KR100376510B1 - Real-time fault diagnosis device of power converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사상압연설비에서 각 사상압연롤을 회전 구동시키는 직류모터를 제어하는 전력변환장치의 동작이상이나 고장발생원인을 쉽게 찾아낼 수 있게 전력변환장치에서 발생되는 각 신호를 고속으로 취득하여, 오실로스코프처럼 실시간으로 출력하면서 저장할 수 있는 전력변환장치의 실시간 고장 진단 장치에 관한 것으로, 그 구성은 전력변환장치로부터 발생되는 모든 제어신호를 인출하는 신호인출기와, 상기 신호인출기를 통해 인출된 신호를 소정속도를 샘플링하여 데이터를 취득하면서 이상여부를 체크하여 각각 일정간격데이타저장개소, 상태변화데이타저장개소, 간헐발생데이타보관개소에 저장하는 커널모드와 사용자의 요구에 따라서 상기 커널모드의 처리에 의해 저장된 실시간데이타를 읽어들여 실시간 오실로스코프상태로 출력하면서 계측데이타저장소에 누적저장시키키는 사용자모드로 이루어진 데이타처리기로 이루어짐에 의한다.The present invention obtains each signal generated in the power converter at high speed so that it is easy to find the cause of a malfunction or failure of the power converter for controlling the DC motor for rotating the respective rolling mill in the finishing rolling facility, The present invention relates to a real-time failure diagnosis apparatus of a power converter that can store and output in real time, such as an oscilloscope. The configuration includes a signal extractor for extracting all control signals generated from the power converter and a signal extracted through the signal extractor. By sampling the speed and checking the abnormality while acquiring the data, the kernel mode is stored in the fixed interval data storage location, the state change data storage location, and the intermittent occurrence data storage location, respectively. Read real-time data and output it in real-time oscilloscope state. Standing accumulated during storage in the measurement data storage are by Kiki made of an data processor comprising a user mode.
Description
본 발명은 사상압연설비에서 각 사상압연롤을 회전 구동시키는 직류모터를 제어하는 전력변환장치의 동작이상이나 고장발생원인을 쉽게 찾아낼 수 있게 전력변환장치에서 발생되는 각 신호를 고속으로 취득하여, 오실로스코프처럼 실시간으로 출력하면서 저장할 수 있는 전력변환장치의 실시간 고장 진단 장치에 관한 것이다.The present invention obtains each signal generated in the power converter at high speed so that it is easy to find the cause of a malfunction or failure of the power converter for controlling the DC motor for rotating the respective rolling mill in the finishing rolling facility, The present invention relates to a real-time fault diagnosis device of a power converter that can store and output in real time like an oscilloscope.
열연 사상압연설비에서 사상압연기 1번 압연롤에서 7번 압연롤을 각각 회전구동시키는 대형 직류 모터가 7대가 동시에 연동하여 정밀하게 제어되어야 하는데, 이러한 직류모터를 제어하는 전력변환장치의 제어계는 주변의 습기, 유해가스, 온도등에 의해 제어라인의 절연저하, 각 부품의 부식 또는 배선접촉부의 혼촉이 야기되어 고장이 빈번하게 발생된다.In the hot rolling mill, seven large DC motors each rotating drive the rolling mill No. 1 rolling roll and the No. 7 rolling roll should be precisely controlled by interlocking at the same time. The control system of the power converter that controls the DC motor is Due to humidity, harmful gases, temperature, etc., the insulation line of the control line may be degraded, corrosion of each component, or contact with the wiring contact part may occur frequently.
그래서, 압연제어시 제어신호의 파형상태를 확인하고, 정상제어를 위해 카드의 미세조정을 통해 그 상태를 최적으로 유지하고, 압연중 이상제어에 의해 고장발생시 고장당시와 발생전의 데이터를 분석하여, 정확한 원인추적에 의한 조치를 통해 대형고장을 미연에 방지하여야 한다.Therefore, check the waveform state of the control signal during rolling control, maintain the optimum state through the fine adjustment of the card for normal control, analyze the data at the time of failure and before the occurrence of failure by abnormal control during rolling, Measures by accurate cause tracking should prevent major failures.
특히, 고장발생원인에 대한 근본적인 조치없이 재 가동시키게 되면, 사상압연기 전 제어계에 그 영향이 미치게 되며, 해당 부위에 대한 조치가 지연됨에 따라 특정 부위의 이상 상태가 다른 부위나 장치로 파급될 수 있는 문제점이 있다.In particular, if the system is restarted without fundamental measures on the cause of the failure, the control system before the finishing mill will have an effect, and as the action on the site is delayed, the abnormal state of the specific site may be spread to other parts or devices. There is a problem.
