KR101126595B1 - 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템은, 외부로부터 인가되는 전압을 소정의 전압으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와; 다수의 모터들로부터 구동 전류를 감지하여, 감지된 각 모터 데이터와 기 설정된 각 모터의 기준 데이터와 비교 판단하여 모터의 이상 여부를 검출하고 슬롯 타입으로 마련되어 장착되는 복수의 모터구동 감지 모듈과; 상기 복수의 모터구동 감지 모듈이 슬롯 형태로 장착되고, 상기 전원 공급부에서 변환된 전압을 공급받아 상기 각 모터구동 감지 모듈에 인가하고, 공통 통신 라인이 마련되어 상기 각 모터구동 감지 모듈로부터 데이터를 송수신하는 백 플랜 보드와; 상기 백 플랜 보드와 연결되어 상기 각 모터구동 감지 모듈의 데이터를 수신하여 외부 서버로 송신하는 통신 모듈과; 상기 전원 공급부, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈, 상기 백 플랙 보드 및 상기 통신 모듈을 내부에 실장하는 서브 랙을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, AC 3상 모터의 전압과 전류를 이용하여 모터의 기계적 결함 또는 전기적 결함을 진단하고 설비의 수명을 예측할 수 있다.

Description

전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템 및 그 방법{MONITORING SYSTEM AND THE METHOD FOR DRIVING MOTOR MACHINERY USING OF ELECTRICAL POWER SOURCE}

본 발명은 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템 및 그 방법은, 특히 전력선을 이용하여 모터뿐만 아니라 모터와 연결된 설비(펌프, 블로아, 컴프레셔등)의 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, AC 3상 전압과 전류를 이용하여 모터의 전기적 결함과 기계적 결함을 진단하고, 모터와 연결된 설비, 즉 펌프, 콤프레셔, 블로아등의 기계적 결함등의 상태를 동시에 진단, 수명을 예측할 수 있으며, 다수의 모터구동 설비를 동시에 감시하도록 랙 앤 슬롯 구조로 구성하여 부피를 감소시켜 편리하게 설치할 수 있는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 산업체에서 AC 삼상 모터는 발전소 및 플랜트에서 매우 중요한 부품으로 생산라인에 설치되어 있으나 설비의 이상요인으로 인해 고장발생시 생산 중단에 따른 막대한 경제적 손실을 초래하고 있지만, 운전 중 설비이상 유무를 판별하기가 매우 어려운 실정이다. 이로 인해 사후 보전을 채택하게 되고 발생하는 2차 손상 및 생산 차질을 피할 수 없으며 설비 관리 비용을 감수해야 한다.

따라서, 일부 대형 설비에서는 예방 보전을 위해 회전기기의 주요 부품들의 하우징에 고가의 센서를 다량 부착하고 오퍼레이터들이 상주하는 장소까지 많은 케이블을 포설한 후 난해한 신호들을 분석하여 결함에 따른 신호의 특성을 파악해 왔다.

