KR101858951B1 - 계측 구동 모터 감시 제어 장치 및 감시 제어 방법 - Google Patents

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박용기
장지훈
구본환
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Abstract

본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치는 구동 모터의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 구동 모터 시간 카운터와; 구동 모터에 장착된 베어링의 온도를 측정하는 베어링 온도 측정 모듈; 구동 모터에 장착된 권선의 온도를 측정하는 권선 온도 측정 모듈; 구동 모터로부터 발생 된 진동을 측정하는 구동 모터 진동 측정 모듈; 상기 베어링 온도 측정 모듈에 의해 측정된 베어링의 온도, 상기 권선 온도 측정 모듈에 의해 측정된 권선의 온도, 상기 구동 모터 진동 측정 모듈에 의해 측정된 구동 모터로부터 발생 된 진동을 각 입력 채널별로 수집한 다음 각 입력 채널로 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 장치; 상기 데이터 수집 장치로부터 디지털 데이터를 입력받은 다음, 입력된 디지털 데이터를 베어링 온도와, 권선 온도, 및 구동 모터의 진동 세기로 변환한 다음, 모니터(Monitor)상에 표시하고, 상기 구동 모터 시간 카운터로부터 구동 모터의 누적 사용 시간을 입력받아 모니터(Monitor)상에 표시하는 제어부; 상기 제어부에 초과시 경고 메시지가 발생 되는 구동 모터의 누적 사용 시간에 대한 기준치, 그리고, 베어링의 온도 기준치와, 권선 온도 기준치 및, 구동 모터의 진동 세기에 대한 기준치를 제어부를 통해 데이터베이스에 입력하는 파라미터별 기준치 입력부; 및 상기 구동 모터의 누적 사용 시간과 베어링의 온도, 권선 온도, 구동 모터의 진동 세기가 데이터 베이스에 저장된 기준치를 초과하였을 때 모니터상에 경고 메시지를 출력하는 경고 메시지 발생부로 이루어질 수 있다.

Description

계측 구동 모터 감시 제어 장치 및 감시 제어 방법{The measurement motor monitoring control apparatus and monitoring control method thereof}
본 발명은 계측 구동 모터 감시 제어 장치 및 감시 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 구동 모터의 베어링 온도와, 권선 온도, 및 진동 세기를 모니터링(Monitoring)한 결과 값이 설정된 기준치를 초과하였을 때 경고 메시지를 표시함과 더불어 각 부품별 부품 교체 시기와 잔존 수명을 표시할 수 있는 계측 구동 모터 감시 제어 장치 및 감시 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 산업 현장에서 기계 동력원으로 사용되는 구동 모터는 고장 발생 시 공장 가동을 멈출 수 있다.
이에 따라, 구동 모터의 상태를 실시간으로 감시하는 다양한 방법들이 개발 연구되고 있다.
종래에는 구동 모터의 내부 부품에 대한 교체시기를 단순히 누적 사용 시간을 기준으로 잡았다.
이에 따라, 종래 방법의 경우 구동 모터의 각 내부 부품별로 상당한 여유 수명이 남아 있음에도 불구하고, 미리 교체를 실시함으로써 사용 부자재 낭비가 심하였고, 유지 보수 기간이 증가하는 원인이 되었다.
또한, 부품에 따라 정해진 교체 기간 전에 수명이 다할 경우 불시에 구동 모터가 정지될 수 있다는 문제점이 있었다.
상기 구동 모터의 고장은 구동 모터에 설치된 베어링과, 권선, 및 환경적 요인에 의해 발생 될 수 있다.
상기 베어링의 고장은 모터 축이나 베어링의 부적절한 설치가 원인이 될 수 있으며, 이러한 원인으로 인해 구동 모터가 회전함에 따라 정상 구동 모터와 다른 소음이 발생 될 수 있고, 구동 모터의 회전시 흔들림이 발생 될 수 있으며, 이는 곧 진동 발생의 원인이 될 수 있다.