그런데, 압연중에는 제어카드에서 직접 신호부위에 접촉하여 인출하기에는위험부담이 많기 때문에, 종래에는 압연기 직류모터 전력변환장치의 제어계를 점검하기 위해서 압연제어가 잠시 정지된 사이에, 제어카드에서 클립과 인출선을 이용해 임시로 신호를 인출하여, 압연 재가동시 오실로스코프나 펜레코더를 사용하여 제어되고 있는 파형을 점검하였다.However, during rolling, there is a high risk of direct contact with the signal part from the control card, so conventionally, the clip and withdrawal from the control card are stopped while the rolling control is temporarily stopped to check the control system of the rolling mill DC motor power converter. A signal was temporarily taken out using a line, and the waveform being controlled was checked using an oscilloscope or a pen recorder when rolling restarted.
그런데, 이러한 종래의 방법은 숙련도에 따라서 제어카드에서 신호인출시 혼촉이 발생할 수 있는 위험 부담을 갖고 있으며, 오실로스코프는 한대당 단지 두채널의 신호를 화면으로 보여주고, 펜레코더는 한대당 8개에서 16채널의 신호를 기록할 수 있으나, 압연중인 직류모터 변환장치의 제어신호는 압연기 한 설비당 13점의 직류모터제어신호가 동시에 확인하여야 그 제어상태를 판단할 수 있기 때문에, 기존의 계측기로는 동시에 확인하기가 불편하다.However, this conventional method has a risk of mixing when a signal is extracted from the control card according to the skill level, and the oscilloscope shows only two channels of signals per screen, and the pen recorders have 8 to 16 channels per unit. Although the signal can be recorded, the control signal of the DC motor converter in rolling process must be checked simultaneously with 13 DC motor control signals per equipment of the rolling mill to determine the control state. Is uncomfortable.
이러한 종래의 방법은 설비 개소마다 계측기를 각각 설치하여야 하며, 고장난 장소나 고장이 예상되는 설비에 설치하는 경우, 해당 설비의 구조에 대한 지식이 있는 담당자에 의해 이루어져야 하며, 또한 계측기마다 조작방법이 다르고, 계측기가 현장에 설치되기 때문에, 데이타의 관리와 분석을 위해서는 현장으로 이동해야 하며, 숙련된 경험이나 관련설비에 대한 전문지식없이 고장발생부위나 원인을 찾기가 어려우며, 고장원인분석에 장시간의 시간이 소요되는 문제점이 있다.Such a conventional method should be installed in each instrument location, and in case of installation in the place of failure or anticipated failure, it should be done by a person who is knowledgeable about the structure of the facility. Since the instrument is installed in the field, it is necessary to move to the site for data management and analysis, and it is difficult to find out the cause or cause of the failure without skilled experience or expertise in the related equipment. There is a problem that this takes.
또한, 오실로스코프는 인출한 제어신호를 화면에 보여주기만 할뿐 그 기록이 남지 않고, 펜레코더 같은 고가의 계측기는 용지에 기록된 장시간의 출력내용을 일일이 확인하여야 하는 불편한 점이 있다.In addition, the oscilloscope only shows the drawn control signal on the screen, and the record is not left, and an expensive instrument such as a pen recorder has an inconvenience in that it is necessary to check the long-term output contents recorded on the paper one by one.
또한, 제어계에 이상 발생시, 그 후에 원인을 추적하기 위해 필요한 신호는제어발생시점전후의 아주 짧은 시간 뿐인데, 종래에는 현장 제어카드에 인출한 신호를 기록하는 펜레코더나 계측기를 설치하고, 언제 다시 발생할지 모르는 고장시의 데이타수집을 위해 계속해서 동작하므로, 불필요한 용지소모가 많아지는 문제점이 있다.In addition, when an error occurs in the control system, the only necessary signal to trace the cause thereafter is a very short time before and after the control occurrence. In the past, a pen recorder or a measuring instrument for recording a signal drawn out on the field control card is installed, and when the error is generated again, There is a problem in that unnecessary paper consumption increases because it continues to operate for data collection in case of a malfunction.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전력변환장치의 제어신호를 고속으로 샘플링하여 밀리초단위로 취득하고, 저장시킬뿐만아니라 이상발생을 즉시 알 수 있으며, 이상발생전후 취득데이타를 고장데이타로 보관함으로서, 고장원인분석이 신속하고 쉽게 이루어질 수 있는 전력변환장치의 실시간 고장 진단 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object is to acquire and store a control signal of a power converter at high speed in milliseconds, and to immediately recognize an abnormality. By storing the acquisition data before and after occurrence as failure data, it is to provide a real-time failure diagnosis device of the power conversion device that can quickly and easily analyze the cause of failure.
도 1은 사상압연기 구동모터의 속도 및 방향제어를 위한 전력변환장치의 구성을 보이는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a power converter for controlling the speed and direction of a mapping mill drive motor.