이를 위한 진동을 이용한 결함 분석 방식은 설비의 이상이 발생 시에만 진동이 발생하는 것이 아니라 외부의 요인 즉, 부하의 변동, 입력 전원의 떨림, 설비 지지부의 진동 등에 의해서도 발생하기 때문에 진동만으로 설비의 이상을 구별하기에는 한계가 있다는 문제점이 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 AC 3상 모터의 전압과 전류를 이용하여 모터의 기계적 결함 또는 전기적 결함을 진단할 뿐만 아니라 모터와 연결된 회전설비, 즉 펌프, 블로아, 콤프레샤 등의 기계적 결함도 동시에 진단하여 전체 설비를 진단하고 수명을 관리할 수 있으며, 다수의 설비를 동시에 감시할 수 있도록 랙 앤 슬롯 구조로 구성하여 부피를 감소시켜 편리하게 설치할 수 있는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템은, 외부로부터 인가되는 전압을 소정의 전압으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와; 다수의 모터들로부터 구동 전류를 감지하여, 감지된 각 모터 데이터와 기 설정된 각 모터의 기준 데이터와 비교 판단하여 모터의 이상 여부를 검출하고 슬롯 타입으로 마련되어 장착되는 복수의 모터구동 감지 모듈과; 상기 복수의 모터구동 감지 모듈이 슬롯 형태로 장착되고, 상기 전원 공급부에서 변환된 전압을 공급받아 상기 각 모터구동 감지 모듈에 인가하고, 공통 통신 라인이 마련되어 상기 각 모터구동 감지 모듈로부터 데이터를 송수신하는 백 플랜 보드와; 상기 백 플랜 보드와 연결되어 상기 각 모터구동 감지 모듈의 데이터를 수신하여 외부 서버로 송신하는 통신 모듈과; 상기 전원 공급부, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈, 상기 백 플랙 보드 및 상기 통신 모듈을 내부에 실장하는 서브 랙을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 모터구동 감지 모듈은 구동 모터로부터 출력되는 전류값을 감지하는 전류 검출부와; 상기 전류 검출부에서 감지된 전류값에 대해 주파수 영역 신호로 변환하여 각 주파수 대역 신호에 대한 모터의 항목별 파라미터를 검출하는 신호 처리부와; 상기 신호 처리부에서 주파수 대역 신호로 처리된 모터의 항목별 파라미터를 저장하는 데이터 베이스와; 상기 신호 처리부에서 검출된 모터의 파라미터와 상기 데이터 베이스에 기 설정된 모터 데이터와 비교하여 차이를 계산하고 그 차이에 대응하는 모터의 각 항목별 결과를 출력하는 비교 판단부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 전류 검출부는 R, S, T 3상의 전류를 감지하는 각 R, S 및 T 센서 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 신호 처리부는 상기 전류 검출부에서 감지된 전류에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 대역의 신호로 변환하고, 각 주파수 대역별의 각 항목별 파라미터를 출력하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 데이터 베이스에는 각 모터의 항목별 설정 데이터인 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 미리 저장하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 서브 랙의 전면에는 상기 전원 공급부, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈 및 상기 통신 모듈이 마련된 각 위치에 전원 버튼, 전원 확인 LED, 통신 확인 LED 및 이더넷 통신 커넥터가 마련되어 있는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 서브 랙의 후면에는 상기 복수의 모터구동 감지 모듈에 대응하는 PT 입력 단자, CT 입력 단자, 릴레이 출력 단자, 전원 커넥터 및 이더넷 통신 커넥터가 마련되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명의 모터 결함 모니터링 어셈블리는, 상기 제 1항 내지 제 7항의 어느 한 항의 모터 결함 모니터링 시스템은 랙 앤 슬롯 구조로 장착되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법은, 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하여 모터의 모델링을 수행하는 단계와; 상기 구동 모터의 모델링을 수행하여 상기 모터의 각 파라미터를 검출하는 단계와; 상기 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스에 저장하는 단계와; 상기 모터의 기 설정된 모터의 각 파라미터 데이터와 상기 검출된 모터의 각 파라미터 데이터를 비교하여 그 차이를 계산하여 출력하는 단계와; 상기 계산된 차이 값에 대응하여 모터의 항목별 결함을 판단하는 단계와; 상기 판단된 모터의 항목별 결함에 대한 결과를 출력하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 모터의 결함을 판단하는 단계에서 모터의 결함이 아닌 경우 다시 구동 모터의 전압 또는 전류를 감지하는 단계 이후를 반복 수행하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 모터의 모델링은, 상기 모터에 대한 데이터를 기 설정하는 단계와; 상기 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하는 단계 및 상기 모터에서 감지된 전류값을 고속 푸리에 변환하여 주파수 대역 신호로 출력하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 모터의 기 설정된 모터 데이터는 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 구동 모터의 전압 또는 전류를 감지하는 단계에서 구동 모터에서 출력되는 R, S, T 3상의 전류를 감지하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 모터의 각 파라미터를 검출하는 단계에서 상기 고속 푸리에 변환하여 출력되는 주파수 대역 신호에서 각 주파수 대역 신호에 대응하는 모터의 각 항목별 파라미터를 검출하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스에 저장하는 단계는 상기 모터 모델링 단계를 반복 수행하여 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스화 하여 저장하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 결함에 대한 결과를 출력하는 단계에서 상기 결함에 대한 결과는 모터구동 감지 모듈의 LED에 상태 표시를 점등 또는 외부 서버에 결함 데이터를 전송하는 점에 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, AC 3상 모터의 전압과 전류를 이용하여 모터의 기계적 결함 또는 전기적 결함을 진단할 뿐만 아니라 모터와 연결된 회전설비, 즉 펌프, 블로아, 콤프레샤 등의 기계적 결함도 동시에 진단하여 전체 설비를 진단하고 수명을 관리할 수 있다.

