이즈등 상당히 나쁜 환경에서 사용되는 경우가 많다. 악 환경으로부터 드라이브나 모터를 보호하기 위해 여러종류의 기능이 있다.
a) OverLoad(과부하)
파워 변환기가 과부하가 되는 것을 막는 기능이며 전자서멀 방식의 것이 많다. 전류가 어느 일정값을 넘은 만큼 적분하고, 적분값이 어느값에 달했을때 Overload로 한다. 서보모터의 과부하 보호는 이 Overload로는 무리가 있으며, 통상 외부설치의 열동형 과전류 계전기(Thermal Relay, 모터의 과부하시에 협조가 이루어진다.)로 행하고 있다.
b) Overheat(오버히트)
냉각팬을 이용한 서보드라이브, 팬이 이상정지하면 히트싱크가 이상가열이 된다. Thermal Switch에 의해 히트싱크의 온도가 어느 일정값 이상이 된것을 감지하여 Overheat로 한다. Overheat가 된 경우에는 즉시 파워변환기의 구동회로를 블록하여 외부로 어떤 알람신호를 낸다. 모터의 내부에 Thermal Switch를 삽입시켜 모터가 과열했을때 Overheat를 내는 예도 있다.
c) Fuse(퓨즈용단)
서보 드라이브의 퓨즈가 끊어진 것을 외부에 알린다.
d) Overcurrent(과전류)
모터의 절연불량으로 파워변환기가 접지 불량된 경우등 파워변환기의 용량을 넘는 대전류가 흐를수 있다. 이 전류를 검지하여 Overcurrent로 하고 파워 변환기의 구동회로를 블록하여 알람을 낸다. 통상의 동작에서는 일어나지 않는다.
e) Overvoltage(과전압)
부하의 관성 모멘트가 너무 크면 제동시에 큰 에너지가 회생되어 서보 드라이브의 직류전원 전압으로 회생처리 회로가 동작하고 있는데도 불구하고, 이상으로 상승하는 경우가 있다. 이 전압이 일정한 값에 달하면 Over voltage 로 하여 파워변환기의 구동회로를 블록하고 알람을 낸다.
f) 회생회로 이상
회생저항기의 단선, 회생처리용 트랜지스터의 단락이나 쇼트등 이상을 검출한다.
g) TG이상 검출
TG(Tacho Generator)회로의 오배선이나 단선, 쇼트등을 검출하여 모터가 폭주(Over run)하는 것을 막는다.
h) 외부전류 제한
모터를 로크시키고 그 위에 과부하전류가 흐르지 못하게 하고 싶은 경우나 전류제한값을 외부 시퀀스에 맞춰 변화시키고 싶은 경우에 사용된다.
i) P 동작
속도제어용 서보 드라이브를 위치루프없이 위치결정으로 사용하고 싶은경우, 속도 앰프의 드리프트(drift)에 의해 모터가 회전하여 버린다. PI형의 속도앰프를 P형으로 교체함으로써 어느정도 방지할수가 있다. 그 때문에 외부로부터 P/PI 동작을 바꿀수 있는 기능이 필요하다.
j) Overtravel 방지회로
모터의 정회전 또는 역회전으로만 구동을 정지하는 기능이다. 기계가 End-stroke Limit을 일으켰을때, 그방향의 구동을 정지시키며 버리는 것인데, 반대방향으로는 움직일수 있다.
결 론
서보모터는 FA및 컴퓨터기기 등에 많이 필요로 하기 때문에 그 사용환경에 맞는 고 정밀성이 요구된다 이 때문에 지금까지는 제어가 용이한 DC모터가 사용되어 왔으나, 유지 보수가 어렵고 대출력을 얻기 힘들기 때문에 최근에는 AC 서보모터의 고정밀 제어가 연구되어지고 있다. 그런데, AC 서보모터의 구동 제어시스템의 구현은 제어방식이 복잡하고 계산량이 많아서 보통의 범용 마이크로 프로세서는 그 구현이 쉽지 않다 더구나 fault detection, diagnostics, monitoring 기능등 부가적인 기능이 요구되는 경우는 더욱 쉽지 않게 된다. 하지만 최근에는 계산이 빠른 고속 마이크로프로세서인 DSP chip을 이용하여 필요로 하는 모든 기능을 만족하는 제어 알고리즘을 실시간으로 처리 가능하도록 구현하고 있다. 그런데, 현재 고속의 DSP chip을 이용하여 설계하고 있는 모터구동용 제어시스템은 보통 서보기능만을 충실하게 구현하는 데에 치중하고 있으며 이 경우 대개의 DSP 시스템은 이를 충분히 수행하고도 CPU time의 여력이 생긴다. 때문에 대부분의 경우에는 monitoring 등의 다른 부가기능을 실현하는 알고리즘을 추가적으로 수행하도록 설계하지만, 이를 잘 이용하면 또 다른 모터를 구동하는 기능을 수행할 수 있다. 한 개의 구동제어시스템으로 다수의 모터를 구동하게 되면 여러 개의 모터가 사용되는 복잡한 공정에 적용하기가 쉬워지며, 이로 인한 경제적인 이득을 볼 수 있다.
다수의 모터를 구동하기 위한 방법으로는 여러 가지가 있을 수 있다 첫째 sequence한 program의 수행을 통해 다수의 모터의 제어를 위한 알고리즘을 동시에 수행하도록 하는 방법인데, 이 방법은 주기가 다른 여러 개의 모터를 구동하는 경우에 이를 처리할 수 있도록 하기 위해서는 program의 작성 시에 많은 노력이 필요하다. 또한 구동 시에 발생할 수 있는 많은 event를 처리하기가 매우 어렵게 된다. 두 번째 방법으로는 interrupt를 이용한 방법이 있는데, 이 방법은 timer 등의 주기적인 interrupt를 발생시켜서 이를 기준으로 하여 필요한 알고리즘을 수행하도록 하는 방법인데 이 방법은 구현이 간단하고 대부분의 경우 시스템이 안정적으로 운영되기 때문에 많이 사용되는 방법이다. 하지만 서로 다른 주기를 가진 알고리즘이 동시에 수행될 때에는 각 알고리즘의 주기를 유지하기가 어렵고, 많은 event가 동시에 발생할 때에는 시스템이 폭주할 수도 있다. 세 번째 방법으로는 시스템에 요구되는 여러기능을 태스크들로 나누고, 각 태스크들을 multi-tasking 할 수 있도록 하는 실시간 제어기법을 이용하여 이를 구현하는 방법이다. 이 방법은 구현이 어렵고 다른 두 가지 방법에 비해 CPU의 사용효율이 떨어진다는 단점이 있다. 하지만 실시간 기법을 이용한 경우에는 시스템이 수용할 수 있는 한도 내에서는 각 태스크의 주기와 무관하게 어떠한 경우에도 실행이 가능하며 이때 발생할 수 있는 어떠한 event라도 원활하게 처리할 수 있는 장점이 있다
참고자료
인터넷 : HTTP://WWW.KIN.NAVER.COM
HTTP://NURITECHNO.CO.KR
참고자료 : 전기전자계측(성낙지,왕종배,김성대)/북스힐