도 2는 본 발명에 의한 실시간 고장 진단 장치의 개략적인 구성을 보이는 블록도이다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of a real-time failure diagnosis apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 실시간 고장 진단 장치에서의 고속데이타취득과정과 이상체크과정을 보이는 플로우챠트이다.3 is a flowchart showing a fast data acquisition process and an abnormality check process in a real-time failure diagnosis apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 실시간 고장 진단 장치에 의해서 취득된 데이타에 근거해서 작업자에게 제공되는 오실로스코프 표시예를 보이는 도면이다.4 is a diagram showing an example of an oscilloscope display provided to an operator based on data acquired by a real-time fault diagnosis apparatus according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 신호인출기 200 : 데이타 처리기100: signal extractor 200: data processor
11a∼11g : 신호취득부 12a∼12g : 절연카드11a to 11g: signal acquisition section 12a to 12g: insulation card
13 : 압연정지 신호인출부 300 : 데이타취득카드13: roll stop signal extraction unit 300: data acquisition card
210 : 커널모드처리부 220 : 사용자모드처리부210: kernel mode processing unit 220: user mode processing unit
211 : 고속샘플링부 212 : 데이타보관부211: high speed sampling unit 212: data storage unit
213 : 데이타전송부213: data transmission unit
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성 수단으로서, 본 발명은 전력변환장치의 실시간 고장 진단 장치에 있어서,As a configuration means for achieving the above object of the present invention, the present invention is a real-time failure diagnosis apparatus of the power converter,
전력변환장치로부터 발생되는 모든 제어신호를 인출하는 신호인출기와,A signal extractor for extracting all control signals generated from the power converter;
상기 신호인출기를 통해 인출된 신호를 소정속도를 샘플링하여 데이터를 취득하면서 이상여부를 체크하여 각각 일정간격데이타저장개소, 상태변화데이타저장개소, 간헐발생데이타보관개소에 저장하는 커널모드와 사용자의 요구에 따라서 상기 커널모드의 처리에 의해 저장된 실시간데이타를 읽어들여 실시간 오실로스코프상태로 출력하면서 계측데이타저장소에 누적저장시키키는 사용자모드로 이루어진 데이타처리기로 이루어짐을 특징으로 한다.Kernel mode and user's request for storing the signals drawn through the signal extractor at a predetermined speed and acquiring data while checking for abnormalities and storing them at a predetermined interval data storage location, state change data storage location, and intermittent occurrence data storage location, respectively. According to the present invention, the data processor comprises a user mode that reads the real-time data stored by the kernel mode processing and outputs the data in the real-time oscilloscope state and accumulates the data in the measurement data store.
먼저, 본 발명에 의한 고장진단장치의 기본개념을 설명한다.First, the basic concept of the failure diagnosis apparatus according to the present invention will be described.
보통, 사상압연설비의 압연롤을 회전구동하는 구동모터의 전력변환장치는 도 1에 보인 바와 같이, 트랜스(T)에 의해 3상전원은 변압된 전압을 직류전압으로 변환하는 정류소자인 사이리스터들을 온/오프하는 게이트펄스를 제어하는 것으로, 이는 속도제어기(11)에서 압연공정을 제어하는 상위장치로부터 인가되는 압연롤의 목표속도를 나타내는 기준신호(S1)와 펄스제너레이터(PG)로 검출된 직류모터(M)의 실제 검출속도(S2)를 비교하여 목표속도가 되도록 전류신호(S3)를 출력하고, 전류제어기(12,13) 각각에서는 상기 속도제어기(11)의 출력신호(S3)와 상기 전류센서(19,20)에서 검출한 전류검출값(S4,S5)을 비교하여 전류차를 없애도록 전압신호(S6,S9)를 출력하고, 전압제어기(14,15)는 각각 상기 전류제어기(12,13)로부터 출력되는 전압신호(S6,S9)와 상기 전압센서(19,20)로부터 검출된 사이리스터들의 출력전압(S7,S8)을 비교하여 그 차이를 게이트펄스발생기(15,16)에 인가하고, 게이트펄스발생기(15,16)에서는 상기 전압제어기(14,15)로부터 인가된 신호(S10,S11)에 따라서 폭을 가변시킨 펄스신호(S12,S13)를 발생시켜 사이리스터의 게이트단자에 인가한다.Usually, the power conversion device of the drive motor for rotating the rolling roll of the finishing rolling equipment, as shown in Figure 1, the three-phase power supply by the transformer (T) turned on the thyristors, which are rectifier elements that convert the transformed voltage into a direct current voltage By controlling the gate pulse to turn on / off, this is the DC motor detected by the reference signal (S1) and the pulse generator (PG) indicating the target speed of the rolling roll applied from the host apparatus controlling the rolling process in the speed controller 11 Comparing the actual detection speed (S2) of (M) and outputs a current signal (S3) to the target speed, each of the current controller (12, 13) output signal (S3) and the current of the speed controller (11) The voltage signals S6 and S9 are output to compare the current detection values S4 and S5 detected by the sensors 19 and 20 so as to eliminate the current difference, and the voltage controllers 14 and 15 respectively output the current controller 12. And the voltage signals S6 and S9 output from 13 and the voltage sensor 19, The output voltages S7 and S8 of the thyristors detected from the circuit 20 are compared, and the difference is applied to the gate pulse generators 15 and 16, and the gate pulse generators 15 and 16 from the voltage controllers 14 and 15 are used. Pulse signals S12 and S13 whose widths are varied according to the applied signals S10 and S11 are generated and applied to the gate terminal of the thyristor.
