KR101303956B1 - Apparatus of controlling high voltage inverter - Google Patents

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KR101303956B1
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control
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KR1020120092590A
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이수병
이세현
유한승
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현대중공업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A high pressure inverter controller is provided to store failure information in the central processing unit (CPU) failure by managing the failure information using an external memory. CONSTITUTION: An input and output part (104) inputs system voltage/current, motor voltage/current, and direct current (DC) link voltage to a first control part. The input and output part outputs a voltage command and status information which are applied from the first control part. A second control part (107) connects a parameter related to monitoring, control, diagnosis, establishment, and upgrade with a host system. A memory part (106) stores set and control values which are exchanged between the first control part and the second control part. A field bus side board part (111) provides a side board which is converted into various field buses to the second control part. [Reference numerals] (101) First control unit; (106) Memory unit; (107) Second control unit; (AA) ISO. convertor; (BB,CC) Dedicated connector

Description

고압 인버터 제어기{APPARATUS OF CONTROLLING HIGH VOLTAGE INVERTER}High Voltage Inverter Controller {APPARATUS OF CONTROLLING HIGH VOLTAGE INVERTER}

본 발명은 고압 인버터 제어기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다른 제어 시스템과 연동하기 위한 다양한 필드버스를 제공하도록 한 고압 인버터 제어기에 관한 것이다.
The present invention relates to a high voltage inverter controller, and more particularly, to a high voltage inverter controller to provide a variety of fieldbus for interworking with other control systems.

일반적으로 고압 인버터는 산업 현장의 펌프, 팬, 송풍기(Blower), 압축기(Compressor) 등에 사용되는 대용량 모터를 구동하기 위한 인버터를 말한다.In general, a high voltage inverter refers to an inverter for driving a large capacity motor used in an industrial pump, a fan, a blower, a compressor, and the like.

한편, 한국등록실용신안 제 20-0420486호는 하수처리장에서 사용하고 있는 포기조의 송풍량 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포기조에서 요구되는 송풍량에 따라 모터의 속도를 효율적으로 제어하여 최적화함으로써 에너지 절감을 실현하는 기술에 대해서 개시되어 있다. 이러한 개시된 기술에 의하면, 소정의 전압을 외부에서 인가받는 한편, 과전류가 흐를 경우 인가되는 전압을 차단하는 차단기와, 상기 차단기로부터 전압을 인가받음과 동시에 주파수 변환에 의해 모터의 회전을 제어하는 고압 인버터와, 상기 고압 인버터로부터 인가되는 전압을 이용하여 소정의 회전 속도로 가동되는 모터와, 상기 모터의 회전에 연동되어 팬이 회전되는 송품기와, 상기 송풍기와 포기조 사이에 설치되어 압력값을 감지하는 압력센서와, 상기 압력센서에서 감지한 압력값을 전달받아 포기조 내에서 요구되는 압력값에 대응되는 송풍량을 발생시킬 수 있도록 상기 인버터의 주파수를 변환시키는 컴퓨터 시스템으로 이루어지는 것을 특징으로 함으로써, 에너지 절감을 효율적으로 실현할 수 있고, 종래 DO 메터와 달리 특별히 교체할 필요가 없어 소요 비용을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.On the other hand, Korean Utility Model Registration No. 20-0420486 relates to the air volume control device of the aeration tank used in the sewage treatment plant, and more specifically, to reduce energy by efficiently controlling and optimizing the speed of the motor according to the air flow required in the aeration tank A technique for realizing this is disclosed. According to the disclosed technology, a circuit breaker for receiving a predetermined voltage from the outside and blocking an applied voltage when an overcurrent flows, and a high voltage inverter for controlling the rotation of the motor by frequency conversion while receiving a voltage from the breaker. And a motor installed at a predetermined rotation speed using a voltage applied from the high voltage inverter, a blower in which a fan rotates in association with rotation of the motor, and a pressure installed between the blower and the aeration tank to sense a pressure value. A sensor and a computer system for converting the frequency of the inverter to receive the pressure value sensed by the pressure sensor to generate a blowing amount corresponding to the pressure value required in the aeration tank, thereby saving energy efficiently Can be realized and, unlike conventional DO meters, An effect that can reduce the costs do not.

그런데, 이러한 고압 인버터의 신규 설치 현장이 아닌 경우에, 대부분 현장에 이미 설치되어 있는 공정 제어 시스템(DCS) 또는 전력 제어 시스템(SCADA)과 연동하기 위해서, 다양한 필드버스와 프로토콜의 적용이 새로이 필요로 하는 등과 같이, 설치하려고 하는 고압 인버터와 이미 설치된 제어 시스템 간의 연동에 문제가 있다. 또한, 이미 설치된 제어 시스템과의 연동 시에 주제어기 프로그램을 변경해야 하는 문제점도 있다.However, in the case of a non-new installation site of such a high-voltage inverter, in order to interwork with a process control system (DCS) or a power control system (SCADA), which are mostly installed in the field, various field buses and protocols need to be newly applied. There is a problem in interworking between the high voltage inverter to be installed and the control system already installed. In addition, there is a problem in that the main controller program should be changed when interworking with an already installed control system.

