KR20060076884A - 수치제어장치의 소프트웨어 ｐｌｃ 접점 처리장치 및 방법 - Google Patents

수치제어장치의 소프트웨어 ｐｌｃ 접점 처리장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계의 수치제어장치를 사용함에 있어 소프트웨어 PLC 방식을 적용하여 와이어 배선이 없이도 PLC 접점을 인/아웃되도록 함으로서 공작기계의 조작판을 간단히 구성할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리장치 및 방법에 관한 것으로,
화면표시 프로그램 및 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 상기 표면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하며, 상기 소프트웨어 스위치의 온 오프를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 주조작부와; 상기 주조작부의 지령을 인식하고 프로그램 내용에 따라서 기계 동작 명령을 수행하는 NC부와; 상기 NC부의 지령에 따라서 소프트웨어 스위치 입력에 따른 시퀀스 제어를 지령하는 PLC부포함하여 구성함이 특징이며;
조작패널의 푸시버튼 및 램프 등을 PLC가 아닌 키조작과 화면선택 구조만으로 기존 PLC 접점과 동일하게 운전할 수 있도록 함으로써 조작 패널을 간단히 구성할 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
수치제어장치, 소프트웨어 PLC, 접점

Description

수치제어장치의 소프트웨어 ＰＬＣ 접점 처리장치 및 방법{A Software PLC Control Unit of CNC and Method Thereof}
도 1은 종래의 조작반과 PLC 시스템간의 하드웨어 구조 블록도.
도 2는 본 발명의 조작반과 PLC 시스템간의 하드웨어 구조 블록도.
도 3a는 종래의 조작반 배치도.
도 3b는 본 발명의 조작반 배치도.
도 4는 본 발명의 표시화면에서 소프트웨어 PLC 전용화면 적용시의 구성도.
도 5는 본 발명에서 파라메터에 의한 소프트웨어 스위치 변경방법 화면예시도.
도 6은 본 발명에서 화면 표시부에 구성한 소프트웨어 PLC 표시화면 구성도.
도 7은 본 발명의 동작 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 주조작반 20: 수치 제어부
30: PLC 40: 기계 입출력부
50: 서보 제어부 60: 스핀들 모터
본 발명은 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 공작기계의 수치제어장치를 사용함에 있어 소프트웨어 PLC 방식을 적용하여 와이어 배선이 없이도 PLC 접점을 인/아웃되도록 함으로서 공작기계의 조작판을 간단히 구성할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 현재 사용되는 CNC(Computer Numerical Control, 수치제어장치) 공작기계는 가공물을 수치제어 프로그램에 의한 자동 동작에 의해서 절삭등 가공작업을 하는 장비로서, 머시닝 센터의 주요구성을 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 입출력 보드(11)와 키보드(12) 및 표시화면부(13)로 이루어져 공작기계의 동작지령을 하달하는 주조작반(10)과, 주조작반(10)의 지령을 인식하고 프로그램 저장부의 프로그램을 통하여 제어하는 수치 제어부(20)와, 수치 제어부(20)의 지령에 따라 시퀀스 제어를 지령하는 프로그래머블 제어부(PLC, 30)와, 상기 프로그래머블 제어부의 데이터를 입출력하여 기계에 전달하는 기계 입출력부(40)와, 상기 기계 입출력부의 데이터 전달에 따라서 각종 기계를 제어하는 기계 제어부와, 상기 수치 제어부(30)의 명령에 따라 서보모터나 스핀들 모터(60)를 제어하는 서보 제어부(50)로 이루어진다.
한편, 그 동안 공작기계 수치제어장치의 외부 입출력 접점처리는 PLC 전용의 장치를 통해서만이 입출력이 가능하였다.
즉, 기존 시스템은 CNC 내부 처리 및 전용 PLC 프로그램의 입출력 접점을 통해서만 제어상태가 처리되는 구조로 되어 있고 출력을 볼 수 있도록 되어 있었던 것이다.
