 등이 구비되며, 특징으로는 Half Duplex (2Wire) 통신 : 32대 Multi Drop 을 사용한다.

도 3은 본 발명에 따른 FFU/EFU 통합 모니터링 시스템의 통합 팬 모터들의 연결 관계를 나타낸 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 Motor 와 Controller 종류에 구분 없이 시스템 혼용 가능(각 사별, 제어 대상 별 Protocol 공유)하고, 타사 EFU Group 에 본사 신규 EFU 적용 가능(단, MCUL (LV32) 프로그램 수정필요), 기존 MCUL 및 LV32 Firmware 수정으로 적용 가능(일부 구형 제품의 경우 하드웨어 교체 필요), Auto Scan 기능을 추가 하여 PWM, BLDC 제어기의 자동인식 가능(단, Address 는 1, 2, 3 · · · · 32 와 같이 설정해야 함), AC PWM EFU와 BLDC EFU의 MAX Speed 설정을 비교하여 인식, 제조사[MCUL(블루코드), LV32(시스웍)]의 차이와 상관없이 혼용 가능 (상위 Protocol 일치), 상위에서 PWM, BLDC 종류를 자동으로 구별 가능 (프로토콜 수정(PWM:|0x80, BLDC:|0x40), Auto Scan 종료 후에는 32EA 전체 Group에 PWM 그룹과 BLDC 그룹이 나뉘어 해당 그룹에 따라 맞는 명령을 내리면 지정한 그룹의

EFU의 동작을 구분하여 제어 가능, 기존 상위 PC 프로그램에서 태그수정만으로 구성이 가능하다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 통합 팬 모터들의 제어 테이블을 나타낸 예시도이다.

도 4는 본 발명의 BP(AC PWM 기능을 갖는 BLDC Controller)성능 상의 통합한 것으로, 동일한 UNIT SIZE 제품군이 AC EFU, BLDC EFU에도 존재함. 이 둘과 신규 개발 Controller의 성능상의 비교하여 나타낸 예시도이다.

[특징]

- EFU의 성능을 나타내는 TEST REPORT 상 비교

= AC PWM(Range(%)) EFU 운전 영역 및 성능 만족

= BLDC(RPM) EFU 운전 영역 및 성능

- 추가 운전 영역 운전 가능

= 기존 AC, BLDC EFU 제품의 0~0.5 m/s까지 운전영역

= Filter Spec.성능상의 운전 가능 영역인 0.7m/s 영역까지 운전 영역 확대.

- AC PWM EFU 그룹을 비롯한 BLDC EFU 그룹 그리고 AC/BLDC 혼용 그룹까지 모든 영역에 적용이 가능한 통합적 성능을 가짐.(Range(%), RPM 영역의 특징을 모두 가짐)

도 5는 본 발명에 따른 BP(AC PWM 기능을 갖는 BLDC Controller) 기능 상의 통합 운전 방법을 나타낸 것으로, 기존 BLDC Controller에 조작 인터페이스 재구성 및 다이얼 스위치(0~9 step)를 추가하여 모든 제품군에 융화 가능하다.

- T1~T8은 AC PWM EFU 대응용 Table임

- T9는 BLDC 설정 RPM에서 / 10의 Range로 통합된 0~250까지의 테이블을 가지며 세부 설정(F/W)에 따라 제한 값을 가지는 방법으로 모든 BLDC 제품 구현 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 통합 팬 모터들의 그룹 또는 혼합그룹으로 연결된 상태를 나타낸 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명은 BP(AC PWM 기능을 갖는 BLDC Controller) 기능 상의 통합_ALARM 및 기타 모니터링이 가능하다.

- AC PWM EFU Controller의 ALARM 체계와 BLDC EFU Controller의 ALARM 체계를 모니터링 상에서 통합함으로써 기존의 모니터링 라인과 프로그램을 변경을 최소화하여 모니터링 정상화 및 구 형 제품과 신형제품의 교체를 과도기 없이 자연스럽게 진행할 수 있음.

- BLDC EFU Controller의 ALARM 체계가 다양한데 비해 모니터링 상의 ALARM 경우의 수가 적게 구성됨 이를 보완하기 위하여 LOCAL단에서 세부 알람 명을 추가로 확인이 가능하도록 인터페이스를 구성함.