또한, 베어링 고장은 구동 모터의 구성 부품 간 간섭으로 이어져 열이 발생 될 수도 있다.
또, 구동 모터의 권선 고장 원인으로는 구동 모터의 과부하와, 권선의 결상, 권선의 층간 단락, 순간적인 과전압 유입 등이 있으며, 구동 모터의 과부하나 과전압 유입시 권선의 열이 상승될 수도 있다.
또, 환경적 요인으로는 습기 침식과 화학적 물질에 의한 고장이 있다.
이처럼 구동 모터의 고장은 크게 사용 시간과, 진동, 및 열을 통해 알 수 있으므로 구동 모터의 구성 부품 예를 들어, 베어링 온도나, 권선의 온도와 구동 모터의 진동과 구동 모터의 사용 시간을 분석하면 구동 모터의 잔존 수명을 예측할 수 있다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1094074"호의 "성능 저하 및 고장 원인 조기 진단을 위한 알고리즘 분석 모델 제작 방법"이 출원되어 등록되었는데, 상기 성능 저하 및 고장 원인 조기 진단을 위한 알고리즘 분석 모델 제작 방법은 기기별 주요 성능 저하/고장 요인과 운전 변수와의 상관 관계를 분석하고, 진단/분석 항목 설정을 위해 기기별 개략도를 생성하는 단계와; 성능 저하/고장 요인별 운전 변수의 상관관계를 테이블화하여 분석 테이블을 생성하는 단계; 상기 분석 테이블을 근거로 하여 논리의 해석과 결합을 통해 성능 저하/ 고장 요인별에 해당하는 각각의 알고리즘 모델을 생성하는 단계; 및 성능 저하/고장 요인별에 해당하는 각각의 상기 알고리즘 모델을 통합하여 데이터베이스화된 프로그램에 해당하는 진단분석엔진을 생성하는 단계를 포함한다.
대한민국 특허등록번호 10-1065767 (2011.09.19) 대한민국 특허등록번호 10-1087739 (2011.11.30) 대한민국 특허등록번호 10-1094074 (2011.12.15)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 구동 모터의 진동과, 구동 모터 속 베어링 및 권선 열을 실시간으로 계측한 값이 기준치를 넘어섰을 때 해당 부품을 미리 교체하거나 수리함으로써 산업 현장에서 구동 모터 정지에 의한 산업 손실을 예방할 수 있는 계측 구동 모터 감시 제어 장치 및 감시 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치는 구동 모터의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 구동 모터 시간 카운터와; 구동 모터에 장착된 베어링의 온도를 측정하는 베어링 온도 측정 모듈; 구동 모터에 장착된 권선의 온도를 측정하는 권선 온도 측정 모듈; 구동 모터로부터 발생 된 진동을 측정하는 구동 모터 진동 측정 모듈; 상기 베어링 온도 측정 모듈에 의해 측정된 베어링의 온도, 상기 권선 온도 측정 모듈에 의해 측정된 권선의 온도, 상기 구동 모터 진동 측정 모듈에 의해 측정된 구동 모터로부터 발생 된 진동을 각 입력 채널별로 수집한 다음 각 입력 채널로 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 장치; 상기 데이터 수집 장치로부터 디지털 데이터를 입력받은 다음, 입력된 디지털 데이터를 베어링 온도와, 권선 온도, 및 구동 모터의 진동 세기로 변환한 다음, 모니터(Monitor)상에 표시하고, 상기 구동 모터 시간 카운터로부터 구동 모터의 누적 사용 시간을 입력받아 모니터(Monitor)상에 표시하는 제어부; 경고 메시지가 발생 되는 구동 모터의 누적 사용 시간에 대한 기준치, 그리고, 베어링의 온도 기준치와, 권선 온도 기준치 및, 구동 모터의 진동 세기에 대한 기준치를 제어부를 통해 데이터 베이스에 입력하는 파라미터별 기준치 입력부; 및 상기 구동 모터의 누적 사용 시간과 베어링의 온도, 권선 온도, 구동 모터의 진동 세기가 데이터 베이스에 저장된 기준치를 초과하였을 때 모니터상에 경고 메시지를 출력하는 경고 메시지 발생부로 이루어질 수 있다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치는 구동 모터의 수명을 예측할 수 있는 각 