KR20120111620A - Ｐｌｃ 아날로그 입력모듈 및 이의 단선검사 방법 - Google Patents

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Abstract

PLC 아날로그 입력모듈 및 이의 단선검사 방법이 개시된다. 본 발명의 PLC 아날로그 입력모듈의 단선검사 방법은, 다채널의 아날로그 입력신호에 대하여, 순차적으로 채널을 선택하여, 선택한 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 소정 값을 가지는 경우, 단선검사를 수행한다.

Description

ＰＬＣ 아날로그 입력모듈 및 이의 단선검사 방법{ANALOG INPUT MODULE OF PLC AND METHOD FOR DETECTING DISCONNECTION IN THE SAME}
본 발명은 아날로그 입력모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로그램가능 로직 제어기(Programmable Logic Controller; 이하, 'PLC'라 함)에 입력신호를 공급하는 증설모듈로서 사용되는 아날로그 입력모듈과 이의 단선검사 방법에 관한 것이다.
전통적인 산업현장에서 자동화 설비는 릴레이 등을 사용한 기계적인 장비로 구성되어 있었다. 기계적인 장비로 되어 있는 자동화 설비의 기능을 바꾸기 위해서는 설비 내부회로의 배선을 다시 일일이 고쳐야 하는 어려움이 있었다. 이러한 점을 해결하고자 만들어진 것이 PLC이다.
일반적으로 PLC 시스템은, 하나의 기본모듈(Central Processing Unit; CPU)과, 다수의 증설모듈을 구비한다. 이러한 다수의 증설모듈 중, 외부 입력기기로부터 입력받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 기본모듈(CPU)에 전달하는 기능을 담당하는 증설모듈이, 아날로그 입력모듈이다.
종래의 아날로그 입력모듈은, 입력채널이 단선된 경우를 판단하여, 해당 입력채널이 단선되었음을 기본모듈에 알리는데, 입력모듈로 입력되는 입력신호가 0V(전압의 경우) 또는 0mA(전류의 경우)인 경우에는, 해당 입력이 내부적인 단선에 의한 것인지 또는 입력신호 자체인지를 구분할 수 없어, 기본모듈의 오동작을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 입력채널의 단선과 입력신호를 구분하여, 아날로그 입력채널의 단선 여부를 정확하게 점검할 수 있는 PLC의 아날로그 입력모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 다채널의 아날로그 입력신호를 수신하는, 본 발명의 프로그램가능 로직 제어기(PLC)의 아날로그 입력모듈은, 다채널의 상기 아날로그 입력신호를 수신하는 채널을 순차적으로 선택하기 위한 채널선택부; 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널의 단선여부를 검사하기 위한 단선검사부; 및 상기 채널선택부가 채널을 선택하도록 제어하고, 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 소정 값을 가지는 경우, 상기 단선검사부가 해당 채널의 단선여부를 검사하도록 제어하기 위한 제어부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, PLC 아날로그 입력모듈은, 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로 수신되는 아날로그 입력신호를 소정 범위로 조정하기 위한 증폭부; 및 상기 증폭부가 증폭한 아날로그 입력신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환부를 더 포함한다.
본 발명의 상기 단선검사부는, 상기 채널선택부로부터 입력되는 신호를 스위칭하기 위한 제1 및 제2스위치를 포함하고, 상기 제1스위치는 소정 전압의 입력단자와 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 제어부는, 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 0인 경우, 상기 제1 및 제2스위치가 온(ON)되도록 제어하고, 상기 채널선택부가 출력하는 아날로그 입력신호가 상기 제1스위치와 연결되는 상기 입력단자의 소정 전압을 가지는 경우에는, 상기 채널선택부가 선택한 채널이 단선된 것으로 판단하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제어부는, 상기 채널선택부가 출력하는 아날로그 입력신호의 값이 0인 경우에는, 채널로부터 출력되는 상기 아날로그 입력신호의 값이 0인 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 PLC 아날로그 입력모듈의 단선검사 방법은, 다채널의 아날로그 입력신호에 대하여, 순차적으로 채널을 선택하는 단계; 및 선택한 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 소정 값을 가지는 경우, 단선검사를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에서, 상기 단선검사를 수행하는 단계는, 선택한 채널로부터 출력하는 아날로그 입력신호가 0인 경우, 상기 아날로그 입력신호에 소정 전압을 인가하는 단계; 및 상기 소정 전압을 인가한 출력이, 상기 소정 전압에 해당하는 경우에는, 상기 선택한 채널이 단선된 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 단선검사를 수행하는 단계는, 상기 소정 전압을 인가한 출력이 0인 경우에는, 상기 선택한 채널의 아날로그 입력신호의 값이 0에 해당하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은, 채널선택부에서 출력되는 값이 0V인 경우, 단선검사를 수행하여, 입력신호의 채널이 단선인지 아니면 입력신호 자체가 0V인지를 쉽게 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 PLC 아날로그 입력모듈의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PLC 아날로그 입력모듈의 일실시예 구성도이다.
