KR20210082619A

KR20210082619A - Plc용 무선 i/o 송수신 터미널 장치

Info

Publication number: KR20210082619A
Application number: KR1020190174736A
Authority: KR
Inventors: 이남근
Original assignee: 주식회사 코아시스템
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-06
Also published as: KR102298938B1

Abstract

본 발명의 실시예는 PLC 장치(20)의 커넥터(21)에 체결되어 PLC 장치(20) 및 구동 부하(30)와, 원거리에 위치된 외부 기기의 신호를 무선으로 송수신하는 것; 을 특징으로 하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치를 제공할 수 있다.

Description

PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치{WIRESS I/O TRANSCEIVER TERMINAL DEVICE FOR PLC}

본 발명은 무선으로 PLC용 데이터를 송수신 할 수 있어 데이터 케이블 또는 신규 기기 및/또는 기기 변경시에 별도의 소프트웨어의 설치가 필요 없는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치에 관한 것이다.

통상적으로 PLC(Programmable Logic Controller)는 공장현장의 자동화 생산시스템에서 각 주변장치(근접센서, 온도센서, 릴레이, 모터 등)의 입출력 접점 데이터를 분석하여 자동화 생산시스템을 시퀀스 제어 및 자동제어를 하는 메인 컨트롤러이다.

최근 들어 공정이 이루어지는 공간을 최적 농도의 특정 가스로 유지하거나 또는 공기 중에 포함된 이물질의 접촉을 가장 완벽하게 차단하도록 진공을 유지하거나 또는 특정 온도를 유지하는 등과 같이 진공도, 가스농도 및 온도 등의 가공환경을 최적화하여 공정을 수행하는 고정밀 설비가 급증하였다.

종래의 PLC 시스템은, 예를 들면, 공정에 적합한 최적의 가공환경 형성하는 공정구역 내에 설치되어 기 설정된 공정을 수행하기 위하여 제어용 계기류 및 스위치와 제어부를 포함하는 외부 기기와, PLC 운용 프로그램이 설치되어 사용자의 명령에 의해 프로세싱 하여 외부 기기를 제어하는 컨트롤러인 PLC 장치와, 외부 기기 및 PLC 장치 사이에 연결되어 이들 사이의 데이터 이동경로를 제공하는 데이터케이블로 이루어진다.

위와 같은 공정시스템은 동작중인 장치들의 상태를 감지(예를 들면, 가스 농도, 진공도 및 온도) 하기 위한 다양한 센서들과 액츄에이터등을 포함할 수 있다.

여기서 데이터 케이블은 PLC 장치에 설치된 터미널에 연결된다. 즉, 종래의 PLC 장치에서 입출력되는 I/O 신호는 터미널을 통해 유선 연결된 데이터 케이블을 통하여 출력된다.

그러므로 종래의 PLC 시스템은 PLC 장치에 연결되는 다수개의 센서 및 액츄에이터와의 입출력 신호가 데이터 케이블과 같은 유선으로 연결됨에 따라 시스템의 구축시에 데이터 케이블을 설치하는 작업과, 이에 따른 후처리 공정(예를 들면, 데이터 케이블이 설치되는 설치공의 밀봉작업)이 수행되어야 하기 때문에 설치가 번거롭고 복잡한 단점을 갖는다.

또한 종래의 PLC 시스템은 단락(short) 등과 같은 데이터케이블 손상이 발생할 경우 데이터케이블을 재설치하여야 하나, 데이터케이블을 재설치하기 위해서는 다단계로 이루어진 해체 공정을 진행 후 다시 새로운 데이터케이블을 재설치하기 위한 배선작업을 수행하고, 밀봉작업과 같은 후공정등 복잡한 과정을 거쳐야 되었다. 즉, 종래에는 장비교체 작업이 번거롭고, 시간이 과도하게 지체되는 한계를 갖는다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0129566(2013.11.29)

그러므로 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 PLC 장치에서 아날로그 입력과 디지털 입력과 출력을 무선으로 송수신할 수 있어 케이블의 포설 및 재설치에 따른 비용을 절감시킬 수 있는 I/O 신호를 무선으로 전송하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치를 제공함에 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 PLC 장치의 커넥터에 체결되어 PLC 장치 및 구동 부하와, 원거리에 위치된 외부 기기의 신호를 무선으로 송수신하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치를 제공할 수 있다.