파라미터(Parameter) 별로 유지 관리가 필요한 기준치를 설정하고, 모니터링 된 각 파라미터별 수치가 기준치를 초과하였을 경우 해당 부품을 교체하거나 유지 보수함으로써, 사용 부자재 낭비를 줄임과 동시에 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구동 모터의 각 구성 부품이 정해진 교체 기간 전에 수명을 다할 경우 시스템 관리자에게 조기 경보 신호를 전달해 줌으로써, 구동 모터 정지에 의해 산업 시설이 불시 정지되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
또, 구동 모터에 대한 각 구성 부품의 잔존 수명을 예측한 다음, 잔존 수명이 얼마 남지 않는 구성 부품을 미리 수급해 놓음으로써 소모 부품에 대한 적정 재고를 유지할 수 있기 때문에 수리 보수 기간을 줄일 수도 있다.
도면 1은 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치에 대한 제어 블록도,
도면 2는 베어링 온도 측정 모듈과 권선 온도 측정 모듈 및 구동 모터 진동 측정 모듈에 대한 제어 블록도,
도면 3은 진동측 신호 변환 모듈에 대한 제어 블록도,
도면 4는 1차 노이즈 저감부와, 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부의 제어 회로도,
도면 5는 2차 노이즈 저감부와, 신호 감쇄 방지부, 및 최고·저 전압 제한부의 제어 회로도,
도면 6a와 도면 6b는 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 방법에 대한 플로우 챠트(Flow Chart).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치는 도면 1에 도시한 바와 같이, 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 구동 모터 시간 카운터(3)와; 구동 모터(1)에 장착된 베어링의 온도를 측정하는 베어링 온도 측정 모듈(5); 구동 모터(1)에 장착된 권선의 온도를 측정하는 권선 온도 측정 모듈(7); 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 측정하는 구동 모터 진동 측정 모듈(9); 상기 베어링 온도 측정 모듈(5)에 의해 측정된 베어링의 온도, 상기 권선 온도 측정 모듈(7)에 의해 측정된 권선의 온도, 상기 구동 모터 진동 측정 모듈(9)에 의해 측정된 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 각 입력 채널별로 수집한 다음 각 입력 채널로 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 장치(11); 상기 데이터 수집 장치(11)로부터 디지털 데이터를 입력받은 다음, 입력된 디지털 데이터를 베어링 온도와, 권선 온도, 및 구동 모터(1)의 진동 세기로 변환한 다음, 모니터(13)(Monitor)상에 표시하고, 상기 구동 모터 시간 카운터(3)로부터 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 입력받아 모니터(13)(Monitor)상에 표시하는 제어부(15); 경고 메시지가 발생 되는 구동 모터(1)의 누적 사용 시간에 대한 기준치, 그리고, 베어링의 온도 기준치와, 권선 온도 기준치 및, 구동 모터(1)의 진동 세기에 대한 기준치를 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 입력하는 파라미터별 기준치 입력부(19); 및 상기 구동 모터(1)의 누적 사용 시간과 베어링의 온도, 권선 온도, 구동 모터(1)의 진동 세기가 데이터 베이스(17)에 저장된 기준치를 초과하였을 때 모니터(13)상에 경고 메시지를 출력하는 경고 메시지 발생부(21)로 이루어질 수 있다.
상기 경고 메시지 발생부(21)는 모니터(13)상에 경고 메시지를 출력함과 동시에 경고음을 출력할 수 있고, 모니터(13)상에 경고 메시지가 출력된 시간을 표시할 수도 있다.
