PLC 제어 시스템의 릴레이 논리 설명

최신 PLC 제어 시스템 기술은 전기 기계 장치 시대의 개념인 릴레이 로직을 기반으로 구축되었습니다. 이 프로그래밍 방법은 물리적 릴레이, 코일 및 접점의 작동 방식을 디지털 방식으로 복사합니다.

자동화 분야에 종사하는 사람이라면 누구나 이 원칙을 이해해야 합니다. 이는 오늘날 사용되는 가장 일반적인 PLC 프로그래밍 언어인 래더 다이어그램(LD)의 기초를 형성합니다. 이 개념을 익히면 현재 작동 중인 대부분의 제어 시스템을 읽고, 쓰고, 수정할 수 있습니다.

이 가이드는 기본 원칙부터 전문가 사용까지 안내합니다. 우리는 다음을 탐구할 것입니다:

하드와이어 릴레이 시스템으로 제어가 시작된 방법.

물리적 부품이 디지털 PLC 명령이 되는 방식입니다.

래더 로직을 사용하여 주요 제어 회로를 구축하는 방법.

피해야 할 고급 방법과 일반적인 실수.

PLC- 기반 시스템이 더 잘 작동하는 이유

하드와이어드 재단

PLC가 존재하기 전에 산업 제어는 전선과 전기 기계 릴레이의 물리적 미로를 의미했습니다. 이러한 기초를 이해하면 디지털 로직으로의 전환을 쉽게 이해할 수 있습니다.

물리적으로 배선된 제어 시스템은 물리적 부품을 사용하여 의사 결정 회로를 생성합니다.- 주요 구성 요소는 전기 기계 릴레이입니다.

릴레이 코일을 통해 전류가 흐르면 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 뼈대라고 불리는 작은 금속 조각을 끌어당깁니다. 전기자는 전기 접점을 물리적으로 움직여 회로를 닫거나 엽니다.

이러한 연락처의 상태는 다음과 같이 중요합니다.

상시 열림(NO):릴레이 코일에 전원이 공급되지 않으면 접점은 열린 상태로 유지됩니다. 코일에 전원이 공급될 때만 전류가 흐르도록 닫힙니다.

평상시 닫힘(NC):릴레이 코일에 전원이 공급되지 않으면 접점은 닫힌 상태로 유지되어 전류 흐름을 허용합니다. 코일에 전원이 들어오면 회로를 차단하기 위해 열립니다.

물리적 배선이 논리를 만들어냈습니다. 두 개의 접점을 직렬로 연결하면 AND 게이트가 생성됩니다.-전원을 전달하려면 둘 다 닫혀야 합니다. 병렬로 연결하면 OR 게이트가 만들어지며-어느 쪽이든 전력을 전달할 수 있습니다. 복잡한 시스템에는 수십 개의 릴레이와 지점-대-배선 웹이 필요했습니다. 이 모든 것이 대형 제어 캐비닛을 가득 채웠습니다.

PLC로 변환

PLC 제어 시스템은 배선된 전체 패널을 가져와 소프트웨어로 다시 만듭니다. 물리적 릴레이, 접점 및 와이어는 메모리 비트 및 논리적 명령이 됩니다. PLC의 프로세서는 이러한 명령을 차례로 실행합니다.

이 디지털 번역은 래더 로직 프로그래밍의 핵심을 형성합니다. 각 물리적 구성 요소에는 직접적인 디지털 일치가 있습니다.

검사-켜기/정상 열림(XIC / --| |--) 연락처:가장 기본적인 지시사항입니다. 메모리 비트의 상태를 확인합니다. 비트가 1이면 명령은 "참"입니다. 비트가 0이면 "거짓"입니다.

검사-꺼짐 / 평상시 닫힘(XNC / --|/|--) 연락처:이 명령은 반대 방향으로 작동합니다. 메모리 비트가 0이면 "true"입니다. 비트가 1이면 "false"입니다. 이는 오류 방지 논리 및 중지 버튼에 필수적입니다.{3}}

산출코일(OTE / --( )--): 이 명령어는 메모리 비트에 씁니다. 논리 렁에서 XIC와 XNC 접점의 조합이 "true"인 경우 OTE 명령은 해당 비트를 1로 설정합니다. 이는 코일에 "에너지를 공급"합니다.

