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소개
01
이 것은 8부 시리즈 첫 번째 에피소드입니다.
02
이 시리즈는 프로그래밍 가능 논리 제어기, 또는 일반적으로 PLC로 알려져 있는 것에 관한 것입니다.
PLC이 무엇인지 물어보셨나요?
간략히 말해, 그것은 다목적 프로그래밍 산업 제어 장치입니다.
그들은 공장, 유틸리티 및 산업 기계가 제어되어야 하는 모든 곳에서 산업 전반에 걸쳐 사용됩니다.
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그들은 자동 산업 장비용으로 특별히 설계된 하드웨어, 소프트웨어 및 개발 환경의 완전히 통합된 시스템입니다.
그들을 설명하는 가장 쉬운 방법은 먼저 그들을 앞선 역사적 배경에 대해 이야기하는 것일 것이다.
04 자동화의 초기 단계
아마도 당신은 19세기 초의 자카드 직기와 그 직기에 사용된 펀치 카드에 대해 들어본 적이 있을 것이다. 이는 컴퓨팅으로 이어지게 된 기술 중 하나였다.
그러나 여기에서의 목적을 위해, 그 중요성은 그것이 초기 형태의 산업 자동화 제어 시스템이었기 때문이다. 결국 그것은 공장의 기계를 제어하고 있었다.
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다른 유형의 기계들에서, 복잡한 기계의 다양한 부품이 조율된 방식으로 움직이게 하는 일반적인 순수 기계적 방법은 축과 캠의 사용이었다.
축이나 축들에 연결된 기어들로 구성된 캠의 시리즈는 기계의 부품을 움직이게 하고, 밸브를 켜거나 끄고, 기계의 부품들을 전반적으로 조율할 수 있었다.
20세기 초 공장에 전기의 사용이 확산되면서, 이제 새로운 전기 기술을 사용하여 제어 및 자동화 기능을 수행할 수 있게 되었다.
06 릴레이 논리의 배경
이 글에서는 전자기어 용어를 설명해야 할 것입니다. PLC를 이해하기 위해서는 이러한 용어와 그 개념을 이해하는 것이 필수적이기 때문입니다. PLC는 그 이전 버전의 진화형이며, 동일한 용어를 사용합니다.
PLC를 앞선 것은 일반적으로 "리레이 논리"라고 알려진 것이었다.
7. 릴레이는 무엇인가?
리레이는 전기적 흐름을 감지하고 제어하는 전기기계 장치입니다.
릴레이에는 "코일"이 있는데, 이름에서 알 수 있듯이 도선 코일입니다.
코일을 전기로 자극하면, 즉 전류를 적용하면, 그것은 자석을 형성합니다.
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이 전자 자석은 한 암을 끌어들입니다.
암페어(armature)는 후기가 전기로 활성화될 때 코일(coil)에 끌리는 움직이는 금속 조각입니다.
릴레이가 활성화되는 것을 '닫기'라고 합니다.
비활성화하는 것을 '열기'라고 합니다.
이러한 상태의 대체 명칭은 각각 "끌어 들임"과 "떠남"입니다.
09
암페어는 한 개 이상의 접점에 부착됩니다.
접점은 마치 스위치와 같습니다.
스위치가 한 방향으로 회전하면 전기 경로가 닫히고 전류가 흐를 수 있습니다.
다른 방향으로 회전하면 전기 경로가 끊기고 전류 흐름이 중단됩니다.
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접점은 일반적으로 열려 있을 수 있으며, 이 경우 릴레이가 켜질 때 경로가 닫히고 전류가 흐를 수 있습니다.
다른 방법으로는, 그것들은 정상적으로 닫힐 수 있으며, 그 경우 경로는 닫히고 릴레이가 꺼질 때 전류가 흐를 수 있습니다.
릴레이는 여러 접촉을 가질 수 있으며, 이는 일반적으로 정상적으로 열림과 정상적으로 닫힘을 포함합니다.
이러한 용어들, 코일, 접촉, 정상적으로 열림, 그리고 정상적으로 닫힘을 기억하세요.