이에, 상기 사이리스터가 게이트펄스발생기(15,16)로부터 인가되는 펄스신호에 따라서 빠른 속도로 온/오프되면서 트랜스(T)로부터 인가된 3상교류전원을 소정 레벨의 직류전압으로 변환시켜 모터(M)에 인가한다.Accordingly, the thyristor is turned on / off at a high speed in response to the pulse signals applied from the gate pulse generators 15 and 16, and the three-phase AC power applied from the transformer T is converted into a DC voltage of a predetermined level so that the motor M ) Is applied.
이렇게 모터의 구동전력을 제어하는 전력변환장치의 고장원인을 분석하기 위해서는 상기 전력변환장치로부터 발생되는 모든 신호(S1∼S13)를 인출하여, 각 신호들을 비교분석하여야 한다. 이때, 트랜스(T)로부터 인가되는 전원이 3상교류전원이기 때문에, 사이리스터들의 스위칭동작을 조정하는 게이트펄스는 약 수 msec 주기로 인가되며, 이에, 상기 전력변환장치에서 발생되는 모든 신호(S1∼S13)는 예를 들어, 0.1msec 내지 1msec의 아주 빠른 주기로 샘플링이 되어야 신호분석이나 고장원인분석이 가능해진다.In order to analyze the cause of failure of the power converter that controls the driving power of the motor, all signals S1 to S13 generated from the power converter must be extracted and compared with each other. At this time, since the power applied from the transformer T is a three-phase AC power supply, the gate pulse for adjusting the switching operation of the thyristors is applied at a period of about several msec, and thus, all the signals S1 to S13 generated by the power converter. ) Can be sampled at very fast intervals of 0.1 msec to 1 msec, for example, to enable signal analysis or failure cause analysis.
본 발명에 의한 고장진단장치는 이렇게, 전력변환장치의 고장원인을 정확하고 빠르게 분석할 수 있도록 전력변환장치의 제어신호를 제어카드버스상에서 직접 인출, 수집, 처리, 전송 및 정보처리하는 장치로서, 제어카드버스상에서 인출한 모든 제어신호들을 수 msec의 고속으로 샘플링하여 취득하면서, 동시에 이상여부를 체크하여 설비의 고장이나 전원차단동작이 일어나기 전에 전력변환장치의 이상을 발견하고, 전력변환장치에 이상발생시, 검출시점 전,후의 소정시간범위내에서 발생되는 신호를 따로 구분관리하여, 작업자가 고장원인을 쉽게 발견하고, 그에 따른 적절한 조치를 취할 수 있도록 도와주는 것이다.The fault diagnosis apparatus according to the present invention is a device for directly drawing, collecting, processing, transmitting and processing information of a control signal of a power converter on a control card bus so as to accurately and quickly analyze a cause of failure of the power converter. All control signals drawn on the control card bus are sampled and acquired at a high speed of several msec, and at the same time, they are checked for abnormalities, and the abnormality of the power converter is detected before the failure of the equipment or the operation of the power cutoff. In case of occurrence, the signal generated within the predetermined time range before and after the detection time is separately managed to help the operator easily find the cause of the failure and take appropriate measures accordingly.
이하, 본 발명에 따른 고장진단장치의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the failure diagnosis apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2은 오실로스코프뿐만 아니라 데이타수집기기능까지 갖춘 본 발명에 따른 고장진단장치를 보인 개략구성도로서, 열연사상압연기의 7대의 압연롤을 운전하는 7대의 직류모터를 각각 전력제어하는 7대의 전력변환장치 각각으로부터 제어신호를 인출하는 신호취득부(11a∼11g)와 신호가 인출된 전력변환장치에 영향을 주지 않기 위하여 입/출력신호의 임피던스매칭하는 절연카드(12a∼12g)로 이루어진 신호인출기(100)와, 데이타취득카드(300)를 통해 상기 신호인출기(100)로부터 인출된 각 전력변환장치의 제어신호를 취득하여, 수집, 전송, 정보처리하는 것으로서, 상기 데이타취득카드(300)를 통해 상기 신호인출기(100)로부터 인출된 신호를 각각 설정주기로 샘플링하여 데이타를 취득하는 데이타취득부(211)와 상기 데이타취득부(211)를 통해 취득된 각 제어신호의 데이타를 보관하는 데이타보관부(212)와 상기 데이타보관부(212)에 의해 보관되어 있는 데이타를 입출력처리하는 입출력처리부(213)로 이루어지는 커널모드처리(210)와 상기 커널모드처리(210)를 통해 인가되는 실시간데이타는 실시간 오실로스코프 형태로 표시하고, 계측데이타는 누적저장하여 관리하고, 압연정지신호나 제어신호이상이 발견되면 경보방송이나 담당자호출, 전화전달등의 경보알림을 실행하고, 고장데이타는 분석화면으로 제공하는 사용자모드(220)를 수행하는 데이타처리기(200)로 이루어진다.2 is a schematic configuration diagram showing a fault diagnosis apparatus according to the present invention having not only an oscilloscope but also a data collector function. Seven power converters each power controlling seven DC motors driving seven rolling rolls of a thermal rolling mill. The signal extractor 100 includes a signal acquisition unit 11a to 11g for extracting a control signal from each other and an insulation card 12a to 12g for impedance matching of input / output signals so as not to affect the power converter