KR20150123313A

KR20150123313A - 프로그래머블 로직 컨트롤러

Info

Publication number: KR20150123313A
Application number: KR1020157026914A
Authority: KR
Inventors: 요시노부 시미즈; 다츠우미 소야마
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-04-03
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2015-11-03
Also published as: CN105051629A; TWI522758B; WO2014162534A1; JP5484639B1; DE112013006793T5; TW201439697A; US9996070B2; US20150362901A1; CN105051629B; JPWO2014162534A1

Abstract

프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 유닛(12)을 가진다. 프로그래머블 로직 컨트롤러에 있어서, 제어 유닛(12)은 서로 이웃하는 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리가 간격을 갖도록 설치되어 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러에 있어서, 제어 유닛(12)은, 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리의 간격이, 프로그래머블 로직 컨트롤러의 설치 환경에 따라서 설정 가능하게 되어 있다.

Description

프로그래머블 로직 컨트롤러{PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER}

본 발명은 프로그래머블 로직 컨트롤러에 관한 것이다.

종래, 공장 자동화(factory automation)의 분야에서는, 복수의 제어 유닛으로 구성되는 빌딩 블록형의 프로그래머블 로직 컨트롤러가 사용되고 있다. 복수의 제어 유닛이 베이스 유닛에 장착되는 프로그래머블 로직 컨트롤러에 있어서, 제어 유닛의 장착 위치는 서로 이웃하는 제어 유닛끼리가 간극 없이 배치되도록 설정되어 있다.

프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 프로그램에 따른 정상적인 동작을 보증하기 위해서, 동작시의 주변 온도나 사용 장소의 표고(altitude)에 상한이 마련되어 있다. 이러한 상한을 넘는 환경에서의 동작을 강요하면, 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 유닛 내의 제어 회로 등으로부터의 방열(放熱)이 불충분하게 되어, 과열에 의한 이상을 일으킬 수 있는 상태가 된다.

예를 들면 소정의 동작 환경을 상정하여 설계된 표준 부품의 제어 유닛을 구비하는 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 방열성의 향상 혹은 발열량의 억제를 위한 구성 변경을 가함으로써, 표준 부품의 기본 사양을 남겨 두면서, 주변 온도의 상한 및 표고의 상한을 올리는 것이 가능해진다. 방열성을 향상시키기 위해서 취할 수 있는 조치로서는, 베이스 유닛에 있어서 제어 유닛을 1 슬롯 걸러서(every other slot) 배치하는 것, 팬 등의 강제 냉각을 위한 수단의 추가, 방열 부재의 추가 등을 들 수 있다. 발열량을 억제시키기 위해서 취할 수 있는 조치로서는, 제어 유닛의 기능에 제한을 마련하는 것 등을 들 수 있다.

또, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 모듈형 컨트롤러의 하우징에 대해서, 하우징을 구성하는 좌우의 측면 각각의 중앙 부분에서부터 전면(前面) 근처 부위 전체를 좁아지게 한 외형 형상으로 하는 것이 개시되어 있다. 특허 문헌 1에는, 하우징의 측면에 형성된 관통공을 통해서 바깥 공기와 내부 공간을 연동시킴으로써, 방열성이 높아지는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개 2000－222007호 공보

방열성을 향상시키기 위해서 제어 유닛의 배치를 1 슬롯 걸러서 하는 경우, 소정의 면적의 설치 장소에 장착 가능한 제어 유닛의 수가 반으로 감소(半減)하게 된다. 또는, 제어 유닛의 수를 반으로 감소시키지 않는 대신에, 배(倍)의 면적의 설치 장소를 필요로 하게 된다. 발열량의 억제를 위해서 제어 유닛의 기능에 제한을 마련하는 경우, 프로그래머블 로직 컨트롤러는 표준 부품에 의한 본래의 처리 성능을 얻을 수 없게 된다.

