KR101417197B1 - Ｐｌｃ 위치 결정 장치 및 방법과 이를 이용한 ｐｌｃ 시스템 - Google Patents

Ｐｌｃ 위치 결정 장치 및 방법과 이를 이용한 ｐｌｃ 시스템 Download PDF

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Abstract

PLC 시스템에서의 위치 결정에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 장치는, 제어 주기마다 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부; 및 상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성부를 포함함으로써, 외부 장비에 대한 PLC 시스템의 제어 정밀도를 개선하고 설계 및 제조가 용이함은 물론, 다양한 애플리케이션과 외부 장비에 안정적으로 적용할 수 있다.

Description

ＰＬＣ 위치 결정 장치 및 방법과 이를 이용한 ＰＬＣ 시스템{Apparatus and method for positioning in Programmable Logic Controller, and PLC system using thereof}
본 발명은 PLC 시스템에서의 위치 결정 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 외부 장비에 대한 PLC 시스템의 제어 정밀도를 개선하고 설계 및 제조가 용이함은 물론, 다양한 애플리케이션과 외부 장비에 안정적으로 적용할 수 있는 PLC 위치 결정 장치 및 방법과 PLC 시스템 기술에 관한 것이다.
일반적으로 FA(Factory Automation) 시스템 등에 적용되는 PLC(Programmable Logic Controller)의 특수 모듈들 중에서 위치결정 모듈은 전동기를 제어하기 위한 것이다. 즉, 위치결정 모듈의 주요 기능은 서보 드라이브(Servo Drive)를 구동하기 위한 펄스를 출력하는 것이다. 많은 시스템에 적용되는 기계 장치들이 전동기에 의해 구동되는 점에서 상기 위치결정 모듈은 PLC 시스템에서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.
그러나, 기존의 PLC 시스템은, CPU 모듈에서 위치결정 모듈의 위치 값을 모니터링하여 현재 위치가 특정 위치에 도달하면 출력 모듈로 하여금 출력을 활성화(on)하도록 한다. 이때, 상기 CPU 모듈이 상기 위치결정 모듈로부터 현재 위치 읽기를 수행하므로 시간 지연이 발생하게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 CPU 모듈이 상기 위치결정 모듈로부터 읽어들인 현재 위치가 동기 위치인지를 판단하고 상기 출력 모듈로 출력을 활성화 명령을 전달하는 과정에서도 시간 지연이 발생하게 되는 문제점이 있다. 더욱이, 기존의 PLC 시스템에서는 CPU 모듈의 스캔 타임(scan time)과 위치결정 모듈의 제어 주기가 서로 다르기 때문에 CPU 모듈과 위치결정 모듈의 데이터 교환 시점에 무작위적 변동이 발생하게 되고, 또한 특정 위치에 동기된 출력을 내보내는 출력 지연 시간에도 무작위적 변동이 발생하게 되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점들은 기존의 PLC 시스템이 적용되는 장비들의 정밀성을 저해하는 심각한 요인이 되고 있다.
