KR20080062837A - Ｐｌｃ 동기운전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PLC 동기운전 시스템에 관한 것으로, 시리얼 엔코더를 적용하여 PLC 위치결정모듈이 각 종축에 대응하는 각 시리얼 엔코더로부터 주축펄스를 하나의 시리얼 통신선로를 통해 수신하고, 수신한 각 주축펄스를 기준으로 동기화되는 각 종축펄스를 발생시켜 출력한다.

따라서 각 시리얼 엔코더 입력을 기준으로 각 종축이 동기화되어 운전하게 된다.

동기운전, PLC, 시리얼 엔코더

Description

ＰＬＣ 동기운전 시스템{PLC SYNCHRONOUS OPERATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 PLC 동기운전 시스템의 구성을 나타내는 블럭도.

도 2는 본 발명의 PLC 동기운전 시스템의 구성을 나타내는 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200 : PLC 위치결정모듈 102 : 시리얼 통신모듈

103 : 속도 연산부 104 : 종축펄스 출력부

121 : 시리얼 엔코더 1 122 : 시리얼 엔코더 2

123 : 시리얼 엔코더 3

본 발명은 PLC 동기운전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 PLC 위치결정모듈이 복수 개의 시리얼 엔코더 입력을 기준으로 입력되는 각 주축펄스에 동기화되는 각 종축펄스를 계산하여 출력함으로써 각 축에 대해 동기운전을 하는 PLC 동기운전 시스템에 관한 것이다.

산업현장에서 공장설비의 자동화 등 여러 분야에서 적용되고 있는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC : Programmable Logic Controller, 이하 "PLC"라 함)는 중앙처리장치를 포함한 중앙제어부(CPU), 센서나 스위치로부터 신호를 입력받는 입력모듈, 제어대상인 모터나 밸브에 제어신호를 전달하는 출력모듈, 고속카운터, 통신모듈, PID 제어모듈 및 위치결정모듈 등을 구비하고 있다.

여기서 상기 위치결정모듈은 사용자가 설정한 이동 속도 등의 데이터에 의해 운전 프로파일을 생성하며, 운전하는 대상물이 적절한 속도로 원하는 위치까지 이동하도록 서보 드라이브에 펄스를 출력하여 서보 모터의 가/감속 구동을 통해 기계적인 시스템의 동작을 제어하는 역할을 한다.

예를 들어, 어떤 움직이는 물체에 동기화되어 일을 해야 하는 경우에 최소 2축의 움직임이 필요하고, 이때 기준이 되는 주축에 종축이 동기화되어 움직여야 하는데, 상기 위치결정모듈이 주축에 종축이 동기화되도록 종축펄스를 서보 드라이브에 출력한다.

도 1은 일반적인 PLC 동기운전 시스템을 나타내는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, PLC 동기운전 시스템은 엔코더(110)와 PLC 위치결정모듈(100)을 포함한다.

엔코더(110)는 속도검출센서로, 대상물의 움직임에 따라 움직이는 방향의 축이 회전하게 되면서 회전에 따른 펄스를 출력하며, 이에 따라 대상물의 움직이는 속도로 이동한 위치를 알 수 있다. 예를 들어, 엔코더(110)는 서보 모터(미도시)의 회전축에 부착되어 회전축(axis:샤프트)의 회전에 따라 펄스를 출력한다.

PLC 위치결정모듈(100)은 입력부(101)와, 속도 연산부(103) 및 종축펄스 출력부(104)를 포함한다. PLC 위치결정모듈(100)은 엔코더(110) 입력을 기준으로 펄스를 생성하여 출력함으로써 속도가 동기되어 운전되도록 한다. 이하, 기준이 되는 축을 주축이라 하고, 상기 PLC 운전모듈(100)에서 펄스를 생성하여 출력하는 축을 종축이라 하며, 외부 엔코더(110)를 주축으로 하여 엔코더(110)로부터 PLC 위치결정모듈(100)로 입력되는 펄스를 주축펄스라 하고, PLC 위치결정모듈(100)에서 출력되는 펄스를 종축펄스라 하겠다.

