자동화시스템은 PLC를 사용하여 생산제품의 제조 공정상태를 감시하고 센서에서 전달되는 센서정보를 처리한다. 본 연구에서는 자동화시스템에 사용되고 있는 제어용 계전기의 상태를 감시하는 원격감시시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 제어 릴레이모듈, 원칩프로세서 모듈, 컴퓨터 모니터링시스템과 제어용 계전기의 내역을 입력하고 관리하는 데이터베이스시스템으로 구성한다. 컴퓨터 모니터링시스템은 제어용 계전기의 작동상태와 수명을 모터링할 수 있도록 구성하였고, 데이터베이스는 제어용 계전기의 투입 일자를 입력하고 수정이 가능하게 구성하였으며, 제어용 계전기의 작동상태의 정보를 자동으로 프린트할 수 있도록 구성하였다. 원격감시시스템에서 제어용 계전기의 고장상태를 실시간으로 파악하고, 고장부품을 신속하게 교체하여 정상가동에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 하였다.
자동화시스템은 PLC를 사용하여 생산제품의 제조 공정상태를 감시하고 센서에서 전달되는 센서정보를 처리한다. 본 연구에서는 자동화시스템에 사용되고 있는 제어용 계전기의 상태를 감시하는 원격감시시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 제어 릴레이모듈, 원칩프로세서 모듈, 컴퓨터 모니터링시스템과 제어용 계전기의 내역을 입력하고 관리하는 데이터베이스시스템으로 구성한다. 컴퓨터 모니터링시스템은 제어용 계전기의 작동상태와 수명을 모터링할 수 있도록 구성하였고, 데이터베이스는 제어용 계전기의 투입 일자를 입력하고 수정이 가능하게 구성하였으며, 제어용 계전기의 작동상태의 정보를 자동으로 프린트할 수 있도록 구성하였다. 원격감시시스템에서 제어용 계전기의 고장상태를 실시간으로 파악하고, 고장부품을 신속하게 교체하여 정상가동에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 하였다.
The automation system uses PLC to monitor the manufacturing process status of the production product and processes the sensor information transmitted from the sensor. In this paper, we propose a remote surveillance system to monitor the status of control relay used in automation system. The proposed...
The automation system uses PLC to monitor the manufacturing process status of the production product and processes the sensor information transmitted from the sensor. In this paper, we propose a remote surveillance system to monitor the status of control relay used in automation system. The proposed system consists of a control relay module, a one-chip processor module, a computer monitoring system, and a database system that inputs and manages the details of the control relay. The computer monitoring system is configured to monitor the operating condition and life time of the control relay. The database is configured so that the input date of the control relay can be input and corrected, and the operating state information of the control relay can be automatically printed. In the remote monitoring system, the failure status of the control relay is recognized in real time, and the time required for normal operation can be minimized by quickly replacing faulty parts.
The automation system uses PLC to monitor the manufacturing process status of the production product and processes the sensor information transmitted from the sensor. In this paper, we propose a remote surveillance system to monitor the status of control relay used in automation system. The proposed system consists of a control relay module, a one-chip processor module, a computer monitoring system, and a database system that inputs and manages the details of the control relay. The computer monitoring system is configured to monitor the operating condition and life time of the control relay. The database is configured so that the input date of the control relay can be input and corrected, and the operating state information of the control relay can be automatically printed. In the remote monitoring system, the failure status of the control relay is recognized in real time, and the time required for normal operation can be minimized by quickly replacing faulty parts.
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문제 정의
현실적으로 현장에서 제어용 계전기의 관리와 점검은 현장 관리자의 주관적인 방법에 의해 실시되므로 객관적인 관리와 고장에 대해 신속한 대처가 곤란하다. 따라서 원격감시시스템을 구현하여 제어용 계전기의 고장을 실시간으로 파악하여 시스템을 수리하고, 정상 가동시키는 시간을 최소화하여 생산성을 향상시키고자 한다. 원격감시시스템은 하드웨어, 소프트웨어 그리고 데이터베이스시스템으로 구현하였다.
그리고 데이터베이스 시스템은 제어용 계전기가 투입되는 최초 투입일자의 입력과 수정을 용이하게 하였고, 제어용 계전기의 작동 상태의 정보를 자동 프린트할 수 있게 구성하였다. 따라서 자동화시스템의 제어용 계전기의 고장상태를 실시간으로 파악하고, 고장 난 시스템을 수리하여 정상적인 가동에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 하였으며, 시스템의 예방정비를 가능하게 하여 자동화시스템의 고장을 미연에 방지하여 원활한 정상가동으로 생산성을 향상시키고자 한다.
