프로그래밍 가능 논리 컨트롤러

기본 구조 프로그래머블 로직 컨트롤러의 핵심은 산업용 제어 전용 컴퓨터입니다. 하드웨어 구조는 기본적으로 마이크로컴퓨터와 동일합니다. 기본 구조는 다음과 같습니다. 1. 전원 공급 장치 프로그래머블 로직 컨트롤러의 전원 공급 장치는 전체 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. 훌륭하고 안정적인 전원 공급 시스템이 없으면 제대로 작동할 수 없습니다. 따라서 프로그래머블 로직 컨트롤러 제조업체는 전원 공급 장치의 설계 및 제조에도 큰 중요성을 부여합니다. 일반적으로 AC 전압 변동은 +10%(+15%) 범위 내에 있으며 다른 조치를 취하지 않고 PLC를 AC 전력망에 직접 연결할 수 있습니다. 2. 중앙처리장치(CPU) 중앙 처리 장치(CPU)는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러의 제어 센터입니다. 프로그래머블 로직 컨트롤러 시스템 프로그램에 의해 할당된 기능에 따라 프로그래머로부터 입력된 사용자 프로그램과 데이터를 수신하고 저장합니다. 전원, 메모리, I/O, 경고 타이머의 상태를 확인하고 사용자 프로그램의 구문 오류를 진단할 수 있습니다. 프로그래머블 로직 컨트롤러가 작동되면 먼저 현장의 각 입력 장치의 상태 및 데이터를 스캐닝 방식으로 수신하여 각각 I/O 이미지 영역에 저장한 다음 사용자 프로그램에서 사용자 프로그램을 읽습니다. 명령이 해석된 후 논리 또는 산술 연산의 결과가 명령에 따라 I/O 이미지 영역이나 데이터 레지스터로 전송됩니다. 모든 사용자 프로그램이 실행된 후 I/O 이미지 영역의 출력 상태나 출력 레지스터의 데이터가 최종적으로 해당 출력 장치로 전송되고 사이클이 멈출 때까지 계속됩니다. PLC의 신뢰성을 더욱 향상시키기 위해 대형 PLC에도 이중 CPU를 장착하여 이중화 시스템, 즉 3개의 CPU 투표 시스템을 구성하므로 CPU에 장애가 발생하더라도 전체 시스템이 계속 정상적으로 작동할 수 있습니다. 3. 기억 시스템 소프트웨어를 저장하는 메모리를 시스템 프로그램 메모리라고 합니다. 응용 소프트웨어를 저장하는 메모리를 사용자 프로그램 메모리라고 합니다. 4. 입출력 인터페이스 회로 4.1. 현장 입력 인터페이스 회로는 광결합 회로와 마이크로컴퓨터 입력 인터페이스 회로로 구성되며 프로그래머블 로직 컨트롤러와 현장 제어 사이의 인터페이스 입력 채널 역할을 합니다. 4.2. 필드 출력 인터페이스 회로는 출력 데이터 레지스터, 선택 회로 및 인터럽트 요청 회로와 통합되어 있으며 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러는 필드 출력 인터페이스 회로를 통해 필드 실행 구성 요소에 해당 제어 신호를 출력합니다. 5. 기능 모듈 계산, 위치 지정 및 기타 기능 모듈과 같은. 6. 통신 모듈  PLC 선택 및 사례 분석 PLC를 선택할 때는 프로세스의 특성과 제어 요구 사항을 자세히 분석하고 제어 작업과 범위를 명확히 하며 필요한 작업과 조치를 결정한 다음 입력 및 출력 지점 수, 필요한 메모리 용량 및 제어 요구 사항에 따라 PLC의 기능과 외부 장치의 특성을 결정합니다. 마지막으로 성능 대비 가격 비율이 더 높은 PLC를 선택하고 해당 제어 시스템을 설계합니다. 아래에서는 PLC를 선택할 때 주의해야 할 사항을 자세히 설명합니다. 1. 