KR200178830Y1 - 직류 전동기의 정/역 제어 회로 - Google Patents

직류 전동기의 정/역 제어 회로 Download PDF

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Abstract

본 고안은 직류 전동기의 이상 운전시 이를 신속하게 검출하여 설비 사고 및 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 직류 전동기의 정/역 제어 회로에 관한 것으로, 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 및 드라이브 시스템을 사용하여 운전실에서 크레인을 운전하기 위해 직류 전동기를 정방향 또는 역방향으로 구동하는 직류 전동기 제어 회로에서, 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 카드 및 드라이브 시스템 중 어느 한 곳에서 발생되는 오류를 검출하기 위한 직류전동기의 이상운전 검출수단을 더 포함하여 구성되며, 상기 직류전동기의 이상운전 검출수단의 출력신호에 따라 상기 피엘씨 시스템이 제어되고, 상기 피엘씨 시스템의 출력신호에 따라 상기 직류 전동기가 구동 되도록 구성된 직류 전동기의 정/역 제어 회로를 제공한다.

Description

직류 전동기의 정/역 제어 회로{F/R control circuit of DC motor}
본 고안은 직류 전동기의 정/역 제어 회로에 관한 것으로, 특히 직류 전동기의 이상 운전시 이를 신속하게 검출하여 설비 사고 및 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 직류 전동기의 정/역 제어 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 원료부두, 제품부두 및 국내 또는 국외의 콘테이너 부두 산업현장 등에 설치된 크레인은 직류 전동기를 운전실에서 정/역 운전을 함으로써 사용된다.
도 1은 기존의 직류 전동기 정/역 제어 회로도이다.
운전실(100)에서는 크레인을 운전하기 위해 직류 전동기(150)를 정방향(102) 또는 역방향(101)으로 구동하게 된다. 이때, 피엘씨 시스템(120) 및 드라이브 시스템(140) 또는 통신 인테페이스 카드(130) 중 어느 한 곳에서 오동작이 발생되면 운전하고자 하는 운전 방향이 아닌 반대방향으로 운전되는 현상이 발생된다.
즉, 운전하고자 하는 운전 방향이 아닌 반대방향으로 운전될 때, 또는 대기 상태에서 운전신호 없이 직류 전동기(150)가 임의로 구동될 때, 설비사고 및 안전사고의 위험 부담이 따르게 된다. 또한, 운전실(100)에서 정(102), 역(101) 운전을 수행하기 전인 대기(Standby)상태 일 때, 피엘씨 시스템(120), 통신 인테페이스 카드(130) 및 드라이브 시스템(140)의 오동작 발생으로 인해 타코 제너레이터(160)에 의해 구동되는 직류 전동기(150)가 임의로 구동되어, 설비사고 및 안전사고가 발생되는 문제점이 있다.
상기 피엘씨 시스템(120), 통신 인테페이스 카드(130) 및 드라이브 시스템(140)의 오동작 발생은 외부 노이즈, 자체 카드의 소자열화, 주위 환경(먼지, 온도, 진동)등으로 인한 카드 소자의 이상 현상 및 장비 진동 또는 콘넥션 및 접촉불량 등으로 인해 발생된다.
이러한 오동작이 발생되면 다음과 같은 문제점들이 발생된다.
첫째, 정상 데이터 값이 비정상 데이터 값으로 반전되어 운전이 반대로(정방향 운전이 역방향 운전으로, 역방향 운전이 정방향 운전으로) 운전되는데, 피엘씨 시스템(120) 및 드라이브 시스템(140)에서는 이상 감지 펄트(Fault) 내용을 확인할 수 없다.
둘째, 정상 운전이 아닌 비정상 운전시 크레인이 임의로 운전된다.
셋째, 운전신호 없이 직류 전동기가 구동되어 크레인이 정지되지 않고, 이상 감지 펄트 내용도 확인할 수 없다.
넷째, 예방조치가 안되고 재발 사고의 위험성이 항상 존재한다.
다섯째, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 감지 및 정지시키기 위한 안전장치가 없다.