11. 락팅 릴레이는 무엇인가요?
락팅 릴레이라는 특별한 종류의 릴레이가 있습니다.
이것은 릴레이 제어 회로에서 간혹 사용되었지만, 실제 PLC에 대해 이야기할 때 그 개념이 더 중요해질 것입니다.
락팅 릴레이는 두 개의 코일을 가지고 있습니다.
한 코일은 릴레이를 켜거나 "설정"하는 데 사용됩니다.
다른 코일은 릴레이를 "리셋"하거나 끄는 데 사용됩니다.
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릴레이는 기계적 잠금 메커니즘 또는 세트를 유지(또는 다른 말로 하면 닫힌) 상태인 채로 두는 데 사용되는 자석 중 하나를 가지고 있습니다. 심지어 세트 코일이 전원이 차단되더라도 말이죠.
릴레이를 "열리"시키기 위해 리셋 코일을 활성화해야 합니다.
잠금 릴레이는 기계가 전원을 끄더라도 마지막 상태를 유지하는 메모리 비트에 상응합니다.
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잠금 릴레이는 릴레이 논리 회로가 마지막 상태를 기억하는 것이 중요한 응용 프로그램에 사용되었습니다.
릴레이 제어 회로에서는 비용과 복잡성이 더 높기 때문에 자주 사용되지 않지만, PLC 프로그램에서 세트와 리셋 명령이 제공되어 소프트웨어에서 유사한 비용 고려 사항 없이 동일한 기능을 수행할 때 더 광범위하게 사용될 개념이었습니다.
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따라서 PLC 프로그램에서 세트와 리셋은 실제 릴레이를 사용할 때보다 훨씬 더 자주 사용될 것입니다.
기억해야 할 용어 목록에 잠금, 해제, 세트 및 리셋을 추가하세요.
15개는 컨택터(Contactor)란 무엇인가?
나중에 언급될 수 있는 또 다른 용어를 지금 말하겠습니다.
이는 "컨택터"입니다.
컨택터는 기본적으로 큰 릴레이(relay)입니다.
일반적으로 모터와 히터와 같은 큰 전기 부하를 제어하는 데 사용됩니다.
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작은 릴레이는 보통 "릴레이"라고 부르거나 때로는 "제어 릴레이"라고 부릅니다.
이들은 논리 회로를 만들거나 조명이거나 공기 또는 유압 밸브와 같은 작은 전기 부하를 제어하는 데 사용됩니다.
이게 많은 전문 용어로 보일 수 있지만, 제가 적절한 컴퓨터의 비유를 사용할 테니 조금만 기다려 주세요.
17개의 입력 및 출력 장치
유용한 일을 하고 싶다면, 당신은 어떤 I/O가 필요할 것입니다.
일반적인 입력 장치는 다음과 같습니다.
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버튼
이러한 버튼은 운영자가 기계에 특정 작업을 수행하도록 명령하기 위해 눌러집니다.
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선택 스위치
이러한 스위치는 일반적으로 회전되어 켜거나 끄고 그 자리에 유지됩니다.
이러한 것들은 여러 위치를 가질 수 있으며, 각 위치는 별도의 입력을 활성화할 수 있습니다.
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조종등. 운영자에게 피드백을 제공하기 위해 사용되는 조명입니다.
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한계 스위치.
기계적 스위치로, 기계 부품이 작동하는 대신 운영자가 이를 작동시킵니다.
이는 기계의 다양한 부품이 특정 시점에 어떤 위치에 있는지 결정하는 데 사용될 수 있습니다.
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근접 센서.
본질적으로 고체 상태의 한계 스위치로, 마모와 손상이 적어 기계적 스위치보다 더 신뢰할 수 있습니다.
종종 비공식적으로 "프로시"라고 불립니다.
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솔레노이드 밸브.
이러한 것들은 전자기 코일이 활성화되는 방식으로 릴레이와 유사합니다.
그러나 다른 전기 접촉을 활성화시키는 대신, 공기 또는 유압 밸브를 활성화시킵니다.
