WO2018038432A1 - 이중화된 보호제어모듈을 구비한 모터제어반용 시스템 - Google Patents

이중화된 보호제어모듈을 구비한 모터제어반용 시스템 Download PDF

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WO2018038432A1
WO2018038432A1 PCT/KR2017/008657 KR2017008657W WO2018038432A1 WO 2018038432 A1 WO2018038432 A1 WO 2018038432A1 KR 2017008657 W KR2017008657 W KR 2017008657W WO 2018038432 A1 WO2018038432 A1 WO 2018038432A1
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WO
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control module
protection control
module
motor
serial communication
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/008657
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English (en)
French (fr)
Inventor
정창용
조성운
최대식
Original Assignee
주식회사 루텍
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/025—Safety arrangements, e.g. in case of excessive pressure or fire due to electrical defect

Definitions

  • the present invention relates to a system for a motor control panel having a protection control module having at least protection functions duplicated.
  • the Motor Control Center is a unit unit (hereinafter, referred to as a motor unit in that it is a unit related to each motor) composed of a breaker, a switch, a protection control module, etc. for driving, stopping, and protecting the motor. And an inlet unit composed of a main line and a breaker for supplying power to the branch line of each unit unit (see FIG. 1).
  • the protection control module which is one of the components constituting the motor unit, may be configured separately from the protection device and the control devices, and various products are applied from a simple function device to a high function device that also serves as a communication function.
  • the digital protection control module having a communication function is becoming widespread.
  • the inventor of the present invention invented a system for a motor control panel having a structure as shown in FIG.
  • the integrated module that communicates with the protective control modules of the motor unit to the inlet unit of the MCC
  • the integrated module is responsible for communication with all the protective control modules
  • the computer or PLC in the central control room has only one integrated module for each MCC. The communication efficiency is increased.
  • the reliability and stability of the integrated module installed in the inlet unit is very important.
  • One way to improve reliability is to have a redundant configuration, where both the integrated module of the inlet unit and the protective control module of each motor unit can be duplicated.
  • the general method of redundancy of the protective control module of the motor unit is to install two protective control modules in one motor unit in parallel on the power line supplied to the motor, and each digital output to trip the magnetic contactor (M / C) in case of an accident.
  • the terminal is AND or OR combined.
  • the protection control module which combines the control function of RUN or STOP and the protection module which performs only the protection function, and when both modules recognize the fault and generate trip signal, the power of the motor M / C in the supply line can be operated to cut off the power supply.
  • the M / C in the power supply line of the motor may be operated to cut off the power supply.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a scheme of duplexing a protection control module and connecting communication with an upper level.
  • the present invention is to provide a system for a motor control panel that can reduce the administrative burden and system configuration cost when at least redundant protection control module of the motor unit.
  • each motor unit of the motor control panel includes: a first protection control module and a second protection control module that perform at least redundant protection functions for a corresponding motor; And a single display module for the first protection control module and the second protection control module, wherein at least one of the display module, the first protection control module and the second protection control module is the first protection control.
  • the current measured by the module is compared with the current measured by the second protection control module, and when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, it is reported to the host device.
  • the comparison is performed by the display module.
  • the first protection control module is connected to the host device in serial communication alone, and the second protection control module communicates information with the host device through the first protection control module. Send and receive
  • the display module is connected to the first protective control module and the second protective control module in the internal serial communication, the display module is the master in the internal serial communication and the The first protection control module and the second protection control module become slaves.
  • each motor unit of the motor control panel includes: a first protection control module and a second protection control module that perform at least redundant protection functions for a corresponding motor; And a single display module for the first protection control module and the second protection control module, wherein the first protection control module is connected to the host device in serial communication alone, and the display module is configured to provide the first protection control module. It is connected to the control module and the second protective control module through the internal serial communication.
  • the display module becomes a master and the first protection control module and the second protection control module become slaves.
  • the display module includes at least two serial communication drivers and ports, and the display module is a serial communication driver and port different from the first protection control module and the second protection control module. It is connected by using communication line.
  • the state information of the second protection control module is transmitted to the host device via the display module-the first protection control module.
  • an excitation coil of a magnetic contactor installed in a path for supplying electric power to the motor, a first trip contact of the first protection control module, and a second trip contact of the second protection control module.
  • the first trip contact point and the second trip contact point are connected to the exciting coil after being connected in parallel or in series with each other.
  • a system for a motor control panel comprising: a first integrated module and a second integrated module which are installed to correspond to the motor control panel and are redundant; And a multipoint bus to which the first protection control module is connected to form a serial communication network between the first integration module and the second integration module and the plurality of first protection control modules installed in the motor control panel.
  • one end of the multi-point bus is commonly connected to the first serial communication port of the first integrated module and the first serial communication port of the second integrated module, and the other end of the multi-point bus is connected to the first integrated module. It is commonly connected to the second serial communication port and the second serial communication port of the second integrated module.
  • a bridge socket is used for each of the two common connections, the bridge socket having at least three sockets and corresponding terminals used for serial communication in the at least three sockets. Internally connected to each other.
  • the first protection control module is connected to the multipoint bus using a socket board, and the socket board is connected to each of the first sockets extending in both directions from which the multipoint bus extends.
  • a third socket and a second socket connected to the first protection control module, wherein a first state in which corresponding terminals of the first socket and the third socket are directly connected in the socket board, The corresponding terminal of the first socket and the third socket switches between the second states that are connected via the first protective control module.
  • the display module is connected to the main protection control module and the auxiliary protection control module by the internal serial communication, the auxiliary protection control module can transmit and receive information with the host device via the display module.
  • the main protection control module may be connected to the host device via serial communication alone, various burdens of the host device can be reduced.
  • the display module compares the current measured by the two protection control module to generate an alarm when the difference is out of a certain range to prevent the occurrence of malfunction or malfunction in the event of an accident in advance There is.
  • the display module performs the comparison and determination to reduce the burden on the upper device.
  • the present invention by comparing the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module to report to the host device when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, two redundancy All the protection control modules do not have to report the measurement information to the upper level device, but only a single protection control module, for example, the main protection control module, may be reported, and the communication network is configured so that only a single protection control module communicates with the upper level device. There is an advantage to this.
  • the display module is connected to the two protective control module and the internal serial communication, but the display module is the master and the two protective control module is the slave, thereby enabling an immediate response to the user's request. do.
  • one aspect of the present invention has the effect of reducing the communication and memory requirements compared to the conventional conventional configuration.
  • 1 is a view showing the configuration of a general motor control panel.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a situation in which a computer in the central control room and each protection control module are connected by communication.
  • 3 is an example of a system for a motor control panel proposed by the present inventors, by applying an integrated module that is connected to the protective control modules of the motor unit to the inlet unit so that the integrated module is responsible for communication with all the protective control module Configuration.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a scheme of duplexing a protection control module and connecting communication with an upper level.