그러므로 본 발명은 I/O 신호를 무선으로 송수신함에 따라 종래에 비하여 설치 비용과 재설치가 용이하고, 설치 및 관리 유지 비용이 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 PLC 장치(20)에 설치되는 터미널에서 무선 송수신이 가능함에 따라 PLC 종류에 상관없이 범용적으로 사용이 가능하고, 무선통신 처리를 위한 전용 프로그래밍이 없이 기존 PLC 방식으로 I/O 신호를 처리할 수 있어 교체 비용의 절감 및 설치 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다

도 1은 본 발명에 따른 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치의 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치의 블럭도이다.
도 3은 터미널 제어부를 도시한 블럭도이다.
도 4 및 도 5는 입출력부를 간략 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", " 모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

명세서 전체에서 신호는 아날로그 입력과 출력, 디지털 입력신호와 출력신호를 모두 총칭하는 것이며, 외부 기기는 PLC 장치 및 구동 부하와 무선으로 송수신하는 제어용 계기류와 스위치와 타 장치의 제어부 및 그외 장치를 의미한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치를 도시한 사시도, 도 2는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치의 블럭도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치(100)는 PLC(Programmable Logic Controller) 장치(20)와 구동 부하(30)와, 외부 기기간의 입출력신호를 무선으로 송수신한다.

여기서 PLC 장치(20)는 PLC(Programmable Logic Controller) 용 소프트웨어가 설치되어 외부 기기를 제어하는 PLC 제어부(22)(예를 들면, PLC CPU 카드, 전원카드 및 그 외 PLC 컨트롤러의 구성을 총칭함)와 커넥터(21)를 포함한다.

또한, 구동 부하(30)는 PLC 장치(20)에 연결되는 센서(31)나 스위치(32) 및 개폐기(33) 중 하나 이상의 기기가 포함된 구동 부하(30)를 포함할 수 있다. 여기서 구동 부하(30)는 위에서 기재된 장치로서 한정되는 것이 아닌 예를 설명하기 위한 장치로서 한정되는 것이 아니라 그 외 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템에서 적용되는 모든 부하를 의미한다.

또한, 본 발명의 실시예는 하우징의 외 측에 고정되어 무선신호를 수신하는 안테나(110)와, 무선신호를 변복조 하는 무선 모뎀(120)과, 무선 모뎀(120)의 신호를 변환하는 터미널 제어부(130)와, 커넥터(21)와 연결되어 신호를 입출력하는 입출력부(140)를 포함한다.

안테나(110)는 원거리 또는 근거리에 위치된 PLC(타 PLC 장치 및 외부 기기를 총칭함)에 무선으로 PLC 제어부(22)의 제어신호를 송신하거나, PLC로부터 송신된 신호를 수신한다.

무선 모뎀(120)은 안테나(110)에서 수신된 무선신호를 복조 또는 PLC 제어부(22) 및/또는 구동 부하(30)에서 출력된 신호를 변조하여 안테나(110)로 송신한다.

터미널 제어부(130)는 무선 모뎀(120)에서 출력된 무선신호를 접점 신호로 변환하여 입출력부(140)를 제어하고, 반대로 입출력부(140)에서 출력된 접점 신호를 무선신호로 변환하여 무선 모뎀(120)을 제어한다.

여기서 터미널 제어부(130)의 세부 구성은 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 터미널 제어부를 도시한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 터미널 제어부(130)는 무선신호를 파싱하여 입력과 출력에 상호 전달하는 파싱모듈(131)과, 메모리(134)와, 입출력 신호를 메모리(134)에 저장하는 스택모듈(132)과, 입출력 신호를 하드웨어에 반영하도록 대상 장치를 지정하여 입출력부를 제어하는 맵퍼모듈(133)을 포함한다.

파싱모듈(131)은 무선 모뎀(120)에서 출력된 무선신호 또는 PLC 제어부(22) 및 구동 부하(30)에서 출력된 신호를 파싱하여 입력과 출력신호로 구분한다. 예를 들면, 파싱모듈(131)은 연결된 점퍼나 유선 통신으로 IP 어드레스가 설정된다. 따라서 파싱모듈(131)은 수신된 IP 어드레스에 READ/WRITE 하는 명령어를 분석해서 맵퍼모듈(133)에 전송한다.

스택모듈(132)은, I/O STACK으로서 수신된 입출력 신호를 메모리(134)에 저장한다. 여기서 파싱모듈(131) 및 맵퍼모듈(133)은 메모리(134)에 저장된 입출력 신호를 이용하여 입력과 출력을 구분하고, 맵핑기능을 수행한다.

맵퍼모듈(133)은 파싱모듈(131)에서 구분된 입력 신호를 다른 모듈의 출력 신호로 연결함에 따라 실제 무선신호를 수신하는 하드웨어(예를 들면, 구동 부하(30), PLC 제어부(22) 및 외부 기기를 반영(지정)한다. 즉, 맵퍼모듈(133)은 파싱모듈에서 분석된 IP 어드레스와 명령어를 READ/WRITE하여 해당 신호의 목적지로 연결된 커넥터의 연결단자를 활성화시킨다. 따라서 맵퍼모듈(133)은 파싱모듈에서 분석된 명령어에 따라 접점신호를 출력하여 입출력부를 제어한다.