팬 등의 강제 냉각을 위한 수단을 추가하는 경우, 어떠한 결함에 의해 강제 냉각이 정지했을 때에 과열에 의한 이상이 일어날 우려가 있음으로써, 제품의 신뢰성 저하가 문제가 된다. 방열 부재를 추가하는 경우, 방열 부재의 고정을 위한 스페이스가 새롭게 필요함으로써 제어 유닛을 대형화시키게 된다. 또, 어떠한 결함에 의해 방열 부재가 떨어졌을 경우에 과열에 의한 이상이 일어날 우려가 있음으로써, 제품의 신뢰성 저하가 문제가 된다.

특허 문헌 1에 명시된 구성에서는, 베이스에 장착되어 있는 모듈형 컨트롤러끼리는, 각각의 측면을 맞닿게 해서 배치되어 있다. 이 경우, 모듈형 컨트롤러는, 인접하는 모듈형 컨트롤러로부터의 열전도를 받기 쉬워지는 것이 문제가 된다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 제어 유닛간의 열전도를 억제 가능하게 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제어 유닛을 가지는 프로그래머블 로직 컨트롤러로서, 상기 제어 유닛은 서로 이웃하는 상기 제어 유닛의 측면끼리가 간격을 갖도록 마련되고, 또한 상기 프로그래머블 로직 컨트롤러의 설치 환경에 따라 상기 간격이 설정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 서로 이웃하는 제어 유닛끼리를 측면에서 맞닿게 하지 않고, 제어 유닛끼리의 사이에 스페이스를 마련한다. 서로 이웃하는 제어 유닛끼리가 스페이스를 통해서 배치됨으로써, 제어 유닛간의 열전도를 억제시킬 수 있다. 제어 유닛의 설치 간격은, 설치 환경으로서 상정되는주변 온도나 표고에 있어서 자연 공냉(空冷)에 의한 충분한 방열성이 얻어지도록 적당히 설정된다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 유닛의 수를 반으로 감소시키는 조치나, 고내열용(高耐熱用)의 특수 사양품의 개발을 하지 않아도, 동작시의 주변 온도의 상한이나 사용 장소의 표고의 상한을 높일 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 표준 부품인 제어 유닛을 구비하는 구성으로서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 이것에 의해, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 또한 제어 유닛간의 열전도를 억제할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제어 유닛의 간격과 제어 유닛 내부의 부품의 온도 상승과의 관계의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 제어 유닛을 고정시키는 고정 장치를 구비하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 유닛(12) 및 베이스 유닛(11)을 가진다. 베이스 유닛(11)에는, 복수의 제어 유닛(12)이 장착되어 있다.

제어 유닛(12)은 시퀀스 프로그램에 따라 피제어 기기를 제어한다. 제어 유닛(12)은 예를 들면 표준 부품으로 한다. 표준 부품이란 설계, 개발, 양산 체제가 이미 있는 일반적인 제품을 가리키는 것으로 한다. 제어 유닛(12)은 직육면체 형상의 외형을 이루고 있다.

베이스 유닛(11)에는 커넥터(13)가 실장되어 있다. 커넥터(13)는 제어 유닛(12)의 배면(背面)에 있는 단자와 베이스 유닛(11)의 프린트 기판을 접속시킨다. 커넥터(13)는 베이스 유닛(11)에 장착되는 제어 유닛(12)마다 마련되어 있다.

베이스 유닛(11)은 서로 이웃하여 장착된 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리가 간격을 갖도록, 제어 유닛(12)의 장착 위치가 설정되어 있다. 서로 이웃하는 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리의 사이의 간격을, D라고 한다. 제어 유닛(12)을 병렬(竝列)시키는 좌우 방향에 있어서의 제어 유닛(12)의 폭을 W라고 하면, D＜W가 성립되는 것으로 한다.

제어 유닛(12)은 구동에 수반하는 각종 부품의 발열에 의해서, 하우징 내부의 온도가 상승한다. 서로 이웃하는 제어 유닛(12)끼리를, 간격을 갖게 배치함으로써, 제어 유닛(12)은 제어 유닛(12)끼리의 사이에서의 공기 대류(對流)에 의해서, 측면(14)으로부터의 방열이 촉진된다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 자연 공냉에 의한 제어 유닛(12)의 충분한 방열이 가능해진다. 또, 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 서로 이웃하는 제어 유닛(12)끼리를 측면(14)에서 맞닿게 하지 않음으로써, 제어 유닛(12)간의 열전도를 억제시킬 수 있다.

