KR102036653B1 - 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 plc 전이중화 장치 - Google Patents

단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 plc 전이중화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치에 따르면, 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 및 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산하여 각각 CPU를 갖는 입/출력 장치에 동시에 데이터를 전달하여 전이중화(Full Redundancy)를 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 여분의 장치에 기능을 부가하여 안정성을 높인 장치를 구현하도록 하는 효과가 있다.

Description

단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치{PLC Full Duplication Apparatus having I/O DATA Dual Structure of Terminal Block}
본 발명은 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 및 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산하여 두 개의 CPU에 데이터를 전송함으로써, 여분의 장치에 기능을 부가하여 안정성을 높인 장치를 구현하도록 한 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이중화는 시스템 운전 시 CPU 자체의 이상이나 하부 시스템에 이상이 발생될 때 대기하고 있던 다른 CPU가 대신 그 기능을 수행하는 것으로, 이중화 CPU1이 정상 동작되어 그 CPU1은 인터페이스(INT1)를 통해 시스템(SYS1)의 입/출력을 동작시키는데, 이때 상기 시스템(SYS1)에 에러가 발생되어 운전을 수행하지 못할 때 다른 CPU2가 시스템(SYS2)을 통해 동작을 수행한다.
따라서 입력부하의 데이터를 받던 시스템(SYS1)의 입력 1에서 다른 시스템(SYS2)의 입력(IN1A)으로 이동하여 동작을 수행하고, 상기 시스템(SYS1)의 출력(OUT1)의 동작을 상기 시스템(SYS2)의 출력(OUT2)이 그 역할을 수행하여 시스템 이중화가 이루어진다.
아울러 상기 CPU1(또는 CPU2)에 대해 각각의 입/출력 데이터 버스가 분리되어 수행되고, 데이터 처리 후 상기 CPU(CPU1, CPU2)가 서로 내부 데이터를 교환한다.
이와 같이 일반적인 이중화 PLC 장치에 있어서는 한쪽 시스템으로 운전하다가 이상이 발생되어 예비 시스템으로 절환 운전할 때, 그 절환된 예비 시스템의 입/출력 카드가 비정상인 경우 CPU가 다른 예비 CPU로 운전된다 해도 입/출력이 제 기능을 수행하지 못해 이중화는 의미가 없어지고, 시스템이 불안정 해지는 문제점이 있었다.
즉, 기존의 PLC 이중화 장치는 두 개의 CPU로 동기화 즉, 이중화(Redundancy)로 입출력 신호에 의한 에러 또는 고장 시 정상 동작의 구현을 할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0240959호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 및 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산하여 각각 CPU를 갖는 입/출력 장치에 동시에 데이터를 전달하여 전이중화(Full Redundancy)를 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 여분의 장치에 기능을 부가하여 안정성을 높인 장치를 구현하도록 하는 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치는 아날로그 입력 장치, 디지털 입력장치 및 디지털 출력장치가 포함되어 구성된 PLC; 외부로부터 입력 받은 1개의 아날로그 신호를 Isolation Distribution 회로를 통하여 2개의 아날로그 신호로 출력시켜 2개의 PLC의 아날로그 입력 장치로 각각 입력되도록 하는 아날로그 입력단자대; 외부로부터 입력 받은 1개의 디지털 신호를 Photocopier Distribution 회로를 통하여 2개의 디지털 신호로 출력시켜 2개의 PLC의 디지털 입력장치로 각각 입력되도록 하는 디지털 입력단자대; 및 2개의 PLC의 디지털 출력장치로부터 각각 출력된 디지털 신호를 입력받아 Relay Distribution 회로를 통하여 1개의 디지털 신호로 출력시켜 외부로 전달시키는 디지털 출력단자대가 포함되어 구성된다.
