KR20100125723A - Ｐｌｃ 시스템의 입출력모듈 - Google Patents

Ｐｌｃ 시스템의 입출력모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아날로그 입력 모듈의 기능과 아날로그 출력 모듈의 기능을 동시에 구현할 수 있는 PLC 시스템의 입출력모듈을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 외부기기로부터 제공되는 제1 데이터를 입력받기 위한 입력부; 내부에서 처리된 제2 데이터를 상기 외부기기로 출력하기 위한 출력부; 클럭신호를 생성하기 위한 클럭부; 및 상기 클럭신호에 응답하여, 상기 제1 데이터가 입력되어 필요한 곳으로 전해질 수 있도록 상기 입력부를 제어하거나, 상기 출력부가 제2 데이터를 출력할 수 있도록 상기 출력부를 제어하는 제어부를 구비하는 PLC 시스템의 입출력 모듈을 제공한다.
PLC, 아날로그, 출력모듈, 입력모듈, 혼합제어.

Description

ＰＬＣ 시스템의 입출력모듈{INPUT AND OUTPUT MODULE OF PLC SYSTEM}
본 발명은 Programmable Logic Control(이하 PLC) 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 PLC 시스템의 입출력 모듈에 관한 것이다.
전통적인 산업현장에서 자동화 설비는 릴레이등을 사용한 기계적인 장비로 구성되어 있었다. 기계적인 장비로 되어 있는 자동화 설비의 기능을 바꾸기 위해서는 설비 내부회로의 배선을 다시 일일히 고쳐야 하는 어려움이 있었다. 이러한 점을 해결하고자 만들어진 것이 PLC이다.
PLC는 프로그램 가능한 논리적인 컨트롤러이다. PLC는 일반적으로 컴퓨터와 같은 역할을 하는데, 기계등의 설비에서 오는 신호를 받아서 내부에 프로그램된 내용대로 처리한 이후에 처리된 신호를 설비로 출력한다. PLC는 릴레이, 타이머 및 카운터 등과 같은 제어장치의 기능을 집적소자 및 트랜지스터 등과 같은 반도체 소자로 대체한 것으로서 기본적인 시퀀스 제어 기능에 수치 연산 기능을 추가하여 프로그램 제어가 가능하고, 내부의 메모리에 미리 저장된 프로그램에 따라 소정의 로 직을 수행한다. PLC는 장치제어, 장치 수치세팅, 시간제어, 실시간감시, 실시간 데이타수집, 및 안전장치 가동등 다양한 작업에 적용될 수 있다.
PLC 시스템에는 다양한 기능을 하는 각 블럭이 모듈형태로 구비된다. 각 기응을 하는 블럭이 모듈형태로 되면, 다양한 기능을 하나의 PLC 시스템으로 구성하기가 용이하고, 완성된 PLC 시스템에서 불필요한 기능을 수행하는 부분을 쉽게 제거할 수 있다. 따라서 보다 효율적인 PLC 시스템을 구현하기 위해서 다양한 형태의 모듈의 개발이 필요하다.
본 발명은 아날로그 입력 모듈의 기능과 아날로그 출력 모듈의 기능을 동시에 구현할 수 있는 PLC 시스템의 입출력모듈을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 외부기기로부터 제공되는 제1 데이터를 입력받기 위한 입력부; 내부에서 처리된 제2 데이터를 상기 외부기기로 출력하기 위한 출력부; 클럭신호를 생성하기 위한 클럭부; 및 상기 클럭신호에 응답하여, 상기 제1 데이터가 입력되어 필요한 곳으로 전해질 수 있도록 상기 입력부를 제어하거나, 상기 출력부가 제2 데이터를 출력할 수 있도록 상기 출력부를 제어하는 제어부를 구비하는 PLC 시스템의 입출력 모듈을 제공한다.
또한, 제어부는 상기 클럭신호의 발생여부에 따라 상기 입력부 또는 상기 출력부를 제어하거나, 상기 클럭신호의 주파수에 따라 상기 입력부 또는 상기 출력부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 데이터는 아날로그 데이터인 것을 특징으로 하고, 상기 제2 데이터는 아날로그 데이터인 것을 특징으로 한다.