간격 D는 프로그래머블 로직 컨트롤러의 설치 환경에 따라서 설정 가능한 것으로 한다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 간격 D를 크게 확보할수록 방열성을 높일 수 있는 반면, 소정의 베이스 유닛(11)에 장착 가능한 제어 유닛(12)의 수가 적어진다.

만일, 측면(14)끼리의 사이에 간격을 마련하지 않고 제어 유닛(12)을 배치하는 경우를 초기 상태(initial state)로 하고, 초기 상태로부터 제어 유닛(12)을 1 슬롯 걸러서 배치했다고 한다. 이때, 제어 유닛(12)의 간격 D는 제어 유닛(12)의 폭 W과 일치한다(D=W). 이 경우, 초기 상태와 비교하면, 소정 면적의 베이스 유닛(11)에 장착 가능한 제어 유닛(12)의 수가 반으로 감소하게 된다. 또는, 제어 유닛의 수를 반으로 감소시키지 않는 대신에, 초기 상태에 비해 배 이상의 면적의 베이스 유닛(11)이 필요하다.

이것에 비해, 본 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 제어 유닛(12)을 상술한 1 슬롯 걸러서 배치하는 것보다도, 제어 유닛(12)을 작은 간격으로 하고 있다(D＜W). 이것에 의해, 베이스 유닛(11)에 장착 가능한 제어 유닛(12)의 수의 감소, 혹은 베이스 유닛(11)의 면적의 증대가 억제된다.

표준 부품인 제어 유닛(12)은 서로 이웃하는 제어 유닛(12)끼리의 간극이 없도록 배치하더라도, 소정 환경하에서는 정상적인 동작이 보증되어 있는 것으로 한다. 이 소정 환경에 대해서 높은 온도의 환경이나, 높은 표고의 장소에서, 제어 유닛(12)이 간극 없게 배치된 프로그래머블 로직 컨트롤러를 사용하는 것으로 했을 경우, 제어 유닛(12)의 방열이 불충분하게 될 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 과열에 의한 이상을 일으키지 않을 수 없는 상태가 된다.

본 발명에 의하면, 프로그래머블 로직 컨트롤러의 설치 환경이, 표준 부품에 대해 동작이 보증되어 있는 소정 환경보다도 고온이 되는 것이 상정되는 경우에, 소정 환경에 대해서 상정되는 온도 상승분에 따른 간격 D를 설정한다. 소정 환경하의 설치의 경우보다 높은 방열성이 요구되는 환경하에 있어서도, 제어 유닛(12)을 배치하는 간격 D를 적당히 조정함으로써, 프로그래머블 로직 컨트롤러는 충분한 온도 저감 효과에 의해서 정상적인 동작이 가능해진다.

도 2는 제어 유닛의 간격과, 제어 유닛 내부의 부품의 온도 상승과의 관계의 예를 나타내는 도면이다. 도 2에는, 제어 유닛(12) 내부의 8개의 부품에 대해서, 간격 D(mm)와, 온도 상승 ΔT(℃)의 관계를 나타내고 있다. 여기에서는, 제어 유닛(12) 내부의 부품에 관한 설명을 생략한다.

어느 부품에 대해서도, 간격 D가 커질수록, 온도 상승 ΔT가 감소한다. 도 2에 도시하는 예에 의하면, 간격 D에 대한 온도 상승 ΔT의 변화의 특성은, 어느 부품에 대해서도 거의 마찬가지라고 할 수 있다. 간격 D가 1 mm 커질 때마다, 온도 상승 ΔT는 약 2℃의 비율로 감소한다.

이 관계에 의하면, 어느 구성에 대해서 동작이 보증되어 있는 소정 환경보다도 동작 온도가 5℃ 높아지는 경우는, 당초의 구성에 대해 간격 D를 3mm정도 확대시킴으로써, 제어 유닛(12)의 충분한 방열을 기대할 수 있다.

