KR101604916B1 - 입력 채널별 절연 구조 및, 상기 구조를 포함하는 온도 제어 장치 및, 온도 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예의 온도 제어 장치는, 입력 수단으로서, 복수의 온도 센서들로부터 전달되는 측정 값을 디지털 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부; 상기 아날로그 디지털 변환부로부터 전달되는 측정 값과, 기설정된 목표 값을 비교하여 PID 연산을 수행하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단으로부터 전달되는 PWM 제어 신호를 외부로 전달하는 출력 수단;을 포함하고, 상기 아날로그 디지털 변환부와 상기 온도 센서 사이에는 온도 센서별 절연을 위한 입력측 절연부가 마련되고, 상기 입력측 절연부는 상기 온도 센서 각각에 연결되고, 상기 제어 수단은 상기 입력측 절연부들을 순차적으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.

Description

입력 채널별 절연 구조 및, 상기 구조를 포함하는 온도 제어 장치 및, 온도 제어 방법{Structure for insulating input channels, temperature control apparatus comprising the structure, and method for controlling temperature}
본 발명은 논리 연산 제어 장치(Programmable Logic Controller, 이하 PLC)를 구성하는 온도 제어 장치 및, 온도 제어 방법에 대한 것으로서, 특히, 온도 센서의 각 채널들의 절연을 단일의 아날로그 디지털 변환기로 수행할 수 있는 구조에 대한 것이다.
PLC에서 온도 제어를 위한 일반적인 구성은 입력 모듈과 출력 모듈을 사용함으로써, 2개의 PLC 베이스 슬롯을 점유하며, 각 모듈의 운전 설정을 독립적으로 하여야 하는 불편함이 있었다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 한 개의 PLC 베이스 슬롯을 점유하는 모듈에 온도 입력, PID 연산 및 트랜지스터 출력 기능을 포함하여 복잡성과 비효율성을 줄일 수 있다. 이러한 경우는, PID 제어 성능이 PLC CPU의 스캔 시간에 영향을 받는다는 단점과, PLC CPU에 이상이 발생했을 때에 온도 제어가 중단되는 단점을 해결될 가능성도 있다.
이와 같은 한 개의 슬롯만 점유하는 형태의 온도 제어 모듈은, 산업 현장에서 입력 채널별로 절연 특성이 확보되는 것이 요구된다. 입력 채널별 절연을 확보하기 위해서는, 채널별로 같은 하드웨어를 구성하여야 하므로, 모듈 구성에 많은 비용이 요구된다.
아날로그 제품들은 많은 산업적 응용을 위하여 채널 간 절연 내압이 요구되고 있다. 따라서, 다중화기(multiplexer)를 사용하는 제품은 제작 비용과, 공간의 제약을 극복할 수는 있지만, 채널 간 절연 내압을 만족시킬 수 없다. 그리고, 입력 채널별 절연된 형태로 구성된 제품은, 채널간 절연 내압을 제시할 수는 있지만, 제작 비용과 공간의 제약에 큰 단점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제조 비용을 절감하면서도 공간의 제약을 극복할 수 있으며, 입력 채널별 절연된 형태로 구성된 온도 제어 장치를 제안하고자 한다. 그리고 이러한 구성에 의해서도, 효과적인 열전대 입력과, 트랜지스터 출력 기능을 원활히 수행할 수 있는 온도 제어 장치를 제안하고자 한다.
본 실시예의 온도 제어 장치는, 입력 수단으로서, 복수의 온도 센서들로부터 전달되는 측정 값을 디지털 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부; 상기 아날로그 디지털 변환부로부터 전달되는 측정 값과, 기설정된 목표 값을 비교하여 PID 연산을 수행하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단으로부터 전달되는 PWM 제어 신호를 외부로 전달하는 출력 수단;을 포함하고, 상기 아날로그 디지털 변환부와 상기 온도 센서 사이에는 온도 센서별 절연을 위한 입력측 절연부가 마련되고, 상기 입력측 절연부는 상기 온도 센서 각각에 연결되고, 상기 제어 수단은 상기 입력측 절연부들을 순차적으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 절연 구조 및, 이러한 구조를 포함하는 온도 제어 장치는, PLC의 여러 모듈 중에서 열전대 입력과 트랜지스터 출력 기능을 갖는 온도 제어 모듈로서, 열전대 입력 모듈과 트랜지스터 출력 모듈을 하나의 모듈에 일체화할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 채널 간 PCB 평면 구성을 독립적으로 갖지 않은 상태에서도 채널 간 절연 특성을 갖을 수 있는 장점이 있다.