상기 베어링 또는 권선의 온도 기준치는 구동 모터(1)의 최초 구동시 베어링의 테스트 온도 또는 권선의 테스트 온도에서 10%가 가산된 값으로 정한다.
상기 베어링 온도 측정 모듈(5)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 구동 모터(1)의 베어링 온도를 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 베어링 온도를 전기 신호로 변환 출력하는 베어링 온도 센서(23)와; 상기 베어링 온도 센서(23)로부터 출력된 전기 신호를 베어링 온도에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 베어링측 신호 변환 모듈(25)을 포함한다.
상기 권선 온도 측정 모듈(7)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 구동 모터(1)의 권선 온도를 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 권선 온도를 전기 신호로 변환 출력하는 권선 온도 센서(27)와; 상기 권선 온도 센서(27)로부터 출력된 전기 신호를 권선 온도에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 권선측 신호 변환 모듈(29)을 포함한다.
상기 구동 모터 진동 측정 모듈(9)은 도면 2에 도시한 바와 같이, 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 진동을 전기 신호로 변환 출력하는 구동 모터 진동 센서(31)와; 상기 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력된 전기 신호를 구동 모터(1)의 진동 세기에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 진동측 신호 변환 모듈(33)을 포함한다.
상기 구동 모터 진동 센서(31)는 구동 모터(1)의 몸체나 구동 모터(1)의 상부 커버에 장착됨이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 구동 모터(1)에 설치된 베어링의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 베어링 시간 카운터를 더 포함한다.
또, 상기 파라미터별 기준치 입력부(19)는 경고 메시지가 발생 되는 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 저장한다.
또, 상기 경고 메시지 발생부(21)는 상기 베어링 시간 카운터에 의해 카운트 된 베어링의 누적 사용 시간이 데이터 베이스(17)에 저장된 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 초과하였을 때 경고 메시지를 모니터(13)상에 표시한다.
상기 제어부(15)는 모니터(13)상에 구동 모터(1)와, 베어링의 누적 사용 시간을 챠트(Chart)로 표시하고, 시간대별 베어링과 권선의 온도, 그리고 구동 모터(1)로부터 발생된 진동을 챠트(Chart)로 표시한다.
또한, 상기 제어부(15)는 모니터(13)상에 구동 모터(1)와, 베어링의 잔여 수명과 유지 보수 기간을 표시한다.
상기 진동측 신호 변환 모듈(33)은 예를 들어 도면 3에 도시한 제1 실시 예와 같이, 상기 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부(35)와; 상기 증폭부(35)로부터 출력되는 고주파 노이즈(Noise) 성분을 1차 감쇄하는 1차 노이즈 저감부(37); 상기 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력된 신호를 2차 증폭함과 더불어, 2차 증폭된 신호의 DC 전압 레벨을 조절하는 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39); 상기 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39)로부터 출력되는 고주파 노이즈 성분을 2차 감쇄하는 2차 노이즈 저감부(41); 상기 2차 노이즈 저감부(41)로부터 출력된 신호를 원상태 그대로 데이터 수집 장치(11)에 전달하는 신호 감쇄 방지부(43); 및 상기 신호 감쇄 방지부(43)로부터 데이터 수집 장치(11)로 입력되는 최고 전압과 최저 전압을 일정 범주로 제한하는 최고·저 전압 제한부(45,47)로 이루어질 수 있다.
상기 증폭부(35)는 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력된 신호가 단극성(Single Ended) 신호라면 비반전 증폭기나 반전 증폭기를 사용하고, 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력된 신호가 차동 모드(Differential-mode)의 신호라면 차동 증폭기를 이용한다.
상기 1차 노이즈 저감부(37)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 입력단이 증폭부(35)의 출력단에 연결된 제1 저항(49)과, 한쪽 전극이 제1 저항(49)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 제1 커패시터(51)로 구성되어, 상기 증폭부(35)로부터 출력된 신호 중
Figure 112018011386080-pat00001
이상의 신호를 감쇄한다.
