Transcript PLC 제어로직에 관한 연구

PLC를 이용한 제어로직에 관한 연구
김
재
은
PLC(Programmable Logic Controller)
란?
순차적으로 진행되는것
 PLC의 정의
즉 프로그램에서 한줄한줄
순서적으로 실행되는것과 비슷하다.
 논리, 산술, 연산기능, 데이터전송기능, 판단 및 제어기능을
가지고 있으며, 메모리의 내용에 의해 하드웨어를 제어하는
전자장치. 시퀀스 제어내용을 기본으로 한다.
 PLC의 특징
 높은 경제성
 소형화, 모듈화로 하드웨어가 저렴하다.
 기획의 우수성
 PLC전용 명령어에 의한 간단한 프로그래밍으로 구성
 개발기간이 짧고 전문적인 회로지식을 요구하지 않음
 고 신뢰도
 구성소자가 반도체와 IC로 구성되어 본질적인 신뢰성이 높음
 보수의 용이성
 동작표시기능, 이상표시기능, 모니터링, 회로Check 기능 보유
PCL의 장점
 단순화된 시스템 구축공정
 기존 회로시스템(릴레이)과 PLC의 설치구조
제
어
내
용
의
결
정
전개
접속도
작성
부품
확보
결선도
구성
배선
작업
운전
시험
회로수정
PLC
구매
PLC
설치
프로그래밍
프로그램수정
운전
시험
제품
출하
PCL의 장점
 사용자 측면
 원가절감 및 운영단가의 절감 / 제어의 기밀 유지
 유지보수 용이, 회로의 신뢰성이 높음
 확장 및 간단한 제어만으로 재사용이 가능
 하드웨어 고장시 감수하는 위험성 및 손해비용 저하
 운영자 측면
 Total Cost의 절감 / 생산성 향상
 장치의 표준화로 납기기간 단축 / 테스트기간 단축
 개발 및 확장의 효율성 증대
 제품 변경에 따른 하드웨어적 변경 및 확장 불필요
(프로그램의 변경으로 해결가능)
PCL의 단점
 속도처리문제
 고속 전송의 구현이 어렵다.
 전력선을 이용함으로써 양질의 통신선(광케이블 등)에 비해 느리다.
 많은 기능이 첨가될수록 전송 속도가 급격히 저하된다.
 각 주변기기가 병렬로 연결되기 때문에 전송속도가 느려진다.
 전송라인의 병목현상 발생
 전송간 신뢰성 문제
 전송중 에러 발생률이 다른 방식에 비해 매우 높다.
 전력선을 통한 전송으로 강전 / 약전의 전기적 변화에 의한 에러율 증가
 PLC 도입의 충족요건 문제
 소규모 제어회로(공장, 홈네트워크)에서는 가격이 비싸다.
 릴레이 회로 10개 이상일 경우 PLC도입 원가 충족 만족
PCL의 기능
 제어기능
 CPU Module : 시퀀스제어 프로그램을 수행
 Programming Loader : 제어 프로그램을 CPU Module로 전달
 Input/Output : 외부제어장치와 입출력 신호교환
CPU
입력기기
스위치 /
센서 등
입
력
부
입
력
제
어
데이터메모리
연산 / 프로세싱
출
력
제
어
출
력
부
출력기기
램프, 모터
전자기기
프로그램메모리
Input
프로그래밍 로더
Output
PCL의 기능
 입•출력 Data 처리기능(I/O Handling Function)
 Indirect 제어방식(Refresh방식, 스캔동기 일괄처리 방식)
 1회 실행시 입력부에서 Data를 받아 마지막 제어내용까지
일괄적으로 출력부로 보내는 방식
 Direct 제어방식
 1회 실행시 프로그램의 Step마다 입력부에서 Data를 받아
출력부로 한 Step씩 보내는 방식
 Indirect vs Direct 제어방식
 Direct 방식은 한 Step씩 제어를 실행하는 것으로 일반적인
프로그래밍을 할 때 Debug 방식으로 해석할 수 있다.
 Indirect 방식은 반대로 프로그래밍을 한 후 한번에 모든 코딩
소스를 해석하여 출력물을 확인할 수 있는 방식으로 해석된다.
 개발단계에서는 Direct방식을 사용하며,
설치단계에서 Indirect방식으로 모드를 변환하여 사용
PCL의 기능
 시퀀스 처리기능
 일반 회로의 하드웨어적인 제어로 처리되는 시퀀스를 논리적인
AND, OR, NOT, XOR등의 Logic 개념으로 처리한다.
 Timer와 Counter 기능
 Timer기능
 시스템의 작동시간을 제어할 수 있다.
예) 홈네트워크의 전등제어 등
 Counter 기능
 Timer기능의 확장개념으로 등장
 Counter방식은 UP(Increment), Down(Decrement)방식
 PLC CPU의 DeadLock을 방지하기 위한 방법
예) PLC내부의 명령처리 중 다른 입력이 끼어들면 교착상태
PCL의 기능
 연산처리기능
 산술논리연산처리
 10진수(BCD), 16진수(BIN) 값을 사칙연산수행
 논리적(Logic)연산 처리 수행(AND, OR, NOT 등)
 데이터전송처리
 명령을 8Bit 또는 16bit단위로 전송하여 간결한 명령 유지
 코드변환
 10진수(BCD) 및 16진수(BIN)의 Data변환, ASCII Code 변환
(외부입력기기와 출력기기간의 상호구동가능)
 비교연산
 16bit단위로 비교연산을 수행하여 최적화된 모델을 Set한다.
