KR20160141936A - Ｐｌｃ 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치에 관한 것으로, PLC 시스템에 있어서, 네트워크를 통해 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 전송하는 네트워크형 위치결정 모듈과, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 위치센서로부터 출력된 모터의 현재 위치와 비교하여, 그 결과에 따라 특정 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 서보 드라이브를 포함함으로써, 기존의 일정하지 않은 출력 지연 시간을 없애고 특정 위치에 정밀하게 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＰＬＣ 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치{NETWORK-TYPE POSITIONING CONTROL APPARATUS OF PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER SYSTEM}

본 발명은 PLC 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서보 드라이브의 내부에 외부 제어용 출력단자를 가지면서 네트워크형 위치결정 모듈에서 특정 동기 위치를 전달받아 정밀하게 해당 동기 위치에서 위치동기 출력신호를 생성함으로써, 기존의 일정하지 않은 출력 지연 시간을 없애고 특정 동기 위치에 정밀하게 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있도록 한 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 산업현장에서 공장설비의 자동화(Factory Automation, FA) 시스템 등에 적용되는 등 여러 분야에서 적용되고 있는, 프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, 이하 "PLC"라 함)는 중앙처리장치를 포함한 중앙제어부(Central Processing Unit, CPU), 센서(Sensor)나 스위치(Switch)로부터 신호를 입력받는 입력 모듈, 제어대상인 모터나 밸브에 제어신호를 전달하는 출력 모듈, 고속카운터, 통신 모듈, PID 제어 모듈 및 위치결정 모듈 등을 구비하고 있다.

즉, 공장 자동화에 가장 널리 사용되는 것이 PLC 시스템이다. 이러한 PLC 시스템은 지금까지 사용되어온 릴레이 제어반의 각종 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 마이크로프로세서를 이용해 통합시킨 것이다. 이 PLC 시스템에 프로그램을 작성함으로써 시퀀스 제어(Sequence Control)는 물론 산술 연산, 논리 연산, 함수 연산, 조절 연산 및 데이터 처리를 실행할 수 있다.

상기 PLC 시스템은 기존의 릴레이를 사용하는 시스템에 비해 제어 기능 신뢰성이 뛰어나고 제어 내용을 손쉽게 수정하고 변경할 수 있으며 릴레이에 비해 복잡한 제어 기능을 수행할 수 있는 등 많은 장점을 지니고 있다.

이와 같이 다양한 환경에서 사용되는 PLC 시스템에 대해서 여러 기능을 가진 모듈이 필요하며, 이에 따라서 PLC 제조 업체는 사용자의 요구사항을 만족하는 다양한 모듈을 제공한다. 예를 들어, 디지털 입출력 모듈, 아날로그 입출력 모듈, 통신 모듈 등 여러 기능을 가진 모듈이 PLC 시스템에 사용되고, 다양한 모듈을 통해서 사용자가 원하는 시스템이 구축된다.

한편, 상기 PLC 시스템의 특수 모듈들 중에서 위치결정 모듈은 모터(Motor)를 제어하기 위한 것이다. 즉, 상기 위치결정 모듈의 주요 기능은 서보 드라이브(Servo Drive)를 구동하기 위한 펄스(pulse)를 출력하는 것이다. 많은 시스템에 적용되는 기계 장치들이 모터에 의해 구동되는 점에서 상기 위치결정 모듈은 PLC 시스템에서 매우 중요한 부분을 차지하고 있다.

이러한 위치결정 모듈은 사용자가 설정한 이동 속도 등의 데이터에 의해 운전 프로파일을 생성하며, 운전하는 대상물이 적절한 속도로 원하는 위치까지 이동하도록 서보 드라이브에서 펄스를 출력하여 서보 모터의 가/감속구동을 통해 기계적인 시스템의 동작을 제어하는 역할을 한다.

즉, PLC 시스템에 장착되어 동작하는 네트워크형 위치결정 모듈의 주요 기능은 모터를 구동하기 위한 위치 값을 생성하고, 이를 네트워크를 통하여 서보 드라이브에 전달하는 것이다.

상기 네트워크형 위치결정 모듈에는 모터를 구동하기 위한 위치결정 데이터 (예컨대, 목표 위치, 목표 속도, 가/감속 시간 등)를 가지고 있다. 상기 PLC 시스템의 CPU 모듈은 특정 위치와 속도 또는 네트워크형 위치결정 모듈의 내부에 있는 위치결정 데이터를 가지고 기동 명령을 실행한다.