본 연구에서는 제어용 계전기의 작동상황을 실시간으로 감시하는 원격감시시스템을 개발하여 제어용 계전기의 고장여부를 판단하고, 고장발생을 감지하여 자동화시스템의 정상가동을 원활하게 하고자 한다. 이러한 원격감시시스템은 제어용 계전기를 실시간으로 감시하는 하드웨어시스템과 데이터의 보관과 관리를 위한 데이터베이스시스템을 구축한다.
가설 설정
① 입·출력 각 회로 간의 전기적 절연과 내전압이 높다.
② 접점 회로의 ON/OFF가 매우 우수하며 ON시 과부하 내력도 좋다.
제안 방법
본 논문에서는 생산 공장에서 보증하는 기계적인 수명인 접촉횟수와 전기적인 수명인 접촉시간을 데이터베이스시스템의 초기입력으로 하여 모니터링시스템에서 실시간으로 처리하여 감시하는 제어용 계전기의 수명을 비교하는 데이터로 사용한다. 그리고 교체한 제어용 계전기의 수명을 재입력할 수 있는 수정기능과 이전의 제어용 계전기의 수명을 삭제할 수 있는 기능도 있으며, 각 제어용 계전기의 입력 상태를 파악할 수 있도록 구성하였다. 그림 6은 제어용 계전기의 수명을 입력하고 수정하며 삭제할 수 있는 데이터베이스시스템의 입력화면을 나타내었다.
제안한 원격감시시스템의 하드웨어시스템은 제어용 계전기의 작동상태를 파악하기 위한 ON/OFF 상태와 기계적 수명과 전기적 수명을 감시할 수 있도록 구성하였다. 그리고 데이터베이스 시스템은 제어용 계전기가 투입되는 최초 투입일자의 입력과 수정을 용이하게 하였고, 제어용 계전기의 작동 상태의 정보를 자동 프린트할 수 있게 구성하였다. 따라서 자동화시스템의 제어용 계전기의 고장상태를 실시간으로 파악하고, 고장 난 시스템을 수리하여 정상적인 가동에 소요되는 시간을 최소화할 수 있도록 하였으며, 시스템의 예방정비를 가능하게 하여 자동화시스템의 고장을 미연에 방지하여 원활한 정상가동으로 생산성을 향상시키고자 한다.
하드웨어시스템은 RELAY 모듈과 ONE-CHIP 프로세서로 구성하여 현장에서 발생하는 정보를 실시간으로 전송할 수 있게 하였으며, 컴퓨터모니터링 시스템은 현장에서 발생하는 정보를 원격으로 감시할 수 있도록 하여 제어용 계전기의 작동상태, 고장여부와 예방정비를 위한 정보로 사용할 수 있도록 구현하였다. 그리고 데이터베이스시스템은 제어용 계전기의 수명을 비교하기 위해 접촉횟수와 접촉시간을 입력하여 수명을 나타내는 기초자료로 활용하였다. 제어용 계전기의 수명을 그래픽으로 나타내어 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 구성하였으며, 작업 중 발생한 정보를 자동으로 프린트할 수 있게 하여 객관적으로 관리할 수 있게 구성하였다.
다음으로 제어용 계전기의 기계적인 수명을 진단하여 정상적인 작동이 가능한 범위 내에 있으면 전기적인 수명을 비교하기 위하여 다음 단계로 진행하지만 정상적인 작동범위에 근접하면 ALARM RAMP를 동작시켜 제어용 계전기의 위치를 통보하여 제어용 계전기를 교체한 후 정상적인 작동이 가능하게 한다. 마지막으로 전기적인 수명인 접촉시간을 비교하여 정상적인 작동범위에 근접하면 ALARM RAMP를 동작시켜 제어용 계전기의 위치를 통보하여 제어용 계전기를 교체한 후 정상적인 작동이 가능하게 하여 예방정비가 가능하게 하여 자동화시스템의 고장을 미연에 방지하는 기능을 가능하게 한다.
보조계전기가 기계적·전기적 내구성과 단선, 단락 등으로 인하여 작동 불능상태에 이르면 수명이 다하여 부품을 교체하여야한다. 따라서 모니터링시스템은 제어용 계전기의 수명을 결정하는 기계적 내구성인 접촉횟수, 전기적 내구성인 접촉시간 그리고 작동상태인 3가지 요인을 가지고 제어용 계전기를 진단하는 모니터링 시스템을 구현하였다. 그림 5는 제어용 계전기의 고장과 수명의 정도를 나타내는 모니터링시스템을 나타내며 INPUT STATUS, RELAY STATUS와 INPUT ALL ON/OFF와 같이 3개의 작동부분으로 구성하였다.
그래서 고장 난 부품을 교환하여 시스템의 정상적인 운전을 시작하기까지 막대한 손실이 발생한다. 따라서 제어용 계전기의 작동상황을 실시간으로 모니터링하여 시스템의 고장발생에 대한 진단을 실시간으로 감지하여 시스템의 정상 적인 가동을 원활하게 처리하고, 제어용 계전기의 기계적 내구성과 전기적 내구성을 실시간으로 모니터링 하여 시스템의 고장을 미연에 방지할 수 있는 진단 모니터링시스템을 설계한다[7].