또한, 입력부는 외부에 연결된 외부기기에서 제공되는 전압, 전류 값을 이용하여 그에 비례하는 전압을 발생하는 채널입력부; 상기 채널 입력부를 통해 입력된 아날로그 신호를 제어 신호에 따라 전달하기 위한 제1 채널 선택부; 상기 채널 선 택부를 통해 입력된 아날로그 데이터의 범위를 조정하기 위한제1 증폭부; 및 상기 제1 증폭부를 통하여 입력된 아날로그 신호를 그에 대응하는 디지털값으로 변환하기 위한 A/D 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 출력부는 입력받은 디지털 값을 그에 비례하는 아날로그값으로 변환하는 기능을 수행하기 위한 D/A 컨버터; 상기 D/A 컨버터를 통하여 입력받은 신호를 아날로그 출력 신호 범위에 맞도록 조정하기 위한 제2 증폭부; 상기 제2 증폭부를 통해 출력된 신호를 여러 출력 채널 중 하나로 선택하기 위한 제2 채널 선택부; 및 상기 제2 채널 선택부에서 나온 신호를 실제 외부기기에 전압 또는 전류의 형태로 전달하는 위한 채널 출력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈은 아날로그 입력 모듈의 기능과 아날로그 출력 모듈의 기능을 동시에 구현하고 있기 때문에, 본 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈을 이용하여 PLC 시스템을 구성하게 되면, 구성의 편의성을 높일 수 있다. 또한, 하나의 모듈이 두 가지의 기능을 하기 때문에, 적은 채널을 사용하는 시스템에서 효율성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 PLC 시스템에 있어서 아날로그 입력 모듈로부터의 신호를 PLC 시스템의 메인 중앙연산장치로 전송하거나 중앙연산장치의 연산 결과인 출력 데이터를 아날로그 출력 모듈의 전송하는 과정에서, 아날로그 입력 모듈의 동작과 아날로그 출력 모듈의 일련의 동작을 하나의 모듈에서 수행하는 것이 특징이다.
도1은 일반적인 PLC 시스템의 출력모듈을 나타내는 블럭도이다.
도1을 참조하여 살펴보면, PLC 시스템의 출력모듈은 MPU(10), D/A 컨버퍼(11), 증폭부(12), 채널 선택부(13), 채널 출력부(14)를 구비한다. MPU(10)는 아날로그 출력 모듈 전체의 동작을 관장하고 PLC 시스템의 본체에 구비되는 중앙처리장치로부터 전송받은 디지털 데이터를 아날로그 값으로 변환하도록 D/A 컨버터(11)를 제어한다. D/A 컨버터(11)는 MPU(10)를 통하여 입력받은 디지털 값을 그에 비례하는 아날로그값으로 변환하는 기능을 수행한다. 증폭부(12)는 D/A 컨버터(11)를 통하여 입력받은 신호를 아날로그 출력 신호 범위에 맞도록 조정하는 회로이다. 채널 선택부(13)는 증폭부(12)를 통해 출력된 신호를 여러 출력 채널 중 하나의 채널을 정해 채널 출력부(14)로 보내는 기능을 수행한다. 채널 출력부(14)는 외부기기(15)와 연결되어 채널 선택부(13)에서 나온 신호를 실제 외부기기(15)에 전압 또는 전류의 형태로 전달하는 기능을 수행한다. 외부기기(15)는 PLC 출력 모듈과 연결하여 PLC 시스템을 통해 제어하고자 하는 외부의 장치를 말한다.
도2는 일반적인 PLC 시스템의 입력모듈을 나타내는 블럭도이다.
도2를 참조하여 살펴보면, PLC 시스템의 입력모듈은 채널 입력부(21), 채널 선택부(22), 증폭부(23), A/D 컨버터(24), MPU(25)를 구비한다. 외부기기(20)는 입력 모듈과 연결하여 PLC 시스템에 신호를 전달하고자 하는 외부의 장치를 말한다.
채널 입력부(21)는 외부에 연결된 외부기기(20)의 전압, 전류 값을 이용하여 비례하는 전압을 발생하는 회로이다. 채널 선택부(22)는 채널 입력부(21)를 통해 입력된 아날로그 신호를 제어 신호에 따라 증폭부(23)로 보내는 기능을 수행한다. 증폭부(23)는 채널 선택부(21)를 통하여 입력된 아날로그 값을 A/D 컨버터(24)의 전압 입력 범위로 조정하기 위한 회로이다. A/D 컨버터(24)는 증폭부를 통하여 입력된 아날로그 신호를 그에 비례하는 디지털값으로 변환하는 기능을 수행한다. MPU(25)는 아날로그 입력 모듈 전체의 동작을 관장하고 외부기기(20)로부터 전송받은 아날로그 데이터를 디지털 값으로 변환하도록 A/D 컨버터를 제어한다.
