WO2019059521A1 - Plc 조작반의 입력제어 방법 - Google Patents

Plc 조작반의 입력제어 방법 Download PDF

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WO2019059521A1
WO2019059521A1 PCT/KR2018/008856 KR2018008856W WO2019059521A1 WO 2019059521 A1 WO2019059521 A1 WO 2019059521A1 KR 2018008856 W KR2018008856 W KR 2018008856W WO 2019059521 A1 WO2019059521 A1 WO 2019059521A1
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signal
plc
group
operation panel
input
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PCT/KR2018/008856
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백광무
김양수
황성민
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두산공작기계 주식회사
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    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
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    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/14—Plc safety
    • G05B2219/14006—Safety, monitoring in general

Definitions

  • the present invention relates to an input control method of an OP Panel used as an input / output device of a programmable logic controller (PLC) or a programmable machine controller (PMC).
  • PLC programmable logic controller
  • PMC programmable machine controller
  • factory automation systems consist of machine tools and peripherals.
  • a numerical control device for controlling each part of the machine tool and a PLC for controlling the peripheral device of the machine tool are used.
  • the numerical control device functions to precisely control the main working part of the machine tool such as the spindle of the machine tool, and the PLC exchanges the control signal with the NC.
  • the PLC exchanges the control signal with the NC.
  • it is mainly used as a door or a warning light installed in the peripheral device of the factory automation system It controls the accessory device.
  • the PLC 10 is connected to the operation panel 30 via the input / output device (I / O card) 20 connected with the communication method, And is also connected to the NC 40 of the machine tool so as to transmit and receive signals.
  • I / O card input / output device
  • the PLC 10 and the input / output device 20 are connected by a unique communication method set for each manufacturer, and provide only a limited number of input contact signals and output contact signals.
  • the circuit and the control signal inside the PLC 10 can not be arbitrarily changed or interpreted by the user.
  • the input / output device 20 of the PLC 10 is generally composed of 48 input points 21 and 36 output contacts 22, and the input contact 21 is connected to the input unit 31 of the operation panel 30 And the output contact point 22 is connected to the output section 32 of the operation panel 30. Also, a part of the input point 21 and the output contact 22 of the input / output device 20 are connected to the PLC control target portion 60 such as a sensor or a warning light as necessary. When there are many PLC control target portions 60, an additional input / output device 20 may be additionally used.
  • the NC 40 connected to the PLC 10 is connected to the machine tool control target portion 50 such as a servo motor or a spindle.
  • the user of the PLC 10 can transmit an input signal to the PLC 10 via the input unit 31 of the operation panel 30 within the limited contact signal range of the PLC 10, And performs an output function such as displaying information on the output unit 32 of the operation panel 30 or ringing a buzzer.
  • the general PLC 10 is constructed as schematically shown in Fig. 2, and a basic operation function such as a timer, a counter operation and the like, and a contact signal such as AND and OR, , And data operation.
  • the PLC 10 uses programmable memory to perform special functions such as logic, sequencing, timing, counting, and arithmetic through digital or analog input and output modules.
  • the PLC 10 includes an input / output unit for connecting a signal to the control target unit 60, a power supply unit for supplying power to each unit, a program in a memory in the PLC 10 And peripheral devices.
  • the input unit of the PLC 10 is connected to various buttons such as a push button switch, a selection switch, and a toggle switch provided on the operation panel 30, and a limit switch, a sensor, and the like provided in the control target portion 60.
  • the output of the PLC 10 is connected to a lamp, buzzer, and the like provided on the operation panel 30 and a solenoid valve, an actuator, an electromagnetic switch, a relay, and the like provided in the control target portion 60.
  • control panel inside the PLC 10 accepts the information inputted through the input / output device 20 as an input area of the memory when the operation starts, and these information are copied to the input image area again, And is used as data. In this way, copying the data of the input area into the input image area is called input refresh.
  • the input refresh is not only performed when the operation is started but also when the scan end process is completed, the input information of the moment is copied to the input image area and utilized as basic data or operation conditions of the operation.
  • the program operation step is executed.
  • the information of the input contact point read in the input refresh process is used as a condition or data, and the operation is performed according to the previously input program, and the result is stored in the internal memory or the output memory.
  • a scan program is a program that is executed unconditionally if the CPU of the PLC 10 is in an operating state. Program. If the execution condition of the task program is satisfied during the execution of the scan program operation, the operation of the scan program is stopped, the task program is executed, and the program is returned to the position of the scan program that was executed just before the transition to the task program, .
  • the output refresh is performed in the next step.
  • the result of this operation is stored in the output image area without being output to the output immediately during the operation of the scan program and the task program. This process is called output image refresh.
  • the next step is the self-diagnosis process.
  • the result of the operation is saved in the output image area without outputting directly to the output. It is checked whether there is an error in the system and the output is output only when there is no error. If the operation results in an error on the system, an error message is generated without outputting the output.
  • the last step is an end processing step. If the operation is successfully performed and the self diagnosis result shows that there is no error in the system, the end process of copying the data stored in the output image area to the output area and outputting the substantial output is performed. When this end processing is completed, the input is refreshed again to perform repetitive operations.
  • the operation panel 30 uses several contact points to use a limited input contact signal provided through the input / output device 20 of the PLC 10.
  • the input contact signal is immediately transferred to the PLC 10 through the input / output device 20, and simultaneously, The input contact signal assigned to each input command is transmitted to the PLC 10 immediately.
