KR20180123402A

KR20180123402A - 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템

Info

Publication number: KR20180123402A
Application number: KR1020170057603A
Authority: KR
Inventors: 송명근
Original assignee: 송명근
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-16
Anticipated expiration: 2037-05-08
Also published as: KR102063861B1

Abstract

모터(전동기)와 전동밸브 및 공압 밸브 관련된 제어를 위한 스위치 및 운전을 위한 구동기를 모듈화하고, 로직화 기능을 구현하여 스위치 구성을 단순화하고, 한 개의 네트워크에 모든 스마트 스위치가 연결되어 통신을 통해 제어 데이터를 송수신할 수 있도록 한 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 모터의 과부하로 인해 열이 발생하면 모터에 공급하는 전력을 차단하는 전자과부하릴레이(EOCR), 전자과부하릴레이를 통과한 전력을 모터에 공급하는 전자 접촉기(MC), 통신 모듈 및 제어 로직을 포함하고, 전자과부하릴레이와 모터 접속자와 연계하여 운전 및 트립 동작을 제어하는 제1 스마트 장치, 사용자의 조작에 따른 제어신호를 제1 스마트 장치 및 프로그램 가능한 로직 제어기에 어드레스 할당 메시지 통신을 통해 전달하는 제2 스마트 장치, 현장의 조작 신호를 제1 스마트 장치에 전달하는 제3 스마트 장치, 제1 내지 제3 스마트 장치와 어드레스 할당 메시지 통신으로 연결되는 제4 스마트 장치, 제4 스마트 장치를 통해 제1 및 제2 스마트 장치와 데이터를 인터페이스 하는 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)를 포함하여, 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템을 구현한다.

Description

스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템{Control network system with motor control function using smart switch}

본 발명은 스마트 스위치(smart switch)를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템에 관한 것으로, 특히 모터(전동기)와 전동밸브 및 공압 밸브 관련된 제어를 위한 스위치 및 운전을 위한 구동기(예를 들어, 마그네트, 릴레이, 기타)를 모듈화하고, 로직화 기능을 구현하여 스위치 구성을 단순화하고, 한 개의 네트워크에 모든 스마트 스위치가 연결되어 통신을 통해 제어 데이터를 송수신할 수 있도록 한 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 공장, 건물, 산업시설 등 다양한 곳에서 상수/하수 제어, 온도조절, 공조(air conditioning) 등을 위하여 수많은 전동기(Motor)가 가동되고 있다.

이러한 전동기를 가동하기 위한 전기 패널인 전동기제어반 즉, MCC(Motor Control Center)라고 불리는 모터 제어반을 이용한다.

상기 전동기 제어반은 전동기와 관련 부하장치를 안전하게 보호하는 것으로, 변압기에서 공급되는 저압의 전기를 전동기로 배분 및 과전류가 흐르는 것을 감시 및 차단하는 기능을 수행한다. 그리고 전동기는 현장의 요구에 맞추어 자동으로 구동되거나 멈출 필요가 있으므로, 전자 개폐기 등을 이용한 회로(circuit)를 사용하여 전동기를 제어하고 있다.

또한, 전동기가 많이 사용되는 경우에는 관리, 운용의 효율을 위하여 여러 개의 전동기용 유닛(Unit)을 하나의 캐비닛에 집적한 형태의 전동기 전용 배전반을 제작하여 전동기를 제어하게 된다. 특히, 전동기 제어반인 모터 제어반에는 컨트롤 스위치, 릴레이, 모터 접촉반(MC) 등 다양한 장치가 이용된다.

그리고 컨트롤 스위치는 복수로 구비되고, 각각의 컨트롤 스위치는 시리얼 방식(16EA) 또는 링 방식(40EA)으로 다른 스위치와 통신이 연결된다.

도 1은 일반적인 모터 제어반의 개별 기동형 시스템 구성도를 도시한 것으로서, 차단기(MCCB; Molded Case Circuit Breaker)(1), 변류기(CT; Current Transformer)(2), 전자 접촉기(MC; Magnetic Contact)(3), 모터(4), 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)(5), 복수의 컨트롤 스위치를 포함하는 MCC(6), 상기 MCC(6)와 연결되는 현장 제어반(LOPC)(7)을 포함한다.

도 2는 일반적인 모터 제어반의 통신 시스템 구성도를 도시한 것으로서, 차단기(MCCB; Molded Case Circuit Breaker)(1), 변류기(CT; Current Transformer)(2), 전자 접촉기(MC; Magnetic Contact)(3), 모터(4), 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)(5), 복수의 컨트롤 스위치(6a, 6b, 6c), 상기 복수의 컨트롤 스위치(6a, 6b, 6c)와 일대일 대응하게 연결되는 현장 제어반(LOPC)(7a, 7b, 7c)을 포함한다.

여기서 복수의 컨트롤 스위치는 1개 또는 3개만 도시 하였으나, 통신 모듈을 포함하고 시리얼 방식으로 연결할 경우 최대 16개가 연결되고, 링 방식으로 연결할 경우 최대 40개가 연결된다. 하나의 컨트롤 스위치(예를 들어, 6a)는 상기 PLC(5)와 RS-485 Modbus 방식으로 통신이 이루어진다. 아울러 컨트롤 스위치와 대응하는 현장 제어반은 펄스 네트워크(Pulse Network)를 통해 통신이 연결된다.

한편, 컨트롤 스위치를 포함하는 모터 제어반에서 통신 시스템에 대한 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 2> 에 개시되어 있다.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 다수의 모터 제어 유닛(MCU), 통신 네트워크(16)를 통하여 다수의 MCU(18)로부터 데이터 신호를 전송 및 수신하도록 구성된 MCU 제어기(12)를 포함한다. 다수의 MCU(18) 각각은, 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 동작 가능한 전기 접촉이 구비된 자기 접촉기(22), 자기 접촉기(22) 및 MCU 제어기(12)에 동적으로 접속되며, 전기 접촉의 상태를 감시하고 이 감시된 상태 정보를 MCU 제어기(12)에 전송하며, MCU 제어기(12)로부터 수신된 데이터 신호에 근거하여 자기 접촉기(22)를 가동시키도록 구성된 국부 제어 모듈(30)을 포함한다.