또한, 다수의 설비를 동시에 감시할 수 있도록 랙 앤 슬롯 구조로 구성하여 부피를 감소시켜 편리하게 설치할 수 있다.

또한, 산업체의 핵심 모터구동 설비의 이상상태를 24시간 온라인으로 감시함으로써 비정상 고장을 감소시켜 생산성 향상을 기할 수 있고, 설비자산의 효율적 관리를 통해 수명연장과 부품감소에 따른 막대한 설비관리비용을 절감할 수 있으며, 매일 고속, 회전설비의 점검업무를 담당하고 있는 인력의 안전성 제고와 효율화를 기할 수 있어 많은 산업체 설비관리 체계에 많은 변화와 이익을 줄 것으로 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 모터구동 감지 모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 전면 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 후면 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 어셈블리 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법에 대한 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 모터구동 설비의 주파수 대역에 따른 결함의 분석을 나타내는 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터구동 설비의 모니터링 시스템(100)은, 전원 공급부(110), 복수의 모터구동 감지 모듈(120), 백 플랜 보드(140), 통신 모듈(130) 및 서브 랙(미도시)을 포함하여 구성된다.

상기 전원 공급부(110)는 외부로부터 인가되는 전압을 소정의 전압으로 변환하여 공급한다. 즉, 상기 전원 공급부는 220V의 전원을 각각 5V와 24V로 전환하여 전원을 분리시켜 통신 전원과 기타 전원으로 공급하게 된다.

또한, 도 2는 본 발명에 따른 모터구동 감지 모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모터구동 감지 모듈(120)은 전류 검출부(210), 신호 처리부(220), 데이터 베이스(230) 및 비교 판단부(240)로 구성된다.

그리고, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈(120)은 다수의 모터들(160)로부터 각각 구동 전류를 감지하여, 감지된 각 모터 데이터와 기 설정된 각 모터의 기준 데이터와 비교 판단하여 모터의 이상 여부를 검출하고 슬롯 타입으로 마련되어 백 플랜 보드(140)에 장착된다.

상기 전류 검출부(210)는 구동 모터(160)로부터 출력되는 전류값을 감지한다. 즉, 상기 전류 검출부(210)는 R, S, T 3상의 전류를 감지하는 각 R, S 및 T 센서를 구성하여 위상차에 따라 출력되는 전류를 감지하게 된다.

보다 상세하게는, 구동 모터(160)에 전압 및 전류가 인가되면 무부하로 일을 하거나 부하로 일을 하게 된다. 이 경우 전류는 부하에 따라 변동되며, 모터의 기계적 또는 전기적 결함이 있을 경우 전류는 미세하게 변화하게 된다. 따라서, 미세한 전류 변화를 검출하게 된다.

상기 신호 처리부(220)는 상기 전류 검출부(210)에서 감지된 전류값에 대해 주파수 영역 신호로 변환하여 각 주파수 대역 신호에 대한 모터의 항목별 파라미터를 검출한다.

구체적으로, 상기 신호 처리부(220)는 상기 전류 검출부(210)에서 감지된 전류에 대해 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)을 수행하여 주파수 대역의 신호로 변환하고, 각 주파수 대역별의 각 항목별 파라미터를 출력하게 된다. 이때, 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)은 일반적인 수학식을 적용하여 결과를 검출하는 것이 바람직하다.