따라서, 본 고안은 직류 전동기의 이상운전 검출수단을 사용해 직류 전동기의 이상 운전시 이를 신속하게 검출하여 설비 사고 및 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 직류 전동기의 정/역 제어 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 직류 전동기의 정/역 제어 회로는 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 및 드라이브 시스템을 사용하여 운전실에서 크레인을 운전하기 위해 직류 전동기를 정방향 또는 역방향으로 구동하는 직류 전동기 제어 회로에 있어서, 상기 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 카드 및 드라이브 시스템 중 어느 한 곳에서 발생되는 오류를 검출하기 위한 직류전동기의 이상운전 검출수단을 더 포함하여 구성되며, 상기 직류전동기의 이상운전 검출수단의 출력신호에 따라 상기 피엘씨 시스템이 제어되고, 상기 피엘씨 시스템의 출력신호에 따라 상기 직류 전동기가 구동 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 직류전동기의 이상운전 검출수단은 타코 제너레이터에서 발생된 전압을 입력으로 하는 정/역 전압 드라이브 회로와, 상기 정/역 전압 드라이브 회로로부터 출력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하기 위한 정/역 콘트롤 회로와, 상기 정/역 콘트롤 회로의 출력 전압에 따라 출력단을 제어하기 위한 정/역 출력 리미트 회로와, 상기 정/역 출력 리미트 회로의 출력전압에 따라 구동되는 정/역 포토트랜지스터, 정/역 발광다이오드 및 정/역 릴레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 기존의 직류 전동기 정/역 제어 회로의 블록도.
도 2는 본 고안이 적용되는 직류 전동기 정/역 제어 회로의 블록도.
도 3은 본 고안에 따른 직류 전동기의 이상운전 검출 수단의 상세 회로도.
도 4는 도 3의 정 방향 제어 회로도.
도 5는 도 3의 역 방향 제어 회로도.
도 6은 본 고안의 동작을 설명하기 위한 시이퀀스 회로도.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 2 : 입력단 3, 4 : 포토트랜지스터(Photo-Tr)
R1 내지 R22 : 저항(Resistor)
D1 내지 D8 : 다이오드(Diode)
Q1 내지 Q12 : 트랜지스터(Tr) C1 내지 C4 : 콘덴서
K1, K2 : 릴레이(Relay) 100 : 운전실
102 : 정운전 101 : 역운전
120 : 피엘씨 시스템(PLC System) 130 : 통신 인터페이스 카드
140 : 드라이브 시스템 150 : 직류 전동기(DC Motor)
160 : 타코 제너레이터(Thocho generator)
170: 직류 전동기의 이상운전 검출수단
a, a-1 : 전압 드라이브 회로 b, b-1 : 콘트롤 회로
c, c-1 : 출력 리미트 회로
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 고안에 따른 직류 전동기 정/역 제어 회로의 블록도로서, 기존의 직류 전동기 정/역 제어 회로에 직류 전동기의 이상검출 수단(170)이 더 포함하여 구성된다.
도 3은 본 고안에 따른 직류 전동기의 이상운전 검출 수단의 상세 회로도이고, 도 4는 도 3의 정방향 직류 전동기의 이상검출 회로도이며, 도 5는 도 3의 역방향 직류 전동기의 이상검출 회로도이다.
입력단(1 및 2)으로 타코 제너레이터(160)의 출력전압이 공급되는 정/역 전압 드라이브 회로(a, a-1)와, 정/역 전압 드라이브 회로(a, a-1)로부터 공급되는 전압을 제어하기 위한 정/역 콘트롤 회로(b, b-1) 및 정/역 콘트롤 회로(b, b-1)의 출력에 따라 출력단 릴레이(k1 및 k2)를 제어하기 위한 정/역 출력 리미트 회로(c, c-1)로 구성된다.
본 고안은 출력전압의 변화를 검출하여 기준전압과 비교하고, 그 차를 이용해 증폭제어 트랜지스터의 바이어스 전압(Bias voltage)을 가변하여 출력전압이 항상 일정하게 유지되도록 하는 회로이다.
입력단(1 및 2)에 타코 제너레이터(160)의 출력전압이 공급되도록 드라이브 시스템 카드에 연결한다. 상기 다이오드(D1 및 D5)는 정/역 방향 운전시 정/역을 구분하기 위한 다이오드이다.
정방향 운전시 다이오드(D1)로 타코 제너레이터(160)의 출력전압이 공급되어 정방향의 전압 드라이브 회로(a), 콘트롤 회로(b) 및 출력 리미트 회로(c)가 동작된다. 역방향 운전시에는 다이오드(D5)로 타코 제너레이터(160)의 출력전압이 공급되어 역방향의 전압 드라이브 회로(a-1)와, 콘트롤 회로(b-1) 및 출력 리미트 회로(c-1)가 동작된다.