from which the signal is drawn. And a control signal of each power conversion device withdrawn from the signal extractor 100 through the data acquisition card 300 to collect, transmit and process information, and through the data acquisition card 300. Each control acquired through the data acquiring unit 211 and the data acquiring unit 211, which acquires data by sampling the signals extracted from the signal extractor 100 at set cycles, respectively. Kernel mode processing 210 and kernel mode processing 210 comprising a data storage unit 212 for storing data of a call and an input / output processing unit 213 for inputting / outputting data stored by the data storage unit 212. The real-time data applied through the real-time oscilloscope type is displayed, and the measurement data is accumulated and stored and managed.If a rolling stop signal or a control signal error is found, alarm notification such as alarm broadcasting, call of the person in charge, or telephone transmission is executed. The data consists of a data processor 200 that performs a user mode 220 to provide an analysis screen.
상기에서, 데이타처리기(200)는 일반적인 퍼스널컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다.In the above, the data processor 200 may be implemented using a general personal computer.
상기 구성에 따른 동작을 설명하면, 상기 신호인출기(100)는 도 1에 보인 압연롤 구동을 위한 직류모터의 전력변환장치의 모든 제어신호들 ― 리퍼런스신호(S1), 속도검출신호(S2), 속도제어신호(S3), 1차전류 검출신호(S4), 2차전류검출신호(S5), 1차전류제어기 출력신호(S6), 1차전압 검출신호(S7), 2차전압 검출신호(S8), 1차전류제어기 출력신호(S9), 1차전압제어기출력신호(S10), 2차전압제어기 출력신호(S11), 1차게이트펄스(S12), 2차게이트펄스(S13) ― 을 고정인출하여, 데이터처리기(200)의 데이타취득카드(300)로 인가한다.Referring to the operation according to the configuration, the signal extractor 100 is all the control signals of the power converter of the DC motor for driving the rolling roll shown in Fig.-Reference signal (S1), speed detection signal (S2), Speed control signal S3, primary current detection signal S4, secondary current detection signal S5, primary current controller output signal S6, primary voltage detection signal S7, secondary voltage detection signal ( S8), primary current controller output signal S9, primary voltage controller output signal S10, secondary voltage controller output signal S11, primary gate pulse S12, secondary gate pulse S13- It is fixedly withdrawn and applied to the data acquisition card 300 of the data processor 200.
상기 데이타취득카드(300)으로 인가된 각 제어신호는 고속샘플링부(211)에서 소정의 주기로 샘플링되어 수집되는데, 이는 예를 들어, 샘플링주기가 각각 다른 0.1msec 샘플링프로그램(211a) 또는 1msec 샘플링프로그램(211b) 또는 20msec 샘플링프로그램(211c)의하여, 0.1msec 또는 1msec 또는 20msec 주기로 고속샘플링되어 데이타가 수집된다. 여기에서, 샘플링주기는 제어신호의 특성에 따라 선택될수 있다. 본 발명이 적용되는 전력변환장치의 제어신호는 0.1msec로 수집되는 것이, 후에 발생하는 고장원인분석시 용이하다. 또한, 이들 신호들은 제어신호의 특성을 고려하여 사용자가 샘플링시간을 타이머(212d)를 통해 조정할 수 있다. 이와 같이, 샘플링된 데이타는 소정 량이 모아져 각각 일정간격 데이타보관개소(212a)와 간헐발생데이타보관개소(212b)와 상태변화데이타보관개소(212c)에 각각 보관된다.Each control signal applied to the data acquisition card 300 is sampled and collected at a predetermined period by the high speed sampling unit 211, which is, for example, a 0.1 msec sampling program 211a or 1 msec sampling program having different sampling periods. By the 211b or the 20msec sampling program 211c, high-speed sampling is performed at 0.1 msec or 1 msec or 20 msec periods to collect data. Here, the sampling period can be selected according to the characteristics of the control signal. The control signal of the power conversion apparatus to which the present invention is applied is collected at 0.1 msec, and it is easy to analyze the cause of failure occurring later. In addition, these signals can be adjusted by the user through the timer 212d in consideration of the characteristics of the control signal. In this way, the sampled data is collected and stored in a predetermined interval data storage location 212a, intermittent occurrence data storage location 212b and state change data storage location 212c, respectively.