  • the direct contact method can be used only as many as the limited number of input contact signals provided from the PLC 10, it is limited by the number of commands to be input. When there are many types of commands to be input, And the operation panel 30 must be additionally installed.
  • Another contact method is a matrix contact method
  • the driving principle of the matrix contact method is a principle in which, when an event corresponding to an operation command is generated, a group signal and a data signal corresponding to the event are transmitted to the PLC 10.
  • Such a matrix contact method can be further divided into an event input method and a time sequence input method.
  • the input contact signal provided by the PLC 10 is divided into eight group signals and sixteen data signals, which are then combined in a matrix manner to form 128 contact signals .
  • the types of events to be performed are previously allocated to each of the extended group signals and data signals.
  • the corresponding group signal and the data signal are transmitted to the PLC 10, so that it can have a fast reaction speed.
  • the group signal and the data signal are continuously transmitted while one event is being generated (while the input button is being pressed), and even if a group signal and a data signal by another event are input, There is a problem that can not be achieved. That is, when the operator presses one operation command button while pressing another operation command button, the operation command of the second pressed button is not performed.
  • Another matrix contact method is a time sequence input method as shown in FIG.
  • a contact signal provided by the PLC 10 is allocated to 8 group signals and 16 data signals, and the signals are combined in a matrix manner to expand into 128 contact signals do.
  • the extension principle of the contact signal in the time sequence input method differs from that of the event method in that the contact signal used as the group signal is the output contact signal of the PLC 10.
  • the types of event commands to be performed on the extended group signals and the data signals are previously allocated.
  • the eight group signals are sequentially transmitted to the PLC 10 at regular intervals.
  • the sequence of group signals corresponding to the event of the eight group signals comes, And transmits the group signal and the data signal to the PLC 10.
  • the group signal is sequentially and repeatedly generated at a constant cycle.
  • the group signal corresponding to the commanded event and the data signal are sent to the PLC 10 in synchronization with the timing of the corresponding group signal .
  • the group 6 signal and the data signal wait until the group signals 1 through 5 pass before the group signal 6 occurs.
  • the group signal corresponding to the event and the data signal are transmitted to the PLC 10.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0075316 discloses an additional input switch by switching a hardware switch of an operation panel to a software switch.
  • a method requires a complicated procedure for switching to a software switch by providing a touch-sensitive display operation panel such as an NC and a separate program suitable for the operation, and therefore, there is a problem that the operator is inconvenient and the operation speed is lowered .
  • the circuit structure or operation principle of the PLC differs from that of the NC, it is impossible to apply the same to the PLC.
  • Such a problem may result in failure to simultaneously control two or more PLC control target portions 60 and machine tool control target portions 50 through the PLC 10 or to delay control commands.
  • an object of the present invention is to provide an input control method of a PLC operator panel that realizes a fast reaction speed when an operation command is input.
  • a method for expanding an input contact signal comprising: expanding an input contact signal by a matrix input method combining an event input method and a time sequence input method, (CLOCK) signal to the PLC, and when an event occurs during transmission, the group signal and the data signal corresponding to the event are transmitted to the PLC first.
  • CLOCK time sequence input method
  • the group signal and data signal corresponding to the event are transmitted to the PLC only when the event occurs.
  • the group signal and the data signal are successively and sequentially transmitted to the PLC following the group signal before the event.
  • the abnormality information of the operation panel is made into a separate group signal and data signal and transmitted to the PLC.
  • one group signal and a parity signal (parity bit) for checking whether the group signal and the data signal are abnormal at the time of transmission of the data signal are transmitted to the PLC
  • a strobe signal informing the start and end at a constant cycle is transmitted to the PLC to inform the normal operation state of the operation panel.
  • the present invention expands the number of input contact signals in the PLC operator panel, so that a large number of input commands can be implemented by one input / output device, and even when a plurality of input commands are input simultaneously, It can be transmitted accurately to the PLC.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a PLC and a peripheral device
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a PLC
  • FIG. 3 is a timing chart of a matrix-event input method of a PLC operator panel
  • FIG. 4 is a timing chart of a matrix-time sequence input method of a PLC operator panel
  • FIG. 5 is a timing chart of an input method in which an event method and a time sequence method are combined in a PLC operation panel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an input method control process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a timing chart of an input method of a PLC operator panel that combines an event input method and a time sequence input method
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a control process in the input method of the present invention Fig.
  • group signals and data signals predetermined for each type of event are set.
  • the driving principle generates a clock signal of a certain period and a group signal synchronized with the clock signal in the operation panel 30 by using the input signal of the PLC 10 input to the PLC 10.
  • the reason why the input contact signal is used is that it is difficult to obtain a fast reaction rate because the event signal is dependent on the generation time of the output signal of the PLC 10 when the output signal of the PLC 10 is used as the group signal as in the prior art to be.
  • the group signal and the data signal are synchronized with the down-edge signal of the clock signal to ensure accurate transmission of the group signal and the data signal.
  • the first group signal to the eighth group signal are sequentially And it is repeatedly transmitted to the PLC 10.
  • an operator operates the operation panel 30 during the second group signal transmission to generate an event corresponding to the sixth group, a sixth group signal and a data signal corresponding to the event immediately after the second group signal And transmits it to the PLC 10.