정/역 전압 드라이브 회로(a, a-1)는 콘트롤용 파워 트랜지스터인 정방향 트랜지스터(Q2) 및 역방향 트랜지스터(Q8)와, 전압 증폭용 트랜지스터인 정방향 트랜지스터(Q1) 및 역방향 트랜지스터(Q7)와, 평활용 캐패시터인 정방향 캐패시터(C2, C3) 및 역방향 캐패시터(C1, C4)로 구성된다.
정/역 콘트롤 회로(b, b-1)는 기준전압 증폭용 트랜지스터인 정방향 트랜지스터(Q3, Q4) 및 역방향 트랜지스터(Q9, Q10)로 구성된다.
정/역 출력 리미트 회로(c, c-1)는 정방향의 제너다이오드(D3) 및 트랜지스터(Q5)와 역방향의 제너다이오드(D7) 및 트랜지스터(Q11), 정/역 포토트랜지스터(3 및 4) 및 정/역 릴레이(K1 및 K2)로 구성된다.
정/역 출력 리미트 회로(c, c-1)의 정/역 제너다이오드(D3 및 D7)는 이상 전압의 출력시 회로를 차단하는 작용을 한다. 또한, 정/역 포토트랜지스터(3 및 4)는 정/역 출력 리미트 회로(c, c-1)로 부터 출력되는 전압에 따라 구동되어 정/역 방향을 알 수 있도록 정/역 발광 다이오드(D4 및 D8)가 점등되도록 하고, 정/역 운전방향 신호를 정/역 릴레이(K1 및 K2)를 통해 피엘씨 시스템(120)으로 공급하게 된다. 먼저, 정방향 운전시의 동작을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이 운전(100)을 정운전(102) 하는데 피엘씨 시스템(120)에서나 통신 인터페이스 카드(130) 및 드라이브 시스템(140)에서 정상적으로 데이터 인터페이스가 이루어지면 모터(150)가 가동되면서 스피드(Speed) 운전을 위한 타코 제너레이터(160)에서 발생된 전압이 드라이브 시스템(140)내의 제어 카드의 단자대에 도 3의 입력단(1 및 2)이 연결되어 정방향인 다이오드(D1)로 인가되어 전압 드라이브 회로(a)와 콘트롤 회로(b) 및 출력 리미트 회로(c)가 구동된다. 이때 포토트랜지스터(3)가 동작되고 발광다이오드(D4)가 점등됨과 동시에 릴레이(K1)가 작동된다. 이때, 피엘씨 시스템(120)의 프로그램에 의해 직류 전동기(150)는 정상적으로 구동된다.
역방향 운전시에는 정방향 운전시와 동일한 동작으로 역방향 운전을 수행하게 된다.
그러나, 정방향 운전시 정상적으로 운전되다가 오동작으로 동작하게 되면, 역방향 회로인 다이오드(D5)쪽으로 전압이 인가되어 출력단의 포토트랜지스터(4)가 구동되어 발광다이오드(D8)가 점등됨과 동시에 릴레이(K2)가 작동된다. 이때, 피엘씨 시스템(120)의 프로그램에 의해 직류 전동기(150)는 정지된다.
역방향 운전시 오동작에 의해 정방향으로 운전되면, 반대로 릴레이(K1)가 작동된다. 이때, 피엘씨 시스템(120)의 프로그램에 의해 직류 전동기(150)는 정지된다.
운전 신호 없이 피엘씨 시스템(120), 통신 인터페이스 카드(130) 및 드라이브 시스템(140)에서 오동작으로 인해 직류 전동기(150)가 정방향이나 역방향으로 구동되면, 타코 제너레이터(160) 출력 전압이 정/역 입력단(1 및 2)으로 입력되어 출력단의 릴레이(K1 또는 K2)가 동작되어 피엘씨 시스템(120)의 프로그램에 의해 직류 전동기(150)가 정지된다.
도 6은 본 고안에 따른 피엘씨 시스템의 시퀀스 동작 흐름도이다.
직류 전동기(150)의 정방향 운전시에는 시퀀스(201)에 의해 정상적으로 운전된다. 또한, 직류 전동기(150)의 역방향 운전시에는 시퀀스(202)에 의해 정상적으로 운전된다.
그러나, 정방향 운전시 정상적으로 운전되다가 오동작으로 동작하게 되면, 시퀀스(203)에 의해 직류 전동기(150)가 정지된다.
또한, 역방향 운전시 정상적으로 운전되다가 오동작으로 동작하게 되면, 시퀀스(204)에 의해 직류 전동기(150)가 정지된다.
그리고, 정방향 역방향 운전신호 없이 직류 전동기(150)가 구동될 경우에는 시퀀스(205 및 206)에 의해 직류 전동기(150)가 정지된다.
상술한 바와 같이 본 고안에 의하면, 직류 전동기의 정상 운전시 피엘씨 시스템, 통신 인터페이스 카드 및 드라이브 시스템의 오동작으로 운전 방향이 아닌 반대 방향으로 운전될 때, 또는 운전 신호 없이 직류 전동기가 구동되어 이상 운전이 될 때, 이를 직류 전동기의 이상운전 검출수단에서 신속히 검출하여 크레인을 정지시킴으로써, 설비 사고 및 안전 사고를 사전에 방지할 수 있고, 작업 능률 및 고장 파급 현상을 방지할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 고안의 요지 및 사상으로부터 벗어나지 않고 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