본 발명의 실시예들은, PLC 위치 결정 장치로 하여금 특정 위치에서 정밀하게 활성화된 외부 제어용 출력 신호를 직접 생성하도록 함으로써, 외부 장비에 대한 PLC 시스템의 제어 정밀도를 개선하고 설계 및 제조가 용이함은 물론, 다양한 애플리케이션과 외부 장비에 안정적으로 적용할 수 있는 PLC 위치 결정 장치 및 방법과 PLC 시스템 기술을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 실시예들이 상기 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 아래의 기재로부터 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 장치는, 제어 주기마다 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부; 및 상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 결정 장치는, 상기 펄스 생성부가 상기 제어 주기마다 생성하는 펄스 신호의 펄스 개수를 결정하는 MPU(Micro Processing Unit)를 더 포함하고, 상기 펄스 생성부는, 상기 펄스 개수에 대응하는 펄스 신호를 생성한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 특정 위치의 값을 저장하는 동기위치 버퍼부; 상기 펄스 신호를 통해 상기 현재 위치의 값을 카운팅(counting)하는 펄스 계수부; 및 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값을 비교하여 양값이 동일하다고 판단하면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치 비교부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 위치 비교부에 의해 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값이 동일하다고 판단되면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치동기 출력 신호를 생성하는 온펄스 생성부를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 위치동기 출력 신호의 출력 지연 시간을 결정하는 출력 지연 레지스터; 및 상기 위치동기 출력 신호의 온(on) 상태 유지 시간을 결정하는 출력 길이 레지스터를 더 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 결정 장치는, 상기 현재 위치의 값에 대한 초기화 요청 신호를 생성하는 MPU(Micro Processing Unit)를 더 포함하고, 상기 펄스 계수부는, 상기 초기화 요청 신호를 수신하여 상기 현재 위치의 값을 초기화한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 펄스 계수부가 상기 현재 위치의 값을 초기화할 수 있도록 초기화 값을 저장하는 프리셋 위치 레지스터를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템은, 위치 결정 장치를 이용하여 외부 장치에 대한 제어를 수행하는 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템이며, 상기 PLC 시스템에 전력을 공급하는 파워 모듈; 및 상기 공급된 전력에 의해 구동하고 소정 제어 대상의 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치 결정 장치를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치 결정 장치는, 상기 제어 대상에 대한 제어 주기마다 상기 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부; 상기 제어 주기마다 생성되는 상기 펄스 신호의 펄스 개수를 결정하는 MPU(Micro Processing Unit); 및 상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 특정 위치의 값을 저장하는 동기위치 버퍼부; 상기 펄스 신호를 통해 상기 현재 위치의 값을 카운팅(counting)하는 펄스 계수부; 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값을 비교하여 양값이 동일한 지를 판단하는 위치 비교부; 및 상기 위치 비교부에 의해 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값이 동일하다고 판단되면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치동기 출력 신호를 생성하는 온펄스 생성부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 방법은, 상기 PLC 위치 결정 장치에서 제어 주기마다 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성 단계; 및 상기 위치 결정 장치에서 상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기존 PLC 시스템의 CPU 모듈이 시퀀스 프로그램을 통해 수행하던 동작들을 위치 결정 장치 자체에서 수행하도록 함으로써 외부 장비에 대한 PLC 시스템의 제어 정밀도를 개선하고 설계 및 제조를 용이하게 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, PLC 위치 결정 장치로 하여금 외부 장비에 대한 정밀 제어를 가능하게 하는 출력 신호를 직접 생성함은 물론, 상기 출력 신호의 출력 지연 시간 및 활성화 유지 시간을 지정할 수 있도록 함으로써 다양한 애플리케이션과 외부장비에 안정적으로 적용할 수 있다.
도 1은 일반적으로 구현 가능한 PLC 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 일반적 PLC 시스템에 사용되는 위치결정 모듈을 나타낸 블록도.
도 3은 일반적 PLC 시스템의 CPU 모듈, 위치결정 모듈 및 출력 모듈의 동작 타이밍을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 장치를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 도 4의 위치동기 출력 생성부의 일례를 나타낸 블록도.
도 7은 도 6의 온펄스 생성부 동작의 일례를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 관한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 설명을 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 일반적으로 구현 가능한 PLC 시스템이 블록도로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 PLC 시스템(100)은 파워 모듈(110), CPU 모듈(120), 위치결정 모듈(130), 출력 모듈(140), 기타모듈(150)들을 포함한다. PLC(Programmable Logic Controller)는 기존의 각종 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 마이크로프로세서를 이용한 프로그램으로 제어할 수 있도록 통합시킨 장치이다. NEMA(National Electrical Manufacturers Association)에서는 "디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통한 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산 등과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고, 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 전자 장치"라고 정의하고 있다. 또한, PLC는 시퀀스 제어는 물론 산술 연산, 논리 연산, 함수 연산, 조절 연산 및 데이터 처리 등을 수행하고, 기존의 릴레이에 비해 제어 기능의 신뢰성이 뛰어나며, 제어 내용을 손쉽게 수정 및 변경할 수 있다. 이러한 PLC는 공정 제어 기기를 비롯한 각종 자동화 시스템에 폭넓게 사용되며, 특히 컴퓨터와의 통신이 가능해 컴퓨터 통합 생산(CIM:Computer Integrated Manufacturing) 구축에 있어서도 필수 불가결한 요소에 해당한다.
