제어기기 – 프로세스의 정밀한 조절을 위한 핵심 장치
시퀀스 제어기기 는 공장, 산업 시설, 로봇 시스템, 자동차 생산 라인 등 다양한 분야에서 사용되는 핵심 장치 중 하나입니다. 이 장치는 연속적이고 정확한 일련의 작업이 필요한 프로세스에서 사용되어, 생산성 향상과 효율성을 극대화합니다.
주요 특징
순차적 제어 : 시퀀스 제어기기 는 입력된 명령이나 조건에 따라 작업이 순차적으로 진행되도록 보장합니다. 이는 생산 라인이나 프로세스에서 발생하는 다양한 작업들 간의 정확한 순서를 유지하는 데 중요합니다.
다양한 센서 및 입력 관리 : 센서 및 외부 입력을 통해 시스템 상태를 감지하고 분석하여, 그 결과에 따라 자동으로 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 자동화 시스템에서 효율적이고 정확한 제어를 가능케 합니다.
안전 및 비상 상황 대응 : 시퀀스 제어기기 는 안전 기준을 준수하며, 비상 상황이 발생할 경우에도 신속하고 적절하게 대응할 수 있는 기능을 갖추고 있습니다.
프로그래밍 가능성 : 다양한 프로그래밍 언어를 사용하여 시퀀스 제어기기 를 프로그래밍할 수 있습니다. 이는 시스템의 특정한 요구에 맞춰 유연하게 대응할 수 있게 합니다.
1. 제어기기
1-1. 계전기 ( Relay)
계전기란 전자력에 의해 접점을 개폐하는 기능을 가진 장치의 총칭이며, 유접점 시퀸스 제어에 사용되는 기기의 중추를 이루는 제어기기이다.
계전기의 접점은 전류가 흐르고 있을 때에만 동작하고 전류가 흐르지 않게 되면 스프링의 힘에 의해 원래 상태로 복귀하고 종류로는 직류용(DC 6∼100V)과 교류용(AC 6∼220V)이 있다. 핀수는 8핀(2c), 11핀(3c), 14핀(4c)가 있고 계전기 베이스을 사용하여 배선하고 계전기 핀을 베이스에 삽입하여 사용한다.
내부결선도에서 ① – ⑧ 은 타이머를 핀쪽에서 본 그림이고 ( ①은 좌측, ⑧은 우측에 위치 ), 계전기를 베이스에 결합시는 ( ①은 우측, ⑧은 좌측에 위치 ) 번호가 변경되므로 베이스만으로 작업시는 혼동이 없도록 주의한다. 이는 계전기, 타이머 등 베이스와 결합하여 사용하는 경우에 해당한다.
계전기, 타이머 등을 베이스 고정시에 베이스 가운데 홈 방향이 아래에 오도록 고정시켜야 한다.
(1) 계전기 내부도
(2) 계전기 a접점
계전기의 코일에 전류가 흐르지 않는 상태(복귀상태)에서는 가동접점과 고정접점이 떨어져 개로되어 있고 계전기의 코일에 전류가 흐르면(동작상태)에서는 가동접점이 고정접점에 접촉하게 되어 폐로 된다.
(3) 계전기의 b 접점
계전기의 코일에 전류가 흐르지 않는 상태(복귀상태)에서는 가동접점이 고정접점에 접촉하고 있어 폐로되어 있고 계전기의 코일에 전류가 흐르는 상태(동작상태)에서는 가동접점과 고정접점이 떨어져 개로되는 접점을 말한다.
(4) 계전기의 c 접점
하나의 가동접점을 공유하여 a접점과 b접점을 공유한 구조의 접점 복귀상태 에서는 가동접점이 상부의 고정접점에 접촉하여 b접점이 폐로상태, 하부 a접점은 떨어져 개로상태가 되며 동작상태 에서는 가동접점이 상부 b접점의 고정접점에서 떨어져 개로상태, 하부 a접점은 접촉하여 폐로되는 접점을 말한다.
1-2. 한시 계전기(Timer)
타이머는 전기적 또는 기계적 입력을 부여하면, 이미 정해진 시한이 경과한 후에 그 접점이 폐로 또는 개로하는 것으로서 인위적으로 시간지연을 만들어 내는 한시 계전기를 말한다. 타이머의 시간차를 만들어 내는 방법에 따라서 모터식 타이머, 전자식 타이머, 제동식 타이머 등이 있고 타이머의 출력 접점에는 동작시에 시간지연이 있는 것과 복귀시에 시간지연이 있는것이 있다.
① 한시동작 순시복귀형(on delay timer relay) – 입력신호가 들어오고 설정시간이 지난 후 접점이 동작하며 신호 차단시 접점이 순시 복 귀되는 형태
– a접점 : 코일이 여자 되면서부터 정해진 시간이 경과하면 닫히는 접점(닫힐 때 시간 지연이 있다.)