그리고 필드버스를 사용한 이중화, 직렬통신과 필드버스를 사용한 이중화 등과 같이, 다양한 조합의 통신 이중화를 요구하는 설치 현장이 많은데, 실제로 기존 고압 인버터는 다양한 조합의 이중화를 지원하고 있지 않다.In addition, many installation sites require various combinations of communication redundancy, such as redundancy using fieldbus, serial communication and redundancy using fieldbus, and in fact, existing high voltage inverters do not support various combinations of redundancy.

그리고 기존 고압 인버터는 PCB에 내장된 NVRAM 또는 플래시(Flash) 등과 같은 반도체 메모리에 고장 정보를 보관하는데, 이런 경우에 CPU가 고장이 나면 고장 정보를 읽을 수 없는 등과 같이 고장 추적 정보(Fault Trace Information) 보관에 문제가 있다.
In addition, existing high voltage inverters store fault information in semiconductor memory such as NVRAM or Flash embedded in the PCB.In this case, if the CPU fails, fault trace information such as the fault information cannot be read. There is a problem with storage.

한국등록실용신안 제20-0420486호Korean Utility Model Registration No. 20-0420486

본 발명의 일 실시 예는 주제어기 프로그램의 별도 변경 없이도 다양한 필드버스와 프로토콜을 제공하여 이미 설치된 다른 제어 시스템과 쉽게 연동하도록 한 고압 인버터 제어기를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a high-voltage inverter controller to easily interoperate with other control systems already installed by providing a variety of fieldbus and protocols without additional change of the main controller program.

본 발명의 일 실시 예는 필드버스를 사용한 이중화 및 직렬통신과 필드버스를 사용한 이중화를 지원하여 다양한 조합의 통신 이중화를 요구하는 설치 현장에 적합하도록 한 고압 인버터 제어기를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a high-voltage inverter controller that is suitable for the installation site that requires the redundancy using the fieldbus and serial communication and redundancy using the fieldbus to support the communication redundancy of various combinations.

본 발명의 일 실시 예는 외장형 메모리를 사용하여 고장 정보를 관리함으로써, CPU 고장 시에도 고장 정보를 보관할 수 있고 PC 상에서 쉽게 관리할 수 있도록 한 고압 인버터 제어기를 제공하고자 한다.
An embodiment of the present invention is to provide a high-voltage inverter controller that can manage the failure information by using an external memory, so that the failure information can be stored even in the case of CPU failure and easily managed on a PC.

실시 예들 중에서, 고압 인버터 제어기는 상위 시스템과 연동하기 위한 다양한 필드버스를 제공하는 고압 인버터 제어기에 있어서, 인버터의 시퀀스 제어를 위해 인버터 전압 지령을 계산하여 컨트롤 레퍼런스를 출력하는 제 1 제어부; 관리자에 의해 입력된 로컬 지령을 상기 제 1 제어부로 전달하는 로컬 조작반; PC에서 수행되는 추적 및 디버그 프로그램을 사용하여 상기 제 1 제어부의 시퀀스 제어 프로그램의 메모리 변수를 디버깅하는 메모리 추적부; 계통전압/전류, 모터 전압/전류, DC 링크 전압을 상기 제 1 제어부로 입력하거나, 상기 제 1 제어부로부터 인가되는 상태 정보, 전압 지령을 출력하는 입출력부; 모니터링, 제어, 진단, 설정, 업그레이드 관련 파라메터를 상기 상위 시스템과 연결하는 제 2 제어부; 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부 간에 교환하는 설정값 및 제어값을 저장하는 메모리부; 및 다양한 필드버스로 변환하는 쪽 보드를 다양한 필드버스 각각에 대해 별개로 상기 제 2 제어부로 제공하는 필드버스 쪽 보드부를 포함한다.In one or more embodiments, the high voltage inverter controller may include: a high voltage inverter controller providing various fieldbuses for interworking with a higher level system, the high voltage inverter controller comprising: a first controller configured to calculate an inverter voltage command and output a control reference for sequence control of the inverter; A local operating panel for transmitting a local command input by an administrator to the first control unit; A memory tracer for debugging a memory variable of the sequence control program of the first controller by using a trace and debug program performed on a PC; An input / output unit configured to input a grid voltage / current, a motor voltage / current, and a DC link voltage to the first controller, or output state information and a voltage command applied from the first controller; A second control unit which connects monitoring, control, diagnosis, setting and upgrade related parameters with the upper system; A memory unit for storing setting values and control values exchanged between the first control unit and the second control unit; And a field bus side board unit which provides a side board converting into various field buses to the second controller separately for each of the various field buses.

일 실시 예에서, 상기 고압 인버터 제어기는 상기 상위 시스템에 지시된 제어, 진단, 업그레이드 지령을 상기 제 2 제어부로부터 인가받아 보관하며, 임베디드 웹 서버용 홈 페이지를 저장하는 외장형 메모리부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the high voltage inverter controller may further include an external memory unit configured to store the control, diagnosis, and upgrade instructions instructed by the upper system from the second control unit and store a home page for an embedded web server.

이때, 상기 제 2 제어부는 상기 상위 시스템에서 웹 접속 시에 상기 외장형 메모리부에 저장된 홈 페이지를 읽어서 모터, 인버터, 계통의 상태 정보를 제공할 수 있다.In this case, the second control unit may read the home page stored in the external memory unit when the web is connected to the host system to provide status information of a motor, an inverter, and a system.