도 2에는 일반적 PLC 시스템에 사용되는 위치결정 모듈이 블록도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 위치결정 모듈(130)은 MPU(Micro Processor Unit: 131), PLC 인터페이스부(132), RAM(133), ROM(134), 펄스 생성기(136), 절연 회로(137) 및 입출력 컨넥터(138)를 포함한다. 상기 MPU(131)는 전반적인 제어를 담당하고, 상기 PLC 인터페이스부(132)는 상기 PLC 시스템(100)의 CPU 모듈(120)과 데이터 교환을 수행한다. 일반적으로 펄스 출력 타입의 위치결정 모듈들은 FPGA(Field-Programmable Gate Array: 135) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit: 135)을 통해 상기 펄스 생성기(136)를 구현한다. 상기 펄스 생성기(136)에서 생성된 펄스는 상기 절연 회로(137)와 상기 입출력 커넥터(138)를 통하여 서보 드라이브(Servo Drive)로 출력된다. 이와 같이, PLC 시스템에 장착되어 동작하는 위치결정 모듈의 주요 기능은 서보 드라이브를 구동하기 위한 펄스를 출력하는 것이다.
상기 위치결정 모듈(130)은 서보 드라이브를 구동하기 위한 위치결정 데이터(목표 위치, 목표 속도, 가/감속 시간 등)를 가지고 있다. 상기 PLC 시스템(100)의 CPU 모듈(120)은 위치결정 모듈(130)의 위치결정 데이터 또는 특정 위치, 속도등에 의해 기동 명령을 실행한다. 상기 위치결정 모듈(130)은 상기 CPU 모듈(120)로부터 기동 명령을 수신하여 그에 따라 펄스를 생성하게 되고, 제어 주기마다 출력된 위치 값을 상기 CPU 모듈(120)로 전달한다. 상기 CPU 모듈(120)에서는 위치결정 모듈(130)의 현재 출력된 위치 값을 계속 모니터링하여 특정 위치가 되면 상기 출력 모듈(140)을 구동시키며, 애플리케이션에 따라 커팅, 이송, 유압제어 등 장비(160)를 제어하는 시퀀스 동작을 수행한다. 그러나, 상기 PLC 시스템(100)의 스캔 타임과 상기 위치결정 모듈(130)의 제어 주기 그리고 상기 출력 모듈(140)에 데이터를 전송하는 시간이 서로 적정하게 매칭되지 않음에도 상기 CPU 모듈(120)이 상기 위치결정 모듈(130)로부터 특정 위치를 확인하여 상기 출력 모듈(140)로 출력을 내보내기 때문에, 일정하지 않은 지연 시간이 발생하게 되며 외부 장비(160)를 정밀하게 구동할 수 없는 문제가 발생하는 것이다.
도 3에는 일반적 PLC 시스템의 CPU 모듈, 위치결정 모듈 및 출력 모듈의 동작 타이밍이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PLC(100)의 CPU 모듈(120)은 시퀀스 프로그램을 작성하여 동작한다. 일반적으로 시퀀스 프로그램이 동작하는 시간을 스캔 타임(scan time: 11)이라고 한다. 이러한 스캔 타임(11)은 프로그램에 따라 가변적이거나 일정한 주기를 갖는다. 1 스캔 타임(11) 안에 상기 CPU 모듈(120)은 상기 위치결정 모듈(130)에 데이터 쓰기와, 위치결정 모듈의 데이터를 읽어오는 위치결정 모듈 데이터 교환(12)을 수행한다. 상기 위치결정 모듈(130)은 일반적으로 일정한 제어 주기(13)로 동작한다. 상기 위치결정 모듈(130)은 상기 펄스 생성기(136)에 상기 제어 주기(13)마다 출력해야 할 펄스의 개수를 전송하게 된다. 상기 위치결정 모듈(130) 상기 제어 주기(13)마다 현재 출력한 위치 및 속도, 그리고 기타 위치결정 모듈의 상태 값을 상기 CPU 모듈(120)에 전달하는 위치결정 모듈 상태 쓰기(14)를 수행한다. 상기 CPU 모듈(120)은 이러한 위치결정 모듈 상태 쓰기(14)가 수행된 후 위치결정 모듈 데이터 교환(12)을 통하여 상기 위치결정 모듈(130)의 데이터를 읽어올 수 있다(15). 상기 CPU 모듈(120)의 시퀀스 프로그램에서는 프로그램 조건에 따라 상기 출력 모듈(140)에 출력을 활성화하는 명령을 전달한다(16).
