KR20010053657A - 피엘시 입력감축장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소정의 입력을 받아서 프로그램을 진행시킨 뒤에 출력을 내는 자동화제어기기인 PLC를 더욱 효율적으로 사용하기 위해 입력 부분을 간결하게 처리할 수 있도록 한 PLC 입력감축장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 외부로부터 입력포트에 인가되는 신호를 받아서 소정의 프로그램을 진행시킨 후, 그에 따른 출력을 내보내도록 된 PLC에 있어서, 외부에서 가해지는 다수개의 입력을 인코딩 하여 그에 따른 BCD값을 상기 입력포트에 인가하는 입력변환수단을 포함하는 PLC 입력감축장치와; PLC의 입력을 감축하는 방법에 있어서, 외부로부터의 신호입력여부를 판단하는 제1단계와, 외부로부터 신호입력이 있을 경우 입력되는 신호가 하나인지 또는 동시에 복수개의 신호가 입력되는지를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계의 판단결과 외부에서 입력되는 신호가 하나일 경우, 외부에서 입력되는 신호를 디코딩하되, 상기 입력신호 외의 별도의 다른 신호의 중복입력 방지를 위해 상기 입력신호를 반전시켜 인터록 처리를 한 후, 상기 입력신호를 디코딩 하는 제3단계와, 상기 제2단계의 판단결과 외부로부터 동시에 복수개의 신호가 입력될 경우 해당 비교 연산 상수 치를 두어 동시입력을 허용하는 제4단계를 포함하는 PLC 입력감축방법을 특징으로 한다.

Description

피엘시 입력감축장치 및 방법{PLC INPUT DIMINISH DEVICE AND THE METHOD}

본 발명은 입력을 받아서 프로그램을 진행시킨 뒤에 출력을 내는 자동화제어기기인 PLC(Program Logic Control)에 관한 것으로, 특히 PLC를 더욱 효율적으로사용하기 위해 입력 부분을 간결하게 처리할 수 있도록 한 PLC 입력감축장치 및 방법에 관한 것이다.

PLC는 기본적으로 릴레이 제어반의 대체이므로 입력을 받아서 프로그램을 진행시킨 뒤 출력을 내는 장치로, 입력 기기로는 푸쉬 버튼 스위치, 리미트 스위치, 근접 스위치 등이 있으며, 출력 기기는 전자 솔레노이드 밸브, 램프 등과 같은 것들이 있다.

PLC의 전체구성은 크게 입력부, 출력부, CPU부(메모리, 연산), 전원부, 주변기기, 특수 유니트부 등의 여섯 부분으로 분류되며, 일체형 케이스 안에 전원부, CPU, I/O 등이 모두 내장 형태로 되어 있어서 사용자가 설비를 자동화 하고자 할 때 작동하는 요소가 많을수록 그만큼의 I/O를 구성해야만 했고 작동 요소가 많을수록 입력한계와 출력 한계에 직면하게 되었다. 또한 PLC의 입출력 수에 따라 기종이 분류되어 있고 기종이 높을수록 가격 상승폭이 커지며, 사용자는 이 부분을 잘 고려해서 설비에 대한 작동부분(I/O부분)에 맞게 기종을 선정해야만 하는 문제점이 있었다.

그리고 상기 입력한계 극복을 위해 다이오드 매트릭스 방식에 의한 인코드 방식을 이용할 수 있었는데, 이는 인터록 미비 및 동시에 다중 신호가 입력될 경우 등에 대한 해결책이 없어 주로 물리적 양 혹은 특정 부분을 설정하기 위한 부분으로 자동화제어 쪽에 인터록 미비에 의한 사고 우발범위가 없는 부분에서만 사용해 왔으며, 전기적 인터록이 무방비 상태이므로 기계적 방식에 의한 인터록을 구성해야만 했고, 생산 설비 작동 요소(엑추에이터)에는 사용해오지 않았다.

상기 인터록을 해결하는 방법으로 인코드용 IC를 사용할 수 있었으나, 인코드용 IC를 이용할 경우 별도의 정전압 전원부가 필요하고, 노이즈 및 채터링에 대한 회로도 보강해야만 함에 따라 사실상 PLC 입력에 대한 감축 효과는 있지만 1:1 방식보다 가격이 상승되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 프로그램적으로 인터록과 다중신호가 동시에 입력될 경우에 대한 해결책을 마련함으로써 다이오드 매트릭스에 의한 인코드 방식을 PLC에 적용할 수 있도록 하며, 이에 따라 PLC의 입력을 감축시킬 수 있도록 한 PLC 입력감축장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 PLC 입력감축장치의 회로도