도 1의 A부분은 입출력보드와 PLC의 접속관계를 도시하고 있는바, 상기 입출력 보드에는 각종 공작기계 조작 입력 스위치와 기계 또는 PLC 출력을 표시하는 LED 소자들이 위치하며, 상기 입출력보드는 PLC에 직접 접속되어 공작기계의 각종 장치들을 토글 스위치와 같은 입력수단에 의해 동작을 명령하고 LED 소자로 동작의 수행 여부를 판단하였다.
그러나, 최근 I/O 접점이 가격이 상승하여 다양한 공작기계 작동 스위칭 소자를 설치하기가 어려워지고 있고, 또한 이러한 스위칭 소자가 조작판에 부가 장착됨으로써 주조작반의 크기가 커지게 되고 원가가 상승하여 기계설계의 구조 설계에 많은 제약을 주고 있는 문제점이 있다.
결국, 현재 양산되는 공작기계의 주조작반은 다양한 기능의 부가됨으로서 그 크기가 점점 커지게 되고, 이에 따라 장비 제어에 많은 복잡성을 가지게 되고 조작반의 외관 디자인에 있어서도 심플하게 세련되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 기존의 공작 기계용 조작패널의 PLC 입출력 처리가 화면 표시장치 밑에 별도의 OP-PANEL에 PLC 접점을 통해 입력하거나, 램프를 통해 처리하였던 방식에서 현재의 CRT 및 TFT 화면에서 화면표시와 기능 자판키(SOFT KEY)를 통해 PLC 입력을 표시하고 출력이 가능하게 하는 방식과, 소프트웨어 PLC 작성 처리의 실행방법 및 화면구조를 제공하여 주조작반의 공작기계 제어기능을 소프트웨어 방식으로 처리토록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 화면표시 프로그램 및 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 상기 표면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하며, 상기 소프트웨어 스위치의 온 오프를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 주조작부와; 상기 주조작부의 지령을 인식하고 프로그램 내용에 따라서 기계 동작 명령을 수행하는 NC부와; 상기 NC부의 지령에 따라서 소프트웨어 스위치 입력에 따른 시퀀스 제어를 지령하는 PLC부와; 상기 PLC부의 지령에 따라서 기계 동작이 실제로 이루어지도록 PLC의 지령 정보를 기계부로 출력하는 기계 동작 입출력부를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 주조작반은, 소프트웨어 스위치를 표시하는 소프트웨어 스위치 버튼과, 소프트웨어 스위치를 조작하는 소프트웨어 스위치 조작 버튼 및, PLC 제어버튼을 포함하고; NC부에는 화면표시부 및 PLC와 통신할 수 있는 통신 프로토콜을 설치하고, 화면 표시부에는 NC부와 소프트웨어 스위치 전용 화면 사이의 데이터를 송수신하는 통신 프로토콜을 설치하며, PLC부에는 NC부와 PLC의 입출력 제어가 가능토록 하는 통신 프로토콜을 더 설치하여 구성함이 특징이다.
또한, 초기화 단계와; 상태표시 유지단계와; 화면표시 및 유지단계와; 파 라메터 값 유지단계와; 메모리 체크 단계와; 가공 프로그램 체크 단계와; PLC 체크 단계와; 키보드 체크 단계로 이루어지는 메인 루틴 처리 단계에 있어서, 상기 PLC 체크 단계를 진행시에 처리되며, 소프트웨어 스위치 화면 세팅 단계와; F1 - F4키가 등록되었는가를 판단하는 단계와; 등록이 되었다면 F1 - F4키중 어느 키가 입력되었는지를 확인하는 단계와; 입력된 키에 따른 정보를 NC로 송신하는 단계와; 입력된 키에 따른 사용자 지정 기계의 온오프 동작을 지령하는 단계로 이루어짐이 특징이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 CNC 구조는 화면과 소프트 키 조작을 통해서 PLC 입력 및 출력 상태를 선정하고 출력하면서 기존의 PLC 시스템과 동일하게 운전될 수 있도록 하였으 며, 새로운 알고리즘 처리 방식과 구조를 추가하여 입출력이 가능토록 하는 시스템과 알고리즘, 화면 출력 및 입력구조를 설계한 것으로, 그 블록 구성을 보면 도 2에 도시한 바와 같다.