도 3은 본 발명의 PLC 아날로그 입력모듈의 상세 동작을 설명하기 위한 일실시예 상세 구조도이다.
도 4는 본 발명의 단선검사부의 동작을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 PLC 아날로그 입력모듈의 단선검사 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 종래의 아날로그 입력모듈의 동작을 설명한 후, 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 PLC 아날로그 입력모듈의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 종래의 PLC 아날로그 입력모듈(100)은, 입력모듈(100)에 연결되어 PLC 기본모듈(도시되지 않음)에 신호를 전달하고자 하는 외부기기(200)로부터 아날로그 신호를 수신하여, 채널입력부(110)가 외부기기(200)로부터 수신한 신호의 전압/전류값을 이용하여 비례하는 전압을 발생한다.
채널선택부(120)는 채널입력부(110)로부터 수신된 아날로그 신호를 제어신호에 따라 증폭부(130)에 전달하고, 증폭부(130)는 채널선택부(120)를 통해 입력된 아날로그 신호를 아날로그/디지털(Analog/Digital; 'A/D'라 함) 컨버터(140)의 전압입력의 범위로 조정하고, A/D컨버터(140)는 증폭부(130)를 통해 입력된 아날로그 신호를 그에 비례하는 디지털 신호로 변환한다.
마지막으로 제어부(150)는, 아날로그 입력모듈(100) 전체의 동작을 관장하는 것으로서, 외부기기(200)로부터 수신한 아날로그 신호를 선택하여 디지털 신호로 변환하도록 채널선택부(120)와 A/D컨버터(140)를 제어하고, A/D컨버터의 출력인 디지털 신호를 이용하여 입력되는 아날로그 신호의 단선여부를 확인한다.
위와 같은 종래의 PLC 아날로그 입력모듈의 아날로그 입력신호는, 도 1의 채널입력부(110) 동작을 통하여 전압 또는 전류로 구분하여 동작하도록 구성된다. 채널입력부(110)로부터 전달되는 아날로그 신호에 대하여, 채널선택부(120)는 여러 채널의 입력신호 중 하나를 선택하게 되는데, 이 경우, 채널입력부(120)를 통해 입력받은 아날로그 입력신호의 범위는 0V를 포함하므로, 신호가 입력되는 채널의 단선여부를 판단할 수 없는 문제점이 있다.
즉, 외부기기(200)로부터 입력되는 아날로그 입력신호 자체가 0V인지, 채널선택부(120)의 단선에 의한 0V인지를 판단할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 여러 종류의 아날로그 신호 범위에서 단선 여부를 정확하게 점검할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이하 본 발명을 도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 PLC 아날로그 입력모듈의 일실시예 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아날로그 입력모듈은, 채널입력부(10), 채널선택부(20), 단선검사부(30), 증폭부(40), A/D컨버터(50) 및 제어부(60)를 포함하여 구성된다.
채널입력부(10)는, 외부기기(200)로부터 수신되는, 외부기기(200)가 PLC의 기본모듈(도시되지 않음)에 전달하고 하는 아날로그 신호를 수신하여, 해당 아날로그 신호의 전압 또는 전류값에 비례하는 전압을 발생하는 기능을 담당한다. 채널입력부(10)를 통해 수신되는 신호는 다채널의 신호이다.
채널선택부(20)는, 제어부(60)의 제어신호에 따라, 채널입력부(10)를 통해 입력된 아날로그 신호의 채널을 순차적으로 선택하여, 해당 채널에서 입력되는 신호를 일반적으로 증폭부(40)에 제공하는 기능을 담당한다.
단선검사부(30)는 채널선택부(20)와 증폭부(40) 사이에서, 채널선택부(20)의 출력이 0V인 경우에, 채널선택부(20)에서 선택된 채널의 단선여부를 검사하는 기능을 담당한다. 이의 상세한 설명에 대해서는 추후 설명하겠다.
증폭부(40)는 채널선택부(20)를 통하여 선택된 채널의 아날로그 신호를 A/D컨버터(50)의 전압 입력범위로 조정하는 기능을 담당한다.
A/D컨버터(50)는, 증폭부(40)를 통하여 입력된 아날로그 신호를 그에 비례레하는 디지털 신호로 변환하는 기능을 담당한다.
