KR100964070B1 - 제어기의 이중화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제어기를 이중화하여 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 서브 제어기가 구동기의 구동을 제어하도록 하는 제어기의 이중화 장치에 관한 것으로서 메인 제어기 및 서브 제어기를 통신 중계보드를 통해 복수의 구동기와 연결하고, 메인 제어기가 정상으로 동작할 경우에 그 메인 제어기의 제어에 따라 복수의 구동기가 동작하여 각기 부하를 구동시키고, 서브 제어기는 메인 제어기의 고장 여부를 감시하며, 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 메인 제어기를 대신하여 서브 제어기가 복수의 구동기를 제어하여 복수의 구동기들 각각이 부하를 구동시키게 한다.
제어기, 이중화, 인버터, 서브제어기, 메인 제어기

Description

제어기의 이중화 장치{Dualized controllers}
본 발명은 구동기의 구동을 제어하는 제어기를 메인 제어기와 서브 제어기로 이중화하고, 메인 제어기가 구동기의 구동을 제어하는 상태에서 고장이 발생할 경우에 서브 제어기가 메인 제어기를 대신하여 구동기의 구동을 제어하도록 하는 제어기의 이중화 장치에 관한 것이다.
소정의 부하를 구동시키는 소정의 구동 시스템들은 통상적으로 부하를 구동시킬 수 있는 구동기를 사용하고 있다. 그리고 상기 구동기가 상기 부하를 동작명령에 따라 정밀하게 구동되도록 하기 위해서는 제어기를 구비하여 구동기의 동작을 제어하고 있다.
예를 들면, 부하로 유도전동기를 구동시킬 경우에 구동기로는 통상적으로 인버터를 많이 사용하고 있다. 상기 인버터는 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력을 스위칭시켜 교류전력으로 변환한 후 부하로 공급한다.
이러한 인버터에 제어기가 연결되어 제어기의 제어신호에 따라 상기 인버터가 상기 스위칭 속도를 조절함으로써 부하로 공급되는 교류전력 및 주파수가 조절 되어 부하를 정밀하게 구동시킬 수 있다.
상기 구동기에 제어기를 연결하여 제어기의 출력신호에 따라 구동기가 부하를 구동시킴에 있어서, 종래에는 복수의 구동기에 하나의 제어기를 연결하여 구동기의 구동을 제어하였다.
그러므로 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 복수의 구동기들 모두를 제어하지 못하고, 복수의 구동기들 모두를 정지시킨 후 제어기를 교체시키거나 또는 제어기의 고장을 수리한 후 제어기가 다시 복수의 구동기들을 제어 및 부하를 구동시키도록 해야 되었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 제어기를 메인 제어기와 서브 제어기로 2개를 구비하여 메인 제어기가 구동기의 구동을 제어하고, 서브 제어기는 메인 제어기에 고장이 발생하였는 지의 여부를 감시하며, 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 서브 제어기가 메인 제어기의 역할을 수행하여 구동기의 구동을 제어하는 제어기의 이중화 장치를 제공한다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 제어기의 이중화 장치에 따르면, 제어기를 이중화하여 메인 제어기와 서브 제어기를 구비한다. 그리고 상기 메인 제어기는 복수의 구동기와 통신을 수행하여 복수의 구동기들 각각이 부하를 구동시키는 것을 제어한다.
상기 서브 제어기는 상기 메인 제어기와 복수의 구동기가 통신을 수행하면서 상호간에 전송하는 데이터들을 수신하여 저장하면서 메인 제어기에 고장이 발생하였는지의 여부를 판단한다.
상기 메인 제어기의 고장 판단은, 미리 설정된 시간이 경과하여도 메인 제어기가 구동기로 소정의 통신 데이터를 전송하지 않거나 또는 구동기가 메인 제어기로 소정의 데이터를 전송하였을 경우에 메인 제어기가 미리 설정된 시간 이내에 해당 구동기로 응답 데이터를 전송하지 않을 서브 제어기는 메인 제어기에 고장이 발생한 것으로 판단한다.
메인 제어기에 고장이 발생하였음이 판단될 경우에, 서브 제어기는 메인 제어기에 고장이 발생하기 전에 저장하여 둔 상기 메인 제어기와 복수의 구동기의 통신을 이용하여 복수의 구동기의 현재 상태를 판단하고, 판단한 현재 상태에 따라 바로 복수의 구동기의 구동을 제어한다.