도 2는 도 1의 PLC 입력감축장치와 PLC 입력포트간의 결선 예도

도 3은 본 발명에 따른 PLC 입력감축방법을 설명하기 위한 흐름도

도 4는 도 1에 의해 BCD로 변환된 값을 PLC 내부에서 디코딩 하는 부분 및 인터록 부분과 다중 입력 처리에 대한 실제 프로그램도

도 5a는 도 1의 출력 형태를 보여주는 BCD 진리표

도 5b는 도 4의 복수입력처리에 대한 배타적 논리합에 관한 진리표이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

P0:* : 입력부분의 변수

M*:* : 보조 릴레이(바이트 형태 8BIT)

D* : 데이터 저장 영역

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PLC 입력감축장치는, 외부로부터 입력포트에 인가되는 신호를 받아서 소정의 프로그램을 진행시킨 후, 그에 따른 출력을 내보내도록 된 PLC에 있어서, 외부에서 가해지는 다수개의 입력을 인코딩 하여 그에 따른 BCD(Binary Coded Decimal)값을 상기 입력포트에 인가하는 입력변환수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 PLC 입력감축방법은, PLC의 입력을 감축하는 방법에 있어서, 외부로부터의 신호입력여부를 판단하는 제1단계와; 외부로부터 신호입력이 있을 경우 입력되는 신호가 하나인지 또는 동시에 복수개의 신호가 입력되는지를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계의 판단결과 외부에서 입력되는 신호가 하나일경우, 외부에서 입력되는 신호를 디코딩하되, 상기 입력신호 외의 별도의 다른 신호의 중복입력 방지를 위해 상기 입력신호를 반전시켜 인터록 처리를 한 후, 상기 입력신호를 디코딩 하는 제3단계와; 상기 제2단계의 판단결과 외부로부터 동시에 복수개의 신호가 입력될 경우 동시입력 허용을 위한 비교 연산 상수 치를 두어 동시입력을 허용하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 PLC 입력감축장치의 회로도로서, 다이오드 매트릭스에 의한 인코드 방식으로, 다수개의 입력을 받아 다이오드 매트릭스를 이용하여 인코딩 시켜서 해당 BCD값을 PLC의 입력포트로 입력하는 입력변환수단(A)을 포함하여 구성된다.

상기 입력변환수단(A)의 다이오드 매트릭스에 사용된 다이오드는 스위칭 다이오드(1N4148)이며, 별도의 전원이 필요 없이 전원단(+24V,-24V)에 그대로 PLC의 자체 전원을 이용할 수 있으며, 다이오드의 캐소드 방향을 공통단자(COM)로 하며, 이는 PLC의 공통단자가 -24V인 제품이 시중에 많이 보급되어 있어 호환하기 쉽게 하기 위해서 이다.

이러한 구성의 PLC 입력감축장치에서 입력으로 1∼F의 값이 입력되면 이에 해당하는 출력(QA, QB, QC, QD)이 있게 되며, 상기 출력(QA, QB, QC, QD)은 입력변환수단(A)에 입력된 값이 인코딩 되어 BCD로 변환된 값이며, 이 값이 PLC 입력포트로 들어가게 되며, 상기 BCD화에 관한 진리표는 도 5a와 같다.

도 2는 도 1의 PLC 입력감축장치와 PLC 입력포트간의 결선 예도를 나타낸 것으로, PLC 입력감축장치(10)가 1∼F의 입력을 받아 인코딩 시켜서 해당 출력(QA, QB, QC, QD)을 PLC(20)의 입력포트로 전송하면 PLC(20) 내부의 프로그램에 의해 디코딩화 시키는 과정을 위한 결선도 이다.

도 3은 본 발명에 따른 PLC 입력감축방법을 설명하기 위한 흐름도로써, PLC입력감축장치(10)를 통해 BCD로 변환된 값이 PLC(20)의 입력포트에 입력될 경우, PLC(20)는 입력되는 신호가 하나인지 또는 동시에 복수개의 신호가 입력되는지를 판단한다(S101,S102). 만일, 하나의 신호가 입력될 경우 입력되는 신호를 디코딩 하게 되는데, 이때 상기 입력신호 외의 별도의 다른 신호의 중복입력 방지를 위해 상기 입력신호를 반전시켜 인터록 처리를 한 후, 상기 입력신호를 디코딩 한다(S103). 만일, 동시에 복수개의 신호가 입력될 경우에는 동시입력 허용을 위한 비교 연산 상수 치를 두어 동시입력을 허용하게 되며(S104), 이에 대해서는 도 4에서 보다 상세히 살펴본다.