여기서, 주파수 대역에 따른 각 항목별 파라미터는 모터의 고정 풀림 결함, 언벨런스/기어박스/트랜스미션 결함, 회전자 결함, 고정자 결함, 베이링 결함, 그 외 다른 문제 등에 의한 결함을 포함한다. 즉, 상기 모터와 연결된 구동 설비인 펌프, 팬, 콤프레서, 콘베이어, 브로워, 공기조화기, 프레스 등 다양한 설비의 결함에 대한 파라미터를 포함할 수 있다.

상기 데이터 베이스(230)는 상기 신호 처리부(220)에서 주파수 대역 신호로 처리된 모터의 항목별 파라미터를 저장하게 된다. 상기 데이터 베이스(230)에는 각 모터의 항목별 설정 데이터인 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 미리 저장한다. 그리고, 상기 신호 처리부(220)에서 주파수 대역에 따른 각 항목별 파라미터의 모터 고정 풀림 결함, 언벨런스/기어박스/트랜스미션 결함, 회전자 결함, 고정자 결함, 베이링 결함, 그 외 다른 문제 등에 의한 결함 등을 데이터 베이스화 하여 저장하게 된다. 이때, 상기 신호 처리부(220)에 데이터 베이스화하여 저장하는 모터의 각 파라미터는 계속적으로 모터의 모델링을 학습을 통해 업데이트하게 된다.

상기 비교 판단부(240)는 상기 신호 처리부(220)에서 검출된 모터의 파라미터와 상기 데이터 베이스(230)에 기 설정된 모터 데이터와 비교하여 차이를 계산하고 그 차이에 대응하는 모터의 각 항목별 결과를 출력하게 된다.

구체적으로, 상기 비교 판단부(240)는 상기 데이터 베이스(230)에 기 저장된 모터의 이상적인 이론치의 데이터와 실제 모터를 측정하여 얻어진 파라미터 데이터와 비교하게 된다. 다시 말해, 이론적인 모터의 데이터에서 상기 측정된 모터의 데이터값을 비교하여 그 차이를 계산하게 된다.

그리고, 그 차이에 따른 값에 대응하는 결함 여부를 판단하게 된다. 여기서, 이론 모터 데이터와 실제 측정 모터 데이터의 차이가 소정값 이상인 경우 그에 해당하는 항목을 결함이 있다고 판단하게 된다. 한편, 이론 모터 데이터와 실제 측정 모터 데이터의 차이가 소정값 이하인 경우는 정상 범위로 간주하여 다시 모터의 모델링 학습을 진행하여 지속적으로 모터를 모니터링하게 된다.

이때, 상기 비교 판단부(240)에서 모터의 소정 항목에 결함이 있다고 판단되면, 그에 대한 결과 데이터를 외부 서버로 전송하거나 LED 점등의 표시로 알리게 된다.

상기 백 플랜 보드(140)는 상기 복수의 모터구동 감지 모듈(120)이 슬롯 형태로 장착되고, 상기 전원 공급부(110)에서 변환된 전압을 공급받아 상기 각 모터구동 감지 모듈(120)에 인가하고, 공통 통신 라인이 마련되어 상기 각 모터구동 감지 모듈(120)로부터 데이터를 송수신한다.

상기 통신 모듈(130)은 상기 백 플랜 보드(140)와 연결되어 상기 각 모터구동 감지 모듈의 데이터를 수신하여 외부 서버로 송신한다.

상기 서브 랙(미도시)은 상기 전원 공급부(110), 상기 복수의 모터구동 감지 모듈(120), 상기 백 플랙 보드(140) 및 상기 통신 모듈(130)을 내부에 실장한다.

도 3은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 전면 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯(rack and slot) 형태의 후면 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 어셈블리 구조를 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 구조에 대해 자세히 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터구동 설비의 모니터링 시스템을 내장한 상기 서브 랙(150)의 전면에는 상기 전원 공급부(150), 상기 복수의 모터구동 감지 모듈(120) 및 상기 통신 모듈(130)이 마련된 각 대응되는 위치에 전원 확인 LED(310), 전원 버튼(320), 모터 상태 확인 LED(330), 각 모터구동 감지 모듈의 전원 버튼(340), 통신 확인 LED(350) 및 이더넷 통신 커넥터(360)가 마련되어 있다.