Isolation Distribution 회로는 양극단자와 음극단자로 구성된 아날로그 입력단자부와, 아날로그 입력단자부의 양극단자와 음극단자로부터 각각 연장되어 양극단자와 음극단자로 구성된 제1아날로그 출력단자부와, 제1아날로그 출력단자부의 양극단자와 음극단자로부터 각각 분기되어 양극단자와 음극단자로 구성된 제2아날로그 출력단자부와, 아날로그 입력단자부의 양극단자와 제1아날로그 출력단자부의 양극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부의 양극 분기점 사이에 일단이 접속되고, 아날로그 입력단자부의 음극단자와 제1아날로그 출력단자부의 음극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부의 음극 분기점 사이에 타단이 접속된 전류/전압 선택부가 포함되어 구성될 수 있다.
Photocopier Distribution 회로는 채널단자와 공통단자로 구성된 디지털 입력단자부와, 디지털 입력단자부의 채널단자와 공통단자로부터 각각 연장되어 채널단자와 공통단자로 구성된 제1디지털 출력단자부와, 제1디지털 출력단자부의 채널단자와 공통단자로부터 각각 분기되어 채널단자와 공통단자로 구성된 제2디지털 출력단자부와, 디지털 입력단자부의 채널단자와 제1디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 사이에 연결된 스위칭 소자와, 디지털 입력단자부의 채널단자와 스위칭 소자 사이에 연결된 전압 분배용 저항과, 전압 분배용 저항과 스위칭 소자 사이에 일단이 접속되고 디지털 입력단자부의 공통단자와 제1디지털 출력단자부의 공통단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부의 공통단자 분기점 사이에 타단이 접속된 전류 분배용 저항이 포함되어 구성될 수 있다.
Relay Distribution 회로는 제1디지털 입력단자부 및 제2디지털 입력단자부가 각각 연장되어 접속된 접속점과 채널단자와 공통단자로 구성된 디지털 출력단자부 사이에 릴레이가 연결되며, 릴레이를 구성하는 코일의 일단은 전원선에 연결되고 코일의 타단은 제1디지털 입력단자부 및 제2디지털 입력단자부가 각각 연장되어 접속된 접속점에 연결되고, 릴레이를 구성하는 제1접점 및 제2접점은 디지털 출력단자부의 채널단자와 공통단자에 각각 연결될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치에 따르면, 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 및 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산하여 각각 CPU를 갖는 입/출력 장치에 동시에 데이터를 전달하여 전이중화(Full Redundancy)를 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 여분의 장치에 기능을 부가하여 안정성을 높인 장치를 구현하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치를 나타낸 도면이며,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 아날로그 입력에 대한 한 개의 신호를 이중으로 분산하는 구성을 나타낸 도면이며,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 입력에 대한 한 개의 신호를 이중으로 분산하는 구성을 나타낸 도면이며,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 출력에 대한 한 개의 신호가 이중으로 분산되어 입력되는 구성을 나타낸 도면이며,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 아날로그 출력에 대한 한 개의 신호가 이중으로 분산되어 입력되는 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, PLC1, PLC2, 아날로그 입력단자대(106), 디지털 입력단자대(107) 및 디지털 출력단자대(108)가 포함되어 구성된다.
PLC1 및 PLC2는 각각 전원을 공급하는 전원공급장치(101), CPU가 포함되어 전반적인 제어 처리를 수행하는 제어장치(102), 아날로그 데이터를 입력받는 아날로그 입력 장치(103), 디지털 데이터를 입력받는 디지털 입력장치(104) 및 디지털 데이터를 출력하는 디지털 출력장치(105)가 포함되어 구성된다.
아울러, PLC1 및 PLC2는 이더넷 통신장치와 시리얼 통신장치가 더 포함되어 구성될 수 있다.
아날로그 입력단자대(106)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 입력 받은 1개의 아날로그 신호(109)를 Isolation Distribution 회로(106)를 통하여 2개의 아날로그 신호로 출력시켜 2개의 PLC의 아날로그 입력 장치(103)로 각각 입력되도록 한다.