상기 PLC 시스템의 CPU 모듈로부터 위치결정 기동 명령을 수신하면, 네트워크형 위치결정 모듈은 이에 따라 매 제어 주기당 위치를 생성하게 되고, 생성된 위치 값은 서보 드라이브에 전송되고, PLC 시스템의 CPU 모듈에서 읽어가게 된다.

상기 PLC 시스템의 CPU 모듈에서는 위치결정 모듈의 현재 출력된 위치 값을 계속 모니터링(Monitoring)하여 특정 위치가 되면, 출력 모듈을 구동시켜 어플리케이션에 따라 커팅, 이송, 유압제어 등의 장비를 제어하는 시퀀스 동작을 수행한다.

하지만, 종래 기술에서는 네트워크형 위치결정 모듈의 특정 위치를 확인하여 출력 모듈로 출력을 내보내는 경우, PLC 시스템의 스캔 타임(scan time)과 네트워크형 위치결정 모듈의 제어주기, 그리고 출력 모듈에 데이터를 전송하는 시간에 따라 일정하지 않은 지연 시간이 발생하여 정밀하게 장비를 구동할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서보 드라이브의 내부에 외부 제어용 출력단자를 가지면서 네트워크형 위치결정 모듈에서 특정 동기 위치를 전달받아 정밀하게 해당 동기 위치에서 위치동기 출력신호를 생성함으로써, 기존의 일정하지 않은 출력 지연 시간을 없애고 특정 동기 위치에 정밀하게 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있도록 한 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, PLC 시스템에 있어서, 네트워크를 통해 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 전송하는 네트워크형 위치결정 모듈; 및 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 위치센서로부터 출력된 모터의 현재 위치와 비교하여, 그 결과에 따라 특정 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 서보 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 기설정된 적어도 하나의 동기 위치는, 외부의 사용자 단말을 통해 CPU 모듈로 전송되고, 상기 CPU 모듈은 외부의 사용자 단말로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 상기 네트워크형 위치결정 모듈로 전송되도록 제어함이 바람직하다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 별도의 메모리부에 저장할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치와 상기 위치센서로부터 출력된 모터의 현재 위치를 비교하여, 각 동기 위치와 현재 위치가 동일할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하고, 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하며, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치가 상기 저장된 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는,그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장되도록 제어하며, 그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는,상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하기 전에 기존에 저장된 이전 위치를 삭제할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하고, 그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장한 후, 상기 저장된 현재 위치를 삭제할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 상기 생성된 위치동기 출력신호를 기설정된 지연 시간만큼 지난 후에 활성화(ON) 되도록 제어하고, 기설정된 활성화 유지 시간동안 활성화(ON) 되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 서보 드라이브는, 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 저장하는 메모리부; 상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이전 위치로 저장하는 이전 위치저장부; 상기 위치센서로부터 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 현재 위치로 저장하는 현재 위치저장부; 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치가 상기 이전 위치저장부에 저장된 이전 위치와 상기 현재 위치저장부에 저장된 현재 위치의 사이에 위치하는지 비교하는 위치 비교부; 및 상기 위치 비교부를 통해 각 동기 위치가 상기 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 펄스 생성부를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치에 따르면, 서보 드라이브의 내부에 외부 제어용 출력단자를 가지면서 네트워크형 위치결정 모듈에서 특정 동기 위치를 전달받아 정밀하게 해당 동기 위치에서 위치동기 출력신호를 생성함으로써, 기존의 일정하지 않은 출력 지연 시간을 없애고 특정 동기 위치에 정밀하게 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 PLC 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 일반적인 PLC 시스템에 사용되는 위치결정 모듈을 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 일반적인 PLC 시스템의 CPU 모듈, 위치결정 모듈 및 출력 모듈의 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브의 펄스 생성부에 대한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 타이머 인터럽트의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 또한, 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 일반적인 PLC 시스템을 나타낸 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템(10)은, 크게 전원(Power)을 공급할 수 있는 전원 모듈(11), 장착된 모듈들의 전체적인 제어를 담당하는 CPU 모듈(12), 모터의 위치 결정을 담당하는 위치결정 모듈(13), 출력(Output)을 담당하는 출력 모듈(14) 및 기타 특수 기능을 갖는 기타 모듈(15) 등을 포함하여 이루어진다.

