KR100762453B1

KR100762453B1 - 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치

Info

Publication number: KR100762453B1
Application number: KR1020060010514A
Authority: KR
Inventors: 노춘우
Original assignee: 대명하이텍 (주)
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2007-10-02
Also published as: KR20070079687A

Abstract

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수치제어공작기계의 제어반에 디바이스넷의 마스터기기를 장착하고, 각각의 공작기계에는 디바이스넷의 슬래이브기기를 2가닥의 통신선을 통해 결선되도록 장착하여 제어신호의 신뢰성 확보와, 오류진단기능 및 배선을 간소화하여 초기 설정시 인력과 시간의 절감 및 유지보수를 편리하게 할 수 있는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 수치제어공작기계(CNC)의 제어반과, 상기 수치제어공작기계의 제어반의 제어에 의해 일정한 공정을 수행하는 공작기계와, 상기 수치제어공작기계의 제어반과 공작기계 간의 제어신호를 전송하는 디바이스넷을 포함하는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치에 있어서, 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50)는 단자대(16)를 구비하고, 상기 단자대(16)와 연결되는 연결부(20)와, 상기 연결부(20)를 통한 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic)신호로 변환하여 출력하는 신호변환부와, 상기 디바이스넷에 입출력하기 위한 디바이스넷 인터페이스(32) 및 주회로부(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

수치제어공작기계, 디바이스넷, 단자대, 제어반, 제어신호

Description

수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치{IN-OUT DEVICE OF DEVICE NET FOR NUMERICAL CONTROL MACHINE}

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치의 개략적인 회로구성도,

도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치를 사용한 사용상태의 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 마이컴의 동작흐름도,

도 4는 종래의 수치제어공작기계를 제어하기 위한 제어배선의 개략적인 구성도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 제어반 단자대 12: 공작기계의 단자대

15: 수치제어공작기계의 제어반 20: 연결부

22, 24: 입력단 26: 출력단

30: 주회로부 32: 디바이스넷 인터페이스부

34: 마이컴 36: 주변회로

38: 디바이스넷 칩 40: 마스터기기

45: 슬래이브기기 50: 공작기계

60: 통신라인 65: 통신라인다발

80, 85: 입출력장치

본 발명은 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수치제어공작기계의 제어반과 공작기계를 디바이스넷(Device Net) 프로토콜을 이용하여 제어신호를 전송함으로써, 신호의 신뢰성을 확보할 수가 있고 배선을 간소화하여 초기 설정시 인력과 시간의 절감 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치에 관한 것이다.

일반적으로 수치제어공작기계(CNC)는 제어시스템의 제어반과, 공작기계가 원거리에 위치하고 있으며, 이러한 수치제어공작기계를 제어하고 프로그래밍하기 위해서 수치제어컨트롤러, PLC 등의 제어의 신호선들을 각각 라벨링을 한 후 상기 공작기계 쪽으로 각 선들을 모두 지정된 위치에 결선을 하여 제어를 한다.

다시 말해 상기 도 4에 도시된 바와 같이, 수치제어컨트롤러, PLC, 인터페이스 및 기타장치가 장착된 수치제어공작기계의 제어반(15)과, 원거리에 있는 드라이버, 센서 및 내부제어기가 장착된 공작기계(50)를 각각의 제어신호선을 개별적으로 연결하여 제어를 하게 된다. 즉, 상기 수치제어공작기계의 제어반 단자대(10)와 공작기계의 단자대(12)를 통신라인다발(65)로 결선하여 제어한다.

상기와 같이 수치제어공작기계에서는 원거리에 제어 대상이 존재를 하므로, 이러한 제어선의 결선에 오류가 나는 경우에는 공작기계에 치명적인 손상을 입히게 되고, 또한 오류를 찾는데도 시간과 인력이 크게 낭비되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 그리고 신호선의 개수가 많기 때문에 초기에 공작기계를 세팅하는 데에 주의를 기울여서 결선하여야 할 뿐만 아니라 시간이 상당히 소요가 되고, 실제로 공작기계를 운전하는 중에 결선의 오류가 있을 때는 이를 분석하는데 있어서도 많은 시간이 소요되므로 생산현장에서의 손실이 막대한 문제점이 있다.