여기서 맵퍼모듈(133)은 외부기기 또는 구동부하(30)가 신규 또는 다른 기기로 교체되었을 경우에 상술한 파싱모듈(131)을 통하여 해당 기기의 입출력 신호가 연결되는 커넥터의 연결단자를 지정하게 된다.

즉, 본 발명은 파싱모듈(131)(또는 파싱모듈(131)이 설치되는 PCB)에 점퍼(JUMPER)나 유선통신으로 해당 기기의 IP 어드레스와, 명령어(READ/WRITE)를 입력하여 맵퍼모듈(133)에게 신규 또는 변경 기기의 입출력 신호 라인(커넥터 연결단자)를 지정 및 동작시킨다. 그러므로 본 발명은 기기 교체나 변경에 따라서 별도의 소프트웨어를 설치할 필요가 없다.

입출력부(140)는 터미널 제어부(130)의 제어에 의하여 안테나(110)에서 수신된 신호를 커넥터(21)를 통하여 PLC 제어부(22) 또는 구동 부하(30)에 선택적으로 전달한다. 이와 같은 입출력부(140)에 대한 상세 구성은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 PLC 제어부에 연결되는 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 구동 부하에 연결되는 구성을 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 입출력부(140)는 커넥터(21)의 연결단자에 연결되는 복수의 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)을 포함한다.

커플러 모듈(141, 142, 143, 144)은 발광소자와 수광소자로 이루어진 포토 커플러로서 터미널 제어부의 출력 라인에 연결되는 입력 커플러 모듈과, 터미널 제어부의 입력 라인에 연결되는 출력 커플러 모듈로 구성된다.

입력 커플러 모듈(141, 143)의 발광소자는 터미널 제어부(130)에서 출력되는 출력 라인에 연결되고, 수광소자는 PLC 제어부(22) 또는 구동부하(30)의 입력 라인이 접속된 커넥터(21)의 연결단자에 연결된다. 따라서 수광소자는 발광소자가 광을 출력하면 온되어 연결된 연결단자를 통전시킨다.

출력 커플러 모듈(142, 144)의 수광소자는 터미널 제어부(130)에 연결되는 입력 라인에 연결되고, 발광소자는 PLC 제어부(22) 또는 구동 부하(30)의 출력 라인이 접속된 연결단자에 연결된다. 따라서 수광소자는 발광소자가 광을 출력하면 온되어 커넥터(21)를 통하여 전달되는 PLC 장치(20) 또는 구동 부하(30)에서 출력된 디지털 또는 아날로그 신호를 터미널 제어부(130)로 출력한다.

즉, 복수의 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)은 연결되는 터미널 제어부(130)의 접점 신호에 따라 온오프 되면서 연결단자를 통전 또는 차단해 안테나(110)에서 수신된 무선신호를 전달하거나, PLC 제어부(22) 또는 구동 부하(30)에서 출력된 신호를 터미널 제어부(130)로 출력한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통해 달성되는 본 발명의 작용을 도 6의 순서도를 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 무선신호를 수신하는 S100 단계와, 신호를 저장하는 S200 단계와, 신호를 파싱하는 S300 단계와, 입력과 출력을 구분하는 S400 단계와, 입출력부(140)를 제어하여 신호를 출력하는 S500 단계를 포함한다.

먼저, S100 단계는 터미널 제어부(130)에서 무선 모뎀(120)에서 복조 된 무선신호를 수신하는 단계이다. 안테나(110)는 원거리에서 위치된 PLC로부터 송출된 신호를 수신한다. 무선 모뎀(120)은 안테나(110)에서 수신된 무선신호를 복조하여 출력한다. 그리고 터미널 제어부(130)는 무선 모뎀(120)에서 출력된 신호를 수신한다.

S200 단계는 스택모듈(132)에서 수신된 신호를 메모리(134)에 저장하는 단계이다. 스택모듈(132)은 무선모뎀(120) 또는 입출력부(140)를 통하여 수신된 신호를 메모리에 저장한다.

S300 단계는 터미널 제어부(130)가 수신된 무선신호를 파싱(Parsing)하는 단계이다. 파싱모듈(131)은 메모리(134)에 저장된 신호를 분석하여 무선 모뎀(120)에서 출력된 무선신호를 입력신호, PLC 장치(20)로부터 출력된 신호를 출력신호로 구분한다. 여기서 파싱모듈(131)은 해당 신호의 목적지(외부 기기, PLC 제어부 또는 구동부하 중 어느 하나)의 IP 어드레스 및 명령어를 분석하여 이를 맵퍼모듈(133)로 출력한다.

