TIL_220114_IOT

산업 설비 제어 자동화 프로그래밍

 

실무 전기

전자가 하는 일

열 : 히터

빛 : 조명

움직임 : 전동기

전파 : 휴대폰

자기장 : MRI

등

=> Load 부하

 

직류DC & 교류AC

직류 : 항상 일정하게 같은 방향으로 흐르는 전력

        맥류 - 시간에 따라 흐르는 극성이 변하지 않지만 크기는 변하는 전류

        브릿지 다이오드

        다양하게 쓰임(핸드폰, 컴퓨터 등)

        장점

            - 전기를 충전할 수 있음

            -  ex. 핸드폰, 노트북, 디지털카메라, UPS, 전동지게차, 자동차용 배터리 등

            - 전압이 일정해 전류의 질이 우수

        단점

            - 전압 변경이 어렵다

            - 선로 길이에 따라 전압 변동이 커져 장거리 전력 송전에 매우 불리

            - 단상(+,-)밖에 없어 속도 조정등은 오직 전압, 전류 제어로만 가능(교류는 파형이 있음)

 

교류 : 전하의 방향이 주기적으로 바뀌는 전력

        쓰이는 양이 많음(공장, 발전소 등)

        장점

            - 변압기를 사용해 원하는 전압을 쉽게 얻을 수 있음

            - 3상전력을 공급하므라 속도 제어가 용이

            - 전압을 높이기 쉬움 => 멀리 보내기 쉬움 => 비교적 얇은 전선으로 가능

        단점

            - 비교적 유도장애가 큼(전자파가 많이 나옴)

            - 고압으로 절연이격거리가 커야하므로 터널 단면은 크고 구름다리 등은 높아야(송전탑, 전봇대 등)

            - 유도작용에 의한 잡음으로 통신설비에 잡음을 줌

 

직류와 교류의 백년 전쟁

 

교류에서 R L C의 작용

R 저항 : 같이 옴 => 동상(좋은 상태)

L 유도 : I가 더 늦게 옴 => 지상(좋지 않음)

C 저장 : I가 더 빨리 옴 => 진상(좋지 않음)

=> 전기 요금과 밀접한 관련이 있음

 

교류 전력의 역률

피상전력(VA) = 유효전력+무효전력

유효전력(W) = R(저항)

무효전력(VAR) = L(코일) + C(콘덴서)

무효전력이 줄어들수록 좋음

=> 공장, 발전소 등은 역률 개선이 매우 중요!(전기 요금과 직접적인 관련이 있음)

 

3상 4선식

R상 S상 T상 : 자기들끼리만 연결되면 380V

N선 : 3상이 N선을 거치고 연결되면 220V

        N선은 선입후절(무조건 3상보다 먼저 연결하고 나중에 절단한다)

 

제어

s/w

열림 a접점 : 원래는 꺼져있다가 동작하면 켜짐 ex) 클락션, 초인종

닫힘 b접점 : 원래는 켜져있다가 동작하면 꺼짐 ex) 냉장고 조명, 자동차 문에 있는 실내등

 

스위치

수동조작, 자동복귀 : 푸쉬버튼(PB)

자동조작, 자동복귀 : 릴레이(자동으로 켜졌다 자동으로 꺼짐 ex. if문)

릴레이 : 자동 제어의 근본적인 부품 설명 

a 접점 / b 접점(NO / NC) 설명

 

회로

직렬 / 병렬 회로

직렬연결 : 논리연산의 and에 해당

              비상정지버튼 -> emergency chain

                                    - 모든 버튼이 b접점으로, 직렬로 연결되어있어 한 버튼만 눌러도 멈추는 구조

병렬연결 : 논리연산의 or에 해당

             버스 하차 알림 벨 - 하나만 눌러도 다 들어옴

 

릴레이 회로

릴레이 구조설명

2. 릴레이(Relay)와 자기유지 시퀀스 회로

자기유지 : 푸쉬 버튼으로 한번 연결되면 그 담부턴 내가 푸쉬버튼을 누르지 않아도 계속 연결 되어 있음

자기 유지 설명

[전기자동제어시스템 기초] 시퀀스 회로 원리 이해 독학 Step.2 릴레이 회로

인터록 회로

둘 중에 하나만 작동(두 회로가 동시에 동작하면 안되게 하는 회로)

설명 링크

5. 인터록(Interlock) 시퀀스 회로 - 동시에 동작하지 못하게 하는 회로

 

선입력우선회로

우선순위 : 먼저 누르는 게 작동 ex. 장학퀴즈 부저

 

왼쪽 맨 위 : 콘센트(전류 공급)

 

후입력우선회로

우선순위 : 먼저 누르는 게 끊어짐(나중에 있는 게 작동) ex)선풍기(1단 켜져 있을때 2단 누르면 2단이 작동됨)