그러므로 본 발명의 제어기의 이중화 장치는, 부하를 구동시키는 복수의 구동기와, 상기 복수의 구동기가 상기 부하를 구동시키는 것을 제어하는 메인 제어기와, 상기 메인 제어기에 고장이 발생하였는지의 여부를 감시하고, 상기 메인 제어 기에 고장이 발생하였을 경우에 상기 메인 제어기를 대신하여 상기 복수의 구동기를 제어하는 서브 제어기를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 서브 제어기는 상기 복수의 구동기와 상기 메인 제어기가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하여 저장하고, 상기 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 상기 저장한 통신 데이터를 이용하여 상기 복수의 구동기의 구동을 연속하여 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어기 및 상기 서브 제어기와 상기 복수의 구동기의 사이에, 상기 통신 데이터를 중계하기 위한 통신 중계보드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 제어기의 고장 판단은, 상기 메인 제어기가 상기 복수의 구동기로 통신 데이터를 전송한 후 상기 메인 제어기가 상기 복수의 구동기로 다시 통신 데이터를 전송하는 경과시간을 상기 서브 제어기가 카운트하고, 카운트한 경과시간이 미리 설정된 시간 이상일 경우에 상기 메인 제어기의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 메인 제어기와 서브 제어기를 구비하고, 메인 제어기에 고장이 발생하여 구동기의 구동을 제어하지 못할 경우에 서브 제어기가 구동기의 구동을 베어함으로써 메인 제어기에 고장이 발생하더라도 구동기의 동작을 정지시키지 않고, 서브 제어기로 복수의 구동기들을 연속하여 제어할 수 있다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.
따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 1은 일반적인 구동 시스템의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 100은 복수의 구동기이다. 상기 복수의 구동기(100)들 각각은 소정의 부하(110) 예를 들면, 유도 전동기를 비롯하여 각종 부하(110)를 구동시킨다. 상기 복수의 구동기(100)는 예를 들면, 인버터로서 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력을 스위칭시켜 교류전력으로 변환한 후 부하(110)로 공급하여 부하를 구동시킨다.
부호 120은 제어기이다. 상기 제어기(120)는 상기 복수의 구동기(100)들 각각이 상기 부하(110)를 구동시키는 것을 제어한다.
부호 130은 통신 중계보드이다. 상기 통신 중계보드(130)는 상기 제어기(120)와 상기 복수의 구동기(100)의 사이에 구비되어 상기 제어기(120)가 상기 복수의 구동기(100)와 통신을 수행하는 것을 중계한다.
이러한 구성을 가지는 구동 시스템은 제어기(120)가 통신 중계보드(130)를 통해 복수의 구동기(100)로 소정의 데이터를 전송한다. 상기 전송하는 소정의 데이터에는 복수의 구동기(100)들 중에서 어느 하나의 구동기(100)에 설정되어 있는 고유 번호가 포함되어 있는 것으로서 복수의 구동기(100)들은 수신된 데이터에 포함되어 있는 고유번호가 자신과 일치하는지의 여부를 판단한다.
상기 고유번호가 일치하는 하나의 구동기(100)는 상기 제어기(120)가 전송하는 데이터에 응답하여 응답 데이터를 생성하고, 생성한 응답 데이터를 통신 중계보드(130)를 통해 제어기(120)로 전송한다.
이와 같이 하여 제어기(120)와 소정의 구동기(100)가 정상적으로 통신을 수행하게 되면, 제어기(120)가 제어정보를 해당 구동기(100)로 전송하고, 해당 구동기(100)는 상기 제어기(120)가 전송하는 소정의 제어정보에 따라 부하(110)를 구동시키게 된다.
이러한 구동 시스템에 있어서, 복수의 구동기(100)를 중에서 소수 개의 구동기(100)에 고장이 발생하거나 통신 중계보드(130)의 개별적인 고장, 구동기(100)와 통신 중계보드(130)를 연결하는 광케이블 등에 고장이 발생하면, 구동기(100)의 바이패스(Bypass) 기능을 이용하여 구동 시스템을 계속 운전하는 것이 가능하다.