상기 필드버스 쪽 보드부는 프로피버스, 디바이스넷, 이더넷/IP, CAN오픈, 모드버스-TCP, 프로피넷 각각에 대해 별개의 쪽 보드를 상기 제 2 제어부로 제공할 수 있다.The field bus side board unit may provide a separate side board for each of PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet / IP, CAN Open, Modbus-TCP, and PROFINET to the second controller.

일 실시 예에서, 상기 고압 인버터 제어기는 상기 로컬 조작반을 상기 제 1 제어부에 연결시켜 주는 제 1외부 단자부; 상기 메모리 추적부를 상기 제 1 제어부에 연결시켜 주는 제 2외부 단자부; 상기 필드버스 쪽 보드부를 상기 제 2 제어부에 연결시켜 주는 제 3 및 제 4 외부 단자부; 시리얼 2채널, 필드버스 2채널, 다른 종류의 필드버스 2채널, 시리얼/이더넷으로 통신 이중화를 지원하는 입출력 외부 단자부; 상기 필드버스 쪽 보드부를 사용하는 경우에 필드버스를 출력해 주는 필드버스 외부 단자부; 및 상기 제 2 제어부를 이더넷에 연결시켜 임베디드 웹 서버, TCP-IP 통신을 출력해 주는 이더넷 외부 단자부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the high voltage inverter controller may include a first external terminal unit connecting the local operation panel to the first control unit; A second external terminal unit connecting the memory tracker to the first control unit; Third and fourth external terminal units connecting the fieldbus side board unit to the second control unit; Input / output external terminal unit supporting communication redundancy via serial 2 channel, field bus 2 channel, other field bus 2 channel, serial / Ethernet; A field bus external terminal unit for outputting a field bus when the field bus side board unit is used; And an external Ethernet terminal for outputting an embedded web server and TCP-IP communication by connecting the second control unit to the Ethernet.

이때, 상기 제 3 및 제 4 외부 단자부는 서로 다른 네트워크가 각각 연결되는 경우에 자동으로 네트워크를 통해 상위 시스템과의 데이터 교환을 수행할 수 있다.In this case, when the third and fourth external terminal units are connected to different networks, the third and fourth external terminal units may automatically exchange data with the upper system through the network.

그리고 상기 제 3 및 제 4 외부 단자부는 시리얼 방식의 모드버스를 상기 필드버스 쪽 보드부와 연결 없이 직접 지원할 수 있다.The third and fourth external terminal units may directly support a serial Modbus without connection with the fieldbus side board.

상기 필드버스 쪽 보드부는 상기 제 2 제어부와 시리얼 방식의 모드버스 프로토콜로 주고받은 데이터를 외부에 필드버스로 변환할 수 있다.The field bus side board unit may convert data transmitted and received with the second control unit through a serial Modbus protocol to a field bus to the outside.

일 실시 예에서, 상기 제 2 제어부는 고장 처리를 수행하기 위해서, 통지 명령을 출력하여 고장 발생 시의 고장 전후 모니터링 값을 추적 및 필요한 처리를 수행하고, 상기 상위 시스템 및 상기 로컬 조작반을 통해 즉시 공지할 수 있다.In one embodiment, the second control unit outputs a notification command to track and monitor necessary monitoring values before and after the failure and performs necessary processing, and immediately notify the host through the host system and the local operation panel. can do.

일 실시 예에서, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는 서로 간의 통지 및 원격 커맨드를 상기 메모리부의 메일박스 기능을 이용하여 이루어지도록 할 수 있다.In an embodiment, the first control unit and the second control unit may perform notification and remote commands between each other using the mailbox function of the memory unit.

일 실시 예에서, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는 이벤트 기록 및 주기적인 작업을 위해서 시간 정보를 사용하며, 상기 상위 시스템과 연결되는 경우에 자동으로 상기 상위 시스템의 표준 시간에 동기화시켜 줄 수 있다.
In one embodiment, the first control unit and the second control unit uses time information for event recording and periodic work, and may automatically synchronize to the standard time of the upper system when connected to the upper system. have.

본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 인버터 제어기는 다양한 필드버스와 프로토콜을 제공함으로써, 주제어기 프로그램의 변경 없이 이미 설치된 다른 제어 시스템과 쉽게 연동할 수 있다.The high-voltage inverter controller according to an embodiment of the present invention provides various fieldbuses and protocols, and thus can easily interoperate with other control systems already installed without changing the main controller program.

본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 인버터 제어기는 필드버스를 사용한 이중화 및 직렬통신과 필드버스를 사용한 이중화를 지원함으로써, 아날로그 통신, 디지털 통신을 사용한 다양한 조합의 이중화 구현이 쉬워 다양한 조합의 통신 이중화를 요구하는 설치 현장에 적합할 수 있다.The high-voltage inverter controller according to an embodiment of the present invention supports duplication using a fieldbus and duplication using a serial bus and a fieldbus, so that it is easy to implement duplication of various combinations using analog communication and digital communication. It can be adapted to the required installation site.