설명 링크

6. 후입력우선 시퀀스 회로 - 나중 입력이 우선인 회로

 

타이머

on delay

t초 후에 작동됨

t초후 a연결은 켜지고(릴레이처럼) b연결은 꺼짐

 

b연결하면?

t초후 꺼짐(ex. 컨베이어벨트, 조금 다르지만 에스컬레이터)

 

플리커

on과 off를 번갈아함

ex) 경고등

=> 플리커를 a연결, b연결한 램프 두개가 번갈아가면서 깜박거린다

 

버스 하차 알림벨

 

 

PLC

열악한 현장 환경에서도 돌아가기 때문에 산업 현장에선 필수(-30/60도까지도 버팀)

유명한 곳 : 미쯔비시(일본), 지멘스(독일), LG

 

XBM 시스템

PLC의 확장성(연결될 수 있는 부품, 모듈)

엔코더 : 자동차의 속도, 회전 속도 등 각도에 관련된 것들을 분석하여 판별하는 장치

센서 : 광센서, 자기장 센서 등

 

기계-기계 연결

3가지 방식

- RS 232C

- RS 485-822

- 이더넷 : 인터넷선

셋 다 SCP 프로토콜 사용 가능

통신 연결 방법과 통신 프로토콜은 완전 분리가 되어 있음

국내는 거의 모드버스 통신 방법 사용

 

입력방식 회로도

왼쪽 : 전류 공급 / 오른쪽 : PLC

PLC는 산업장비이기 때문에 안정성이 중요

만약 적정량인 24V가 넘는 200V같은 과전류가 공급되어도

1. 발광 다이오드를 통해

2. PLC의 포토커플러의 수광소자라는 걸 통해(발광다이오드가 빛이 나면 그걸 true로 인식함)

간접적으로 전달하기 때문에 비록 전달하는 부분은 타버릴지라도 PLC는 안전함

디테일한 회로도 및 설명

 

센서

N타입(-) P타입(+) 파악이 중요

우리나라는 주로 N타입 / 유럽은 주로 P타입을 사용

 

릴레이는 물리적이므로 속도에 한계가 있음

=> 물리적이 아닌 다른 수단 사용

 

위치결정

- 모터 : DC모터(직류)

           AC모터(교류) - 스탭모터 : 단계단계 움직임 / 예전엔 로봇을 이걸로 많이 만들었음(돌때마다 소리가 남)

                             - 서보모터 : 스탭모터보다 확실하고 (인간이 느낄 수 없을 정도로) 정확함

                                               소리가 덜 남 => 요즘엔 이걸 주로 씀

          모터 정밀도

                             - MC 1

                             - 인버트 2

                             - ST 4

                             - SU 5 (제일 정확)

 

아날로그 신호

디지털 신호처럼 0, 1이 아님 => 전압이 변화하는 형태로 바꿔야함(자연수)

AD컨버터

아날로그 -> 디지털 변환 ex) 사람이 살살 누르고 세게 누르고...

DA컨버터

디지털 -> 아날로그 변환 ex) 라디오 볼륨 버튼 등

 

온도 측정

측온저항체 입력 모듈 : 온도 제어에 굉장히 편리함

열전대 입력 모듈

 

 

FLEXING EDUKIT

 

XGT

대형 규모에 가능(계속 붙이는 방식)

옆에 계속 붙여 늘려나갈 수 있음(인쇄기계와 비슷한 점)

 

XGB

소형 규모에 사용

하나에 다 있음

 

PLC 수치체계

PLC 수치 체계 설명 링크

PLC의 메모리 수치체계 (데이터의 단위와 표현법)

데이터의 단위

Word 워드

1 Word = 2 Byte = 16 Bit

PLC에서는 주로 Bit와 Word를 사용

 

Double World 더블 워드

통신할 때 프로그래밍에서는 High word와 Low word가 바뀌어서 들어감

=> 확인 필수

 

데이터의 표현법

2진수로 표현 : Binary

16진수로 표현 : Hexadecimal

10진수로 표현 : Decimal

BCD : 10진수를 Binary로 표현 (10진수의 숫자 하나당 각각 4개의 Bit로 표현한 방법)

PLC 프로그래밍에서는 Hex를 주로 사용(제일 직관적이고 보기 편함)

 

 

PLC 메모리

설명 링크

PLC의 메모리 체계와 종류 (XGK, Master-K)

 

P영역

왼쪽은 P0010, P0011, P0012 등으로 이어진다.

 

접점

 

코일

<s> set : 한번 켜지면 계속 켜져있다. reset 명령으로 off 할 수 있다.(자기유지랑 비슷한 개념)

 

Word 워드(16bit) 전송

S(Source) 소스를 D(Destination) 목적지로 전송함

 

더블 워드 전송

두줄씩(32bit) 전송

 

기본 산술 연산 명령어

사칙연산에서 메모리 사용(메모리는 공간임을 명심! 값과 다름!)