또한, 이러한 구성은 단일 PCB 평면으로 구성된 입력 수단에 채널 간 절연이라는 신뢰적 특성을 부가한 것으로, 산업용 현장에 필요한 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 온도 제어 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 실시예의 온도 제어 장치에서 입력 채널별 절연을 수행하는 입력측 절연부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시예의 온도 제어 장치의 제어 수단을 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 온도 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 내용에 대해서 첨부되는 도면과 함께 상세히 설명하여 본다.
도 1은 본 발명의 온도 제어 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 실시예의 온도 제어 장치는, 측정 대상의 온도 값에 대한 열전대 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 입력 수단과, 상기 입력 수단에서 변환된 측정 값과 목표 값을 비교하여 PID 제어를 수행하는 제어 수단(200)과, 상기 제어 수단(200)의 제어에 따라 상기 PID 제어의 결과 값을 외부로 출력하는 출력 수단(300)을 포함한다.
그리고, 상기 입력 수단은, 측정 대상의 온도 값에 대한 열전대(40)의 출력 신호, 즉, 발생된 기전력을 입력받아 디지털 변환하는 아날로그 디지털 변환부(100)를 포함한다. 또한, 상기 아날로그 디지털 변환부(100)와 열전대(40) 사이에서 각 채널을 형성하는 열전대(40)들을 개별적으로 절연하기 위한 입력측 절연부(50)가 마련되고, 열전대 각각에 별도의 채널을 형성하기 위한 입력측 절연부(50)들은 채널 간 하나의 보드내에 마련될 수 있다. 그리고, 이러한 입력측 절연부(50)의 상세 구성에 대해서는 구체적인 도면과 함께 후술하여 본다.
또한, 상기 제어 수단(200)은 PLC CPU(500)와 통신을 수행하고, PLC CPU(500)로부터 전달되는 파라미터를 연산하여 PID 연산에 따른 PWM 제어 신호를 출력 수단(300)으로 전달한다.
그리고 상기 아날로그 디지털 변환부(100)와 제어 수단(200) 사이에는, 아날로그 디지털 절연부(51)가 더 마련될 수 있으며, 스위칭 소자의 역할을 수행할 수 있다. 그리고 상기 아날로그 디지털 절연부(51)는 광 절연체(opto-isolator)로 구성될 수 있다.
상기 출력 수단(300)은 상기 제어 수단(200)으로부터 전달되는 PWM 제어 신호와, 제어 수단(200)에서 PID 연산된 조정값을 외부로 전달하는 역할을 수행하고, 달링턴 트랜지스터를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어 수단(200)과 출력 수단(300) 사이에도 스위칭을 위한 출력측 절연부(52)가 마련될 수 있으며, 상기 출력측 절연부(52)는 광 절연체로 구성될 수 있다.
도 2는 본 실시예의 온도 제어 장치에서 입력 채널별 절연을 수행하는 입력측 절연부를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 실시예의 온도 제어 장치의 제어 수단을 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예의 온도 제어 장치의 입력 수단은 한 개의 정전류원(103)과, 기준접점 보상을 위한 서미스터(104)와, 아날로그 다지털 변환부(100)의 기준 전압 발생을 위한 기준 전압 발생기(voltage reference, 107)와, 기준 접점 보상을 위해 사용되는 기준 저항(108)을 포함한다.
그리고, 본 실시예의 입력 수단은 센서 도선을 연결하는 두 개의 단자(11,12)가 각각의 채널별로 마련되어야 한다.
