KR20160141971A

KR20160141971A - Plc 장치

Info

Publication number: KR20160141971A
Application number: KR1020150077701A
Authority: KR
Inventors: 박창우
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2016-12-12
Also published as: US20160357168A1; CN106227183A; US10248098B2; CN106227183B

Abstract

본 발명은 PLC 장치의 주변 온도에 따른 기대수명을 예측할 수 있는 PLC 장치에 관한 것으로서, LC의 주변온도를 입력하는 입력부; 온도에 따른 부품의 기대수명이 저장된 메모리; PLC 제작시 부여된 기준수명과 상기 입력 온도에 대응하는 부품의 기대수명과의 비를 계산해 PLC의 기대수명을 예측하고, PLC 사용시간과 상기 기대수명을 비교하여 사용시간이 기대수명을 초과하였는지 여부를 판단하는 진단부; 및 상기 입력부, 메모리 및 진단부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다

Description

PLC 장치{PLC APPARATUS}

본 발명은 PLC 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 PLC 장치의 주변 온도에 따른 기대수명을 예측할 수 있는 PLC 장치에 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 일일히 고쳐야 하는 어려움이 있었다. 이러한 점을 해결하고자 만들어진 것이 PLC(Programmable Logic Controller, 이하 PLC)이다.

PLC는 프로그램 가능한 논리적인 컨트롤러이다. PLC는 일반적으로 컴퓨터와 같은 역할을 하는데, 기계에서 오는 신호를 받아서 내부에 프로그램된 내용대로 처리한 이후에 처리된 신호를 기계로 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 로직을 수행한다. PLC는 장치제어, 장치 수치세팅, 시간제어, 실시간감시, 실시간 데이터 수집, 및 안전장치 가동 등 다양한 작업에 적용될 수 있다.

이처럼 PLC는 다양한 산업분야에 널리 이용되고 있고, 저마다 사용환경이 상이하므로 그에 따라 예상 수명이 달라진다. 또한, PLC는 고온, 고습인 환경에 사용 될 수도 있고 저온 환경에 사용될 수도 있다. 따라서 사용자는 PLC의 사용 가능 시간을 정확하게 알 수 없기 때문에 PLC가 고장난 후에서야 비로소 부품의 수명이 다해 파손된 걸을 확인할 수 있다.

일반적으로 PLC의 사용설명서에 제품 수명이 명시되어 있으나 사용자가 언제부터 사용했는지 모르는 경우도 있고 사용 중 수명에 의한 고장 예측을 할 수 없기 때문에 불시의 고장으로 전체 시스템에 큰 문제를 발생시킬 수 있다.

따라서 PLC의 수명을 예측하고 고장이 나기 전에 미리 능동적으로 대처할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 온도에 따른 PLC의 기대수명을 진단하고, 사용자에게 기대수명 초과 여부와 잔여수명을 알려줄 수 있는 PLC 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 장치는 PLC의 주변온도를 입력하는 입력부; 온도에 따른 부품의 기대수명이 저장된 메모리; PLC 제작시 부여된 기준수명과 상기 입력 온도에 대응하는 부품의 기대수명과의 비를 계산해 PLC의 기대수명을 예측하고, PLC 사용시간과 상기 기대수명을 비교하여 사용시간이 기대수명을 초과하였는지 여부를 판단하는 진단부; 및 상기 입력부, 메모리 및 진단부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 PLC 장치는 경고음 또는 경고등을 발생시키는 알림부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 PLC 사용 시간이 기대수명을 초과한 경우, 상기 알림부가 동작하도록 제어할 수 있다.

상기 진단부는 하기의 수학식에 의해 PLC 기대 수명을 예측할 수 있다.

[수학식]

(L : PLC의 기대수명, T : 부품의 최대 사용 온도, Lo : PLC의 기준수명, Lc : 부품의 해당 온도에서의 수명)

상기 진단부는 상기 PLC 사용시간을 카운팅하는 타이머를 포함할 수 있다.

상기 진단부는 상기 기대수명에서 PLC 사용시간을 차감하여 잔여수명을 계산하고, 상기 제어신호의 제어에 의해 상기 잔여수명을 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.

상기 부품은 커패시터일 수 있다.

상기 제어부는 상기 잔여수명이 0이 되는 경우, 해당 시점을 상기 메모리에 저장하도록 제어할 수 있다.