커넥터(13)는 설치 환경에 따라서 설정된 제어 유닛(12)의 간격에 맞춰서 배치되어 있다. 제어 유닛(12)을 병렬시키는 좌우 방향에 있어서의 각 커넥터(13)의 중심 위치끼리의 사이 거리 C는, 제어 유닛(12)의 폭 W에 간격 D를 모두 더한 길이가 된다(C=D＋W).

만일, 제어 유닛(12)을 상술의 초기 상태로부터 1 슬롯 걸럿 배치했을 경우, 거리 C는 폭 W의 2배와 일치한다(C=2×W). 이때, 제어 유닛(12)의 간격 D는, 제어 유닛(12)의 폭 W와 일치한다(D=W).

이것에 비해, 본 실시 형태에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 제어 유닛(12)을 상술의 1 슬롯 걸러서 배치하는 것보다도, 제어 유닛(12)을 간격으로 하고 있다. 간격 D는 제어 유닛(12)의 폭 W보다 작다(D＜W). 거리 C는 1개의 제어 유닛(12)의 폭 W보다 크고, 또한 폭 W의 2배보다 작아진다(W＜C＜2×W). 이것에 의해, 베이스 유닛(11)에 장착 가능한 제어 유닛(12)의 수의 감소, 혹은 베이스 유닛(11)의 면적의 증대가 억제된다.

도 3은 제어 유닛을 고정시키는 고정 장치를 구비하는 예를 나타내는 도면이다. 고정 장치(15)는 베이스 유닛(11)에 장착되는 제어 유닛(12)마다 마련되어 있다. 제어 유닛(12)의 각 설치 위치에, 베이스 유닛(11)을 통해서 상하 한 쌍의 고정 장치(15)가 장착되어 있다. 상하의 고정 장치(15)는, 각각, 제어 유닛(12)의 상면과 하면을 베이스 유닛(11)에 고정시킨다. 커넥터(13)와 마찬가지로, 고정 장치(15)는 설치 환경에 따라서 설정된 제어 유닛(12)의 간격에 맞춰서 배치되어 있다.

이상과 같이, 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 베이스 유닛(11)에 장착되는 제어 유닛(12)의 간격을 조정하는 간이한 조치에 의해서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 제어 유닛(12)의 수를 반으로 감소시키는 조치나, 고내열용의 특수 사양품의 개발을 하지 않아도, 동작시의 주변 온도의 상한이나 사용 장소의 표고의 상한을 높일 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 표준 부품의 제어 유닛(12)을 구비하는 구성으로서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있음과 아울러, 제어 유닛(12)간의 열전도를 억제할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

실시 형태 2.

도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 실시 형태 2에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 실시 형태 1의 베이스 유닛(11)을 대신하여, 제어 유닛(12)끼리를 접속시키는 커넥터를 가진다. 실시 형태 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 적당히 생략한다.

제1 커넥터(16)는 제어 유닛(12)에 고정된 커넥터이다. 제1 커넥터(16)는 제어 유닛(12)의 좌우의 측면(14)에 장착되어 있다. 제1 커넥터(16)는, 종래의 구성에서 복수의 제어 유닛(12)을 연결할 때에 사용되고 있는 커넥터와 마찬가지의 구성을 구비한다.

제2 커넥터(17)는 서로 이웃하는 제어 유닛(12)에 고정된 제1 커넥터(16)끼리를 접속하는 커넥터이다. 제2 커넥터(17)는 제1 커넥터(16)과 함께, 제어 유닛(12)을 배치하는 간격을 정하고 있다. 또한, 도 4에서는, 제1 커넥터(16)가 장착된 제어 유닛(12)과 제2 커넥터(17)를 분리시켜 도시하고 있다.

제1 커넥터(16) 및 제2 커넥터(17)는, 서로 이웃하는 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리의 사이에 배치되어 있다. 제2 커넥터(17)는 제1 커넥터(16)과 함께, 제어 유닛(12)을 배치하는 간격을, 설치 환경에 따라서 설정 가능하게 한다.

