KR20010019768A - 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법 - Google Patents

프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법 Download PDF

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KR20010019768A
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Abstract

본 발명은 프로그래머블 로직 콘트롤러의 출력 보호 장치에 관한 것으로서 특히, 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호에 의해 부하측의 전류 도통경로를 형성시켜주기 위한 전류 도통경로 개폐수단과, 전류 도통경로 개폐수단에서 전류 도통경로를 형성하는 경우 부하측을 도통하는 전류의 과도상태를 인식하는 과 전류 인식수단과, 과 전류 인식수단에서 과 전류가 흐른다고 판단되는 경우 발생되는 신호에 의해 스위칭 동작하여 사용자에게 경고하는 과 전류 경고부와, 과 전류 경고부의 경고 동작시 과 전류 경고부를 도통하는 전류에 따른 전압상태를 검출하는 전압 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로를 제공하여 종래의 부하로 흐르는 과 전류에 대한 보호 장치가 없으면 부하의 단락시 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력 모듈의 트랜지스터가 파손되는 단점과 속단형 퓨우즈를 부착시 한번 동작한 퓨우즈를 교체하여야 하는 단점을 극복하는 효과가 있다.

Description

프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법{protect circuit and method from overcurrent in output of programmable logic controller}
본 발명은 프로그래머블 로직 콘트롤러의 출력 보호 방식에 관한 것으로 특히, 직류 전원을 이용하여 프로그래머블 로직 콘트롤러에 의해 부하 전류를 제어하는 장치에서 부하의 이상에 의한 과 전류로 프로그래머블 로직 콘트롤러의 출력부가 파손되는 것을 방지하기 위한 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 프로그래머블 로직 콘트롤러(이하, PLC라 칭한다)란 플랜트에서 디지털 또는 아날로그 신호를 입력하면 PLC의 내부 메모리에 저장된 사용자 프로그램을 이용하여 제어 연산을 수행하고, 그 결과를 출력하는 일련의 작업을 반복 수행하는 디지털 제어장치이다.
상술한 PLC는 메모리에 저장된 유저 프로그램을 이용하여 제어연산을 수행하고, 그 결과를 이용하여 산업현장의 기기제어 및 제어반에 설치된 각종 램프, LED, 십진수표시기(numeric display) 등과 같은 부하를 구동한다.
이는 통상적으로, PLC가 산업현장의 공정을 제어하고 현장의 상태를 표시하는 기능을 수행하도록 고안된 경우에 적용되는 것으로, 상기 PLC에서 제어신호를 출력하는 부분은 통상 트랜지스터 오픈 콜렉터(open collector) 또는 모스 전계효과 트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: MOSFET)의 오픈 드레인(open drain)을 채택한 출력장치로 구현되어진다.
첨부한 도 1은 PLC 내부의 트랜지스터(TR) 출력 모듈을 사용하여 부하에 공급되는 전원을 제어하는 일반적인 과정을 간략한 회로를 예로 나타내고 있다.
상기 도 1에 도시되어 있는 PLC 내부의 트랜지스터(TR) 출력 모듈에는 과 전류를 제어하는 보호장치가 없으므로 부하의 단락시 상기 PLC 출력 모듈의 내부 트랜지스터(TR)가 손상될 수 있는 단점이 있다.
따라서, 상술한 일반적인 출력 모듈인 경우 발생될 수 있는 트랜지스터(TR) 손상을 억제하기 위한 통상적인 방식이 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 PLC의 출력 모듈에 속단형 퓨우즈(fuse)를 부착하여 부하로 흐르는 과 전류를 방지하였으나, 과 전류로 인해 퓨우즈가 단락 될 때마다 퓨우즈를 매번 교체하여야 하는 단점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 직류 전원을 이용하여 PLC에 의해 부하 전류를 제어하는 장치에서 부하의 이상에 의한 과 전류로 PLC의 출력부가 파손되는 것을 방지하기 위하여 부하로 흐르는 전류의 양이 일정한 수준을 넘어서면 자동적으로 부하전류를 차단하여 PLC의 출력 모듈을 과 전류로부터 보호하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 부가적으로 리셋스위치를 이용하여 과 전류 보호장치를 리셋시키므로서 과 전류 보호장치의 보호기능을 회복하는 기능과, 과 전류 발생에 따른 경고기능을 갖는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법을 제공하는 데 있다.