상기 입력부에 갈음하여 주변 온도를 감지하는 센서부를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 온도에 따른 PLC의 기대수명을 진단하고 고장을 예측할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, LED를 통해 현재 PLC 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, PLC 히스토리를 활용해 사용시간이 수명을 초과한 시간을 역추적할 수 있어 고장 진단과 시스템 유지보수를 효율적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 추후 PLC 내부에 온도 컨트롤러를 내장하면 사용자가 직접 입력하지 않고 PLC 내부에서 온도를 측정하여 자동으로 수명을 진단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 PLC 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 커패시터의 온도 변화에 따른 기대수명을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 수명 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.

즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 1을 참조하면, PLC 장치는 입력부(10), 메모리(20), 진단부(30), 디스플레이부(40), 알람부(50), 및 제어부(60)를 포함한다.

상기 입력부(10)는 사용자가 데이터를 입력하기 위한 수단으로 키보드 등이 될 수 있으며, 사용자는 입력부를 통해 PLC 사용 환경에 따른 온도를 입력할 수 있다.

상기 메모리(20)는 상기 입력된 온도에 따른 부품의 예상 수명 저장되어 있다. PLC의 사용 부품은 온도에 따라 기대수명이 달라지게 되므로 메모리에 온도별 부품의 기대수명을 미리 저장시켜 둔다. 도 3은 커패시터의 온도별 기대수명의 예시를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 커패시터는 온도가 높아질수록 기대수명이 짧아지는 것을 확인할 수 있다. 상기 메모리는 RAM, ROM, EEPROM, FLASH 등 다양한 형태의 저장 매체가 사용될 수 있다.

상기 진단부(30)는 메모리에 저장된 데이터를 기반으로 사용 환경에 따른 PLC의 기대수명을 예측한다. 즉, 사용자가 입력한 온도 환경하에서 PLC의 기대수명을 예측하는 것이다. PLC의 제작시 부여된 기준수명과 입력 온도에 대응하는 부품의 기대수명과의 비(ratio)를 계산해 기대수명을 예측한다.

기대수명 계산식은 아래 수학식 1과 같다.

L : PLC의 기대수명, T : 부품의 최대 사용 온도, Lo : PLC의 기준수명, Lc : 부품의 해당 온도에서의 수명

예를 들어, 커패시터의 최대 사용 온도(T)가 130℃이고, PLC의 기준수명(L)이 25,000시간이고, 커패시터의 55℃에서의 기대수명(Lc)이 5,000시간이라고 한다면, PLC의 기대수명 L은 대략 106.8년이 도출되고, 시간으로 환산하면 대략 38,975 시간이 된다. 즉, 55℃에서의 PLC의 기대수명은 38,975 시간이 도출된다.

그리고 상기 진단부(30)는 상기와 같은 계산 방식에 의해 기대수명이 도출되면 PLC의 사용시간과 기대수명을 비교하여 사용시간이 기대수명을 초과하였는지 여부를 판단한다. 이때 상기 PLC의 사용시간은 타이머(미도시)를 통해 카운팅 될 수 있으며, 상기 타이머는 진단부(30)에 형성되거나 별도로 형성될 수 있다.

판단 결과 PLC의 사용시간이 기대수명을 초과하였으면 디스플레이부(40)나 알람부(50)를 통해 이를 표시하여 사용자가 이를 알 수 있도록 한다. 크기 비교를 통해 기대수명 초과 여부뿐만 아니라 기대수명에서 PLC 사용 시간을 차감하여 잔여수명을 구할 수도 있다. 잔여수명이 0이 되는 시점 즉, PLC 사용시간과 기대수명이 동일하게 되는 시점은 상기 메모리(20)에 저장될 수 있다.

예를 들어 사용 시간이 기대수명을 초과하였다면, 디스플레이부(40)에는 "PLC 보증 사용 시간을 초과하였습니다."와 같은 문구를 표시할 수 있고, 알람부는 스피커를 이용하여 경보음을 발생시킬 수도 있고, LED와 같은 발광 기구를 이용하여 경고등을 켤 수도 있다. PLC 사용시간이 기대수명을 초과하지 않은 경우에는 잔여수명을 디스플레이부(40)를 통해 표시할 수도 있다.

상기 제어부(60)는 상기 디스플레이부(40)나 알람부(50)가 동작하도록 제어하고, 전체 시스템이 동작 하도록 제어한다. PLC의 MPU(Microprocessor unit)와 같은 장치가 제어부(60)의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, PLC의 사용시간과 기대 수명이 동일하게 되는 시점을 메모리(20)에 저장하는 동작 역시 제어부(60)의 제어에 의해 수행될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 사용자는 PLC의 잔여수명을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 PLC 사용시간이 기대수명을 초과한 경우 디스플레이부나 알람부를 통해 이를 즉시 알 수 있으므로 PLC가 고장나기 전에 부품을 교환하는 등의 조치를 미리 취할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 일실시예를 도시한 블럭도이다.

