LS산전 PLC결선과 관계된 이론에 대한 수업

안녕하세요?

이번 시간에는 드디어 지저분하던 LS산전 PLC의 결선을 어떻게 해서 깔끔하게 정리를 하고, 그 다음에는 이를 바탕으로 하는 몇몇 이론에 관한 것이 있었는데, 그 내용에 대해서 포스팅을 하고자 합니다.

먼저 기본이 되는 PLC와 관련된 디바이스의 배치입니다. 가장 기본적인 배치로 3단 배치라고 하는데, 이렇게 배치하는 것이 가장 기본이 된다고 합니다.

이게 바로 배치의 초기 단계입니다.

그런데로 깔끔하게 배선이 된 이후의 사진입니다. 이렇게 결선을 해야만 한다고 합니다.

이제 _ON이라는 것이 등장하는데, 미쯔비시PLC의 래더에서 사용이 된 적이 있었는 SM400과 같다고 보시면 됩니다. 언제나 ON이 되어있는 A접점이 나오면서, 이렇게 하는 이유는 바로 입력 단자를 바로 출력단자로 연결하기 위해서입니다.

실제로 이를 시뮬레이션이 아니라, PLC에 연결해서 제대로 작동을 하는지를 알아 보고자 합니다.

실제로 워드 P0의 각각의 비트에 입력이 들어오면, 이걸 그대로 P2라는 워드를 통해서 그대로 옮아 간다는 것을 볼 수 있습니다.

디바이스의 메모리 상에서도 이와 같은 반응이 일어나는 것을 볼 수 있습니다.

실제로 촬영된 화면을 보시면, 각각의 비트에 해당하는 P0의 워드에 입력이 들어오면, 바로 P2라는 워드의 해당하는 비트가 점등하는 것을 볼 수 있습니다. 이게 왜 중요하냐하면, 바로 일일히 A접점을 그리면서 하려면 16줄 이상이 걸리는 출력 래더 다이어그램을 1줄로 줄이는 작업을 할 수 있기 때문입니다.

그리고 여기서 이론으로 나오는 이야기로 '소스'라는 소스타입이 나오게 됩니다. 이 경우에는 간단하게 PLC의 입장에서 입력단자의 COM이 +에 걸려서, PLC의 입장에서는 센서를 건드리기 위히서 전류가 나가기 때문에 이런 말이 붙는다고 합니다. 그리고 이런 소스가 되는 센서는 'NPN형 센서' 라고 하며, 반도체나 디스플레이와 같이 서보 모터나 인버터가 많이 사용되는 작업 환경에서 쓰인다고 합니다.

다음으로는 씽크타입이라고 해서 '씽크'라는 것에 대한 이야기가 나옵니다. 간단하게 PLC의 입력단자에 있는 COM이 -가 걸리게 되기 때문에, PLC입장에서는 센서를 건드리기 위해서는 센서의 +극에서 나온 전류가 PLC를 거쳐서 -로 빠져 나가기 때문에 뭐가 빠져나간다고 '씽크타입'이라는 말을 쓴다고 합니다. 그리고 이런 'PNP형 센서'를 가르켜서 '씽크타입 센서'라고 하면서, 물이나 습기가 많은 작업장-식품과 같은 작업장이나 안전이 중요한 중공업이나 자동차 공장 등에서 주로 PNP형 센서를 사용 한다고 합니다.

그리고 지금까지 있었는 것이 바로 LS산전의 구성이고, 미쯔비시PLC의 경우에는 반대로 사용이 된다고 합니다. 즉 입력에 있어서만은 미쯔비시PLC만 이 소스/씽크가 반대로 사용이 되지, 나머지 PLC에서는 이렇게 LS산전과 같이 사용을 하고 있다고 합니다.

그리고 중요한 것이 인버터의 경우에는 가감속에 시간이 있어서 정확한 제어가 안된다는 특징이 있다고 합니다. 그래서 이런 경우 때문에 스텝모터가 사용이 된다고 하는데, 정밀한 작업에는 23 모터가 사용이 되며, 힘이 더 필요할 때는 53모터가 사용이 된다고 합니다.