  • FIG. 5 is a block diagram of a display module 500 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a connection relationship between a display module 500, a main protection control module 210, and an auxiliary protection control module 220 configured in a unit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a connection relationship between the main protection control module 210, the auxiliary protection control module 220, the display module 500, and the magnetic contactor 50.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a motor control panel in which a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention is configured.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an internal configuration of the bridge sockets 310 and 320.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an internal configuration of the socket board 400.
  • the protection control module may perform a protection function and a control function together or only a protection function, but is referred to as a 'protection control module' for convenience.
  • the present invention implements an optimized redundancy scheme for the protection control module using a HMI display module attached to the front panel of the motor unit.
  • FIG. 5 is a block diagram of a display module 500 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a display module 500
  • the main protection control module 210 is configured in a unit unit according to an embodiment of the present invention
  • a connection relationship between the auxiliary protection control module 220
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a connection relationship between the main protection control module 210, the auxiliary protection control module 220, the display module 500, and the magnetic contactor 50
  • 8 is a diagram illustrating an example of a motor control panel in which a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention is configured.
  • the display module 500 includes two serial communication drivers 511 and 512 such as an RS-485 driver, two serial communication ports 521 and 522, and a key 550 for inputting an operation command from a user. ), An LCD 540 for displaying information, a DC / DC converter 560 which converts an input DC voltage to supply internal power, and a CPU 530 which performs overall control and calculation of the display module. It is configured by.
  • serial communication drivers 511 and 512 such as an RS-485 driver, two serial communication ports 521 and 522, and a key 550 for inputting an operation command from a user.
  • An LCD 540 for displaying information
  • a DC / DC converter 560 which converts an input DC voltage to supply internal power
  • a CPU 530 which performs overall control and calculation of the display module. It is configured by.
  • the power used for the display module 500 is supplied from one or two of the protection control modules through a line not used for communication among the serial communication cables connected to the protection control modules 210 and 220 of the same motor unit.
  • the display module 500 has at least two communication connectors. Unlike the conventional duplex configuration, the display module 500 can monitor and set two protection control modules using one display module 500.
  • the display module 500 includes two serial communication drivers 511 and 512 and ports 521 and 522. Referring to FIG. 6, each motor unit has a primary protection control module centering on the display module 500. 210 and the secondary protection control module 220 is configured.
  • the main protection control module 210 is connected through the first serial communication driver 511 and the first serial communication port 521, and is auxiliary through the second serial communication driver 512 and the second serial communication port 522.
  • the protection control module 220 is connected.
  • Each motor unit of the motor control panel includes a main protection control module 210 and an auxiliary protection control module 220 which perform at least redundant protection functions for the corresponding motor M, and a main protection control module 210 and an auxiliary. It includes a single display module 500 for the protection control module 220.
  • the main protection control module 210 is connected to the serial device and the serial communication alone via the socket board 400 and the serial communication line
  • the display module 500 is the main protection control module 210 and the auxiliary protection control module ( 220) and the internal serial communication.
  • the communication connection with the integrated modules 110 and 120 of the inlet unit 10, which is the upper device, is configured only with the main protection control module.
  • the main protection control module, the display module, and the auxiliary protection control module It is connected by communication line.
  • the auxiliary protection control module 220 transmits and receives information to and from the host device through the display module 500 and the main protection control module 210.
  • the display module 500 is connected to the main protection control module 210 and the auxiliary protection control module 220 using different serial communication drivers and ports and communication lines. In the internal serial communication, the display module 500 becomes a master and the main protection control module 210 and the auxiliary protection control module 220 become slaves, respectively.
  • the display module 500 receives a user's operation command, displays and alarms various status information and event information received from the two protection control modules 210 and 220, and compares current data received from the two protection control modules 210 and 220.
  • the measurement information is requested and displayed by the primary protection control module 210 and / or the secondary protection control module 220 according to a user's operation command.
  • two protection control modules 210 and 220 are CT (Current Transformer) for sensing the current of the power line going to the motor (M) for each phase, and ZCT (Zero Current) for sensing the vector sum of three-phase current. Transformer), two types of trip contacts (T1 to T4) for performing a protection function, a core part (CORE), and a serial communication port.
  • the core unit CORE is an analog input circuit (not shown) for inputting signals from CT and ZCT, a serial communication driver such as an RS-485 driver for serial communication, a CPU for signal processing and control and calculation, or the like. DSP and the like can be configured.
  • the main protection control module 210 performs a measurement function, a protection function and a control function together, and the auxiliary protection control module 220 performs a measurement function and a protection function.
  • the function is redundant.
  • the main protection control module 210 has a contact point T5 which is switched according to the signal of the signal line RUN1 to perform a control command of RUN / STOP, and the main protection control module 210 and the auxiliary protection control module 220. ) Includes first to fourth trip contacts T1 to T4 that are switched according to the signal of the signal line TRIP to perform a protection function.
  • the magnetic contactor M / C comprises a main contact 51, an auxiliary contact 53 and an excitation coil 52 (shown separately for convenience), and the main contact 51 is a motor M. Opening and closing the path of the power line to the auxiliary contact 53 is switched to the same state in conjunction with the main contact 51 is used to monitor the state of the magnetic contactor.
  • the exciting coil 52 is configured to switch the state of the main contact 53 of the magnetic contactor by magnetic force.
  • the excitation coil 52 of the magnetic contactor installed in the path for supplying power to the motor M, the first trip contact T1 of the main protection control module and the second trip contact T2 of the auxiliary protection control module are connected.
  • the first trip contact T1 and the second trip contact T2 are connected in parallel with each other (in the state of FIG. 7) or in series with the excitation coil 52.
  • the first trip contact T1 in circle B and the second trip contact T2 in circle C are redrawn in circle A for convenience. That is, T1 of circle A and T1 of circle B are the same, and T2 of circle A and T2 of circle C are the same. ⁇
  • one of the above parallel connection or series connection may be selected.
  • a series connection may be selected if protection to the motor itself is more important
  • a parallel connection may be selected if protection to the process in which the motor is involved is more important.
  • Each of the two protection control modules 210 and 220 is in charge of one of the redundant protection functions, generates current data by performing current measurement using CT and ZCT, and receives the generated current data and the integrated module to be described later.
  • Various measurement information on current, voltage, and power are generated by using the voltage data, and various state information and event information on the operation of the motor are generated.
  • the main protection control module 210 receives a control command for a motor from an upper device, a front panel of an MCC, or a local operation panel (LOP) and performs the same.
  • LOP local operation panel
  • the data may be transmitted to the control module 210.
  • the display module 500 transmits the data for the auxiliary protection control module 220 to the auxiliary protection control module 220 which comes down to the main protection control module 210.
  • measurement information or state information generated by the auxiliary protection control module 220 is transmitted to the host device via the display module 500 and the main protection control module 210.
  • Status information and the like of the auxiliary protection control module 210 is transmitted to the host device via the display module 500-the main protection control module 210.
  • the display module is connected to the main protection control module and the auxiliary protection control module by the internal serial communication, the auxiliary protection control module can transmit and receive information with the host device via the display module.
  • the main protection control module may be connected to the host device via serial communication alone, various burdens of the host device can be reduced.