Isolation Distribution 회로(106)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 아날로그 입력단자부(1), 제1아날로그 출력단자부(2), 제2아날로그 출력단자부(3) 및 전류/전압 선택부(4)가 포함되어 구성된다.
아날로그 입력단자부(1)는 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성되고, 제1아날로그 출력단자부(2)는 아날로그 입력단자부(1)의 양극(+)단자와 음극(-)단자로부터 각각 연장되어 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성되고, 제2아날로그 출력단자부(3)는 제1아날로그 출력단자부(2)의 양극(+)단자와 음극(-)단자로부터 각각 분기되어 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성된다.
따라서, 제1아날로그 출력단자부(2)는 PLC1의 아날로그 입력 장치(103)에 연결되고, 제2아날로그 출력단자부(3)는 PLC2의 아날로그 입력 장치(103)에 연결된다.
전류/전압 선택부(4)는 온/오프 동작을 수행하는 스위치와 저항이 직렬로 연결되어 구성된 것으로, 아날로그 입력단자부(1)의 양극(+)단자와 제1아날로그 출력단자부(2)의 양극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부(3)의 양극 분기점 사이에 스위치의 일단이 접속되고, 아날로그 입력단자부(1)의 음극(-)단자와 제1아날로그 출력단자부(2)의 음극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부(3)의 음극 분기점 사이에 저항의 타단이 접속되어 구성된다.
디지털 입력단자대(107)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 입력 받은 1개의 디지털 신호(110)를 Photocopier Distribution 회로(107)를 통하여 2개의 디지털 신호로 출력시켜 2개의 PLC의 디지털 입력장치(104)로 각각 입력되도록 한다.
Photocopier Distribution 회로(107)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 디지털 입력단자부(1), 제1디지털 출력단자부(2), 제2디지털 출력단자부(3), 스위칭 소자(4), 전류 분배용 저항(5) 및 전압 분배용 저항(6)이 포함되어 구성된다.
디지털 입력단자부(1)는 채널단자(CH1)와 공통단자(COM)로 구성되고, 제1디지털 출력단자부(2)는 디지털 입력단자부(1)의 채널단자(CH1)와 공통단자(COM)로부터 각각 연장되어 채널단자(CH1)와 공통단자(COM)로 구성되고, 제2디지털 출력단자부(3)는 제1디지털 출력단자부(2)의 채널단자(CH1)와 공통단자(COM)로부터 각각 분기되어 채널단자(CH1)와 공통단자(COM)로 구성된다.
따라서, 제1디지털 출력단자부(2)는 PLC1의 디지털 입력 장치(104)에 연결되고, 제2디지털 출력단자부(3)는 PLC2의 디지털 입력 장치(104)에 연결된다.
스위칭 소자(4)는 FET가 사용될 수 있으며, FET의 드레인단자는 24V 전원에 연결되고, FET의 소스단자는 디지털 입력단자부(1)의 채널단자(CH1)와 제1디지털 출력단자부(2)의 채널단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부(3)의 채널단자 분기점 사이에 연결된다.
전압 분배용 저항(6)은 일단이 디지털 입력단자부(1)의 채널단자(CH1)에 연결되고 타단이 스위칭 소자(4) 사이에 연결되며, 전류 분배용 저항(5)은 전압 분배용 저항(6)과 스위칭 소자(4) 사이에 일단이 접속되고 디지털 입력단자부(1)의 공통단자(COM)와 제1디지털 출력단자부(2)의 공통단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부(3)의 공통단자 분기점 사이에 타단이 접속된다.
따라서, 스위칭 소자(4)인 FET의 게이트단자는 전류 분배용 저항(5)의 일단과 전압 분배용 저항(6)의 타단이 접속된 지점과 연결된다.
디지털 출력단자대(108)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 2개의 PLC의 디지털 출력장치(105)로부터 각각 출력된 디지털 신호를 입력받아 Relay Distribution 회로(108)를 통하여 1개의 디지털 신호(111)로 출력시켜 외부로 전달되도록 한다.
