KR940000222B1 - 프로그래머블 콘트롤 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

프로그래머블 콘트롤 장치

제1도는 종래의 프로그래머블 콘트롤러의 구성도.

제2도는 종래의 프로그래머블 콘트롤러를 이용한 주변 접속외형도.

제3도는 본 발명에 따른 프로그래머블 콘트롤러의 구성도.

제4도는 본 발명의 프로그래머블 콘트롤러를 이용한 주변 접속외형도.

제5도는 본 발명에 따른 축제어장치의 하드웨어 구성도.

제6도는 본 발명에 따른 동작 플루오 챠트도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 중앙 제어장치 2 : 입력장치

3 : 출력장치 4 : 전원장치

5 : 축제어장치 7 : 모터 증폭장치

8 : 모터 9 : 위치센서

Q1 : D/A변환변회로 Q2 : 전압 지령회로

Q3 : 비교회로 Q4 : 신호용 버퍼

Q5 : 카운터회로 Q6 : 펄스 분주회로

Q7 : 펄스 정형회로

본 발명은 PLC(Programmable Controller)에 관한것으로 특히 축제어 기능을 부가시켜 서보모터에 접속시켜 위치 이동속도를 정밀하게 제어하고 스핀들 모터에 접속하여 고속 정밀제어를 가능케한 프로그래머블 콘트롤러에 관한 것이다.

즉 본 발명은 각종 절삭 자동기계, 가공 자동기계, 조립 자동기계등에서 정확한 위치 및 속도를 제어하기 위한 목적으로 사용되며 공작기계등에서 사용되는 수치 제어장치 (CNC콘트롤러)의 축제어기능을 PLC(프로그래머블 콘트롤러)에 부가시킴으로써 각종 시퀘스 제어목적으로 사용되는 PLC에 수치 제어기능을 함께 사용할 수 있게한 것이다.

종래의 프로그래머블 콘트롤러는 제1도에 도시된 바와같이 CPU와 메모리 및 타이머와 카운터 그리고 입, 출력단이 포함되는 중앙 제어장치(1)와, 입, 출력장치 (2,3)와 전원장치(4)로 구성되고 이때 모터로의 위치 정보만이라도 검출하기 위해 중앙 제어장치(1)의 신호는 D/A컨버터(6)를 거쳐 모터증폭장치로 인가되고 모터 증폭장치(7)의 출력은 모터(8)로 인가되고 모터(8)는 위치센서(9)와 연결되며 위치센서(9)의 출력은 고속 카운터장치(10)를 통해 중앙 제어장치(1)로 인가되는 구성이다.

제2도는 종래의 프로그래머블 콘트롤러를 이용한 주변 접속외형도이다. 즉 상기 구성장치는 사용자가 주변의 접속기기의 순서 시퀘스 제어에 맞추어 작성한 프로그램에 따라 주변기계로 부터 입력신호를 받아 필요한 순서나 연산에 의거하여 처리한후 출력신호를 주변기기로 내보내는 기능을 가지며 순서나 시간의 제어를 가능하게 하기 위하여 타이머, 카운터를 사용한다. 또한 위치검출 및 제어를 간이적으로 하기위해 D/A컨버터(6)를 통해 프로그래머블 콘트롤러(PLC)로 부터 출력되는 디지탈 정보를 아날로그 신호로 변화시켜 모터 증폭장치로 인가하여 모터(엑튜에이터)를 구동시키며 모터 (8)에 연결된 위치센서(9)로 부터 모터(8)회전시 발생되는 펄스를 고속 카운터장치 (10)를 통해 카운트하여 위치를 제어한다.

그런데 상기와 같이 종래 장치에서는 프로그래머블 콘트롤러(PLC)에 의한 수치제어용 데이타 지령(X,Y,Z지령)이 불가능하며 위치지령을 줄때 어느정도의 속도로 보낼수 있는 속도 지령신호를 함께 보낼수 없는(왜냐하면 PLC에서 D/A컨버터(6)로 속도, 위치 지령신호를 보낸후 위치 센서(9)로 부터의 신호가 모터 증폭장치로 가야만 속도제어를 함께 할수 있으나 종래에는 위치센서(9)로 부터의 신호가 고속 카운터장치(10)를 통해 바로 중앙 제어장치로 입력되어 위치신호만 비교할수 있기 때문이다)단점이 있었다.