입출력(I/O) 지점 추정I/O 포인트 수를 추정할 때는 적절한 마진을 고려해야 합니다. 일반적으로 통계적인 입출력 점수를 기준으로 10~20%의 확장 가능한 마진을 입출력 점수 추정 데이터로 추가한다. 2. 메모리 용량 추정 메모리 용량은 프로그래머블 컨트롤러 자체가 제공할 수 있는 하드웨어 저장 단위의 크기이고, 프로그램 용량은 사용자 응용 프로젝트가 메모리에 사용하는 저장 단위의 크기이므로 프로그램 용량은 메모리 용량보다 작습니다. 설계 및 선택 과정에서 프로그램 용량을 특정하게 추정하기 위해 일반적으로 메모리 용량 추정이 대체 수단으로 사용됩니다. 일반적으로 디지털 I/O 점수의 10~15배에 아날로그 I/O 점수의 100배를 더한 숫자이며, 이 숫자는 메모리에 있는 전체 워드 수(16비트는 1워드)이며, 이 숫자의 또 다른 25%가 마진으로 간주됩니다.3. 제어 기능의 선택 이 선택에는 계산 기능, 제어 기능, 통신 기능, 프로그래밍 기능, 진단 기능 및 처리 속도와 같은 특성 선택이 포함됩니다. (1) 작동 기능; 간단한 PLC의 작동 기능에는 논리 작동, 타이밍 및 계산 기능이 포함됩니다. 일반 PLC의 작동 기능에는 데이터 이동, 비교 및 기타 작동 기능도 포함됩니다. 보다 복잡한 연산 기능에는 대수 연산, 데이터 전송 등이 포함됩니다. 대형 PLC에는 아날로그 PID 작동 및 기타 고급 작동 기능도 있습니다. 개방형 시스템의 출현으로 PLC는 이제 통신 기능을 갖게 되었습니다. 일부 제품에는 하위 컴퓨터와 통신이 있고, 일부 제품은 동일한 컴퓨터 또는 상위 컴퓨터와 통신이 있으며, 일부 제품에는 공장 또는 기업 네트워크와 데이터 통신 기능도 있습니다. 설계하고 선택할 때 실제 적용 요구 사항부터 시작하여 필요한 작동 기능을 합리적으로 선택해야 합니다. 대부분의 응용 프로그램에서는 논리 연산과 타이밍 및 계산 기능만 필요합니다. 일부 애플리케이션에는 데이터 전송 및 비교가 필요합니다. 아날로그 검출 및 제어에 사용하는 경우에는 대수연산, 수치변환, PID 연산을 사용합니다. 데이터를 표시하려면 디코딩 및 인코딩 작업이 필요합니다. (2) 제어 기능: 제어 기능에는 PID 제어 작동, 피드포워드 보상 제어 작동, 비율 제어 작동 등이 포함되며 이는 제어 요구 사항에 따라 결정되어야 합니다. PLC는 주로 순차논리제어에 사용된다. 따라서 대부분의 경우 아날로그 제어를 해결하기 위해 단일 루프 또는 다중 루프 컨트롤러가 사용되는 경우가 많습니다. 때로는 필요한 제어 기능을 완료하고 PLC의 처리 속도를 향상시키며 메모리 용량을 절약하기 위해 전용 지능형 입력 및 출력 장치도 사용됩니다. 예를 들어 PID 제어 장치, 고속 카운터, 속도 보상 기능이 있는 아날로그 장치, ASC 코드 변환 장치 등이 사용됩니다. (3) 통신 기능: 대형 및 중형 PLC 시스템은 다양한 필드버스와 표준 통신 프로토콜(TCP/IP 등)을 지원해야 하며, 필요 시 공장 관리 네트워크(TCP/IP)에 연결할 수 있어야 한다. 통신 프로토콜은 ISO/IEEE 통신 표준을 준수해야 하며 개방형 통신 네트워크여야 합니다. PLC 시스템의 통신 인터페이스에는 직렬 및 병렬 통신 인터페이스(RS 232C/422A/485), RIO 통신 포트, 산업용 이더넷, 공통 DCS 인터페이스 등이 포함되어야 합니다. PLC 시스템의 통신 네트워크의 주요 형태는 다음과 같습니다. 1) PC는 마스터 스테이션이고 동일한 모델의 여러 PLC는 슬레이브 스테이션으로 간단한 PLC 네트워크를 형성합니다. 