이러한 구성을 통해, MCC 통신 시스템의 MCC내 버킷(buckets)을 제어하기 위한 중앙 집중형 제어 구성(centralized control configuration)을 사용하는 MCC 통신 시스템을 구현한다.

또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 코일이 권선된 환형의 코어를 구비하고 길이방향 중심축이 삼각형의 세 꼭짓점에 각각 위치하는 제1 CT(10), 제2 CT(20) 및 제3 CT(30), 코일이 권선된 환형의 코어를 구비하고 3 상의 전력 선로가 관통하는 관통 구를 구비한 ZCT(40), 적어도 상기 제1 CT(10), 상기 제2 CT(20), 상기 제3 CT(30) 및 상기 ZCT(40)를 내장하는 케이스를 포함하며 상기 3 상의 전력 선로에 대한 계측 기능을 적어도 가지는 전기 모듈을 구현한다.

이러한 구성을 통해, 전력 선로의 길이방향과 수직한 방향에서 전기 모듈의 크기를 대폭 저감하며, ZCT에서의 평형 특성을 일정하게 하면서도 전력 선로들을 조밀하게 모을 수 있어 랙 내에서의 공간 효율성을 크게 하는 효과를 가진다.

대한민국 공개특허 10-2010-0038162호(2010.04.13. 공개)(모터 제어 센터 통신 시스템) 대한민국 등록특허 10-1636487호(2016.06.29. 등록)(CT 및 ZCT를 내장하는 전기 모듈)

그러나 상기와 같은 일반적인 모터 제어반의 통신 시스템 및 종래기술들은 컨트롤 스위치로 Magnetic 스위치를 사용하고, 구동기로 릴레이를 사용하며 구성이 복잡한 선택 스위치를 사용하기 때문에, 제어반의 제작 기간이 많이 소요되고, 이로 인해 인건비가 증가하는 단점을 유발하였다.

또한, 일반적인 모터 제어반의 통신 시스템 및 종래기술은 복수의 스위치 및 구동기가 시리얼 방식 및 링 방식으로 연결되어 통신을 하기 때문에, 연결하는 스위치의 개수가 제한되며, 어느 하나의 회선이 단선되면 그 이하 컨트롤 스위치에 장해가 발생하여 나머지 컨트롤 스위치 간에도 통신이 단절되어, 모터 제어반의 역할을 할 수 없는 단점도 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 모터(전동기)와 전동밸브 및 공압 밸브 관련된 제어를 위한 스위치 및 운전을 위한 구동기(예를 들어, 마그네트, 릴레이, 기타)를 모듈화하고, 로직화 기능을 구현하여 스위치 구성을 단순화할 수 있도록 한 스마트 스위치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 한 개의 네트워크(2 WIRE)에 모든 스마트 스위치가 연결되어 통신을 통해 제어 데이터를 송수신할 수 있도록 함으로써, 제어수량의 확대에 용이, 제어 기능을 단순화, 제어배선의 간략화, 제작인원을 전문 기능 인력에서 단순 기능 인력으로 대체할 수 있도록 한 스마트 스위치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 스위치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템은 모터의 과부하로 인해 열이 발생하면 모터에 공급하는 전력을 차단하는 전자과부하릴레이(EOCR; Electronic Overload Relays); 상기 전자과부하릴레이를 통과한 전력을 모터에 공급하는 전자 접촉기(MC; Magnetic Contact); 통신 모듈 및 제어 로직을 포함하고, 상기 전자과부하릴레이와 모터 접속자와 연계하여 운전 및 트립 동작을 제어하는 제1 스마트 장치; 사용자의 조작에 따른 제어신호를 상기 제1 스마트 장치 및 프로그램 가능한 로직 제어기에 어드레스 할당 메시지 통신을 통해 전달하는 제2 스마트 장치; 현장의 조작 신호를 상기 제1 스마트 장치에 전달하는 제3 스마트 장치; 상기 제1 내지 제3 스마트 장치와 어드레스 할당 메시지 통신으로 연결되는 제4 스마트 장치; 상기 제4 스마트 장치를 통해 상기 제1 및 제2 스마트 장치와 데이터를 인터페이스 하는 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 스마트 장치와 상기 제2 스마트 장치는 통신 메시지 내에 운전 정지 로직을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 스마트 장치와 제2 스마트 장치는 상기 네트워크에 최대 128개가 접속 가능한 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 스마트 장치와 상기 전자과부하릴레이와 전자 접촉기와 제2 스마트 장치와 연계하여, 상기 전자 접촉기를 구동시키거나 상기 전자과부하릴레이를 리셋하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 내지 제3 스마트 장치는 어드레스(address) 할당에 의한 메시지(Massage) 통신 모듈과 장치 제어를 위한 제어 로직이 각각 구현된 것을 특징으로 한다.