먼저 COMPUTER MONITORING SYSTEM에서 작동을 시작하면 제어용 계전기의 정상적인 작동상태와 단선, 단락 등의 고장상태를 파악하여 정상적인 작동상태인 경우 기계적인 수명인 접촉횟수를 비교하기 위해 다음 동작상태로 진행하지만, 고장상태인 경우에는 ALARM RAMP를 동작시켜 고장 난 보조계전기의 위치를 통보하여 제어용계전기를 교체하여 정상적인 작동을 위한 단계로 진행하게 한다.
본 논문에서는 COMPUTER MONITORING SYSTEM에서 구성한 모니터링프로그램은 보조계전기의 고장과 수명의 정도를 나타내기 위하여 계전기를 작동하는 INPUT STATUS, RELAY STATUS와 INPUT ALL ON/OFF와 같이 3개의 작동부분으로 구성한다. 첫 번째 INPUT STATUS부분은 제어용 계전기를 작동하기 위하여 개별적으로 ON/OFF 스위치를 구현하여 전기적 입력상태를 나타내기 위하여 모니터링 화면에 작동램프를 구성하여 적색은 전기적 입력인 ON상태, 청색은 전기적 입력을 해제하는 OFF상태를 나타낸다.
따라서 원격감시시스템을 구현하여 제어용 계전기의 고장을 실시간으로 파악하여 시스템을 수리하고, 정상 가동시키는 시간을 최소화하여 생산성을 향상시키고자 한다. 원격감시시스템은 하드웨어, 소프트웨어 그리고 데이터베이스시스템으로 구현하였다. 하드웨어시스템은 RELAY 모듈과 ONE-CHIP 프로세서로 구성하여 현장에서 발생하는 정보를 실시간으로 전송할 수 있게 하였으며, 컴퓨터모니터링 시스템은 현장에서 발생하는 정보를 원격으로 감시할 수 있도록 하여 제어용 계전기의 작동상태, 고장여부와 예방정비를 위한 정보로 사용할 수 있도록 구현하였다.
이러한 원격감시시스템은 제어용 계전기를 실시간으로 감시하는 하드웨어시스템과 데이터의 보관과 관리를 위한 데이터베이스시스템을 구축한다. 제안한 원격감시시스템의 하드웨어시스템은 제어용 계전기의 작동상태를 파악하기 위한 ON/OFF 상태와 기계적 수명과 전기적 수명을 감시할 수 있도록 구성하였다. 그리고 데이터베이스 시스템은 제어용 계전기가 투입되는 최초 투입일자의 입력과 수정을 용이하게 하였고, 제어용 계전기의 작동 상태의 정보를 자동 프린트할 수 있게 구성하였다.
그리고 데이터베이스시스템은 제어용 계전기의 수명을 비교하기 위해 접촉횟수와 접촉시간을 입력하여 수명을 나타내는 기초자료로 활용하였다. 제어용 계전기의 수명을 그래픽으로 나타내어 작업자가 쉽게 확인할 수 있도록 구성하였으며, 작업 중 발생한 정보를 자동으로 프린트할 수 있게 하여 객관적으로 관리할 수 있게 구성하였다. 이러한 원격 감시시스템을 산업현장에 적용하면 생산성 향상을 원활하게 할 수 있으리라 생각된다.
원격감시시스템은 하드웨어, 소프트웨어 그리고 데이터베이스시스템으로 구현하였다. 하드웨어시스템은 RELAY 모듈과 ONE-CHIP 프로세서로 구성하여 현장에서 발생하는 정보를 실시간으로 전송할 수 있게 하였으며, 컴퓨터모니터링 시스템은 현장에서 발생하는 정보를 원격으로 감시할 수 있도록 하여 제어용 계전기의 작동상태, 고장여부와 예방정비를 위한 정보로 사용할 수 있도록 구현하였다. 그리고 데이터베이스시스템은 제어용 계전기의 수명을 비교하기 위해 접촉횟수와 접촉시간을 입력하여 수명을 나타내는 기초자료로 활용하였다.
대상 데이터
본 논문에서는 생산 공장에서 보증하는 기계적인 수명인 접촉횟수와 전기적인 수명인 접촉시간을 데이터베이스시스템의 초기입력으로 하여 모니터링시스템에서 실시간으로 처리하여 감시하는 제어용 계전기의 수명을 비교하는 데이터로 사용한다. 그리고 교체한 제어용 계전기의 수명을 재입력할 수 있는 수정기능과 이전의 제어용 계전기의 수명을 삭제할 수 있는 기능도 있으며, 각 제어용 계전기의 입력 상태를 파악할 수 있도록 구성하였다.