제어부(60)는, 본 발명의 아날로그 입력모듈의 전체적인 동작을 제어하는 것으로서, 외부기기(200)로부터 전송되는 아날로그 신호가 입력되는 채널을 선택하여, 해당 채널을 통해 수신되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 채널선택부(20)와 A/D컨버터(50)를 제어하는 기능을 담당한다. 또한, 제어부(60)는 단선검사부(30)가 단선검사를 수행하도록 제어하는 기능을 담당한다. 제어부(60)는 바람직하게는, 마이크로프로세서 유닛(MicroProcessor Unit; MPU)이다.
도 3은 본 발명의 PLC 아날로그 입력모듈의 상세 동작을 설명하기 위한 일실시예 상세 구조도로서, 도 2의 채널선택부(20) 및 단선검사부(30)의 상세구조를 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 채널선택부(20)는, 채널입력부(10)를 통하여 입력되는 다채널의 아날로그 신호(도면에서, '입력신호')에 대하여, 제어부(60)의 제어신호(도면에서 '채널선택신호')에 따라 채널을 선택하여, 해당 채널에서 입력되는 신호를 출력한다. 제어부(60)가 전송하는 채널선택신호는, 다수의 입력신호가 입력되는 채널을 순차적으로 선택하도록 제어하는 신호이다.
단선검사부(30)는 제어부(60)의 제어신호(도면에서 '단선검사신호')에 의해 채널선택부(20)로부터 입력되는 아날로그 신호의 단선여부를 검사하는 기능을 담당하는 것으로, 각 입력신호를 스위칭하는 스위치(31, 32)를 포함하여 구성된다. 각 스위치(31, 32)는 제어부의 단선검사신호에 의해 온(ON)/오프(OFF)되며, 도 3에서는 단선검사부가 오프(OFF)인 상태이다. 온(ON) 상태에 대해서는 도 4를 참조로 설명하기로 하겠다. 오프(OFF) 상태의 단선검사부(30)는 채널선택부(20)에서 출력되는 아날로그 신호를 증폭부(40)로 바이패스(bypass)한다. 제어부(60)는 채널선택부(20)에서 출력되는 전압이 0V인 경우에 단선검사부(30)를 온(ON)하는 단선검사신호를 전송한다.
단선검사부(30)는 채널선택부(20)로부터 입력되는 신호에 대하여, 각각 소정 전압(본 발명의 설명에서는, 5V)의 입력단자 및 접지단자와 연결된다. 이와 같은 구성의 단선검사부(30)는, 채널입력부(20)로부터 수신하는 아날로그 신호가 전송되는 채널의 단선여부를 검사하는 기능을 담당하는 것이다.
도 4는 본 발명의 단선검사부의 동작을 설명하기 위한 일예시도로서, 채널선택부(20)의 출력이 0V인 경우를 설명하기 위한 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 채널선택부(20)는 채널입력부(10)를 통하여 입력되는 다채널의 아날로그 신호(도면에서, '입력신호')에 대하여, 제어부(60)의 제어신호(도면에서 '채널선택신호')에 따라 채널을 선택하여, 해당 채널에서 입력되는 신호를 출력한다. 단선검사부(30)는, 채널선택부(20)의 출력값이 0V인 경우에, 제어부(60)의 단선검사신호에 의해, 스위치(31, 32)가 온(ON)된다.
단선검사부(30)에 입력되는 신호는 0V이므로, 단선검사부(30)의 스위치(31, 32)가 온(ON)되면, 단선검사부(30)는 소정 전압(본 발명의 설명에서는, 5V)의 입력단자에 연결되어 있으므로, 입력신호에 해당하는 채널이 단선인 경우에는, '증폭부 전달신호'는 5V가 되고, 입력신호에 해당하는 채널이 단선이 아닌 경우에는, 증폭부 전달신호는 0V가 되어 증폭부(40)로 전달된다.
이와 같은 동작에 의해, 본 발명은 그 자체가 0V인 입력신호와, 채널이 단선된 입력신호를 구분할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 PLC 아날로그 입력모듈의 단선검사 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도로서, 이러한 단선검사 방법은 도 2의 제어부(60)에서 수행되는 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 외부기기(200)로부터 채널입력부(10)를 통하여 입력되는 다채널의 입력신호에 대하여, 제어부(60)는 채널선택부(20)를 제어하여 순차적으로 입력신호의 채널을 선택한다(S51).