이와 같이, 위치결정 모듈(130)을 사용하는 PLC 시스템(100)이 장비(160)를 제어하는 주요한 기능은 상기 위치결정 모듈(130)로부터 현재 위치를 모니터링하여 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 출력 모듈(140)에 출력을 활성화(on)시키는 것이다. 그러나, 이러한 경우 상기 CPU 모듈(120)이 상기 위치결정 모듈(130)로부터 현재 위치 읽기(15)를 수행하는데 시간지연이 발생하게 되고, 또한 상기 CPU 모듈(120)이 위치결정 모듈(130)로부터 읽어온 위치가 제어를 수행해야 하는 동기 위치인지를 판단하여 상기 출력 모듈(140)에 출력 활성화 명령을 전달(16)하는데에도 시간 지연이 발생하게 된다. 더욱이, 상기 CPU 모듈(120)의 스캔 타임(11)과 상기 위치결정 모듈(130)의 제어 주기(13)가 서로 다르기 때문에 상기 위치결정 모듈(130)에서 상태 쓰기(14)를 수행하는 시점과 상기 CPU 모듈(120)에서 위치결정 모듈 데이터 교환(12)을 수행하는 시점이 매번 달라지는 문제점이 있다. 따라서, 상기 CPU 모듈(120)이 시퀀스 프로그램을 통해 위치 비교를 수행하는 시점이 불일정하게 되고 특정 위치에 동기된 출력을 내보낼 때 발생하는 출력 지연 시간(17)도 불일정하게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점들은 외부 장비(160)를 제어하는데 있어서 정밀성을 저해하는 심각한 요인이 된다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 장치가 블록도로 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 위치 결정 방법이 흐름도로 도시되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 PLC 위치 결정 장치(400)는 펄스 생성부(452) 및 위치동기 출력 생성부(454)를 포함한다. 또한, 상기 PLC 위치 결정 장치(400)의 동작을 전반적으로 제어하는 MPU(410), PLC 시스템의 CPU 모듈과 데이터 교환을 수행하는 PLC 인터페이스부(132), 데이터 쓰기 및 읽기가 가능한 RAM(133), 데이터 읽기가 가능한 ROM(134), 상기 PLC 위치 결정 장치(400)의 출력 신호를 내보내기 위한 절연 회로(137) 및 입출력 컨넥터(138) 등을 더 포함할 수 있다. 상기 PLC 위치 결정 장치(400)는, PLC 시스템에 전력을 공급하는 파워 모듈로부터 전력을 공급받아 구동하고 소정 제어 대상의 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행한다.
더욱 구체적으로 설명하면, 우선 상기 펄스 생성부(452)는 제어 주기마다 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성한다(S510). 이 경우, 상기 MPU(410)는 상기 제어 주기마다 생성하는 펄스 신호의 펄스 개수를 결정하고, 상기 펄스 생성부(452)는 상기 펄스 개수에 대응하는 펄스 신호를 생성할 수 있다.
그 다음, 상기 위치동기 출력 생성부(454)는 상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행한다(S520 내지 S550).