덧셈 : 32bit + 32bit = 32bit

뺄셈 : 32bit - 32bit = 32bit

곱셈 : 32bit X 32bit =64bit가 되므로 메모리가 두배씩 필요

실수 안하려면 메모리를 여유있게 진행해야함(5줄씩 띄운다던가)

나눗셈 : 32bit / 32bit => 몫

                            => 나머지 값이 나옴

위에는 몫, 아래는 나머지가 저장이 됨 = 64bit 필요

따라서 나눗셈도 곱셈처럼 여유있게 진행해야함

 

 

XGB 명령어집

링크

배운 명령어가 다 있는 메뉴얼이 있다.

 

타이머

종류

TON (On Delay Timer) : 제일 많이 사용

TOFF (Off Delay Timer) : 위에서 한 시퀀스와 비슷하다고 보면 됨

TMR (적산 Timer)

TMON (Mono-Stable Timer) : 많이 사용

                                        설정한 시간 동안 헌팅이 있어도 접점 상태(켜진 상태)를 유지함

                                        헌팅 설명

헌팅이란??

TRTG (리트리거블 Timer)

 

카운터

종류

CTU (Up Counter) : 숫자를 세 줌 / 리셋으로 초기화 가능 / 지정한 숫자가 지나도 계속 올라감(안올라가는 것도 있음)

CTD (Down Counter)

CTUD (Up-Down Center)

CTR (Ring Counter)

 

 

위치 제어 명령

ST모터(스탭), SV모터(서보) 같은 모터를 제어하는 명령

 

모터가 제어되는 순서

PC / PLC에서 연산하여 위치 제어 모듈에 명령을 내림 -> 모터 드라이버 -> 모터

 

간접기동

IST/XIST

명령어 앞에 X가 붙으면 XGK 계열이다. 둘이 똑같다고 보면 된다

.

ax : 모듈은 보통 2축 4축 6축 ~ 순

       2축의 경우 => 1축이면 1, 2축이면 2

=> 간접 기동은 모듈 속에 이미 많은 위치를 지정해두고 불러와서 쓰는 방식이다.

 

감속 정지

STP/XSTP

모터는 굉장히 힘이 좋고 속도가 빠르기 때문에 멈추기 전 충분한 감속 시간을 지정해줘야한다.(자동차 안전거리처럼)

준 위험 상태에서 멈추는 역할을 한다.

n1 : 10초로 설정하면 10초동안 느려지면서 멈추는 형식이다.

모터 속도 1000rpm

가속구간/감속구간 = 가속시간/감속시간

 

현재 상태 읽기

ex) 에스컬레이터 : 50명과 1명이 탔을 때의 속도가 일정한 이유 => 50명일 때는 힘을 더 줬기 때문 (현재 상태를 알아야 가능)

SRD/XSRD

말 그대로 현재 상태를 알기 위해 사용하는 명령어

CPU의 D 영역(공간)에 현재 정보를 저장한다.

스탭 모터는 엔코더가 없고 서보모터는 엔코더가 있다.

 

에러 리셋

CLR/XCLR

정밀한 기계일수록 에러/버그가 날 확률이 높다.

위의 현재 상태 읽기에 D10번에 있는 에러 정보를 클리어(리셋)해준다.

 

 

(중요!) 원점복귀

ORG/XORG

위치 제어에서는 origin이 굉장이 중요하다.

꺼져있다 키면 지금 현재 위치가 어디인지 알 수 없다.(끄고나서 누가 움직였다거나...)

앱솔루트 방식이라고 현재 위치를 저장하는 방식도 있으나 앱솔루트 방식을 사용해도 원점 복귀는 무조건 사용한다.

세가지 센서가 있다.(상한센서, 원점센서, 하한센서)

보통 센서들은 PLC가 값을 받아 전달해주지만 상한센서, 하한센서는 위치제어모듈에서 직접 값을 받는다.

원점으로 돌아가는 방식은 약 7가지가 있다.

- 상한센서까지 갔다가 원점센서로 돌아온다.

- 하한센서까지 갔다가 원점센서로 돌아온다.

등

상황에 맞는 방식을 사용하면 된다.

모듈 안에 원점을 찾아가는 방식을 입력한다.

 

직접기동

DST/XDST

중요! n5 콘트롤(제어) 워드

 

 

 

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느낀 점

전기는 실생활의 예시가 잘 이해돼서 재미있었다.

하지만 PLC는 정말 쉽지 않구나...

그래도 전기부터 차근차근하니 이해가 아예 안되진 않았다. 결국 연장선상인 것 같다.

강사님이 보여주신 프로그래밍 화면이 내가 지금까지 해온 것과 달라서 신기했다. 명령어를 치는 건 똑같지만...