KR101916678B1 - 피엘씨 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PLC(Programmable Logic Controller)에 관한 것으로서, CPU 모듈의 동작을 총괄적으로 제어하는 MPU를 구비한 파트와, 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터가 구비된 파트를 구분하여 개별적 장치로 구성하고, 각 파트가 체결단자를 통해 서로 착탈될 수 있도록 한다. 이에 따라 유저들은 자신의 필요에 따라 원하는 외부 인터페이스를 선택적으로 사용하여 CPU 모듈을 구성할 수 있으며, 다양한 방식의 외부 인터페이스 환경을 제공할 수 있어, PLC 시스템의 유연성을 비약적으로 증가시킬 수 있게 된다.

Description

피엘씨{ Programmable Logic Controller }
본 발명은 PLC(Programmable Logic Controller)에 관한 것으로서, 특히 외부 장치와 연결하기 위한 외부 인터페이스용 서브 모듈을 CPU 모듈에 탈착 가능하도록 구성하여, 필요에 따라 선택적으로 장착하여 사용할 수 있도록 한다.
현재 대부분의 공장에서 시스템 자동화가 지속적으로 이루어지고 있는데, 피엘씨(PLC: Programmable Logic Controller)는 다양한 분야에서 활용될 수 있기 때문에 그 사용이 크게 확대되고 있다.
유저들이 다양한 분야에 PLC를 활용하다 보면 여러 가지 기능을 가진 모듈을 요구하게 된다. 유저와 PLC가 연결되는 인터페이스 부분이 더욱 다양화 됨에 따라, 유저들이 요구하는 성능도 높아지고 있으며, PLC 제조 업체는 유저의 요구사항을 만족하는 다양한 모듈을 만들려고 노력하고 있다.
한편, PLC는 기본적으로 기본 유닛의 역할을 수행하는 CPU 모듈을 포함하고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 CPU 모듈(10)은 고정된 인터페이스 형태를 가지고 있으며, PCB(Printed Circuit Board) 상에 유저와 인터페이스 할 수 있도록 커넥터(13-1,13-2)들이 고정되어 있다.
즉, CPU 모듈(10)은 크게 모듈의 동작을 총괄적으로 제어하고 데이터를 연산하는 MPU(11: Micro Processing Unit)가 구비된 파트와, 커넥터(13-1,13-2)를 통해 외부와 인터페이스 하기 위한 파트로 나누어 볼 수 있는데, 이 두 파트는 단일 PCB 상에 영구 고정된 형태로 제작된다.
그러나 이와 같이 인터페이스 형태가 고정되어 있으면, 다양한 외부 인터페이스 환경에 대응하기 어렵고, 여러 가지 인터페이스 사양을 요구하는 유저들의 요구를 만족시키기 어렵다.
만일 다양한 인터페이스 사양을 맞추기 위해 여러 개의 인터페이스를 구비하면 모듈의 사이즈가 커지고, 사용하지 않는 인터페이스가 존재하여 공간과 비용의 낭비가 발생한다.
또한, 제조사가 일방적으로 인터페이스 사양을 정하여 공급하므로, 다른 인터페이스를 원하는 유저의 입장에서는 해당 사양을 가진 CPU 모듈을 추가로 구매해야 하는 상황이 발생하게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유저들이 자신의 필요에 따라 간편하게 CPU 모듈의 외부 인터페이스를 교체하여 사용할 수 있게 하여, 타 인터페이스 환경이 필요할 때 즉각적으로 대응할 수 있도록 해 주는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PLC는 제1체결단자를 통해 외부 인터페이스용 서브 모듈을 착탈할 수 있는 CPU 모듈; 및 상기 CPU 모듈의 제1체결단자와 착탈될 수 있도록 제2체결단자가 구비된 외부 인터페이스용 서브 모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 제1체결단자와 제2체결단자에는 결합시 서로 신호를 주고 받을 신호선이 구비된다.
상기 외부 인터페이스용 서브 모듈은 상기 CPU 모듈을 외부 장치와 연결하기 위한 커넥터를 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 외부 인터페이스용 서브 모듈은 자신의 식별정보를 유지하는 식별정보 유지부를 포함할 수 있다.
상기 CPU 모듈은 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈이 연결되어 있는지의 여부를 조사하는 연결확인부를 포함할 수 있다.
상기 CPU 모듈은 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 종류를 식별한 후 그에 적합한 드라이버를 구동시킬 수 있다.