  • the main protection control module 210 generates current data by performing current measurement using CT and ZCT, and uses current generated by itself and voltage data received from an integrated module, which will be described later, on current, voltage, and power. It generates various kinds of measurement information, and generates various state information and event information related to the operation of the motor, and reports the generated measurement information, state information and event information to a higher level device such as an integrated module using a serial communication network. Furthermore, the main protection control module 210 receives a control command of RUN / STOP for the motor from the host device, the front panel of the MCC, or a local operation panel (LOP) and outputs a signal corresponding to the signal line RUN1. The contact T5 is thus switched and changes the power supply to the excitation coil 52 of the magnetic contactor and switches the main contact 51 of the magnetic contactor.
  • LOP local operation panel
  • the main protection control module 210 generates current data by performing current measurement using the provided CT and ZCT and transmits it to the display module 500.
  • the auxiliary protection control module 220 also performs current measurement using CT and ZCT provided, and generates current data and transmits it to the display module 500.
  • the display module 500 compares the current measured by the two protection control modules and generates an alarm when the difference is out of a predetermined range to prevent the occurrence of malfunction or malfunction in the event of an accident.
  • the display module 500 compares the current measured by the main protection control module 210 with the current measured by the auxiliary protection control module 220, and reports the difference to the host device when the difference is out of a predetermined range.
  • any one of the current measured by the main protection control module 210 and the current measured by the auxiliary protection control module 220 is preferably measured by the main protection control module 210. Only one current is sent to the host device.
  • Such comparison and determination may be performed by the main protection control module or the auxiliary protection control module in addition to the display module 500.
  • the measurement of the main protection control module 210 is normal, and accordingly various secondary measurement information based on the current data and the voltage data in addition to the current data. Only the protection control module may be reported to the host device. Alternatively, the display module may compare other measurement information in addition to the current data and determine the difference.
  • the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module and if the difference according to the comparison is out of a predetermined range by reporting to the upper device, for the measurement information While achieving redundancy, there is an effect of minimizing the burden on the host device and the communication burden.
  • the upper device in the configuration as shown in FIG. 4, the upper device must perform a function of receiving and comparing measurement information from both protection control modules through a serial communication network, respectively, and in the configuration of the present invention, This burden is alleviated by the module performing comparisons and judgments.
  • the present invention by comparing the current measured by the main protection control module and the current measured by the auxiliary protection control module to report to the host device when the difference according to the comparison is out of a predetermined range, two redundancy All the protection control modules do not have to report the measurement information to the upper level device, but only a single protection control module, for example, the main protection control module, may be reported, and the communication network is configured so that only a single protection control module communicates with the upper level device. There is an advantage to this.
  • the display module 500 receives an operation command from the user using the key 550. According to the operation command, the display module 500 requests information from the main protection control module or / and the protection control module, and the main protection control module or / and the protection control module can immediately transmit the information.
  • the display module becomes the master and the two protection control modules become the serial communication so that the slave becomes the master.
  • the display module which is the master, takes the initiative of serial communication and protects the desired information with the minimum delay time desired by the user. Can be taken from the control module.
  • the display module is connected to the two protective control module and the internal serial communication, but the display module is the master and the two protective control module is the slave, thereby enabling an immediate response to the user's request. do. It is assumed that the display module periodically receives and stores measurement information, so that an immediate response to a user's request can be configured.
  • one aspect of the present invention is that communication and memory requirements are reduced compared to such a configuration. It works.
  • the system for a motor control panel may include: a first integrated module 110 and a second integrated module 120 installed in a retraction unit 10 and corresponding to a motor control panel; A plurality of main protection control module 210, display module 500 and auxiliary protection control module 220 installed corresponding to each motor unit 20; An upper system 40 which is a computer or a PLC of a central control room; An Ethernet switch 30 for communication between the upper system 40 and the integrated modules 110 and 120 of the MCC; Two bridge sockets 310 and 320 for connecting the redundant first integrated module 110 and the second integrated module 120 to the multipoint bus; And a plurality of socket boards 400 for connecting each main protection control module 210 to the multipoint bus.
  • the first integrated module 110 and the second integrated module 120 respectively, two Ethernet drivers (Ethernet MAC & PHY) for the Ethernet communication between the upper system 40, such as a computer or a PLC in the central control room or each other (hereinafter referred to as FIG. 2) RS-485 driver and serial communication port for serial communication in MCC and analog input circuit for signal input from PT (Potential Transformer) and CT (Current Transformer). And a DSP for signal processing of analog signals, a CPU for control and calculation, and the like.
  • Ethernet drivers Ethernet MAC & PHY
  • FIG. 2 two Ethernet drivers for the Ethernet communication between the upper system 40, such as a computer or a PLC in the central control room or each other (hereinafter referred to as FIG. 2)
  • RS-485 driver and serial communication port for serial communication in MCC and analog input circuit for signal input from PT (Potential Transformer) and CT (Current Transformer).
  • PT Local Area Network
  • CT Current Transformer
  • One of the first integrated module 110 and the second integrated module 120 operates as an active module and the other operates as a standby module.
  • the heartbeat communication is performed between the active module and the standby module via Ethernet, and the standby module takes over the function of the active module when there is an error in the active module.
  • the heartbeat message may include a signal or information transmitted to the standby module when the active module operates normally.
  • the first integrated module 110 and the second integrated module 120 performs IP communication with the upper system 40, but when there is an error in the active module, the standby module's IP address is switched to the IP address used by the active module. do.
  • the first integrated module 110 and the second integrated module 120 receives and transmits a control command to the respective main protection control module 210 from the upper system 40, and each main protection control module 210 is transferred. Collecting and generating data on the current, voltage, power and the like and the state data of each protection control module (210, 220) is collected from the protection control module (210, 220) and reports it to the upper system (40). In addition, the first integrated module 110 and the second integrated module 120 collects data on the voltage and current of the main line using the connected PT and CT to report to the upper system 40, the voltage of the main line The data may be transferred to each main protection control module 210 so that the protection control module can be used to perform power calculation.
  • the first bridge socket 310 and the second bridge socket 320 may include a multipoint bus configured for serial communication with each protection control module, and may include a first integrated module 110 and a second integrated module. It is used to make common connection to 120.
  • the bridge sockets 310 and 320 have at least three sockets, and corresponding terminals used for serial communication in at least three sockets are internally connected to each other.
  • Terminals Ta used for serial communication in the first socket (Socket 1), the second socket (Socket 2) and the third socket (Socket 3) in the bridge socket is commonly connected to each other internally and the terminals (Tb) are internally connected to each other Are commonly connected.
  • the socket board 400 is used to connect the main protection control module 210 to the multipoint bus, and the socket board 400 may have the same structure as the bridge socket.
  • the socket board 400 includes a first socket 3 and a socket 3 that are connected in both directions in which a multipoint bus extends, and a plurality of main sockets. It includes a second socket (Socket 2) connected to any one of the main protection control module 210 of the protection control module (210).
  • the solenoid switches 410 and 420 receive control power from the main protection control module 210 through the terminal DC + and the terminal DCG of the second socket (Socket 2), and are operated by the control power, but between the first state and the second state.