그러나 제어기(120)에 고장이 발생하였을 경우에는 제어기(120)가 제어기(120)가 복수의 구동기(100)의 구동을 제어하지 못하고, 이로 인하여 구동 시스 템 전체의 운전을 정지시킨 후 제어기(120)를 교체하거나 또는 고장 수리를 수행한 후 구동 시스템을 다시 운전시켜야 되었다.
그러므로 대용량의 구동 시스템에서는 많은 금전적인 손실이 발생하게 되는 것으로서 제어기(120)에 고장이 발생하더라도 구동 시스템을 계속 운전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 제어기의 이중화 장치에 따른 구동 시스템의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 200은 복수의 구동기이다. 상기 복수의 구동기(200)들 각각은 소정의 부하(210) 예를 들면, 유도 전동기를 비롯하여 각종 부하(210)를 구동시킨다. 상기 복수의 구동기(200)는 예를 들면, 인버터로서 교류전력을 직류전력으로 변환하고, 그 변환한 직류전력을 스위칭시켜 교류전력으로 변환한 후 부하(210)로 공급하여 부하를 구동시킨다.
부호 220은 제어기이다. 상기 제어기(220)는 상기 복수의 구동기(200)들 각각이 상기 부하(210)를 구동시키는 것을 제어한다.
부호 230은 서브 제어기이다. 상기 서브 제어기(230)는 상기 메인 제어기(220)와 상기 복수의 구동기(200)가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하여 메모리(도면에 도시되지 않았음)에 저장한다. 또한 상기 서브 제어기(230)는 상기 메인 제어기(220)를 제어하여 고장의 발생 여부를 판단하고, 메인 제어기(220)에 고장이 발생되었을 경우에 상기 메모리에 저장한 통신 데이터를 이용하여 상기 복수의 구동기(200)의 현재 상태를 판단하고, 판단한 현재상태로부터 상기 복수의 구 동기(200)의 구동을 제어한다.
부호 240은 통신 중계보드이다. 상기 통신 중계보드(240)는 상기 메인 제어기(220) 및 서브 제어기(230)와 상기 복수의 구동기(200)의 사이에 구비되어 메인 제어기(220) 및 서브 제어기(230)가 상기 복수의 구동기(100)와 통신을 수행하는 것을 중계한다.
이러한 구성을 가지는 본 발명은 구동 시스템은 메인 제어기(220)가 통신 중계보드(240)를 통해 복수의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하고, 복수의 구동기(200)들은 상기 메인 제어기(220)가 전송하는 데이터를 수신하고, 수신한 데이터에 포함되어 있는 고유번호가 자신과 일치하는지의 여부를 판단한다.
상기 고유번호가 일치하는 하나의 구동기(200)는 상기 메인 제어기(220)가 전송하는 데이터의 응답 데이터를 생성하고, 생성한 응답 데이터를 통신 중계보드(240)를 통해 제어기(220)로 전송하여 상호간에 통신을 수행한다.
이와 같이 제어기(120)와 구동기(100)가 정상적으로 통신을 수행하는 상태에서 제어기(120)가 소정의 부하(210)를 구동시키기 위한 제어정보를 해당 구동기(200)로 전송하고, 해당 구동기(200)는 상기 제어기(220)가 전송하는 소정의 제어정보에 따라 부하(210)를 구동시키게 된다.
이와 같이 동작함에 있어서, 상기 서브 제어기(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 메인 제어기(220)와 복수의 구동기(200)가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하고(S300), 입력한 통신 데이터를 메모리에 저장한다(S302).
그리고 서브 제어기(230)는 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하였는지의 여부를 판단한다(S304). 상기 판단 결과 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 데이터를 전송하지 않았을 경우에 서브 제어기(230)는 경과시간을 카운트하고(S306), 카운트한 경과시간이 미리 설정된 설정시간 이상인지의 여부를 판단한다(S308)
상기 단계(S308)에서 카운트한 경과시간이 미리 설정된 설정시간 이상이 아닐 경우에 서브 제어기(230)는 상기 메인 제어기(220)와 복수의 구동기(200)가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하여 저장하고(S300, S302), 서브 제어기(230)는 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하였는지의 여부를 판단하는 동작(S304)을 반복 수행한다.