2) 1개의 PLC는 마스터 스테이션이고 동일한 모델의 다른 PLC는 슬레이브 스테이션으로 마스터-슬레이브 PLC 네트워크를 형성합니다. 3) PLC 네트워크는 특정 네트워크 인터페이스를 통해 DCS의 서브넷으로 대규모 DCS에 연결됩니다. 4) 전용 PLC 네트워크(각 제조사의 전용 PLC 통신 네트워크). CPU 통신 작업을 줄이기 위해서는 네트워크 구성의 실제 요구에 따라 다양한 통신 기능(예: 지점 간, 필드버스, 산업용 이더넷)을 갖춘 통신 프로세서를 선택해야 합니다. (4) 프로그래밍 기능; 오프라인 프로그래밍 모드: PLC와 프로그래머는 CPU를 공유합니다. 프로그래머가 프로그래밍 모드에 있을 때 CPU는 프로그래머에게 서비스만 제공하고 현장 장비를 제어하지 않습니다. 프로그래밍이 완료된 후 프로그래머는 실행 모드로 전환되고 CPU는 현장 장비를 제어하며 프로그래밍할 수 없습니다. 오프라인 프로그래밍은 시스템 비용을 줄일 수 있지만 사용 및 디버깅이 불편합니다. 온라인 프로그래밍 모드: CPU와 프로그래머는 자체 CPU를 가지고 있습니다. 호스트 CPU는 필드 제어를 담당하고 스캔 주기 내에서 프로그래머와 데이터를 교환합니다. 프로그래머는 온라인으로 컴파일된 프로그램이나 데이터를 호스트로 보냅니다. 다음 스캔 주기에는 새로 수신된 프로그램에 따라 호스트가 실행됩니다. 이 방법은 비용이 더 많이 들지만 시스템 디버깅 및 작동이 편리하고 대형 및 중형 PLC에 자주 사용됩니다. (5) 진단 기능PLC의 진단 기능에는 하드웨어 및 소프트웨어 진단이 포함됩니다. 하드웨어 진단은 하드웨어 논리 판단을 통해 하드웨어의 고장 위치를 판별하며, 소프트웨어 진단은 내부 진단과 외부 진단으로 구분됩니다. 소프트웨어를 통해 PLC의 내부 성능과 기능을 진단하는 것이 내부 진단이고, 소프트웨어를 통해 PLC CPU와 외부 입출력 부품 간의 정보 교환 기능을 진단하는 것이 외부 진단이다.PLC의 진단 기능의 강도는 운영자 및 유지 보수 인력에게 필요한 기술 능력에 직접적인 영향을 미치며 평균 수리 시간에도 영향을 미칩니다. (6) 처리속도PLC는 스캐닝 모드에서 작동합니다. 실시간 요구사항의 관점에서 볼 때 처리 속도는 최대한 빨라야 합니다. 신호 지속 시간이 스캔 시간보다 짧으면 PLC가 신호를 스캔할 수 없어 신호 데이터가 손실됩니다. 처리 속도는 사용자 프로그램의 길이, CPU 처리 속도, 소프트웨어 품질 등과 관련이 있습니다. 현재 PLC 접점은 빠른 응답과 빠른 속도를 가지고 있습니다. 각 이진 명령어의 실행 시간은 약 0.2~0.4Ls이므로 높은 제어 요구 사항과 빠른 응답 요구 사항이 있는 애플리케이션 요구 사항에 적응할 수 있습니다. 스캐닝 주기(프로세서 스캐닝 주기)는 다음 요구 사항을 충족해야 합니다. 소형 PLC의 스캐닝 시간은 0.5ms/K를 넘지 않아야 합니다. 대형 및 중형 PLC의 스캔 시간은 0.2ms/K를 넘지 않습니다. 4. 모델 선택 (1) PLC의 종류PLC는 구조에 따라 일체형과 모듈형의 두 가지 범주로 구분됩니다. 적용 환경에 따라 현장 설치와 제어실 설치의 두 가지 범주로 나뉩니다. CPU 워드 길이에 따라 1비트, 4비트, 8비트, 16비트, 32비트, 64비트 등으로 구분됩니다. 적용 관점에서는 일반적으로 제어 기능이나 입력 및 출력 지점에 따라 선택할 수 있습니다. 