도 4는 상기 PLC 입력감축장치(10)에서 BCD로 변환된 값을 PLC(20) 내부에서 디코딩 하는 부분 및 인터록 부분과 다중 입력 처리에 대한 실제 프로그램도로써, P0:*는 입력부분의 변수이며, M*:*은 보조 릴레이(바이트 형태 8BIT)이고, D*는 데이터 저장 영역으로 하나의 번지에 16비트(워드)로 구성되어 있으며, P0:0는 PLC(20)의 입력부분으로 인코드의 출력 측 QA의 변수이고, P0:1는 PLC(20)의 입력부분으로 인코드의 출력 측 QB의 변수이며, P0:2는 PLC(20)의 입력부분으로 인코드의 출력 측 QC의 변수이고, P0:3은 PLC(20)의 입력부분으로 인코드의 출력 측 QD의 변수이며, WMOV M100,D4는 M100의 내용을 워드형태로 D4에 저장하라는 명령어로,상기 M100을 워드 형태로 저장하면 M은 바이트 형태이기 때문에 M101의 내용까지 포함하며, CMOVE M101,M102 은 M101의 내용을 반전 시켜 M102로 저장하라는 명령어이고, MOVE 0,M102는 M102의 내용을 0상태로 변환하라는 명령어이며, =,D4,1는 D4의 저장된 값이 상수 1과 같을 때 도통 상태가 됨을 의미한다.

상기 도 4에 대해 보다 상세히 살펴보면, 단계(S0)에서 P0:0, P0:1, P0:2, P0:3이 모두 0이면 즉, 입력이 없을 경우 보조 릴레이(M16:2)가 온 되며, 이에 따라 단계(S3)의 보조 릴레이(M16:2)가 온 되어 MOVE 0,M102가 수행되어 보조 릴레이(M102)의 값이 모두 0(클리어)으로 된다.

이후, PLC 입력감축장치(10)로부터 입력이 있게 되면(예로 1(0001)이 입력될 경우를 가정함), 단계(S0)의 P0:3이 오프 되어 보조 릴레이(M16:2)는 오프 되며, 단계(S4-S6)의 P0:0, P0:1, P0:2는 오프상태이며, 단계(S7)의 P0:3는 온상태가 되어 단계(S7)의 보조 릴레이(M101:3)가 동작된다.

그리고 하나라도 입력이 들어올 경우에는 단계(S0)의 보조 릴레이(M16:2)가 오프상태이고, 단계(S2)의 보조 릴레이(M16:2)가 온 상태가 되어 CMOVE M101,M102의 명령이 수행된다.

따라서 상기 단계(S7)의 보조 릴레이(M101)의 값(0001)이 반전되어 보조 릴레이(M102)에 저장되며(1110), 이에 따라 단계(S4-S6)의 보조 릴레이(M102:0, M102:1, M102:2)가 오프 되고, 단계(S7)의 보조 릴레이(M102:3)는 온 상태를 유지하게 되어 다른 입력을 받아들이지 않게 되며, M101:0, M101:1, M101:2, M101:3은 인터록 부분을 걸쳐 최종 동작하는 부분이다.

그리고 단계(S1)의 WMOVE M100,D4의 명령(단계(S1)에는 릴레이가 없으므로 항상 WMOVE M100, D4명령은 수행됨)이 수행되므로 =,D4,1(D4의 저장된 값이 상수 1과 같을 때 도통상태가 되는 명령어)의 명령에 따라 단계(S8)의 보조 릴레이(M103:1)가 동작된다.

그후, 상기 입력(0001)이 종료되고, 아무런 입력이 없으면 단계(S0)의 P0:0, P0:1, P0:2, P0:3이 모두 0이 되어 보조 릴레이(M16:2)가 온 되어 단계(S3)의 보조 릴레이(M16:2)가 온 되므로, MOVE 0,M102가 수행되어 보조 릴레이(M102)의 값이 모두 0이 되므로 단계(S4-S6)의 보조 릴레이(M102:0, M102:1, M102:2)가 모두 온 상태가 되어 다른 입력을 받아들일 수 있게 된다.

한편, 단계(S23)는 한 개 이상의 입력이 동시에 이루어졌을 때 별도로 허용하는 부분으로, 단계(S4-S7)의 인터록 부분을 거치지 않고 P0:0 ,P0:1 ,P0:2 ,P0:3 의 내용을 그대로 받아 사용자가 요구하는 값을 비교연산 하여 출력하는 부분이다.