이와 같은 상태에서 카운트한 경과시간이 미리 설정된 설정시간 이상이 되기 전에 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하면(S304), 서브 제어기(230)는 현재까지 카운트한 경과시간을 클리어하고, 다시 서브 제어기(230)는 상기 메인 제어기(220)와 복수의 구동기(200)가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하여 저장하고(S300, S302), 서브 제어기(230)는 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하였는지의 여부를 판단하는 동작(S304)을 반복 수행한다.
그리고 상기 단계(S304)에서 메인 제어기(220)가 소정의 구동기(200)로 소정의 데이터를 전송하지 않아 서브 제어기(230)가 경과 시간을 카운트하는 상태에서 카운트한 경과시간이 미리 설정된 시간 이상으로 되면(S308), 서브 제어기(230)는 메인 제어기(220)에 고장이 발생한 것으로 판단한다(S312).
그리고 서브 제어기(230)는 메모리에 저장하여 둔 데이터 즉, 상기 메인 제어기(220)와 복수의 구동기(200)가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 독출하고(S314), 독출한 통신 데이터를 이용하여 복수의 구동기(200)들이 부하(210)를 구동시키는 현재상태를 판단한다(S316).
상기 복수의 구동기(200)들이 부하(210)를 구동시키는 현재상태가 판단되면, 서브 제어기(230)는 메인 제어기(220)를 제어하여 복수의 구동기(200)들의 구동을 제어한다(S318).
이러한 본 발명은 복수의 구동기(200)들의 구동을 제어하는 메인 제어기(220)에 에러가 발생하여 동작하지 못할 경우에 서브 제어기(230)가 메인 제어기(220)를 대신하여 복수의 구동기(200)들의 구동을 제어한다.
그러므로 메인 제어기(220)에 고장이 발생하여도 구동 시스템의 전체 운전을 정지하지 않고, 계속 운전할 수 있으며, 서브 제어기(230)가 복수의 구동기(200)들의 구동을 제어하는 상태에서 메인 제어기(220)를 교체하거나 또는 고장 수리할 수 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이 해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 제어기의 제어에 따라 구동기가 부하를 구동시키는 구동 시스템에서 제어기를 이중화하여 메인 제어기(220) 및 서브 제어기(230)를 구비하고, 복수의 구동기(200)를 제어하는 메인 제어기(220)에 고장이 발생할 경우에 서브 제어기(230)가 메인 제어기(220)를 대신하여 복수의 구동기(200)의 구동을 제어하게 함으로써 메인 제어기(220)에 고장이 발생하여도 구동 시스템의 운전을 정지시키지 않고, 계속 운전시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 구동 시스템의 구성을 예로 들어 보인 블록도,
도 2는 본 발명의 제어기의 이중화 장치에 따른 구동 시스템의 바람직한 실시 예의 구성을 보인 블록도, 및
도 3은 본 발명의 제어기의 이중화 장치에 따른 서브 제어기의 동작을 보인 신호 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 부하를 구동시키는 복수의 구동기;
    상기 복수의 구동기가 상기 부하를 구동시키는 것을 제어하는 메인 제어기; 및
    상기 메인 제어기에 고장이 발생하였는지의 여부를 감시하고, 상기 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 상기 메인 제어기를 대신하여 상기 복수의 구동기를 제어하는 서브 제어기를 포함하고,
    상기 메인 제어기의 고장 판단은;
    상기 메인 제어기가 상기 복수의 구동기로 통신 데이터를 전송한 후 상기 메인 제어기가 상기 복수의 구동기로 다시 통신 데이터를 전송하는 경과시간을 상기 서브 제어기가 카운트하고, 카운트한 경과시간이 미리 설정된 시간 이상일 경우에 상기 메인 제어기의 고장으로 판단하는 제어기의 이중화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브 제어기는;
    상기 복수의 구동기와 상기 메인 제어기가 상호간에 전송하는 통신 데이터를 입력하여 저장하고, 상기 메인 제어기에 고장이 발생하였을 경우에 상기 저장한 통신 데이터를 이용하여 상기 복수의 구동기의 구동을 연속하여 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 제어기의 이중화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 제어기 및 상기 서브 제어기와 상기 복수의 구동기의 사이에;
    상기 통신 데이터를 중계하기 위한 통신 중계보드를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 제어기의 이중화 장치.
  4. 삭제
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