하지만 이런 스탭모터 조차도 정밀도가 자기가 움직일 수 있는 최소각 이하로는 움직일 수가 없기 때문에, 정밀도가 많이 떨어진다는 단점이 있다고 합니다. 이런 이유 때문에 서보 모터가 사용이 된다고 합니다. 다만 서보 모터의 가격이 매우 비싸기 때문에 하는 수 없이 현장에서는 스탭모터가 많이 사용된다고 합니다.

위 그림은 스텝모터와 서보모터의 차이점을 나타내고 있습니다. 여기서 서보모터의 PG라는 것은 pulse generator라고 해서, 정해진 수치 이상으로 움직이면 도로 뒤로 가는 특징이 있다고 합니다.

그리고 일반적으로 XGB시리즈는 100Kpps라고 하는 펄스를 내는데, 이게 10만 펄스를 생성 한다고 합니다. 이걸로는 서보 모터의 구동이 어렵기 때문에, 가상적으로 펄스를 증폭시키는 것을 사용한다고 하는데, 일단 지금의 단계에서는 먼 이야기로 들리기는 합니다.

그리고 여기서 등장하는 것이 2축 제어라는 것이 있는데, 2축 에서 둘이 서로 동일한 속도로 움직여서 제어하는 기능을 이야기 합니다. 

다음으로는 PLC의 펄스를 출력하는 방식은 별것이 아니라, 스위치의 ON/OFF를 상당히 빠르게 해서 이렇게 펄스를 행성 시킨다고 합니다.

그래서 이런 펄스 생성에 대한 규칙을 보여주고 있는 것이 위 매뉴얼의 한 장면입니다. 그리고 2축 제어를 할때 정말 중요한 것이 무엇이냐고 하면, 바로 더블워드라고 합니다.

문자 그대로 워드를 한번에 2개 사용한다는 것인데, 이 때문에 예를 들어서 D1을 X축을 제어한다고 하면, D2는 Y축을 제어하는 데 자동으로 할당이 되기 때문에 상당히 조심해야 한다고 합니다.

위 매뉴얼이 바로 이런 더블 워드에 관한 내용입니다. 아직 지금의 단계에서는 이게 무엇을 뜻하는 지는 알 수 없었습니다.

다음으로는 모터의 정회전/역회전을 제어하는데, 기존의 CW/CCW만이 아니라, Pulse/Director라는 것도 있다는 것을 언급하고 넘어가야 합니다.

그리고 이런 펄스 출력방식에도 이런 모드가 있다는 것을 지난주 수업시간에 언급하고 넘어 갔었습니다. 일단은 이러하기는 한데, 현재로는 이게 어디에 정확하게 쓰이는 지는 알 길이 없었습니다.

트렌지스터의 역할에 대해서 나오는데, 이런 모터의 회전운전을 제어하기 위한 펄스를 릴레이 접점을 이용해서 만들려고 하면, 물리적으로 릴레이가 부서진다고 합니다. 그래서 이런 경우웨는 트렌지스터를 사용하게 되는데, 보통 일반적으로 트렌지스터를 위에 있는 PNP로 표현을 하지만, 실제로는 아래의 형태처럼 N은 굉장히 얇고, 마지막 P상당히 크다고 합니다.

이 마지막에 있는 P가 collector역할을 해서 증폭하는 역할을 하게 된다고 합니다. 이를 보아서 트렌지스터의 2가지 역할중 하나인 증폭의 역할을 한다고 합니다. 나머지 하나는 바로 펄스를 생성하는 역할을 한다고 합니다.

일단 위치 제어가 스텝 모터나 서보모터에서 핵심이라고 하는데, 지난주 이론 시간에서는 이 이상의 내용은 언급하지 않았기는 했습니다.

마지막으로 원점 복귀에 대해서 언급을 하고서 이번 포스팅을 마치고자 합니다. 원점에 복귀할 때 바로 복귀하는 것이 아니라 위 그림처럼 원점에 대해서 이리저리 왔다갔다 하면서 제 위치를 찾아가는 과정마냥 헤메는 모습을 보여 준다고 합니다. 이런 특성이 있다는 것을 마치면서, 이걸로 LS산전의 결선과 이론에 관한 수업을 마치고자 합니다.