■부천대학 전자과

1. 개요
건축과 과학 기술의 비약적인 발전으로 현대 건축물의 기능적 중요성과 현대적인 첨단시설을 갖춘 대형 건축물들이 많이 생겨나고 있다. 대형 건축물의 발전으로 엘리베이터 및 방제 시스템 등 생활의 편리성을 강조하는 첨단기술이 함께 발전하고 있다.
이에 적은 인원을 이용해 효과적으로 빠르게 건물을 관리하고 통합적으로 운영할 수 있는 중앙 종합 통제 시스템의 필요성이 높아지고 있다. 엘리베이터 종합 통제기는 건물 내의 모든 엘리베이터를 중앙 종합 통제실에서 실시간 기기의 상태와 고장 유무, 원격 조정이 가능해 엘리베이터 관리 운영에 있어 효율성과 신속성을 극대화하고 있다.

2. 특징
엘리베이터가 설치된 건물 유지관리에 인력 감소 및 고장 발생시 신속한 대응이 가능하며 한 곳에서 건물 내에 설치된 모든 엘리베이터의 현 상태를 모니터링할 수 있다. 또 고장 빈도가 높은 부분의 점검이 용이하며 고장점 발생시 고장 유형을 쉽게 파악할 수 있으며 엘리베이터를 원격 제어할 수 있다.

3. 내용
3.1 엘리베이터 종합 통제기 블록도
[그림 1]은 엘리베이터 종합 통제기 블록도이다. 이 기기의 동작은 평상시에는 PLC에서 입력을 받아서 엘리베이터의 현 상태를 램프를 통해 보여주며, 엘리베이터가 고장날 경우 고장 유형과 발생을 램프를 통해 확인 가능하다.
부저를 통해 청각적으로도 확인할 수 있으며 내부에서 엘리베이터를 동작하지 못할 때 통제기에서 직접 엘리베이터 카를 상하로 움직일 수 있다. 4개의 키 스위치를 이용해 짝수층 운행, 홀수층 운행, 파킹 기능, VIP 기능이 가능하며 인터폰을 통해 고장시 엘리베이터에 사람의 탑승 유무도 확인할 수 있다.
본 작품의 전체 블록도는 [그림 2]와 같으며 엘리베이터는 카의 상승·하강 및 도어 개폐를 주요 기능으로 가지고 있다. 고장이 났을 경우 고장의 빠른 검출과 현 엘리베이터 상태를 직접 가지 않고도 통제실에서 확인할 수 있는 작품이다. 이 기기는 PLC 파워에 전원 220V를 가하게 되면 PLC 내부에 24V가 인가돼 입력 기기부 및 출력 기기부에 전원을 공급해 주는 흐름도를 가진다.
종합 통제부는 별도의 파워로 24V를 인가시켜준다. 인체 감지부 및 입력 기기부에서 푸시 버튼 스위치 및 리미트 스위치가 동작돼 PLC 입력카드로 인가되면 프로그램에 의해 출력 동작이 이루어지며 이 출력들은 엘리베이터 내부에 있는 LAMP 및 카 위치 표시, 모터로 가서 동작하게 된다.
또 종합 통제부로 출력이 인가돼 현재 엘리베이터의 업다운 상태, 현 위치를 표시하게 된다. 고장시 고장 유무를 파악해 램프를 통해 볼 수 있으며 4개의 스위치를 통해 짝수층 운행, 홀수층 운행, 귀착 기능 등 통제부에서 다시 입력신호를 보내 해당 키 스위치 기능을 작동할 수 있도록 만들었다.

3.2 엘리베이터 제어부
제어부의 경우 각종 입력 신호들이 동작돼 PLC 프로그램에 의해 각종 제어 신호들이 출력 신호로 되며 이 신호들은 모터나 램프를 동작시킨다. 즉, 입력으로 1층에서 5층 콜 입력, 정위치 리미트 스위치, 지시 S/W 및 상·하한 리미트 스위치 신호들이 제어부로 입력된다.
PLC는 순차제어, 방향 선택 제어, 표시등 제어, 도어 개폐 제어, 운행 지시 제어, 정지 제어, 호출 소멸 제어 등의 프로그램을 통해 제어된 출력 신호를 출력부로 보내 최종적으로 결과를 눈으로 직접 확인할 수 있게 한다.