Relay Distribution 회로(108)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 디지털 출력단자부(1), 제1디지털 입력단자부(2), 제2디지털 입력단자부(3) 및 릴레이(4)가 포함되어 구성된다.
제1디지털 입력단자부(2) 및 제2디지털 입력단자부(3)는 온/오프 동작이 수행되는 스위치가 각각 포함되어 구성되는 것으로, 각각의 스위치의 타단은 접지에 연결되고 일단이 연장되어 접속된 접속점이 형성된다.
디지털 출력단자부(1)는 채널단자(CH0~CH31)와 공통단자(COM)가 포함되어 구성되며, 릴레이(4)는 디지털 출력단자부(1)와 스위치의 일단이 연장되어 형성된 접속점 사이에 연결된다.
따라서, 제1디지털 입력단자부(2)는 PLC1의 디지털 출력 장치(105)에 연결되고, 제2디지털 입력단자부(3)는 PLC2의 디지털 출력 장치(105)에 연결된다.
릴레이(4)를 구성하는 코일의 일단은 24V 전원에 연결되고 코일의 타단은 제1디지털 입력단자부(2) 및 제2디지털 입력단자부(3)가 각각 연장되어 접속된 접속점에 연결되고, 릴레이(4)를 구성하는 제1접점 및 제2접점은 디지털 출력단자부(1)의 채널단자(CH0~CH31)와 공통단자(COM)에 각각 연결된다.
아울러, 아날로그 출력단자대도 구비될 수 있다.
아날로그 출력단자대는 도 8에 나타낸 바와 같이, 2개의 PLC의 아날로그 출력장치로부터 각각 출력된 아날로그 신호를 입력받아 1개의 아날로그 신호로 출력시켜 외부로 전달되도록 하는 것으로, 제1아날로그 입력단자부(1), 제2아날로그 입력단자부(2), 아날로그 출력단자부(3) 및 접속저항(4)이 포함되어 구성된다.
제1아날로그 입력단자부(1)는 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성되고, 아날로그 출력단자부(3)는 아날로그 입력단자부(1)의 양극(+)단자와 음극(-)단자로부터 각각 연장되어 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성되고, 제2아날로그 입력단자부(2)는 제1아날로그 입력단자부(1)의 양극(+)단자와 음극(-)단자로부터 각각 분기되어 양극(+)단자와 음극(-)단자로 구성된다.
따라서, 제1아날로그 입력단자부(1)는 PLC1의 아날로그 출력 장치에 연결되고, 제2아날로그 입력단자부(2)는 PLC2의 아날로그 출력 장치에 연결된다.
접속저항(4)은 제1아날로그 입력단자부(1)의 양극 분기점 및 제2아날로그 입력단자부(2)의 양극 분기점 사이와 아날로그 출력단자부(3)의 양극(+)단자 사이에 일단이 접속되고, 제1아날로그 입력단자부(1)의 음극 분기점 및 제2아날로그 입력단자부(2)의 음극 분기점 사이와 아날로그 출력단자부(3)의 음극(-)단자 사이에 타단이 연결되어 구성된다.
상술한 바와 같이 구성된 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치는 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 또는 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산(distribution) 하여 두 개의 CPU에 데이터를 전송하여 여분의 장치에 기능을 부가함으로써, 안정성을 높이도록 구성한 것으로, 입출력 신호의 데이터를 단자대 즉 한 개의 신호를 이중으로 분산(distribution)하여 입출력 장치에 동시에 데이터를 전달하는 방식의 구현으로 전이중화(Full Redundancy)를 구현할 수 있다.