상기 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 가변 저항으로서 일단에 플러스 전압(+V)이 입력되고 타단에 마이너스 전압(-V)이 입력된 DC 전압 레벨 조정용 가변 저항(53)과; 일단이 DC 전압 레벨 조정용 가변 저항(53)의 분압 출력단에 연결된 제2 저항(55); 일단이 제2 저항(55)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제3 저항(57); 일단이 제3 저항(57)의 일단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(59)의 반전 입력 단자에 연결된 제4 저항(61); 일단이 제1 오피 앰프(59)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 출력 단자에 연결된 제5 저항(63); 및 비반전 입력 단자에 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력된 신호가 입력되는 제1 오피 앰프(59)로 이루어져, 상기 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력된 신호를
Figure 112018011386080-pat00002
배만큼 증폭시키고, 상기 DC 전압 레벨 조정용 가변 저항(53)의 저항 비를 조정하였을 때 상기 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력되는 신호의 DC 전압 레벨을
Figure 112018011386080-pat00003
에서
Figure 112018011386080-pat00004
의 범위 안에서 조정할 수 있다.
상기 2차 노이즈 저감부(41)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 일단에 상기 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39)의 출력단이 연결된 제6 저항(65)과; 한쪽 전극이 제6 저항(65)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 제2 커패시터(67); 일단이 제6 저항(65)의 타단에 연결되고 타단이 제2 오피 앰프(69)의 반전 입력단에 연결된 제7 저항(71); 일단이 제6 저항(65)의 타단에 연결되고 타단이 제2 오피 앰프(69)의 출력단에 연결된 제8 저항(73); 한쪽 전극이 제7 저항(71)의 타단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 제8 저항(73)의 타단에 연결된 제3 커패시터(75); 비반전 입력 단자가 접지된 제2 오피 앰프(69)로 이루어져, 상기 2차 노이즈 저감부(41)로부터 출력된 신호 중
Figure 112018011386080-pat00005
이상의 주파수 신호를 감쇄한다.
상기 신호 감쇄 방지부(43)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 비반전 입력 단자로 2차 노이즈 저감부(41)로부터 출력된 신호가 입력되는 제3 오피 앰프(77)를 포함한다.
상기 최고 전압 제한부(45)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 애노드(Anode)단이 신호 감쇄 방지부(43)의 출력단에 연결된 제1 다이오드(79)와, 플러스(+)극이 제1 다이오드(79)의 캐소드(Cathode) 단에 연결되고 마이너스(-)극이 접지된 플러스(+) 바이어스(Bias) 전압 공급부(81)로 이루어져, 상기 신호 감쇄 방지부(43)로부터 출력되는 전압이 플러스 바이어스 전압 공급부(81)로부터 출력되는 플러스 전압(+V)에 0.7V을 더한 합산 전압을 넘어서지 않도록 제한한다.
상기 최저 전압 제한부(47)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 캐소드(Cathode)단이 상기 신호 감쇄 방지부(43)의 출력단에 연결된 제2 다이오드(83)와, 마이너스(-)극이 제2 다이오드(83)의 애노드(Anode) 단에 연결되고 플러스(+)극이 접지된 마이너스(-) 바이어스(Bias) 전압 공급부(85)로 이루어져, 상기 신호 감쇄 방지부(43)로부터 출력되는 전압이 마이너스 바이어스 전압 공급부(85)로부터 출력되는 마이너스 전압(-V)에 -0.7V를 더한 합산 전압보다 낮지 않도록 제한한다.