일체형 PLC의 I/O 포인트는 고정되어 있으므로 사용자가 선택의 여지가 적고 소규모 제어 시스템에 사용됩니다. 모듈형 PLC는 다양한 I/O 카드 또는 플러그인 카드를 제공하므로 사용자는 제어 시스템의 I/O 지점을 합리적으로 선택하고 구성할 수 있습니다. 기능 확장은 편리하고 유연하며 일반적으로 대형 및 중형 제어 시스템에 사용됩니다. (2) 입력 및 출력 모듈 선택; 입력 및 출력 모듈의 선택은 애플리케이션 요구 사항과 일치해야 합니다. 예를 들어, 입력 모듈의 경우 신호 레벨, 신호 전송 거리, 신호 절연, 신호 전원 공급 방법 등 응용 요구 사항을 고려해야 합니다. 출력 모듈의 경우 선택할 출력 모듈의 유형을 고려해야 합니다. 일반적으로 릴레이 출력 모듈은 가격이 저렴하고 전압 범위가 넓으며 수명이 짧고 응답 시간이 긴 특성을 가지고 있습니다. 사이리스터 출력 모듈은 빈번한 스위칭 및 유도성 저역률 부하 상황에 적합하지만 가격이 더 비싸고 과부하 용량이 낮습니다. 출력 모듈에는 DC 출력, AC 출력 및 아날로그 출력도 있으며 이는 애플리케이션 요구 사항과 일치해야 합니다. 애플리케이션 요구 사항에 따라 지능형 입력 및 출력 모듈을 합리적으로 선택하여 제어 수준을 향상시키고 애플리케이션 비용을 줄일 수 있습니다. 확장 랙 또는 원격 I/O 랙이 필요한지 고려하십시오. (3) 전원 선택PLC의 전원 공급 장치는 장비 도입 시 제품 설명서의 요구 사항에 따라 PLC를 설계 및 선택하는 것 외에도 제품 설명서의 요구 사항에 따라 PLC의 전원 공급 장치를 설계 및 선택해야 합니다. 일반적으로 PLC의 전원 공급 장치는 국내 전력망의 전압과 일치하는 220VAC 전원 공급 장치로 설계 및 선택되어야 합니다. 중요한 애플리케이션의 경우 무정전 전원 공급 장치 또는 전압 안정화 전원 공급 장치를 사용해야 합니다. PLC 자체에 사용 가능한 전원 공급 장치가 있는 경우 제공되는 전류가 애플리케이션 요구 사항을 충족하는지 확인해야 하며, 그렇지 않으면 외부 전원 공급 장치를 설계해야 합니다. 오작동으로 인해 외부 고전압 전원이 PLC에 유입되는 것을 방지하기 위해 입력 신호와 출력 신호를 분리해야 하며 때로는 간단한 다이오드나 퓨즈 튜브를 사용하여 분리할 수도 있습니다. (4) 메모리 선택: 컴퓨터 일체형 칩 기술의 발전으로 인해 메모리 가격이 하락하고 있습니다. 따라서 응용 프로젝트의 정상적인 작동을 보장하려면 일반적으로 PLC 메모리 용량이 256개 I/O 포인트에 따라 최소 8K 메모리가 필요합니다. 복잡한 제어 기능이 필요한 경우에는 더 큰 용량과 더 높은 등급의 메모리를 선택해야 합니다. (5) 경제적 고려사항PLC를 선택할 때는 성능 대비 가격 비율을 고려해야 합니다. 경제성을 고려할 때, 애플리케이션의 확장성, 운용성, 입출력 비율 등의 요소도 함께 고려하여 비교하고 고려한 후 최종적으로는 더욱 만족스러운 제품을 선택해야 합니다.입력 및 출력 지점 수는 가격에 직접적인 영향을 미칩니다. 입력 및 출력 카드를 추가할 때마다 비용이 증가합니다. 포인트 수가 특정 값으로 증가하면 해당 메모리 용량, 랙, 마더보드 등도 그에 따라 증가합니다. 따라서 포인트 수의 증가는 CPU 선택, 메모리 용량, 제어 기능 범위 등에 영향을 미칩니다. 전체 제어 시스템이 보다 합리적인 성능 가격을 갖도록 추정 및 선택 시 이를 충분히 고려해야 합니다. 비율. 