특히, 입력 채널이 되는 열전대(40) 각각을 절연시키기 위한 구성이 차지하는 면적을 줄일 수 있으면서, 그 제조 비용 또한 절감할 수 있는 상기 입력측 절연부(50)에 대해서 자세히 살펴본다.
먼저, 도 2를 참조하면, 실시예에 따라 각각의 입력 채널이 되는 열전대들에 대한 절연을 수행하는 입력측 절연부(50)가 상세히 도시되어 있다. 특히, 입력 채널로서, 온도 센서 중 하나인 열전대(40)가 구비되는 것에 의하여, 각각의 절연부들은 하나의 열전대와 전기적인 연결을 위하여 2선 연결이 이루어져야 한다.
상기 입력측 절연부(50)는 입력 채널별 절연을 위한 구조로 제안되며, 상기 입력측 절연부(50)는 마련되는 열전대(40)의 개수와 동일한 개수만큼 마련될 수 있다.
그리고 상기 입력측 절연부(50)는 SSR(Solid State Relay)로 구성되며, 상기 SSR은 발광 다이오드와 포토 트랜지스터로 각각 구성된다. 이하의 설명에서는, 복수의 열전대 중에서 제 1 열전대(40)를 중심으로 채널별 절연 구조를 설명한다.
상기 열전대(40)의 플러스 단자(11)는 제 1 SSR(501)의 포토 트랜지스터의 한쪽 단자에 연결되어 있고, 열전대(40)의 마이너스 단자(12)는 제 2 SSR(502)의 포토 트랜지스터의 한쪽 단자에 연결되어 있다. 그리고 제 1 SSR(501)의 발광 다이오드의 애노드와 제 2 SSR(502)의 발광 다이오드의 캐소드는 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 SSR(502)의 발광 다이오드의 애노드는 VCC 전원과 연결된다.
그리고 제어 수단(200)의 제어부로부터 전달되는 제어 신호는 한 쌍의 SSR 중에서 제 1 SSR(501)의 캐소드로 전달된다. 따라서, 첫번째 채널(11,12)에 연결된 열전대(40)의 기전력을 아날로그 디지털 변환부(100)로 전달하기 위하여 상기 제어 수단(200)은 제 1 SSR(501)의 LED에 로우(low) 신호를 전달한다.
제어 수단(200)으로부터 전달된 제어 신호에 의하여 제 2 SSR(502) 및 제 1 SSR(501)은 전기적으로 연결되고, 제 2 SSR(502)의 애노드에 연결된 전원이 제 2 SSR(502) 및 제 1 SSR(501)에 공급될 수 있다.
이러한 방법을 통하여, 하나의 열전대로 이루어진 각 채널의 열전대 기전력을 상기 아날로그 디지털 변환부(100)로 전달하는 것이 가능하다. 이때, 한 쌍의 SSR을 통하여 한 채널의 열전대가 연결된 경우에는, 다른 열전대의 채널이 연결되지 않도록 상기 제어 수단(200)은 차례대로 제어할 필요가 있다. 즉, 결정된 순서에 따라 순차적으로 입력측 절연부를 구성하는 제 1 SSR로 제어 신호를 전달할 필요가 있다.
상기 아날로그 디지털 변환부(100)에 전달된 열전대 신호는 상기 기준 전압 발생기(107)에서 생성된 기준 전압을 사용하여 아날로그 디지털 변환하고, 기준접점 보상을 위한 상기 서미스터(104) 신호는 상기 기준 저항(108)을 사용하여 아날로그 디지털 변환한다. 기준 접점 보상을 위해서, 상기 서미스터(104)에 일정한 전류를 흘러주어 상기 서미스터(104)에서 생성되는 전압을 측정해내는 방법을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 열전대에서 발생하는 기전력이 0℃를 기준으로 발생된 경우라면, 실온을 측정하여, 그 만큼 보상하여야 하기 때문에, 실온을 측정하기 위한 서미스터(104)에서 생성되는 전압을 측정할 필요가 있다.