3.2.1 입력 기기부
정위치 리미트 스위치 : 각 층의 정위치 리미트 스위치를 셋팅 또는 리셋시켜주는 프로그램으로 1층을 M1, 2층을 M2, 3층을 M3, 4층을 M4, 5층을 M5로 지정하고, 상·하한 리미트 스위치를 R020, R021로 셋팅한다.
콜 스위치 : 1층에서 5층까지 각 층에서 콜 스위치를 작동했을 경우, 각 층의 푸시 버튼 스위치를 PLC 내부 RELAY로 셋팅해 어느 층에 위치해 있는지 확인하고 원하는 위치(콜 스위치)에 카를 이동시키며 카 도착 후 타이머를 통한 시간 제어와 모터의 정역으로 도어가 자동 개폐한 후 카는 대기한다.
내부 조작반 : 운전자나 승객이 이동시 누르는 버튼으로 층 선택과 개폐 기능 버튼이 있으며, 층 버튼 선택 시 잘못 눌렀을 경우 다시 원상태 복구가 가능하다.
포토 센서 : 도어가 닫힐 때 어떤 물체가 문 사이에 있으면 도어가 다시 열리는 기능은 포토센서를 이용해 센서가 물체를 감지하면 도어의 열림 신호를 주게 돼 도어가 열리게 된다.
승강 버튼 : 탑승을 원할 경우에 누르는 버튼으로 올라감과 내려감을 선택할 수 있다.
3.2.2 출력 기기부
모터 : 메인 모터 구동은 정역으로 인해 카의 현재 위치를 확인하며 콜 위치에서 상하 확인 후 업다운해 원하는 위치로 구동한다. 여기서 1층 이상일 경우에는 모터 구동이 고속이 되고 단층 이동시에는 저속으로 운행한다. 또 도어 모터는 카의 도착과 동시에 타이머 동작으로 지연 시간을 갖고 개폐한다. 일반적인 인가 전압에 대해 회전 특성이 직선적으로 비례한다.
LAMP : LAMP는 각 층의 리미트 스위치로 인해 정위치와 현재위치를 표시, 모터 구동에 따라 업다운을 표시하는 LAMP로 구성돼 있다. 이때 1층에서 5층까지 각 층에 표시되는 LAMP의 숫자는 모두 일치한다.
카 위치 표시기 : 현재 카 위치를 확인할 수 있는 장치로 도어의 상단 오른쪽에 위치하고 있다.

3.3 표시부
엘리베이터의 현 상태 및 고장 유형을 LAMP를 통해 확인할 수 있다. 그리고 엘리베이터에 걸리는 전압과 전류를 전압계와 전류계를 통해 알 수 있다.

3.3.1 2층 정위치 고장
[그림 3]의 원리는 P5C(엘리베이터 상승)가 상승할 때는 릴레이에 24V가 인가되지 않아 전류가 흐르지 않는다. 하지만 엘리베이터가 하강할 때는 P5C와 P5D(엘리베이터 하강)에 24V가 모두 인가해 릴레이를 구동시켜서 P002가 눌려지게 되어 전류가 순환해 램프가 켜진다.
3.3.2 닫힘 모터 고장
[그림 4]의 원리는 평상시 모터는 24V가 인가되고 동작시와 고장시에 0V가 된다. 그래서 PLC 단자에서 모터 닫힘 단자를 릴레이의 코일부에 연결하고 공통단자 P를 다른 코일부에 연결한다. 그래서 평상시에는 코일부가 작동해 B접점으로 물려있는 선에는 전류가 흐르지 않고 모터가 구동할 때 220V가 릴레이를 통해 흘러 타임 릴레이의 구동부로 들어가서 10초 후 접점에 연결된다. 만약 10초 후에도 모터가 구동하지 않으면 고장이 되어 램프가 점등된다.
3.3.3 하강 금지
[그림 5]의 원리는 엘리베이터 카가 하강 금지 L/S가 동작해 릴레이의 코일부에 전원이 인가돼 a접점에 연결된 선을 따라 전원이 인가되어 램프와 부저가 동시 동작한다.
3.3.4 초록 램프
현재 작동하고 있는 엘리베이터의 PLC 프로그램을 통해 현 상태의 작동 유무를 확인 할 수 있고 전층, 짝수층, 홀수층 운행 여부를 알 수 있다.
3.3.5 Square 램프
램프는 각층의 리미트 스위치로 인해 정위치와 현재위치를 표시해 모터의 구동에 따라 업다운을 표시하게 된다. [그림 6]의 동작은 릴레이 1의 코일부에 전류가 인가되면 릴레이 1의 a접점으로 전류가 흘러서 상승램프는 점등된다. 그리고 하강도 동일한 방법으로 동작을 한다.
3.3.6 전압·전류계
현 엘리베이터의 전압 및 전류를 파악할 수 있도록 만들었다.