상기에서 제1 스마트 장치는 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기; 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버; 로직 수행의 결과를 확인하기 위한 외부 입력부; 마스터 또는 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치; 자가진단기능 및 운전상태를 나타내는 표시램프; 상기 스위치의 어드레스 할당에 따라 마스터 또는 슬레이브로 동작하며, 외부에서 입력되는 디지털 제어 데이터에 따라 전자 접촉기 구동 및 전자과부하릴레이를 리셋시키는 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서에서 발생하는 제어신호를 출력하는 디지털 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제2 스마트 장치는 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기; 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버; 로직 수행의 결과 또는 주변장치 신호를 입력받는 입력부; 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치; 자기진단기능 및 운전상태를 나타내는 표시램프; 상기 스위치의 기능 선택에 따라 마스터 또는 슬레이브로 동작하며, 외부에서 입력되는 디지털 제어 데이터에 따라 상기 표시램프를 통해 경보 기능을 수행하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제3 스마트 장치는 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기; 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버; 로직 수행의 결과 또는 주변장치의 데이터를 입력받기 위한 입력부; 마스터 및 슬레이브와 어드레스를 할당하기 위한 스위치; 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시 램프; 운전자 조작 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제4 스마트 장치 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기; 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버 및 포트; 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치; 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시 램프; 스마트 네트워크의 운전상태를 체계화한 데이터를 송수신하기 위한 이더넷(Ethernet) 드라이버 통신 포트; 통신 설정 및 상태 감시를 위한 시리얼(Serial) 통신 포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 제5 스마트 장치는 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기; 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버; 로직 수행의 결과를 확인하기 위한 외부 입력부; 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치; 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시램프; 사용자의 시간설정을 변환하는 A/D 변환 장치; 외부 변류기 및 영상 변류기의 실시간 변화 값을 변환하는 A/D 변환 장치; 조직을 수행하는 디지털 출력 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 모터제어를 구성하는 스위치와 릴레이 등의 장치를 모듈화하고 제어 로직을 통해 동작을 하도록 함으로써, 장치의 구현을 단순화할 수 있고, 이로 인해 장치의 제작 시간 및 제작 인원을 줄일 수 있어, 장치 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 제1 및 제2 스마트 장치 간의 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신으로 연계함으로써, 데이터 처리 속도의 향상을 도모하고, 한 개의 네트워크를 통해 동시 여러 개의 스마트 장치를 접속 및 운전 데이터를 전송할 수 있어 짧은 시간에 정확한 제어를 도모할 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명에 따르면 스마트 장치의 통신 프로토콜을 체계화함으로써, 호환성과 확장성 향상을 도모할 수 있으며, 원격지나 망 외부에서 망내의 원격 제어에 용이함도 제공해주는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 한 개의 네트워크(2WIRE)에 모든 스마트 스위치가 연결되어 통신을 통해 제어 데이터를 송수신할 수 있도록 함으로써, 제어수량의 확대가 용이하며, 제어 기능을 단순화, 제어배선의 간략화, 제작인원을 전문 기능 인력에서 단순 기능 인력으로 대체할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 종래 모터제어의 단일 시스템 구성도,
도 2는 종래 모터제어의 시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명에 적용된 제1 스마트 장치의 실시 예 구성도,
도 5는 본 발명에 적용된 제2 스마트 장치의 실시 예 구성도,
도 6은 본 발명에 적용된 제3 스마트 장치의 실시 예 구성도,
도 7은 본 발명에 적용된 제4 스마트 장치의 실시 예 구성도,
도 8은 본 발명에 적용된 제5 스마트 장치의 실시 예 구성도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템의 구성도로서, 차단기(MCCB)(110), 전자과부하릴레이(EOCR; Electronic Overload Relays)(120), 전자 접촉기(MC; Magnetic Contact)(130), 모터(140), 제1 스마트 장치(151 ~ 153), 제2 스마트 장치(161 ~ 167), 제3 스마트 장치(171 ~ 173), 제4 스마트 장치(180) 및 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)(190)를 포함한다.

여기서 제1 스마트 장치(151 ~ 153)와 상기 제2 스마트 장치(161 ~ 166)는 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 접속된다.

도 3에서 제2 스마트 장치는 6개만 도시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 이용한 네트워크 방식이므로 하나의 네트워크(망)에 최대 64개의 제2 스마트 장치를 연결할 수 있으며, 제1 스마트 장치와 제2 스마트 장치의 개수는 각각 최대 64개의 한도 내에서 필요에 따라 증감하여 사용하게 된다. 여기서 제1 스마트 장치의 개수에 대응하여 제2 스마트 장치 및 제3 스마트 장치(스마트 현장 제어반)의 개수도 동일하게 구현할 수 있고, 사용자의 요구에 따라 제1 및 제2 스마트 장치만으로도 구성할 수 있다.

아울러 복수의 제1 스마트 장치의 각각의 제1 스마트 장치의 구성 및 작용은 동일하고, 복수의 제2 스마트 장치의 각각의 제2 스마트 장치의 구성 및 작용도 동일하며, 복수의 제3 스마트 장치는 각각의 제3 스마트 장치의 구성 및 작용도 동일하다. 따라서 설명의 편의를 위해 하나의 제1 스마트 장치(예를 들어, 151)와 하나의 제2 스마트 장치(예를 들어, 161) 및 제3 스마트 장치(예를 들어, 171)에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 차단기(MCCB)(110)는 과전류가 검출되면 부하에 공급되는 전력을 차단하는 역할을 하며, 전자과부하 릴레이(120)는 모터(140)의 과부하로 인해 전류가 증가하면 상기 제1 스마트 장치(151)의 제어에 따라 상기 전자 접촉기(130)를 개방시켜 모터(140)에 공급하는 전력을 차단하는 역할을 한다.

아울러 상기 전자 접촉기(130)는 상기 전자과부하릴레이(120)를 통과한 전력을 모터(140)에 공급하거나 차단하는 역할을 한다.

또한, 상기 제1 스마트 장치(151)는 통신 모듈 및 제어 로직을 포함하고, 상기 전자과부하릴레이(120)와 전자 접촉기(130)와 연계하여 운전 및 트립 동작을 제어하는 역할을 한다.

이러한 제1 스마트 장치(151)를 릴레이 기능을 포함하여 구현할 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(201), 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버(202), 로직 수행의 결과를 확인하기 위한 외부 입력부(203), 마스터 또는 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치(204), 자가진단기능 및 운전상태를 나타내는 표시램프(205), 상기 스위치(204)의 어드레스 할당에 따라 마스터 또는 슬레이브로 동작하며, 외부에서 입력되는 디지털 제어 데이터에 따라 전자 접촉기 구동 및 전자과부하릴레이를 리셋시키는 제어신호를 발생하는 마이크로프로세서(206), 상기 마이크로프로세서(206)에서 발생하는 제어신호를 출력하는 디지털 출력부(207)를 포함한다.