본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 인버터 제어기는 외장형 메모리를 사용하여 고장 정보를 관리함으로써, CPU 고장 시에도 고장 정보를 보관할 수 있고 PC 상에서 쉽게 관리할 수 있다.
The high voltage inverter controller according to an embodiment of the present invention manages fault information by using an external memory, so that the fault information can be stored even in the case of a CPU failure and can be easily managed on a PC.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 인버터 제어기의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있어 필드버스 쪽 보드를 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 있어 제 3 및 제 4 외부 단자부와 필드버스 조합방식의 예를 설명한 블록도이다.
도 4는 도 1에 있어 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 제어 및 모니터링을 설명하는 상황도이다.
도 5는 도 1에 있어 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 서브시스템을 설명하는 상황도이다.
도 6은 도 1에 있어 제 2 제어부의 상위 시스템과의 연동 제어를 설명하는 상황도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a high voltage inverter controller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a fieldbus side board in FIG. 1.
3 is a block diagram illustrating an example of a combination method of the third and fourth external terminal units and the fieldbus in FIG. 1.
4 is a diagram illustrating the control and monitoring of the first control unit and the second control unit in FIG. 1.
FIG. 5 is a diagram illustrating a subsystem of the first control unit and the second control unit in FIG. 1.
FIG. 6 is a diagram illustrating the interlocking control with the host system of the second controller in FIG. 1.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시 예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments may be variously modified and may have various forms, and thus, the scope of the present invention should be understood to include equivalents for realizing the technical idea. In addition, the objects or effects presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all or only such effects, the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions describing the relationship between the components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring to" and "directly neighboring to", should be interpreted as well.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고압 인버터 제어기의 구성을 설명하는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a high voltage inverter controller according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 고압 인버터 제어기(100)는 제 1 제어부(101), 로컬 조작반(Local Operator)(102), 메모리 추적부(Memory Trace)(103), 입출력부(104), RDC(Resolver to Digital Converter)(105), 메모리부(106), 제 2 제어부(107), 외장형 메모리부(108), 제 3 및 제 4 외부 단자부(109), 이더넷(110), 필드버스 쪽 보드부(111), 제 1 외부 단자부(112), 제 2 외부 단자부(113), 입출력 외부 단자부(114), 필드버스 외부 단자부(115), 이더넷 외부 단자부(116)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the high voltage inverter controller 100 includes a first control unit 101, a local operator 102, a memory trace 103, an input / output unit 104, and a resolver (RDC). to Digital Converter) 105, memory section 106, second control section 107, external memory section 108, third and fourth external terminal sections 109, Ethernet 110, fieldbus side board section ( 111, a first external terminal 112, a second external terminal 113, an input / output external terminal 114, a fieldbus external terminal 115, and an Ethernet external terminal 116.

제 1 제어부(101)는 시퀀스 제어용 CPU로서, 실시간 전압 지령을 계산하는 역할을 수행한다.The first control unit 101 serves as a sequence control CPU and calculates a real-time voltage command.

로컬 조작반(102)은 고압 인터버의 외함에 붙어 있는 조작반으로, RS232 통신을 통해 관리자에 의해 입력된 정보(즉, 로컬 지령)를 제 1 제어부(101)로 전달해 준다.The local operation panel 102 is an operation panel attached to the enclosure of the high voltage interlock, and transmits the information (that is, local command) input by the administrator to the first control unit 101 through RS232 communication.

메모리 추적부(103)는 PC에서 수행되는 추적 및 디버그(Debug) 프로그램을 사용하고, RS232 통신을 통해 실시간으로 제 1 제어부(101)의 시퀀스 제어 프로그램의 메모리 변수를 디버깅해 준다.The memory trace unit 103 uses a trace and debug program performed on a PC and debugs a memory variable of the sequence control program of the first control unit 101 in real time through RS232 communication.

입출력부(104)는 계통전압/전류, 모터 전압/전류, DC 링크 전압 등을 제 1 제어부(101)로 입력하거나, 제 1 제어부(101)로부터 인가되는 상태 정보, 전압 지령 등을 출력한다.The input / output unit 104 inputs a system voltage / current, a motor voltage / current, a DC link voltage, etc. to the first control unit 101, or outputs state information, a voltage command, etc. applied from the first control unit 101.

RDC(105)는 제 1 제어부(101)와 모터에 장착된 레졸버를 인터페이스해 주기 위해서 디지털 신호로 변환해 주는 레졸버 인터페이스이다.The RDC 105 is a resolver interface that converts the resolver mounted on the motor with the first control unit 101 into a digital signal.

메모리부(106)는 DPRAM(Dual Port RAM)을 사용하고, 설정값 및 제어값을 저장하고, 제 1 제어부(101)와 제 2 제어부(107) 간에 설정값 및 제어값을 교환하도록 해 준다.The memory unit 106 uses DPRAM (Dual Port RAM), stores setting values and control values, and exchanges setting values and control values between the first control unit 101 and the second control unit 107.

제 2 제어부(107)는 모니터링, 제어, 진단, 설정, 업그레이드 관련 파라메터를 다양한 통신 방법으로 상위 시스템과 연결하며, 또한 로컬모드의 경우에 로컬 조작반(102)에 의해 제어하고, 원격모드의 경우에 통신으로 제어하도록 한다.The second control unit 107 connects the monitoring, control, diagnosis, setting, and upgrade related parameters with the host system through various communication methods, and is controlled by the local operation panel 102 in the case of the local mode, and in the case of the remote mode. Control by communication.