상기 CPU 모듈은 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 연결 상태를 알리는 신호를 출력할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유저들은 자신의 필요에 따라 간편하게 CPU 모듈의 외부 인터페이스를 교체하여 사용할 수 있다. CPU 모듈 자체를 교체하지 않고도 다양한 방식의 외부 인터페이스 환경을 제공할 수 있어, PLC 시스템의 유연성이 비약적으로 증가한다.
유저들은 타 인터페이스 환경이 필요할 때 즉각적으로 대응할 수 있기 때문에 시스템의 운전정지 시간을 줄일 수 있어 생산성 감소에 따른 손실을 줄일 수 있으며, CPU 모듈 자체를 교체하는 것에 비해 매우 낮은 비용으로 새로운 시스템을 구성할 수 있다.
도 1은 종래 CPU 모듈의 외관을 보인 예,
도 2는 본 발명에 따라 서로 착탈될 수 있는 CPU 모듈과 외부 인터페이스용 서브 모듈의 일 실시예,
도 3은 다양한 형태의 외부 인터페이스용 서브 모듈이 선택적으로 장착되는 것을 설명하는 예,
도 4는 외부 인터페이스용 서브 모듈이 장착된 CPU 모듈의 일 예,
도 5는 외부 인터페이스용 서브 모듈의 장착 여부에 따른 처리 과정의 예를 보인 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2를 참조하자면, CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 각각 개별적인 장치로 구성된다.
CPU 모듈(21)은 PLC의 슬롯에 장착되는 메인 파트이고, 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 외부 장치(15)와의 연결을 위한 커넥터 처리 파트이다.
CPU 모듈(21)은 다양한 구성요소를 가지고 있지만, 본 발명을 설명하는데 직접적인 관련이 없는 부분은 도시되지 않았다.
CPU 모듈(21)은 적어도 MPU(21-1: Micro Processing Unit)를 구비한다.
MPU(21-1)는 마이크로 프로세서나 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 메모리 요소 등을 포함하여, CPU 모듈(21)의 동작을 총괄적으로 제어하고 데이터를 연산하는 역할을 수행한다.
CPU 모듈(21)에는 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)을 착탈할 수 있도록 하기 위한 제1체결단자(21-2)가 구비된다.
외부 인터페이스용 서브 모듈(22)에는 외부 장치(15)와 연결하기 위한 커넥터(22-3)가 구비되고, 또한 CPU 모듈(21)의 제1체결단자(21-2)와 연결할 수 있도록 하기 위한 제2체결단자(22-2)가 구비된다.
CPU 모듈(21)은 적어도 MPU(21-1)를 구비하고, 외부 인터페이스 서브 모듈(22)은 적어도 커넥터(22-3)를 구비하면 되므로, CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)에 각각 어떤 부분을 포함시킬 것인지는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 커넥터(22-3)를 이용한 외부 장치(15)와의 인터페이스만을 수행할 수 있도록 하고, 그 나머지 부분은 CPU 모듈(21)이 처리하도록 구성할 수 있다.
CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 제1체결단자(21-2)와 제2체결단자(22-2)를 통해 서로 결합되거나, 결합이 해제된다.
제1체결단자(21-2)와 제2체결단자(22-2)는 서로가 착탈될 수 있으면 되므로, 필요에 따라 얼마든지 다양한 형태와 구조로 이루어질 수 있다.
도 2에는 제1체결단자(21-2)가 직사각형 바의 형태를 가지는 예가 나타나 있으며, 제2체결단자(22-2)로는 바 형태의 제1체결단자(21-2)가 삽입될 수 있도록 내부 홀을 가지는 예가 나타나 있다.
또한, CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 결합된 상태에서 서로 신호를 주고 받아야 하므로, 제1체결단자(21-2)와 제2체결단자(22-2)는 CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)이 필요한 신호를 주고 받을 수 있도록 신호선(미도시)을 구비한다.
이 신호선들은 제1체결단자(21-2)와 제2체결단자(22-2)가 결합되었을 때 서로 전기적으로 접속이 이루어지도록 구성됨은 물론이다.
외부 인터페이스용 서브 모듈(22)에 구비되는 커넥터(22-3)는 여러 사양의 외부 인터페이스에 맞추어 얼마든지 다양하게 제작될 수 있으며, 사용자는 필요에 따라 원하는 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)을 CPU 모듈(21)에 장착하여 사용할 수 있게 된다. 그러므로, 유저들은 자신이 필요로 하는 외부 장치에 유연하게 대응할 수 있게 된다.
도 3은 다양한 커넥터 타입을 구비한 외부 인터페이스용 서브 모듈이 CPU 모듈에 필요에 따라 선택적으로 사용되는 예를 보인 것이다.