  • the first state is a state in which the corresponding terminals of the first socket and the third socket are directly connected in the socket board 400, and in the second state, the corresponding terminal of the first socket and the third socket is the protection control module. It is connected via.
  • the main protection control module 210 and the socket board 400 are connected by cables having plugs at both ends, respectively, and include signal lines corresponding to respective terminals of the illustrated second socket 2.
  • Signal lines constituting the cable include a signal line connected to the first socket (that is, a signal line connected to the first solenoid switch 410), a signal line connected to the third socket (that is, the second solenoid switch 420); Signal lines to be connected) and signal lines for supplying control power to the solenoid switches 410 and 420, respectively.
  • the point where the stub to the main protection control module is connected can be either inside the main protection control module 210 or a socket configured in the main protection control module 210, so that The stub length to the protection control module is shortened or lost.
  • the multipoint bus may be in accordance with the RS-485 standard.
  • the protection control module is connected in parallel on each signal line at any point on the multipoint bus.
  • the stub connected to the protection control module may be inside the socket board 400, but may be configured inside the main protection control module 210 or the socket of the main protection control module 210, depending on the embodiment. It may be.
  • the first integrated module 110 and the second integrated module 120 each have two serial communication port ports (hereinafter, referred to as a first serial communication port and a second serial communication port).
  • One end of the multi-point bus that is, one end is commonly connected to the first serial communication port of the first integrated module 110 and the first serial communication port of the second integrated module 120
  • the other end of the multi-point bus that is, The other end is commonly connected to the second serial communication port of the first integrated module 110 and the second serial communication port of the second integrated module 120.
  • the bridge sockets 310 and 320 are used for the two common connections.

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Abstract

본 발명에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반의 각 모터 유닛이, 대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며, 상기 디스플레이모듈, 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈 중 적어도 하나는 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중화된 보호제어모듈을 구비한 모터제어반용 시스템
본 발명은 적어도 보호기능이 이중화된 보호제어모듈을 구비한 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
모터제어반(MCC; Motor Control Center)은 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위 유닛(이하 각 모터에 관한 유닛이라는 점에서 '모터 유닛'이라고도 한다)들과 각 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 주선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).
모터유닛을 구성하는 구성품의 하나인 보호제어모듈은 보호장치와 제어장치들로 별도 구성할 수도 있고, 간단한 기능의 장치에서부터 통신기능을 겸하는 고기능 장치까지 다양한 제품이 적용되고 있다.
공장이나 빌딩 등에서는 MCC 판넬 앞에서의 제어와 함께 중앙제어실 등에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서, 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있으며, 예를 들면 도 2와 같은 모터제어반의 구성을 갖는다.
그런데, 이러한 통신 구성은 각 단위 유닛의 보호제어모듈마다 고유 IP 및 ID를 부여하여야 하고 여러 대의 MCC가 설치되어 있는 경우 관리의 복잡성이 높아지는 문제가 있다.
이에 따라 본 발명의 발명자는 도 3과 같은 구조의 모터제어반용 시스템을 발명하였다. MCC의 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 되고, 중앙제어실의 컴퓨터 혹은 PLC는 MCC별로 한대의 통합모듈과만 통신을 함으로써 관리효율성을 높인 것이다.
그런데, 도 3과 같은 구성에서는 인입유닛에 설치되는 통합모듈 등의 신뢰성과 안정성이 매우 중요하게 된다. 신뢰성을 향상시키는 한 방안은 이중화 구성을 하는 것이며, 인입유닛의 통합모듈과 각 모터유닛의 보호제어모듈 모두를 이중화할 수 있다.
모터유닛의 보호제어모듈을 이중화하는 일반적인 방법은 한 모터유닛에 2대의 보호제어모듈을 모터로 공급되는 전원선로에 병렬로 설치하고 사고 시 마그네틱 컨텍터(M/C)를 트립시키는 각각의 디지털 출력 단자를 AND 혹은 OR 조합하는 것이다.
예를 들면, RUN 또는 STOP의 제어기능과 보호기능을 겸하는 보호제어모듈과 보호기능만을 수행하는 보호모듈을 조합할 수 있으며, 두 모듈이 모두 폴트로 인식하여 Trip 신호가 발생되는 경우, 모터의 전력 공급라인에 있는 M/C이 동작하여 전력 공급이 차단되도록 구성할 수 있다. 또는 두 모듈 중 한 모듈이라도 폴트로 인식하면 모터의 전력 공급라인에 있는 M/C이 동작하여 전력 공급이 차단되도록 구성할 수 있다.
상기와 같이 현재의 모터유닛 장치들은 이중화를 목적으로 설계된 제품이 아니기 때문에 이중화를 위하여 Trip 출력 접점만을 활용할 수 있고, 이중화를 위해 최적화된 기능이 없는 실정이다.
상위 시스템과 통신으로 연결하지 않는 모터제어반의 경우에는 보호제어모듈의 이중화 시 하나의 모터유닛에 두 개의 보호제어모듈을 설치함에 따라 두개의 디스플레이 모듈을 설치해야 되는 점 이외에는 큰 문제가 없으나, 상위시스템과 통신을 해야 하는 경우에는 여러 가지 해결해야 할 과제들이 있다.
도 4는 보호제어모듈을 이중화하고 통신을 상위와 연결하는 한 방안을 상정하여 도시한 것이다.
그런데, 이러한 구성에서는 각 모터유닛마다 두 대의 보호제어모듈이 설치되므로, 통신부담이 두 배로 증가하며 상위 시스템은 하나의 모터유닛 내에 설치된 두 대의 보호제어모듈들을 쌍으로 관리해야 해야 하므로 관리 부담이 증가하는 문제가 있다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
본 발명은 적어도 모터유닛의 보호제어모듈을 이중화할 때 관리 부담 및 시스템 구성 비용을 저감할 수 있는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며, 상기 디스플레이모듈, 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈 중 적어도 하나는 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류 중 어느 하나만 상기 상위 장치로 전송된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 비교는 상기 디스플레이모듈이 수행한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상기 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 상기 제 2 보호제어모듈은 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치와 정보를 송수신한다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되되, 상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 된다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템은, 모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며, 상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 디스플레이모듈은 적어도 2개의 시리얼 통신 드라이버 및 포트를 구비하며, 상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 서로 다른 시리얼 통신 드라이버 및 포트와 통신선을 이용하여 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 2 보호제어모듈의 상태 정보는 상기 디스플레이모듈 - 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치로 전달된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 모터에 대하여 전력을 공급하는 경로에 설치된 마그네틱 컨텍터의 여자 코일과 상기 제 1 보호제어모듈의 제 1 트립 접점 및 상기 제 2 보호제어모듈의 제 2 트립 접점이 연결되는 데 있어서, 상기 제 1 트립 접점과 상기 제 2 트립 접점이 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결된 후 상기 여자 코일과 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈; 상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 모터제어반에 설치된 복수의 상기 제 1 보호제어모듈 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 제 1 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되, 상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기한 2개의 공통 연결을 위하여 브릿지 소켓이 각각 이용되되, 상기 브릿지 소켓은, 적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다.