이러한 PLC 시스템(10)은 기존의 각종 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 마이크로프로세서(Microprocessor)를 이용한 프로그램으로 제어할 수 있도록 통합시킨 장치이다.

NEMA(National Electrical Manufacturers Association)에서는 "디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통한 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산 등과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고, 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 전자 장치"라고 정의하고 있다.

또한, PLC 시스템(10)은 시퀀스 제어는 물론 산술 연산, 논리 연산, 함수 연산, 조절 연산 및 데이터 처리 등을 수행하고, 기존의 릴레이에 비해 제어 기능의 신뢰성이 뛰어나며, 제어 내용을 손쉽게 수정 및 변경할 수 있다.

이러한 PLC 시스템(10)은 공정 제어 기기를 비롯한 각종 자동화 시스템에 폭넓게 사용되며, 특히 컴퓨터와의 통신이 가능해 컴퓨터 통합 생산(Computer Integrated Manufacturing, CIM) 구축에 있어서도 필수 불가결한 요소에 해당한다.

도 2는 일반적인 PLC 시스템에 사용되는 위치결정 모듈을 나타낸 블록 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 위치결정 모듈(13)은 MPU(Micro Processor Unit)(13-1), PLC 인터페이스부(13-2), RAM(13-3), ROM(13-4), 펄스 생성기(13-6), 절연 회로(13-7) 및 입출력 커넥터(13-8) 등을 포함한다.

여기서, MPU(13-1)는 전반적인 제어를 담당하고, PLC 인터페이스부(13-2)는PLC 시스템(10)의 CPU 모듈(12)과 데이터 교환을 수행한다. 일반적으로 펄스 출력 타입의 위치결정 모듈들은 FPGA(Field-Programmable Gate Array)(13-5) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)(13-5)을 통해 펄스 생성기(13-6)를 구현한다.

펄스 생성기(13-6)에서 생성된 펄스는 절연 회로(13-7)와 입출력 커넥터(13-8)를 통하여 서보 드라이브(Servo Drive)(17)로 출력된다. 이와 같이, PLC 시스템(10)에 장착되어 동작하는 위치결정 모듈(13)의 주요 기능은 서보 드라이브(17)를 구동하기 위한 펄스를 출력하는 것이다.

위치결정 모듈(13)은 서보 드라이브(17)를 구동하기 위한 위치결정 데이터(예컨대, 목표 위치, 목표 속도, 가/감속 시간 등)를 가지고 있다. PLC 시스템(10)의 CPU 모듈(12)은 위치결정 모듈(13)의 위치결정 데이터 또는 특정 위치, 속도 등에 의해 기동 명령을 실행한다.

위치결정 모듈(13)은 CPU 모듈(12)로부터 기동 명령을 수신하여 그에 따라 펄스를 생성하게 되고, 제어 주기마다 출력된 위치 값을 CPU 모듈(12)로 전달한다.

CPU 모듈(12)에서는 위치결정 모듈(13)의 현재 출력된 위치 값을 계속 모니터링(Monitoring)하여 특정 위치가 되면 출력 모듈(14)을 구동시키며, 애플리케이션에 따라 커팅, 이송, 유압제어 등 외부 장치(16)를 제어하는 시퀀스 동작을 수행한다.

그러나, PLC 시스템(10)의 스캔 타임과 위치결정 모듈(13)의 제어 주기, 및 출력 모듈(14)에 데이터를 전송하는 시간이 서로 적정하게 매칭(matching)되지 않음에도 CPU 모듈(12)이 위치결정 모듈(13)로부터 특정 위치를 확인하여 출력 모듈(14)로 출력을 내보내기 때문에, 일정하지 않은 지연 시간이 발생하게 되며 외부 장치(16)를 정밀하게 구동할 수 없는 문제가 발생하는 것이다.

도 3은 일반적인 PLC 시스템의 CPU 모듈, 위치결정 모듈 및 출력 모듈의 동작 타이밍을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, PLC 시스템(10)의 CPU 모듈(12)은 시퀀스 프로그램을 작성하여 동작한다. 일반적으로 시퀀스 프로그램이 동작하는 시간을 스캔 타임(scan time)(21)이라고 한다. 이러한 스캔 타임(21)은 프로그램에 따라 가변적이거나 일정한 주기를 갖는다.

1 스캔 타임(21) 안에 CPU 모듈(12)은 위치결정 모듈(13)에 데이터 쓰기와, 위치결정 모듈(13)의 데이터를 읽어오는 위치결정 모듈 데이터 교환(22)을 수행한다. 위치결정 모듈(13)은 일반적으로 일정한 제어주기(23)로 동작한다.

