PLC 지능형 모듈이란 무엇입니까?
기능 모듈 또는 지능형 모듈은 자체 CPU, 시스템 프로그램, 메모리 및 PLC 시스템 버스에 연결된 인터페이스를 갖춘 독립적인 컴퓨터 시스템입니다. PLC 시스템의 모듈로서 버스를 통해 PLC와 연결되어 데이터를 교환하며 PLC의 조정 및 관리하에 독립적으로 작동합니다.
PLC에는 고속카운팅 모듈, PID 제어 모듈, 모션 제어 모듈, 인터럽트 제어 모듈 등 다양한 종류의 특수 기능 모듈이 있습니다.
산업 제어 분야에서 PLC가 광범위하게 적용 및 개발됨에 따라 제조업체에서는 기능을 강화하고 적용 범위를 확장하기 위해 사용자가 선택할 수 있는 많은 특수 기능 모듈을 개발했습니다.
1) 아날로그 입력/출력 모듈
아날로그 입력 모듈은 온도, 압력, 유량, pH, 변위 등과 같은 공정 제어에 널리 사용됩니다. 해당 전압 및 전류 아날로그 양은 특정 작업(예: PID)을 통해 처리되어 특정 목적(예: 일정한 온도, 일정한 전압 등)을 달성하기 위해 생산 프로세스를 제어합니다. 아날로그량은 센서와 트랜스미터에 의해 표준 신호로 변환됩니다. (IEC 표준 4~20mA는 전류 신호 또는 1~5V, -10~10V, 0~10V의 DC 전압 신호입니다.) 입력 모듈은 A/D 변환기를 사용하여 이를 디지털 수량으로 변환하고 처리를 위해 CPU 모듈로 보냅니다. 따라서 아날로그 입력 모듈을 A/D 변환 입력 모듈이라고도 합니다.
아날로그 출력 모듈은 CPU 모듈에서 처리된 바이너리 디지털 신호를 아날로그 전압 또는 전류로 변환한 후 이를 이용해 액츄에이터를 제어하는 모듈입니다. 따라서 아날로그 출력 모듈을 D/A 변환 출력 모듈이라고도 합니다.
간단히 말하면 아날로그 I/O 모듈의 주요 임무는 A/D 변환(아날로그 입력)과 D/A 변환(아날로그 출력)을 완료하는 것입니다.
소형 PLC에는 아날로그 I/O 모듈이 없거나 채널 수가 제한된 8비트 A/D 및 D/A 모듈만 있는 경우가 많습니다. 대형 및 중형 PLC는 수백 또는 수천 개의 아날로그 채널로 구성될 수 있습니다. D/A, A/D 변환기는 12비트입니다. 아날로그 I/O 모듈의 입출력 신호는 전압 또는 전류일 수 있으며 0~5V, 0~10V, 1~5V, 4~20mA와 같은 단극성 또는 ±5V, ±10V와 같은 양극성일 수 있습니다. 일반적으로 다양한 범위의 전류 또는 전압을 입력할 수 있습니다.
2) 고속 카운터 모듈
고속 카운터 모듈은 산업 제어 분야에서 일반적으로 사용되는 지능형 모듈 중 하나입니다. 이는 프로세스 제어 변수(예: 위치 신호, 속도 값, 유량 값 누적 등)를 PLC로 보낼 수 있습니다. 이러한 매개변수의 변경 속도는 매우 빠르며 펄스 폭은 PLC 스캔 주기보다 작습니다. 입력/출력 신호가 일반 스캔에 따라 처리되면 일부 매개변수가 손실됩니다. 따라서 이러한 매개변수를 계산하기 위해 PLC와 독립적으로 계산되는 고속 카운터가 사용됩니다. 고속 계수 모듈은 수만Hz 또는 심지어 메가헤르츠의 펄스를 계수할 수 있습니다. 카운터의 현재 값이 사전 설정된 값보다 크거나 같으면 출력이 구동됩니다(이 프로세스는 PLC 스캐닝 프로세스와 아무 관련이 없으며 로드가 시간에 맞춰 구동되도록 보장합니다).
3) PID 프로세스 제어 모듈
PID(비례/적분/미분) 제어 모듈은 그림과 같이 지속적으로 변화하는 아날로그 양에 대한 폐루프 제어를 구현하는 지능형 모듈입니다. 그림 1-2-8이 표시됩니다. PID 모듈은 프로세스 조절기로 볼 수 있습니다. 일반적으로 여러 개의 폐쇄 루프를 제어할 수 있는 PID 모듈에는 폐쇄 루프 제어 계산을 위한 입력/출력 인터페이스와 CPU가 있습니다.
4) 인터럽트 입력 모듈 및 고속 응답 모듈
인터럽트 입력 모듈은 고속 응답 제어 시스템에 적합합니다. 프로세스 제어는 인터럽트 입력 신호를 받은 후 실행 중인 메인 프로그램을 일시 중지하고 실행이 완료된 후 복귀하여 메인 프로그램을 계속 실행합니다.
빠른 응답 모듈의 기능은 일반 스위칭 I/O 모듈의 기능과 유사합니다. 이들 간의 주요 차이점은 동일한 조건에서 빠른 응답 모듈이 입력량의 변화를 출력량에 더 빠르게 반영할 수 있다는 것입니다.
스캔 작업 방식으로 인해 PLC의 입력량과 출력량 사이에 지연이 발생합니다(일반적으로 입력량의 변화는 1스캔 주기까지 출력에 반영되지 않습니다).
이 지연은 최대 2개 스캔 주기 이상일 수 있습니다. 빠른 응답 모듈을 사용하여 빠른 입출력 제어가 가능합니다. 모듈 출력 응답의 지연은 회로의 하드웨어에 의해서만 영향을 받으며 PLC 스캔 주기에는 영향을 받지 않습니다. 즉, 모듈의 출력은 입력 수량에 의해 직접 제어되며 사용자 프로그램에 의해서도 제어됩니다.
5) 모션 제어 모듈
모션 제어 모듈은 펄스를 출력하여 위치 이동량과 이동 속도를 제어하며, 단일 좌표 제어와 이중 좌표 제어로 나눌 수 있다. 이중 좌표 제어는 좌표 동작 조정을 실현할 수 있습니다. 이는 실제로 PLC 모션 제어 모듈을 통해 구현되는 NC(수치 제어) 기술입니다.
위치 제어는 일반적으로 서보 모터를 구동 장치로 사용하는 폐쇄 루프 제어를 채택합니다. 스테퍼 모터를 구동 장치로 사용하는 경우 개방 루프 제어 또는 폐쇄 루프 제어를 사용할 수 있습니다. 모듈은 메모리를 사용하여 주어진 동작 곡선을 저장합니다. 모듈은 위치 센서로부터 현재 위치 값을 얻고 이를 주어진 값과 비교합니다. 비교 결과는 서보 모터 또는 스테퍼 모터의 구동 장치를 제어하는 데 사용됩니다.
6) 통신 모듈
PLC의 통신 모듈은 근거리 통신망의 네트워크 인터페이스에 해당합니다. 통신 데이터 모듈 버스와 PLC의 호스트 컴퓨터를 통해 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 통신 프로토콜을 구현합니다. PLC의 통신 모듈에는 일반적으로 다른 PLC 지능형 제어 장비 또는 컴퓨터와 통신하기 위해 통신 모듈의 선택 스위치를 통해 선택할 수 있는 여러 인터페이스가 장착되어 있습니다.