일 실시예에 있어서, 본 발명의 실시예들에 따른 위치 결정 장치(400)는, 예컨대 상기 펄스 생성부(452)가 구현되는 FPGA(Field-Programmable Gate Array: 450)의 내부에 상기 위치동기 출력 생성부(454)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 위치 결정 장치(400)는 FPGA 내부에 제어 대상에 관한 현재 위치를 계수(counting)하고 상기 현재 위치와 제어를 수행할 특정 위치를 비교하여 상기 특정 위치에 동기된 출력 신호를 생성할 수 있는 로직을 구성함으로써 소정의 출력 회로를 포함할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예들은 기존 PLC의 CPU 모듈이 시퀀스 프로그램을 통해 수행하던 동작들을 위치 결정 장치 자체에서 수행할 수 있도록 함으로써 외부 장비에 대한 PLC 시스템의 제어 정밀도를 개선하고 설계 및 제조를 용이하게 한다.
도 6에는 상기 위치동기 출력 생성부(454)의 일례가 블록도로 도시되어 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 위치동기 출력 생성부(454)는 동기위치 버퍼부(614), 펄스 계수부(620) 및 위치 비교부(630)를 포함할 수 있다.
상기 동기위치 버퍼부(614)는 상기 제어 대상에 대한 제어가 수행되어야 할 특정 위치의 값을 저장하고 있다. 실시예에 따라 상기 동기위치 버퍼부(614)는 복수의 동기위치 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 펄스 계수부(620)는 상기 펄스 신호를 통해 상기 현재 위치의 값을 카운팅(counting)한다(S520). 예컨대, 상기 펄스 계수부(620)는 상기 펄스 생성부(452)에서 생성된 펄스 신호가 입력될 때마다 상기 입력된 펄스 신호에 따라 이미 출력된 위치 값을 증가 또는 감소시켜 상기 현재 위치의 값을 계산한다. 그리고, 상기 위치 비교부(630)는 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값을 비교하여(S530) 양값이 동일하다고 판단하면(S540) 상기 제어 대상에 대한 제어가 수행되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부(454)는 온펄스(On Pulse) 생성부(640)를 더 포함하고, 상기 온펄스 생성부(640)는 상기 위치 비교부(630)에 의해 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값이 동일하다고 판단되면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치동기 출력 신호를 생성할 수 있다(S550).
더욱 구체적으로 설명하면, 상기 위치 비교부(630)는 상기 펄스 계수부(220)에 의해 계수된 펄스 값인 현재 위치의 값과, 예컨대 사용자에 의해 설정된 상기 동기위치 버퍼부(614)의 동기위치 버퍼 1의 값을 비교한다. 상기 현재 출력 위치 값과 상기 동기위치 버퍼 1의 값이 동일하면, 상기 위치 비교부(630)는 위치동기On 신호를 생성한다. 상기 위치동기On 신호는 상기 온펄스 생성부(640)로 입력된다. 실시예에 따라, 상기 위치동기On 신호는 상기 동기위치 버퍼부(614)에도 입력될 수 있는데, 이때 상기 위치동기On 신호가 활성화(on)되면 상기 동기위치 버퍼부(614)는 동기위치 버퍼 2의 값을 상기 위치 비교부(230)로 전달하여 다음 동기 위치 비교에 사용되도록 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 위치동기 출력 생성부(454)는 출력 지연 레지스터(616) 및 출력 길이 레지스터(618)를 더 포함하고, 상기 출력 지연 레지스터(616)는 상기 위치동기 출력 신호의 출력 지연 시간을 결정하고, 상기 출력 길이 레지스터(618)는 상기 위치동기 출력 신호의 온(on) 상태(활성화 상태) 유지 시간을 결정할 수 있다.