이러한 명령어는 PLC의 입출력(I/O) 모듈을 통해 실제 세계에 연결된 메모리 비트와 함께 작동합니다. 입력 비트(예: I:0/0)는 물리적 입력 터미널의 전압 상태를 보여줍니다. 출력 비트(예: O:0/0)는 물리적 출력 터미널의 상태를 제어합니다.

실질적인 구현

이론은 적용할 때 기술이 됩니다. 이제 이러한 디지털 구성 요소를 결합하여 래더 로직에서 작동하는 제어 회로를 구축할 수 있습니다.

시작/중지 봉인-In

목표는 순간적인 시작 버튼을 사용하여 모터를 켜는 것입니다. 누군가가 순간 정지 버튼을 누를 때까지 모터는 계속 켜져 있습니다. 이것은 디지털 방식으로 재현된 고전적인 "3{2}}와이어 제어" 회로입니다.

논리는 "밀봉-" 또는 "걸쇠" 개념을 사용합니다. 일반적으로 열린 "Start_Button" 접점은 일반적으로 닫힌 "Stop_Button" 접점과 직렬로 연결됩니다. 이는 "모터" 출력 코일로 연결됩니다.

핵심 부분: "모터" 출력 자체에 연결된 상시 개방 접점이 "Start_Button" 접점과 병렬로 연결됩니다.

작업자가 "Start_Button"을 누르면 렁이 true가 됩니다. "모터" 코일에 전원이 공급됩니다. 다음 PLC 스캔에서는 이제 "모터" 접점도 참입니다. 이는 논리 흐름에 대한 병렬 경로를 생성합니다. 운영자는 "Start_Button"을 놓을 수 있으며 회로는 자체 접점을 통해 "봉인된-상태"를 유지합니다. 회로를 끊는 유일한 방법은 "Stop_Button"을 누르는 것입니다. 이렇게 하면 상시 폐쇄 접점이 열리고 모터가 꺼집니다.

안전 인터록

목표는 안전 가드가 열려 있는 경우 기계의 작동을 멈추는 것입니다. 이는 운영자를 보호합니다. 이는 PLC 제어 시스템 내 연동의 기본 적용입니다.

모터의 출력 코일과 직렬로 가드 도어 스위치를 나타내는 명령을 배치합니다. 최대한의 안전을 위해 도어에는 물리적인 상시 닫힘 리미트 스위치를 사용합니다. 이 스위치는 PLC 입력에 연결됩니다.

래더 로직에서는 이 입력에 대해 XIC(Examine If Closed) 접점을 사용합니다. 가드 도어가 물리적으로 닫히면 NC 스위치도 닫힙니다. PLC 입력이 ON이고 XIC 접점이 참이며 모터가 작동할 수 있습니다.

작업자가 문을 열면 물리적 NC 스위치가 열립니다. PLC 입력이 꺼지고 XIC 접점이 거짓이 되며 논리 단계가 중단됩니다. 그러면 모터 코일이 즉시 꺼지고 안전-상태가 됩니다.

타이머 및 카운터

PLC는 기본 릴레이 시스템에는 간단하지 않은 강력한 명령을 제공합니다. 타이머와 카운터가 대표적인 예입니다.

타이머 켜짐-지연(TON)은 작업을 지연시킵니다. 예를 들어, 누군가가 시작 버튼을 누른 후 펌프는 30초 동안 작동해야 합니다. TON 명령어에는 활성화 입력이 있으며 단계가 참일 때 시간을 추적합니다. 누적 시간이 미리 설정된 값(예: 30초)에 도달하면 "완료" 비트(DN)가 true가 됩니다. 이 DN 비트는 다른 로직을 접점으로 제어할 수 있습니다.

CTU(Count{0}}Up) 카운터는 이벤트를 추적합니다. 포토-아이 센서를 사용하여 컨베이어 라인에서 병 수를 세는 것을 상상해 보세요. CTU 명령은 단계 논리가 거짓에서 참으로 바뀔 때마다 누산기 값을 증가시킵니다. 누산기가 사전 설정된 값에 도달하면 해당 "완료" 비트가 참이 됩니다. 이를 사용하여 컨베이어를 정지하거나 전환기 게이트를 작동할 수 있습니다.

나란히-비교-

PLC의 성능을 제대로 이해하기 위해 간단한 컨베이어 제어 시스템에 대한 두 가지 방법을 비교해 보겠습니다. 작업: 컨베이어는 "시작" 버튼으로 시작하고 "정지" 버튼으로 정지합니다. 또한 끝에 있는 사진-눈이 2초 이상 가려지면 중지됩니다.

