PLC 회로 설계 AI(Analog Input), AO(Analog Output)

오늘은 PLC 회로 설계 두번째 시간입니다.

지난시간에 DI(Digital Input), DO(Digital Output)은 알아보았습니다. 혹시 못보신 분들은 아래 포스팅 링크를 참조해 주세요. 오늘은 AI(Analog Input), AO(Analog Output)만 알아볼 예정입니다.

그럼 바로 시작해 보겠습니다.

Digital과 Analog의 차이점은 알고 계신가요? 이 정도는 다들 알고 계시죠? Digital은 0 or 1로 대변되는 ON아니면 OFF인 신호를 이야기 합니다. 반면에 Analog는 연속성을 가지는 데이터를 의미합니다. 0 ~ 100까지의 range를 가진다고 하면 7이 될 수도 있고, 63이 될 수도 있지요. 이러한 어떤 범위를 가지는 신호를 Analog 신호라고 합니다. 그렇기에 Digital I/O 신호와는 약간 다릅니다. 스위치라는 개념이 없거든요.

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1. Analog Input

먼저 Analog Input 모듈 결선방법입니다. 크게 어려운것은 없습니다. 어차피 2가닥만 연결하면 되는거거든요. 다만 우리가 Analog signal에는 보통 차폐가 되는 Shield cable을 사용합니다. 그래서 접지를 따로 처리를 해 주어야 합니다. 도면으로 표현하자면 아래와 같습니다.

제일 위에 엑스표시가 된 원이 Field Instrument라고 생각하시면 됩니다. 거기서 FR-CVVS 케이블로 연결되어 판넬 터미널 단자에 연결된 것입니다. 터미널 단자에 연결된 포인트가 계기 1대당 3포인트씩이죠? 하나는 Earth(접지)인데 케이블 처리 모습을 보시면 아시겠지만 Shield를 단말처리하여 접지처리 해 준 것입니다.

그리고 SPD는 Surge Protector 입니다. Analog Card는 비싸거든요. 그만큼 소중히 다루어 주어야 합니다. Surge Protector는 외부에서 인입되는 과도전압, 및 전류를 감쇄시키고 차단시켜서 PLC를 보호해 주는 역할을 합니다. 자 그리고 외부전원을 이용하여 구성을 하고 마지막으로는 PLC AI Card에 연결되어 있네요. 이걸 이해하기 쉽게 그림으로 나타내면 아래와 같습니다.

SMPS가 DC24V Power Supply 입니다. 빨간색이 플러스 단자이며 Surge Protector를 거쳐서 Terminal 단자를 지나 Field Instrument로 연결됩니다. 그리고 Field Instrument에서 나온 케이블은 Terminal 단자를 거쳐서 Surge Protector를 지나 PLC로 연결되고 SMPS의 파란색이 마이너스 단자이며 이 부분은 PLC로 직접 연결되어 폐루프를 완성하게 됩니다. 어렵지 않죠? 머릿속으로 이미지를 상상하며 트레이닝 해 보시면 됩니다.

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2. Analog Output

Analog Output은 더 간단합니다. 외부 전원도 사용하지 않고 내부 전원으로 폐루프를 구성해주기만 하면 됩니다. 그래서 제일 깔끔하고 간단합니다. 아 물론 외부전원을 별도로 카드에 연결시켜 주어야 하는 경우도 있습니다. 그건 메이커마다 사양이 다르니 카달로그를 참조하셔야 합니다.

폐루프를 구성하는 도면은 아래와 같습니다.

위 도면은 윗부분의 하얀색 네모박스 부분이 PLC AO Card 입니다. Shield 접지를 제외하고는 Field Equipment까지 2가닥이 쭈~~욱 가서 연결됩니다. 중간에 Surge Protector도 있네요. 하지만 AI나 AO나 Surge Protector는 옵션사항입니다. 저는 사용하는 것을 좋아합니다. Surge로 인해서 PLC Card가 소손되면 원인을 규명하기 애매하거든요. 그래서 저는 사용하는 편입니다. ㅎㅎ

그럼 이 내용을 그림으로 한번 나타내어 볼까요?

쉽죠?? 전혀 어렵지 않습니다. 위와 같은 경우 SMPS에서 전원을 PLC Card로 해주고 PLC Card를 통해서 루프 파워를 만들어 Field Equipment를 제어해 주는 Analog Signal을 내보내게 됩니다. 이렇게 오늘은 AI, AO Point 회로 설계방법에 대해서 한번 알아보았습니다. 아 참고로 이야기 하자면 이렇게 구성하는 방법은 2wire 방식입니다. 4wire 방식도 있지만 잘 사용하지 않습니다. 4wire 방식의 경우 Field Instrument나 Equipment에 전원을 따로 넣어주기 때문에 케이블이 4가닥이라서 4wire라고 부르는데.. 한번 생각해 보십시오. 아니 굳이?? 4가닥을 깔 필요가 있나?? 라는 의문이 들지 않습니까? 물론 4wire 방식이 꼭 필요할 때도 있습니다. 지금 딱 생각나는 건 Safety와 결합할때 4wire가 필요한 경우가 종종 있습니다. 그렇지만 일반적일때는 2wire가 훨씬 가성비가 좋습니다. 다음에 기회가 되면 4wire도 한번 소개해 드리겠습니다. 4wire는 메이커마다 결선방식이 달라서 예시로 쓸만한 프로젝트를 하게 되면 하나씩 설명드리겠습니다.

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그럼 오늘은 여기까지 하겠습니다.

감사합니다.