도 7에는 온펄스 생성부(640) 동작의 일례가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 위치 비교부(630)에서 상기 위치동기On 신호가 생성되면, 상기 온펄스 생성부(640)는 상기 출력 지연 레지스터(616)에 의해 결정된 시간만큼 지난 후에 상기 위치동기 출력 신호를 활성화(on) 시킨다. 또한, 상기 출력 길이 레지스터(618)에 의해 결정된 시간만큼 상기 위치동기 출력 신호의 온(on) 상태를 유지한 후 오프(off) 시킨다. 일 실시예에 있어서, 설계자 또는 사용자는 상기 출력 지연 레지스터(616)의 출력 지연 시간 및 상기 출력 길이 레지스터(618)의 출력 유지 시간을 미리 설정할 수 있다. 이 경우, 동기 위치 검출 후 상기 위치동기 출력 신호가 생성되기까지의 지연 시간을 임의로 결정할 수 있으므로 애플리케이션에 따라 유연한 활용이 가능하게 된다. 또한, 상기 위치동기 출력의 온 상태 유지 시간을 임의로 결정할 수 있으므로 상기 위치동기 출력 신호를 인식하는 다양한 외부 장비에 안정적으로 적용할 수 있게 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 MPU(410)는 상기 현재 위치의 값에 대한 초기화 요청 신호를 생성하고, 상기 펄스 계수부(620)는 상기 초기화 요청 신호를 수신하여 상기 현재 위치의 값을 초기화할 수 있다. 이때, 상기 위치동기 출력 생성부(454)는 상기 펄스 계수부(620)가 상기 현재 위치의 값을 초기화할 수 있도록 초기화 값을 저장하는 프리셋 위치 레지스터(612)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프리셋 위치 레지스터(612), 상기 동기위치 버퍼부(614), 상기 출력 지연 레지스터(616) 및 상기 출력 길이 레지스터(618)는, 사용자 설정이 가능한 일종의 레지스터부(610)로 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자는 상기 위치 결정 장치(400)의 기능을 설정하는 소프트웨어 툴을 가지고 상기 레지스터부(610)를 설정하게 된다. 상기 프리셋 위치 레지스터(612)에는 사용자가 원점복귀 기능 또는 현재위치프리셋 기능 등을 수행할 때 필요한 초기화 값을 설정한다. 상기 동기위치 버퍼부(614)에는 상기 위치동기 출력 신호가 출력되기 원하는 특정 동기 위치를 설정한다. 실시예에 따라 상기 동기위치 버퍼부(614)는 해당 애플리케이션에 따라 복수의 동기위치 버퍼를 포함할 수 있다. 상기 출력 지연 레지스터(616)에는 상기 위치동기On 신호가 검출된 후 상기 위치동기 출력 신호를 출력하기까지의 지연 시간 값을 설정한다. 상기 출력 길이 레지스터(618)에는 상기 위치동기 출력 신호의 활성화(On) 유지 시간 값을 설정한다. 이와 같은 설정 후, 상기 MPU(410)에서 원점복귀 기능 또는 현재위치프리셋 기능 등 위치를 변경하는 기능이 실행되면 상기 MPU(410)는 프리셋 신호를 발생시킨다. 상기 프리셋 신호가 발생되면 상기 펄스 계수부(620)는 상기 프리셋 위치 레지스터(612)에 설정된 값으로 현재 위치의 값을 초기화한다.
그 다음, 상기 위치동기 출력 생성부(454)가 생성한 위치동기 출력 신호는 상기 절연 회로(460) 및 상기 입출력 커넥터(470)를 통해 제어 대상으로 전달된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 위치 결정 장치가 PLC 시스템에 적용되는 경우, PLC 시스템의 CPU 모듈 대신 상기 위치 결정 장치가 제어 대상에 대한 제어 신호(위치동기 출력 신호)를 생성하게 된다.