본 발명은, 수치제어공작기계(CNC)의 제어반과, 상기 수치제어공작기계의 제어반의 제어에 의해 일정한 공정을 수행하는 공작기계와, 상기 수치제어공작기계의 제어반과 공작기계 간의 제어신호를 전송하는 디바이스넷을 포함하는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치에 있어서, 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50)는 단자대(16)를 구비하고, 상기 단자대(16)와 연결되는 연결부(20)와, 상기 연결부(20)를 통한 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic)신호 로 변환하여 출력하는 신호변환부와, 상기 디바이스넷에 입출력하기 위한 디바이스넷 인터페이스(32) 및 주회로부(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치의 상기 신호변환부는 단자대(16)로부터 신호를 입력받는 입력단(22)과, 상기 주회로부(30)로부터 신호를 출력하는 출력단(26)으로 구성되고, 상기 입력단(22)은 단자대(16)의 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포토트랜지스터로 구성되고, 상기 출력단(26)은 주회로부(30)를 통한 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포트트랜지스터로 구성되며, 상기 주회로부(30)는 디바이스넷 칩(38)과, 마이컴(34)과, 주변회로(36)를 포함하여 구성되고, 상기 마이컴(34)은 네크워크 아이디(Identification) 자동할당, 입력 및 출력 디지털 신호를 수집, 디바이스넷 프로토콜 생성, 디바이스넷 칩과 신호 전달, 오류동작 판단 및 알람 생성의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치의 개략적인 회로구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치를 사용한 사용상태의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 마이컴의 동작흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 수치제어공작기계의 제어반(15)과, 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)의 제어에 의해 일정한 공정을 수행하는 공작기계(50)와, 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50) 간의 제어신호를 전송하는 디바이스넷을 포함하여 구성된다.

상기 디바이스넷(Device Net)은 필드버스의 일종이라고 볼 수 있는데 필드버스란 산업용 네트워크 시스템의 일종으로 필드레벨 가운데 센서, 단일루프 제어기, PLC, 모터, 밸브, 로봇 등 필드레벨의 기기를 제어하는 기술을 말한다. 이러한 기술은 순수한 디지털 방식이어서 기존 아날로그 통신방식에 비해 대량의 신호를 원거리까지 전송할 수 있고, 케이블 등 전송 기자재를 기존에 비해 1/5 정도 절감할 수 있어 인력 및 비용을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 보다 많은 기능을 센서, 밸브, 모터 등 필드기기로 이전시킬 수 있는 것은 물론 이들 기기의 계측기능을 향상시킬 수 있다. 이 기술은 PLC, 로봇, CNC 등 공장자동화(FA)분야 외에 빌딩자동화(BA), 공정제어 시스템 등과 연계되어 있어 응용분야도 폭넓게 전개되고 있는 추세이다.

본 발명에서 상기 디바이스넷은 편의상 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)에 장착되는 것을 디바이스넷 마스터(40)로 명명하고, 공작기계(50)에 장착되는 것을 디바이스넷 슬래이브(45)라 명명한다.

상기 디바이스넷 마스터(40)와 디바이스넷 슬래이브(45)는 각각 입출력장치(80, 85)에 의해 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50)와 연결된다.

이때 상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50)는 단자대(16)를 구비하고, 상기 단자대(16)와 연결되는 연결부(20)와, 상기 연결부(20)를 통한 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic)신호로 변환하여 출력하는 신호변환부와, 상기 디바이스넷에 입출력하기 위한 디바이스넷 인터페이스(32) 및 주회로부(30)로 연결 구성된다. 또한 상기 주회로부(30)를 통한 제어신호는 2가닥의 통신선(Twisted pair; 60)을 통해 연결된다.

상기 신호변환부는 단자대(16)로부터 신호를 입력받는 입력단(22)과, 상기 주회로부(30)로부터 신호를 출력하는 출력단(26)으로 구분되는데, 상기 입력단(22)은 단자대(16)의 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포토트랜지스터로 구성되고, 상기 출력단(26)은 주회로부(30)를 통한 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포트트랜지스터로 구성된다. 이러한 입력단(22) 및 출력단(26)은 단자대(16)에 따라 다수개를 구비하여 구성된다.

상기 주회로부(30)는 디바이스넷 칩(38)과, 마이컴(34)과, 주변회로(36)를 포함하여 구성되는데, 상기 마이컴(34)은 마스터 및 슬레이브 보드에 각각 1개씩 주 제어기로 사용되며, 주기능은 네크워크 아이디 자동할당, 입력 및 출력 디지털 신호를 수집, 디바이스넷 프로토콜 생성, 디바이스넷 칩과 신호 전달, 오류동작 판단 및 알람 생성등의 기능을 수행한다.