제어 유닛(12)은 제1 커넥터(16) 및 제2 커넥터(17)가 마련됨으로써, 측면(14)끼리가 간격을 갖도록 설치되어 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 서로 이웃하는 제어 유닛(12)끼리를 측면(14)에서 맞닿게 하지 않음으로써, 제어 유닛(12)간의 열전도를 억제 가능하게 한다.

실시 형태 1과 마찬가지로, 프로그래머블 로직 컨트롤러는 제어 유닛(12)을 배치하는 간격을 적당히 조정함으로써, 충분한 온도 저감 효과에 의해서 정상적인 동작이 가능해진다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 제1 커넥터(16) 및 제2 커넥터(17)에 의해서 제어 유닛(12)의 간격을 조정하는 간이한 조치에 의해서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 표준 부품의 제어 유닛(12)을 구비하는 구성에 있어서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있음과 아울러, 제어 유닛(12)간의 열전도를 억제할 수 있다.

실시 형태 3.

도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 실시 형태 3에 따른 프로그래머블 로직 컨트롤러는, 실시 형태 2의 구성에 고정 장치(18)가 추가된 것이다. 실시 형태 2와 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 적당히 생략한다.

고정 장치(18)는 서로 이웃하는 제어 유닛(12)의 측면(14)끼리를 고정시킨다. 고정 장치(18)는 제2 커넥터(17)와 한 쌍으로 이용되고 있다. 프로그래머블 로직 컨트롤러는 고정 장치(18)를 마련함으로써, 진동 등에 의한 제어 유닛(12)의 탈락을 억제시킨다.

실시 형태 1 및 2와 마찬가지로, 프로그래머블 로직 컨트롤러는 표준 부품의 제어 유닛(12)을 구비하는 구성에 있어서, 설치 환경에 적응한 방열 특성을 용이하게 얻을 수 있음과 아울러, 제어 유닛(12)간의 열전도를 억제할 수 있다.

11: 베이스 유닛, 12: 제어 유닛,
13: 커넥터, 14: 측면,
15: 고정 장치, 16: 제1 커넥터,
17: 제2 커넥터, 18: 고정 장치.

Claims

제어 유닛을 가지는 프로그래머블 로직 컨트롤러로서,
상기 제어 유닛은, 서로 이웃하는 상기 제어 유닛의 측면끼리가 간격을 갖도록 마련되고, 또한 상기 프로그래머블 로직 컨트롤러의 설치 환경에 따라 상기 간격이 설정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 유닛이 장착되는 베이스 유닛을 가지고,
상기 베이스 유닛은, 서로 이웃하여 장착된 상기 제어 유닛의 상기 측면끼리가 상기 간격을 갖도록 상기 제어 유닛의 장착 위치가 설정되고, 또한 상기 설치 환경에 따라 상기 간격을 설정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 2에 있어서,
상기 베이스 유닛에는, 상기 제어 유닛을 상기 베이스 유닛에 접속시키는 커넥터가 실장되고,
상기 제어 유닛을 병렬시키는 방향에 있어서의, 상기 커넥터의 위치끼리의 사이 거리는, 상기 방향에 있어서의 상기 제어 유닛의 폭보다 크면서, 또한 상기 폭의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 베이스 유닛에 상기 제어 유닛을 고정시키는 고정 장치를 추가로 가지고,
상기 고정 장치는 상기 제어 유닛마다 마련되고, 또한 상기 설치 환경에 따라서 설정된 상기 간격에 맞춰서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 1에 있어서,
상기 제어 유닛끼리를 접속시키는 커넥터를 가지고,
상기 커넥터는, 서로 이웃하는 상기 제어 유닛의 상기 측면끼리의 사이에 배치되고, 또한 상기 측면끼리가 갖는 상기 간격을, 상기 설치 환경에 따라서 설정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 5에 있어서,
상기 커넥터는,
상기 제어 유닛에 고정된 제1 커넥터와,
서로 이웃하는 상기 제어 유닛에 고정되어 있는 상기 제1 커넥터끼리를 접속시키는 제2 커넥터를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
서로 이웃하는 상기 제어 유닛끼리를 고정하는 고정 장치를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 컨트롤러.