따라서 본 발명은 종래 프로그래머블 콘트롤러의 명령과 기능으로는 수치제어 정보기능을 처리할 수 없다는 문제점을 해소한 새로운 프로그래머블 콘트롤장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명장치의 구성 및 동작상태와 작용 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 제3도에서 그 구성을 보면, 프로그래머블 콘트롤러(PLC)는 CPU, 메모리. 타이머, 카운터 및 입출력포트로 구성되며 수치 제어정보를 지령할 수 있는 기능이 소프트 웨어적으로 추가된 중앙 제어장치(1)와, 상기 중앙 제어장치(1)에 연결된 전원장치(4)와, 상기 중앙 제어장치(1)의 입, 출력포트에 연결된 입,출력장치(2,3)에 상기 중앙 제어장치(1)에 연결되는 축제어장치(5)를 포함하여 구성되고 상기 프로그래머블 콘트롤러(PLC)의 축제어장치(5)에서 출력된 신호는 모터 증폭장치(7)를 통해 모터 (8)로 인가되고 모터(8)에 연결된 위치센서(9)의 출력은 모터 증폭장치(7)로 인가되며 모터 증폭장치(7)의 출력은 축제어장치(5)로 인가되는 구성이다.

제5도에서 축제어장치(5)의 상세구성을 보면, 중앙 제어장치(1)로 부터 디지탈로된 수치 제어정보를 받아 전압 지령회로(Q2)를 통해 +10∼-10볼트의 가변전압을 출력하는 D/A변환회로(Q1)와, 위치센서(9)로 부터의 펄스정보를 받아들이는 펄스 정형회로(Q7)와, 상기 펄스 정형회로(7)의 출력을 입력받아 내부처리의 수치적 계수를 위해 4배(X4)로 분주시키는 펄스 분주회로(Q6)와, 상기 펄스 분주회로(Q6)를 통해 출력된 펄스를 카운터하는 카운터 동기회로(Q5)와, D/A변환회로(Q1)을 통해서 지령된 지령값과 카운터회로(Q5)을 통해서 입력된 실제값을 비교하는 비료회로(Q3)와 그리고 모터 증폭장치에 나오는 알람, 준비신호등을 받고, 필요한 긴급정보를 보내주는 신호를 버퍼링하는 신호용 버퍼회로(Q4)로 구성된다.

상기 구성장치의 동작상태를 설명하면, 중앙 제어장치(1)로 부터 필요한 위치값인 X… 혹은 Y…등과 같은 수치 제어정보와, 그 위치를 이동할때의 속도정보인 F…의 정보가 D/A변환회로(Q1)로 인가되면 D/A 변환회로(Q1)는 속도정보인 F값을 +10∼-10V의 전압신호로 비례변환시켜 전압 지령회로(Q2)를 통해

와 같이 모터 증폭장치(7)로 보내어 주다. 물론 위치정보가 필요없이 단순히 회전만을 목적으로 할때는 S…의 정보를 D/A변환회로(Q1)으로 보내어 준다.

이때 모터 증폭장치(7)(서보 드라이브 혹은 스핀들 드라이브)는 입력된 신호를 모터(8)를 구동시키는 전압 전류로 증폭시켜 액튜에이터에 해당되는 모터(8)를 회전시킨다. 모터의 회전에 비례하여 위치센서(9)에서는 펄스정보를

와 같이 모터 증폭장치(7)로 궤환(Feedback)시켜 줄수 있다(물론 ①부분 즉 위치센서(9)의 앞단에는 기어(Gear) 혹은 풀리(Pulley)등과 같이 기구적 동력 연결장치를 부착하기도 한다)

이때 모터 증폭장치(7)는 속도 비교데이터는 바로 ⓓ를 통해 모터(8)에 반영시키며, 동시에 위치궤환(Feedback)정보는 축제어장치(5)로 보내어져, 카운터회로 (Q5)를 거쳐 위치정보 비교회로(Q3)로 전달되어 D/A변환회로(Q1)를 통해 인가된 위치정보와 비교된다. 이때 비교회로(Q3)에서 보상된 위치정보는 전압지령회로(Q2)로 보내준다.

이렇게해서 축제어장치는 위치와 속도의 정밀한 제어를 가할수 있으며, 각 조건에 따른 가변조건(속도, 위치)을 중앙 제어장치에서 PLC의 입출력장치를 통해 받고, 주는 신호와 연계시켜 각종 위치, 속도, 입출력 제어를 가능하게 한다.