전통적인 하드배선계전기개략도:

이를 위해서는 적당히 복잡한 패널이 필요합니다. 시작/중지 로직(CR1)을 위한 릴레이, 별도의 조정 가능한 타이밍 릴레이(TR1), 포토{3}}아이 로직(CR2)을 위한 또 다른 제어 릴레이가 필요합니다. 배선이 복잡할 것입니다. 시작 버튼은 CR1에 전원을 공급하고 CR1의 접점을 밀봉합니다. 중지 버튼을 누르면 밀봉이 해제됩니다. 사진{10}}눈은 타이밍 릴레이 TR1에 에너지를 공급합니다. 2초 후 TR1의 접점이 회로를 열어 주 모터 접촉기를 끕니다. 문제를 해결하려면 여러 구성 요소의 여러 지점에서 전압을 확인하는 멀티미터가 필요합니다.

동등한PLC래더 논리 프로그램:

이를 위해서는 두세 가지 간단한 논리 단계만 필요합니다.

렁 1:컨베이어 모터 로직의{0}}전형적인 시작/중지 씰입니다.

렁 2:포토아이 입력의 상시 개방 접점은 2초 사전 설정으로 TON 타이머를 활성화합니다.

렁 1(수정):타이머의 "완료" 비트(T4:0/DN)의 상시 폐쇄 접점이 모터 출력 코일과 직렬로 추가됩니다.

사진의-눈이 가려지면 타이머가 시작됩니다. 2초 동안 차단된 상태로 유지되면 타이머의 완료 비트가 true가 됩니다. 모터 렁의 NC 접점이 열리고 컨베이어가 정지합니다. 깨끗하고 시각적이며 추가 구성 요소가 필요하지 않습니다.

기본을 넘어서

작업 논리를 작성하는 것이 첫 번째 단계입니다. 강력하고 전문적이며 유지 관리 가능한 논리를 작성하려면 시스템 작동 방식에 대한 더 깊은 이해가 필요합니다. 또한 일반적인 실수를 피해야 합니다.

회로도 번역

오래된 배선 회로도를 PLC 제어 시스템으로 변환할 때 직접 변환하는 것은 위험할 수 있습니다. 회로의 모양뿐만 아니라 회로의 용도도 분석해야 합니다.

한 가지 주요 문제는 "몰래 경로"입니다. 물리적 다이어그램에서 전류는 때때로 접점을 통해 예상치 못한 병렬 경로를 찾을 수 있습니다. 이는 의도하지 않은 논리를 생성합니다. PLC는 위에서 아래로 한 번에 하나의 렁을 실행하므로 이러한 몰래 경로가 존재하지 않습니다. 부주의한 일대일-대-번역으로 인해 기계의 작동 방식이 바뀔 수 있습니다.

또 다른 문제는 경쟁 조건입니다. 물리적으로 배선된 회로는 물리적 릴레이 열기 및 닫기의 작은 지연에 의존할 수 있습니다. PLC는 스캔 속도가 너무 빠르기 때문에 이전의 느린 기계와는 다르게 조건을 평가할 수 있습니다. 이로 인해 진단하기 어려운 간헐적인 오류가 발생합니다.

PLC 스캔 시간

PLC는 즉시 작동하지 않습니다. 스캔 주기라고 하는 연속 루프에서 실행됩니다.

입력 읽기:모든 물리적 입력을 스캔하고 내부 메모리를 업데이트합니다.

논리 실행:래더 논리 프로그램을 위에서 아래로, 렁별로 해결합니다.

출력 쓰기:로직 실행 결과를 기반으로 모든 물리적 출력을 업데이트합니다.

이 스캔 시간은 밀리초 단위로 측정되지만 0은 아닙니다. 매우 빠른 입력 신호-한 스캔 주기보다 짧게 누르는 버튼-과 같은 신호는 완전히 놓칠 수 있습니다. PLC는 입력을 읽고 버튼을 눌렀다가 떼면 다음 입력 스캔에 의해 이벤트가 사라집니다.

한 시운전 프로젝트에서 기계가 시작되지 않는 경우가 있었습니다. 몇 시간 동안 배선을 확인한 후 과부하된 PLC의 단일 스캔 주기보다 순간적인 시작 버튼이 눌려졌다가 해제되는 속도가 더 빠르다는 것을 발견했습니다. 해결책은 ONS(일회성) 명령을 사용하여 버튼 누름을 내부 비트에 고정하는 것이었습니다. 이는 로직이 다음 스캔에서 이를 볼 수 있도록 보장했습니다. 이는 디자인에서 스캔 시간을 고려해야 하는 이유를 보여줍니다.