위치결정 모듈(13)은 펄스 생성기(13-6)에 제어주기(23)마다 출력해야 할 펄스의 개수를 전송하게 된다. 위치결정 모듈(13)은 제어주기(23)마다 현재 출력한 위치 및 속도, 그리고 기타 위치결정 모듈(13)의 상태 값을 CPU 모듈(12)에 전달하는 위치결정 모듈 상태 쓰기(24)를 수행한다.

CPU 모듈(12)은 이러한 위치결정 모듈 상태 쓰기(24)가 수행된 후, 위치결정 모듈 데이터 교환(22)을 통하여 위치결정 모듈(13)의 데이터를 읽어올 수 있다(25). CPU 모듈(12)의 시퀀스 프로그램에서는 프로그램 조건에 따라 출력 모듈(14)에 출력을 활성화(ON)하는 명령을 전달한다(26).

이와 같이, 위치결정 모듈(13)을 사용하는 PLC 시스템(10)이 외부 장치(16)를 제어하는 주요한 기능은 위치결정 모듈(13)로부터 현재 위치를 모니터링(Monitoring)하여 현재 위치가 특정 위치에 해당하면 출력 모듈(14)에 출력을 활성화(ON)시키는 것이다.

그러나, 이러한 경우 CPU 모듈(12)이 위치결정 모듈(13)로부터 현재 위치 읽기(25)를 수행하는데 시간 지연이 발생하게 되고, 또한 CPU 모듈(12)이 위치결정 모듈(13)로부터 읽어온 위치가 제어를 수행해야 하는 동기 위치인지를 판단하여 출력 모듈(14)에 출력 활성화 명령을 전달(16)하는데, 이 때에도 시간 지연이 발생하게 된다.

더욱이, CPU 모듈(12)의 스캔 타임(21)과 위치결정 모듈(13)의 제어주기(23)가 서로 다르기 때문에, 위치결정 모듈(13)에서 상태 쓰기(24)를 수행하는 시점과 CPU 모듈(12)에서 위치결정 모듈 데이터 교환(22)을 수행하는 시점이 매번 달라지는 문제점이 있다.

따라서, CPU 모듈(12)이 시퀀스 프로그램을 통해 위치 비교를 수행하는 시점이 불일정하게 되고 특정 위치에 동기된 출력을 내보낼 때 발생하는 출력 지연 시간(27)도 불일정하게 되는 문제점이 있다. 이러한 문제점들은 외부 장치(16)를 제어하는데 있어서 정밀성을 저해하는 심각한 요인이 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 서보 드라이브의 내부에 외부 제어용 출력단자를 가지면서, 네트워크형 위치결정 모듈에서 특정 동기 위치를 전달받아 정밀하게 해당 동기 위치에서 위치동기 출력신호를 생성함으로써, 기존의 일정하지 않은 출력 지연 시간을 없애고 특정 동기 위치에 정밀하게 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있도록 한 특징적인 기술이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브의 펄스 생성부에 대한 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 서보 드라이브의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도 7의 타이머 인터럽트의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템(1000)의 네트워크형 위치 제어 장치는, 크게 네트워크형 위치결정 모듈(100) 및 서보 드라이브(200) 등을 포함하여 이루어진다.

여기서, PLC 시스템(1000)은 기존의 각종 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 마이크로프로세서(Microprocessor)를 이용한 프로그램으로 제어할 수 있도록 통합시킨 시스템으로서, 장착된 모듈들의 전체적인 제어를 담당하는 CPU(Central Processing Unit) 모듈(300)을 기준으로, 전원(Power)을 공급할 수 있는 전원 모듈(400), 입력(Input)을 담당하는 입력 모듈(500), 출력(Output)을 담당하는 출력 모듈(600), 각종 통신(Communication)을 담당하는 통신 모듈(700), 모터 또는 밸브 등의 위치 결정을 담당하는 네트워크형 위치결정 모듈(100) 및 기타 특수 기능을 갖는 특수 모듈(800) 등이 베이스(Base)에 카드 형태로 장착되어 구성된다.