이러한 구성을 위하여 입력 수단을 구성하는 아날로그 디지털 변환부(100)는 복수의 전압 기준(voltage reference) 단자를 가지고 있어야 하며, 상기 제어 수단(200)을 통하여 센서별 신호의 전압 기준 선택이 가능하도록 시리얼 인터페이스가 지원되어야 한다.
한편, 열전대 센서로부터 발생하는 기전력은 그 크기가 매우 작기 때문에, 상기 아날로그 디지털 변환부(100)의 앞단에는 아날로그 신호를 증폭하기 위한 증폭부가 더 마련될 수 있다. 그리고 열전대 변환의 기준이 되는 2가지 전압 기준과 저항 기준 중에서, 전압 기준으로 사용되는 정전압 발생부(107)는 개별 부품으로 구성되거나, 이러한 전압 기준이 포함된 아날로그 디지털 변환부(100)일 경우에는 별도로 구성하지 않아도 좋다.
기준 접점 보상을 위하여 사용되는 정전류원(constant current source)은 제품을 사용하는 온도에 따라 그 크기가 변할 수 있지만, 상기 기준 저항(108)을 이용한 구성에서는 이러한 변화가 온도 측정 품질에 미치는 영향은 다음과 같은 이유로 소거될 수 있다.
온도 변화에 따라 정전류원의 크기가 증가하면, 상기 기준 저항(108)에 인가되는 전압도 증가함으로써, 상기 아날로그 디지털 변환부(100)가 받아들일 수 있는 입력 전압 범위가 커지게 된다. 반면에, 정전류원의 크기가 감소하면, 상기 기준 저항(108)에 인가되는 전압도 감소함으로써, 상기 아날로그 디지털 변환부(100)가 받아들일 수 있는 입력 전압 범위가 작아지게 된다. 일정한 아날로그 신호의 측정 비율을 유지하기 위한 이러한 구성은, 온도 드리프트의 영향을 최소화할 수 있는 방법이 된다.
그 다음, 본 발명의 제어 수단의 구성을 도 3을 참조하여 자세히 설명하여 본다.
도 3을 참조하면, 실시예의 제어 수단(200)은 외부의 PLC CPU로부터 기설정된 파라미터를 전달받는 통신부(204)와, 온도 센서인 열전대로부터 측정되는 온도 값과 기설정된 목표 값으로 PID 제어를 수행함으로써 조정값을 연산하는 PID 연산부(201)와, 상기 기설정된 파라미터가 저장되는 메모리(202)와, 상기 PID 연산부(201)에 의해 연산된 조정값을 이용하여 PWM 제어신호를 생성하고, 생성된 PWM 제어신호를 상기 출력 수단으로 전달하는 제어부(203)를 포함한다.
그리고 상기 제어부(203)는 상기 기설정된 파라미터를 이용하여 상기 입력 수단인 아날로그 디지털 변환부로 입력되는 신호의 종류를 판단하고, 상기 신호의 종류에 따라 아날로그 디지털 변환부(100)에 의한 디지털 변환을 제어한다. 그리고 상기 제어부(203)는 PID 연산부(201)가 연산한 조정값과, 상기 기설정된 파라미터를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성하고, 상기 PWM 제어 신호를 출력 수단으로 전달함으로써 연산된 조정값의 반영이 이루어지도록 한다.
상세히, 상기 PID 연산부(201)는 측정값(PV)이 목표치(SV)가 되도록 조정값(MV)을 연산하는 PID 연산을 수행한다. 그리고 상기 메모리(202)에는 상기 통신부(204)가 전달받은 파라미터가 저장되고, 상기 PID 연산부(201)가 연산한 조정값(MV) 역시 저장될 수 있다.