  • the operator When the operator generates an event, it quickly processes the event without waiting for a group signal corresponding to the event, thereby achieving a fast reaction rate.
  • the sixth group signal corresponding to the event is outputted only at the moment when the event occurs and disappears.
  • the group signal of the event corresponding to the button is not continuously generated but is instantaneously generated in synchronization with the clock signal, It is transmitted and disappears. This achieves that all the operation commands are performed without fail even when the operator operates the operation buttons of the input unit 31 almost simultaneously
  • the third group signal which is the next group signal, is sequentially transmitted to the PLC 10 in synchronization with the clock signal.
  • the third group signal and the event data signal are output after the sixth group, 10). Thereafter, the signals are sequentially transferred from the seventh group signal to the PLC 10 in synchronization with the clock signal.
  • the operation panel 30 sequentially and repeatedly generates the first group signal to the eighth group signal to the PLC 10, and when an event occurs from the input unit 31 of the operation panel 30 midway
  • the group signal and the data signal allocated to the corresponding event are transmitted first and then sequentially transmitted to the PLC 10 from the group signal which has been interrupted due to the event.
  • a parity alarm signal indicating whether the group signal is abnormal during the process of transmitting the first group signal to the eighth group signal, and a parity alarm signal indicating whether the clock signal is stopped during the communication between the PLC 10 and the operation panel 30 A clock multiple alarm signal indicating that the clock signal is irregular, a voltage abnormality alarm signal indicating that the internal voltage of the operation panel 30 has fallen below a predetermined voltage, and the like
  • a state group signal in which information on the state of the operation panel 30 is made into a separate group signal and a data signal is transmitted to the PLC 10 after the eighth group signal transmission.
  • a strobe signal indicating the start and end of each group signal of a predetermined period is transmitted to the PLC 10 to notify the PLC 10 that the operation panel 30 is in an operating state.
  • the present invention transmits the group signal and the data signal to the PLC 10 immediately, The reaction rate can be obtained.
  • the corresponding data signal is immediately transmitted to the PLC 10, and the other group event is transmitted to the next clock signal, so that it is possible to operate various kinds of event commands at the same time.
  • the clock signal transmitted from the operation panel 30 to the PLC 10 is a 1-bit signal
  • the strobe signal indicating the start and the end is also a 1-bit signal.
  • the group signal corresponds to a row of a matrix and is composed of 5 bits.
  • the first to eighth group signals and the F group signal are formed by 4 bits, and one bit is used as a parity signal.
  • the data signal corresponding to the column of the matrix is composed of 16 bits and is used to set the input data.
  • control method of the input signal of the PLC operator panel has been described through the preferred embodiment of the present invention.
  • the input control method of the PLC operator panel is not limited to the idea of the present invention. It is possible to apply the present invention to various control methods of machine tools and machine facilities without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은 PLC 조작반의 입력접점 신호의 제어에 있어서, PLC에서 제공되는 제한된 입력접점 신호를 이벤트 접점방식과 타임시퀜스 접점방식을 결합한 매트릭스 방식(MATRIX TYPE)으로 확장하여 그룹신호와 데이터신호로 할당하고, 각 그룹신호는 조작반에서 만들어진 클럭신호에 동기화 하여 순차적이고 반복적으로 PLC로 전송하되, 전송 도중에 이벤트가 발생할 경우에는 상기 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호를 우선적으로 PLC로 전송한다. 이벤트 그룹신호와 데이터신호의 전송은 서로 다른 복수의 조작명령이 발생하더라도 조작명령을 전송하지 못하거나 전송이 지연되는 일이 없다. 또한 그룹신호와 데이터신호는 크럭 신호의 다운엣지 신호 시에 전송되므로 이벤트 명령을 정확하게 PLC로 전송할 수 있다. 또한 조작반에서 일정한 주기로 시작과 끝을 알리는 스트로브 신호를 PLC로 전송하여 조작반의 동작상태를 알린다. 또한 상기 마지막 그룹신호 전송 후에는 그룹과 데이터신호의 이상유무를 포함하여 조작반의 이상유무를 포함하는 별도의 그룹신호와 데이터신호를 만들어 PLC에 전송하여 조작반의 이상유무와 오동작을 방지한다.

Description

PLC 조작반의 입력제어 방법
본 발명은 PLC(Programmable Logic Controller) 또는 PMC(Programmable Machine Controller)의 입출력장치로 사용되는 조작반(OP Panel)의 입력제어 방법에 관한 것이다.
상세하게는 PLC로부터 제공되는 제한된 입력접점 신호를 확장하여 보다 많은 수의 입력접점 신호를 빠르고 정확하게 입력하기 위한 PLC 조작반의 입력제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 공장자동화 시스템은 공작기계와 주변장치들로 구성된다. 이들 공장자동화 시스템에는 공작기계의 각 부위를 제어하기 위한 수치제어장치(NC)와, 공작기계의 주변장치를 제어하는 PLC가 사용된다.
보통 수치제어장치는 공작기계의 스핀들이나 공구 등 공작기계의 주요 작업부를 정밀 제어하는 기능을 담당하고, PLC는 NC와 제어신호를 교환하기도 하지만 주로 공장자동화 시스템의 주변장치에 설치된 도어나 경광등과 같은 부속장치를 제어하는 역할을 담당한다.