입력부(101)는 상기 엔코더(110)가 출력하는 주축펄스를 입력받는다.

속도 연산부(103)는 상기 입력부(101)로 주축펄스가 입력되는 입력속도에 따라 동기화되는 종축펄스의 출력속도를 연산한다.

종축펄스 출력부(104)는 상기 속도 연산부(103)가 연산한 종축펄스의 출력속도에 따라 서보 드라이브에 종축펄스를 출력한다. 여기서, 종축펄스 출력부(104)는 적어도 하나 이상의 종축에 대해 종축펄스를 출력한다. 즉, 하나의 주축에 대해 적어도 하나 이상의 종축을 운전할 수 있는 것이다.

상기 PLC 위치결정모듈(100)은 상기 엔코더(110)로부터 입력받은 주축펄스의 입력속도에 따라 적절한 종축펄스의 출력속도를 연산하고, 연산한 출력속도를 따르는 종축펄스를 출력한다. 그에 따라 주축에 적어도 하나 이상의 종축이 속도를 동기화하여 운전하게 되는 것이다.

PLC 위치결정모듈(100)의 동작을 요약하면, 입력부(101)를 통해 엔코더(110) 의 주축펄스가 입력되고, 속도 연산부(103)에서 주축펄스가 입력되는 입력속도에 따라 동기화되는 종축펄스의 출력속도를 연산하고, 종축펄스 출력부(104)에서 상기 속도 연산부(103)가 연산한 종축펄스의 출력속도에 따라 적어도 하나 이상의 종축으로 종축펄스를 발생시켜 출력한다.

상기에서 설명한 바와 같이, PLC 동기운전 시스템은 주축에 대해 다수의 종축이 동기화되어 운전할 수 있지만, 각각의 종축에 대해서는 동기운전이 불가능하다.

각각의 종축에 대해 동기운전을 하기 위해서는 PLC 위치결정모듈(100)의 입력부(101)측에 입력단자를 추가시켜 각 축의 엔코더 입력에 대한 모듈을 구성하여야 한다. 예를 들어, 3개의 종축에 대해 개별적으로 동기운전을 하고자 하면, 종축 1(X축)에 대한 엔코더 1 및 상기 엔코더 1의 입력을 받을 수 있는 입력단자를 포함하는 모듈 1과, 종축 2(Y축)에 대한 엔코더 2 및 상기 엔코더 2의 입력을 받을 수 있는 입력단자를 포함하는 모듈 2 및 종축 3(Z축)에 대한 엔코더 3 및 상기 엔코더 3의 입력을 받을 수 있는 입력단자를 포함하는 모듈 3이 구성되어야 한다. 즉, 각 종축에 대응하는 입력단자가 필요하게 된다. 그러나 상기와 같이 입력단자가 늘어나게 되면 비용이 너무 많이 들게 되는 문제점에 의해 구성이 힘들게 된다.

이에 따라 본 발명의 목적은 시리얼 엔코더를 적용하여 입력단자의 수를 늘리지 않고도 각 종축에 대해 동기운전이 가능하도록 하는 PLC 동기운전 시스템을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PLC 동기운전 시스템은, 기준이 되는 대상물의 움직임에 따라 회전하면서 주축펄스를 출력하고, 출력한 주축펄스를 통신 프로토콜에 따라 전송 가능한 복수 개의 시리얼 엔코더; 및 상기 복수 개의 시리얼 엔코더와 하나의 시리얼 통신라인을 통해 서로 연결되고, 상기 시리얼 통신라인의 통신을 제어하여 상기 복수 개의 시리얼 엔코더로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스의 입력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 출력하는 PLC 위치결정모듈;를 포함하여 이루어진다.

