산업용 모터 제어 - 전장 구성 (전원부)

산업용 모터를 구동하는 시스템을 제작하였고, 그 과정을 정리한 글입니다.

 

시스템 제작을 위해 참고할 만한 자료가 있는지 찾아보았지만, Manual 외 다른 자료들을 찾기 쉽지 않았던 것 같습니다.

공들여 제작하였던 시스템이라 그 과정을 정리하기 위해 글을 썼기도 했지만, 산업용 모터를 구동하기 위해 공부를 막 시작한 초심자가 참고한다면 도움이 될 것 같다고도 생각합니다.

 

전장 구성에 사용된 부품들은 다음과 같습니다.

모터 : AMPC-FAL01AM8K

서보 드라이버 : L7SA001B

전원부 구성 부품 : ELCB, Contactor, Noise Filter, SMPS 등

제어부 구성 부품 : NUCLEO-F334R8(모터 제어), W5VS(전압변환기) 등

 

산업용 모터는 일반적인 모터들과 다르게 사용하는 전압, 전류가 크기 때문에 안전에 신경 써주어야 합니다.

서보 드라이버에 전원이 가해지기 전에 ELCB, Contactor 등 부품들을 활용하여 시스템의 안전을 확보하였습니다.

 

모든 전장 구성에 있어 L7S 시리즈 매뉴얼을 참고하였습니다.

 

전원부 구성

 

매뉴얼에서는 다음 사진과 같이 전원부 구성 예시를 제공합니다.

[그림 1] 전원부 구성 예시 (Manual)

 

 

전원 공급에 필요한 전압, 노이즈 필터(NF) 등 다양한 부품들이 보입니다.

위 예시에서 일정 부분을 참고하였고, 안전장치 몇 가지를 달리하여 전원부를 제작하였습니다.

제작한 전원부는 아래 그림과 같습니다.

[그림 2-1] 전원부 구성 예시 사진

[그림 2-2] 전원부 구성 예시 사진

 

번호와 부품명은 다음과 같습니다.

1번 누전차단기, 2번 비상용 스위치, 3번 푸쉬 버튼 스위치, 4번 전자접촉기, 5번 SMPS, 6번 노이즈 필터(NF)

 

[그림 3] 누전차단기 ~ Noise Filter 회로도

 

부품&회로에 대해 간단히 설명하자면

 

누전차단기(ELCB)

누전을 감지하면 전류를 차단하는 기기이다.

전원선을 통해 들어오는 전류와 나가는 전류의 차이를 감지하여 회로를 차단시키는 원리이다.

 

비상용 스위치

평상시에는 닫힌 회로를 유지하다 비상상황이 생겨 스위치를 누르게 되면 SMPS로 가는 전류를 차단한다.

모터를 제어와 관련된 XTB-50H가 SMPS로부터 24V를 공급받고 있는데, 스위치를 누르게 되면 모터가 정지하게 된다.

 

푸쉬 버튼 스위치

푸쉬 버튼 스위치는 전자접촉기를 작동시키는 일을 한다.

누전 차단기가 켜져 있더라도 푸쉬 버튼 스위치를 누르지 않는다면 서보 드라이버에 전류가 공급되지 않는다.

푸쉬 버튼을 누르게 되면 전자 접촉기 내부의 회로가 연결되게 되고, 서보드라이버에 전류가 지속적으로 공급된다.

 

전자 접촉기(Contactor)

전자접촉기는 자동으로 전류 공급을 제어할 수 있는 장치이다.

전자접촉기는 ELCB, NF 사이에서 전류가 누전차단기 -> 서보드라이버로 곧바로 들어가지 못하도록 막고 있다.

여기서, 푸쉬버튼 스위치를 누르게 되면 한 순간 전류가 Contactor에 흐르게 된다.

Contactor에 전류가 흐르면 내부의 전자석이 자석으로 변하여 내부 회로가 서로 연결되고

전류가 곧바로 누전차단기 -> Contactor -> Noise Filter로 흐르도록 한다.

 

SMPS

SMPS(Switching Mode Power Supply)는 스위칭 동작에 의해 전원을 공급해 주는 장치이다.

출력 전압이 24V인 부품을 사용했는데, 그 이유는 XTB-50H 모듈에 24V가 공급되어야 하기 때문이다. 

 

Noise Filter(NF)

노이즈 필터는 전기기를 방해하는 모든 전기 및 전자적 요인들을 제거하는 기기이다.

노이즈가 많은 벽전압으로부터 전원을 공급받기 때문에 노이즈 필터는 필수인 것 같다.

Noise Filter를 통해 필터링된 전류가 서보드라이버로 공급되도록 하였다.

 

 

시스템을 요약하자면

 

1. 누전차단기를 켜면 전류가 Contactor에서 대기한다.

2. 푸쉬버튼 스위치를 눌러 Contactor를 작동시킨다.

3. Contactor가 작동되면, 노이즈필터 -> Contactor -> Noise Filter -> 서보 드라이버로 순으로 전류가 흐른다.

4. Noise Filter를 통해 필터링된 전류가 서보드라이버로 들어간다.

5. 시스템 정지를 위해선 비상용 스위치를 누르고, 누전차단기를 OFF 한다.

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이어서 Noise Filter ~ 모터 부분을 연결해 줍니다.

 

Noise Filter ~ 모터 부분 연결은 어렵지 않습니다.

아래 사진처럼  간단하게 연결해 주면 끝입니다.

[그림 4] Noise Filter 필터 ~ 모터 회로도

 

위 회로도와 같이 연결해 주면 서보드라이버로 전원이 공급됩니다.

서보 드라이버와 모터 간의 연결은 사진의 우측 그림처럼 연결해 주면 됩니다.

 

다 완성했다면 아마 아래와 비슷한 형태가 나올 것 같습니다.

[그림 5] 전원부 구성 예시

 

 

이렇게 연결해 주면 LIVE-I.C.E라는 프로그램을 사용해서 모터를 돌려볼 수 있습니다.

프로그램으로 모터를 돌려보면서, 회로 구성에서 문제점이 있는지 확인하시면 될 것 같습니다.

(DMM을 찍어보시면서 회로에 문제가 있는지 확인하는 습관을 들이면 가장 좋습니다.)

 

이 프로그램 사용과 관련하여 잘 정리해 주신 분이 계셔서 아래 블로그 참고하여 구동해 보시면 될 것 같습니다.

https://blog.naver.com/miru791022/221348175334

LS메카피온 서보모터, L7S드라이브를 활용한 구동 TEST_1

 

위 블로그 대로 진행하면

[그림 6] 서보 드라이버, PC간 Serial 연결

 

프로그램 설치 후, PC와 서보 드라이버를 연결하고

[그림 7] 모터 ID, 엔코터 타입, 엔코더 분해능 설정

 

AMPC-FAL01AM8K 모터와 관련된 설정을 해준 뒤

[그림 8] 속도모드로 구동 TEST 진행

속도모드로 구동시켜 볼 수 있습니다.

만약 Error가 발생하면 Manual에 에러별 대처 방법이 나와 있으니, 참고하셔서 해결하시면 되겠습니다.

 

지금까지 전원부 전장 구성에 대한 내용이었습니다.

다음에는 모터 제어를 위한 XTB-50H(CN1), NUCLEO 보드, W5VS(전압변환기)에 대한 내용으로 돌아오겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.