이러한 PLC는 도 1에서 보는 바와 같이 공작기계의 일부와 결합된 형태로 구성되며, PLC(10)는 통신방식으로 연결된 입출력장치(I/O 카드)(20)를 통해서 조작반(30)과 데이타 및 신호를 송수신하며, 공작기계의 NC(40)와도 신호를 송수신할 수 있도록 연결된다.
여기서 PLC(10)와 입출력장치(20)는 대부분이 제조사 마다 설정된 고유의 통신방식으로 연결되며, 제한된 개수의 입력접점 신호와 출력접점 신호만을 제공한다. 또한 PLC(10)의 내부의 회로나 제어신호는 사용자가 임의로 변경이나 해석할 수 없게 되어있다.
또한 이러한 PLC(10)의 입출력장치(20)는 보통 48개의 입력점점(21)과 36개의 출력접점(22)로 이루어지며, 입력접점(21)은 조작반(30)의 입력부(31)와 연결되고, 출력접점(22)은 조작반(30)의 출력부(32)와 연결된다. 또 필요에 따라 상기 입출력장치(20)의 일부 입력점점(21)과 출력접점(22)은 센서나 경광등과 같은 PLC 제어대상부(60)와도 연결된다. 또한 PLC 제어대상부(60)가 많을 경우에는 별도로 입출력장치(20)를 증설하여 사용할 수도 있다.
한편 상기 PLC(10)와 연결된 NC(40)는 서보모터나 스핀들 등 공작기계 제어대상부(50)와 연결 된다.
따라서 PLC(10)의 사용자는 이러한 PLC(10)의 제한된 접점신호 범위 내에서 조작반(30)의 입력부(31)를 통해 PLC(10)에 입력신호를 전송하거나, PLC(10)로부터 출력신호를 제공받아 조작반(30)의 출력부(32)에 정보를 표시하거나 부져를 울리는 등의 출력기능을 수행하기도 한다.
한편, 일반적인 PLC(10)는 도 2에서 개략적으로 표시한 바와 같이 구성되며, 그 내부에 앤드(AND)나 오어(OR) 등의 접점신호와, 타이머, 카운터 연산 등의 기본 연산 기능과 서브루틴, 데이타 연산 등 응용연산 기능을 가진다.
이러한 PLC(10)는 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통하여 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용한다.
또한 PLC(10)는 마이크로프로세서 및 메모리를 중심으로, 제어대상부(60)와의 신호를 연결시켜 주는 입·출력부, 각 부에 전원을 공급하는 전원부, PLC(10) 내의 메모리에 프로그램을 기록하는 주변 장치로 구성되어 있다.
특히 PLC(10)의 입력부는 조작반(30)에 설치된 푸시버튼 스위치, 선택 스위치, 토글 스위치 등의 각종 버튼과, 제어대상부(60)에 설치된 리미트 스위치, 센서 등과 연결된다.
또한 PLC(10)의 출력부는 조작반(30)에 설치된 램프, 부져 등과 제어대상부(60)에 설치된 솔레노이드밸브, 액츄에이터, 전자개폐기, 릴레이 등과 연결된다.
한편, PLC(10)의 내부의 제어반은 운전이 시작되면 입출력장치(20)을 통해 입력되는 정보들을 메모리의 입력영역으로 받아들이고, 이 정보들은 다시 입력 이미지 영역으로 복사되어 연산이 수행되는 동안의 입력 데이터로 이용된다. 이렇게 입력 영역의 데이터를 입력이미지 영역으로 복사하는 것을 입력 리프레시(Input Refresh)라고 한다.
입력 리프레시는 운전이 시작될 때뿐만 아니라, 매 스캔 엔드(SCAN END) 처리가 끝나면 그 순간의 입력 정보를 입력 이미지 영역으로 복사하여 연산의 기본 데이터 또는 연산의 조건으로 활용하게 된다.
다음으로 프로그램 연산단계가 실행된다. 프로그램 연산단계는 입력 리프레시 과정에서 읽어 들인 입력 접점의 정보를 조건 또는 데이터로 이용하여 사전에 입력된 프로그램에 따라 연산을 수행하고 그 결과를 내부 메모리 또는 출력 메모리에 저장하게 된다.
PLC(10)에서 프로그램은 크게 스캔 프로그램과 태스크 프로그램의 두 가지로 나눌 수 있는데, 스캔 프로그램이란 PLC(10)의 CPU가 동작 상태면 무조건 수행하는 프로그램이고, 태스크 프로그램이란 특정 조건을 만족해야만 동작하는 프로그램이다. 스캔 프로그램 연산을 수행하는 도중에 태스크 프로그램의 실행 조건이 만족되면 스캔 프로그램의 연산을 멈추고, 태스크 프로그램을 수행한 후 태스크 프로그램으로 전이하기 직전에 연산이 수행되던 스캔 프로그램의 위치로 복귀하여 스캔 프로그램의 연산을 계속하게 된다.
다음 단계로 출력 리프레시가 이루어지는데, 이 과정은 스캔 프로그램 및 태스크 프로그램의 연산 도중에 만들어진 결과는 바로 출력으로 보내어지지 않고 출력 이미지 영역에 저장된다. 이 과정을 출력 이미지 리프레시라고 한다.
다음은 자기 진단과정으로, 연산의 과정에서 만들어진 결과는 바로 출력으로 내보내지 않고 출력 이미지영역에 저장하였다가 시스템 상에 오류가 있는지를 검사하고 오류가 없을 때만 출력을 내보낸다. 만일 연산 결과 시스템 상에 오류가 있다면 출력을 내보내지 않고 에러 메시지를 발생시키게 된다.