도1과 도2를 참조하여 PLC 시스템의 동작을 살펴본다. 아날로그 출력 모듈에서, 출력 모듈의 MPU(10)는 PLC 시스템의 중앙연산장치로부터 전송받은 디지털 데이터를 D/A 컨버터(11)로 전송하게 된다. D/A 컨버터(11)는 디지털 신호가 입력되면 이를 MPU(10)의 제어 신호에 따라 그에 비례하는 아날로그 값으로 변환한다. 이어서, 증폭부(12)는 D/A 컨버터(11)로부터 전달 받은 아날로그 신호를 출력 신호 범위에 맞도록 증폭한다. 채널 선택부(13)는 증폭부(112)에서 나온 신호를 출력 채널 중 하나의 채널에 출력될 수 있도록 선택한다. 채널 출력부(14)는 외부기기와 연결되어 채널 선택부(13)에서 출력된 아날로그 신호를 외부기기(15)에 전달한다.
계속해서 PLC 시스템의 아날로그 입력 모듈에 대해 살펴보면, 먼저, 채널 입력부(21)는 외부기기(20)와 연결되어 채널 선택부(22)로 아날로그 신호를 전달하는 역할을 한다. 채널 선택부(22)는 채널 입력부(21)를 통하여 전달받은 아날로그 신호를 제어 신호에 따라 하나의 증폭부(23)로 전달하는 기능을 수행한다. 이에 따라 증폭부(23)에 아날로그 신호가 전달되고 A/D 컨버터(24)의 전압 입력 범위로 조정되어 A/D 컨버터(24)로 전달되고, A/D 컨버터(24)에 의해 전달된 데이터는 디지털 데이터로 변환된다. MPU(25)은 A/D 컨버터(24)를 제어하여 디지털 데이터를 PLC 시스템의 중앙연산장치로 전달한다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 일반적인 PLC 시스템은 아날로그 데이터를 입력받기 위한 입력 모듈과, 처리된 데이터를 출력하기 위한 출력 모듈이 구분되어 있다. 아날로그 데이터는 전압 또는 전류 형태로 입력되는데, 각 형태에 따라 입력모듈에서는 서로 다른 채널로 입력된다. 전술한 일반적인 PLC 시스템은 아날로그 신호 입력과 아날로그 신호 출력을 동시에 제어할 수 없는 문제가 있다. 또한, 데이터 처리량이 많이 않은 경우에도 입력모듈과 출력모듈을 모두 구비해야하기 때문에, 비용이 증가하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명에서는 하나로 데이터를 입력받고 출력할 수 있는 모듈을 제안한다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈을 나타내는 블럭도이다.
도3을 참조하여 살펴보면, 본 실시에에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈은 채널 입력부(110), 제1 채널 선택부(120), 제1 증폭부(130), A/D 컨버터(140), MPU(150), D/A 컨버터(160), 제2 증폭부(170), 제2 채널 선택부(180), 제2 채널 출 력부(190) 및 클럭부(200)를 구비한다. 채널 입력부(110)는 외부에 연결된 외부기기에서 제공되는 전압, 전류 값을 이용하여 그에 비례하는 전압을 발생하는 회로다. 제1 채널 선택부(120)는 채널 입력부(110)를 통해 입력된 아날로그 신호를 제어 신호에 따라 제1 증폭부(130)로 보내는 기능을 수행한다. 제1 증폭부(130)는 채널 선택부(120)를 통하여 입력된 아날로그 값을 A/D컨버터(140)의 전압 입력 범위로 조정하기 위한 회로이다. A/D 컨버터(140)는 제1 증폭부(130)를 통하여 입력된 아날로그 신호를 그에 대응하는 디지털값으로 변환하는 기능을 수행한다.
MPU(150)는 클럭부(200)에서 입력받은 주기적인 클럭신호를 이용하여 채널 입력부(110), 제1 채널 선택부(120), 제1 증폭부(130), 및 A/D 컨버터(140)를 제어하여 아날로그 입출력 모듈이 입력모듈로서 동작하거나, D/A 컨버터(160), 제2 증폭부(170), 제2 채널 선택부(180),및 제2 채널 출력부(190)를 제어하여 출력모듈로서 동작하도록 한다. 클럭부(200)는 일정한 주기의 클럭을 발생하여 MPU가 아날로그 입력 모듈 또는 출력모듈로 동작할 수 있는 기준이 되는 기능을 수행한다.