상기 전원 확인 LED(310)은 상기 전원 공급부에서 인가되는 각 전원의 전압을 표시하고, 상기 전원 버튼(320)은 상기 모터 모니터링 시스템의 메인 전원 인가 버튼, 상기 모터 상태 확인 LED(330)는 각 모터구동 감지 모듈에 마련되어 각 모터구동 감지 모듈에서 감지된 모터의 결함 여부 결과를 표시하게 된다.

상기 각 모터구동 감지 모듈(120)의 전원 버튼(340)은 각 모터구동 감지 모듈에 별도의 전원을 인가하는 전원 버튼이고, 상기 통신 확인 LED(350)는 상기 모터 모니터링 시스템과 연결된 통신 상태 및 각 모터구동 감지 모듈과 연결된 통신 상태를 표시하게 된다. 상기 이더넷 통신 커넥터(360)에는 통신 케이블을 연결하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모터구동 설비의 모니터링 시스템을 내장한 상기 서브 랙의 후면에는 이더넷 통신 커넥터(410), 상기 복수의 모터구동 감지 모듈(120)에 대응하는 PT 입력 단자(420)인 V1(R), V2(S), V3(T) 등 전압 입력 라인이고, CT 입력 단자(430)는 I11, I12, I21, I22, I31, I32 등 전류 입력라인이 형성되어 있다. 그리고, 릴레이 출력 단자(440), 전원 커넥터(450)가 마련되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터구동 설비의 모니터링 시스템의 랙 앤 슬롯 형태의 어셈블리 구조는 상기 백 플랜 보드(140)에 전원 공급부(110), 각 모터구동 감지 모듈(120) 및 통신 모듈(130)을 슬롯 타입으로 조립하게 된다.

상기 전원 공급부(110)의 각 전원별로 5V 및 24V로 분리하여 각 모듈을 상기 백 플랜 보드(140)에 장착하게 된다.

그리고, 상기 각 모터구동 감지 모듈(120)은 각각 상기 백 플랜 보드(140)에 슬롯 타입으로 장착하게 된다. 이때, 상기 모터구동 감지 모듈(120)은 복수개가 설치될 수 있도록 마련하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 모터구동 모니터링 시스템(100)의 랙 앤 슬롯 구조에 의해 구동 모터들과 각 모터구동 감지 모듈들을 간단하게 연결할 수 있으며, 부피를 감소하여 설치가 용이하게 된다.

또한, 도 6은 본 발명의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법에 대한 순서도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터구동 설비의 모니터링 방법은, 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하여 모터의 모델링을 수행하게 된다. 즉, 상기 모터와 연결된 구동 설비인 펌프, 팬, 콤프레서, 콘베이어, 브로워, 공기조화기, 프레스 등 다양한 설비의 결함을 모니터링 하기 위해 연결 구동모터에 대해 모델링 과정을 거치게 된다.

먼저 상기 모터의 모델링은 상기 모터에 대한 데이터를 기 설정한 후, 상기 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하는 단계가 수행된다(S601).

보다 구체적으로, 상기 모터의 기 설정된 모터 데이터는 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 포함한다.

그리고, 구동 모터로부터 R, S, T 3상의 위상차에 따라 출력되는 전류를 감지하게 된다. 구동 모터에 전압 및 전류가 인가되면 무부하로 일을 하거나 부하로 일을 하게 된다. 이 경우 전류는 부하에 따라 변동되며, 모터의 기계적 또는 전기적 결함이 있을 경우 전류는 미세하게 변화하게 된다. 따라서, 미세한 전류 변화를 검출하게 된다.

그리고, 상기 구동 모터에서 감지된 전류값을 고속 푸리에 변환하여 주파수 대역 신호로 출력하는 단계가 수행된다(S602). 여기서, 감지된 전류 신호를 고속 푸리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)을 한번 더 미분한 PSD(Power Spectral Density)를 수행하여 주파수 대역별 중 주요한 주파수 영역만을 포함한 핵심 주파수 대역별에 따른 데이터를 출력하게 된다.