또한, 상기 제5 스마트 장치(152)를 과부하 트립 장치 기능을 포함하여 구현할 경우, 도 8에 도시한 바와 같이, 전류 선택 밸브(301)의 조작 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서(317)에 전달하는 제1 아날로그/디지털 변환기(302), 오버 타임(over time) 선택 밸브(303)의 조작 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하는 제2 아날로그/디지털 변환기(304), 지연 시간(delay time) 선택 밸브(305)의 조작 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하는 제3 아날로그/디지털 변환기(306), 전류 검출기(307)에 의해 검출된 삼상 전류(3-CT) 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하는 제4 아날로그/디지털 변환기(308), 영상변류기(ZCT; Zero-phase Sequence Current Transformers)(309)의 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하는 제5 아날로그/디지털 변환기(310), 상기 마이크로프로세서(317)의 제어에 따라 각각의 검출 신호를 표시해주는 표시부(311), 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(312), 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버(313), 로직 수행의 결과를 확인하기 위한 디지털 입력부(314), 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치(315), 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시램프(316), 조직을 수행하는 디지털 출력 장치(315)를 포함한다.

또한, 상기 제2 스마트 장치(161)는 사용자의 조작에 따른 제어신호를 상기 제1 스마트 장치(151) 및 프로그램 가능한 로직 제어기(190)에 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 전달하는 역할을 한다.

이러한 제2 스마트 장치(161)는 도 5에 도시한 바와 같이, 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(501), 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버(502), 로직 수행의 결과 또는 주변장치 신호를 입력받는 디지털 입력부(503), 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치(504), 자기진단기능 및 운전상태를 나타내는 표시램프(506), 상기 스위치(504)의 기능 선택에 따라 마스터 또는 슬레이브로 동작하며, 외부에서 입력되는 디지털 제어 데이터에 따라 상기 표시램프(506)를 통해 경보 기능을 수행하는 마이크로프로세서(507)를 포함한다.

또한, 상기 제3 스마트 장치(171)는 현장의 조작 신호를 상기 제1 스마트 장치(151)에 전달하는 역할을 하는 것으로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(401), 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버(402), 로직 수행의 결과 또는 주변장치의 데이터를 입력받기 위한 디지털 입력부(403), 마스터 및 슬레이브와 어드레스를 할당하기 위한 스위치(404), 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시 램프(405), 제어를 위한 마이크로프로세서(406) 및 운전자 조작 스위치를 포함한다.

또한, 상기 제4 스마트 장치(180)는 도 7에 도시한 바와 같이, 외부에서 공급되는 전압을 소정 전압으로 변환하는 직류-직류 변환기(601), 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 외부 장치와 통신을 위한 캔 버스 드라이버(602) 및 포트(604), 마스터 및 슬레이브와 어드레스 할당을 위한 스위치(605), 자기진단기능 및 운전 상태를 나타내는 표시 램프(606), 스마트 네트워크의 운전상태를 체계화한 데이터를 송수신하기 위한 이더넷(Ethernet) 드라이버(603), 통신 설정 및 상태 감시를 위한 시리얼(Serial) 통신 포트(604); 동작 제어를 위한 마이크로프로세서(607)를 포함한다.

이와 같이 구성된 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템의 동작을 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 부하인 모터(140)에 공급되는 전력은 차단기(MCCB)(110), 전자과부하릴레이(120), 전자 접촉기(130)를 순차 통해 모터(140)에 공급된다.

부하에 전력 공급 시 입력 전력에 과전류가 검출되면 차단기(110)가 동작을 부하에 공급되는 전력을 차단하게 되며, 모터(140)의 동작 시 과부하로 인해 열이 발생하면 상기 스마트 마스터 장치(151)의 제어에 따라 상기 전자과부하릴레이(120)가 상기 모터(140)에 공급하는 전력을 차단한다.

이때, 본 발명의 특징은 상기 전자 접촉기(130)의 운전 및 트립 동작을 제어하거나, 상기 전자과부하릴레이(120)를 리셋시키는 제어장치의 구성을 스마트 스위치를 이용한 장치로 간단하게 구현하고, 각각의 스마트 스위치를 이용한 제어장치는 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 PLC(190)와 동시 접속하도록 하여, 제어 시간을 단축하면서 정확한 제어를 구현하고, 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신의 이용으로 어느 특정의 제어장치에 장애가 발생하여도 다른 제어장치는 정상적으로 통신이 이루어져 정상 동작을 하도록 한 것이다.

여기서 본 발명은 제1 스마트 장치(151)와 제2 스마트 장치(161)를 상기 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 연동시키고, 제3 스마트 장치(171)는 상기 제1 스마트 장치(151)에 연결하는 구조로 모터 제어반을 구현한다.

제1 스마트 장치(151)와 제2 스마트 장치(161) 및 제3 스마트 장치(171)는 각각 모듈화되고, 로직 기능을 통해 동작이 이루어지므로 각각의 스마트 장치 구성이 기존 제어장치의 구성에 비하여 단순화되며, 이로 인해 제작이 용이하여 제작 인력 및 제작 시간을 절감할 수 있게 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 스마트 장치(151)를 릴레이로 구현할 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 직류-직류 변환기(201)에서 외부에서 공급되는 전압(DC 24V)을 소정 직류전압(DC 5.5V)으로 변환하여 마이크로프로세서(206)에 구동용 전원을 공급해준다.

마이크로프로세서(206)가 구동용 전원에 의해 활성화된 상태에서, 선택 스위치(204)의 어드레스 할당을 검색하여, 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 결정한다. 여기서 사용자는 선택 스위치(204)의 어드레스 할당을 통해 제1 스마트 장치(151)가 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 설정한다. 본 발명에서는 마스터 기능으로 동작하는 것으로 가정한다.