마지막 단계는 엔드(END) 처리 단계로, 연산이 성공적으로 수행되고 자기 진단 결과 시스템에 오류가 없으면 출력 이미지 영역에 저장된 데이터를 출력 영역으로 복사함으로써 실질적인 출력을 내보내는 엔드 처리 과정을 수행한다. 이 엔드 처리가 끝나면 다시 입력 리프레시를 실시함으로써 반복적인 연산을 수행하게 된다.
이와 같이 구성된 PLC(10)에서, 조작반(30)은 PLC(10)의 입출력장치(20)를 통해 제공되는 한정된 입력 접점신호를 사용함에 있어 몇 가지 접점방식을 사용하고 있다.
첫 번째로, PLC(10)의 입출력장치(20)를 통해 제공되는 입력 접점신호를 별도로 가공하지 않고 입력 명령 수단(입력버튼)과 직접 연결하는 다이렉트(Direct) 접점방식을 들 수 있다.
이 방식은 제공되는 입력 접점신호를 가공하지 않고 입력명령 수단에 직접 할당함으로써, 조작자로부터 입력 명령이 입력되면 입력 접점신호는 그 즉시 입출력장치(20)를 통해 PLC(10)에 전송되며, 동시에 여러 개의 입력 명령이 입력되어도 각각의 입력 명령에 할당된 입력 접점신호가 즉시 PLC(10)에 전달되는 장점을 가지고 있다.
하지만 이러한 다이렉트 접점방식은, PLC(10)로부터 제공되는 제한된 입력접점 신호의 개수 만큼만 사용할 수 있기 때문에, 입력할 명령의 개수에 제한을 받으며, 입력할 명령의 종류가 많을 경우에는 추가적으로 입출력장치(20)와 조작반(30)을 증설해야 하는 문제점이 있다.
다른 접점방식으로, 매트릭스(Matrix) 접점방식을 들 수 있다
이 방식은 PLC(10)에서 제공되는 입력접점 신호가 24개가 있다고 가정할 경우, 입력접점 신호 중 8개는 그룹신호로 할당하고 나머지 16개는 데이터신호로 할당하여 이를 매트릭스 방식으로 결합하여 입력접점 신호를 128개(8x16=128)로 확장하여 사용할 수 있다.
이와 같은 매트릭스 접점방식의 구동 원리는 조작명령에 해당하는 이벤트가 발생하면, 이 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호를 PLC(10)로 전송하는 원리이다.
이와 같은 매트릭스 접점방식은 또다시 이벤트(Event) 입력방식과 타임시퀜스(Time Sequence) 입력방식으로 나눌 수 있다.
우선 이벤트 입력방식을 설명하면, 도 3에서와 같이 PLC(10)에서 제공되는 입력 접점신호를 8개의 그룹신호와 16개의 데이터신호로 구분하고, 이를 매트릭스(Matrix) 방식으로 결합하여 128개의 접점신호로 확장한다.
확장된 각각의 그룹신호와 데이터신호에는 수행해야 할 이벤트의 종류를 미리 할당해 놓는다.
작동원리는 조작자가 조작반(30)을 통해 이벤트를 입력하면, 그 즉시 해당 이벤트에 할당된 그룹신호와 데이터신호가 PLC(10)로 전송된다.
이 방식은 조작자의 이벤트 명령이 입력되는 즉시 해당 그룹신호와 데이터신호가 PLC(10)로 전송되므로 빠른 반응속도를 가질 수 있다. 하지만 이 방식은 하나의 이벤트가 발생하는 동안에는(입력버튼을 누르고 있는 동안에는) 해당 그룹신호와 데이터신호가 계속 전송되고 있어, 다른 이벤트에 의한 그룹신호와 데이터신호가 입력되어도 이를 PLC(10)로 전송되지 못하는 문제가 있다. 즉, 조작자가 하나의 조작명령 버튼을 누른 상태에서 다른 조작명령 버튼을 함께 누르면, 두 번째로 누른 버튼의 조작명령은 수행되지 못하는 문제점이 있다.
또 다른 매트릭스 접점방식으로, 도 4에서와 같은 타임시퀜스(Time Sequence) 입력방식을 들 수 있다.
이 방식도 앞서 소개한 이벤트 입력방식과 마찬가지로, PLC(10)에서 제공되는 접점신호를 8개의 그룹신호와 16개의 데이터신호로 할당하고, 이를 매트릭스(Matrix) 방식으로 결합하여 128개의 접점신호로 확장한다. 다만 타임시퀜스 입력방식에서 접점신호의 확장 원리는 이벤트 방식과 달리 그룹신호로 사용하는 접점신호가 PLC(10)의 출력접점 신호라는 점이 다르다.
또한 이 방식에서도 이벤트 입력방식과 마찬가지로 확장된 각각의 그룹신호와 데이터신호에 수행해야 할 이벤트 명령의 종류를 미리 할당해 놓는다.
구동 원리는 이벤트 입력방식과 달리 8개의 그룹신호를 일정 주기로 순차적으로 PLC(10)로 전송하도록 하고, 이벤트가 발생하면, 8개의 그룹신호 중에서 이 이벤트에 해당하는 그룹신호의 순서가 도래하였을 때 이벤트의 그룹신호와 데이터신호를 PLC(10)로 전송하는 방식이다.