이어, 출력된 상기 주파수 대역 신호에서 상기 모터의 각 파라미터를 검출하는 단계가 수행된다(S603). 여기서, 주파수 대역에 따른 각 항목별 파라미터는 모터의 고정 풀림 결함, 언벨런스/기어박스/트랜스미션 결함, 회전자 결함, 고정자 결함, 베이링 결함, 그 외 다른 문제 등에 의한 결함을 포함한다.

그 다음, 상기 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스에 저장하는 단계가 수행된다(S604). 상기 주파수 대역에 따른 각 항목별 파라미터의 모터 고정 풀림 결함, 언벨런스/기어박스/트랜스미션 결함, 회전자 결함, 고정자 결함, 베이링 결함, 그 외 다른 문제 등에 의한 결함 등을 데이터 베이스화 하여 저장하게 된다. 이때, 상기 데이터 베이스에 저장되는 각 파라미터는 계속적으로 모터의 모델링 학습을 통해 업데이트하게 된다. 한편, 각 모터의 항목별 설정 데이터인 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 미리 저장하고 있다.

그리고, 상기 모터의 기 설정된 모터의 각 파라미터 데이터와 상기 검출된 모터의 각 파라미터 데이터를 비교하여 그 차이를 계산하여 출력하는 단계가 수행된다(S605).

이어서, 상기 계산된 차이 값에 대응하여 모터의 항목별 결함을 판단하는 단계가 수행된다(S606). 상기 출력된 차이값이 결함 범위인지 아니면 유지 범위 인지 여부를 결정하게 된다.

마지막으로, 상기 판단된 모터의 항목별 결함에 대한 결과를 출력하는 단계가 수행된다(S607). 상기 결함에 대한 결과는 모터구동 감지 모듈의 LED 표시등에 그 결함에 대응하는 상태 표시를 점등 또는 외부 서버에 결함 데이터를 전송하게 된다.

한편, 상기 모터의 결함을 판단하는 단계에서 모터의 결함이 아닌 경우 다시 구동 모터의 전압 또는 전류를 감지하는 단계 이후(S601~S606)를 반복 수행하게 된다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 구동모터의 주파수 대역에 따른 결함을 분석한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 주파수 대역에 따른 각 항목별 파라미터의 모터 고정 풀림 결함, 언벨런스/기어박스/트랜스미션 결함, 회전자 결함, 고정자 결함, 베이링 결함, 그 외 다른 문제 등에 의한 결함 등을 나타내고 있다. 이때, 주파수 대역 별로 출력되는 결함 분석은 결함 항목이 중복될 수 있거나 설비에 따라 달라질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 --- 전원 공급부 120 --- 모터구동 감지 모듈
130 --- 통신 모듈 140 --- 백 플랜 보드
150 --- 서브 랙 210 --- 전류 검출부
220 --- 신호 처리부 230 --- 데이터 베이스
240 --- 비교 판단부

Claims (16)