상기 PLC 위치결정모듈은 상기 복수 개의 시리얼 엔코더와 시리얼 통신을 수행하는 시리얼 통신모듈; 상기 시리얼 통신모듈을 통해 상기 복수 개의 시리얼 엔코더로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스가 입력되는 입력속도와 동기화되는 각 종축펄스의 출력속도를 연산하는 속도 연산부; 및 상기 속도 연산부에서 연산한 각 종축펄스의 출력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 발생시켜 출력하는 종축펄스 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수 개의 시리얼 엔코더는 각 종축에 대응하도록 미리 설정되어 있고,상기 시리얼 엔코더의 개수는 동기하여 운전하기 위한 각 종축의 개수에 대응하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 PLC 동기운전 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2를 참조하면, PLC 동기운전 시스템은 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123) 및 PLC 위치결정모듈(200)을 포함한다.

시리얼 엔코더(121, 122, 123)는 대상물의 움직임에 따라 움직이는 방향의 축이 회전하면서 회전에 따른 주축펄스를 출력하고, 출력한 주축펄스를 통신 프로토콜에 따라 전송 가능한 엔코더이다. 본 발명에서는 각 종축에 대해 동기운전이 가능하도록 각각의 종축에 대응하는 시리얼 엔코더 즉, 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123)가 구비된다.

상기 시리얼 엔코더(121, 122, 123)는 주축펄스를 미리 설정된 통신 프로토콜에 따라 2진 코드(binary code), BCD 코드, 그레이 코드(gray code) 또는 아스키 코드(ASCII)로 변환하여 전송할 수 있다.

PLC 위치결정모듈(200)은 상기 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123)와 하나의 시리얼 통신라인을 통해 서로 연결되고, 시리얼 통신모듈(102)과, 속도 연산부(103) 및 종축펄스 출력부(104)를 포함한다.

시리얼 통신모듈(102)은 상기 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123)와 하나의 시리얼 통신라인을 통해 시리얼 통신을 수행한다. 상기 시리얼 통신모듈(102) 은 시리얼 통신을 함에 있어서, 상기 복수 개 시리얼 엔코더(121, 122, 123)의 통신 순번을 결정하거나 또는 미리 설정된 통신 순번에 따라 소정 시리얼 엔코더(121, 122, 123)에 주축펄스를 요구하고, 해당 시리얼 엔코더(121, 122, 123)로부터 요구한 주축펄스를 수신한다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 시리얼 통신모듈(102)은 시리얼 엔코더 1(121), 시리얼 엔코더 2(122), 시리얼 엔코더 3(123)이 순차적으로 순번이 정해져 있다면, 순번에 따라 시리얼 엔코더 1(121)에 주축펄스를 요구하여 시리얼 엔코더 1(121)로부터 요구한 주축펄스를 수신하고, 수신이 끝나면 시리얼 엔코더 2(122)에 주축펄스를 요구하여 시리얼 엔코더 2(122)로부터 요구한 주축펄스를 수신하고, 수신이 끝나면 시리얼 엔코더 3(123)에 주축펄스를 요구하여 시리얼 엔코더 3(123)으로부터 요구한 주축펄스를 수신한다. 즉, 하나의 시리얼 통신라인에서 이루어지는 통신을 제어함으로써 통신에 이상이 없도록 한다.

속도 연산부(103)는 상기 시리얼 통신모듈(102)을 통해 상기 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123)로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스가 입력되는 입력속도와 동기화되는 각 종축펄스의 출력속도를 연산한다. 여기서, 본 발명에서는 상기 시리얼 통신모듈(102)을 통해 주축펄스를 통신프로토콜에 따라 2진 코드(binary code), BCD 코드, 그레이 코드(gray code) 또는 아스키 코드(ASCII)로 변환된 주축펄스에 대한 정보를 수신하므로 수신한 정보를 미리 설정된 통신 프로토콜에 따라 분석하여 연산함은 당연한 사실이며, 본 발명의 설명에서는 수신한 주축펄스에 대한 정보를 주축펄스라 명하기로 하겠다. 또한, 각 시리얼 엔코더(121, 122, 123)에 대응하는 각 종축(X축, Y축, Z축)이 미리 설정되어 있다. 예들 들어, 시리얼 엔코더 1(121)은 X축과 대응하고, 시리얼 엔코더 2(122)는 Y축과 대응하고, 시리얼 엔코더 3(123)은 Z축과 대응하도록 미리 설정될 수 있다.

