KR20110107241A - 아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 복수의 D/A 변환부와, 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력하는 멀티플렉서부와, 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하고, 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 되도록 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 오프셋 값 및 게인 값을 조정하는 제어부를 포함하는 아날로그 출력 모듈로 외부 계측기 및 스위치 박스를 별도로 설치하지 않고도 아날로그 출력 모듈 내부에 A/D 변환부 및 멀티플렉서부를 추가하여 오프셋 및 게인을 조정할 수 있다.

Description

아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법{Analog output module and method for adjusting offset and gain}
본 발명은 아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오프셋 및 게인을 조정하는 아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법에 관한 것이다.
피엘씨(Programmable Logic Controller : PLC)는 각종 기계나 프로세서 등의 제어를 위하여 Logic, Sequencing, Timing, Counting, 연산기능을 내장하여 프로그램을 작성할 수 있는 메모리를 갖춘 제어장치이며, 오늘날 산업용 릴레이 제어반보다 우수하게 설계된 특수 목적의 컴퓨터로 다양한 제어가 가능한 시스템이다.
상기 피엘씨에는 중앙처리장치(Central Processing Unit : CPU)에 아날로그 신호를 입력하기 위해 사용되는 아날로그 입력 모듈(A/D 변환기)과 피엘씨의 중앙처리장치에서 아날로그 신호를 출력하기 위한 아날로그 출력 모듈(D/A 변환기)이 존재한다.
아날로그 출력 모듈은 전압이나 전류 형태의 신호를 출력하여 전기제어 스위치나 전기히터 등과 같은 구동기를 제어하거나 센서 또는 계측기로부터 전달된 신호를 기록계나 지시계에 전달하는데 사용한다.
이러한 아날로그 출력 모듈은 이상적으로 설계된 회로 동작과 사용 부품의 오차로 인한 실제 회로 동작 간의 차이를 보상하기 위해 오프셋 및 게인을 조정한다.
종래에는 계측기 및 다채널의 아날로그 출력 모듈과 계측기를 연결하는 스위치 박스를 이용하여 계측기의 값이 원하는 출력 값에 도달할 때까지 디지털 값을 조절함으로써 아날로그 출력 모듈의 오프셋 및 게인을 조정하였다.
그러나, 종래의 방식은 아날로그 출력 모듈 외부에 계측기를 연결해야 할 뿐만 아니라 아날로그 출력 모듈과 계측기를 연결하기 위한 별도의 스위치 박스를 제작해야 하는 문제가 있었다.
또한, 원하는 조정 값에 도달할 때까지 수작업으로 조정하므로 조정하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다.
본 발명의 사상은 외부 계측기 및 별도의 스위치 박스 없이 오프셋 및 게인을 조정할 수 있는 아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈은 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 복수의 D/A 변환부와, 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력하는 멀티플렉서부와, 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하고, 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값이 되도록 D/A 변환부로 입력되는 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 오프셋 및 게인을 조정하는 제어부를 포함한다.
여기서, 제어부는 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 되었을 때, D/A 변환부에 입력된 제1 디지털 신호의 값을 저장하고, 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출한다.
그리고, 제어부는 제2 디지털 신호의 값과 설정 값을 비교하여 제2 디지털 신호의 값과 설정 값이 동일한지 판단하고, 제2 디지털 신호의 값이 설정 값과 동일하지 않으면, 제2 디지털 신호의 값과 설정 값의 차이 값을 검출하고, 차이 값에 따라 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 D/A 변환부에 입력한다.
또한, 제어부는 제2 디지털 신호의 값과 설정 값을 비교하여 제2 디지털 신호의 값이 설정 값보다 작거나 큰 경우, 제1 디지털 신호의 값을 소정치만큼 증가시키거나 감소시켜 D/A 변환부에 입력한다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈의 오프셋 게인 조정방법은 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환단계와, 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력하는 출력단계와, 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환단계와, 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하여 제2 디지털 신호의 값이 설정 값과 동일한지 판단하는 판단단계와, 제2 디지털 신호의 값이 설정 값과 동일하지 않으면, 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 조절된 제1 디지털 신호의 값을 다시 입력하는 재입력단계와, 입력결과 제2 변환단계에서 출력된 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 될 때까지 제1 변환단계 내지 조절단계를 반복하여 오프셋 및 게인을 조정하는 조정단계를 포함한다.