그리고, 이렇게 커널모드(210)의 데이타보관부(212)에 보관되어 있는 실시간 데이타는 입출력제어(213a)를 통해 실시간으로 사용자모드처리부(220)에 전달되어, 소정의 디스플레이 프로그램에 의해 화면상에 오실로스코프의 출력형태와 같은 형태로 디스플레이된다. 또한, 인출된 전력변환기의 디지탈 제어신호중 상태변화가 있으면, 데이타보관부(212)의 상태변화데이타보관개소(212c)에 보관되면서, 사용자모드(220)의 상태변화데이터취득(225)에서 경보방송, 담당자 호출, 전화전달등의 처리를 행하고, 사용자모드의 실제데이타취득(223)은 인출된 신호중 이상신호발생시점을 기준으로, 그 전후 소정 시간내의 모든 데이타를 저장하는 고장데이타관리와, 시간별로 누적저장시키는 계측데이타관리가 있다.The real-time data stored in the data storage unit 212 of the kernel mode 210 is transferred to the user mode processing unit 220 in real time through the input / output control 213a, and is displayed on the screen by a predetermined display program. It is displayed in the same form as the oscilloscope output. In addition, if there is a state change in the digital control signal of the extracted power converter, it is stored in the state change data storage part 212c of the data storage unit 212, and alarm broadcast in the state change data acquisition 225 of the user mode 220 , Call of a person in charge, telephone transmission, and the like, and the actual data acquisition 223 of the user mode stores fault data management to store all data within a predetermined time before and after the occurrence of abnormal signal among the extracted signals. There is measurement data management to accumulate and store.
상기에서, 데이타취득과정이 실행되는 커널모드(210)에서는 인출신호를 샘플링하면서 데이타를 취득하여 보관 관리하는 과정과 함께, 취득된 신호에서 이상발생여부의 체크까지 함께 실행되는데, 이에 대하여 첨부된 도 3의 플로우챠트를 참조하여 설명한다.In the kernel mode 210 in which the data acquisition process is executed, the data acquisition process is performed while acquiring and managing data while sampling the outgoing signal. The kernel mode 210 also performs a check for abnormality in the acquired signal. A description will be given with reference to the flowchart of FIG. 3.
상기 커널모드(210)의 데이타취득부(211)에서 설정된 샘플링주기로 데이타를 취득하여 저장버퍼(일시저장버퍼)에 저장하고(S31), 취득된 데이타중 아날로그 데이타는 소정 단위(예를 들어, 20밀리초)간격으로 소정 개수(약, 200개)의 데이타가 모아져(S32), 동시에 기준값과 비교하여 이상여부를 판단하는 시브처리를 행한다(S33). 이때, 상기에서, 20밀리초 간격으로 이상여부를 체크하는 것은 일반적인 여러개의 릴레이소자를 동시에 동작시킬 때, 실제로 각각의 릴레이소자동작시간에는 편차가 발생하는데, 이 편차의 평균이 보통 20밀리초이다. 따라서, 전력변환장치의 이상에 의해서 실제로 차단기가 동작하기까지는 최소 20밀리초정도의 여유가 있게 된다. 따라서, 본 발명에서는 0.1밀리초 단위로 획득된 데이터를 그때 그때 이상여부를 체크하려면 시간이 많이걸려 실시간 처리가 불가능해지므로, 상술한 내용을 이용하여, 20밀리초 간격으로 이상여부를 체크함으로서, 데이터의 실시간 획득 및 실시간 고장진단이 가능하도록 한 것이다.The data is acquired at a sampling period set by the data acquisition unit 211 of the kernel mode 210 and stored in a storage buffer (temporary storage buffer) (S31). Among the acquired data, analog data is a predetermined unit (for example, 20). A predetermined number of data (about 200 pieces) are collected at an interval of milliseconds (S32), and at the same time, a sieve process is performed to determine whether an abnormality is compared with a reference value (S33). At this time, in the above, checking whether there is an abnormality at intervals of 20 milliseconds, when a general operation of several relay elements at the same time, the deviation occurs in each relay element operation time, the average of this deviation is usually 20 milliseconds . Therefore, at least 20 milliseconds is allowed until the breaker actually operates due to the abnormality of the power converter. Therefore, in the present invention, since it takes a long time to check whether the data acquired in 0.1 millisecond units is abnormal at that time, real-time processing is impossible, and by checking the abnormality at 20 millisecond intervals using the above description, Real-time acquisition of data and real-time fault diagnosis are possible.
상기와 같은 고속으로 취득된 데이타의 이상여부를 체크하는 과정은 예를 들면, 다음과 같이 구현될 수 있다.For example, the process of checking whether the data acquired at high speed is abnormal can be implemented as follows.