외장형 메모리부(108)는 예를 들어, 마이크로(Micro) SD 메모리를 사용하고, 최대 32GB로 용량의 확장이 가능하며, FAT(File Allocation Table) 파일 시스템의 구조를 가지며, 최근 1년간 상위 시스템에 지시된 제어, 진단, 업그레이드 지령 등을 제 2 제어부(107)로부터 인가받아 보관하며, 최장 10년간의 고장 정보 보관 및 임베디드 웹 서버용 홈 페이지를 저장한다. 이와 같은 외장형 메모리(108)를 사용하여 고장 정보를 관리하도록 함으로써, 제어부(101, 107) 고장 시에도 고장 정보를 보관할 수 있을 뿐 아니라, PC 상에서 쉽게 관리할 수 있다.The external memory unit 108 uses, for example, a micro SD memory, expands up to 32 GB in capacity, has a structure of a FAT (File Allocation Table) file system, and has The control, diagnosis, upgrade instruction, etc., which are instructed, are authorized and stored by the second control unit 107, and store fault information for up to 10 years and store a home page for an embedded web server. By managing the failure information by using the external memory 108 as described above, the failure information can be not only stored even when the control units 101 and 107 fail, but can also be easily managed on a PC.

제 3 및 제 4 외부 단자부(109)는 RS485 통신을 통해 표준 모드버스 프로토콜을 제공하고, 필드버스 쪽 보드부(111) (예로, SCI/프로피버스(ProfiBus) 변환 보드, 또는 SCI/디바이스 넷(DeviceNet) 변환 보드)를 제 2 제어부(107)에 연결시켜 준다.The third and fourth external terminal portions 109 provide a standard Modbus protocol through RS485 communication, and the fieldbus side board portion 111 (e.g., an SCI / ProfiBus conversion board, or an SCI / device net) DeviceNet) conversion board) to the second control unit 107.

이더넷(110)은 TCP/IP, HTTP, SNMP, FTP 서버를 제공한다.Ethernet 110 provides a TCP / IP, HTTP, SNMP, FTP server.

필드버스 쪽 보드부(111)는 제 3 및 제 4 외부 단자부(109)를 다양한 필드버스로 변환하는 쪽 보드로서, 프로피버스, 디바이스넷, 이더넷/IP(Internet Protocol), CAN(Controller Area Network)오픈(Open), 모드버스(Modbus)-TCP(Transmission Control Protocol), 프로피넷(Profinet) 각각에 대해 별개의 쪽 보드를 제작하여 제공한다.The field bus side board portion 111 converts the third and fourth external terminal portions 109 into various field buses, and includes PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet / IP (Internet Protocol), and CAN (Controller Area Network). Separate boards are manufactured and provided for each of Open, Modbus, Transmission Control Protocol (TCP), and Profinet.

제 1 외부 단자부(112)는 로컬 조작반(102)을 제 1 제어부(101)에 항상 연결시켜 준다.The first external terminal portion 112 always connects the local operation panel 102 to the first control portion 101.

제 2 외부 단자부(113)는 메모리 추적부(103)를 제 1 제어부(101)에 필요 시에 연결시켜 준다.The second external terminal 113 connects the memory tracking unit 103 to the first control unit 101 when necessary.

입출력 외부 단자부(114)는 모드버스 시리얼 입출력 단자(SCI #3, SCI #4)로서, 통신 이중화 지원이 가능하다. 예를 들어, 시리얼 2채널, 필드버스 2채널, 다른 종류의 필드버스 2채널, 시리얼/이더넷 등으로, 아날로그 통신, 디지털 통신을 사용한 다양한 조합의 이중화가 쉽게 구현할 수 있도록 해 준다.The input / output external terminal unit 114 is a Modbus serial input / output terminal (SCI # 3, SCI # 4), and communication duplication can be supported. For example, serial 2 channels, field bus 2 channels, different field bus 2 channels, serial / Ethernet, etc. make it easy to implement various combinations of redundancy using analog communication and digital communication.

필드버스 외부 단자부(115)는 필드버스 쪽 보드부(111)를 사용하는 경우에 해당 필드버스를 출력해 준다.The field bus external terminal unit 115 outputs the corresponding field bus when the field bus side board unit 111 is used.

이더넷 외부 단자부(116)는 이더넷 연결 단자로서, 제 2 제어부(107)를 이더넷(110)에 연결시켜 임베디드 웹 서버, TCP-IP 통신 등을 출력해 준다.
The Ethernet external terminal unit 116 is an Ethernet connection terminal and connects the second control unit 107 to the Ethernet 110 to output an embedded web server, TCP-IP communication, and the like.

도 2는 도 1에 있어 필드버스 쪽 보드를 설명하는 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a fieldbus side board in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 필드버스 쪽 보드부(111)는 제 2 제어부(107)와 시리얼 방식의 모드버스 프로토콜로 주고받은 데이터를 외부에 필드버스로 변환하는 역할을 수행한다. 이에, 문제 많은 테스트를 필요로 하거나 성능에 영향을 줄 수 있는 주제어기 프로그램의 변경이나 성능 저하 없이 현장에서 요구되는 다양한 표준 프로토콜을 지원해야 한다.
Referring to FIG. 2, the field bus side board unit 111 converts data transmitted and received with the second control unit 107 through a serial Modbus protocol into a field bus. Therefore, it is necessary to support various standard protocols required in the field without changing or controlling the main controller program which may require a lot of trouble testing or affect performance.