제 1 도는 종래의 회로도
제 2 도는 종래 회로에 과 전류 보호 퓨우즈가 장착된 회로도
제 3 도는 본 발명에서 제안된 과 전류 보호회로
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 스위칭부 20 : 전류 인식부
30 : 전류 경고부 40 : 전압 검출부
50 : 궤환부
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 특징은, CPU의 연산 제어 동작에 의하여 특정 포트를 통해 제어신호를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러와, 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 포트를 통해 출력되는 제어신호의 논리상태에 따라 해당 포트에 연결되어 있는 부하(기기 또는 디바이스)를 구동하는 시스템에 있어서: 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 부하측의 전류 도통경로를 형성시켜주기 위한 전류 도통경로 개폐수단과, 상기 전류 도통경로 개폐수단에서 전류 도통경로를 형성하는 경우 상기 부하측을 도통하는 전류의 과도상태를 인식하는 과 전류 인식수단과, 상기 과 전류 인식수단에서 과 전류가 흐른다고 판단되는 경우 발생되는 신호에 의해 스위칭 동작하여 사용자에게 경고하는 과 전류 경고부, 및 상기 과 전류 경고부의 경고 동작시 상기 과 전류 경고부를 도통하는 전류에 따른 전압상태를 검출하는 전압 검출부를 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로는 상기 전압 검출부에서 검출되는 전압상태에 따른 검출신호를 PLC내부의 CPU측으로 피드백시키는 궤환부를 더 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로는 상기 궤환부측에서 상기 CPU측으로 전달되는 신호의 논리상태와 PLC의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호를 부정 논리합 연산하여 그 연산치를 상기 스위칭부의 동작 제어신호로 제공하는 부정 논리합 게이트 (NOR Gate)를 더 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 다른 특징으로 상기 전류 도통경로 개폐수단은 부하와 직렬 연결되어 있으며, 부정 논리합 게이트의 출력단과 접지단에 연결되어 있는 제 2, 제 3저항에 의해 분압된 전압을 전계효과 트랜지스터의 게이트 단자에서 입력받아 모스 전계효과 트랜지스터의 드레인과 소스사이를 온/오프 동작하여 상기 부하로 흐르는 전류 도통경로를 온/오프하는 모스 전계효과 트랜지스터로 구성되는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 과 전류 인식수단은 상기 전류 도통경로 개폐수단에서 상기 부하의 전류 도통경로를 형성하는 경우 상기 부하를 경유하는 전류를 접지단으로 도통시키는 제 4저항과 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제 4저항에 병렬 연결되어 있는 제 5, 제 6저항, 및 상기 제 6저항에 병렬 연결되어 상기 제 6저항에 걸리는 전압을 안정화시키는 콘덴서로 구성되는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 과 전류 경고부는 상기 부하에 걸리는 전압을 리셋스위치를 통하여 발광 다이오드의 애노드 단자에 입력받고 전류 도통시 발광동작하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 실리콘 제어정류기의 애노드 단자가 연결되며 실리콘 제어정류기의 게이트 단자로 인가되는 상기 과 전류 인식수단의 출력신호에 의해 온/오프 동작하며, 온동작시 상기 발광 다이오드의 전류 도통경로를 형성하는 실리콘 제어 정류기로 구성되는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 전압 검출부는 과 전류 경고부와 직렬 연결되어 과 전류 경고부를 경유하는 전류를 접지단으로 도통시켜 상기 과 전류 경고부에 흐르는 전류를 전압으로 변환하여 그 전압의 분압치를 검출하는 제 7, 제 8저항으로 이루어지는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 또 다른 특징으로 상기 궤환부는 상기 전압 검출부의 전압신호를 반전하는 인버터와, 상기 인버터의 출력신호가 논리 하이상태인 경우에 온 동작하며 온 동작시에는 부정 논리합 게이트와 CPU측으로 전달하던 논리 하이 상태를 논리 로우 상태로 전환하는 포토커플러로 구성되는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 내부에 구비되어 있는 CPU의 연산 제어 동작에 의하여 특정 포트를 통해 제어신호를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러와, 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 포트를 통해 출력되는 제어신호의 논리상태에 따라 해당 포트에 연결되어 있는 부하(기기 또는 디바이스)를 구동하는 시스템에서 부하측의 과 전류가 프로그래머블 로직 콘트롤러측으로 역류하는 것을 방지하기 위한 과 전류 보호 방법에 있어서: 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태인가를 판단하는 제 1과정과, 상기 제 1과정을 통해 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태라고 판단되면, 시스템 사용자에게 경고하는 제 2과정과, 상기 제 1과정을 통해 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태라고 판단되면 상기 제 2과정과 동시에 상기 부정 논리합 게이트의 입력에 논리 로우 상태를 입력하여 스위칭부의 모스 전계효과 트랜지스터를 오프시켜 부하측 전류도통 경로를 차단하는 제 3과정과, 상기 제 3과정과 동시에 상기 CPU측으로 과 전류 상태임을 경고하는 경고신호를 전달하는 제 4과정을 포함하는 데 있다.