즉, equivalence 함수를 이용하여 아날로그신호의 이상상태를 체크하는 트랩버퍼(trap$buf)를 스캔버퍼(scan$buf)의 일부 비트포지션과 같은 어드레스로 설정한 후, O.1msec 간격으로 취득된 데이타를 200개까지 스캔버퍼(scan$buf)로 차례대로 읽어들이고, 200개까지 읽어들인후, 트랩버퍼(trap$buf)를 체크한다.In other words, the trap buffer (trap $ buf) that checks the abnormal state of the analog signal using the equivalence function is set to the same address as some bit positions of the scan buffer (scan $ buf), and then the data acquired at intervals of 0.1 msec. Read up to 200 scan buffers (scan $ buf) in sequence, read up to 200, and check the trap buffer (trap $ buf).
따라서, 트랩체크는 50msec 단위로 200개의 취득데이타에 대해 한번에 이루어짐으로서, 좀더 빠르고 간단하게 실현할 수 있다.Therefore, the trap check is made at once for 200 pieces of acquisition data in units of 50 msec, which can be realized more quickly and simply.
그리고, 상기와 같이 일정 주기로 샘플링된 아날로그데이타에 대한 트랩체크결과, 트랩이 없으면, O.1msec 주기로 읽어들인 데이타를 저장개소에 저장한다(S36).As a result of the trap check on the analog data sampled at the predetermined period as described above, if there is no trap, the data read in the 0.1 msec period is stored in the storage location (S36).
상기 저장된 O.1msec 주기의 취득데이타를 1msec 또는 20msec 단위로 계측데이타 저장개소로 이동시킨다(S37).The acquired data of the stored 0.1 msec period is moved to the measurement data storage location in units of 1 msec or 20 msec (S37).
그리고, 상기 O.1msec 주기로 취득한 데이타중, 0 또는 1 의 두가지 상태값만을 갖는 디지탈데이타가 취득되면(S32), 상기 디지탈데이타에서 상태변화가 있는지, 즉 트립신호가 있는 지를 체크한다. 여기에서, 트립신호로는 압연운전실(도시생략)에서 작업자에 의해 발생되는 압연정지신호(13)를 들 수 있다.When digital data having only two state values of 0 or 1 is acquired among the data acquired in the 0.1msec period (S32), it is checked whether there is a state change in the digital data, that is, a trip signal. Here, the trip signal includes a rolling stop signal 13 generated by an operator in a rolling cab (not shown).
상기와 같은 체크에서, 트립이 체크되지 않는 정상상태라면, 취득된 디지탈데이타를 상태변화(COS:Change Of State)데이타로 상태변화 저장개소(212c)에 저장한다(S38).In the above check, if the trip is not checked, the acquired digital data is stored in the state change storage location 212c as COS (Change Of State) data (S38).
상기에서, 아날로그데이타에서 트랩이 체크되거나, 디지탈데이타에서 트립이 체크되면, 전력변환장치의 이상상태 발생으로 체크하여 사건발생인터럽트(S39)가 발생된다.In the above, when the trap is checked in the analog data or the trip is checked in the digital data, an event occurrence interrupt S39 is generated by checking that an abnormal state of the power converter is generated.
그리고, 상기에서, 사건발생인터럽트(S39)가 발생되면, 도 3b에 보인 바와 같이, 트랩, 트립과 리퍼런스를 확인하고(S391), 사건발생시점에서 설정된 소정 시간(X초)전의 모든 취득데이타를 고장데이타 보관개소로 덤프(dump)한다(S392).When the event occurrence interrupt S39 is generated in the above, as shown in FIG. 3B, the trap, the trip and the reference are checked (S391), and all the acquired data before the predetermined time (X seconds) set at the event occurrence point are checked. Dump to the fault data storage location (S392).
그리고, 사건발생인터럽트(S39)의 발생시점으로부터 설정된 소정 시간(Y초)가 경과되었는지를 체크하여(S393), 설정된 시간이 경과하면, 사건발생시점부터 Y초 경과하기 까지 획득된 데이타를 고장데이타 보관개소로 덤프(dump)시킨다(S393).Then, it is checked whether a predetermined time (Y seconds) has elapsed since the occurrence of the event occurrence interrupt (S39) (S393). If the set time has elapsed, the data acquired from the event occurrence time to Y seconds have elapsed. Dump to a storage location (S393).
상기와 같이, 전력변환장치의 제어신호취득은 고속샘플링타임을 유지하기 위해서 샘플링데이타의 스캔작업은 커널모드에서 수행되며, 또한 커널모드에서 수행되어지는 다른 어떤 작업보다도 우선 처리된다.As described above, the control signal acquisition of the power converter is performed in the kernel mode to scan the sampling data in order to maintain the fast sampling time, and is prioritized over any other operation performed in the kernel mode.
이와 같이, 직류모터 전력변환장치의 제어신호들은 신호인출기(100)에 의해 인출되어, 데이타처리기(200)의 커널모드처리 및 사용자모드처리에 의해 실시간데이타, 계측데이타, 고장데이타등으로 분류되어 저장되어 있다가, 화면처리알고리즘에 의해 모니터상에 고장분석화면이나, 추적화면등으로 표시된다.As such, the control signals of the DC motor power converter are extracted by the signal extractor 100 and classified and stored into real-time data, measurement data, and fault data by kernel mode processing and user mode processing of the data processor 200. The screen processing algorithm is used to display a fault analysis screen, a tracking screen, and the like on the monitor.