특히, 네트워크형 위치결정 모듈(100)은 네트워크(Network)를 통해 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 서보 드라이브(200)로 전송하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 기설정된 적어도 하나의 동기 위치는, 외부의 사용자 단말(900)을 통해 CPU 모듈(300)로 전송되고, CPU 모듈(300)은 외부의 사용자 단말(900)로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 네트워크형 위치결정 모듈(100)로 전송되도록 제어함이 바람직하다.

한편, 사용자 단말(900)은 예컨대, 데스크탑 PC(Personal Computer, PC), 노트북 PC 등 컴퓨터인 것이 일반적이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 유/무선 통신망을 통하여 PLC 시스템(1000)의 CPU 모듈(300)에 접속하여 데이터 송수신할 수 있는 모든 종류의 유무선 통신 장치일 수 있다.

예를 들어, 사용자 단말(900)은 무선 인터넷 또는 휴대 인터넷을 통하여 통신하는 다양한 이동 단말을 포함하고, 이외에도 팜 PC(Palm Personal Computer), 스마트폰(Smart phone), 통신기능이 있는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 태블릿 PC, 아이패드(iPad) 등 메시지 송수신이 가능한 모든 유무선 가전/통신 장치를 포괄적으로 의미할 수 있다.

그리고, 서보 드라이브(200)는 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 위치센서(206)로부터 출력된 모터(207)의 현재 위치와 비교하여, 그 결과에 따라 특정 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 모터(207)로 출력하는 기능을 수행한다.

또한, 서보 드라이브(200)는 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 별도의 메모리부(210)에 저장할 수 있다.

또한, 서보 드라이브(200)는 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치와 위치센서(206)로부터 출력된 모터(207)의 현재 위치를 비교하여, 각 동기 위치와 현재 위치가 동일할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 모터(207)로 출력할 수 있다.

또한, 서보 드라이브(200)는 위치센서(206)로부터 현재 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하고, 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하며, 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치가 상기 저장된 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 모터(207)로 출력할 수 있다.

또한, 서보 드라이브(200)는위치센서(206)로부터 현재 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하고, 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장한 후, 그 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장되도록 제어하며, 그 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장함이 바람직하다. 즉, 매 제어주기마다 이전 위치와 현재 위치가 갱신되어 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치의 비교 값으로 사용된다.

또한, 서보 드라이브(200)는 위치센서(206)로부터 현재 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하기 전에 기존에 저장된 이전 위치를 삭제함이 바람직하다.

또한, 서보 드라이브(200)는 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하고, 그 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장한 후, 상기 저장된 현재 위치를 삭제함이 바람직하다.

즉, 매 제어주기마다 이전 위치와 현재 위치가 갱신될 때 그 이전에 저장된 이전 위치를 삭제하고, 현재 위치를 이전 위치로 저장한 후 현재 위치를 삭제함으로써, 메모리의 공간을 효율적으로 활용할 수 있으며, 기설정된 동기 위치와 비교시 보다 정확하고 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서보 드라이브(200)는 상기 생성된 위치동기 출력신호를 기설정된 지연 시간만큼 지난 후에 활성화(ON) 되도록 제어하고, 기설정된 활성화 유지 시간동안 활성화(ON) 되도록 제어할 수 있다.

이와 같이 구성된 서보 드라이브(200)는, 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 저장하는 메모리부(210)와, 위치센서(206)로부터 현재 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 이전 위치로 저장하는 이전 위치저장부(220)와, 위치센서(206)로부터 다음 제어주기에 출력된 모터(207)의 현재 위치를 제공받아 현재 위치로 저장하는 현재 위치저장부(230)와, 네트워크형 위치결정 모듈(100)로부터 전송된 각 동기 위치가 이전 위치저장부(220)에 저장된 이전 위치와 현재 위치저장부(230)에 저장된 현재 위치의 사이에 위치하는지 비교하는 위치 비교부(240)와, 위치 비교부(240)를 통해 각 동기 위치가 상기 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 모터(207)로 출력하는 펄스 생성부(250)를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명은 PLC 시스템(1000)의 CPU 모듈(300)에서 네트워크형 위치결정 모듈(100)의 위치를 모니터링(Monitoring)하여, 현재 위치가 특정 위치에 도달하면 출력 모듈(600)을 통하여 해당 특정 위치에 동기된 출력을 활성화시키는 동작에 있어서, 해당 특정 위치 동기 출력까지의 시간 지연이 발생하고, 또한 지연 시간이 매번 달라지는 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

이를 해결하기 위하여 네트워크형 위치결정 모듈(100)에서 서보 드라이브(200)에 동기 위치를 전달하고, 서보 드라이브(200)의 내부에서 특정 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하기 위한 동기신호 생성모듈을 구현하여, 상기 전송된 동기 위치와 현재 위치를 비교하고, 그 결과에 따라 위치 동기된 위치동기 출력신호를 생성할 수 있는 로직을 구성한다.