아울러 한 개의 신호 및 데이터를 이중으로 분산(distribution)하여, 동일한 데이터를 입력장치에 하네스 와이어(harness Wire)로 연결하는 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치에 따르면, 외부에서 연결되는 신호의 입출력 상태 및 데이터 값을 단자대 내부에서 이중으로 분산하여 각각 CPU를 갖는 입/출력 장치에 동시에 데이터를 전달하여 전이중화(Full Redundancy)를 구현할 수 있도록 하며, 이로 인해 여분의 장치에 기능을 부가하여 안정성을 높인 장치를 구현하도록 하는 효과가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. PLC, 아날로그 입력단자대, 디지털 입력단자대; 및 디지털 출력단자대가 포함되어 구성되며;
    아날로그 입력단자대의 Isolation Distribution 회로는 양극단자와 음극단자로 구성된 아날로그 입력단자부와; 아날로그 입력단자부의 양극단자와 음극단자로부터 각각 연장되어 양극단자와 음극단자로 구성된 제1아날로그 출력단자부와; 제1아날로그 출력단자부의 양극단자와 음극단자로부터 각각 분기되어 양극단자와 음극단자로 구성된 제2아날로그 출력단자부와; 온/오프 동작을 수행하는 스위치와 저항이 직렬로 연결되어 구성된 것으로 아날로그 입력단자부의 양극단자와 제1아날로그 출력단자부의 양극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부의 양극 분기점 사이에 스위치의 일단이 접속되고, 아날로그 입력단자부의 음극단자와 제1아날로그 출력단자부의 음극 분기점 및 제2아날로그 출력단자부의 음극 분기점 사이에 저항의 타단이 접속된 전류/전압 선택부가 포함되어 구성되며;
    디지털 입력단자대의 Photocopier Distribution 회로는 채널단자와 공통단자로 구성된 디지털 입력단자부와; 디지털 입력단자부의 채널단자와 공통단자로부터 각각 연장되어 채널단자와 공통단자로 구성된 제1디지털 출력단자부와; 제1디지털 출력단자부의 채널단자와 공통단자로부터 각각 분기되어 채널단자와 공통단자로 구성된 제2디지털 출력단자부와; 디지털 입력단자부의 채널단자와 제1디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 사이에 연결된 스위칭 소자와; 일단이 디지털 입력단자부의 채널단자에 연결되고 타단이 스위칭 소자 사이에 연결되며 연결된 전압 분배용 저항과; 전압 분배용 저항과 스위칭 소자 사이에 일단이 접속되고 디지털 입력단자부의 공통단자와 제1디지털 출력단자부의 공통단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부의 공통단자 분기점 사이에 타단이 접속된 전류 분배용 저항이 포함되어 구성되며;
    스위칭 소자는 FET인 것으로, FET의 드레인단자는 24V 전원에 연결되고, FET의 소스단자는 디지털 입력단자부의 채널단자와 제1디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 및 제2디지털 출력단자부의 채널단자 분기점 사이에 연결된 것을 특징으로 한 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치.
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  4. 청구항 1에 있어서, 디지털 출력단자대의 Relay Distribution 회로는 디지털 출력단자부, 제1디지털 입력단자부, 제2디지털 입력단자부 및 릴레이가 포함되어 구성되며; 제1디지털 입력단자부 및 제2디지털 입력단자부는 온/오프 동작이 수행되는 스위치가 각각 포함되어 구성되는 것으로, 각각의 스위치의 타단은 접지에 연결되고 일단이 연장되어 접속된 접속점이 형성되고; 디지털 출력단자부는 채널단자와 공통단자가 포함되어 구성되며; 릴레이는 디지털 출력단자부와 스위치의 일단이 연장되어 형성된 접속점 사이에 연결되며; 릴레이를 구성하는 코일의 일단은 24V 전원에 연결되고 코일의 타단은 제1디지털 입력단자부 및 제2디지털 입력단자부가 각각 연장되어 접속된 접속점에 연결되고, 릴레이를 구성하는 제1접점 및 제2접점은 디지털 출력단자부의 채널단자와 공통단자에 각각 연결된 것을 특징으로 한 단자대의 입/출력 데이터 이중화 기능을 갖는 PLC 전이중화 장치.
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