설정 및 재설정 명령(SET/RST) (1) SET(설정 명령) 동작할 대상 요소를 설정하고 유지하는 기능입니다. (2) RST(리셋 명령)는 동작 중인 대상 요소를 리셋하여 클리어된 상태로 유지하는 명령입니다. SET, RST 명령을 사용하면 X0이 Normal Open되어 연결되면 Y0이 ON되어 이 상태를 유지합니다. X0의 연결이 끊어지더라도 Y0의 ON 상태는 변경되지 않습니다. X1이 정상적으로 열렸다가 닫혔을 때만 Y0이 OFF가 되어 이 상태를 유지합니다. X1이 정상적으로 열려 있고 연결이 끊겨도 Y0은 OFF 상태를 유지합니다. SET 및 RST 명령어 사용 지침: 1) SET 명령의 대상 원소는 Y, M, S 이고, RST 명령의 대상 원소는 Y, M, S, T, C, D, V, Z 입니다. RST 명령은 종종 클리어에 사용됩니다. D, Z, V의 내용을 저장하고 누적 타이머 및 카운터를 재설정하는 데에도 사용됩니다. 2) 동일한 대상 요소에 대해 SET 및 RST는 순서에 관계없이 여러 번 사용될 수 있지만 마지막으로 실행된 것이 유효합니다. 마스터 제어 명령(MC/MCR) 1) 공통 직렬 접점 연결에는 MC(Master Control Instruction)가 사용됩니다. MC 실행 후 왼쪽 부스바가 MC 접점 뒤로 이동합니다. 2) MCR (Master Control Reset Instruction) MC 명령어의 리셋 명령어로, 좌측 버스의 원래 위치를 복원하기 위해 사용되는 명령어이다. 프로그래밍에서는 여러 코일이 하나 또는 접점 그룹에 의해 동시에 제어되는 경우가 종종 있습니다. 각 코일의 제어 회로에 동일한 접점을 직렬로 연결하면 많은 수의 저장 장치를 차지하게 됩니다. 주 제어 명령을 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다. MC 및 MCR 명령어는 MC N0 M100을 사용하여 왼쪽 버스를 오른쪽으로 이동하므로 Y0 및 Y1은 X0의 제어를 받습니다. 여기서 N0은 중첩 수준을 나타냅니다. 중첩되지 않은 구조에서는 N0을 무제한으로 사용할 수 있습니다. MCR N0은 원래 왼쪽 버스 상태로 복원하는 데 사용됩니다. X0의 연결이 끊어지면 MC와 MCR 사이의 명령은 건너뛰고 아래쪽으로 실행됩니다. MC 및 MCR 명령어 사용 지침: 1) MC, MCR 명령의 대상 요소는 Y, M 이지만 특수 보조 릴레이는 사용할 수 없습니다. MC는 3개의 프로그램 단계를 차지하고 MCR은 2개의 프로그램 단계를 차지합니다. 2) 주 제어 접점은 래더 다이어그램의 일반 접점과 수직입니다. 주 제어 접점은 왼쪽 부스바에 연결된 상시 개방 접점이며 회로 그룹을 제어하는 주 스위치입니다. 주 제어 접점에 연결된 접점은 LD 또는 LDI 명령을 사용해야 합니다. 3) MC 명령의 입력접점이 끊어지면 MC, MCR의 Reset/Set 명령에 의해 구동되는 누적 타이머, 카운터, 구성요소는 이전 상태를 유지합니다. 누적되지 않는 타이머 및 카운터, OUT 명령에 의해 구동되는 구성 요소가 재설정됩니다. 22에서 X0의 연결이 끊어지면 Y0과 Y1이 OFF됩니다. 4) MC 명령어 영역에서 다시 MC 명령어를 사용하는 것을 네스팅(Nesting)이라고 합니다. 최대 네스팅 레벨 수는 8이며, N0순으로 숫자가 증가합니다.→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7. 각 레벨의 반환은 해당 MCR 명령을 사용하고 가장 큰 숫자를 가진 중첩 레벨에서 재설정됩니다. 차동 명령어(PLS/PLF) (1) PLS(상승 에지 차동 명령)는 입력 신호의 상승 에지에서 한 스캔 주기의 펄스 출력을 생성합니다. (2) PLF(하강 에지 차동 명령)는 입력 신호의 하강 에지에서 1 스캔 주기의 펄스 출력을 생성합니다. 신호의 에지는 차동 명령으로 감지되며 Y0의 상태는 설정 및 재설정 명령으로 제어됩니다. PLS 및 PLF 명령어 사용 지침: 1) PLS 및 PLF 명령어의 대상 요소는 Y 및 M입니다. 2) PLS 사용 시, 구동 입력이 ON 된 후 1 스캔 주기 내에만 대상 요소가 ON 되고, X0 의 상시 개방 접점이 Off 에서 On 으로 바뀔 때 M0 은 1 스캔 주기 내에만 ON 됩니다. PLF 명령을 사용할 경우 입력 신호의 하강 에지(falling edge)만 구동에 사용하고 나머지는 PLS와 동일합니다.