Claims (2)

  1. 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 및 드라이브 시스템을 사용하여 운전실에서 크레인을 운전하기 위해 직류 전동기를 정방향 또는 역방향으로 구동하는 직류 전동기 제어 회로에 있어서,
    상기 피엘씨 시스템, 통신 인테페이스 카드 및 드라이브 시스템 중 어느 한 곳에서 발생되는 오류를 검출하기 위한 직류전동기의 이상운전 검출수단을 더 포함하여 구성되며, 상기 직류전동기의 이상운전 검출수단의 출력신호에 따라 상기 피엘씨 시스템이 제어되고, 상기 피엘씨 시스템의 출력신호에 따라 상기 직류 전동기가 구동 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 직류 전동기의 정/역 제어 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직류전동기의 이상운전 검출수단은 타코 제너레이터의 출력전압을 증폭하기 위한 정/역 전압 드라이브 회로와,
    상기 정/역 전압 드라이브 회로의 출력전압을 일정한 전압으로 제어하기 위한 정/역 콘트롤 회로와,
    상기 정/역 콘트롤 회로의 출력전압에 따라 출력단을 제어하기 위한 정/역 출력 리미트 회로와,
    상기 정/역 출력 리미트 회로의 출력전압에 따라 구동되는 정/역 포토트랜지스터와,
    상기 정/역 포토트랜지스터의 구동에 따라 동작되는 정/역 발광다이오드 및 정/역 릴레이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 직류 전동기의 정/역 제어 회로.
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