즉, 본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이, 주조작반(10)과, 수치 제어부(20)와, PLC(30)와, 기계동작 입출력부(40)와, 서보 제어부(50)와, 서보모터(60)로 이루어지며, 상기 주조작반(10)은 화면표시부(13)와, 자판키(14)와, 기능 자판키(15)와, 공작기계 제어용 조작패널(16)로 이루어진다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 전체 동작을 살펴보면, 상기 수치 제어부(20)는 상기 주조작부(10)의 지령을 인식하고 프로그램 내용에 따라서 기계 동작 명령을 수행하고, 상기 PLC(30)는 상기 수치 제어부(10)의 지령에 따라서 소프트웨어 스위치 입력에 따른 시퀀스 제어를 지령하며, 상기 기계동작 입출력부(40)는 상기 PLC부(30)의 지령에 따라서 기계 동작이 실제로 이루어지도록 PLC의 지령 정보를 기계부(도시하지 않음)로 출력하고, 상기 서보 제어부(50)는 상기 수치 제어부(20)의 명령에 따라 서보모터나 스핀들 모터를 제어하는 역할을 담당한다.
한편, 상기 주조작반(10)은 화면표시 프로그램 및 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 상기 표면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하며, 상기 소프트웨어 스위치의 온 오프를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 기능을 한다.
종래기술의 주조작반과 본 발명의 주조작반을 비교설명하면, 도 3a는 종래 주조작반을 나타낸 것이고, 도 3b는 본 발명의 주조작반을 나타낸 것으로, 주조작반은 표시화면과, 자판키와 기능 자판키는 공통으로 존재하고, 종래의 주조작반은 여기에 공작기계 제어상황을 표시하는 LED와, 공작기계 조작 입력 스위치와, 전원 온오프 스위치, E-STOP, 오버라이드를 설치한 입력 토글 스위치가 존재하나, 본 발명의 주조작반은 LED와 공작기계 입력 스위치가 생략되고 공작기계의 제어에 꼭 필요한 전원 온오프 스위치와 E-STOP, 오버라이드와 같은 입력 토글 스위치만을 구비하고 있다.
물론, 종래 LED와, 공작기계 조작 입력 스위치 기능은 모두 표시화면과 기능 자판키를 통해 모두 해결할 수 있도록 하였다.
즉, 본 발명의 주조작반(10)은 상부 일측에 표시화면이 배치되고, 그 오른쪽에 영문/숫자 등의 입력키로 이루어진 자판키가 배치되며, 표시화면의 아래에 F 계열로 나열된 기능 자판키가 배치하고, 그 아래에는 전원온오프와, E-STOP, 오버라이드를 조작하는 조작패널이 배치하며, 상기 주조작반(10)은 내부 주조작반 제어부에 수치 제어부(20)와 통신하는 통신 프로토콜이 설정되고, 수치 제어부(20) 역시 주조작반(10)과 통신하기 위한 통신 프로토콜이 설정되며, PLC(30)와 수치 제어부(20) 사이에도 통신이 이루어질 수 있도록 각각 통신 프로토콜이 설정되어 소프트웨어 스위치 조작에 따른 제어동작을 PLC의 접점 방식과 동일하게 수행할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명은 첫째로, HMI(Human Machine Interface) 화면표시 파트에 소프트웨어 PLC 전용화면 스위치를 추가 디스플레이토록 하고, 둘째로, NC와 화면 표시 부(HMI) 사이의 통신 프로토콜 추가와 편집 기술 및 메모리 모니터링을 추가하였으며, 셋째로, NC와 PLC 사이의 통신 프로토콜 추가에 따른 입/출력 제어루틴를 추가하여, 기존의 PLC는 그대로 사용가능토록 한다.