도 3은 도 1에 있어 제 3 및 제 4 외부 단자부와 필드버스 조합방식의 예를 설명한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an example of a combination method of the third and fourth external terminal units and the fieldbus in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 필드버스 쪽 보드부(111)는 표준 프로피버스, 디바이스넷, 이더넷/IP, CAN오픈, 모드버스- TCP, 프로피넷의 6종류의 표준 필드버스를 지원한다. 여기서, 시리얼 방식의 모드버스는 제 3 및 제 4 외부 단자부(109)에서 필드버스 쪽 보드부(111)와 연결 없이 직접 지원한다.Referring to FIG. 3, the fieldbus side board unit 111 supports six types of standard fieldbuses: standard PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet / IP, CAN Open, Modbus-TCP, and PROFINET. Here, the serial bus is directly supported by the third and fourth external terminal units 109 without being connected to the field bus side board unit 111.

그리고 다양한 방법으로 통신 네트워크의 구현이 가능한데, 제 3 및 제 4 외부 단자부(109)를 서로 다른 통신 방식을 사용하는 경우에 각각 다른 네트워크 망에 접속하여 사용할 수 있도록 구현한다. 또한, 제 3외부단자(SCI #3)에 모드버스 네트워크가 연결되고 제 4 외부단자(SCI #4)에 프로피버스 네트워크(Profibus Network)가 연결된 경우에, 자동으로 네트워크간의 데이터 교환을 수행하도록 구현한다.
In addition, the communication network may be implemented in various ways. The third and fourth external terminal units 109 may be implemented to be connected to different network networks when using different communication methods. In addition, when the Modbus network is connected to the third external terminal (SCI # 3) and the Profibus Network is connected to the fourth external terminal (SCI # 4), the data exchange is automatically performed. do.

도 4는 도 1에 있어 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 제어 및 모니터링을 설명하는 상황도이다.4 is a diagram illustrating the control and monitoring of the first control unit and the second control unit in FIG. 1.

도 4를 참조하면, 제어기가 아이들(Idle) 시에는, 계통, DC 링크센서 입력값에 대한 범위 에러(Range Error) 고장을 점검하며, RTC(Real Time Clock)로부터 제공되는 현재 시간을 출력하여 주기적인 작업을 수행하도록 하며, 로컬 지령 시에 로컬 커맨드(Local Command)를 입력받아 로컬 조작반(102)에서 입력된 파라메터를 변경하거나, 종료(Stop), 시작(Start), 비상정지 등의 지령을 수행하며, 고장 발생 시에 하드웨어 또는 소프트웨어 에러 발생을 확인하며, 원격 지령 시에 원격 커맨드를 입력받아 상위 시스템에서 전달받은 모니터링, 제어, 진단, 파라메터 설정, 업그레이드 명령을 수행하도록 하며, 센서 정보 입력 시에 실시간 아날로그 및 디지털 센서 입력 정보를 확인하도록 한다.Referring to FIG. 4, when the controller is idle, the controller checks a range error of the grid and DC link sensor input values, and outputs the current time provided from the RTC (Real Time Clock). When the local command is received, a local command is input to change the parameter input from the local operator panel 102, or a command such as stop, start, or emergency stop is performed. It checks the occurrence of hardware or software error when a failure occurs, and receives the remote command at the remote command to execute the monitoring, control, diagnosis, parameter setting, and upgrade commands received from the upper system. Check the real-time analog and digital sensor input information.

그리고 인버터 제어를 위해서 인버터 전압 지령을 계산하여 컨트롤 레퍼런스(Control Reference)을 출력해 주며, 로컬 조작반(102)을 디스플레이(Display)하기 위해서 디스플레이 데이터를 출력하여 로컬 조작반(102)의 화면에 표시되는 계통, 모터, 인버터의 현재 상태 및 모니터링 값을 표시시켜 주며, 고장 처리를 수행하기 위해서 통지(Notification) 명령을 출력하여 고장 발생 시의 고장 전후 모니터링 값을 트레이스(Trace) 및 필요한 처리를 수행하고 상위 시스템 및 로컬 조작반(102)을 통해 즉시 공지하도록 한다.
The inverter outputs a control reference by calculating an inverter voltage command for controlling the inverter, and outputs display data to display the local operation panel 102 and is displayed on the screen of the local operation panel 102. It displays the current status and monitoring values of the motor, inverter, and outputs a notification command to perform the troubleshooting process. And immediate notification via the local operator panel 102.

도 5는 도 1에 있어 제 1 제어부 및 제 2 제어부의 서브시스템을 설명하는 상황도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a subsystem of the first control unit and the second control unit in FIG. 1.

도 5를 참조하면, 제 1 제어부(101)와 제 2 제어부(107) 간의 통지와 원격 커맨드는 메모리부(106)의 메일박스(Mailbox) 기능을 이용해 구현된다. 즉, 통지나 원격 커맨드가 발생된 제어부(101, 107)에서 메일을 보내면, 다른 쪽의 제어부(101, 107)에 인터럽트가 걸려 즉각 응답하여 처리를 할 수 있도록 한다.Referring to FIG. 5, a notification and a remote command between the first control unit 101 and the second control unit 107 are implemented using a mailbox function of the memory unit 106. In other words, when the control unit 101 or 107 in which the notification or remote command has been sent sends an e-mail, the other control unit 101 or 107 is interrupted and immediately responds to the processing.

그리고 제 1 제어부(101)가 아이들 시에는 센서 입력값에 대해 하드웨어 오류 점검과 별개로 소프트웨어적으로 입력값이 오류인지를 판별하는 작업을 수행하여 고장을 즉시 검출할 수 있도록 한다.In addition, when the first control unit 101 idles the sensor input value, the software detects whether the input value is an error separately from the hardware error check so that the failure can be immediately detected.