즉, 그룹신호를 일정한 주기로 순차적으로 반복해서 발생하게 하고, 조작자가 이벤트 명령를 입력하면, 명령된 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호는 순차적으로 발생하는 해당 그룹신호의 타이밍에 맞춰서 PLC(10)로 전송된다.
예를 들어 1번 그룹신호가 활성화된 시점에 6번 그룹신호에 해당하는 이벤트가 발생하면, 6번 그룹신호와 데이터신호는 1 내지 5번 그룹신호가 지나갈 때까지 기다렸다가 6번 그룹신호가 발생하였을 때, 비로서 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호를 PLC(10)에 전송되게 된다.
이와 같이 타임시퀜스 입력방식은 조작자가 이벤트 명령 버튼을 눌렀을 때, 이 이벤트에 해당하는 그룹신호가 활성화 될 때까지 입력신호의 전송이 지연되는 문제점이 있다. 또한 서로 두 개의 이벤트가 거의 동시에 명령되어 서로 다른 두 개의 그룹신호와 데이터신호가 동시에 입력되었을 때도 각각의 그룹신호와 데이터 신호는 각각의 그룹신호의 타이밍에 맞추어 시간 차를 두고 순차적으로 PLC(10)로 전달됨으로 인해 입력신호의 전달 과정에 지연이 발생하게 된다.
이는 이벤트 명령에 해당하는 그룹신호가 PLC(10)의 스캔(SCAN) 주기에 종속됨으로 인해, 해당 그룹신호가 늦게 인식되어 조작 명령의 반응속도가 느려지는 것을 의미한다.
한편, 한국 공개특허공보 10-2006-0075316호에서는 조작반의 하드웨어적인 스위치를 소프트웨어 스위치로 전환함으로써 입력스위치의 추가 방안을 제시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 NC와 같이 터치식 디스플레이 조작반을 구비하고, 이에 적합한 별도의 프로그램을 구비하여 소프트웨어 스위치로 전환을 위한 복잡한 절차가 수반되어야 가능하므로 조작자로 하여금 불편함과 조작속도를 떨어뜨리는 문제가 있다. 더구나 PLC는 NC와 회로 구조나 작동원리가 다르므로 더욱 이를 PLC에 그대로 적용하기는 불가능한 것이다.
이와 같이, 종래 기술들은, PLC(10)로부터 조작반(30)에 제공되는 입력접점 수에 제한이 있고, 또한 매트릭스 방식으로 입력접점 개수를 늘리더라도 동시에 여러 개의 조작버튼을 조작할 경우 하나의 조작명령에 해당하는 입력접점 신호만 PLC(10)로 전송되고 나머지는 전송되지 못하는 문제점이 있다.
또한 단독으로 또는 동시에 여러 개의 조작버튼을 조작하였을 때, 모든 조작명령이 빠짐없이 PLC(10)로 전송되게 할 수는 있으나, 조작명령에 해당하는 접점신호의 전송이 지연되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점은 결국, PLC(10)를 통해 2개 이상의 PLC 제어대상부(60)나 공작기계 제어대상부(50)를 동시에 제어하지 못 하거나, 제어명령이 지연되는 현상이 발생하게 된다.
또한 종래 기술로 복잡한 자동화기기를 제어하기 위해서는 고가의 입출력장치(20)와 조작반(30)을 증설해야 하는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 PLC에서 조작반의 입력장치를 증가시키지 않고 PLC에서 제공하는 제한된 접점신호를 매트릭스 방식으로 확장하여 보다 많은 수의 입력접점을 확보하는 것은 물론, 조작반에서 동시에 복수의 조작명령이 가능하고, 조작명령을 입력하였을 때 빠른 반응속도를 구현하는 PLC 조작반의 입력제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 PLC 조작반에서 신뢰도 높은 입력접점 신호를 PLC로 전송하고, 나아가 조작반의 오류 상태를 감시하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 입력접점 신호를 확장하기 위하여 이벤트 입력방식과 타임시퀜스 입력방식을 결합한 매트릭스 입력방식으로 입력접점 신호를 확장하되, 그룹신호와 데이터신호를 클럭(CLOCK) 신호에 동기화 하여 순차적이고 반복적으로 PLC로 전송하고, 전송 도중에 이벤트가 발생하면 이 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호를 우선적으로 PLC로 전송한다.
이 때 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호는 이벤트가 발생하는 순간에만 PLC로 전송한다.
또한 이벤트에 해당하는 그룹신호와 데이터신호의 전송 후에는 이벤트 발생 이전의 그룹신호에 이어서 그룹신호와 데이터신호를 계속해서 순차적으로 PLC로 전송한다.
또한 한 싸이클의 그룹신호와 데이터신호의 전송 후에는 조작반의 이상유무 정보를 별도의 그룹신호와 데이터신호로 만들어 PLC로 전송한다.
또한 한 각 그룹신호와 데이터신호의 전송 시 그룹신호와 데이터신호의 이상여부를 체크하는 패리티신호(parity bit)를 포함하여 PLC로 전송한다
또한 한 일정한 주기로 시작과 끝을 알리는 스트로브(Strobe) 신호를 PLC로 전송하여 조작반의 정상 작동 상태를 알린다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 PLC 조작반에서 입력접점 신호의 수를 확장하므로 하나의 입출력장치로 많은 수의 입력명령을 구현할 수 있고, 복수의 입력명령을 동시에 입력하였을 때에도 입력접점 신호의 누락 없이 빠르고 정확하게 PLC로 전송할 수 있다.