즉 본 발명은 프로그래머블 콘트롤러의 CPU의 어드레스 데이타 및 제어신호선을 공유한후 축제어에 필요한 신호선을 추가하며 기존의 CPU가 제어하는 기능에 수치 제어정보를 지령할수 있도록 보조코드 해석기능(M-코드)과 수치제어 해석 코드기능 (G-코드) 및 PLC와 수치제어 보조 코드기능에 필요한 메모리의 중첩기능을 추가하여 별도의 프로그램 장치를 이용하여 Goo, X…, Y…, F…등과 같은 수치제어(속도 위치정보 정보를 메모리로 격납시키면 CPU는 이를 해석해서 D/A변환회로(Q1)를 통해 전압 지령회로(Q2)로 인가하여 +10∼-10V의 가변전압에 필요한 수치제어값으로 등분하는데 이때 위치센서(9)를 통해 입력되는 펄스가 정형회로(Q7)에서 정형된후 내부처리의 수치적 계수를 위해 4배 멀티 분주시키는 펄스 분주회로(Q6)를 통해 카운터회로 (Q5)로 인가되어 카운팅 값과 D/A변환회로(Q1)의 출력을 비교회로(Q3)에서 비교하여 그 차이값(

)을 계산한다. 이후 이 차이값을 실제모터(9)로 인가되는 아날로그 전압값에 증가시키거나 감소시켜 속도, 위치값을 정확히 제어해 나간다. 또한 본 발명은 일정한 시간(수 ns)별로 타임 인터럽트를 사용해서 기존의 PLC와 같이 입출력 제어도 실행한다. 이를 제6도의 플로우 챠트를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

중앙 제어장치로 부터의 위치, 속도 수치데이타 지령이 입력되면 아날로그 데이타 변환을 위한 수치값으로 등분시킨후 이 지령값과 모터의 회전에 의해 위치센서에서 발생되는 펄스신호가 정형되고 분주된후 카운팅된 값을 비교하여(지령값-카운팅값) 그 차이(

)를 검출하는데 지령값과 카운팅된 값의 차(

)가 0보다 크면 전압값을 감소시키고 지령값과 카운팅 값의 차(

)가 0보다 작으면 전압값을 증가시킨후 전압값을 아날로그 값으로 변화시켜 모터로 출력한다. 또 중앙 처리장치는 시간별 인트럽트를 사용하여 입출력을 제어한다. 즉 신호용 버퍼로의 제어 입력신호가 있는지 체크하여 제어 입력신호가 있으면 제어 입력신호에 따른 해석한후 제어출력이 필요한지를 체크하여 제어출력이 필요하면 제어동작에 따른 출력을 지령한 후 중앙 제어장치로 부터의 위치, 속도 수치데이타 지령을 입력받는 과정으로 되돌아가 그 이후의 과정을 반복한다.

그리고 본 발명과 동일한 기능을 수행하기 위한 중앙 제어장치로 부터의 지령신호를 다른 부호(X,Y,Z,F,S등이 아닌)을 사용할수 있으며, 축제어장치 부분을 디지탈처리가 아닌 아날로그 회로로 대신할수 있다.

따라서 본 발명은 위치센서에서 인가되는 정보를 모터 증폭장치(7)로 보내어 모터 증폭장치에서 지령신호와 실제신호의 비교후의 속도 정보를 다시 모터(8)로 보내고 위치정보는 다시 축제어장치(5)로 보내므로서 위치, 속도를 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중앙 제어장치(1)와 전원장치(4)와 입-출력장치(2,3) 및 모터 증폭장치(7)와 모터(8)와 위치센서(9)를 포함하는 회로에 있어서, 상기 중앙 제어장치(1)의 제어신호와 모터 증폭장치(7)를 통해 인가되는 위치센서 펄스신호를 입력받아 두신호의 비교값에 따라 모터 증폭장치(7)를 통해 모터(8) 지령신호를 출력하는 축제어장치(5)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 콘트롤 장치.
2. 제1항에 있어서, 축제어장치(5)는 중앙 처리장치(1)로 부터 디지탈 된 수치제어정보를 받아 전압 지령회로(Q2)를 통해 가변전압을 출력하는 D/A변환회로(Q1)와 위치센서로 부터의 펄스 정보를 받아들이는 펄스 정형회로(Q7)와,상기 펄스 정형회로(Q7)의 출력을 입력받아 내부처리의 수치적 제어를 위해 분주시키는 펄스 분주회로(Q6)와 상기 펄스 분주회로(Q6)의 출력펄스를 입력받아 카운트하는 카운터회로(Q5)와,상기D/A변환회로(Q1)를 통해 인가된 지령값과 카운터회로(Q5)를 통해 인가된 실제값을 비교하는 비교회로(Q3)와, 모터 증폭장치에서 나오는 알람, 준비신호등을 받고 필요한 긴급정보를 보내주는 신호를 버퍼링하는 신호용 버퍼회로(Q4)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 콘트롤 장치.

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