상기한 모터제어반용 시스템에 있어서, 상기 제 1 보호제어모듈은 소켓 보드를 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며, 상기 소켓 보드는, 상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 제 1 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 소켓 보드의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 제 1 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 주 보호제어모듈 및 보조 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되도록 함으로써, 디스플레이모듈을 개재하여 보조 보호제어모듈이 상위 장치와 정보를 송수신할 수 있게 되어, 주 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되어도 되므로, 상위 장치의 각종 부담이 경감되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 두 보호제어모듈이 계측하는 전류를 비교하여 그 차이가 일정범위를 벗어나면 알람을 발생시켜 사고시의 오동작 혹은 부동작의 발생을 사전에 예방하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 계측 정보에 대한 이중화를 달성하면서도 상위 장치의 부담과 통신 부담을 최소화하는 효과가 있다. 본 발명의 구성에서는 디스플레이모듈이 비교 및 판단을 수행하여 상위 장치의 부담이 경감된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하여 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 2개의 이중화된 보호제어모듈이 모두 상위 장치로 계측 정보를 보고할 필요없이 단일의 보호제어모듈, 예를 들면 주 보호제어모듈만이 보고해도 되며, 단일의 보호제어모듈만을 상위장치와 통신하도록 통신 네트워크를 구성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 두개의 보호제어모듈에 대응하여 디스플레이모듈을 각각 구성하는 경우(즉, 디스플레이모듈을 2개로 구성하는 경우)에 비하여, 단일의 디스플레이모듈을 구성함으로써 시스템 구성 비용을 절감하며, 나아가 디스플레이모듈이 두개의 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되게 하되, 디스플레이모듈이 마스터가 되고 두개의 보호제어모듈은 슬레이브가 되게 하는 방법을 통하여, 사용자의 요청에 대한 즉각적인 응답을 가능케한다. 나아가 본 발명의 일양상은 종래 통상의 구성과 비교하여 통신 및 메모리 소요가 절감되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 모터 제어반의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 중앙제어실의 컴퓨터와 각 보호제어모듈이 통신으로 연결되는 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명자에 의해 제안된 모터제어반용 시스템의 한 예로서, 인입유닛에 모터유닛의 보호제어모듈들과 통신연결되는 통합모듈을 적용함으로써 통합모듈이 모든 보호제어모듈과 통신을 담당하게 하는 구성이다.
도 4는 보호제어모듈을 이중화하고 통신을 상위와 연결하는 한 방안을 상정하여 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이모듈(500)의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위유닛에 구성되는 디스플레이모듈(500), 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)의 연결관계를 도시한 블럭도이다.
도 7은 주 보호제어모듈(210), 보조 보호제어모듈(220) 및 디스플레이모듈(500)과 마그네틱 컨택터(50) 사이의 연결관계 등을 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템이 구성된 모터제어반의 예를 도시한 도면이다.
도 9는 브릿지 소켓(310,320)의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 10은 소켓 보드(400)의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
이하, 보호제어모듈은 보호기능과 제어기능을 함께 수행하거나 보호기능만을 수행할 수도 있으나, 편의상 '보호제어모듈'이라 지칭한다.
본 발명에서는 모터유닛의 전면판넬에 부착하는 HMI(Human Machine Interface) 디스플레이모듈을 이용하여 보호제어모듈에 대한 최적화된 이중화 방식을 구현한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이모듈(500)의 블럭도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 단위유닛에 구성되는 디스플레이모듈(500), 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)의 연결관계를 도시한 블럭도이다. 도 7은 주 보호제어모듈(210), 보조 보호제어모듈(220) 및 디스플레이모듈(500)과 마그네틱 컨택터(50) 사이의 연결관계 등을 도시한 블럭도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템이 구성된 모터제어반의 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면서 살펴보면, 디스플레이모듈(500)은 RS-485 Driver와 같은 2개의 시리얼 통신 드라이버(511,512)와, 2개의 시리얼 통신 포트(521,522)와, 사용자로부터 조작 명령의 입력을 위한 키(550), 정보의 표시를 위한 LCD(540)와, 입력되는 DC 전압을 변환하여 내부 전원으로 공급하는 DC/DC 컨버터(560)와, 디스플레이모듈의 전반적인 제어 및 연산을 수행하는 CPU(530)를 포함하여 구성된다.
디스플레이모듈(500)에 사용되는 전원은 같은 모터유닛의 보호제어모듈(210,220)과 연결되는 시리얼 통신 케이블 중 통신에 사용되지 않는 선을 통하여 보호제어모듈 중 하나 또는 둘로부터 공급된다. 디스플레이모듈(500)은 적어도 2개의 통신 커넥터를 가지고 있으며, 종래의 이중화 구성과 달리 1대의 디스플레이모듈(500)을 이용하여 2대의 보호제어모듈을 모니터링하고 설정할 수 있다.
디스플레이모듈(500)은 2개의 시리얼 통신 드라이버(511,512) 및 포트(521,522)를 구비하며, 도 6을 참조하여 살펴보면, 각 모터유닛에서는 디스플레이모듈(500)을 중심으로 하여 주(Primary) 보호제어모듈(210) 및 보조(Secondary) 보호제어모듈(220)이 구성된다. 제 1 시리얼 통신 드라이버(511) 및 제 1 시리얼 통신 포트(521)를 통하여 주 보호제어모듈(210)이 연결되고, 제 2 시리얼 통신 드라이버(512) 및 제 2 시리얼 통신 포트(522)를 통하여 보조 보호제어모듈(220)이 연결된다.
모터제어반의 각 모터 유닛은, 대응하는 모터(M)에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)과, 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)을 위한 단일의 디스플레이모듈(500)을 포함한다.
그리고 주 보호제어모듈(210)이 소켓 보드(400) 및 시리얼 통신선을 개재하여 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 디스플레이모듈(500)은 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)과 내부의 시리얼 통신으로 연결된다. 상위 장치인 인입유닛(10)의 통합모듈(110,120)과의 통신 연결은 주 보호제어모듈과만 구성되며, 모터유닛(20) 내에서는 주 보호제어모듈, 디스플레이 모듈, 보조 보호제어모듈이 전용의 통신선으로 연결되어 있다.
보조 보호제어모듈(220)은 디스플레이모듈(500), 그리고 주 보호제어모듈(210)을 개재하여 상위 장치와 정보를 송수신한다.
디스플레이모듈(500)은 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)과 서로 다른 시리얼 통신 드라이버 및 포트와 통신선을 이용하여 연결된다. 이러한 내부의 시리얼 통신에서 디스플레이 모듈(500)이 각각 마스터가 되고 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)은 각각 슬레이브가 된다.
디스플레이모듈(500)은 사용자의 조작 명령을 입력받고, 두 보호제어모듈(210,220)으로부터 수신되는 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 표시하고 알람하며, 두 보호제어모듈(210,220)으로부터 수신되는 전류 데이터를 비교하며, 사용자의 조작 명령에 따라 주 보호제어모듈(210) 및/또는 보조 보호제어모듈(220)로 계측 정보를 요구하고 이를 수신하여 표시한다.