D/A 컨버터(160)는 MPU(150)를 통하여 입력받은 디지털 값을 그에 비례하는 아날로그값으로 변환하는 기능을 수행한다. 제2 증폭부(170)는 D/A 컨버터(160)를 통하여 입력받은 신호를 아날로그 출력 신호 범위에 맞도록 조정하는 회로이다. 채널 선택부(180)는 제2 증폭부(170)를 통해 출력된 신호를 여러 출력 채널 중 하나의 채널 출력부(190)로 보내는 기능을 수행한다. 채널 출력부(190)는 제2 채널 선택부(180)에서 나온 신호를 실제 외부기기에 전압 또는 전류의 형태로 전달하는 기능을 수행한다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈은 클럭부(200)를 구비하고, 클럭에서 출력되는 클럭신호에 따라서 입력모듈 또는 출력모듈로 동작하는 것이 특징이다. 예를 들어 클럭부(200)에서 출력되는 클럭신호가 활성화된 경우에는 입력모듈로 동작하고 비활성화된 경우에는 출력모듈로 동작할 수 있다. 또한 클럭부(200)에서 출력되는 클럭신호의 주파수에 따라 출력모듈 또는 입력모듈로 동작할 수 있다.
본 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈은 아날로그 입력 모듈의 기능과 아날로그 출력 모듈의 기능을 동시에 구현하고 있기 때문에, 본 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈을 이용하여 PLC 시스템을 구성하게 되면, 구성의 편의성을 높일 수 있다. 또한, 하나의 모듈로 두가지의 기능을 하기 때문에, 적은 채널을 사용하는 시스템에서 효율성을 높이는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도1은 일반적인 PLC 시스템의 출력모듈을 나타내는 블럭도.
도2는 일반적인 PLC 시스템의 입력모듈을 나타내는 블럭도.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PLC 시스템의 입출력모듈을 나타내는 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110: 채널입력부 120: 제1 채널선택부
130: 제1 증폭부 140: A/D 컨버터
150: MPU 160: D/A 컨버터
170: 제2 증폭부 180: 제2 채널선택부
190: 채널출력부

Claims (7)

  1. 외부기기로부터 제공되는 제1 데이터를 입력받기 위한 입력부;
    내부에서 처리된 제2 데이터를 상기 외부기기로 출력하기 위한 출력부;
    클럭신호를 생성하기 위한 클럭부; 및
    상기 클럭신호에 응답하여, 상기 제1 데이터가 입력되어 필요한 곳으로 전해질 수 있도록 상기 입력부를 제어하거나, 상기 출력부가 제2 데이터를 출력할 수 있도록 상기 출력부를 제어하는 제어부
    를 구비하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 클럭신호의 발생여부에 따라 상기 입력부 또는 상기 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 클럭신호의 주파수에 따라 상기 입력부 또는 상기 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 데이터는 아날로그 데이터인 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 데이터는 아날로그 데이터인 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력부는
    외부에 연결된 외부기기에서 제공되는 전압, 전류 값을 이용하여 그에 비례하는 전압을 발생하는 채널입력부;
    상기 채널 입력부를 통해 입력된 아날로그 신호를 제어 신호에 따라 전달하기 위한 제1 채널 선택부;
    상기 채널 선택부를 통해 입력된 아날로그 데이터의 범위를 조정하기 위한제1 증폭부; 및
    상기 제1 증폭부를 통하여 입력된 아날로그 신호를 그에 대응하는 디지털값 으로 변환하기 위한 A/D 컨버터를 구비하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 출력부는
    입력받은 디지털 값을 그에 비례하는 아날로그값으로 변환하는 기능을 수행하기 위한 D/A 컨버터;
    상기 D/A 컨버터를 통하여 입력받은 신호를 아날로그 출력 신호 범위에 맞도록 조정하기 위한 제2 증폭부;
    상기 제2 증폭부를 통해 출력된 신호를 여러 출력 채널 중 하나로 선택하기 위한 제2 채널 선택부; 및
    상기 제2 채널 선택부에서 나온 신호를 실제 외부기기에 전압 또는 전류의 형태로 전달하는 위한 채널 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 입출력 모듈.
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US10120362B2 (en) 2015-06-02 2018-11-06 Lsis Co., Ltd. Output adjustment device of analog output module

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