즉, 기존 CPU 모듈(300)의 시퀀스 프로그램에서 비교하던 동작을 네트워크형 위치결정 모듈(100)과 서보 드라이브(200) 내부에 소프트웨어(S/W) 알고리즘 또는 로직으로 구성하여 정밀한 위치동기 출력신호를 생성하여 외부 장치의 제어 정밀도를 높일 수 있다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에서는 특정 동기 위치에서 외부 장치 예컨대, 모터(207) 제어를 목적으로 하는 위치동기 출력신호를 생성하기 위하여, 네트워크형 위치결정 모듈(100)에서 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 서보 드라이브(200)에 전송하고, 서보 드라이브(200)의 내부에 위치동기 출력신호 생성을 위한 동기신호 생성모듈을 내장한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 네트워크형 위치결정 모듈(100)은 네트워크(Network)를 통해 동기 위치를 서보 드라이브(200)에 전송한다. 사용자는 소프트웨어 설정 툴(TOOL)을 통하여 모듈 구동을 위한 운전 파라미터 중 동기 위치를 설정할 수 있다.

사용자가 여러 개의 동기 위치에서 동기 출력을 활성화하고 싶은 경우 복수개 설정할 수 있도록 구성할 수 있다. 이렇게 설정된 운전 파라미터는 서보 드라이브(200)에 전송되어 위치동기 출력신호 생성을 위한 동기신호 생성모듈에 저장된다. 서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈에서는 전달된 동기 위치와 현재 위치를 비교하여 위치동기 출력신호를 온/오프(ON/OFF)한다.

한편, 본 발명에서는 서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈을 하드웨어(H/W)적으로 구현하는 방법과 소프트웨어(S/W)적으로 구현하는 2가지 방법을 제안할 수 있다.

먼저, 서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈이 하드웨어(H/W)적으로 구현되는 경우, FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등의 로직 디바이스를 사용할 수 있다.

즉, 서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈은, 레지스터 즉, 메모리부(210), 이전 위치저장부(220), 현재 위치저장부(230), 위치 비교부(240), 펄스 생성부(250) 등으로 구성될 수 있다.

서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈이 동작하기 위해서는 우선 메모리부(210)의 레지스터 설정이 필요하다. 상기 레지스터는 동기 위치 버퍼(211), OutputDelay_REG(212), OutputWidth_REG(213)로 구성될 수 있다. 사용자는 위치결정 모듈(100)의 기능을 설정하는 소프트웨어 툴(TOOL)을 가지고 앞의 레지스터를 설정하게 된다.

동기 위치 버퍼(211)에는 사용자가 위치동기 출력신호가 출력되기 원하는 위치를 설정한다. 동기 위치 버퍼(211)의 개수는 해당 어플리케이션에 따라 복수개 사용할 수도 있다. OutputDelay_REG(212)에는 위치동기가 검출된 후 위치동기 출력신호를 내보내기까지의 지연 시간 값을 설정한다. OutputWidth_REG(213)에는 위치동기 출력신호를 활성화(ON)한 후 얼마 동안 유지할 것인지를 설정한다.

현재 위치저장부(230)에서는 동기 위치와 비교할 모터(207)의 현재 위치를 가져와 저장한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 서보 드라이브(200)는, 크게 위치제어(201), 속도제어(202), 토크제어(203) 및 스위치제어(MOSFET)(204)를 실행한다.

이때, 전류센서(205) 및 위치센서(206)를 통하여 모터(207)의 상태를 감지하고 일정한 제어주기를 가지고 모터(207)를 제어하게 된다. 위치센서(206)로부터 입력되는 모터(207)의 현재 위치 값이 현재 위치저장부(230)에서 현재 위치로 저장된다. 이때, 현재 제어주기에서 생성된 현재 위치를 저장하기 전 이전 위치저장부(220)에 현재 위치를 저장하고, 다음 제어주기에서 생성된 현재 위치를 현재 위치저장부(230)에 저장하여 위치 비교부(240)에서 비교될 값으로 사용된다.