- 기본적인 컨셉은 기존 프로토콜의 변경없이 구성함에 목적이 있지만 신규 개발품인 BP Series 제품군은 미사용 영역인 LSV, HSV 영역에 TABLE 정보를 기입하여 상위에서 설치 되어진 BP 제품의 제품 사이즈 및 제품방식등의 추가 정보의 습득이 가능하도록 구성함(기존 AC PWM EFU, BLDC EFU의 모니터링에는 없는 기능임)

즉, BP(BLDC/PWM) Type의 통합 제어기는 BLDC 속도 제어기의 기반에 AC FFU/EFU의 성능 및 기능을 동일 매칭(성능 매칭을 위한 Range(0~100%)와RPM, 풍속이 연관 매칭된 테이블 존재)하여 기존AC FFU/EFU 시스템에 상위 모니터링 프로그램 및 프로토콜에 대한 변경없이 기존 AC FFU/EFU 제어기와 같은 기능을 수행하여 교체 시기에 도래한 제품의 변경에 도움을 주고 성능적으로 0~100%가 아닌 0~250%(제품별 다름)까지의 추가 성능을 발휘 할 수 있다.

BP Type 모니터링 기기는 기존의 FFU/EFU 제품별 독립 모니터링 구성이 아닌 모든 제어기들을 혼용하여 사용이 가능하고 AUTO SCAN및 자동인식이 가능한 통합 모니터링 기능을 수행한다.

기존 모니터링 시스템의 경우 중계기1 ID와 중계기2 ID 제어기의 위치 SV, PV SET수치 및 알람만 확인이 가능했던데 비해 본 발명에서 제안된 BP Type 모니터링 기기는 BP(BLDC/PWM) Type 통합 제어기에서 구현 되어진 Unit별 성능 매칭 테이블의 구분을 이용하여 중계기1 ID와 중계기2 ID 제어기의 위치 SV, PV SET수치 알람 뿐만 아니라 해당 제품의 사이즈, 사양, 성능 등에 대한 확인 이 가능하여 최상의 생산 환경 조성에 도움을 줄 수 있으며 유지보수 차원에서도 미리 제품의 상세 사양을 알 수 있어 대응 및 조치가 원활하게 될 수 있다.

그러나 혼용된 Unit 들을 MCUL32에서 관리하려면, 각 Unit의 모터 종류별로 MCUL32가 구성되어 별도로 운용하면서 관리해야 한다.

상기 통합 제어기는 예를 들어, B사 (MCUL-AC/BLDC), S사 (LV32-AC/BLDC), B사 (MCUL-BP or MIX) S사 (LV32-BP or MIX) 등을 사용한다.

B사 (MCUL-AC/BLDC) 통합 제어기는 AC/BLDC EFU 혼용 모니터링 가능, AUTO SCAN 기능으로 자동인식, TOTAL 모델에 모드 기능로도 구현(MIX1)된다.

S사 (LV32-AC/BLDC) 통합 제어기는 AC/BLDC EFU 혼용 모니터링 가능, AUTO SCAN 기능으로 자동인식, 각각 버전의 LV32가 존재하며, AC/BLDC 모델 또한 하나의 버전으로 존재한다.

B사 (MCUL-BP or MIX) 통합 제어기는 AC/BLDC/BP EFU 혼용 모니터링 가능, 설치 Table로 다양한 제품종류를 상위에서 파악 가능(자동인식), TOTAL 모델에 모드 기능로도 구현(MIX2)

S사 (LV32-BP or MIX) 통합 제어기는 AC/BLDC/BP EFU 혼용 모니터링 가능, 설치 Table로 다양한 제품종류를 상위에서 파악 가능(자동인식), 각각 버전의 LV32가 존재하며 BP or MIX 모델 또한 하나의 버전으로 존재한다.

도 7은 본 발명에 따른 모니터링 기기 사용시 제품간의 구별하기 위한 예시도이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 FFU/EFU 통합 모니터링 방법 및 시스템은 종래의 시스템에서 AS 및 교체 시기 도래에 따른 과도기적 괴리감 없이 시제품 적용이 용이하고, BLDC 전용 EFU 적용 시 보다 용이한 상위 모니터링 시스템 구현이 가능하며 제품설치 및 공사 시에도 셋업(Setup) 시간을 줄일 수 있으며, 현 시장 상황에 미루어 볼때 AC EFU 제품군보다 효율/성능 면에서 더 나은 BLDC제품 군으로의 교체가 불가피하나 새로운 시스템의 적용이 쉽지 않은 생산의 특성상 본 제품의 개발로 에너지 절감은 물론 사용 환경의 친숙함으로 고객사 메리트로 작용한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

10 : 팬 모터
20 : 통합 제어기
30 : 상위 모니터링 제어기기

Claims

FFU/EFU 통합 모니터링 방법에 있어서,
클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 이루어진 FFU/EFU 통합 모니터링 방법.
FFU/EFU 통합 모니터링 시스템에 있어서,
클린룸(Clean Room) 내의 청정을 유지하기 위하여 설치된 FFU 또는 EFU에 사용되는 AC 모터와 BLDC 모터를 통합 제어기를 통해 제어하고, 이를 모니터링할 수 있도록 구성된 FFU/EFU 통합 모니터링 시스템.