종축펄스 출력부(104)는 상기 속도 연산부(103)가 연산한 각 종축펄스의 출력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 발생시켜 출력한다.

상기 PLC 위치결정모듈(200)의 동작을 간단히 설명하면, 기준이 되는 상기 시리얼 엔코더(121, 122, 123)로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스가 입력되는 입력속도에 따라 각 종축펄스의 출력속도를 연산하고, 연산한 각 종축펄스의 출력속도를 따르는 종축펄스를 발생시켜 각 종축으로 출력한다. 상기 각 종축펄스는 각 서보 드라이브로 출력되는 것이고, 각 서버 드라이브에서 입력된 종축펄스에 의해 각 종축의 서보 모터를 구동시킨다.

예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 3개의 종축에 대해 개별적인 동기운전을 하고자 하는 경우, PLC 위치결정모듈(200)은 각 종축에 대응하는 시리얼 엔코더(121, 122, 123)를 제어하여 복수 개의 시리얼 엔코더(121, 122, 123)로부터 주축펄스를 하나의 통신선로, 즉 하나의 입력단자를 통해 수신한다. 그리고, 각 주축펄스의 입력속도와 동기화되는 각 종축펄스의 출력속도를 연산하여 연산한 출력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 출력한다. 이에 따라 각 시리얼 엔코더 입력을 기준으로 각 종축이 동기되어 운전하게 된다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 용이하게 알 수 있다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 시리얼 엔코더를 적용하여 복수 개의 시리얼 엔코더 입력을 기준으로 각 종축이 동기화되어 운전되게 된다.

이에 따라 PLC 위치결정모듈의 입력부측에 입력단자를 추가시키지 않고도 각 축에 대한 동기운전이 가능하게 된다.

또한, 시리얼 엔코더는 고속 전송에 유리하므로 고속으로 모터를 구동시키는 시스템에서 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 기준이 되는 대상물의 움직임에 따라 회전하면서 주축펄스를 출력하고, 출력한 주축펄스를 통신 프로토콜에 따라 전송 가능한 복수 개의 시리얼 엔코더; 및

   상기 복수 개의 시리얼 엔코더와 하나의 시리얼 통신라인을 통해 서로 연결되고, 상기 시리얼 통신라인의 통신을 제어하여 상기 복수 개의 시리얼 엔코더로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스의 입력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 출력하는 PLC 위치결정모듈;을 포함하여 이루어지는 PLC 동기운전 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 PLC 위치결정모듈은

   상기 복수 개의 시리얼 엔코더와 시리얼 통신을 수행하는 시리얼 통신모듈;

   상기 시리얼 통신모듈을 통해 상기 복수 개의 시리얼 엔코더로부터 각 주축펄스를 수신하고, 수신한 각 주축펄스가 입력되는 입력속도와 동기화되는 각 종축펄스의 출력속도를 연산하는 속도 연산부; 및

   상기 속도 연산부에서 연산한 각 종축펄스의 출력속도에 따라 각 종축으로 종축펄스를 발생시켜 출력하는 종축펄스 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 동기운전 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 복수 개의 시리얼 엔코더는 각 종축에 대응하도록 미리 설정되어 있고,

   상기 시리얼 엔코더의 개수는 동기하여 운전하기 위한 각 종축의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 PLC 동기운전 시스템.

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