1. 외부로부터 인가되는 전압을 소정의 전압으로 변환하여 공급하는 전원 공급부와;
   다수의 모터들로부터 구동 전류를 감지하여, 감지된 각 모터 데이터와 기 설정된 각 모터의 기준 데이터와 비교 판단하여 모터의 이상 여부를 검출하고 슬롯 타입으로 마련되어 장착되는 복수의 모터구동 감지 모듈과;
   상기 복수의 모터구동 감지 모듈이 슬롯 형태로 장착되고, 상기 전원 공급부에서 변환된 전압을 공급받아 상기 각 모터구동 감지 모듈에 인가하고, 공통 통신 라인이 마련되어 상기 각 모터구동 감지 모듈로부터 데이터를 송수신하는 백 플랜 보드와;
   상기 백 플랜 보드와 연결되어 상기 각 모터구동 감지 모듈의 데이터를 수신하여 외부 서버로 송신하는 통신 모듈과;
   상기 전원 공급부, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈, 상기 백 플랙 보드 및 상기 통신 모듈을 내부에 실장하는 서브 랙을 포함하고,
   상기 모터구동 감지 모듈은 구동 모터로부터 출력되는 전류값을 감지하는 전류 검출부와; 상기 전류 검출부에서 감지된 전류값에 대해 주파수 영역 신호로 변환하여 각 주파수 대역 신호에 대한 모터의 항목별 파라미터를 검출하는 신호 처리부와; 상기 신호 처리부에서 주파수 대역 신호로 처리된 모터의 항목별 파라미터를 저장하는 데이터 베이스와; 상기 신호 처리부에서 검출된 모터의 파라미터와 상기 데이터 베이스에 기 설정된 모터 데이터와 비교하여 차이를 계산하고 그 차이에 대응하는 모터의 각 항목별 결과를 출력하는 비교 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전류 검출부는 R, S, T 3상의 전류를 감지하는 각 R, S 및 T 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 신호 처리부는 상기 전류 검출부에서 감지된 전류에 대해 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 대역의 신호로 변환하고, 각 주파수 대역별의 각 항목별 파라미터를 출력하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 데이터 베이스에는 각 모터의 항목별 설정 데이터인 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 미리 저장하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 서브 랙의 전면에는 상기 전원 공급부, 상기 복수의 모터구동 감지 모듈 및 상기 통신 모듈이 마련된 각 위치에 전원 버튼, 전원 확인 LED, 통신 확인 LED 및 이더넷 통신 커넥터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 서브 랙의 후면에는 상기 복수의 모터구동 감지 모듈에 대응하는 PT 입력 단자, CT 입력 단자, 릴레이 출력 단자, 전원 커넥터 및 이더넷 통신 커넥터가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
8. 제 1항, 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템은 랙 앤 슬롯 구조로 장착되는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 시스템.
   
9. 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하여 모터의 모델링을 수행하는 단계와;
   상기 구동 모터의 모델링을 수행하여 상기 모터의 각 파라미터를 검출하는 단계와;
   상기 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스에 저장하는 단계와;
   상기 모터의 기 설정된 모터의 각 파라미터 데이터와 상기 검출된 모터의 각 파라미터 데이터를 비교하여 그 차이를 계산하여 출력하는 단계와;
   상기 계산된 차이 값에 대응하여 모터의 항목별 결함을 판단하는 단계와;
   상기 판단된 모터의 항목별 결함에 대한 결과를 출력하는 단계를 포함하고,
   상기 모터의 결함을 판단하는 단계에서 모터의 결함이 아닌 경우 다시 구동 모터의 전압 또는 전류를 감지하는 단계 이후를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
   
10. 삭제
11. 제 9항에 있어서,
    상기 모터의 모델링은,
    상기 모터에 대한 데이터를 기 설정하는 단계와;
    상기 구동 모터에 인가되는 전압 또는 전류를 감지하는 단계 및
    상기 모터에서 감지된 전류값을 고속 푸리에 변환하여 주파수 대역 신호로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 모터의 기 설정된 모터 데이터는 정상 전류, 정상 전압, 주파수, 연결 타입, RPM, CT 비율 및 PT 비율 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 구동 모터의 전압 또는 전류를 감지하는 단계에서 구동 모터에서 출력되는 R, S, T 3상의 전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
    
14. 제 9항에 있어서,
    상기 모터의 각 파라미터를 검출하는 단계에서
    고속 푸리에 변환하여 출력되는 주파수 대역 신호에서 각 주파수 대역 신호에 대응하는 모터의 각 항목별 파라미터를 검출하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
    
15. 제 9항에 있어서,
    상기 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스에 저장하는 단계는 상기 모터 모델링 단계를 반복 수행하여 검출된 모터의 각 파라미터를 데이터 베이스화 하여 저장하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.
    
16. 제 9항에 있어서,
    상기 결함에 대한 결과를 출력하는 단계에서
    상기 결함에 대한 결과는 모터구동 감지 모듈의 LED에 상태 표시를 점등 또는 외부 서버에 결함 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 전력선을 이용한 모터구동 설비의 모니터링 방법.

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