모터 기동 후 정지 현상 트러블슈팅 (MC 보조접점 불량, 지멘스 PLC (STEP7))

현장에서 가장 답답한 고장 중 하나는 설비가 아예 죽어버린 것이 아니라 동작하는 척하다가 스르륵 멈춰버리는 현상입니다.

오늘은 팬(Fan) 모터 기동 시 수초 간 쌩쌩하게 돌다가 스스로 꺼져버리는 고장 사례를 다루어 보겠습니다.

인버터 알람도 없고 동력부도 멀쩡해 보이는 상황에서 지멘스(SIEMENS) STEP 7 소프트웨어를 통해 시퀀스의 맹점을 찾아내고 조치한 과정을 공유합니다.

 

1. 현상 파악: 기동 명령 인가 후 원인 불명의 강제 정지

HMI "FAN" 스타트 알람 화면

 

조작반(HMI)에서 팬 구동 'Start' 신호를 주면 모터가 부드럽게 회전하기 시작합니다. 그런데 약 10~15초 후 어떠한 정지 조작도 하지 않았음에도 팬이 그냥 멈춰버립니다.

다시 기동 버튼을 누르면 또 수초 간 돌다가 정지하는 현상이 무한 반복되었습니다. 작업을 진행할 수 없는 치명적인 상태였죠.

 

2. 하드웨어 1차 점검: 인버터와 MC 동력부 확인

 

모터가 돌다가 멈추는 현상의 가장 흔한 원인은 과부하(Overload)입니다.

(전 정비자의 개조) 전원선 직결, P1신호 인버터로 결선

1. 인버터 알람 점검: 팬 모터와 연결된 인버터 패널을 확인했으나 과전류(OC)나 과부하(OL) 같은 트립(Trip) 알람은 전혀 떠 있지 않았습니다.
2. MC(전자접촉기) 메인 접점 확인: 기동 신호를 줄 때 판넬 내부의 MC가 경쾌한 소리와 함께 정상적으로 여자(Pull-in)되며 팬이 도는 수초 동안은 동력부 3상 전원이 모터로 제대로 인가되는 것을 확인했습니다.

동력부 하드웨어 자체에는 이상이 없다는 뜻입니다. 그렇다면 문제는 전기를 공급하는 쪽이 아니라 전기를 끊으라고 명령하는 두뇌(PLC)에 있다는 결론이 나옵니다.

 

3. 지멘스 STEP 7 로직 분석

 

제어 시퀀스에서 강제로 출력을 끊었다면 PLC 프로그램에 단서가 무조건 남아있습니다. 노트북을 연결해 지멘스(SIEMENS) STEP 7 소프트웨어를 열어 온라인 모니터링을 진행했습니다.

 

단서1. R(read)은 있지만 W(write)는 없다.

 

사진의 네트워크 21을 보면 dbFURNS.MF1.mBLW_FAIL_FWD 접점이 켜지면 #ALM_020 (팬 스타트 실패) 알람을 띄우게 되어 있습니다. 그런데 Go To Location 창의 목록을 보면 맨 우측에 R (Read)만 있고 W (Write)가 없습니다.

이것은 이 변수가 개별적으로 조작되는 게 아니라 모터 제어 전용 블록(FB) 안에서 구조체(mF1) 형태로 한꺼번에 계산되어 출력되고 있다는 뜻입니다.

 

1. PLC가 팬을 돌리라고 기동 명령(Run Command)을 내보냅니다.

2. 명령이 나감과 동시에 FB 내부의 타이머(보통 3~5초)가 돌기 시작합니다.

3. 설정된 시간 안에 판넬 내부의 마그네트(MC)나 인버터로부터 정상적으로 돌고 있다는 확인 신호(Run Feedback)가 PLC 입력 모듈로 들어와야 합니다.

4. 3초가 다 지났는데도 피드백 신호가 들어오지 않으면, FB는 기동 실패라고 판단하고 출력을 강제로 끊으며 앞서 보았던 Start Fail 알람을 발생시킵니다.

 

즉 로직을 분석한 결과 명령은 나갔지만 "정해진 시간 내에 피드백 신호가 돌아오지 않아서 PLC가 스스로 시스템을 정지시켰다"

는 확실한 결론을 얻을 수 있었습니다.

 

4. 근본 원인 규명 및 조치: MC 보조접점(A접점) 불량

 

신호가 안 들어온다는 것은 피드백을 보내주는 접점에 문제가 있다는 뜻입니다. 해당 MC의 보조접점(A접점, NO 접점)을 테스터기로 찍어 보았습니다.

기동을 걸어 MC 코어가 쑥 들어가 여자된 상태임에도 불구하고 보조접점 양단은 도통되지 않고 저항이 무한대(Open)로 측정되었습니다.

MC 교체

 

 

진짜 원인: 장기간 사용으로 인한 기계적 마모와 더불어, 판넬 내부로 유입된 미세 먼지가 보조접점 사이에 끼어 접촉 불량을 일으킨 것입니다. 3상 동력을 담당하는 메인 접점은 전류가 커서 먼지를 태워버리며 통전되지만, 미세한 DC 24V 신호가 흐르는 보조접점은 작은 먼지 하나에도 신호가 툭 끊겨버립니다.

조치 내용: 접점 부활제(BW-100 등)로 임시 조치를 할 수도 있지만, 설비의 확실한 신뢰성을 위해 해당 MC 전체를 신품으로 즉각 교체하였습니다. (보조접점 블록 스페어가 있다면 분리 후 보조접점만 교체하여도 됩니다.)

 

교체 후 기동 테스트 결과 피드백 신호가 STEP 7에 정상적으로 입력되며 수초 후 꺼지던 현상이 완벽하게 사라졌습니다.