이렇게 선택한 채널의 아날로그 입력신호가 OV인 경우에(S52), 제어부(60)는, 단선검사부(30)에 단선검사신호를 보내 단선검사부(30)의 스위치(31, 32)를 온(ON)한다. 스위치(31, 32)가 연결되면, 5V의 전압이 인가된다(S53). 다만, 설명의 편의를 위하여 5V를 예를 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 회로설계상 적정한 전압을 선택할 수 있을 것이다. 이하 같다.
이후, 단선검사부(30)의 출력을 확인하여, 해당 출력(도 4에서, 증폭부 전달신호)이 5V인 경우에는(S54), 해당 입력신호가 수신된 채널이 단선된 것으로 판단한다(S55). S54에서, 단선검사부(30)의 출력(도 4에서, 증폭부 전달신호)이 0V인 경우에는, 해당 입력신호가 수신된 채널이 단선이 아닌 것으로 판단하여(S56), 증폭부(40)로 전달하여, 증폭부(40)가 전압조정을 수행하고(S57), A/D컨버터(50)가 디지털 신호로 변환하고(S58), 이와 같이 변환된 디지털 신호를 PLC 기본모듈(도시되지 않음)로 전송한다(S59).
이와 같은 본 발명은, 채널선택부에서 출력되는 값이 0V인 경우, 단선검사를 수행하여, 입력신호의 채널이 단선인지 아니면 입력신호 자체가 0V인지를 쉽게 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해, 채널간 변환속도를 저해하지 않으면서 정확한 제어가 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 채널입력부 20: 채널선택부
30: 단선검사부 31, 32: 스위치
40: 증폭부 50: A/D컨버터
60: 제어부

Claims (9)

  1. 다채널의 아날로그 입력신호를 수신하는 프로그램가능 로직 제어기(PLC)의 아날로그 입력모듈에 있어서,
    다채널의 상기 아날로그 입력신호를 수신하는 채널을 순차적으로 선택하기 위한 채널선택부;
    상기 채널선택부에 의해 선택된 채널의 단선여부를 검사하기 위한 단선검사부; 및
    상기 채널선택부가 채널을 선택하도록 제어하고, 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 소정 값을 가지는 경우, 상기 단선검사부가 해당 채널의 단선여부를 검사하도록 제어하기 위한 제어부를 포함하는 아날로그 입력모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로 수신되는 아날로그 입력신호를 소정 범위로 조정하기 위한 증폭부; 및
    상기 증폭부가 증폭한 아날로그 입력신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환부를 더 포함하는 아날로그 입력모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단선검사부는,
    상기 채널선택부로부터 입력되는 신호를 스위칭하기 위한 제1 및 제2스위치를 포함하고, 상기 제1스위치는 소정 전압의 입력단자와 연결되는 아날로그 입력모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 채널선택부에 의해 선택된 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 0인 경우, 상기 제1 및 제2스위치가 온(ON)되도록 제어하는 아날로그 입력모듈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 채널선택부가 출력하는 아날로그 입력신호가 상기 제1스위치와 연결되는 상기 입력단자의 소정 전압을 가지는 경우에는, 상기 채널선택부가 선택한 채널이 단선된 것으로 판단하는 아날로그 입력모듈.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 채널선택부가 출력하는 아날로그 입력신호의 값이 0인 경우에는, 채널로부터 출력되는 상기 아날로그 입력신호의 값이 0인 것으로 판단하는 아날로그 입력모듈.
  7. PLC 아날로그 입력모듈의 단선검사 방법에 있어서,
    다채널의 아날로그 입력신호에 대하여, 순차적으로 채널을 선택하는 단계; 및
    선택한 채널로부터 출력되는 아날로그 입력신호가 소정 값을 가지는 경우, 단선검사를 수행하는 단계를 포함하는 단선검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단선검사를 수행하는 단계는,
    선택한 채널로부터 출력하는 아날로그 입력신호가 0인 경우, 상기 아날로그 입력신호에 소정 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 소정 전압을 인가한 출력이, 상기 소정 전압에 해당하는 경우에는, 상기 선택한 채널이 단선된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 단선검사 방법.
  9. 제9항에 있어서, 상기 단선검사를 수행하는 단계는, 상기 소정 전압을 인가한 출력이 0인 경우에는, 상기 선택한 채널의 아날로그 입력신호의 값이 0에 해당하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 단선검사 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103983882A (zh) * 2013-02-08 2014-08-13 施耐德电器工业公司 检测数字输入信号线连通性的装置及方法
CN106094804A (zh) * 2016-07-18 2016-11-09 中国电子信息产业集团有限公司第六研究所 一种基于qt的跨平台plc板级工装测试系统及其测试方法
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