이러한 동시 입력 허용 부분은 도 5b의 배타적 논리합 진리표에 의거하여 몇 가지 수식에 의해 설계되어져야만 하며, 그 공식으로는 동시입력 되어지는 수의 합(H)은 인코드 입력의 총수(L)의 개수보다 같거나 적어야 하며(H??L), 처음 입력수(FL)와 나중 입력수(SL)는 (FL) E-OR (SL)의 결과 값이 0이 아니고 1인 수만을 사용 할 수 있으며, 사용자는 이 부분을 미리 설정해 놓고 프로그래밍을 하여야 한다. 여기서, 상기 처음 입력수(FL)와 나중 입력수(SL)는 상기 동시에 입력되어지는 두 개의 수를 의미하며, 처음 입력수(FL)와 나중 입력수(SL)는 처음 입력수(FL) 입력후 정해진 일정시간 이내에 나중 입력수(SL)가 입력되면 동시입력으로 본다.

(수식) 〔H??(L≠0), L= FL??SL〕

위의 수식은 처음 입력수(FL)와 나중 입력수(SL)를 예측 할 수 없는 경우에 사용하는 방식이고, 처음 입력수(FL) 및 나중 입력수(SL)를 알고 있을 때는 그 결과치(비교연산 상수치)를 미리 설정해 놓아도 무관하다.

이러한 본 발명은 PLC의 주변기기에 속하는 것으로, 일반 IC화된 인코드(SN74LS147, MM922N,기타..)보다 위의 다이오드 매트릭스에 의한 인코드 방식으로, 자체전원이 불필요하고, PLC의 DC -24V의 전원을 PLC 입력감축장치의 공통단자 부분에 바로 접속하여 사용할 수 있으며, 회로 내부의 채터링(잡음, 노이즈)은 PLC 자체 회로에서 잡아 주기 때문에 별도의 보강 회로가 필요 없으며 처리 속도는 1:1방식(기존의 방식)과 동일하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, PLC에서는 설비에 대한 입력이 상위 기종에서만 가능하였는데, 본 발명을 이용하면 하위 기종에서도 쉽게 구성할 수 있어 사용자가 자동화 제어 설계시 경제적으로 절감 효과(설비 구성시 시간절감, 원가절감)를 가져올 수 있다.

또한, 설계, 제작, 시운전시 사용자 설계실수 혹은 설비기능 추과시, 기존의 제어반을 다시 제작해야 되는 경우가 현장에선 많으나, 이런 문제점을 본 기기로 대체함으로 산업 현장 설비에 대한 작동추가나 수정이 용이하게 된다.

또한, 자동화 설계시 전체적 가격을 낮추어 수요자와 공급자간의 경제적 부담을 줄일 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 외부로부터 입력포트에 인가되는 신호를 받아서 소정의 프로그램을 진행시킨 후, 그에 따른 출력을 내보내도록 된 PLC에 있어서,

   외부에서 가해지는 다수개의 입력을 인코딩하여 그에 따른 BCD값을 상기 입력포트에 인가하는 입력변환수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입력변환수단은 다이오드 매트릭스에 의해 입력을 인코딩하는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 입력변환수단은 상기 다이오드 매트릭스에 구동전원을 공급하기 위한 전원단을 구비하고, 상기 전원단은 PLC의 구동전원으로부터 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축장치.
4. PLC의 입력을 감축하는 방법에 있어서,

   외부로부터의 신호입력여부를 판단하는 제1단계와;

   외부로부터 신호입력이 있을 경우 입력되는 신호가 하나인지 또는 동시에 복수개의 신호가 입력되는지를 판단하는 제2단계와;

   상기 제2단계의 판단결과 외부에서 입력되는 신호가 하나일 경우, 외부에서입력되는 신호를 디코딩하되, 상기 입력신호 외의 별도의 다른 신호의 중복입력 방지를 위해 상기 입력신호를 반전시켜 인터록 처리를 한 후, 상기 입력신호를 디코딩하는 제3단계와;

   상기 제2단계의 판단결과 외부로부터 동시에 복수개의 신호가 입력될 경우, 동시입력 허용을 위한 비교 연산 상수 치를 두어 동시입력을 허용하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제3 단계에서는, 디코딩 완료 후, 차후 입력을 받아들이기 위해 상기 반전된 입력신호를 클리어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제4단계에서 복수개의 입력이 동시에 있을 경우,

   동시입력 되어지는 수의 합이 미리 설정되어 있는 입력의 총수의 개수보다 같거나 적어야 하며, 상기 동시입력 되어지는 수의 소정의 연산 값이 논리 1인 수만을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 동시입력 되어지는 수의 소정의 연산 값은 배타적 논리합의 결과 값인 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축방법.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 제4단계에서, 상기 비교 연산 상수 치는 상기 동시입력 되어지는 수에 따라 가변 되는 것을 특징으로 하는 PLC 입력감축방법.