도 7을 참조하면, 2개의 보호제어모듈(210,220)은 모터(M)로 가는 전력 선로의 전류를 각 상별로 센싱하는 CT(Current Transformer), 3상 전류의 벡터합을 센싱하는 ZCT( Zero Current Transformer), 보호 기능의 수행을 위한 2가지 형태의 트립 접점(T1~T4), 코어부(CORE), 시리얼 통신 포트를 포함한다. 코어부(CORE)는 CT 및 ZCT로부터의 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(이하, 미도시), 시리얼 통신을 위한 RS-485 Driver와 같은 시리얼 통신 드라이버, 신호처리 및 제어와 연산 등을 위한 CPU 또는 DSP 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 7에 도시된 실시예에서 주 보호제어모듈(210)은 계측기능, 보호기능 및 제어기능을 함께 수행하며, 보조 보호제어모듈(220)은 계측기능 및 보호기능을 수행하여, 계측기능 및 보호기능이 이중화된다.
주 보호제어모듈(210)은 RUN/STOP의 제어 명령을 수행하기 위하여 신호선(RUN1)의 신호에 따라 스위칭되는 접점(T5)을 구비하며, 주 보호제어모듈(210) 및 보조 보호제어모듈(220)은 보호 기능을 수행하기 위하여 신호선(TRIP)의 신호에 따라 스위칭되는 제 1 내지 제 4 트립 접점(T1~T4)를 구비한다.
마그네틱 컨텍터(M/C)는 주 접점(51), 보조 접점(53) 및 여자 코일(52)(편의상 분리하여 도시되어 있다)을 포함하여 구성되며, 주 접점(51)은 모터(M)로 가는 전력선의 경로를 개폐하며, 보조 접점(53)은 주 접점(51)과 연동하여 동일한 상태로 스위칭되어 마그네틱 컨텍터의 상태를 모니터링하기 위하여 이용된다. 여자 코일(52)은 마그네틱 컨텍터의 주 접점(53)의 상태를 자력으로 스위칭하기 위하여 구성된다.
모터(M)에 대하여 전력을 공급하는 경로에 설치된 마그네틱 컨텍터의 여자 코일(52)과 주 보호제어모듈의 제 1 트립 접점(T1) 및 보조 보호제어모듈의 제 2 트립 접점(T2)이 연결되는 데 있어서, 제 1 트립 접점(T1)과 제 2 트립 접점(T2)이 서로 병렬 연결(도 7의 상태임) 또는 직렬 연결된 후 여자 코일(52)과 연결된다. {도면에서는 서클 B에 있는 제 1 트립 접점(T1)과 서클 C에 있는 제 2 트립 접점(T2)을 편의상 서클 A에 다시 그렸다. 즉, 서클 A의 T1과 서클 B의 T1은 동일한 것이고, 서클 A의 T2와 서클 C의 T2는 동일한 것이다.}
보호의 목적에 따라 상기한 병렬 연결 또는 직렬 연결 중 하나가 선택될 수 있다. 예를 들면, 모터 자체에 대한 보호가 더 중요한 경우 직렬 연결이 선택될 수 있으며, 모터가 관여하는 공정 등에 대한 보호가 더 중요한 경우 병렬 연결이 선택될 수 있다.
2개의 보호제어모듈(210,220)은 각각 이중화된 보호 기능의 한 쪽을 담당하고, CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하며, 자체 생성한 전류 데이터와 후술할 통합모듈로부터 수신되는 전압 데이터를 함께 이용하여 전류, 전압 및 전력에 대한 각종 계측 정보를 생성하며, 모터의 운전에 관한 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 생성한다. 나아가, 주 보호제어모듈(210)은 상위 장치, MCC의 전면 패널 또는 LOP(Local Operation Panel)로부터 모터에 대한 제어 명령을 수신하고 이를 수행한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 각 모터유닛에 구성되는 이중화된 보호제어모듈과 디스플레이모듈 등의 동작을 간략히 살펴본다.
통합모듈(110,120) 또는 통합모듈(110,120)을 개재하여 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 장치에서 보조 보호제어모듈(220)을 셋업하거나 보조 보호제어모듈(220)에게 제어명령을 보낼 때에는 주 보호제어모듈(210)에 데이터를 송신하면 된다. 그러면, 디스플레이모듈(500)은 주 보호제어모듈(210)에 내려온 보조 보호제어모듈(220)에 대한 데이터를 보조 보호제어모듈(220)에 전달하는 기능을 수행한다. 또한 보조 보호제어모듈(220)이 생성한 계측 정보나 상태 정보 등은 디스플레이모듈(500)과 주 보호제어모듈(210)을 거쳐 상위 장치로 전달된다. 보조 보호제어모듈(210)의 상태 정보 등은 디스플레이모듈(500) - 주 보호제어모듈(210)을 개재하여 상위 장치로 전달된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 디스플레이모듈은 주 보호제어모듈 및 보조 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되도록 함으로써, 디스플레이모듈을 개재하여 보조 보호제어모듈이 상위 장치와 정보를 송수신할 수 있게 되어, 주 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되어도 되므로, 상위 장치의 각종 부담이 경감되는 효과가 있다.
주 보호제어모듈(210)은 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하며, 자체 생성한 전류 데이터와 후술할 통합모듈로부터 수신되는 전압 데이터를 함께 이용하여 전류, 전압 및 전력에 대한 각종 계측 정보를 생성하며, 모터의 운전에 관한 각종 상태 정보 및 이벤트 정보를 생성하여, 생성된 계측 정보, 상태 정보 및 이벤트 정보를 시리얼 통신 네트워크를 이용하여 통합모듈등의 상위 장치로 보고한다. 나아가, 주 보호제어모듈(210)은 상위 장치, MCC의 전면 패널 또는 LOP(Local Operation Panel)로부터 모터에 대한 RUN/STOP의 제어 명령을 수신하고 신호선(RUN1)에 대응하는 신호를 출력하며, 이에 따라 접점(T5)이 스위칭되고 마그네틱 컨텍터의 여자 코일(52)에 대한 전원 공급을 변경시키고 마그네틱 컨텍터의 주 접점(51)을 스위칭한다.
주 보호제어모듈(210)은 구비된 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하여 이를 디스플레이모듈(500)에게 전송한다. 또한 보조 보호제어모듈(220)도 구비된 CT 및 ZCT를 이용하여 전류 계측을 수행하여 전류 데이터를 생성하여 이를 디스플레이모듈(500)에게 전송한다.
디스플레이 모듈(500)은 두 개의 보호제어모듈이 계측하는 전류를 비교하여 그 차이가 일정범위를 벗어나면 알람을 발생시켜 사고시의 오동작 혹은 부동작의 발생을 사전에 예방한다.
디스플레이모듈(500)은 주 보호제어모듈(210)이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈(220)이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 하고, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 주 보호제어모듈(210)이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈(220)이 계측한 전류 중 어느 하나, 바람직하게는 주 보호제어모듈(210)이 계측한 전류만 상위 장치로 전송한다. 이러한 비교 및 판단은 디스플레이모듈(500)이외에 주 보호제어모듈 또는 보조 보호제어모듈에서 수행하는 것으로 해도 좋다.