상술한 목적과 동작 그리고 여러 가지 장점은 이 기술 분야에서 숙련된 사람들에 의하여 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명에 따른 PLC 출력부의 과 전류 보호 회로에 대하여 첨부된 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 과 전류 보호회로의 상세한 회로도를 나타내며, 점선 내부는 보호 회로가 없는 일반적인 PLC 출력 회로이다.
도 3에 도시되어 있는 과 전류 보호회로는 크게 PLC의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호에 의해 부하측의 전류 도통경로를 형성시켜주기 위한 스위칭부(10)와, 상기 스위칭부(10)의 온동작상태에 따라 상기 부하측을 도통하는 전류의 과도상태를 인식하는 과 전류 인식부(20)와, 상기 과 전류 인식부(20)에서 과 전류가 흐른다고 판단되는 경우 발생되는 신호에 의해 스위칭 동작하여 사용자에게 경고하는 과 전류 경고부(30)와, 상기 과 전류 경고부(30)의 경고 동작시 상기 과 전류 경고부(30)를 도통하는 전류에 따른 전압상태를 검출하는 전압 검출부(40)와, 상기 전압 검출부(40)에서 검출되는 전압상태에 따른 검출신호를 PLC내부의 CPU측으로 피드백시키는 궤환부(50), 및 상기 궤환부(50)측에서 상기 CPU측으로 전달되는 신호의 논리상태와 상기 PLC의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호를 부정 논리합 연산하여 그 연산치를 상기 스위칭부(10)의 동작 제어신호로 제공하는 부정 논리합 게이트(NOR)로 이루어진다.
상기 구성에서 스위칭부(10)는 부하와 직렬 연결되어 있으며, 부정 논리합 게이트(NOR)의 출력단과 접지단에 연결되어 있는 제 2, 제 3저항(R2, R3)에 의해 분압된 전압을 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 게이트 단자에서 입력받아 모스 전계효과 트랜지스터의 드레인과 소스사이를 온/오프 동작하여 상기 부하로 흐르는 전류 도통경로를 온/오프하는 모스 전계효과 트랜지스터로 구성된다.
또한, 상기 과 전류 인식부(20)는 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)의 소오스 단자와 접지단 사이에 연결되어 있는 제 4저항(R4)과, 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제 4저항(R4)에 병렬 연결되어 있는 제 5, 제 6저항(R5, R6), 및 상기 제 6저항(R6)에 병렬 연결되어 상기 제 6저항(R6)에 걸리는 전압을 안정화시키는 콘덴서(C)로 구성된다.
또한, 상기 과 전류 경고부(30)는 상기 부하에 걸리는 전압을 리셋스위치(SW1)을 통하여 애노드 단자에 입력받고 전류 도통시 발광동작하는 발광 다이오드(LED)와, 상기 발광 다이오드(LED)의 캐소드 단자에 애노드 단자가 연결되며 게이트 단자에 인가되는 상기 콘덴서(C)의 충전전압에 의해 온/오프 동작하며, 온동작시 상기 발광 다이오드(LED)의 전류 도통경로를 형성하는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier: SCR)로 구성된다.
또한, 상기 전압 검출부(40)는 과 전류 경고부(30)와 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 캐소드 단자와 접지단 사이에 연결되어 있고 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 캐소드 단자로 흐르는 전류를 전압으로 변환하고, 그 전압을 분압하여 출력하는 제 7, 제 8저항(R7, R8)으로 이루어진다.
마지막으로, 상기 궤환부(50)는 상기 전압 검출부(40)에서 출력되는 전압신호를 반전하는 인버터(INV)와, 상기 인버터(INV)의 출력신호가 논리 하이상태인 경우에 온동작하며 온동작시에는 부정 논리합 게이트(NOR)의 입력측과 CPU측으로 전달하던 논리 하이상태를 논리 로우상태로 전환하는 포토커플러(PC)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로의 바람직한 동작예를 살펴보기로 한다.