이어, 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 제2 스마트 장치(161) 또는 PLC(190)에서 출력되는 데이터는 외부 입력부(203)를 통해 마이크로프로세서(206)에 입력되며, 마이크로프로세서(206)에서 출력되는 제어 데이터는 캔 버스 드라이버(202)를 통해 상기 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 출력된다. 이때 데이터 전송속도는 1Mbps가 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(206)는 입력되는 디지털 데이터를 분석하여 전자과부하릴레이(120) 및 전자 접촉기(130)를 제어할 경우, 릴레이 제어신호를 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 릴레이 제어신호는 디지털 출력부(207)를 통해 상기 전자과부하릴레이(120)에 전달되어 리셋을 제어하거나 전자 접촉기(130)에 전달되어 모터(140)를 구동하거나 모터 구동을 정지시키게 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(206)는 자가 진단을 수행하고, 자가 진단 결과의 표시 제어신호를 표시램프(205)로 출력하게 되고, 제1 스마트 장치(151)의 운전 상태의 표시 제어신호도 표시램프(205)로 출력하게 된다. 이에 따라 표시램프(205)는 자가운전 결과 이상이 있으면 특정 램프를 점등시켜, 시스템의 문제가 있는 것을 외부에 시각적으로 표시해주게 되며, 운전 상태에 대한 정보도 표시램프(205)를 통해 표시해주어, 제1 스마트 장치(151)는 물론 다른 스마트 장치의 운전 상태도 외부에 표시해주게 된다.

이와 같이 제1 스마트 장치(151)는 모듈화하고, 마이크로프로세서에서 로직 기능을 통해 제어를 함으로써, 제어장치의 구현을 단순화할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 제1 스마트 장치(151)를 과부하 트립 장치로 구현할 경우, 스마트 장치의 구현은 도 8에 도시한 바와 같다. 여기서 도 8에 도시된 스마트 장치를 제5 스마트 장치(152)라고 한다. 여기서 실제 제5 스마트 장치(152)도 상기 제1 스마트 장치(151)와 동일한 부호가 부여되어야 하나, 설명의 편의를 위해 152번이라는 부호를 부여하였다.

상기 제5 스마트 장치(152)는 직류-직류 변환기(3121)에서 외부에서 공급되는 전압(DC 24V)을 소정 직류전압(DC 5.5V)으로 변환하여 마이크로프로세서(317)에 구동용 전원을 공급해준다.

마이크로프로세서(317)가 구동용 전원에 의해 활성화된 상태에서, 선택 스위치(315)의 어드레스 할당을 검색하여, 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 결정한다. 여기서 사용자는 선택 스위치(315)의 어드레스 할당을 통해 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 선택한다. 본 발명에서는 마스터 기능으로 동작하는 것으로 가정한다.

이어, 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 제2 스마트 장치(161) 또는 PLC(190)에서 출력되는 데이터는 디지털 입력부(314)를 통해 마이크로프로세서(317)에 입력되며, 마이크로프로세서(317)에서 출력되는 제어 데이터는 캔 버스 드라이버(313)를 통해 상기 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 출력된다. 이때 데이터 전송속도는 1Mbps가 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(317)는 입력되는 디지털 데이터를 분석하여 전자과부하릴레이(120) 및 전자 접촉기(130)를 제어할 경우, 릴레이 제어신호를 발생하게 되고, 이렇게 발생하는 릴레이 제어신호는 디지털 출력부(315)를 통해 상기 전자과부하릴레이(120)에 전달되어 리셋을 제어하거나 전자 접촉기(130)에 전달되어 모터(140)를 구동하거나 모터 구동을 정지시키게 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(317)는 자가 진단 결과나 시스템의 운전상태를 표시하기 위한 표시 제어신호를 표시램프(316)로 출력하게 되고, 이에 따라 표시램프(316)는 자가 진단 결과나 시스템의 운전 상태를 램프를 통해 표출하여, 장해가 발생한 스마트 장치가 존재하거나 시스템의 오류 상태 또는 정상적인 상태를 외부에 표시해주게 된다.

다음으로, 전류 선택 밸브(301)가 조작되면 제1 아날로그/디지털 변환기(302)는 아날로그 전류 선택 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하게 된다.

아울러 오버 타임 선택 밸브(303)가 조작되면 제2 아날로그/디지털 변환기(302)는 아날로그 오버 타임 선택 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하게 된다.

마찬가지로, 지연 시간 선택 밸브(305)가 조작되면 제3 아날로그/디지털 변환기(306)는 아날로그 지연 시간 선택 신호를 그에 상응하는 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하게 된다.

상기 마이크로프로세서(317)는 상기 제1 내지 제3 아날로그/디지털 변환기(302)(304)(306)에서 각각 전달되는 전류 선택 신호, 오버 타임 선택 신호 및 지연 시간 선택 신호에 따라 제어 전류를 설정하거나, 오버 타임을 설정하거나 지연 시간을 설정하고, 이를 기반으로 과부하 트립을 제어한다.

또한, 제4 아날로그/디지털 변환기(308)는 전류 검출기(307)에 의해 검출된 삼상 전류(3-CT) 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달하게 되고, 제5 아날로그/디지털 변환기(310)는 영상변류기(ZCT; Zero-phase Sequence Current Transformers)(309)의 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(317)에 전달한다.

상기 마이크로프로세서(317)는 전류 검출기(307)에 의해 검출된 각 상 전류와 기준으로 설정된 상별 전류를 비교하여 과전류가 발생하거나 영상 변류기(309)에 의해 영상 고조파가 검출되면, 부하의 고장이나 파손 등을 방지하기 위해서, 제어 신호를 발생한다.

이렇게 발생하는 릴레이 제어신호는 릴레이 출력부(318)를 통해 상기 전자과부하릴레이(120)에 전달되어 리셋을 하거나 전자 접촉기(130)에 전달되어 모터(140)의 구동 전력을 차단하여 모터 구동을 정지시키게 된다.

아울러 과전류 검출이나 영상 고조파 검출이 이루어지면 해당 검출 데이터는 캔 버스 드라이버(313)를 통해 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 제4 스마트 장치(180)를 경유하여 PLC(190)에 전달된다.