 분기 및 함수연산
 Jump, Call 등의 분기 및 함수연산 수행
PCL의 기능
 통신기능




PLC의 기본 Base 통신 및 증설 Base간 통신지원
PLC와 주변기기(PC, Station, Loder 등)간의 통신
PLC의 Remote I/O, Computer Link 등
국제표준 Network Protocol을 통한 통신(ANSI, IEEE표준)
 자기진단기능
 Watch Dog Timer(타이머를 지키는 개)
 프로그램의 폭주에 따른 스캐닝타임 지연 / CPU이상동작 감지
 Battery 전압저하 Check기능
 전압저하에 따른 Data Memory기능(자체내장베터리이용)
 Code Error 및 Syntax Check기능
 프로그램의 Error 검출 및 문법적 오류 검사
PCL의 구성
 전체적인 구성
PCL의 구성
 프로세서(CPU)
 PLC의 전반적인 제어를 담당한다.
 연산부, Memory부, 외부장치와의 Interface부로 구성
 입출력부(I/O)
 입출력 인터페이스 회로는 각 입출력 장치 상태를 CPU가
입출력하기 위해서 필요한 번지 DECODE 회로와 데이터 버스
버퍼로 구성
 전원공급장치
 AC 110V, 220V 상용전원을 DV 5V, 24V로 변환시켜주는 장치
 입출력 샷시
 프로세서와 입출력 장치, 전원공급장치 등이 함께 되어 있는
일체형인 경우 필요없음.
 프로세서, 입출력장치, 전원공급장치, 통신장치등 모듈화한
모듈형인 경우에는 각종 모듈을 설치하기 위하여 필요.
PCL의 구성
 통신장치
 리모트 입출력, 데이터 하이웨이 등과 같이 LAN 인터페이스 장치,
컴퓨터 인터페이스 장치 등으로 분류
 사용목적으로 PLC의 확장개념에 관계가 있음
 주변기기
 각종센서 및 스위치, 각종 Loder 등 PLC 사용용도에 맞도록 각종
주변기기를 제공한다.(필요에 따라 구입하여 사용)
 소프트웨어
 실행소프트웨어 : 명령 입력에 따른 PLC Set을 담당
(기본적으로 PLC 내부 ROM에 저장됨)
 사용자소프트웨어 : PLC의 사용목적에 맞도록 프로그래밍을
위한 소프트웨어(KGL_WIN등)
PCL의 사용자 소프트웨어 방식
 KGL_WIN 프로그램
 레더프로그램
 회로의 동작을 그림을 그리듯 회로도를 구성할 수 있도록 하는 프로그램 모드
 GUI interface 제공으로 비전문가도 회로를 쉽게 구성할 수 있다.
 니모닉프로그램
 홈네트워크 소프트웨어 분야 개발에 강력한 시스템 서포트 제공
 알고리즘을 쉽게 구현하도록 어셈블리 언어로 회로를 구성한다.
PCL를 이용한 시스템의 동작
 입력부와 출력부의 주소체계
데이터
용량
P
입출력
P000 ~ P11F (192점)
M
내부릴레이
M000 ~ M63F(1024점)
K
Keep릴레이
K000~ K31F(512점)
L
링크릴레이
L000~ L11F(192점)
F
특수릴레이
F000~ F15F(256점)
100ms타이머
T000 ~ T191(192점)
10ms타이머
T192~ T255(64점)
C
카운터접점
C000~ C255(256점)
S
스텝컨트롤러
S00.00~ S63.99(64조 ×100스텝)
D
데이터(16bit)레지스터
D000~D1023(1024레지스터)
T
※ 국제 표준 체계(IEEE P1901)
PCL를 이용한 시스템의 동작
 입력부와 출력부의 주소체계
1
P0000
P0010
1
P0003
2
2
P00A0
P000A
Power
NC Mode
<Input>
NC Mode
Power
<output>
PLC 제어를 이용한 홈네트워크
PCL를 이용한 홈네트워크 구축
 홈네트워크 소개
PCL를 이용한 홈네트워크 구축
 홈네트워크 소개 2
 2006 홈네트워크관람회 : 5. 30(화) ~ 6. 3(토) / KINTEX(일산호수공원앞)
PCL를 이용한 시스템의 동작
 예제) PLC를 이용한 램프제어
01
입력 :
1출력 :
1
0 : 열림 / 1 : 닫힘
현재까지 연구성과
 기본적인 디바이스 컨트롤 완성
 PLC 전용 제어 프로그램에 의존하지 않고, Visual Basic
컴파일러를 통한 응용 S/W 개발 완성
 홈네트워크 모델 구현
 홈네트워크 시스템으로 사용할 수 있는 개념 정립
 완전 자동화 시스템이 아닌 반자동화 시스템 완성
(PLC의 자동제어가 아닌 일부 사용자제어 요구)
향후 연구과제
 유선 네트워크 시스템의 무선화
 현재 공간적인 제약이 있는 PLC 프로그램 및 시스템을 무선화
 PLC 전용 프로그램이 아닌 모바일 응용 S/W 모델 개발
 PC용 응용 S/W → 임베디드 컴파일러를 이용한 모바일 S/W
2006년 2월 국제
표준화기구(ISO)
 무선 네트워크를 활용한 시스템 정착 실현 정보통신기술위원회
(JTC1/SC6 WG1)
 미니어처 모델 및 운영시스템 구현
회의에서 채택
 실질적인 운영모델 구현
 유비쿼터스 개념의 도입(2차적 개발)
 PLC 컨트롤의 광역화 모델 구현(원격 프로그래밍 등)
 유비쿼터스 사업에 맞춘 리얼한 원격 제어모델 구현