도2를 참조하면, 본 실시예에 따른 PLC 장치는 센서부(15), 메모리(20), 진단부(30), 디스플레이부(40), 알람부(50), 및 제어부(60)를 포함하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 도 1의 실시예에서의 입력부(10) 대신 센서부(15)가 사용된다.

상기 센서부(15)는 하나 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다. 본 실시예에서와 같이 온도 센서를 사용하는 경우 사용자가 작업 환경에 따른 온도를 직접 입력해야 하는 번거로움 없이 자동으로 온도를 감지하여 보다 간편하게 PLC의 기대수명을 예측할 수 있다.

나머지 구성의 동작은 도 1의 실시예에서와 동일하므로 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 장치의 수명 진단 방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저 전원이 인가되면 PLC의 사용시간이 카운팅되고(S10), 사용자는 주변 환경의 온도를 입력한다(S20). 이때 앞서 실시예에서 살펴본 것과 같이 사용자가 온도를 입력하는 대신 온도 센서를 사용해 주변 온도를 감지할 수도 있다. 주변 온도가 입력되거나 센서를 통해 온도가 감지되면, 온도에 따른 PLC의 기대수명을 계산한다(S30). 계산 방법을 앞서 살펴본 [수학식 1]과 같은 방법에 의해 계산할 수 있다.

다음으로 주변 환경이 변화하였는지 여부를 판단하고(S40), 주변 환경이 변경하지 않았다면, PLC 사용 시간이 앞서 계산된 기대수명을 초과하였는지 여부를 판단하고(S50), 주변 환경 변하였다면 주변 온도를 다시 입력하고(S42), 온도에 따른 기대수명을 다시 계산하여(S44), 앞서 단계 S30에서 계산된 기대수명을 보상하여 갱신한다(S46).

PLC 사용 시간이 기대수명을 초과하게 되면, 초과 시점을 PLC 시스템 히스토리에 저장하고(S52), 사용 시간이 기대수명을 초과하였음을 나타내는 경고 표시를 한다(S54). 경고 표시 방법으로는 디스플레이부에 사용시간이 초과하였음을 나타내는 문구를 표시할 수도 있고, 스피커를 사용하여 경보음을 발생시키거나, LED 램프를 사용하여 경고등을 켤 수도 있다.

상기 PLC 시스템 히스토리에 저장하는 단계(S52)는 본 발명의 실시에 반드시 필요한 구성은 아니지만, 초과한 시점을 저장함으로써 추후 초과 시점을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 기재된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 입력부 15 : 센서부
20 : 메모리 30 : 진단부
40 : 디스플레이부 50 : 알람부
60 : 제어부

Claims

PLC의 주변온도를 입력하는 입력부;
온도에 따른 부품의 기대수명이 저장된 메모리;
PLC 제작시 부여된 기준수명과 상기 입력 온도에 대응하는 부품의 기대수명과의 비를 계산해 PLC의 기대수명을 예측하고, PLC 사용시간과 상기 기대수명을 비교하여 사용시간이 기대수명을 초과하였는지 여부를 판단하는 진단부; 및
상기 입력부, 메모리 및 진단부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 PLC 장치.
제1항에 있어서,
경고음 또는 경고등을 발생시키는 알림부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 PLC 사용 시간이 기대수명을 초과한 경우, 상기 알림부가 동작하도록 제어하는 PLC 장치.
제 1항에 있어서, 상기 진단부는 하기의 수학식에 의해 PLC 기대 수명을 예측하는 PLC 장치.

,
L : PLC의 기대수명, T : 부품의 최대 사용 온도, Lo : PLC의 기준수명, Lc : 부품의 해당 온도에서의 수명
제1항에 있어서,
상기 진단부는 상기 PLC 사용시간을 카운팅하는 타이머를 포함하는 PLC 장치.
제1항에 있어서,
상기 진단부 상기 기대수명에서 PLC 사용시간을 차감하여 잔여수명을 계산하고,
상기 제어신호의 제어에 의해 상기 잔여수명을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 PLC 장치.
제1항에 있어서,
상기 부품은 커패시터인 PLC 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 잔여수명이 0이 되는 경우, 해당 시점을 상기 메모리에 저장하도록 제어하는 PLC 장치.
제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
상기 입력부에 갈음하여 주변 온도를 감지하는 센서부를 포함하는 PLC 장치.