도 4a ∼ 도 4c는 상술한 바와 같이 보관된 데이타를 이용하여 구성한 고장분석화면 또는 추적화면의 일실시예로서, 도 4a ∼ 도 4c에 도시한 화면을 보면 디스플레이할 신호의 선택이 가능한 신호선택버튼(8a∼8o)와, 전체 신호를 선택하는 버튼(8p)과, 고장시점 전후의 데이타시간이 표시되는 저장데이타표시계(8g,8r)와, 현재화면에 표시된 시간을 보이는 시간표시계(8t,8u)와, 화면상에 디스플레이되는 데이타량을 조절하는 버튼(8v)과, 데이타의 레벨값을 확인하는 레벨조절기(8x,8w,8y),(8z,83a,82b), 그리고, 파형에 줄을 조절하여 상호비교가 용이하도록 하는 선 표시기버튼(82c)등이 구비되어, 사용자가 원하는 형태로 취득저장한 고장데이타를 볼 수 있도록 한다. 도 4a는 고장발생시점을 파악할 수 있으며, 도 4b는 상기 도 4a에 보인 신호파형을 좀더 확대하여, 취득 데이타값과 함께, 비정상적인 상태가 된 신호의 발생포인트가 함께 표시된 전력변환장치의 간략회로도가 함께 표시되어, 고장원인을 분석할 수 있도록 한다. 상기 도 4b의 화면상에서 볼 때, 고장원인은 2차전류센서의 검출신호가 이상을 일으키고, 이에 따라 2차전류제어기의 출력이 변화하여 일어난 것임을 알 수 있다.4A to 4C are exemplary embodiments of a failure analysis screen or a tracking screen configured using the stored data as described above. Referring to the screens shown in FIGS. 4A to 4C, a signal selection button capable of selecting a signal to be displayed is shown. (8a to 8o), buttons (8p) for selecting all signals, storage data display (8g, 8r) for displaying data time before and after the failure point, and time display (8t, 8u for showing time displayed on the current screen) ), Buttons (8v) for adjusting the amount of data displayed on the screen, level controllers (8x, 8w, 8y), (8z, 83a, 82b) for checking the level value of the data, and a line in the waveform. A line indicator button 82c and the like are provided to adjust and facilitate comparison, so that the user can view the failure data acquired and stored in a desired form. FIG. 4A shows a point in time at which a failure occurs. FIG. 4B further expands the signal waveform shown in FIG. 4A, and shows a simplified circuit diagram of a power conversion device in which an occurrence point of an abnormal state signal is displayed together with an acquired data value. Marked together, the cause of failure can be analyzed. On the screen of FIG. 4B, it can be seen that the cause of failure is that the detection signal of the secondary current sensor is abnormal, and accordingly the output of the secondary current controller is changed.
이때, 신호파형을 도 4c와 같이, 좀더 확대하여 디스플레이시키면, 고장원인과 함께, 그로 인해 다른 제어신호까지 파급된 영향을 파악할 수 있게 된다.At this time, if the signal waveform is further enlarged and displayed as shown in Figure 4c, it is possible to determine the cause of the failure, and thereby the influence spread to other control signals.
이와 같이, 디스플레이된 고장분석화면을 보고, 운전자는 전력변환장치의 이상을 정확하게 판단하고, 그에 따라 적절한 조치(여기에서는, 2차전류센서의 수리또는 접촉상태 파악등)를 취할 수 있게 된다.In this way, by viewing the displayed failure analysis screen, the driver can accurately determine the abnormality of the power converter and take appropriate measures (here, repair of the secondary current sensor or grasp contact state, etc.) accordingly.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 모터구동용 전력변환장치의 실시간 고장 진단 장치는 전력변환장치의 각 제어신호를 수 msec의 고속으로 샘플링하여 취득하고, 커널모드에서 데이타저장 전에 시브(sieve)처리에 의해 취득된 데이타의 이상여부를 체크함으로서, 경보체크의 실시간 처리가 가능해지며, 이상체크를 데이타저장전에 수행하여, 고장발생시전 전, 후의 신호들을 고장데이타를 따로 보관저장함으로서, 사용자의 고장원인 분석을 용이하게 해주는 우수한 효과가 있는 것이다.As described above, the real-time fault diagnosis apparatus of the motor drive power converter according to the present invention samples and acquires each control signal of the power converter at a high speed of several msec, and performs sieve processing before storing data in kernel mode. By checking whether the data acquired by the system is abnormal, the real-time processing of the alarm check is possible, and the error check is performed before storing the data, and by storing and storing the fault data separately before and after the failure, the cause of the user's failure There is an excellent effect that facilitates the analysis.
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