한편, 상기 출력 수단(300)은 상기 PWM 제어 신호에 따라 상기의 연산한 조정값을 외부로 출력하는 달링턴 트랜지스터를 포함할 수 있다. 이때, 출력 수단(300)에는 냉각 출력을 위한 결선 및 가열 출력을 위한 결선이 형성되며, 상기 입력 수단, 제어 수단(200), 및 출력 수단(300) 사이에는 절연부들이 각각 마련된다. 예를 들어, 입력 수단을 구성하는 아날로그 디지털 변환부(100)와, 제어 수단(200) 사이에는 아날로그 디지털 절연부(51)가 마련되고, 상기 제어 수단(200)과 출력 수단(300) 사이에는 출력측 절연부(52)가 각각 마련될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 아날로그 디지털 절연부(51)와, 출력측 절연부(52)는 광 절연체로 구성된다.
본 발명의 절연 구조 및, 이러한 구조를 포함하는 온도 제어 장치는, PLC의 여러 모듈 중에서 열전대 입력과 트랜지스터 출력 기능을 갖는 온도 제어 모듈로서, 열전대 입력 모듈과 트랜지스터 출력 모듈을 하나의 모듈에 일체화하는 것이다. 그리고 이와 함께, 채널간 플레인 구성을 독립적으로 갖지 않은 상태에서도 채널간 절연 특성을 갖는 구조가 제안되었다.
이러한 구성은 단일 PCB 평면으로 구성된 입력 수단에 채널간 절연이라는 신뢰적 특성을 부가한 것으로, 산업용 현장에 필요한 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.
본 실시예의 입력측 절연부(50)는 SSR이 갖는 입출력 절연 전압(I/O isolation voltage)의 절대 최대 정격(absolute maximum rating)을 제품의 채널간 절연 규격으로 제공할 수 있게 함으로써, 아날로그 입력 경로에 유기되는 과전압으로부터 내부 회로를 보호할 수 있는 수단이 된다.
또한, 본 발명은 종래의 열전대 측정 오차를 줄이기 위하여, 두 개의 기준을 이용함으로써, 열전대 측정 시에 정밀한 전압 기준을 사용한다. 그리고 기준 접점 보상 시에는 온도 드리프트의 영향을 최소화할 수 있는 저항 기준을 사용함으로써, 정밀한 열전대 측정 결과를 얻을 수 있다. 이러한 구성은, 2 이상의 기준과, 그 기준의 전환이 가능하도록 시리얼 인터페이스를 갖는 상기 아날로그 디지털 변환부(100)에 의하여 달성될 수 있다.
여기서, 아날로그 변환 품질을 높이기 위한 전압 기준의 선택은, 기준 접점 변환 단계와, 해당 채널의 SSR이 온되는 시점 사이에 이루어진다. 이것은 열전대 신호를 디지털 신호로 변환하는 시점에 기준 전환에 따른 과도 상태를 제거하는 효과가 있으며, 열전대 신호 품질을 높이는 효과가 있다.
이러한 온도 제어 방법을 도 4에 도시된 흐름도와 함께 자세히 설명하여 본다.
초기에, PLC CPU 모듈로부터 온도 제어 파라미터를 제어 수단(200)이 수신받으면(S101), 온도 제어 장치의 운전이 개시된다. 그리고 열전대 출력신호(기전력)를 디지털 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부(100)로 입력되는 열전대의 종류를 판단하는 과정이 수행된다(S102).
그리고 열전대는 서로 다른 물질이 접합된 것이기 때문에, 열전대의 종류에 따라 발생되는 기전력의 크기가 상이하므로, 운전 초기에는 제어 수단(200)이 연결된 열전대의 종류를 확인할 필요가 있다.
그 다음, 모든 채널의 SSR, 즉, 각각의 입력측 절연부들의 동작을 오프(off) 시킨다(S103). 즉, 입력측 절연부들에 대한 초기화 과정이 수행된다. 모든 입력측 절연부들이 오프된 상태가 유지되는 동안에는, PLC CPU로부터 필요한 파라미터가 제어 수단(200)으로 전달되거나, 상기 제어 수단(200)으로부터 측정된 온도 값이 PLC CPU로 전달되는 등 PLC CPU와 제어 수단(200) 사이의 통신이 수행될 수 있다.
따라서, 추후에 기존 접점 보상을 하는 시간 동안에, 입력 채널들이 모듈 외부의 열전대 센서에 노출되는 시간을 제거할 수 있게 됨으로써, 외부 노이즈 유입을 차단할 수도 있다.