외부 장치와의 인터페이스에 사용되는 다양한 종류의 커넥터(31,32,33)에 따라 각각 개별적인 외부 인터페이스용 서브 모듈(22A,22B,22C)이 존재한다. 각 외부 인터페이스용 서브 모듈(22A, 22B, 22C)의 커넥터(31,32,33)가 서로 다른 형태를 갖고 있음이 나타나 있다.
사용자는 필요에 따라 원하는 외부 인터페이스용 서브 모듈을 CPU 모듈(21)에 장착하여 사용하면 된다.
도 3에는 2개의 직사각형 바 모양의 제1체결단자(21-2)가 나타나 있으며, 이 경우 각 외부 인터페이스용 서브 모듈(22A,22B,22C)에는 제1체결단자(21-2)의 2개의 직사각형 바가 삽입될 수 있는 체결 홈이 구비될 것이다.
도 3은 설명의 이해를 돕기 위한 예일 뿐이며, 위에서 설명한 바와 같이 제1체결단자(21-2)와 제2체결단자(22-2)는 필요에 따라 얼마든지 다양한 형태와 구조로 이루어질 수 있다.
도 4는 CPU 모듈(21)과 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)이 서로 연결된 전체 모듈(40)에 관한 예를 보인 것으로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 여러 실시예를 설명하기로 한다.
CPU 모듈(21)은 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)이 연결되어 있는지의 여부를 조사하는 연결확인부(21-5)를 포함하여 구성될 수 있다.
연결확인부(21-5)는 다양한 방법으로 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)이 연결되어 있는지의 여부를 조사할 수 있다.
하나의 예로서, 만일 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 제2체결단자(22-2)에 구비된 각 신호선들 중 어느 두 신호선을 연결확인용으로 단락시켜 놓았다면, 연결확인부(21-5)는 해당 두 신호선에 접속되는 제1체결단자(21-2)의 두 신호선의 단락 여부를 조사할 수 있다. 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)이 장착된 상태에서는 해당 두 신호선이 단락상태이고, 장착되지 않은 상태에서는 개방상태일 것이기 때문이다.
또 다른 예로서 연결확인부(21-5)는 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 방향으로 특정 신호를 전송하고, 그 응답이 수신되는지를 조사하여 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 장착 상태를 확인할 수 있다. 이때 연결확인부(21-5)의 역할은 MPU(21-1)에서 수행하도록 구성될 수 있다.
외부 인터페이스용 서브 모듈(22)은 자신의 식별정보를 유지하는 식별정보 유지부(22-5)를 포함하여 구성될 수 있는데, 식별정보 유지부(22-5)는 다양하게 구성될 수 있다.
하나의 예로서, 식별정보가 n개의 디지털 값으로 구성된다면, 하이 상태 전압(Vcc) 또는 접지 전위를 유지하는 n개의 접점을 구성하고, 각 접점을 제2체결단자(22-2) 중 해당 신호선에 할당하여 전달할 수 있다. 이 경우 제1체결단자(21-2)에도 해당 신호선과 각각 대응하는 신호선이 구비되며, CPU 모듈(21)의 MPU(21-1)는 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)로부터 식별정보를 읽어 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 종류를 식별할 수 있다.
외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 종류를 식별한 MPU(21-1)는 그에 적합한 드라이버를 구동시킨다.
MPU(21-1)는 연결확인부(21-5)의 조사 결과에 따라 외부 인터페이스용 서브 모듈(20)의 연결 상태를 알리는 신호를 출력할 수 있다.
이때 CPU 모듈(21)은 발광소자(LED: Light Emitting Diode, 21-6)를 구비할 수 있으며, 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 장착 상태를 발광소자(21-6)를 통해 유저에게 알려 줄 수 있다.
또한, MPU(21-1)는 식별정보가 올바른 것인지의 여부를 알려주도록 구성될 수도 있으며, 해당 인터페이스가 외부 노이즈 등에 영향을 받아서 고장이 발생한 경우 실제 인터페이스를 확인해 보기 전에는 유저가 알기 어려우므로, MPU(21-1)가 현재 연결된 외부 인터페이스 서브 모듈(22)을 통한 인터페이스 상태를 주기적으로 확인하도록 처리할 수도 있다. 즉, MPU(21-1)는 내부 로직의 자가진단 기능을 통해 외부 인터페이스의 상태를 확인하여 유저에게 알려줄 수 있다.