본 발명에서 사용하는 PLC 출력 회로는 보통의 경우 트랜지스터의 콜렉터(collector)에 풀업(pull-up)저항(R1)을 연결하여 오픈 콜렉터(open-collector) 방식으로 동작한다.
따라서, 제 1저항(R1)은 PLC 내부의 신호 출력용 트랜지스터(TR1)의 풀업(pull-up)저항으로 TR1의 콜렉터(collector)와 제 1전원 전압(VCC1)에 연결되어 있다. 상기 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자에는 디지털 논리 "1" 또는 "0"인 신호가 PLC 내부의 중앙 처리 장치(CPU)에서 인가할 수 있도록 결선되어 있다.
제 1저항(R1)을 통해 상기 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 단자에 걸리는 제 1전원 전압(VCC1)은 상기 트랜지스터(TR1)가 온동작시 접지단으로 도통되어지며, 상기 트랜지스터(TR1)가 오프 동작시에는 부정 논리합 게이트(NOR)의 "1" 입력 데이터로 활용된다.
따라서, 상기 부정 논리합 게이트(NOR)의 논리 연산 특성에 의해 만약 상기 트랜지스터(TR1)가 오프 동작상태를 유지하고 있는 경우 상기 부정 논리합 게이트(NOR)의 출력은 무조건 논리 로우상태를 유지하게 된다. 그러므로, 상기 부정 논리합 게이트(NOR)에서 출력되는 신호의 분압 전압의 상태에 의해 온/오프 동작하는 스위칭부(10)내의 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 오프상태를 유지하게 되므로 부하측은 전류 도통경로가 차단되어 있어 구동하지 않게 된다.
상기 스위칭부(10)내의 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)는 오프상태를 유지하기 때문에 상기 과 전류 인식부(20)와 과 전류 경고부(30)가 구동하지 않게 되고, 상기 전압 검출부(40)에는 인가되는 전압이 없게 된다. 그러므로 상기 전압 검출부(40)의 검출신호 역시 논리 로우상태가 되며, 그에 따라 전체적으로 궤환되는 인버터(INV)의 출력신호는 하이 상태가 되어 포토커플러(PC)는 온동작하여 논리 로우상태의 접지전위를 상기 CPU 혹은 부정 논리합 게이트(NOR)의 다른 입력신호로 제공하게 된다.
그러므로, 상기 CPU는 현재 부하측을 도통하는 전류의 상태가 정상상태인 것으로 판단하여 내부연산에 의해 부하의 구동시점에 상기 트랜지스터(TR1)의 베이스 단자에 하이상태의 신호를 걸어주게 된다.
따라서, 상기 트랜지스터(TR1)는 온동작하고 상기 부정 논리합 게이트(NOR)의 일입력으로 제공되던 상기 트랜지스터(TR1)의 콜렉터 단자의 전위는 접지전위로 변화되어 진다.
상기 부정 논리합 게이트(NOR)는 이 순간 모든 입력신호가 로우상태이므로 부정 논리합 연산에 따른 연산치 즉, 부정 논리합 게이트(NOR)의 출력신호가 로우상태에서 하이상태로 전환되어 진다. 따라서, 상기 부정 논리합 게이트(NOR)의 출력신호를 분압하는 제 2저항(R2)과 제 3저항(R3)의 연결점에 걸리는 전압에 의해 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)가 온동작하고, 그에 따라 부하측에는 인가되는 제 2전원 전압(Vcc2)의 전류 도통경로가 형성되어 진다.
상기 부하와 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 경유하는 전류는 제 4저항(R4)에 의해 접지단으로 최종 도통하는데, 제 4저항(R4)을 경유하는 전류는 옴(Ohm)의 법칙에 의해 전압의 성격을 갖게되고 이때 상기 제 4저항(R4)에 걸리는 전압은 제 5, 제 6저항(R5, R6)에 의해 분압되어진다. 이때, 상기 전압 강하용 제 4저항(R4)의 값이 너무 크게 되면 부하 전류를 많이 제한하게 되고, 너무 적으면 전류에 의한 전압 강하가 미약하게 발생하게 된다.
상기 제 5, 제 6저항(R5, R6)에 의해 분압되어진 전압은 콘덴서(C)에 의해 충전되며 안정화되어진 후 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트 단자에 인가되어진다. 이때, 상기 콘덴서(C)의 역할은 전압의 변동에 따라 실리콘 제어 정류기(SCR)가 트리거 동작하지 않도록 예방하기 위해 사용되었다.