또한 상기 주변회로(36)는, 마이컴(34) 구동 및 신호 안정화 부가회로로써, 리셋, 버퍼(신호선안정화), 전원회로(12V, 5V), 오실레이터, 디바이스넷 칩(38)의 주변수동소자 회로 등이 포함되고, 상기 디바이스넷 칩(38)은 다수의 반도체 회사 (Intel, Motorola, Philips, Allegro(각각 회사명임))에서 판매하는 일반 범용 칩을 사용한다.

즉, 단자대(16)와 입력단(22)을 통해 입력되는 신호는 디바이스칩 인터페이스(32)를 통해 입력되고, 각각의 입력단(22) 신호는 특정 ID를 마이컴(34)을 통해 부여받아 디바이스넷 칩(38)을 통해 제어신호가 출력된다. 또한 통신라인(60)과 디바이스넷 칩(38)을 통해 입력되는 신호는 마이컴(34)에서 ID를 해석하여 해당 ID에 해당하는 출력단(26)에 디바이스넷 인터페이스(32)를 통해 출력된다. 이때 상기 디바이스넷 칩(38)을 통한 통신은 디바이스넷 프로토콜을 사용한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면, 먼저 디바이스넷의 레지스터를 초기화한다(S10).

그 후 마이컴(34)에서 입출력단(22, 26)의 신호를 수집하고 각각에 특정의 ID를 부여한다(S20). 이때 단자대(16)의 출력은 보통 24V, 12V로 출력되는데 이를 포토커플러로 TTL신호로 변환 시킨 후 이를 디바이스넷 인터페이스(32)를 통해 주회로부(30)에서 입력받는다.

그리고 마이컴(34)과 디바이스넷 칩(38)을 통해 디바이스넷 프로토콜을 생성하고, 통신라인(60)을 통해 원거리의 공작기계(50)로 정해진 프로토콜을 이용하여 보내어진다(S30, S40). 또한 공작기계(50)에서 전달되어진 센서 등의 신호를 전송받아서 출력단(26)을 통해 위와 반대 개념으로 전송되게 된다.

또한 이러한 통신과정에서 신호의 오류를 확인하게 되면(S50), 불분명한 데이터인지 경보성 데이터인지를 판단하여(S60), 재전송요청 경보발생 등의 오류종류 별 알람을 생성하게 된다(S65).

디바이스넷은 신뢰성 있는 산업용 네트워크로써, 내부에 자기진단기능, 에러체크기능, PNP기능(전원을 차단하지 않고 커넥터를 빼고 끼울수 있음)등이 제공된다. 따라서 본 발명에서 제안한 보드로 통신을 이용하여 여러 신호선을 동시에 송수신하는 데는 신뢰성이 있고, 직접결선시 단점인 결선의 복잡함, 인력과 시간의 낭비, 유지보수 등이 편리하게 할 수 있는 장점이 있다.

Claims

삭제
수치제어공작기계(CNC)의 제어반과, 상기 수치제어공작기계의 제어반의 제어에 의해 일정한 공정을 수행하는 공작기계와, 상기 수치제어공작기계의 제어반과 공작기계 간의 제어신호를 전송하는 디바이스넷을 포함하는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치에 있어서,

상기 수치제어공작기계의 제어반(15)과 공작기계(50)는 단자대(16)를 구비하고, 상기 단자대(16)와 연결되는 연결부(20)와, 상기 연결부(20)를 통한 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic)신호로 변환하여 출력하는 신호변환부와, 상기 디바이스넷에 입출력하기 위한 디바이스넷 인터페이스(32) 및 주회로부(30)를 포함하여 구성되고,

상기 신호변환부는 단자대(16)로부터 신호를 입력받는 입력단(22)과, 상기 주회로부(30)로부터 신호를 출력하는 출력단(26)으로 구성되며,

상기 입력단(22)은 단자대(16)의 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포토트랜지스터로 구성되고, 상기 출력단(26)은 주회로부(30)를 통한 출력을 포토다이오드를 통해 수신받는 포트트랜지스터로 구성되며,

상기 주회로부(30)는 디바이스넷 칩(38)과, 마이컴(34)과, 주변회로(36)를 포함하여 구성되고,

상기 마이컴(34)은 네크워크 아이디(Identification) 자동할당, 입력 및 출력 디지털 신호를 수집, 디바이스넷 프로토콜 생성, 디바이스넷 칩과 신호 전달, 오류동작 판단 및 알람 생성의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 수치제어공작기계를 위한 디바이스넷의 입출력장치.