또한, 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 되었을 때, 제1 변환단계에서 입력된 제1 디지털 신호의 값을 저장하는 저장단계를 더 포함하고, 조정단계는 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출하여 오프셋 및 게인을 조정한다.
그리고, 재입력단계는 제2 디지털 신호의 값이 설정 값보다 작거나 큰 경우, 제1 디지털 신호의 값을 소정치만큼 증가시키거나 감소시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈 및 그 오프셋 게인 조정방법에 따르면, 계측기 및 스위치 박스를 별도로 설치하지 않아도 아날로그 출력 모듈 내부에 A/D 변환부 및 멀티플렉서부를 추가하여 오프셋 및 게인을 조정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 디지털 값을 조절하고 계측기를 모니터링하는 동작을 아날로그 출력 모듈에 내장시킴으로써 오프셋 및 게인의 조정 시간을 단축시킬 뿐만 아니라 조정 시 발생하는 오류를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 PLC 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈의 오프셋 및 게인을 조정하는 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 1은 일반적인 PLC 시스템의 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, PLC 시스템(1)은 PLC 시스템 전체에 전원을 공급하는 전원 모듈(10)과, PLC 시스템 전체의 전반적인 제어 동작을 수행하는 CPU 모듈(20)과, 외부의 장치로부터 데이터를 입력받아 CPU 모듈(20)에 전달하고, CPU 모듈(20)로부터 제어 신호 등 연산된 결과를 외부의 장치에 출력하는 입/출력 모듈(30)과, CPU 모듈(20)로부터 아날로그 신호를 필요로 하는 외부의 장치에 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 출력 모듈(40)을 포함하여 구성된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈의 구성도를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 아날로그 출력 모듈(40)은 D/A 변환부(41a~41n), 출력부(42a~42n), 멀티플렉서부(43), A/D 변환부(44) 및 제어부(45)를 구비한다.
D/A(Digital/Analog) 변환부(41a~41n)는 제어부(45)에서 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 수단으로서, 이산적인 디지털 데이터를 연속적으로 변화하는 아날로그 데이터로 변환시키는 동작을 수행한다.
이때, 제1 디지털 신호는 아날로그 출력 모듈(40)의 정해진 스펙(spec)에 맞게 아날로그 출력 모듈(40)의 오프셋 및 게인을 조정하기 위해 제어부(45)에서 생성하여 전달하는 신호이다.
그리고, D/A 변환부(41a~41n)는 복수 개의 채널에 대응하여 복수 개로 구성된다.
출력부(42a~42n)는 D/A 변환부(41a~41n)로부터 출력되는 아날로그 신호(즉, 전압)를 전압이나 전류 형태의 신호로 바꾸어 채널 단자부(46a~46n)를 통해 출력되게 한다.
멀티플렉서(multiplexor)부(43)는 먹스(mux)라고도 하며, 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력한다.
보다 구체적으로 설명하면, 멀티플렉서부(43)는 복수 개의 입력선 중에서 하나를 선택하여 단일 출력선으로 연결하는 조합 회로로서, 복수 개의 채널을 갖는 아날로그 출력 모듈(40)에서 각 채널마다 오프셋 및 게인을 조정하기 위해 하나의 채널을 선택하도록 구성되는 것이다.
A/D 변환부(44)는 출력된 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
즉, A/D 변환부(44)는 D/A 변환부(41a~41n)와는 반대로 연속적으로 변화하는 아날로그 데이터를 일정 시간 간격에 따라 이산적인 디지털 데이터로 변환시킨다.