여기서, 각 제어부(101, 107)의 시간 정보는 이벤트 기록, 주기적인 작업 및 상위 시스템의 지령 등을 로그로 관리하기 위해 사용된다. 또한, 외부의 상위 시스템과 연결되는 경우에 자동으로 상위 시스템의 표준 시간에 동기화되도록 한다.
Here, the time information of each control unit (101, 107) is used to manage the event recording, periodic work, commands of the upper system, and the like as a log. In addition, when connected to the external upper system is automatically synchronized to the standard time of the upper system.

도 6은 도 1에 있어 제 2 제어부의 상위 시스템과의 연동 제어를 설명하는 상황도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating the interlocking control with the host system of the second controller in FIG. 1.

도 6을 참조하면, 제 2 제어부(107)는 모드버스로 상위 시스템에서 받은 지령을 내부 프로세스로 변환하여 처리되도록 하며, 고장 발생 시에 즉각 상위 시스템에 공지하도록 한다.Referring to FIG. 6, the second control unit 107 converts a command received from a higher level system into an internal process through a modbus and processes the converted command to an internal process.

그리고 프로피버스, 디바이스넷 필드버스 지령은 필드버스용 쪽 보드(111)에 의해 하드웨어적으로 자동 모드버스 프로토콜로 자동으로 변환 처리되도록 한다.The PROFIBUS and DeviceNet fieldbus commands are automatically converted into automatic Modbus protocol by hardware by the side board 111 for fieldbus.

그리고 제 2 제어부(107)는 상위 시스템에서 웹 접속 시에 외장형 메모리부(108)에 저장된 HTML 페이지를 읽어서 모터, 인버터, 계통의 상태 정보를 제공하도록 한다.The second control unit 107 reads the HTML page stored in the external memory unit 108 to provide status information of the motor, the inverter, and the system when the web system accesses the web.

그리고 인터넷 공용망을 사용한 광역 모니터링, 설정, 제어, 진단, 업그레이드를 수행하는 임베디드 웹 서버를 제공하도록 함으로써, 상위 시스템에서 FTP를 사용해 제 1 제어부(101), 제 2 제어부(107)의 펌웨어(Firmware)의 업그레이드를 수행할 수 있도록 한다. 또한, 이더넷 접속은 특성상 설치 현장에서뿐 아니라, 네트워크 관리자의 설정 하에 외부에서도 지령 및 모니터링을 수행할 수 있도록 한다.
In addition, by providing an embedded web server for performing wide area monitoring, setting, control, diagnosis, and upgrading using an internet common network, firmware of the first control unit 101 and the second control unit 107 using FTP in a higher-level system may be used. To upgrade). In addition, the Ethernet connection allows command and monitoring to be performed not only at the installation site but also externally under the configuration of the network administrator.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100: 고압 인버터 제어기
101: 제 1 제어부
102: 로컬 조작반
103: 메모리 추적부
104: 입출력부
105: RDC
106: 메모리부
107: 제 2 제어부
108: 외장형 메모리부
109, 112, 113, 114, 115, 116: 외부 단자부
110: 이더넷
111: 필드버스 쪽 보드부
100: high voltage inverter controller
101: first control unit
102: local control panel
103: memory tracking unit
104: input / output unit
105: RDC
106:
107: second control unit
108: external memory unit
109, 112, 113, 114, 115, 116: external terminal
110: Ethernet
111: field bus side board

Claims (11)