결국, 기존의 조작패널에 있는 LED는 본 발명에서는 '소프트웨어 PLC 전용화면' 표시로 변경하고 입력(토글) 스위치는 기능 자판키(F1 - F4)의 소프트키가 이 기능을 대신하도록 준비하여 선택하도록 한 것이다.
본 소프트웨어 PLC 시스템이 동작 가능하게 하기 위해 도 4의 화면은 다음과 같이 설계하였다.
첫째, 각 스위치 및 LED의 색상지정이 CNC 제어장치의 파라메타로 가능토록 하고, 둘째, 각 스위치 및 LED에 H*** 계열의 어드레스(본 발명에서는 임의의 H어드레스로 함) 하나를 할당하여 PLC(또는 래더)에서의 출력조건에 따라 온/오프를 표시하도록 깜빡거리게 하며, 셋째, F1 - F4 스위치는 화면상의 임의의 스위치를 등록 가능하게 하여 커서 이동 없이 직접 지령 가능하게 하고, 넷째, F1 - F4에 스위치를 등록하지 않는 경우에는 커서를 업/다운 이동시킨 후 동작시간(F6), 동작종료로 F7를 지령하게 하며, 다섯째, 동작지령후 상태는 사용자의 취향에 따라 PLC(또는 래더)에서의 H*** 어드레스 출력상태를 음영이 온/오프 되도록 하며, 여섯째, 스위치 및 LED의 내용 및 상태 주석(Comment)은 기존 PLC 시퀀스에서 입력하듯이 파일로 입력한다.
도 5는 본 발명의 소프트웨어 스위치 변경방법을 나타낸 실시예도로서, 도시한 바와 같이 6개의 색깔을 지정하여 LED의 온오프 바탕색과 스위치의 바탕색을 원 하는 색깔로 변환하여 입력할 수 있다.
물론, 상기에서는 6가지의 색상을 예시하고 있으나, 필요에 따라서 다양화 할 수 있다.
도 6은 본 발명을 이용하여 표시화면에 구성한 스프트웨어 스위치 화면표시 실시예로서, 도시한 바와 같이 척 클램프와 하단기어를 오프 상태로 결정하고, 또한 자동문은 F1키로 등록하고, 공구보정은 F2키로 등록하며, 방진구1은 F3키로 등록하고, 방진구2는 F4키로 등록하였다.
따라서, 기능키(F1 - F4)로 등록된 경우에는 상기 기능키를 이용하여 커서이동없이 곧바로 기계의 상태를 온오프 제어할 수 있고, 나머지는 커서를 이용하여 온오프 제어를 설정하면 된다.
도 7은 본 발명의 동작 순서도로서, 먼저 메인 루틴은, 초기화 단계(S10)와; 상태표시 유지단계(S20)와; 화면표시 및 유지단계(S30)와; 파라메터 값 유지단계(S40)와; 메모리 체크 단계(S50)와; 가공 프로그램 체크 단계(S60)와; PLC 체크 단계(S70)와; 키보드 체크 단계(S80)로 이루어진다.
그리고, 일반적인 PLC 시퀀스 처리단계는 PLC 체크 단계를 진행시에 처리되며, E-STOP 조건을 처리하는단계(S90)와; X, Y, Z 축 이송 조건을 처리하는 단계(S100)와; M-S-T코드를 처리하는 단계(S110)와; 입출력 조건을 처리하는 단계(S120)와; 나머지 로직을 처리하는 단계(S130)로 이루어진다.