그 다음, 저항 기준을 선택하는 과정이 수행되는데(S104), 본 실시예에서는 정전류원(103)으로부터 발생되는 전류에 의하여 서미스터(104) 양단에 전압차가 발생되고, 이를 이용하여 열전대의 측정 값을 보상할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 이러한 서미스터(104)에 의한 저항 기준과 함께, 정전압을 발생시키는 기준 전압 발생기(107)에서 생성된 기준 전압을 사용함께 사용할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 열전대에 의하여 측정되는 측정 값을 실제 온도 값으로 대응시키기 위한 온도 보상, 예를 들면, 냉접점 변환(Cold Junction Compensation)을 수행하며, 기준 온도를 설정하기 위하여 서미스터(104)의 저항 기준을 설정할 수 있다.
그 다음, 상기 서미스터(104) 양단의 전압차를 이용하여 기준 온도를 산출한다(S105). 그리고 이러한 저항 기준의 설정과 함께, 정전압을 발생시키는 정전압 발생기(107)에 의한 전압 기준을 선택할 수 있다(S106).
이러한 과정이 수행된 다음에는, 각각의 열전대 채널들에 대한 온도 측정이 수행되며, 채널 간 절연을 위하여 채널별로 순차적으로 입력측 절연부(50)가 동작된다. 즉, 측정하고자 하는 해당 채널의 SSR은 온(ON)되고, 나머지 채널의 SSR은 오프(OFF) 상태로 제어한다(S107).
그리고 각 채널당 한 쌍의 SSR들로부터 전달되는 열전대 신호를 디지털 변환하고(S108), 디지털 변환된 측정 온도를 앞서 연산한 냉접점 변환을 이용하여 보상하는 과정이 수행된다(S109). 즉, 열전대에 의한 측정 온도를 실제 주변 온도를 기준으로 보상/보정되고, 열전대(온도 센서)에 의하여 측정된 온도 값이 보상됨으로써 보상 온도를 산출된다.
그리고 제어 수단은 상기 보상 온도를 기설정된 목표 값과 비교하여, PID 제어를 수행하여 조정값을 연산하고(S1110), 조정값 및 출력 파라미터를 이용하여 PWM 제어 신호를 생성한 다음, 그 신호를 출력 수단으로 전달한다(S111).
그리고 상기 출력 수단은 PWM 제어 신호를 외부 기기로 전달함으로써, 제어 수단에 의하여 조정되는 조정값이 외부 기기 동작에 반영되도록 한다(S112).
이러한 과정들은 각각의 채널들에 대해서 순차적으로 수행되고, 마지막 채널까지의 PID 제어가 이루어진 다음에는, 다시 모든 SSR의 동작을 오프시킴으로써, 휴지 기간을 갖는다. 이때의 채널 휴지 기간 중에는, 제어 수단(200)과 외부의 PLC CPU 간의 양방향 통신이 수행될 수 있다.
전술한 바와 같은 방법에 의해서는, n개의 채널을 갖는 온도 제어 장치의 표본화 주기를 T라고 하고, 한 개 채널의 표본화 주기는 T/(n+1) 로 배분한다. 예를 들어, 500ms의 표본화 주기를 갖는 4채널 모듈을 가정하여 보면, 1개 채널의 표본화 주기는 100ms가 할당되고, 4개 채널의 열전대 변환을 위해 400ms가 소요된다. 그리고 나머지 100ms는 기준 접점 보상을 위한 변환과, PLC 시스템 간 통신/메모리 인터페이스를 위한 시간, 이외에 모듈간 지연 요소로 발생하는 처리 시간으로 할당될 수 있다. 이것은, 균일한 품질의 아날로그 변환을 제공할 뿐만 아니라, 기타 지연 요소 또한 고려한 설계로서, 열전대 입력과 트랜지스터 출력을 위한 PLC 온도 제어 구성에서 최적화된 성능을 얻을 수 있다.