위치 비교부(240)에서는 앞에서 저장된 이전 및 현재 위치와 사용자가 설정한 동기 위치 버퍼(211) 중 동기 위치 버퍼 1의 값을 비교한다. 이전 위치저장부(220)에 저장된 이전 위치와 현재 위치저장부(230)에 저장된 현재 위치 사이에 동기 위치 버퍼1 값이 위치하면, 위치 비교부(240)는 위치동기 온(ON) 신호를 생성한다. 이 신호는 펄스 생성부(250)로 입력된다.

이때, 위치 비교부(240)에서 생성된 위치동기 온(ON) 신호는 동기 위치 버퍼(211)에도 입력되는데, 위치동기 온(ON) 신호가 활성화(On)되면, 동기 위치 버퍼 2의 값이 위치 비교부(240)로 전달되어 다음 동기 위치 비교에 사용된다.

펄스 생성부(250)에서는 위치동기 출력신호를 생성하여 위치동기 출력을 모터(207)로 내보낸다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 위치 비교부(240)에서 위치동기 온(ON) 신호가 발생되면, OutputDelay_REG(212)에 설정된 시간만큼 지난 후에 위치동기 출력신호를 활성화(ON)시킨다.

그리고, OutputWidth_REG(213)에 설정된 시간만큼 위치동기 온(ON) 신호를 유지하고, 위치동기 출력신호를 오프(OFF)로 한다. 이렇게 동기 위치 검출 후 위치 동기 출력신호가 생성되기까지의 시간 지연을 설정할 수 있으므로 어플리케이션에 따라 유연한 활용이 가능하다. 또한, 위치동기 출력이 온(ON)되어 있는 시간을 지정할 수 있으므로 제어 장비가 이 신호를 인식하는데 안정적으로 사용될 수 있게 한다.

한편, 서보 드라이브(200)의 동기신호 생성모듈을 소프트웨어(S/W)적으로 구현하기 위해서는, 전술한 하드웨어(H/W)적으로 구현하는 방법에서 위치 비교부(240)와 같이 실시간으로 비교할 수 없으므로, 도 5에 도시된 토크제어(203)를 수행하는 전류 제어루프 마다 동기신호 생성이 실행되게 하여야 한다.

즉, 서보 드라이브(200)에서는 위치제어(201), 속도제어(202), 토크제어(203) 순으로 제어주기가 짧으므로, 토크제어(203)를 수행하는 전류 제어루프에 실행되게 하는 것이 성능이 가능 좋다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전류 제어루프(S100)에서 동기신호 생성모듈의 동작을 설명한다. 전류 제어루프(S100)에서 전류 제어를 수행한 후, 위치센서(206)로부터 입력되는 모터(207)의 현재 위치를 읽어온다(S120).

이때, 현재 위치를 저장하기 전 이전 위치저장부(220)에서 현재 위치를 이전 위치로 저장하여(S110), 위치 비교부(240)에서 비교될 값으로 사용된다. 위치 비교부(240)에서는 앞에서 저장된 이전 및 현재 위치와 사용자가 설정한 동기 위치 버퍼(211) 중 동기 위치 버퍼 1의 값을 비교한다(S130).

만약, 이전 위치생성부(220)의 이전 위치와 현재 위치생성부(230)의 현재 위치 사이에 동기 위치 버퍼 1 값이 위치하면, 위치 비교부(240)는 위치동기 출력신호를 생성하기 위하여 소프트웨어(S/W)적으로 구현된 타이머 설정부(260)를 실행한다.

타이머 설정부(260)에서는 레지스터 중 OutputDelay_REG(212) 값을 가져와서 위치동기 출력신호를 온(ON)할 시간을 설정한다. 이후에, OutputDelay_REG(212) 값이 '0'인지를 판단하여(S140), OutputDelay_REG(212) 값이 '0'이면 위치동기 출력을 바로 온(ON)시키고(S150), 타이머 설정부(260)는 OutputWidth_REG(213) 값을 가져와서 위치동기 출력신호를 오프(OFF)시킬 시간을 설정한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 타이머 설정부(260)에서 설정한 타이머 이벤트가 발생하여 인터럽트가 활성화되면(S200), 위치동기 출력이 온(ON)인지 확인한다(S210). 만약, 위치동기 출력이 온(ON)인 경우, 앞에서 설정한 타이머 설정부(260)는 위치동기 출력을 오프(OFF)시키기 위한 것이므로 위치동기 출력신호를 오프(OFF)시키도록 한다(S220).