3.4 제어부
엘리베이터 종합 통제기 에서 직접 카를 상하로 움직일 수 있다.

3.4.1 버튼 스위치
두개의 버튼 스위치 중 위의 버튼을 누르면 위로 올라가고 아래 버튼은 누르면 아래로 내려가게 한다. [그림 7]의 동작은 S/W1에 PLC의 P5C 단자를 연결하고 S/W2에 P5D 단자를 연결해 S/W1을 누르면 릴레이 1이 구동하게 되고 RL1-a가 붙어 모터를 구동해 위로 올라간다. 하강동작은 S/W2를 누르면 RL2-a가 붙어 모터를 구동시켜 카가 아래로 내려간다.
3.4.2 KEY 스위치
키 스위치에 P1D, P1E, P0F, P23, P24,P25 단자를 연결해 키를 돌렸을 시 앞의 단자가 동작이 되지 않아 짝수층이 운행이 되지 않고 릴레이를 통해 전류는 흐르기 때문에 램프에는 불이 켜진다. 이런 방법으로 귀착, 짝수층 운행을 조정할 수 있다.

3.5 신호부
부저 : 고장시 램프와 같이 소리가 나서 청각적으로 빠른 반응을 보일 수 있다.

3.6 연결부
고장시 인터폰을 통해 엘리베이터의 사람이 있는 것을 확인하고 보다 신속한 인명구조를 할 수 있다.
인터폰 : 엘리베이터 내부의 사고발생시 관리자와 바로 연락이 될 수 있도록 설치했다.

3.7 주요 부품 특성
3.7.1 릴레이
릴레이(R : Relay)는 전자계전기라고도 불리며, 전자석에 의한 철편의 흡인력을 이용해서 접점을 개폐하는 기능을 가진 기기를 말한다.
릴레이 시퀀스 제어에서 제어기기 가운데 주역이 되는 것으로서, 소형으로 접점수가 많은 제어용 전자계전기에서부터 큰 전류의 개폐도 가능한 전력용 전자계전기 등 여러가지 종류가 있다.
릴레이 작동원리는 봉상의 철편(철심)에 전선을 감아서 코일로 하고 스위치와 전지를 연결한다. 그리고 스위치를 닫으면 코일에 전류가 흘러서 봉상의 철심은 전자석이 되어 철편을 흡인하는 원리를 이용한 것이다.
3.7.2 타이머
일반적으로 전자계전기는 전자코일에 전류가 흐르게 되면, 그 접점은 순간적으로 폐로 또는 개로한다.
그러나 한시계전기(T : Timer) 또는 타이머는 전기적 또는 기계적 입력을 부여하면, 전자계전기와는 달리 이미 정해진 시한이 경과한 후에 그 접점이 폐로 또는 개로하는 것으로서 인위적으로 시간 지연을 만들어 내는 계전기를 말한다.
타이머의 출력 접점에는 동작시에 시간 지연이 있는 것과 복귀시에 시간 지연이 있는 것이 있다.