50 : 입력측 절연부 100 : 아날로그 디지털 변환부
200 : 제어 수단 300 : 출력 수단

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 입력 수단으로서, 복수의 온도 센서들로부터 전달되는 측정 값을 디지털 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부;
    상기 아날로그 디지털 변환부로부터 전달되는 측정 값과, 기설정된 목표 값을 비교하여 PID 연산을 수행하는 제어 수단; 및
    상기 제어 수단으로부터 전달되는 PWM 제어 신호를 외부로 전달하는 출력 수단;을 포함하고,
    상기 아날로그 디지털 변환부와 상기 온도 센서 사이에는 온도 센서별 절연을 위한 입력측 절연부가 마련되고,
    상기 입력측 절연부는 발광 다이오드와 포토 트랜지스터로 구성되는 제1 및 제2 SSR로 구성되며,
    상기 온도 센서의 플러스 단자는 상기 제1 SSR의 포토 트랜지스터의 한쪽 단자에 연결되며, 상기 온도 센서의 마이너스 단자는 상기 제2 SSR의 포토 트랜지스터의 한쪽 단자에 연결되고,
    상기 제 1 SSR의 발광 다이오드의 애노드와 상기 제 2 SSR의 발광 다이오드의 캐소드는 전기적으로 연결되고, 상기 제 2 SSR의 발광 다이오드의 애노드는 VCC 전원과 연결되며,
    상기 제어 수단의 제어부로부터 전달되는 제어 신호는 제 1 SSR의 캐소드로 전달되고, 상기 제어 신호에 의해 제1 SSR 및 제2 SSR은 전기적으로 연결되고 상기 제2 SSR의 애노드에 연결된 전원이 제1 및 제2 SSR에 공급되며,
    상기 제어 수단은 상기 입력측 절연부들을 순차적으로 동작시키는 온도 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 제1 SSR의 발광 다이오드의 캐소드로 절연부 온신호를 전달하고, 상기 절연부 온신호에 따라 상기 제1 및 제2 SSR의 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 외부의 PLC CPU로부터 기설정된 파라미터를 전달받는 통신부와, 상기 온도 센서에 의해 측정되는 온도 값과 기설정된 목표 값으로 PID 제어를 수행함으로써 조정값을 연산하는 PID 연산부와, 상기 기설정된 파라미터가 저장되는 메모리와, 상기 PID 연산부에 의해 연산된 조정값을 이용하여 PWM 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치.
  10. 온도 센서마다 각각의 채널이 형성되고, 각각의 채널이 아날로그 디지털 변환부와 선택적으로 연결되도록 하는 SSR이 마련된 장치를 이용하여 온도를 제어하는 방법으로서,
    상기 아날로그 디지털 변환부와 선택적으로 연결되는 상기 온도 센서의 종류를 판단하는 단계와,
    상기 온도 센서 각각에 연결된 SSR들의 동작을 오프시키는 단계와,
    상기 온도 센서에 의하여 측정되는 온도 값을 보상하는 때에, 기준이 되는 저항 기준을 선택하는 단계와,
    상기 SSR들을 선택적으로 동작시킴으로써, 상기 온도 센서 각각으로부터 순차적으로 온도 값을 수신하는 단계와,
    상기의 수신된 온도 값을 상기의 선택된 저항 기준을 이용하여 보상함으로써, 보상 온도를 산출하는 단계와,
    상기 보상 온도에 대한 PID 연산을 수행하고, 출력 수단으로 전달할 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 온도 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 PWM 제어 신호를 생성한 다음에는,
    상기 PWM 제어 신호가 생성된 채널이 마지막 채널인지 여부를 판단하는 단계가 더 수행되고,
    상기의 판단 결과, 상기 온도 센서 각각이 구성하는 채널들에 대해서 모두 PWM 제어 신호가 생성된 경우에는, 상기 SSR 모두의 동작을 오프시키는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 저항 기준을 선택하는 단계를 수행한 다음에는,
    상기 아날로그 디지털 변환부의 허용 전압 범위를 결정하는 전압 기준을 선택하는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
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