제어부(45)는 아날로그 출력 모듈(40)을 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, A/D 변환부(44)에서 출력된 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하여제2 디지털 신호의 값이 설정 값과 동일한지 판단하고, 판단결과 제2 디지털 신호의 값이 설정 값과 동일하지 않으면, 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 되도록 제1 디지털 신호의 값을 조절함으로써 오프셋 및 게인을 조정한다.
보다 상세하게 설명하면, 제어부(45)는 제2 디지털 신호의 값과 설정 값을 비교하여 차이 값을 검출하고, 그 차이 값에 따라 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 D/A 변환부(41a~41n)에 입력하고, 입력결과 A/D 변환부(44)에서 출력된 제2 디지털 신호가 설정 값이 될 때까지 상술한 비교, 검출, 조절 및 입력 과정을 반복 수행한다.
그리고, 제어부(45)는 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 되었을 때, D/A 변환부(41a~41n)에 입력된 제1 디지털 신호의 값을 저장하고, 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출함으로써 오프셋 및 게인을 조정한다.
상술한 오프셋 및 게인을 조정하는 과정을 예를 들어 자세하게 설명하면, 아날로그 출력 모듈(40)에서 '0001'의 디지털 신호의 값이 입력될 때 '5V'의 아날로그 신호의 값이 출력되도록 미리 설정되어 저장된 경우(아날로그 출력 모듈의 스펙이 상기한 바와 같을 경우), 제어부(45)에서 '0001'의 제1 디지털 신호의 값을 D/A 변환부(41a)에 입력하면, D/A 변환부(41a)에서는 '0001'의 제1 디지털 신호의 값을 변환하여 '5.2V'의 아날로그 신호의 값을 출력하고, 출력된 '5.2V'의 아날로그 신호의 값을 A/D 변환부(44)에 다시 입력하면, A/D 변환부(44)에서는 '0010'의 제2 디지털 신호의 값을 출력한다.
그러면, 제어부(45)는 제2 디지털 신호의 값인 '0010'과 기저장된 설정 값인 '0001'을 비교하여 차이 값인 '0001'을 검출하고, 그 차이 값인 '0001'에 따라 제1 디지털 신호의 값을 '0000'으로 조절하여 D/A 변환부(41a)에 다시 입력한다.
상기 입력결과 A/D 변환부(44)에서 출력된 제2 디지털 신호의 값이 설정 값인 '0001'이 되면, 제어부(45)에서는 제1 디지털 신호의 값인 '0000'을 저장하고, 저장된 값에 따라 오프셋 값인 '0001'과 게인 값을 검출한다.
그리고, 제어부(45)는 이와 같이 검출된 오프셋 값 및 게인 값을 이용하여 아날로그 출력 모듈(40)의 오프셋 및 게인을 조정한다.
한편, 제어부(45)는 제2 디지털 신호의 값과 설정 값을 비교하여 제2 디지털 신호의 값이 설정 값보다 작거나 큰 경우, D/A 변환부(41a~41n)로 입력되는 제1 디지털 신호의 값을 소정치만큼 증가시키거나 감소시킨다.
예를 들어, 제어부(45)는 제2 디지털 신호의 값과 설정 값을 비교하여 제2 디지털 신호의 값이 설정 값보다 작은 경우, 제1 디지털 신호의 값을 1만큼 증가시켜 D/A 변환부(41a)에 입력한다.
하기에서는 상기와 같이 구성된 아날로그 출력 모듈의 오프셋 및 게인을 조정하는 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 아날로그 출력 모듈의 오프셋 및 게인을 조정하는 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 아날로그 출력 모듈(40)의 오프셋-게인 조정 모드인지 판단한다(S300).
다음으로, 오프셋-게인을 조정할 채널을 선택한다(S301).
그리고, 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력(S302)하고, 출력된 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력한다(S303).
303단계를 수행한 후, 출력된 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환한다(S304).