여기서 검출 데이터에는 제5 스마트 장치(152)를 구분하기 위한 구분정보(예를 들어, 장치 고유번호)를 함께 전송해줌으로써, PLC(190)에서는 다수의 데이터가 입력되어도, 어느 제어장치에서 전송된 데이터인지를 구분할 수 있게 된다.

PLC(190)에서 발생하는 제어 데이터도 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)에 연결된 모든 스마트 장치에 거의 동시에 전달되는 데, 이때 각각의 제어장치를 구분하기 위한 구분정보를 제어 데이터에 함께 포함하여 전송한다. 해당 장치는 데이터 수신시 제어 데이터에 포함된 구분정보를 확인하여 자신의 것인지 아닌지를 판단하고, 자신의 것이면 이를 수신하여 처리하고, 자신의 것이 아니면 수신 데이터를 폐기하는 방식으로 제어 데이터를 처리한다.

또한, 상기 스마트 장치를 프로토콜 변환장치로 구현할 경우, 이를 제4 스마트 장치(180)라고 부르며, 도 7에 도시한 바와 같이, 직류-직류 변환기(601)에서 외부에서 공급되는 전압(DC 24V)을 소정 직류전압(DC 5.5V)으로 변환하여 마이크로프로세서(607)에 구동용 전원을 공급해준다.

마이크로프로세서(607)가 구동용 전원에 의해 활성화된 상태에서, 선택 스위치(605)의 어드레스 할당을 검색하여, 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 결정한다. 여기서 사용자는 선택 스위치(605)의 어드레스 할당을 통해 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 선택한다.

이어, 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 제2 스마트 장치(161) 또는 PLC(190)에서 출력되는 데이터는 이더넷 드라이버(603) 또는 시리얼 통신 포트(604)를 통해 마이크로프로세서(607)에 입력되며, 마이크로프로세서(607)에서 출력되는 제어 데이터는 캔 버스 드라이버(602) 또는 이더넷 드라이버(603) 또는 시리얼 통신 포트(604)를 통해 상기 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 출력된다. 이때 데이터 전송속도는 캔 버스 드라이버일 경우 1Mbps, 이더넷 통신일 경우 10/100Mbps, 시리얼 통신일 경우 19.2kbps가 된다.

이와 같이 본 발명은 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신을 통해 연결된 외부 장치의 통신 방식에 따라 통신 프로토콜을 변환하여, 다양한 통신 방식으로 데이터 통신을 수행할 수 있게 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(607)는 시스템의 자가 진단 결과나 시스템 운전상태를 표시하기 위한 표시 제어신호를 표시램프(606)로 출력하게 되고, 이에 따라 표시램프(606)는 해당 램프를 점등시켜, 자가 진단 결과 오류가 발생한 시스템이 있거나 시스템에 파워가 공급되는지의 여부, 시스템이 정상적으로 동작하는지를 외부에 표시해주게 된다.

이와 같이 제4 스마트 장치(151)는 각각의 구성 요소를 모듈화하여 집적하고, 마이크로프로세서에서 로직 기능을 통해 제어를 함으로써, 제어장치의 구현을 단순화할 수 있게 되는 것이다.

다음으로, 슬레이브 장치에 대해서 설명한다.

상기 스마트 장치를 경보 장치로 구현할 경우, 이를 제3 스마트 장치(171)라고 부르며, 도 6에 도시한 바와 같이, 직류-직류 변환기(401)에서 외부에서 공급되는 전압(DC 24V)을 소정의 직류전압(DC 5.5V)으로 변환하여 마이크로프로세서(406)에 구동용 전원을 공급해준다.

마이크로프로세서(406)가 구동용 전원에 의해 활성화된 상태에서, 선택 스위치(404)의 어드레스 할당을 검색하여, 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 결정한다. 여기서 사용자는 선택 스위치(404)의 어드레스 할당을 통해 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 선택한다. 본 발명에서 제3 스마트 장치(171)는 슬레이브 기능으로 동작하는 것으로 가정한다.

이어, 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)을 통해 제1 스마트 장치(151) 또는 PLC(190)에서 출력되는 데이터는 디지털 입력부(403)를 통해 마이크로프로세서(406)에 입력되며, 마이크로프로세서(406)에서 출력되는 제어 데이터는 캔 버스 드라이버(402)를 통해 상기 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)로 출력된다. 이때 데이터 전송속도는 1Mbps가 된다.

아울러 상기 마이크로프로세서(406)는 입력되는 디지털 데이터를 분석하여 시스템 이상에 대한 경보 제어신호를 발생하여 표시램프(405)로 출력한다. 이에 따라 표시램프(405)는 시스템 램프를 점등시켜, 경보 상태를 외부에 표시해준다. 여기서 시스템 동작 상태는 시스템 정상 동작 상태(W)를 표시해주고, R, G, Y 표시 램프를 시스템 동작 상태를 표시해준다. 따라서 사용자는 이러한 스마트 경보장치를 통해 용이하게 시스템의 상태를 인지할 수 있게 된다.

이와 같이 제3 스마트 장치(171)는 각각의 구성 요소를 모듈화하여 집적하고, 마이크로프로세서에서 로직 기능을 통해 경보 제어를 함으로써, 제어장치의 구현을 단순화할 수 있게 되는 것이다.

또한, 스마트 장치를 푸시버튼 장치로 구현할 경우, 이를 제2 스마트 장치(161)라고 부르며, 도 5에 도시한 바와 같이, 직류-직류 변환기(501)에서 외부에서 공급되는 전압(DC 24V)을 소정의 직류전압(DC 5.5V)으로 변환하여 마이크로프로세서(507)에 구동용 전원을 공급해준다.

마이크로프로세서(407)가 구동용 전원에 의해 활성화된 상태에서, 선택 스위치(505)의 어드레스 할당을 검색하여, 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 결정한다. 여기서 사용자는 선택 스위치(505)의 어드레스 할당을 통해 마스터 기능으로 동작할지 아니면 슬레이브 기능으로 동작할지를 선택한다. 본 발명에서 제2 스마트 장치(161)는 슬레이브 기능으로 동작하는 것으로 가정한다.