이론/모형
원격감시시스템은 ONE-CHIP PROCESSOR 모듈과 RELAY 모듈의 하드웨어와 모니터링을 위한 프로그램으로 구성된다. ONE-CHIP PROCESSORS는 ATMEL의 AT89C51을 사용하였고 RELAY는 산업용에 사용하는 시퀀스 제어용 계전기를 사용하여 RELAY 모듈을 구성하였으며, 모니터링을 구현하는 소프트웨어는 Visual Basic을 사용하였다.
성능/효과
다음으로 제어용 계전기의 기계적인 수명을 진단하여 정상적인 작동이 가능한 범위 내에 있으면 전기적인 수명을 비교하기 위하여 다음 단계로 진행하지만 정상적인 작동범위에 근접하면 ALARM RAMP를 동작시켜 제어용 계전기의 위치를 통보하여 제어용 계전기를 교체한 후 정상적인 작동이 가능하게 한다. 마지막으로 전기적인 수명인 접촉시간을 비교하여 정상적인 작동범위에 근접하면 ALARM RAMP를 동작시켜 제어용 계전기의 위치를 통보하여 제어용 계전기를 교체한 후 정상적인 작동이 가능하게 하여 예방정비가 가능하게 하여 자동화시스템의 고장을 미연에 방지하는 기능을 가능하게 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
계전기란 무엇인가?
계전기(Relay)는 1824년 영국의 Sturgcon에 의해 최초로 발명되어 전신·전화교환기의 자동접속에 사용되었으며, 최근에는 산업전반에 대한 자동화시스템과 선박, 항공기, 컴퓨터, 통신기기 등의 전자제품에도 널리 사용되고 있는 필수적인 부품이다[2]. 계전기는 전자회로의 내·외부에 연결되어 있는 모터 등의 기기를 구동할 경우에 전자회로의 정보신호에 의해 기기를 작동하기 위한 전기입력신호의 조작정보로 사용되며, 코일에 전기조작신호를 ON/OFF함에 따라 계전기의 물리적인 전기적 접점을 개폐하는 기구를 말한다[5]. 그림 1은 산업용에 많이 사용되고 있는 시퀀스 제어용 계전기를 나타낸다.
계전기의 특징은 무엇인가?
① 입·출력 각 회로 간의 전기적 절연과 내전압이 높다.
② 접점 회로의 ON/OFF가 매우 우수하며 ON시 과부하 내력도 좋다.
③ 하나의 입력을 통하여 여러 개의 출력이 감지되어 출력회로 간의 간섭이 적다.
④ 일반 제어용 릴레이에서는 각종 접점 절환 회로의 실현이 손쉽게 가능하다.
⑤ 반도체 소자와 비교하여 가격이 저렴하다.
⑥ 동작시간이 1∼30ms로 빠르다.
⑦ 동작에 필요한 정격전력 0.05∼5W 정도로 작다.
계전기의 주요 성능 항목으로는 무엇이 있는가?
계전기의 주요 성능 항목으로는 접촉저항, 절연저항, 내전압, 온도상승, 내한성, 내열성, 내습성, 내진동성, 내충격성, 내구성 등이 있다. 계전기의 내구성에는 기계적 내구성과, 전기적 내구성이 있다.
참고문헌 (7)
Y. I. Kwon, and I. S. Han,"Mechanical Life Prediction of a Relay by Accelerated Life Tests," in Proceedings of the Korean Reliability Society Conference, vol. 9, pp.75-82, June 2005.
K. B. Lee, "Electrical Life Estimation of Electromagnetic Relays by Accelerated Test(ALT)," Master Thesis, Dept. of Safety Engineering Graduate School of Industry and Engineering, Seoul National University, Feb. 2010.
S. H. Ji, S. H. Kim, S. W. Heo, and D. S. Rho, "Evaluation Algorithm for Coordination Protection Between Substation Relay and Recloser," in Proceedings of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society Fall Conference, vol. 29, pp.17-20, 2011.
C. K. Kim, I. K. Lee, and S. H. Cho, "Study for Failure Examples of Solenoid Valve, Relay and Idle Control Actuator in Liquid Petroleum Gas vehicle Engines," Journal of the Korean Institute of Gas, vol. 15, no. 3, pp.47-52, June 2011.
KSC 4520, "Hinge Type Electronic Relay," Korean Standards Association, 1992.
I. S. Han, "Mechanical Life Prediction of a Relay by Accelerated Life Tests," Master Thesis, Department of Industrial Engineering Graduate School, Chongju University, Feb. 2004.
Y. H. Chang and J. H Nam, "Implementation of Diagnostic Monitoring System for Auxiliary Relay," in Conference on Korea Information and Communication Engineering, vol. 20, no. 2, pp.709-711, 2016.
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