이 밸브는 일반적으로 공기 또는 유압 유체를 실린더 내 피스톤을 움직이게 하여 기계의 기계적 부품을 움직이게 합니다.
일반적인 기계는 근접 센서와 솔레노이드 밸브가 아주 많습니다.
24 릴레이 논리
이러한 입력과 출력은 모두 어떤 종류의 논리를 필요로 합니다.
이것이 제어 릴레이가 등장한 이유입니다.
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한 전기 장치의 출력이 다른 전기 장치를 제어할 수 있다는 것이 트랜지스터와 비슷하게 들린다면, 릴레이는 전자 트랜지스터의 유사하다고 할 수 있습니다.
그러나 트랜지스터는 20세기 중반에 발명된 반면, 릴레이는 19세기 중반부터 존재했습니다.
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트랜지스터와 마찬가지로, 릴레이 네트워크에 논리 코딩을 할당하고 스위치와 기타 입력 장치로부터 입력을 결합할 수 있습니다.
센서와 릴레이를 올바른 순서로 연결하면 기계 자동 제어를 위한 복잡한 작동 시퀀스를 생성할 수 있습니다.
27개 릴레이 보울 논리
릴레이 접점을 직렬로 연결하면 "그리고" 조건이 생성됩니다.
병렬로 연결하면 "또는" 조건이 생성됩니다.
일반적으로 닫힌 릴레이 접점은 "아니오" 조건을 생성합니다.
릴레이의 자체 접점을 코일 회로로 다시 피드백하면 릴레이가 자체 상태를 기억할 수 있습니다.
따라서 각 릴레이는 부울 논리 회로에서 하나의 논리 비트라고 생각할 수 있습니다.
28개의 타이머와 카운터
특별한 타이밍 릴레이는 릴레이가 작동하거나 비작동하고, 접점이 닫히거나 열리는 사이에 시간 지연을 만들기 위해 사용될 수 있습니다.
작동 후 지연을 부과하는 타이밍 릴레이는 "온 딜레이 타이머"입니다.
비작동 후 지연을 부과하는 타이밍 릴레이는 "오프 딜레이 타이머"입니다.
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타이밍 릴레이는 종종 공기 방식으로 제작되었습니다.
그들은 작은 고무 베어링이 조절 가능한 개구부를 통해 공기를 천천히 누출시키는 것을 가지고 있었습니다.
베어링은 유형에 따라 릴레이가 열리거나 닫히는 것을 방지할 것이고, 충분한 공기가 누출되어 닫히거나 열릴 때까지 말입니다.
더 높은 정확도나 더 긴 시간 지연이 필요한 경우 모터 구동 시계 타이머가 사용될 수 있습니다.
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특정 횟수만큼 입력을 켜거나 끄도록 요구하는 특수 카운터 릴레이가 사용될 수 있습니다.
카운터는 일반적으로 미리 설정된 수치에 도달하기 전까지 카운트업하기 위해 래치 메커니즘을 사용했습니다.
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후기의 타이밍 및 카운팅 릴레이는 전자 타이머와 카운터를 사용했지만, 이 기술은 릴레이 논리가 쇠퇴하던 시점에 상대적으로 늦게 도입되었습니다.
32개의 전기 패널
많은 수의 릴레이가 큰 전기 실루엣에 장착된 패널에 장착되며, 그 사이에 케이블이 연결되고, 한계 스위치, 밸브 및 머신에 장착된 다른 장치에도 연결됩니다.
33. 논리 회로 설계
논리 또는 프로그램은 장치 선택과 그 사이에 연결된 케이블을 통해 인코딩됩니다.
논리를 설계하고 문서화하기 위해 설계자는 전기 도면을 작성합니다.
이러한 도면들은 두 가지 다른 스타일 중 하나를 따릅니다.
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한 스타일에서 교류 전력의 경우 열과 중립 또는 직류 전력의 경우 양성과 음성인 두 전선은 도면 페이지의 양쪽 측면에 수직 선으로 그려집니다.