한편, 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 방법은 도면 6a 내지 도면 6b에 도시한 바와 같이, 구동 모터 시간 카운터(3)를 통해 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 단계(S1)와; 베어링 온도 측정 모듈(5)을 통해 구동 모터(1)에 장착된 베어링의 온도를 측정하는 단계(S2); 권선 온도 측정 모듈(7)을 통해 구동 모터(1)에 장착된 권선의 온도를 측정하는 단계(S3); 구동 모터 진동 측정 모듈(9)을 통해 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 측정하는 단계(S4); 데이터 수집 장치(11)가 상기 베어링 온도 측정 모듈(5)에 의해 측정된 베어링의 온도와, 상기 권선 온도 측정 모듈(7)에 의해 측정된 권선의 온도, 상기 구동 모터 진동 측정 모듈(9)에 의해 측정된 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 각 입력 채널별로 수집한 다음 각 입력 채널로 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 단계(S5); 상기 데이터 수집 장치(11)로부터 디지털 데이터를 입력받은 제어부(15)가 입력된 디지털 데이터를 베어링 온도와, 권선 온도, 및 구동 모터(1)의 진동 세기로 변환한 다음, 모니터(13)(Monitor)상에 표시하고, 상기 구동 모터 시간 카운터(3)로부터 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 입력받아 모니터(13)(Monitor)상에 표시하는 단계(S6); 경고 메시지가 발생 되는 구동 모터(1)의 누적 사용 시간에 대한 기준치, 그리고, 베어링의 온도 기준치와, 권선 온도 기준치 및, 구동 모터(1)의 진동 세기에 대한 기준치를 파라미터별 기준치 입력부(19)로부터 입력받아 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 입력하는 단계(S7); 및 경고 메시지 발생부(21)가 상기 구동 모터(1)의 누적 사용 시간과 베어링의 온도, 권선 온도, 구동 모터(1)의 진동 세기가 데이터 베이스(17)에 저장된 기준치를 초과하였을 때 모니터(13)상에 경고 메시지를 출력하는 단계(S8)로 이루어질 수 있다.
또, 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 방법은 베어링 시간 카운터가 상기 구동 모터(1)에 설치된 베어링의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 단계와, 상기 파라미터별 기준치 입력부(19)는 경고 메시지가 발생 되는 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 저장하는 단계, 상기 경고 메시지 발생부(21)는 상기 베어링 시간 카운터에 의해 카운트 된 베어링의 누적 사용 시간이 데이터 베이스(17)에 저장된 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 초과하였을 때 경고 메시지를 모니터(13)상에 표시하는 단계를 포함한다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명에 따른 계측 구동 모터 감시 제어 장치는 구동 모터(1)의 수명을 예측할 수 있는 각 파라미터(Parameter) 별로 유지 관리가 필요한 기준치를 설정하고, 모니터링 된 각 파라미터별 수치가 기준치를 초과하였을 경우 해당 부품을 교체하거나 유지 보수함으로써, 사용 부자재 낭비를 줄임과 동시에 유지 보수 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구동 모터(1)의 각 구성 부품이 정해진 교체 기간 전에 수명을 다할 경우 시스템 관리자에게 조기 경보 신호를 전달해 줌으로써, 구동 모터(1) 정지에 의해 산업 시설이 불시 정지되는 상황을 미연에 방지할 수 있다.
또, 구동 모터(1)에 대한 각 구성 부품의 잔존 수명을 예측한 다음, 잔존 수명이 얼마 남지 않는 구성 부품을 미리 수급해 놓음으로써 소모 부품에 대한 적정 재고를 유지할 수 있기 때문에, 수리 보수 기간을 줄일 수도 있다.