모범 사례

전문적인 래더 로직은 단지 기능에 관한 것이 아닙니다. 몇 년 후 문제를 해결해야 하는 사람이 명확해야 하며-그 사람이 바로 귀하일 수도 있습니다.

항상 기호와 설명을 사용하십시오. 모든 입력, 출력, 내부 비트, 타이머 및 카운터에는 설명이 포함된 이름(예: "Main_Conveyor_Motor_On")과 해당 목적을 설명하는 주석이 있어야 합니다. 이는 유지 관리 가능한 코드를 작성하는 데 가장 중요한 습관입니다.

관련 로직을 그룹화합니다. 모터 1의 모든 논리-시작/정지, 인터록 및 오류-는 프로그램의 한 섹션에 있어야 합니다. 이는 탐색하기 쉬운 논리적이고 책과 같은 구조를 만듭니다.

지나치게 복잡한 렁은 피하세요. 5개 접점 너비와 3개 깊이의 로직 단일 렁은 문제를 해결하기에는 악몽입니다. 여러 개의 간단한 단계로 나누는 것이 훨씬 낫습니다. 내부 비트(종종 "플래그" 또는 "마커"라고 함)를 사용하여 하나의 간단한 단계의 결과를 다음 단계로 전달합니다. 이 방식은 IEC 61131-3과 같은 표준에서 권장하는 구조화된 프로그래밍 원칙을 따릅니다.

확실한 승자

제어 로직을 위해 현대 PLC 제어 시스템을 기존의 물리적 배선 릴레이와 비교할 때 PLC의 장점은 압도적입니다.

배선 및 공간 감소:단일 소형 PLC와 해당 I/O 카드는 대규모 릴레이 캐비닛과 수 킬로미터에 달하는 전선을 대체합니다. 일반적인 제어판의 크기는 최대 60-80%까지 줄어들 수 있습니다. 이를 통해 인클로저 및 설치 비용이 크게 절감됩니다.

향상된 유연성:타이머를 5초에서 10초로 변경해야 합니까? PLC를 사용하면 소프트웨어 변경이 단 몇 초 만에 이루어집니다. 릴레이를 사용하면 물리적인 교체 및 재배선 작업이 됩니다.

고급 기능:PLC는 타이머, 카운터, 수학 연산, 데이터 로깅 및 네트워크 통신을 위한 기능을 내장{0}}제공합니다. 이러한 기능은 불가능하거나 엄청나게 비싸며 릴레이를 사용하면 복잡합니다.

향상된 신뢰성:PLC는 마모되거나 파손되거나 용접으로 인해 닫히는 움직이는 부품이 없는 고체{0}}상태 장치입니다. 이는 제어 시스템의 MTBF(평균 고장 간격)를 극적으로 증가시킵니다.

향상된 문제 해결:프로그래머는 실제 고전압 캐비닛에서 멀티미터를 사용하는 대신{0}}노트북을 연결하고 실시간으로 로직을 안전하게 모니터링할 수 있습니다.- 어떤 접점이 켜져 있거나 꺼져 있는지 화면에서 시각적으로 확인하면 문제를 더 빠르고 안전하게 진단할 수 있습니다.

초석 마스터하기

이 여정을 통해 우리는 물리적 릴레이의 클릭에서 최신 PLC의 깔끔하고 효율적인 코드로 이동했습니다. 우리는 릴레이 로직의 기본 개념이 어떻게 폐기되지 않고 디지털 환경 내에서 흡수되고 강화되는지 살펴보았습니다.

PLC 제어 시스템의 릴레이 논리 설명을 확실하게 파악하는 것은 시대에 뒤떨어진 기술이 아닙니다. 이는 효과적인 자동화 프로그래밍의 절대적인 초석입니다. 그것은 기계의 언어이다.

디지털 접점과 코일로 회로를 구축하는 방법, 타이머와 인터록을 구현하는 방법, 깨끗하고 유지 관리 가능한 코드를 작성하는 방법을 이해하면 힘을 얻을 수 있습니다. 현대 사회에 활력을 불어넣는 정교한 자동화 시스템을 설계하고 구축하고 문제를 해결할 수 있는 능력을 얻게 됩니다.

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