상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트 단자에 인가되는 전압이 실리콘 제어 정류기의 트리거 전압 이하이면, 실리콘 제어 정류기는 오프동작상태를 유지하고, 트리거 전압 이상의 전압이 인가되는 경우에 한하여 실리콘 제어 정류기의 애노드와 캐소드간에는 전류를 흘리는 온동작을 수행하게 된다.
따라서, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트 단자에 걸리는 전압 즉, 상기 제 5, 제 6저항(R5, R6)에 의해 분압되어진 전압이 트리거 시키는 전압보다 높으면 과 전류 상태인 것이다.
그러므로, 과 전류 상태가 발생되어 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 게이트 단자에 걸리는 전압이 트리거 전압보다 큰 경우, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)는 온동작하며, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR가 온동작함에 따라 상기 부하에 걸리는 제 2전원 전압(Vcc2)을 수동 리셋스위치를 통해 애노드 단자에 입력받고 있는 발광 다이오드(LED)는 전류 도통 경로가 형성되므로 상기 발광 다이오드(LED)가 발광 동작하게 된다.
상기 발광 다이오드(LED)가 발광 동작함에 따라 시스템 사용자는 과 전류가 발생되었음을 육안으로 식별할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)가 온동작함에 따라 상기 실리콘 제어 정류기(SCR)의 캐소드 단자와 접지단 사이에 연결되어 있는 전압 검출부(40)에서는 하이 상태의 전압신호가 발생되고, 상기 전압 검출부(40)에서 출력되는 하이상태의 전압신호는 인버터(INV)를 통해 반전되어 로우상태의 신호로 변환된다.
상기 인버터(INV)의 출력신호가 하이상태인 경우에 한하여 온동작하는 포토커플러(PC)는 상기 인버터(INV)의 출력신호가 로우 상태이므로 오프상태로 전환되고, 상기 포토커플러(PC)가 오프상태가 됨으로써 제 3전원 전압(Vcc3)을 입력받아 전압 강하동작을 수행하던 제 9저항(R9)의 출력단에는 전압 강하없이 상기 제 3전원 전압(Vcc3)이 모두 걸리게 된다.
따라서, 상기 제 9저항(R9)의 출력단에 걸리는 전압 신호를 전달받고 있던 CPU에서는 현재 인가되는 전압신호가 로우상태에서 하이상태로 전환되어짐에 따라 부하측에 과전류가 흐르고 있다고 판단하게되며, 상기 부정 논리합 게이트(NOR) 역시 두 개의 입력단중 하나의 입력단을 통해 입력되는 데이터가 하이 상태이므로 출력신호는 로우상태로 전환된다.
따라서, 상기 모스 전계효과 트랜지스터(MOSFET)가 오프동작하면서 상기 부하측의 전류 도통경로를 차단함으로써 부하측의 동작을 중지시킨다.
더욱이, 상기 부하의 전압 입력단과 발광 다이오드(LED)의 애노드 단자 사이에는 수동 리셋 스위치가 구비되어 있어 사용자의 요청신호에 의해 본 발명에 따른 과 전류 보호 회로를 초기화시킬 수 있다.