S400 단계는 터미널 제어부(130)가 수신된 무선신호에서 입력과 출력을 구분하여 대상 장치(PLC 제어부(22) 또는 그 외 구동 부하(30))를 지정하는 단계이다. 터미널 제어부(130)의 맵퍼모듈(133)은, 예를 들면, IO Mapper로써 파싱모듈(131)에서 분석된 IP 어드레스에 따라 복수의 커플러 모듈 중 해당 IP 어드레스에 해당되는 하나 이상을 구동시킨다. 즉, 맵퍼모듈은 대상 커플러 모듈에 접점신호를 출력한다. 즉, 맵퍼모듈(133)은 파싱모듈의 분석 정보에 따라 맵핑기능을 수행하여 해당 장치의 신호를 전달하는 연결단자에 연결되는 커플러 모듈을 특정할 수 있다.

S500 단계는 터미널 제어부(130)가 입출력부(140)를 제어하여 신호를 대상 장치로 출력하는 단계이다. 터미널 제어부(130)는 맵퍼모듈(133)에서 변환된 접점신호를 입출력부(140)의 특정된 커플러 모듈에 출력한다.

여기서 복수의 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)은 PLC 제어부(22) 및 구동 부하(30)에 각각 연결되는 커넥터(21)에 연결된다. 따라서 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)들은 맵퍼모듈(133)의 제어에 의하여 지정된 IP 어드레스를 갖는 연결단자에 연결되는 하나 이상이 선택적으로 작동되어 커넥터(21)를 통해 전달한다.

또는 PLC 장치(20) 또는 구동 부하(30)의 출력 라인이 접속된 연결단자에 연결되는 하나 이상의 커플러 모듈(142, 144)은 터미널 제어부(130)로 신호를 전달한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 IO 신호를 무선으로 전송하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치(100)로서 종래와 같은 데이터 케이블을 사용하지 않음에 따라 데이터 케이블의 포설이나 재설치에 따른 시간과 비용 부담의 문제점을 해소할 수 있고, 신규 기기 또는 기기 변경이 이루어질 경우에 대상 기기의 IP 어드레스를 READ/WRITE 명령어로서 지정함에 따라 별도 프로그램을 추가로 설치할 필요가 없다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치 20 : PLC 장치
21 : 커넥터 22 : PLC 제어부
30 : 구동 부하 110 : 안테나
120 : 무선 모뎀 130 : 터미널 제어부
131 : 파싱모듈 132 : 스택모듈
133 : 맵퍼모듈 134 : 메모리
140 : 입출력부
141, 143, 143, 144 : 커플러 모듈

Claims

PLC(Programmable Logic Controller) 장치(20)의 커넥터(21)에 체결되어 PLC 장치(20) 및 구동 부하(30)와, 원거리에 위치된 외부 기기의 신호를 무선으로 송수신하는 것; 을 특징으로 하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치.
청구항 1에 있어서, PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치(100)는
무선신호를 송수신하는 안테나(110);
안테나(110)에서 수신된 무선신호와 PLC 장치(20) 또는 구동 부하(30)로부터 출력된 신호를 변복조하는 무선 모뎀(120);
무선 모뎀(120)에서 출력된 무선신호와, PLC 장치(20) 또는 구동 부하(30)로부터 입력된 신호의 IP 어드레스를 분석하여 대상 장치를 특정하는 터미널 제어부(130); 및
PLC 제어부(22)와 구동 부하(30)의 입력 라인과 출력 라인에 각각 연결되는 커넥터(21)의 연결단자들에 각각 연결되어 터미널 제어부(130)에서 특정된 연결단자로 신호를 전달하는 입출력부(140); 를 포함하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치.
청구항 2에 있어서, 터미널 제어부(130)는
입력된 신호를 파싱(Parsing)하여 IP 어드레스 및 명령어를 분석하는 파싱모듈(131);
파싱모듈(131)에서 분석된 IP 어드레스를 확인하고, 분석된 명령어에 따라 대상 장치가 연결되는 연결단자를 특정하여 입출력부(140)를 제어하는 맵퍼모듈(133); 및
입력된 신호를 메모리(134)에 저장하는 스택모듈(132); 을 포함하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치.
청구항 2에 있어서, 입출력부(140)는
커넥터(21)의 연결단자들에 연결되는 복수의 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)을 포함하고,
복수의 커플러 모듈(141, 142, 143, 144)은
터미널 제어부(130)의 출력 라인에 설치되는 발광소자와, 커넥터(21)의 입력 라인에 연결되는 연결단자에 연결되어 발광소자가 온되면 전원을 통전시키는 수광소자를 구비한 하나 이상의 입력 커플러 모듈(141, 143); 및
터미널 제어부(130)의 입력 라인에 설치되는 수광소자와, PLC 장치(20) 또는 구동 부하(30)의 출력 라인에 연결되는 연결단자에 연결되는 발광소자를 구비한 하나 이상의 출력 커플러 모듈(142, 144); 을 포함하는 PLC용 무선 I/O 송수신 터미널 장치.