이는 PLC 조작 시 하나의 조작반과 입력장치로 보다 많은 수의 조작명령을 수행할 수 있고, 또한 복수의 조작명령을 동시에 입력하였을 때도 조작명령이 실행되지 않거나 지연되지 않고 빠른 응답성을 얻을 수 있음을 의미한다.
또한 조작반의 이상여부를 신속하게 파악할 수 있어 조작반의 고장에 따른 오작동을 방지하며, 또한 조작명령의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술의 일 예로서, PLC와 주변 기기의 개략적인 구성도
도 2는 종래기술의 일 예로서, PLC 내부의 개략적인 제어 구성도
도 3은 종래기술의 일 예로서, PLC 조작반의 매트릭스-이벤트 입력방식의 타이밍차트
도 4는 종래기술의 일 예로서, PLC 조작반의 매트릭스-타임시퀜스 입력방식의 타이밍차트
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, PLC 조작반에서 이벤트 방식과 타임시퀜스 방식을 결합한 입력방식의 타이밍차트
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 입력방식의 제어프로세스를 나타내는 플로우차트
이하 본 발명의 실시예를 첨부 도 5와 도 6을 참고하여 설명하고자 한다.
우선 본 발명의 실시예에 해당하는 도 5는 이벤트 입력방식과 타임시퀜스 입력방식을 결합한 PLC 조작반의 입력방식에 대한 타이밍차트를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 입력방식에서의 제어프로세스를 나타내는 플로우차트 이다.
본 실시예의 방식은 PLC(10)에서 제공되는 입력접점 신호 24개를 기준으로, 8개는 그룹신호로 할당하고 나머지 16개는 데이터신호로 할당하여 이를 매트릭스 방식으로 결합하여 입력접점 신호를 128개(8X16=128)로 확장하였다. 확장된 128개의 입력접점 신호에는 이벤트의 종류별로 미리 정해진 그룹신호와 데이터신호를 설정해 둔다.
구동 원리는 8개의 PLC(10) 입력점점 신호를 이용하여 조작반(30)에서 일정한 주기의 클럭(Clock) 신호와 이 클럭 신호에 동기되는 그룹신호를 만들어 PLC(10)로 전송한다. 여기서 입력접점 신호를 이용하는 이유는 종래 기술과 같이 PLC(10)의 출력신호를 그룹신호로 사용하면 이벤트 신호가 PLC(10)의 출력신호의 발생 시간에 종속되기 때문에 빠른 반응속도를 얻기 어렵기 때문이다.
본 실시예에서는 그룹신호와 데이터신호를 클럭 신호의 다운엣지(Down Edge) 신호와 동기하여 그룹신호와 데이터신호의 정확한 전송을 도모하고, 이와 같은 방식으로 제1 그룹신호부터 제8 그룹신호를 순차적이고 반복적으로 PLC(10)로 전송한다.
이 때 제2 그룹신호 전송 도중에 조작자가 조작반(30)을 조작하여 제6 그룹에 해당하는 이벤트(Event)를 발생시키면, 제2 그룹신호 다음에 즉시 이벤트에 해당하는 제6 그룹신호와 데이터신호를 출력하여 PLC(10)로 전송한다. 이는 조작자가 이벤트를 발생시켰을 때 이벤트에 해당하는 그룹신호를 기다리지 않고 즉시 해당 이벤트를 처리함으로써 빠른 반응속도를 달성하는 것이다.
또한 이벤트에 해당하는 제6 그룹신호는 이벤트가 발생하는 순간에만 출력되었다가 사라진다. 다시 말해 조작자가 조작반(30)의 입력부(31) 버튼을 계속해서 누르고 있어도 이 버튼에 해당하는 이벤트의 그룹신호는 지속적으로 발생되는 것이 아니라, 크럭 신호에 동기되어 순간적으로 발생하여 PLC(10)로 전송되고 사라지게 된다. 이는 조작자가 입력부(31)의 여러 개의 조작버튼을 거의 동시에 조작하였을 때에도, 조작명령이 빠짐없이 모두 수행되는 것을 달성하는 것이다
이어서 이벤트 발생 후에는 이벤트 발생 직전 그룹신호에 이어서 다음 그룹신호인 제 3그룹신호부터 순차적으로 클럭 신호에 동기되어 PLC(10)로 전송된다.
이번에는 또다시 조작자가 제 6그룹신호 발생 도중에 입력부(31)의 다른 버튼을 눌러 제3 그룹에 해당하는 이벤트를 발생시키면, 제 6그룹 다음에 제3 그룹신호와 이벤트 데이터신호를 출력하여 PLC(10)로 전송한다. 이후에는 계속해서 제 7그룹신호부터 클럭 신호에 동기되어 순차적으로 PLC(10)로 전송된다.
이와 같이 본 실시예에서는 조작반(30)에서 제1 그룹신호부터 제 8그룹신호를 순차적이고 반복적으로 발생시켜 PLC(10)로 전송하다가, 도중에 조작반(30)의 입력부(31)로부터 이벤트가 발생하면 해당 이벤트에 할당된 그룹신호와 데이터신호를 먼저 전송하고, 이어서 이벤트로 인해 중단되었던 그룹신호부터 순차적으로 PLC(10)로 전송하게 된다.