본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로 및 방법을 제공하여, 종래의 부하로 흐르는 과 전류에 대한 보호 장치가 없으면 부하의 단락시 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력 모듈의 트랜지스터가 파손되는 단점과 속단형 퓨우즈를 부착시 한번 동작한 퓨우즈를 교체하여야 하는 단점을 극복하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 내부에 구비되어 있는 CPU의 연산 제어 동작에 의하여 특정 포트를 통해 제어신호를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러와, 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 포트를 통해 출력되는 제어신호의 논리상태에 따라 해당 포트에 연결되어 있는 부하(기기 또는 디바이스)를 구동하는 시스템에 있어서:
    상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 부하측의 전류 도통경로를 형성시켜주기 위한 전류 도통경로 개폐수단과;
    상기 전류 도통경로 개폐수단에서 전류 도통경로를 형성하는 경우 상기 부하측을 도통하는 전류의 과도상태를 인식하는 과 전류 인식수단과;
    상기 과 전류 인식수단에서 과 전류가 흐른다고 판단되는 경우 발생되는 신호에 의해 스위칭 동작하여 사용자에게 경고하는 과 전류 경고부; 및
    상기 과 전류 경고부의 경고 동작시 상기 과 전류 경고부를 도통하는 전류에 따른 전압상태를 검출하는 전압 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 검출부에서 검출되는 전압상태에 따른 검출신호를 PLC내부의 CPU측으로 피드백시키는 궤환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 궤환부측에서 상기 CPU측으로 전달되는 신호의 논리상태와 상기 PLC의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호를 부정 논리합 연산하여 그 연산치를 상기 스위칭부의 동작 제어신호로 제공하는 부정 논리합 게이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전류 도통경로 개폐수단은 상기 궤환부측에서 상기 CPU측으로 전달되는 신호의 논리상태와 상기 PLC의 특정 출력포트에서 출력되는 제어신호를 부정 논리합 연산하여 그 연산치를 상기 스위칭부의 동작 제어신호로 제공하는 부정 논리합 게이트의 출력단과 접지단에 직렬 연결되어 있는 제 2, 제 3저항과;
    드레인 단자는 상기 부하의 도통전류 출력단에 연결되어 있으며 상기 제 2, 제 3저항에 의해 분압되어진 상기 부정 논리합 게이트의 출력신호의 전압상태를 게이트 단자에 입력받아 온/오프 동작하며 온동작시 상기 부하의 전류 도통경로를 형성하는 모스 전계효과 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 과 전류 인식수단은 상기 전류 도통경로 개폐수단에서 상기 부하의 전류 도통경로를 형성하는 경우 상기 부하를 경유하는 전류를 접지단으로 도통시키는 제 4저항과;
    직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 제 4저항에 병렬 연결되어 있는 제 5, 제 6저항; 및
    상기 제 6저항에 병렬 연결되어 상기 제 6저항에 걸리는 전압을 안정화시키는 콘덴서로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 과 전류 경고부는 상기 부하에 걸리는 전압을 수동 리셋 스위치를 통해 애노드 단자에 입력받고 전류 도통시 발광동작하는 발광 다이오드와;
    상기 발광 다이오드의 캐소드 단자에 애노드 단자가 연결되며 게이트 단자에 인가되는 상기 과 전류 인식수단의 출력신호에 의해 온/오프 동작하며 온동작시 상기 발광 다이오드의 전류 도통경로를 형성하는 실리콘 제어 정류기로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 부하의 전압 입력단과 발광 다이오드의 애노드 단자 사이에 구비되어 있으며, 사용자의 요청신호에 의해 시스템을 리세팅시킬 수 있도록 부하측에 걸리는 전압을 발광 다이오드의 애노드 단자로 전달하는 경로를 개폐하는 스위칭수단이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 전압 검출부는 직렬 연결되어 있으며 전체적으로 상기 과 전류 경고부를 경유하는 전류를 접지단으로 도통시키며 상기 과 전류 경고부에서 출력되는 전압을 분압하여 그 분압치를 검출하는 제 7, 제 8저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 궤환부는 상기 전압 검출부에서 출력되는 전압신호를 반전하는 인버터와;
    상기 인버터의 출력신호가 논리 하이상태인 경우에 온동작하며 온동작시에는 CPU측으로 전달하던 논리 하이 상태를 논리 로우 상태로 전환하는 포토커플러로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 회로.
  10. 내부에 구비되어 있는 CPU의 연산 제어 동작에 의하여 특정 포트를 통해 제어신호를 출력하는 프로그래머블 로직 콘트롤러와, 상기 프로그래머블 로직 콘트롤러의 특정 포트를 통해 출력되는 제어신호의 논리상태에 따라 해당 포트에 연결되어 있는 부하(기기 또는 디바이스)를 구동하는 시스템에서 부하측의 과전류가 프로그래머블 로직 콘트롤러측으로 역류하는 것을 방지하기 위한 과 전류 보호 방법에 있어서:
    상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태인가를 판단하는 제 1과정과;
    상기 제 1과정을 통해 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태라고 판단되면 시스템 사용자에게 경고하는 제 2과정과;
    상기 제 1과정을 통해 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태라고 판단되면 상기 제 2과정과 동시에 부하측으로 흐르는 전류를 차단하는 제 3과정과;
    상기 제 1과정을 통해 상기 부하측을 경유하는 전류가 과도한 상태라고 판단되면 상기 제 2과정과 상기 CPU측으로 과 전류 상태임을 경고하는 경고신호를 전달하는 제 4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러 출력부의 과 전류 보호 방법.
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