1. 구동 모터 3. 구동 모터 시간 카운터
5. 베어링 온도 측정 모듈 7. 권선 온도 측정 모듈
9. 구동 모터 진동 측정 모듈 11. 데이터 수집 장치
13. 모니터 15. 제어부
17. 데이터 베이스 19. 파라미터별 기준치 입력부
21. 경고 메시지 발생부 23. 베어링 온도 센서
25. 베어링측 신호 변환 모듈 27. 권선 온도 센서
29. 권선측 신호 변환 모듈 31. 구동 모터 진동 센서
33. 진동측 신호 변환 모듈 35. 증폭부
37. 1차 노이즈 저감부
39. 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부
41. 2차 노이즈 저감부 43. 신호 감쇄 방지부
45. 최고 전압 제한부 47. 최저 전압 제한부
49. 제1 저항 51. 제1 커패시터
53. DC 전압 레벨 조정용 가변 저항 55. 제2 저항
57. 제3 저항 59. 제1 오피 앰프
61. 제4 저항 63. 제5 저항
65. 제6 저항 67. 제2 커패시터
69. 제2 오피 앰프 71. 제7 저항
73. 제8 저항 75. 제3 커패시터
77. 제3 오피 앰프 79. 제1 다이오드
81. 플러스 바이어스 전압 공급부 83. 제2 다이오드
85. 마이너스 바이어스 전압 공급부

Claims (6)

  1. 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 구동 모터 시간 카운터(3)와;
    구동 모터(1)에 장착된 베어링의 온도를 측정하는 베어링 온도 측정 모듈(5);
    구동 모터(1)에 장착된 권선의 온도를 측정하는 권선 온도 측정 모듈(7);
    구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 측정하는 구동 모터 진동 측정 모듈(9);
    상기 베어링 온도 측정 모듈(5)에 의해 측정된 베어링의 온도, 상기 권선 온도 측정 모듈(7)에 의해 측정된 권선의 온도, 상기 구동 모터 진동 측정 모듈(9)에 의해 측정된 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 각 입력 채널별로 수집한 다음 각 입력 채널로 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수집 장치(11);
    상기 데이터 수집 장치(11)로부터 디지털 데이터를 입력받은 다음, 입력된 디지털 데이터를 베어링 온도와, 권선 온도, 및 구동 모터(1)의 진동 세기로 변환한 다음, 모니터(13)(Monitor)상에 표시하고, 상기 구동 모터 시간 카운터(3)로부터 구동 모터(1)의 누적 사용 시간을 입력받아 모니터(13)(Monitor)상에 표시하는 제어부(15);
    경고 메시지가 발생 되는 구동 모터(1)의 누적 사용 시간에 대한 기준치, 베어링의 온도 기준치와, 권선 온도 기준치 및, 구동 모터(1)의 진동 세기에 대한 기준치를 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 입력하는 파라미터별 기준치 입력부(19);
    및 상기 구동 모터(1)의 누적 사용 시간과 베어링의 온도, 권선 온도, 구동 모터(1)의 진동 세기가 데이터 베이스(17)에 저장된 기준치를 초과하였을 때 모니터(13)상에 경고 메시지를 출력하는 경고 메시지 발생부(21)로 이루어지고,
    상기 경고 메시지 발생부(21)는 모니터(13)상에 경고 메시지를 출력함과 동시에 경고음을 출력하고,
    모니터(13)상에 경고 메시지가 출력된 시간을 표시하며,
    상기 베어링 또는 권선의 온도 기준치는 구동 모터(1)의 최초 구동시 베어링의 테스트 온도 또는 권선의 테스트 온도에서 10%가 가산된 값으로 설정하며,
    상기 제어부(15)는 모니터(13)상에 구동 모터(1)와, 베어링, 권선의 누적 사용 시간을 챠트(Chart)로 표시하고, 시간대별 베어링과 권선의 온도, 그리고 구동 모터(1)의 진동을 챠트(Chart)로 표시하며,
    상기 제어부(15)는 모니터(13)상에 구동 모터(1)와, 베어링의 잔여 수명과 유지 보수 기간을 표시하고,
    상기 베어링 온도 측정 모듈(5)은 구동 모터(1)의 베어링 온도를 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 베어링 온도를 전기 신호로 변환 출력하는 베어링 온도 센서(23)와;
    상기 베어링 온도 센서(23)로부터 출력된 전기 신호를 베어링 온도에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 베어링측 신호 변환 모듈(25)을 포함하고,