아울러, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 주 보호제어모듈(210)의 계측이 정상적인 것으로 볼 수 있으며, 이에 따라 전류 데이터이외에 전류 데이터 및 전압 데이터를 기반으로 한 각종 2차 계측 정보를 주 보호제어모듈만 상위 장치로 보고하여도 된다. 또는, 전류 데이터이외에 다른 계측 정보까지 디스플레이모듈이 비교하고 차이를 판단하는 것으로 해도 좋다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 계측 정보에 대한 이중화를 달성하면서도 상위 장치의 부담과 통신 부담을 최소화하는 효과가 있다. 예를 들면, 상정된 도 4와 같은 구성에서는 상위 장치가 시리얼 통신 네트워크를 통해 2개의 보호제어모듈 모두로부터 각각 계측 정보를 수신한 다음 비교하는 기능을 수행하야 하는 데 반해서, 본 발명의 구성에서는 디스플레이모듈이 비교 및 판단을 수행하여 이와 같은 부담이 경감된다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 주 보호제어모듈이 계측한 전류와 보조 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하여 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 함으로써, 2개의 이중화된 보호제어모듈이 모두 상위 장치로 계측 정보를 보고할 필요없이 단일의 보호제어모듈, 예를 들면 주 보호제어모듈만이 보고해도 되며, 단일의 보호제어모듈만을 상위장치와 통신하도록 통신 네트워크를 구성할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 디스플레이모듈(500)은 키(550)을 이용해 사용자로부터 조작명령을 입력받는다. 상기한 조작명령에 따라 디스플레이모듈(500)은 주 보호제어모듈 또는/및 보호 제어모듈로 정보를 요청하며, 주 보호제어모듈 또는/및 보호 제어모듈은 즉각 이를 전송해줄 수 있다. 내부의 시리얼 통신에서 디스플레이 모듈은 마스터가 되고 두 보호제어모듈은 슬레이브가 되도록 시리얼 통신이 설정됨으로써, 마스터인 디스플레이모듈은 시리얼 통신의 주도권을 가지며 사용자가 원하는 시점에 최소화된 지연시간으로 원하는 정보를 보호제어모듈로부터 가져올 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 두개의 보호제어모듈에 대응하여 디스플레이모듈을 각각 구성하는 경우(즉, 디스플레이모듈을 2개로 구성하는 경우)에 비하여, 단일의 디스플레이모듈을 구성함으로써 시스템 구성 비용을 절감하며, 나아가 디스플레이모듈이 두개의 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되게 하되, 디스플레이모듈이 마스터가 되고 두개의 보호제어모듈은 슬레이브가 되게 하는 방법을 통하여, 사용자의 요청에 대한 즉각적인 응답을 가능케한다. 가정하여, 디스플레이모듈이 주기적으로 계측 정보등을 수신하여 저장함으로써, 사용자의 요구에 대한 즉각적인 응답이 가능토록 구성할 수 있으나, 본 발명의 일양상은 이러한 구성과 비교하여 통신 및 메모리 소요가 절감되는 효과가 있다.
도 8을 참조하면, 모터제어반용 시스템은, 모터제어반에 대응하여 인입 유닛(10)에 설치되고 이중화된 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120); 각 모터 유닛(20)에 대응하여 설치되는 복수의 주 보호제어모듈(210), 디스플레이모듈(500) 및 보조 보호제어모듈(220); 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC인 상위 시스템(40); 상위 시스템(40)과 MCC의 통합모듈(110,120)과의 통신을 위한 이더넷 스위치(30); 이중화된 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)과 멀티포인트 버스와의 연결을 위한 2개의 브릿지 소켓(310,320); 각각의 주 보호제어모듈(210)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위한 복수의 소켓 보드(400);를 포함하여 구성된다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 각각, 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(40) 또는 서로 간의 이더넷 통신을 위한 2 개의 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(이하, 미도시) 및 포트와, MCC 내부의 시리얼 통신을 위한 2 개의 RS-485 드라이버(RS485 Driver) 및 시리얼 통신 포트와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP와, 제어 및 연산을 위한 CPU 등을 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120) 중의 하나는 액티브 모듈로 동작하고 다른 하나는 스탠바이 모듈로 동작한다. 액티브 모듈과 스탠바이 모듈 사이에는 이더넷을 통해 하트비트(Heartbeat) 통신을 수행하고 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈이 액티브 모듈의 기능을 대신한다. 예를 들어 하트비트 메시지는 액티브 모듈이 정상 동작할 때 스탠바이 모듈로 전송하는 시그널 또는 정보를 포함할 수 있다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 상위 시스템(40)과 IP 통신을 수행하되, 액티브 모듈에 이상이 있을 때 스탠바이 모듈의 IP주소는 액티브 모듈이 사용하던 IP주소로 스위칭된다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 상위 시스템(40)으로부터 각각의 주 보호제어모듈(210)로의 제어 명령을 수신하여 전달하며, 각각의 주 보호제어모듈(210)이 수집하고 생성한 전류, 전압, 전력 등에 관한 데이터와 각 보호제어모듈(210,220)의 상태 데이터를 보호제어모듈(210,220)로부터 수집하여 이를 상위 시스템(40)으로 보고한다. 또한, 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 연결된 PT 및 CT를 이용하여 주 선로의 전압 및 전류에 관한 데이터를 수집하여 상위 시스템(40)으로 보고하며, 주 선로의 전압 데이터를 각각의 주 보호제어모듈(210)로 전달하여 보호제어모듈이 전력 계산 등을 수행하는 데 이용토록 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제 1 브릿지 소켓(310) 및 제 2 브릿지 소켓(320)은 각 보호제어모듈과의 시리얼 통신을 위하여 구성되는 멀티포인트 버스를 제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)로 공통 연결하기 위하여 이용된다.
브릿지 소켓(310,320)은 적어도 3개의 소켓을 구비하고 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결된다. 브릿지 소켓에서 제 1 소켓(Socket 1), 제 2 소켓(Socket 2) 및 제 3 소켓(Socket 3)에서 시리얼 통신에 이용되는 단자(Ta)들은 서로 내부적으로 공통 연결되며 단자(Tb)들은 서로 내부적으로 공통 연결된다.
소켓 보드(400)는 주 보호제어모듈(210)을 멀티포인트 버스에 접속시키기 위하여 이용되는 것으로서, 소켓 보드(400)는 상기한 브릿지 소켓의 구조와 동일할 수 있다. 또한 다른 구조로 하여, 도 10을 참조하면, 소켓 보드(400)는 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓(Socket 1) 및 제 3 소켓(Socket 3)과, 복수의 주 보호제어모듈(210)중 어느 하나의 주 보호제어모듈(210)과 연결되는 제 2 소켓(Socket 2)을 포함한다.