그 다음, 제2 디지털 신호의 값이 기저장된 설정 값과 동일한지 판단(S305)하여 305단계의 판단결과, 두 값이 동일하면, 302단계에서 입력되는 제1 디지털 신호의 값을 저장한다(S306).
이와 같이, 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출함으로써 오프셋 및 게인을 조정한다.
만약, 305단계의 판단결과, 두 값이 동일하지 않으면, 제1 디지털 신호의 값에서 소정치만큼 증가시키거나 감소(S307)시키고, 302단계로 돌아가서 제2 디지털 신호의 값이 설정 값이 될 때까지 상술한 과정을 반복 수행한다.
한편, 전 채널의 조정이 완료되었는지 판단(S308)하여 전 채널의 조정이 완료되었으면(308단계의 '예'), 오프셋-게인의 조정 모드는 완료되고, 전 채널의 조정이 완료되지 않았으면(308단계의 '아니오'), 301단계로 돌아간다.
또 한편, 300단계에서 오프셋-게인 조정 모드가 아니면, 전 채널을 오프(S309)시키고, D/A 변환부(41a~41n)에 출력 값을 설정한다(S310).
40...아날로그 출력 모듈 41a~41n...D/A 변환부
42a~42n...출력부 43...멀티플렉서부
44...A/D 변환부 45...제어부

Claims (7)

  1. 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 복수의 D/A 변환부;
    상기 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력하는 멀티플렉서부;
    상기 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부;
    상기 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하고, 상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값이 되도록 상기 D/A 변환부로 입력되는 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 오프셋 및 게인을 조정하는 제어부를 포함하는 아날로그 출력 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값이 되었을 때, 상기 D/A 변환부에 입력된 상기 제1 디지털 신호의 값을 저장하고, 상기 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출하는 아날로그 출력 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 디지털 신호의 값과 상기 설정 값을 비교하여 상기 제2 디지털 신호의 값과 상기 설정 값이 동일한지 판단하고,
    상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값과 동일하지 않으면, 상기 제2 디지털 신호의 값과 상기 설정 값의 차이 값을 검출하고, 상기 차이 값에 따라 상기 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 상기 D/A 변환부에 입력하는 아날로그 출력 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2 디지털 신호의 값과 상기 설정 값을 비교하여 상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값보다 작거나 큰 경우, 상기 제1 디지털 신호의 값을 소정치만큼 증가시키거나 감소시켜 상기 D/A 변환부에 입력하는 아날로그 출력 모듈.
  5. 입력되는 제1 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 제1 변환단계;
    상기 아날로그 신호를 멀티플렉싱하여 출력하는 출력단계;
    상기 아날로그 신호를 제2 디지털 신호로 변환하여 출력하는 제2 변환단계;
    상기 제2 디지털 신호의 값과 기저장된 설정 값을 비교하여 상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값과 동일한지 판단하는 판단단계;
    상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값과 동일하지 않으면, 상기 제1 디지털 신호의 값을 조절하여 상기 조절된 제1 디지털 신호의 값을 다시 입력하는 재입력단계;
    상기 입력결과 상기 제2 변환단계에서 출력된 상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값이 될 때까지 상기 제1 변환단계 내지 상기 조절단계를 반복하여 오프셋 및 게인을 조정하는 조정단계를 포함하는 아날로그 출력 모듈의 오프셋 게인 조정방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값이 되었을 때, 상기 제1 변환단계에서 입력된 상기 제1 디지털 신호의 값을 저장하는 저장단계를 더 포함하고,
    상기 조정단계는 상기 저장된 제1 디지털 신호의 값을 이용하여 오프셋 값 및 게인 값을 검출하여 오프셋 및 게인을 조정하는 아날로그 출력 모듈의 오프셋 게인 조정방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 재입력단계는,
    상기 제2 디지털 신호의 값이 상기 설정 값보다 작거나 큰 경우, 상기 제1 디지털 신호의 값을 소정치만큼 증가시키거나 감소시키는 아날로그 출력 모듈의 오프셋 게인 조정방법.
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