이러한 수직 선은 "레일"이라고 불립니다.
그 후 수평선으로 페이지를 가로질러 왼쪽에서 오른쪽으로 버튼, 스위치, 릴레이 접점과 릴레이 코일 또는 조종등 사이의 연결이 그려집니다.
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릴레이 코일과 릴레이 접점 사이의 물리적 연결은 일반적으로 도면에 표시되지 않지만, 버튼이나 다중 접점을 가진 선택 스위치의 경우 표시될 수 있습니다.
대신 릴레이 코일과 연관된 접점이 어떤 스위치나 릴레이, 또는 버튼인지는 라벨이나 이름으로 확인해야 합니다.
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장치에 대한 표준 명명 규약은 여기서는 언급하지 않겠습니다.
그러나 이는 릴레이 코일이 도면 세트에서 한 페이지에 있고, 접점들은 도면 세트의 다른 곳에 있을 수 있음을 의미한다.
릴레이 코일 옆에 교차 참조를 작성하는 것이 관례였으며, 이는 도면에서 접점이 어떻게 사용되는지를 나열했다.
37 계단 단계
실질적으로 이는 논리 도면이 여러 독립적인 수평 배선 세트와 접점으로 구성되어, 마치 사다리의 계단처럼 보일 수 있음을 의미했다.
따라서 이러한 도면들은 "사다리 다이어그램" 또는 "사다리 도면"으로 알려지게 되었다.
수평 요소들은 "계단"으로 알려져 있다.
38 표준 기호
각 장치 유형은 표준 기호를 가지고 있어, 한눈에 그것이 무엇인지 알 수 있었다.
예를 들어, 릴레이 코일은 원형이었다.
일반적으로 열려 있는 릴레이 접점은 와이어 회로에서 끊긴 부분을 분리하는 두 개의 수직 선이었다.
일반적으로 닫혀 있는 릴레이 접점은 단순히 일반적으로 열려 있는 접점 위에 대각선으로 그은 선이었다.
39 논리 흐름
관례상 도면은 상단에서 하단으로, 좌에서 우로 읽었다.
실제 운영에서는 병렬로 일어날 수 있었고, 두 개의 병렬 운영 중 하나가 먼저 완료되는 것에 의존하는 결과를 초래할 수 있었으므로, 이를 "릴레이 레이스"라고 부르는 것을 피해야 했다.
릴레이 레이스는 먼저 완료된 운영에 따라 예측할 수 없는 결과를 초래할 수 있으므로 피해야 한다.
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엔지니어, 기술자, 전기 기술자들은 이러한 계단 도면을 읽고 이해하는 데 능숙해져야 했으며, 이를 통해 장비 설계와 문제 해결을 해야 했다.
경험이 많은 사람에게 이 도표를 읽고 이해하는 것은 두 번째 본능이 되었습니다.
41 DIN 도표
저는 도표가 두 가지 스타일로 나뉘어 있다고 언급했습니다.
다른 스타일은 DIN으로 알려져 있으며, 독일 표준 연구소(Deutsches Institut fur Normung)를 의미합니다.
이는 기본적으로 한쪽 면을 뒤집은 사다리 도표로, 레일이 수평으로 왼쪽에서 오른쪽으로, 단계가 수직으로 위에서 아래로 뻗어 있습니다.
저는 완전한 내용을 위해 DIN 도표를 언급했지만, 여전히 DIN 스타일을 사용하여 배선 문서를 작성하는 국가들도 계단 논리가 전자식으로 전환되면서 수직 사다리를 사용합니다.
42 전자 논리 게이트와의 비교
전자 게이트(and, or, nand, nor)에 익숙한 경우, 위의 일부 개념이 익숙하게 느껴질 것입니다.
일부 개념은 진정으로 유사합니다.
그러나 이러한 전기기계적 관습은 고체 상태의 존재를 앞섰습니다.
43
도면들도 완전히 다른 원칙을 따릅니다.