솔레노이드 스위치(410,420)는 주 보호제어모듈(210)로부터 제 2 소켓(Socket 2)의 단자 DC+ 및 단자 DCG를 통하여 제어 전원을 공급받으며, 제어 전원에 의해서 동작하되 제 1 상태 및 제 2 상태의 사이를 스위칭한다. 제 1 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 소켓 보드(400)의 내부에서 직접 연결되는 상태이며, 제 2 상태는 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 어느 한 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 상태이다.
주 보호제어모듈(210)과 소켓 보드(400)는 양단에 플러그를 구비한 케이블로 연결되되, 도시된 제 2 소켓(Socket 2)의 각 단자에 대응하는 신호선을 각각 구비한다. 상기한 케이블을 구성하는 신호선들에는 제 1 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 1 솔레노이드 스위치(410)와 연결되는 신호선), 제 3 소켓과 연결되는 신호선(즉, 제 2 솔레노이드 스위치(420)와 연결되는 신호선)과 솔레노이드 스위치(410,420)의 제어 전원을 공급하는 신호선을 각각 별개로 포함한다.
주 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는(시작되는) 지점은 주 보호제어모듈(210)의 내부이거나 주 보호제어모듈(210)에 구성되는 소켓등일 수 있으므로, 멀티포인트 버스에서 주 보호제어모듈로의 스터브(Stub) 길이가 짧아지거나 없어지게 된다. 예를 들어, 멀티포인트 버스는 RS-485 표준에 따른 것일 수 있다. 주 보호제어모듈은 멀티포인트 버스의 어느 한 지점에서 신호선별로 병렬 연결된다. 보호제어모듈로의 스터브(Stub)가 연결되는 지점은 소켓 보드(400)의 내부일 수도 있으나 실시 형태에 따라 주 보호제어모듈(210)의 내부나 주 보호제어모듈(210)의 소켓 등에 구성될 수도 있다.
제 1 통합모듈(110) 및 제 2 통합모듈(120)은 각각 2개 시리얼 통신 포트 포트를 구비한다(이하 제 1 시리얼 통신 포트 및 제 2 시리얼 통신 포트라 한다). 멀티 포인트 버스의 일측 끝, 즉 일단은 제 1 통합모듈(110)의 제 1 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈(120)의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며, 멀티포인트 버스의 타측 끝, 즉 타단은 제 1 통합모듈(110)의 제 2 시리얼 통신 포트와 제 2 통합모듈(120)의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결된다. 그리고 이러한 2개의 공통 연결을 위하여 상기한 브릿지 소켓(310,320)이 각각 이용된다.
인입 유닛(10)의 제 1 통합 모듈(110)이 동작할 때나 제 2 통합 모듈(120)이 동작할 때 항상 독자적인 링 연결이 구축되므로, 내부통신의 단절이 발생하더라도 2개의 통신포트를 통하여 양방향으로 통신이 가능하다.

Claims (13)

  1. 모터제어반용 시스템에 있어서,
    모터제어반의 각 모터 유닛은,
    대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며,
    상기 디스플레이모듈, 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈 중 적어도 하나는 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류를 비교하며, 상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나면 상위 장치로 보고되도록 하는,
    모터제어반용 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비교에 따른 차이가 정해진 범위를 벗어나지 않으면, 상기 제 1 보호제어모듈이 계측한 전류와 상기 제 2 보호제어모듈이 계측한 전류 중 어느 하나만 상기 상위 장치로 전송되는,
    모터제어반용 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비교는 상기 디스플레이모듈이 수행하는,
    모터제어반용 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상기 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며, 상기 제 2 보호제어모듈은 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치와 정보를 송수신하는,
    모터제어반용 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되되,
    상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 되는,
    모터제어반용 시스템.
  6. 모터제어반용 시스템에 있어서,
    모터제어반의 각 모터 유닛은,
    대응하는 모터에 대하여 적어도 이중화된 보호 기능을 수행하는 제 1 보호제어모듈 및 제 2 보호제어모듈; 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈을 위한 단일의 디스플레이모듈;을 포함하며,
    상기 제 1 보호제어모듈이 단독으로 상위 장치와 시리얼 통신으로 연결되며,
    상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 내부의 시리얼 통신으로 연결되는,
    모터제어반용 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기한 내부의 시리얼 통신에서 상기 디스플레이 모듈이 마스터가 되고 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈은 슬레이브가 되는,
    모터제어반용 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 디스플레이모듈은 2개의 시리얼 통신 드라이버 및 포트를 구비하며,
    상기 디스플레이모듈은 상기 제 1 보호제어모듈 및 상기 제 2 보호제어모듈과 서로 다른 시리얼 통신 드라이버 및 포트와 통신선을 이용하여 연결되는,
    모터제어반용 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 2 보호제어모듈의 상태 정보는 상기 디스플레이모듈 - 상기 제 1 보호제어모듈을 개재하여 상기 상위 장치로 전달되는,
    모터제어반용 시스템.
  10. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 모터에 대하여 전력을 공급하는 경로에 설치된 마그네틱 컨텍터의 여자 코일과 상기 제 1 보호제어모듈의 제 1 트립 접점 및 상기 제 2 보호제어모듈의 제 2 트립 접점이 연결되는 데 있어서,
    상기 제 1 트립 접점과 상기 제 2 트립 접점이 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결된 후 상기 여자 코일과 연결되는,
    모터제어반용 시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 모터제어반에 대응하여 설치되며 이중화된 제 1 통합모듈 및 제 2 통합모듈;
    상기 제 1 통합모듈 및 상기 제 2 통합모듈과 상기 모터제어반에 설치된 복수의 상기 제 1 보호제어모듈 사이에 시리얼 통신 네트워크를 구성하기 위하여, 상기 제 1 보호제어모듈이 접속되는 멀티포인트 버스;를 포함하되,
    상기 멀티 포인트 버스의 일단은 상기 제 1 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 1 시리얼 통신 포트에 공통 연결되며,
    상기 멀티포인트 버스의 타단은 상기 제 1 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트와 상기 제 2 통합모듈의 제 2 시리얼 통신 포트에 공통 연결되는,
    모터제어반용 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기한 2개의 공통 연결을 위하여 브릿지 소켓이 각각 이용되되,
    상기 브릿지 소켓은,
    적어도 3개의 소켓을 구비하고 상기 적어도 3개의 소켓에서 시리얼 통신에 이용되는 대응 단자들이 내부적으로 서로 연결되는,
    모터제어반용 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 보호제어모듈은 소켓 보드를 이용하여 상기 멀티포인트 버스에 접속되며,
    상기 소켓 보드는,
    상기 멀티포인트 버스가 연장되는 양쪽 방향으로 각각 연결되는 제 1 소켓 및 제 3 소켓과, 상기 제 1 보호제어모듈과 연결되는 제 2 소켓을 포함하며,
    상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 소켓 보드의 내부에서 직접 연결되는 제 1 상태와, 상기 제 1 소켓과 제 3 소켓의 대응 단자가 상기 제 1 보호제어모듈을 경유하여 연결되는 제 2 상태의 사이를 스위칭하는,
    모터제어반용 시스템.
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