또한 본 실시예에서는 제 1그룹신호부터 제 8그룹신호가 전송되는 과정에 그룹신호의 이상여부를 알리는 패리티(parity) 알람신호와, PLC(10)와 조작반(30)의 통신 중에 클럭신호가 중지될 때 만들어지는 워치독(Wach dog) 알람신호와, 클럭 신호가 불규칙함을 알리는 클럭 다중 알람신호와, 조작반(30)의 내부 전압이 일정 전압 이하로 떨어졌음을 알리는 전압이상 알람신호 등을 포함하여 조작반(30)의 상태에 대한 정보를 별도의 그룹신호와 데이터신호로 만든 상태그룹신호를 제8 그룹신호 전송 후에 PLC(10)로 전송한다.
또한 일정한 주기의 그룹신호 마다 시작과 끝을 알리는 스트로브(Strobe) 신호를 PLC(10)로 전송하여 조작반(30)이 동작 상태임을 PLC(10)에 알린다.
이와 같은 본 실시예의 발명은 PLC(10)와 조작반(30)이 지속적으로 통신하는 가운데, 조작반(30)에서 이벤트가 발생하면 그 즉시 해당 그룹신호와 데이터신호를 PLC(10)로 전송하기 때문에 빠른 반응속도를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 이벤트 발생시 해당 데이터신호를 즉각적으로 전송하여 PLC(10)에 유지시키고, 다음 클럭 신호에 다른 그룹의 이벤트를 전송하므로 동시에 여러 종류의 이벤트 명령을 조작하는 것이 가능해 졌다.
한편 본 발명의 실시예에서 조작반(30)에서 PLC(10)로 전송하는 클럭 신호는 1비트(bit) 신호이며, 시작과 끝을 알리는 스트로브(Strobe) 신호도 1비트(bit)의 신호이다. 또, 그룹신호는 행렬의 행에 해당하며 5비트(bit)로 구성하되, 4비트로는 제1 내지 제8 그룹신호 및 F그룹신호를 만들고, 1비트는 패리티 신호로 사용한다. 마지막으로 행렬의 열에 해당하는 데이터신호는 16비트(bit)로 구성되며, 입력 데이터를 설정하는데 사용된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 PLC 조작반의 입력신호의 제어방법에 대하여 설명하였지만, 이러한 PLC 조작반의 입력 제어방법은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 공작기계 및 기계설비의 다양한 제어방법에 적용이 가능하고, 이러한 적용은 본 발명의 범위를 벗어날 수 없는 것이다.
(부호의 설명)
10 PLC
20 입출력장치(I/O카드)
21 입력접점
22 출력접점
30 조작반(OP Panel)
31 입력부
32 출력부
40 수치제어장치(NC)
50 공작기계 제어대상부
60 PLC 제어대상부

Claims (7)

  1. PLC로부터 조작반에 제공되는 한정된 수의 접점신호를 매트릭스 방식으로 상기 제공된 접점신호 보다 더 많은 복수의 그룹신호와 데이터신호로 확장하고, 상기 확장된 복수의 그룹신호와 데이터신호에는 각각 임의의 이벤트정보를 할당하여 사용하는 PLC 조작반의 제어 방법에 있어서,
    PLC로부터 조작반에 제공되는 접점신호를 이용하여 상기 조작반에서 일정한 주기의 클럭 신호를 발생시키고;
    상기 복수의 그룹신호와 데이터신호를 상기 클럭 신호에 동기화 하여 순차적이고 반복적으로 PLC로 전송하며;
    상기 그룹신호를 전송하는 도중에 이벤트 신호가 발생하면, 상기 이벤트 신호에 해당하는 그룹신호와 데이터신호를 우선적으로 PLC로 전송한 후에, 다음 순서의 그룹신호와 데이터신호를 PLC로 전송하는 것을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클럭 신호는 PLC로부터 조작반에 제공되는 입력 접점신호를 이용하여 조작반에서 생성한 것임을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    일정한 주기로 시작과 끝을 알리는 스트로브 신호를 조작반에서 PLC로 전송하여 조작반의 동작여부를 알리는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그룹신호와 데이터신호를 전송 할 때 상기 그룹신호의 이상유무를 확인하는 패리티 체크신호를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 그룹신호는 행 방향으로 제 1그룹신호부터 제 8그룹신호로 나누고, 상기 데이터신호는 열 방향으로 16개의 데이터신호로 매트릭스 방식으로 확장하고, 상기 제 8그룹신호 전송 후에 조작반의 상태에 대한 별도의 그룹신호와 데이터신호를 PLC로 전송하는 것을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조작반의 상태에 대한 별도의 그룹신호와 데이터신호는 상기 제 1그룹신호부터 제 8그룹신호가 전송되는 과정에 그룹신호의 이상여부를 알리는 패리티 알람신호와, PLC와 조작반의 통신 중에 클럭신호가 중지될 때 만들어지는 워치독 알람신호와, 클럭 신호가 불규칙함을 알리는 클럭 다중 알람신호와, 조작반의 내부 전압이 일정 전압 이하로 떨어졌음을 알리는 전압이상 알람신호로 이루어진 것을 특징으로 하는 PLC 조작반의 입력제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 PLC 조작반의 입력제어를 수행하는 공작기계
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