그리고, 본 발명의 추가키 처리 단계는, PLC 체크 단계를 진행시에 처리되며, 소프트웨어 스위치 화면 세팅 단계(S140)와; F1 - F4키가 등록되었는가를 판 단하는 단계(S150)와; 등록이 되었다면 F1 - F4키중 어느 키가 입력되었는지를 확인하는 단계(S160)와; 입력된 키에 따른 정보를 NC로 송신하는 단계(S170)와; 입력된 키에 따른 사용자 지정 기계의 온오프 동작을 지령하는 단계(S180)로 이루어진다.
결국, 본 발명은 공작기계의 수치제어장치를 사용함에 있어 PLC 장치를 사용 CNC 외부인 기계의 상태 및 기계의 상황판단을 정확히 전달 받을 수 있는 기존의 방법외에, 소프트웨어 PLC 방식으로도 기존 방식과 동일하게 처리할 수 있는 방법으로써 원가를 절감하고 또한 와이어 배선이 없이도 PLC 접점을 IN/OUT 함으로써, 공작기계 조작패널을 간단하게 할 수 있는 장점이 있다.
즉, 단순 LED 화면 출력뿐만 아니라 동시에 토글 입력접점처리 및 알람 내용까지 정의 및 변경이 가능하게 하여 기존 PLC 시스템과 동일한 성능을 처리하는 소프트웨어 PLC 시스템을 제공하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 조작패널의 푸시버튼 및 램프 등을 PLC가 아닌 키조작과 화면선택 구조만으로 기존 PLC 접점과 동일하게 운전할 수 있도록 함으로써 조작 패널을 간단히 구성할 수 있을 뿐만 아니라 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형은 포함한 것으로 판단할 수 있다.

Claims (3)

  1. 화면표시 프로그램 및 화면표시 선택에 따른 데이터 입력 프로그램을 포함하고, 상기 화면표시 프로그램의 출력에 따라 표시화면에 소프트웨어 스위치를 디스플레이하며, 상기 소프트웨어 스위치의 온 오프를 인식하여 기계 동작의 입출력 명령을 내리는 주조작부(10) 와;
    상기 주조작부의 지령을 인식하고 프로그램 내용에 따라서 기계 동작 명령을 수행하는 NC부(20)와;
    상기 NC부의 지령에 따라서 소프트웨어 스위치 입력에 따른 시퀀스 제어를 지령하는 PLC부(30)와;
    상기 PLC부의 지령에 따라서 기계 동작이 실제로 이루어지도록 PLC의 지령 정보를 기계부(40)로 출력하는 기계 동작 입출력부를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주조작반은, 소프트웨어 스위치를 표시하는 소프트웨어 스위치 버튼과, 소프트웨어 스위치를 조작하는 소프트웨어 스위치 조작 버튼 및, PLC 제어버튼을 포함하고;
    NC부에는 화면표시부 및 PLC와 통신할 수 있는 통신 프로토콜을 설치하고, 화면 표시부에는 NC부와 소프트웨어 스위치 전용화면 사이의 데이터를 송수신하는 통신 프로토콜을 설치하며, PLC부에는 NC부와 PLC의 입출력 제어가 가능토록 하는 통신 프로토콜을 더 설치하여 구성함을 특징으로 하는 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리장치.
  3. 초기화 단계와; 상태표시 유지단계와; 화면표시 및 유지단계와; 파라메터 값 유지단계와; 메모리 체크 단계와; 가공 프로그램 체크 단계와; PLC 체크 단계와; 키보드 체크 단계로 이루어지는 메인 루틴 처리 단계에 있어서,
    상기 PLC 체크 단계를 진행시에 처리되며, 소프트웨어 스위치 화면 세팅 단계와; F1 - F4키가 등록되었는가를 판단하는 단계와; 등록이 되었다면 F1 - F4키중 어느 키가 입력되었는지를 확인하는 단계와; 입력된 키에 따른 정보를 NC로 송신하는 단계와; 입력된 키에 따른 사용자 지정 기계의 온오프 동작을 지령하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 수치제어장치의 소프트웨어 PLC 접점 처리방법.
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