    상기 권선 온도 측정 모듈(7)은 구동 모터(1)의 권선 온도를 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 권선 온도를 전기 신호로 변환 출력하는 권선 온도 센서(27)와;
    상기 권선 온도 센서(27)로부터 출력된 전기 신호를 권선 온도에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 권선측 신호 변환 모듈(29)을 포함하며,
    상기 구동 모터 진동 측정 모듈(9)은 구동 모터(1)로부터 발생 된 진동을 감지한 다음, 감지된 구동 모터(1)의 진동을 전기 신호로 변환 출력하는 구동 모터 진동 센서(31)와;
    상기 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력된 전기 신호를 구동 모터(1)의 진동 세기에 비례하거나 반비례하는 전압 신호나 전류 신호로 변환한 다음 데이터 수집 장치(11)로 출력하는 진동측 신호 변환 모듈(33)을 포함하고,
    상기 구동 모터 진동 센서(31)는 구동 모터(1)의 몸체나 구동 모터(1)의 상부 커버에 장착되며,
    상기 구동 모터(1)에 설치된 베어링의 누적 사용 시간을 카운트(Count)하는 베어링 시간 카운터를 더 포함하고,
    상기 파라미터별 기준치 입력부(19)는 경고 메시지가 발생 되는 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 제어부(15)를 통해 데이터 베이스(17)에 저장하며,
    상기 경고 메시지 발생부(21)는 상기 베어링 시간 카운터에 의해 카운트 된 베어링의 누적 사용 시간이 데이터 베이스(17)에 저장된 베어링의 누적 사용 시간에 대한 기준치를 초과하였을 때 경고 메시지를 모니터(13)상에 표시하고,
    상기 진동측 신호 변환 모듈(33)은, 상기 구동 모터 진동 센서(31)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭부(35)와; 상기 증폭부(35)로부터 출력되는 고주파 노이즈(Noise) 성분을 1차 감쇄하는 1차 노이즈 저감부(37); 상기 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력된 신호를 2차 증폭함과 더불어, 2차 증폭된 신호의 DC 전압 레벨을 조절하는 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39); 상기 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39)로부터 출력되는 고주파 노이즈 성분을 2차 감쇄하는 2차 노이즈 저감부(41); 상기 2차 노이즈 저감부(41)로부터 출력된 신호를 원상태 그대로 데이터 수집 장치(11)에 전달하는 신호 감쇄 방지부(43); 및 상기 신호 감쇄 방지부(43)로부터 데이터 수집 장치(11)로 입력되는 최고 전압과 최저 전압을 일정 범주로 제한하는 최고·저 전압 제한부(45,47)로 이루어지며,
    상기 1차 노이즈 저감부(37)는, 입력단이 증폭부(35)의 출력단에 연결된 제1 저항(49)과, 한쪽 전극이 제1 저항(49)의 출력단에 연결되고 다른 한쪽 전극이 접지된 제1 커패시터(51)로 구성되어, 상기 증폭부(35)로부터 출력된 신호 중
    Figure 112018025853220-pat00013
    이상의 신호를 감쇄하고,
    상기 2차 증폭 및 DC 전압 레벨 조정부(39)는, 가변 저항으로서 일단에 플러스 전압(+V)이 입력되고 타단에 마이너스 전압(-V)이 입력된 DC 전압 레벨 조정용 가변 저항(53)과; 일단이 DC 전압 레벨 조정용 가변 저항(53)의 분압 출력단에 연결된 제2 저항(55); 일단이 제2 저항(55)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제3 저항(57); 일단이 제3 저항(57)의 일단에 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(59)의 반전 입력 단자에 연결된 제4 저항(61); 일단이 제1 오피 앰프(59)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 출력 단자에 연결된 제5 저항(63); 및 비반전 입력 단자에 1차 노이즈 저감부(37)로부터 출력된 신호가 입력되는 제1 오피 앰프(59)로 이루어진 것을 특징으로 하는 계측 구동 모터 감시 제어 장치.
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