상위 시스템과 연동하기 위한 다양한 필드버스를 제공하는 고압 인버터 제어기에 있어서,
인버터의 시퀀스 제어를 위해 인버터 전압 지령을 계산하여 컨트롤 레퍼런스를 출력하는 제 1 제어부;
관리자에 의해 입력된 로컬 지령을 상기 제 1 제어부로 전달하는 로컬 조작반;
PC에서 수행되는 추적 및 디버그 프로그램을 사용하여 상기 제 1 제어부의 시퀀스 제어 프로그램의 메모리 변수를 디버깅하는 메모리 추적부;
계통전압/전류, 모터 전압/전류, DC 링크 전압을 상기 제 1 제어부로 입력하거나, 상기 제 1 제어부로부터 인가되는 상태 정보, 전압 지령을 출력하는 입출력부;
모니터링, 제어, 진단, 설정, 업그레이드 관련 파라메터를 상기 상위 시스템과 연결하는 제 2 제어부;
상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부 간에 교환하는 설정값 및 제어값을 저장하는 메모리부; 및
다양한 필드버스로 변환하는 쪽 보드를 다양한 필드버스 각각에 대해 별개로 상기 제 2 제어부로 제공하는 필드버스 쪽 보드부를 포함하는 고압 인버터 제어기.
In the high voltage inverter controller to provide a variety of fieldbus for interworking with the host system,
A first controller configured to calculate an inverter voltage command and output a control reference for controlling the sequence of the inverter;
A local operating panel for transmitting a local command input by an administrator to the first control unit;
A memory tracer for debugging a memory variable of the sequence control program of the first controller by using a trace and debug program performed on a PC;
An input / output unit configured to input a grid voltage / current, a motor voltage / current, and a DC link voltage to the first controller, or output state information and a voltage command applied from the first controller;
A second control unit which connects monitoring, control, diagnosis, setting and upgrade related parameters with the upper system;
A memory unit for storing setting values and control values exchanged between the first control unit and the second control unit; And
A high voltage inverter controller comprising a field bus side board unit which provides a side board converting into various field buses to the second control unit separately for each of the various field buses.
제 1 항에 있어서, 상기 고압 인버터 제어기는
상기 상위 시스템에 지시된 제어, 진단, 업그레이드 지령을 상기 제 2 제어부로부터 인가받아 보관하며, 임베디드 웹 서버용 홈 페이지를 저장하는 외장형 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 1, wherein the high voltage inverter controller
And an external memory unit configured to store the control, diagnosis, and upgrade instructions instructed by the upper system from the second control unit, and to store a home page for an embedded web server.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 제어부는
상기 상위 시스템에서 웹 접속 시에 상기 외장형 메모리부에 저장된 홈 페이지를 읽어서 모터, 인버터, 계통의 상태 정보를 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 2, wherein the second control unit
The high-voltage inverter controller characterized in that to provide the status information of the motor, inverter, system by reading the home page stored in the external memory unit when the web system is connected to the host system.
제 1 항에 있어서, 상기 필드버스 쪽 보드부는
프로피버스, 디바이스넷, 이더넷/IP, CAN오픈, 모드버스-TCP, 프로피넷 각각에 대해 별개의 쪽 보드를 상기 제 2 제어부로 제공하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The board of claim 1, wherein the field bus side board unit
And a separate side board for each of PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet / IP, CAN Open, Modbus-TCP, and PROFINET to the second control unit.
제 1 항에 있어서, 상기 고압 인버터 제어기는
상기 로컬 조작반을 상기 제 1 제어부에 연결시켜 주는 제 1외부 단자부;
상기 메모리 추적부를 상기 제 1 제어부에 연결시켜 주는 제 2외부 단자부;
상기 필드버스 쪽 보드부를 상기 제 2 제어부에 연결시켜 주는 제 3 및 제 4 외부 단자부;
시리얼 2채널, 필드버스 2채널, 다른 종류의 필드버스 2채널, 시리얼/이더넷으로 통신 이중화를 지원하는 입출력 외부 단자부;
상기 필드버스 쪽 보드부를 사용하는 경우에 필드버스를 출력해 주는 필드버스 외부 단자부; 및
상기 제 2 제어부를 이더넷에 연결시켜 임베디드 웹 서버, TCP-IP 통신을 출력해 주는 이더넷 외부 단자부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 1, wherein the high voltage inverter controller
A first external terminal unit connecting the local operation panel to the first control unit;
A second external terminal unit connecting the memory tracker to the first control unit;
Third and fourth external terminal units connecting the fieldbus side board unit to the second control unit;
Input / output external terminal unit supporting communication redundancy via serial 2 channel, field bus 2 channel, other field bus 2 channel, serial / Ethernet;
A field bus external terminal unit for outputting a field bus when the field bus side board unit is used; And
High voltage inverter controller further comprises an Ethernet external terminal for outputting the embedded web server, TCP-IP communication by connecting the second control unit to the Ethernet.
제 5 항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 외부 단자부는
서로 다른 네트워크가 각각 연결되는 경우에 자동으로 네트워크간의 데이터 교환을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 5, wherein the third and fourth external terminal portion
High voltage inverter controller characterized in that to perform data exchange between networks automatically when different networks are connected respectively.
제 5 항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 외부 단자부는
시리얼 방식의 모드버스를 상기 필드버스 쪽 보드부와 연결 없이 직접 지원하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 5, wherein the third and fourth external terminal portion
A high voltage inverter controller which supports a serial Modbus directly without connection with the field bus side board.
제 1 항에 있어서, 상기 필드버스 쪽 보드부는
상기 제 2 제어부와 시리얼 방식의 모드버스 프로토콜로 주고받은 데이터를 외부에 필드버스로 변환하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The board of claim 1, wherein the field bus side board unit
The high voltage inverter controller, characterized in that for converting the data exchanged with the second control unit and the serial Modbus protocol to the fieldbus to the outside.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 제어부는
고장 처리를 수행하기 위해서, 통지 명령을 출력하여 고장 발생 시의 고장 전후 모니터링 값을 추적 및 필요한 처리를 수행하고, 상기 상위 시스템 및 상기 로컬 조작반을 통해 즉시 공지하도록 하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
2. The apparatus of claim 1, wherein the second control unit
In order to perform the fault processing, a high-voltage inverter controller outputting a notification command to track and monitor necessary monitoring values before and after a fault and perform necessary processing, and to immediately notify the host via the host system and the local operation panel.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는
서로 간의 통지 및 원격 커맨드를 상기 메모리부의 메일박스 기능을 이용하여 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 1, wherein the first control unit and the second control unit
A high-voltage inverter controller characterized in that the notification and remote commands to each other are made by using the mailbox function of the memory unit.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 제어부와 상기 제 2 제어부는
이벤트 기록 및 주기적인 작업을 위해서 시간 정보를 사용하며, 상기 상위 시스템과 연결되는 경우에 자동으로 상기 상위 시스템의 표준 시간에 동기화시켜 주는 것을 특징으로 하는 고압 인버터 제어기.
The method of claim 1, wherein the first control unit and the second control unit
The time information is used for event recording and periodic work, and when connected with the upper system, the high voltage inverter controller is automatically synchronized to the standard time of the upper system.
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