고체 상태 논리 게이트 도면들은 복잡한 연결을 가진 단일 장치에 입력과 출력을 함께 묶어 보여줍니다. 반면 전기 계단 도면들은 그들을 분리하는데, 이는 여러 매우 중요한 결과를 가져옵니다.
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첫째, 연결 도면을 그리는 것을 크게 단순화시킵니다.
둘째, 입력과 출력을 물리적 포장보다는 기능에 따라 묶을 수 있게 합니다.
셋째, 도면들을 많은 작은 표준 크기의 시트로 퍼뜨릴 수 있게 하여, 관련 계단들을 한눈에 볼 수 있게 합니다.
이러한 세 가지 요소는 물리적 릴레이가 소프트웨어에 의해 대체될 때 큰 의미를 가졌습니다.
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역사적 기원 및 발전 45
기원
아무도 산업 릴레이 논리가 처음 도입된 때나 장소를 아는 사람은 없는 것 같습니다.
가장 좋은 추측은 20세기 초 공장 전기화 보급 이후 어느 시점이라는 것입니다.
증기력 시대에서의 자동화는 주로 샤프트에 장착된 기계적 카ムの 프로파일에 의존하는 것으로 보였습니다.
대부분의 정보원들은 릴레이 논리가 1940년대나 50년대까지 널리 보급되었을 것으로 확신하는 것 같습니다.
46 고체 상태
트랜지스터의 도입은 제어 목적상 릴레이를 즉시 대체하지 않았습니다.
릴레이는 직접적으로 상당한 양의 전력을 처리할 수 있는 능력을 가지고 있었으며, 이를 통해 입력과 출력을 직접 인터페이스할 수 있었습니다.
트랜지스터는 그 자체로 릴레이를 삽입해야 했을 것이고, 이는 부품 수를 증가시키고 시스템을 복잡하게 만들었을 것입니다. 이는 거의 혜택이 없었습니다.
47
릴레이를 제어 논리에서 대체하기 위해 설계된 고체 상태 논리 모듈이 개발되었지만, 이러한 모듈은 널리 사용되지 않았습니다.
이러한 고체 상태 논리 모듈은 여전히 서로 간의 배선 연결이 필요했으며, 이는 전기 기계적 릴레이에 비해 그들의 장점을 제한했습니다.
여러 회사들이 다양한 전기 기계적 제어 릴레이 가족을 개발했으며, 이러한 릴레이들은 매우 견고하고 신뢰할 수 있었지만, 다소 비쌌습니다.
48 결론
이 에피소드에서 저는 다음에 대해 다루었습니다.
릴레이가 무엇인지.
일반적인 입력 및 출력 장치.
리레이가 부울 논리 시스템을 생성하는 데 어떻게 사용되는지.
리레이 논리 시스템 설계 및 이를 문서화하는 전기 도면.
리레이 논리 시스템의 간략한 역사.
기억해야 할 49 용어.
기억하기를 원할 수 있는 몇 가지 용어.
프로그래밍 가능 논리 컨트롤러, 또는 "PLC"
제어 리레이
코일
연락처
보통 열림
보통 닫힘
50
잠금 장치
잠금 해제
설정
재설정
51
지연 타이머
비활성 지연 타이머
카운터
버튼
조종등
한계 스위치
근접 스위치, 또는 "프록시"
계단 다이어그램
사다리 손잡이
사다리 계단
다음 에피소드 52
다음 에피소드에서 저는 다음에 대해 논의할 것입니다.
PLC의 기원
그들이 릴레이 논리에서 어떻게 진화했는지
어떻게 그리고 왜 물리적 릴레이와 배선이 소프트웨어의 가상 릴레이가 되었는지
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시각적 또는 그래픽 프로그래밍이 새로운 것이라고 생각했습니까?
다음 에피소드를 듣고 50년 전, 당신이 첫 번째 포트란(Fortran) 프로그램을 메인프레임(mainframe)에서 실행하려고 애쓰던 시절, 사람들이 공장에서 이를 하고 있었다는 것을 알게 되세요.
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이 것이 8부작 시리즈(8-part series)의 첫 번째 에피소드입니다.
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