아울러 사용자는 푸시버튼부(504)의 자동/수동 선택 스위치를 조작하여 자동 또는 수동 기능을 선택하고, 동작 버튼(Run Push button)을 누르거나 정지 버튼(Stop Push button)을 누르거나 리셋 버튼(Reset Push button)을 눌러, 시스템을 동작시키거나 정지시키거나 리셋시키는 기능을 입력한다. 이와 같이 푸시버튼부(504)를 통해 특정 기능이 선택되면, 마이크로프로세서(507)는 해당 기능을 인지하고, 해당 기능의 동작을 표시하도록 하는 표시 제어신호를 표시램프(506)에 발생하고 동시에 기능 선택 데이터를 캔 버스 드라이버(502)에 전달한다.

상기 캔 버스 드라이버(502)는 전달되는 기능 선택 데이터를 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 출력한다. 이때 데이터 전송속도는 1Mbps가 된다. 어드레스(address) 할당 메시지(Massage) 통신(195)으로 출력되는 데이터는 제1 스마트 장치(151) 또는 PLC(190)로 전송된다.

아울러 어드레스 할당 메시지 통신(195)을 통해 상기 제1 스마트 장치(151) 또는 PLC(190)에서 출력되는 데이터는 디지털 입력부(503)를 통해 마이크로프로세서(507)에 입력되며, 마이크로프로세서(507)에서 입력되는 데이터에 따라 제어 동작을 수행한다.

다음으로, 표시램프(506)는 상기 마이크로프로세서(507)에서 출력되는 표시 제어신호를 기초로 각각의 램프를 점등시켜, 시스템의 운전 상태를 시각적으로 표시해준다. 예컨대, 시스템 정상 동작 상태(W)를 표시해주고, 마스터 기능인지 슬레이브 기능인지에 대한 선택 상태를 표시해주고, 런 램프, 정지 램프 또는 실패 램프를 통해 각각의 상태를 시각적으로 표시해준다. 따라서 사용자는 이러한 동작 램프의 점등 상태를 보고 용이하게 시스템의 상태를 인지할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 제2 스마트 장치(161)는 각각의 구성 요소를 모듈화하여 집적하고, 마이크로프로세서에서 로직 기능을 통해 각각의 상태를 표시해줌으로써, 스마트 푸시버튼 장치의 구현을 단순화할 수 있게 되는 것이다.

도 9 내지 도 12는 상기와 같은 본 발명의 스마트 장치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템을 실제 구현한 예시이다.

도 9는 전동기(모터)(140)의 직입기동 회로도로서, 참조부호 710은 스마트 장치를 이용하여 구현한 제어반의 예시이고, 720은 스마트 장치를 이용한 로컬 제어반(720)의 구현 예시이다.

제어반(710)은 도 4와 같은 모듈 및 로직화된 스마트 릴레이(711)와 도 5와 같은 스마트 장치를 적용하여 구현한 것이며, 로컬 제어반(72)도 도 5와 같은 스마트 장치를 이용하여 구현한 것이다.

이와 같이 모터 제어반의 제어반 및 로컬 제어반을 모듈화하고 로직 기능을 수행하는 스마트 장치를 이용하여 전동기 직입기동 회로도를 구현할 경우, 기존 순수 아날로그 회로로 구현한 것에 비하여 전체적인 모터 제어반의 구성을 단순화하고, 모터 제어반의 제작 시간도 단축 시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

도 10은 전동기(모터)(140) 및 전동밸브 정역운전을 위한 회로도로서, 참조부호 710은 스마트 장치를 이용하여 구현한 제어반의 예시이고, 720은 스마트 장치를 이용한 로컬 제어반(72)의 구현 예시이다.

제어반(710)은 도 4와 같은 모듈 및 로직화된 스마트 릴레이(713)와 도 5와 같은 스마트 장치를 적용하여 구현한 것이며, 로컬 제어반(720)도 도 5와 같은 스마트 장치를 이용하여 구현한 것이다.

여기서 스마트 릴레이(713)는 도 9와 같은 스마트 릴레이(711)에서의 정방향 운전(MC1) 제어와 역방향 운전(MC2) 제어를 포함한 것이다. 이를 통해 전동기 및 전동 밸브를 정방향은 물론 역방향 운전 제어가 가능해진다.

이와 같이 모터 제어반의 제어반 및 로컬 제어반을 모듈화하고 로직 기능을 수행하는 스마트 장치를 이용하여 전동기 및 전동 밸브 정역운전 회로도를 구현할 경우, 기존 순수 아날로그 회로로 구현한 것에 비하여 전체적인 모터 제어반의 구성을 단순화하고, 모터 제어반의 제작 시간도 단축 시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 도 11은 전동기를 Y-D 방식으로 운전하는 회로도로서, 참조부호 710은 스마트 장치를 이용하여 구현한 제어반의 예시이고, 720은 스마트 장치를 이용한 로컬 제어반(720)의 구현 예시이다.

제어반(710)은 도 4와 같은 모듈 및 로직화된 스마트 릴레이(715)와 도 5와 같은 스마트 장치를 적용하여 구현한 것이며, 로컬 제어반(720)도 도 5와 같은 스마트 장치를 이용하여 구현한 것이다.

여기서 스마트 릴레이(715)는 Y-D 방식(MCM, MCD, MCY)으로 전동기를 제어하는 구성으로서, 도 10과 같은 제어 방식에서 입력 신호(88M, 88M, 88D)에 따라 전동기를 제어하는 회로도이다.

이와 같이 모터 제어반의 제어반 및 로컬 제어반을 모듈화하고 로직 기능을 수행하는 스마트 장치를 이용하여 전동기를 Y-D 방식 운전 회로도를 구현할 경우, 기존 순수 아날로그 회로로 구현한 것에 비하여 전체적인 모터 제어반의 구성을 단순화하고, 모터 제어반의 제작 시간도 단축 시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

도 12는 본 발명에 따른 스마트 장치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템을 전체 구현한 예시로서, 참조부호 710은 스마트 장치를 이용하여 구현한 제어반의 예시이고, 720은 스마트 장치를 이용한 로컬 제어반(720)의 구현 예시이다. 이러한 구성에 PLC(190)까지 어드레스 할당 메시지 통신으로 연결하여, 스마트 장치를 이용한 모터제어반 네트워크 시스템을 구현한다.