그렇지 않고, 위치동기 출력이 온(ON)이 아닌 경우, 타이머 설정부(260)는 위치동기 출력신호를 온(ON)시키기 위한 것이므로 위치동기 출력을 온(ON)시키고(S230), 위치동기 출력을 오프(OFF)시키기 위하여, OutputWidth_REG(213) 값을 가져와서 타이머 설정을 하도록 한다(S240). 이 경우 다음 타이머 인터럽트에서는 위치동기 출력신호가 오프(OFF)되게 된다.

전술한 본 발명에 따르면, 서보 드라이브(200)의 내부에 하드웨어(H/W)적으로 위치동기 출력신호 생성을 위한 동기신호 생성모듈을 구현하고, 위치센서(206)로부터 모터(207)의 현재 위치를 읽어와서 실시간으로 동기 위치를 비교할 수 있고, 동시에 동기 위치 버퍼(211)의 값과 비교를 실행하여 정밀한 위치동기 출력신호를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 펄스 생성부(250)에서 OutputDelay_REG(212)와 OutputWidth_REG(213)를 가지고 동기된 위치를 검출한 후, 위치동기 출력신호를 출력하기까지의 지연 시간과 위치동기 출력신호의 길이를 설정할 수 있어서, 어플리케이션에 따라 다양하고 안정적인 위치동기 출력신호를 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 소프트웨어(S/W)적으로 전류 제어루프에서 동기 위치 비교를 수행하여 하드웨어(H/W)적인 추가 없이도 정밀한 위치동기 출력신호를 생성할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

100 : 네트워크형 위치결정 모듈, 200 : 서보 드라이브,
210 : 메모리부, 220 : 이전 위치저장부,
230 : 현재 위치저장부, 240 : 위치 비교부,
250 : 펄스 생성부, 260 : 타이머 설정부,
300 : CPU 모듈, 400 : 전원 모듈,
500 : 입력 모듈, 600 : 출력 모듈,
700 : 통신 모듈, 800 : 특수 모듈

Claims (10)

1. PLC 시스템에 있어서,
   네트워크를 통해 기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 전송하는 네트워크형 위치결정 모듈; 및
   상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 위치센서로부터 출력된 모터의 현재 위치와 비교하여, 그 결과에 따라 특정 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 서보 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 기설정된 적어도 하나의 동기 위치는, 외부의 사용자 단말을 통해 CPU 모듈로 전송되고, 상기 CPU 모듈은 외부의 사용자 단말로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 상기 네트워크형 위치결정 모듈로 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
3. 제1 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치를 제공받아 별도의 메모리부에 저장하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
4. 제1 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치와 상기 위치센서로부터 출력된 모터의 현재 위치를 비교하여, 각 동기 위치와 현재 위치가 동일할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는, 상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하고, 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하며, 상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치가 상기 저장된 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는,그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장되도록 제어하며, 그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
7. 제5 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는,상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 이전 위치로 저장하기 전에 기존에 저장된 이전 위치를 삭제하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
8. 제5 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는, 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이를 현재 위치로 저장하고, 그 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받기 전에 상기 저장된 현재 위치를 이전 위치로 저장한 후, 상기 저장된 현재 위치를 삭제하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
9. 제1 항에 있어서,
   상기 서보 드라이브는, 상기 생성된 위치동기 출력신호를 기설정된 지연 시간만큼 지난 후에 활성화(ON) 되도록 제어하고, 기설정된 활성화 유지 시간동안 활성화(ON) 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 서보 드라이브는,
    기설정된 적어도 하나의 동기 위치를 저장하는 메모리부;
    상기 위치센서로부터 현재 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 이전 위치로 저장하는 이전 위치저장부;
    상기 위치센서로부터 다음 제어주기에 출력된 모터의 현재 위치를 제공받아 현재 위치로 저장하는 현재 위치저장부;
    상기 네트워크형 위치결정 모듈로부터 전송된 각 동기 위치가 상기 이전 위치저장부에 저장된 이전 위치와 상기 현재 위치저장부에 저장된 현재 위치의 사이에 위치하는지 비교하는 위치 비교부; 및
    상기 위치 비교부를 통해 각 동기 위치가 상기 이전 위치와 현재 위치의 사이에 위치할 경우, 해당 동기 위치에 동기된 위치동기 출력신호를 생성하여 상기 모터로 출력하는 펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 시스템의 네트워크형 위치 제어 장치.

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