도 5를 참조하여, 외부 인터페이스용 서브 모듈의 장착 여부에 따른 처리 과정의 예를 살펴보기로 한다.
외부 인터페이스의 교체가 필요한 경우(S51), 유저는 새로운 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)을 CPU 모듈(21)에 결합시킨다(S52).
그러면 CPU 모듈(21)의 MPU(21-1)는 연결확인부(21-5)를 통해 결합 상태를 조사하고(S53), 결합된 상태이면 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 식별정보 유지부(22-5)로부터 해당 식별정보를 읽어 온다(S54).
결합된 외부 인터페이스용 서브 모듈(22)의 식별정보를 확인하였으면(S55), 해당 인터페이스 드라이버를 구동하여 원하는 외부 인터페이스가 적절하게 동작하도록 처리함으로써 교체가 완료된다(S58).
만일 단계 S53에서의 조사 결과 결합 상태가 확인되지 않았다면, 다시 결합 상태를 확인하고(S56-2), 결합이 확인되지 않으면 외부 인터페이스용 서브 모듈에 관한 에러를 발생시켜(S57), 발광소자(21-6)를 통해 유저에게 알린다(S59).
또한, 단계 S55에서 식별정보가 확인되지 않으면, 다시 식별정보를 조사하고(S56-1), 조사결과에 따라 결합상태를 확인하거나(S56-2), 발광소자(21-6)를 통해 유저에게 이를 알린다(S59).
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
15: 외부 장치 21: CPU 모듈
21-1: MPU 21-2: 제1체결단자
21-5: 연결확인부 21-6: 발광소자
22, 22A, 22B, 22C: 외부 인터페이스용 서브 모듈
22-2: 제2체결단자 22-3, 31, 32, 33: 커넥터
22-5: 식별정보 유지부

Claims (6)

  1. CPU 모듈에 전기적으로 연결되어 사용되는 외부 인터페이스용 서브 모듈을 장착하고 있는 피엘씨(Programmable Logic Controller)에 있어서,
    상기 외부 인터페이스용 서브 모듈은,
    외부장치와 연결하기 위한 커넥터; 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈에 대한 식별정보를 저장하는 식별정보 유지부; 및 상기 CPU 모듈과 연결하기 위한 제 1 체결단자를 포함하고,
    상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 커넥터는 다양한 외부장치와 연결할 수 있도록 다양한 형태로 구성되어, 연결될 외부장치에 따라서 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 선택적인 교체를 가능하게 하고,
    상기 CPU 모듈은,
    상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 제 1 체결단자와 체결되는 제 2 체결단자; 상기 제 1 체결단자와 제 2 체결단자가 체결되어 전기적으로 연결되면, 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 장착을 판단하는 연결확인부; 상기 제 1,2 체결단자가 체결되면, 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 식별정보 유지부에 저장된 식별정보를 읽어와서 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 종류를 식별하는 MPU; 및 상기 MPU가 제어하여 외부 인터페이스용 서브 모듈의 연결 상태를 표시하는 표시부를 포함하고,
    상기 CPU 모듈은,
    새로운 외부 인터페이스용 서브 모듈이 CPU 모듈에 결합되면, 상기 연결확인부를 통해서 결합상태를 확인해서, 상기 외부 인터페이스용 서브 모듈의 식별정보를 읽어오고, 상기 식별정보의 확인 후, 해당 인터페이스 드라이버를 구동을 제어하고,
    새로운 외부 인터페이스용 서브 모듈이 CPU 모듈에 정상적인 결합상태가 확인되지 않으면, 외부 인터페이스용 서브 모듈의 에러 발생을 상기 표시부를 통해서 표시하는 것을 특징으로 하는 피엘씨.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 인터페이스용 서브 모듈은, 상기 CPU 모듈과 외부장치 사이의 신호 전송을 위한 인터페이스만을 수행하는 것을 특징으로 하는 피엘씨.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 체결단자는 직사각형 바의 형태를 갖고, 제 2 체결단자는 직사각형 바를 삽입할 수 있는 홈을 갖으며, 상기 제 1 체결단자와 제 2 체결단자의 체결시에 전기적으로 연결되도록 신호선을 포함하는 것을 특징으로 하는 피엘씨.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 식별정보 유지부의 식별정보는 n개의 디지털 값으로 구성되고, 하이 상태 전압 또는 접지 전위를 유지하는 n개 접점을 구성하고, 각 접점을 제 1 체결단자와 제 2 체결단자에 포함된 신호선에 할당하여 전달하는 것을 특징으로 하는 피엘씨.
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