제어반(710)은 도 4와 같은 모듈 및 로직화된 스마트 릴레이(711)와 도 5와 같은 스마트 장치를 적용하여 구현한 것이며, 로컬 제어반(720)도 도 5와 같은 스마트 장치를 이용하여 구현한 것이다.

이와 같이 모터 제어반의 제어반 및 로컬 제어반을 모듈화되고 로직 기능을 수행하는 스마트 장치를 이용하여 모터제어반 네트워크 시스템을 구현할 경우, 기존 순수 아날로그 회로로 모터제어반을 구현한 것에 비하여 전체적인 모터 제어반의 구성을 단순화하고, 모터 제어반의 제작 시간도 단축 시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

본 발명은 스마트 장치를 이용하여 모듈화하고 제어 로직을 이용하여 제어가 이루어지도록 한 모터제어반을 구현하는 기술에 적용된다.

110: 차단기(MCCB)
120: 전자과부하릴레이
130: 전자 접촉기
140: 모터
151 : 제1 스마트 장치
152: 제5 스마트 장치
161 ~ 166: 제2 스마트 장치
171 ~ 173: 제3 스마트 장치
180: 제4 스마트 장치

Claims

모터의 과부하로 인해 열이 발생하면 모터에 공급하는 전력을 차단하는 전자과부하릴레이(EOCR; Electronic Overload Relays);
상기 전자과부하릴레이를 통과한 전력을 모터에 공급하는 전자 접촉기(MC; Magnetic Contact);
통신 모듈 및 제어 로직을 포함하고, 상기 전자과부하릴레이와 모터 접속자와 연계하여 운전 및 트립 동작을 제어하는 제1 스마트 장치;
사용자의 조작에 따른 제어신호를 상기 제1 스마트 장치 및 프로그램 가능한 로직 제어기에 어드레스 할당 메시지 통신을 통해 전달하는 제2 스마트 장치;
현장의 조작 신호를 상기 제1 스마트 장치에 전달하는 제3 스마트 장치;
상기 제1 내지 제3 스마트 장치와 어드레스 할당 메시지 통신으로 연결되는 제4 스마트 장치;
상기 제4 스마트 장치를 통해 상기 제1 및 제2 스마트 장치와 데이터를 인터페이스 하는 프로그램 가능한 로직 제어기(PLC; Programmable Logic Controller)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제1 내지 제4 스마트 장치는 회선 배선을 2wire 배선으로 접속되어 64개의 모터를 운전/정지/트립하는 기능과 그와 관련된 데이터 송수신의 기능을 수행하며, 상기 제1 내지 제4 스마트 장치는 어드레스 할당 메시지 통신을 통해 각각의 어드레스를 갖는 스마트 장비가 최대 128개가 연결되며 모터를 운전/정지/트립하는 기능과 그와 관련된 데이터 송수신의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제1 스마트 장치는 MC(전자접촉기)와 푸시버튼 스위치와의 기존 시퀀스 배선 없이 통신 배선만으로 전동기를 운전하거나 정지하거나 직입기동, Y-D 기동 정역, 리액터 기동의 동작을 구현하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 3에서, 상기 제1 스마트 장치는 MC(전자 접촉기) 운전 기능, 운전상태 표시기능, 외부 입력에 의한 트립 기능, 운전상태 표시기능[현장 원격/운전/정지/트립], Address 할당 Massage 통신기능, 시퀀스 선택기능[직입기동/정역/Y-D/리엑터 기동]을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제2 스마트 장치는 자동수동운전 선택스위치와 운전 정지 트립 리셋 기능의 4개의 스위치의 기능을 전기 회로의 배선 없이 통신배선만으로 한 개의 모듈로 4개의 스위치 동작 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 5에서, 상기 제2 스마트 장치는 3개의 스위치를 모듈화하고, 운전/정지/트립의 Push button 동작기능, 운전상태 표시기능[자동수동/운전/정지/트립], Address 할당 Massage 통신기능, 외부상태 입력에 의한 정지 및 외부 스위치 추가 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제3 스마트 장치는 현장, 원격 선택스위치와 운전 및 정지/트립/리셋 기능의 3개의 스위치의 기능을 회로의 배선 없이 한 개의 모듈로 4개의 스위치 동작 기능을 구현하여 현장 제어반의 기능을 구현하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 7에서, 상기 제3 스마트 장치는 3개의 스위치를 모듈화하고, 운전/정지/트립의 Push button 동작기능, 운전상태 표시기능[현장 원격/운전/정지/트립], Address 할당 Massage 통신기능, 외부상태 입력에 의한 정지 및 외부 스위치 추가 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제4 스마트 장치는 스마트 네트워크에 연결된 복수 스마트 장치에 대한 운전상태를 외부기기로 전달하고 외부기기의 운전 지령을 스마트 네트워크를 통해 해당 기기에 전달하여 외부운전 기능을 수행하며, Ethernet을 통한 운전상태 외부 전송기능, Ethernet을 통한 운전상태 외부의 운전지령을 스마트 네트워크에 전송하는 전송기능, Address Massage 통신기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.
청구항 1에서, 상기 제5 스마트 장치는 MC(전자접촉기)와 푸시버튼 스위치와의 시퀀스 배선 없이 통신 배선만으로 전동기를 운전/정지하거나 직입기동, Y-D 기동 정역, 리액터 기동의 동작을 구현하며, MC(전자 접촉기) 운전 기능, 자체 진단트립기능, 운전상태 표시기능[현장 원격/운전/정지/트립], Address Massage 통신기능 및 시퀀스 선택기능[직입기동/정역/Y-D/리엑터 기동]을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스위치를 이용하여 모터제어 기능을 수행하는 제어 네트워크 시스템.