일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 실시예들을 마이크로프로세서상에 시스템 온 칩(system on chip) 형태로 구현하여 상기 마이크로프로세서로 하여금 상기와 같은 PLC의 위치 결정 방법 내지 기능들을 수행하도록 할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들을 마이크로프로세서로 구현하는 경우 각종 시스템의 크기를 줄일 수 있고, 조립 과정을 단순화시킬 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있는 등의 이점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 PLC 위치 결정 장치 자체에 소정의 출력 회로에 해당하는 위치동기 출력 생성부를 포함하고, 상기 위치동기 출력 생성부로 하여금 펄스 생성기에서 생성된 펄스 신호를 실시간으로 카운팅하도록 함으로써, 현재 위치와 동기 위치를 1 펄스 단위까지 비교할 수 있음은 물론 외부 장비 제어를 위한 정밀한 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 출력 지연 레지스터, 출력 길이 레지스터 및 온펄스 생성부 등을 통해, 제어 신호를 출력하기까지의 지연 시간과 상기 제어 신호의 길이를 설정할 수 있도록 함으로써, 다양한 애플리케이션에 적용가능하고 안정적인 제어 신호들을 생성할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대해 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 본질적 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
400 : 위치 결정 장치 410 : MPU (Micro Processor Unit)
420 : PLC 인터페이스 430 : RAM
440 : ROM 450 : FPGA 또는 ASIC
452 : 펄스 생성부 454 : 위치동기 출력 생성부
460 : 절연 회로 470 : 입출력 커넥터

Claims (11)

  1. PLC(Programmable Logic Controller)에 사용되는 위치 결정 장치에 있어서,
    제어 주기마다 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부; 및
    상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성부를 포함하고,
    상기 위치동기 출력 생성부는,
    상기 특정 위치의 값을 저장하는 동기위치 버퍼부;
    상기 펄스 신호를 통해 상기 현재 위치의 값을 카운팅(counting)하는 펄스 계수부; 및
    상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값을 비교하여 양값이 동일하다고 판단하면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치 비교부를 포함하는 PLC 위치 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 결정 장치는, 상기 펄스 생성부가 상기 제어 주기마다 생성하는 펄스 신호의 펄스 개수를 결정하는 MPU(Micro Processing Unit)를 더 포함하고,
    상기 펄스 생성부는, 상기 펄스 개수에 대응하는 펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 PLC 위치 결정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 위치 비교부에 의해 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값이 동일하다고 판단되면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치동기 출력 신호를 생성하는 온펄스 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 위치 결정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 위치동기 출력 생성부는,
    상기 위치동기 출력 신호의 출력 지연 시간을 결정하는 출력 지연 레지스터; 및
    상기 위치동기 출력 신호의 온(on) 상태 유지 시간을 결정하는 출력 길이 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 위치 결정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 결정 장치는, 상기 현재 위치의 값에 대한 초기화 요청 신호를 생성하는 MPU(Micro Processing Unit)를 더 포함하고,
    상기 펄스 계수부는, 상기 초기화 요청 신호를 수신하여 상기 현재 위치의 값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 PLC 위치 결정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치동기 출력 생성부는, 상기 펄스 계수부가 상기 현재 위치의 값을 초기화할 수 있도록 초기화 값을 저장하는 프리셋 위치 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 위치 결정 장치.
  8. 위치 결정 장치를 이용하여 외부 장치에 대한 제어를 수행하는 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템에 있어서,
    상기 PLC 시스템에 전력을 공급하는 파워 모듈; 및
    상기 공급된 전력에 의해 구동하고 소정 제어 대상의 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치 결정 장치를 포함하고,
    상기 위치 결정 장치는,
    상기 제어 대상에 대한 제어 주기마다 상기 제어 대상의 위치를 나타내는 펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부; 및
    상기 펄스 신호를 이용하여 상기 제어 대상의 현재 위치를 판단하고, 상기 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 상기 제어 대상에 대하여 상기 특정 위치에 동기된 제어를 수행하는 위치동기 출력 생성부를 포함하고,
    상기 위치동기 출력 생성부는,
    상기 특정 위치의 값을 저장하는 동기위치 버퍼부;
    상기 펄스 신호를 통해 상기 현재 위치의 값을 카운팅(counting)하는 펄스 계수부;
    상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값을 비교하여 양값이 동일한 지를 판단하는 위치 비교부; 및
    상기 위치 비교부에 의해 상기 특정 위치의 값과 상기 현재 위치의 값이 동일하다고 판단되면 상기 제어가 수행되도록 하는 위치동기 출력 신호를 생성하는 온펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위치 결정 장치는,
    상기 제어 주기마다 생성되는 상기 펄스 신호의 펄스 개수를 결정하는 MPU(Micro Processing Unit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 위치동기 출력 생성부는,
    상기 위치동기 출력 신호의 출력 지연 시간을 결정하는 출력 지연 레지스터; 및
    상기 위치동기 출력 신호의 온(on) 상태 유지 시간을 결정하는 출력 길이 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템.
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