– b접점 : 코일이 여자 되면서부터 정해진 시간이 경과하면 열리는 접점(열릴 때 시간 지연이 있다.)
– 코일이 소자되면 즉시 접점이 여자전의 상태로 복귀한다.
② 순시동작 한시복귀형(off deray timer relay) – 입력신호가 들어오면 순간적으로 접점이 동작하며 입력신호가 소자하면 접점이 설정시간 후 동작되는 형태
③ 한시동작 한시복귀형 – 한시동작 순시복귀형과 순시동작 한시복귀형을 합성한 형태로 한시 접점이 일정주기로 a, b 접점을 교대로 동작하는 것으로 플리커 릴레이라고도 한다.
(1) 타이머의 종류별 특징
| 종류 | 작동원리 | 특 성 |
|---|---|---|
| 모터식 타이머 | 전기적인 입력 신호에 의해 전동기를 회전시켜, 그 기계적인 동작에 의해 소정의 시간이 경과한 후 개폐시킨다. | – 짧은 시간부터 장시간에 이르기까지 가능 – 동작 시간의 경과 표시가 가동지침에 의해 가능 – 온도변화, 전압 변동의 영향이 적다. |
| 전자식 타이머 | 콘덴서와 저항의 결합에 의해 충ㆍ방전 특성을 이용하여 소정의 시간 뒤짐을 취하고 전자 릴레이의 접점을 개폐시킨다. | – 미소시간 세트가 가능 – 고빈도의 동작이 가능하고, 기계적 수명이 길다 – 무접점 출력방식, 시간 세트부 분리방식이 가능 |
| 제동식 타이머 | 공기, 기름 등의 유채에 의한 제동을 이용하여 시간뒤짐을 취하고, 이것과 전자 코일을 결합시켜 접점을 개폐시킨다. | – 공기식에서는 조작 회로가 개방된 다음, 한시동작하는 방식이 가능 – 동작 시간의 정밀도가 떨어진다. |
[ 표 4-4 ]
(2) 타이머 회로 연결시 주의사항
타이머 회로는 타이머를 베이스에 결합하여 사용하며 베이스 단자에 전선을 접속하여 회로를 구성한다.
(3) 타이머 내부결선도
(4) On-Delay 타이머 (한시동작 순시복귀 접점회로)
입력신호가 들어오고 설정시간이 지난 후 동작하며 신호 차단시 순시복귀되는 형태이다.
a접점 : 코일이 여자 되면서부터 정해진 시간이 경과하면 닫히는 접점(닫힐 때 시간 지연이 있다.)
b접점 : 코일이 여자 되면서부터 정해진 시간이 경과하면 열리는 접점(열릴 때 시간 지연이 있다.) 코일이 감자되면 즉시 접점이 여자전의 상태로 복귀한다.
1-3. 카운터
각종 센서와 연결하여 길이 및 생산 수량등의 숫자를 셀 때 사용하는 용도로 카운터는 가산(Up), 감산(Down), 가ㆍ감산용이 있으며이 되며 입력신호가 들어오면 출력으로 수치를 표시한다. 입력이 되는 펄스신호를 가하는 것을 Set, 취소(복귀)신호에 해당 되는 것을 Reset이라고 한다. 계수 방식에 따라서는 수를 적산하여 그 결과를 표시하는 적산 카운터와 처음부터 설정한 수와 입력한 수를 비교하여 같을 때 출력신호를 내는 프리셋 카운터(Free Set Counter)가 있으며, 출력방법으로는 계수식과 디지털식이 있다.
(1) 내부 회로
(2) 용어 설명
① COUNT INPUT : 입력신호가 들어오면 수치를 COUNT하여 출력해준다.
② RESET : 초기 상태로 COUNT 수치를 되돌려준다.
4-4. Floatless Switch (액면제어용)
플로트레스 계전기라고도 하며, 공장등에 각종 액면제어를 필요시 사용하며, 농업용수, 정수장, 오수처리장 및 일반 가정의 상하수도에 다목적으로 사용된다. 소형 경량화 되어 설치가 편리하며, 입력전압은 220[V]이며, 전극전압(2차전압)은 AC8[V]로 동작된다. 응답시간의 동작은 80[mS]이하, 복귀는 160[mS]이하이다. 출력 릴레이의 기계적 수명은 500만회 이상, 전기적 신호는 20만회이상[1800/시간]이다. 종류로는 플로우트식, 압력식, 전극식, 전자식 등이 있으며, 베이스에 삽입하여 8핀과 11핀 등이 있다.
(1) 외부 접속도
(2) 동작방법(8핀)
- 수면이 E1에 도달하면 모터펌프가 자동 정지되며 E2이하로 되면 모터펌프는 자동 시동됩니다. 모터 운전시 적색 LED 가 점멸 (OFF) 됩니다.
[급수 결선도]
- 수면이 E1에 도달하면 모터펌프가 자동 시동되며 E2이하로 되면 모터펌프는 자동 정지됩니다. 모터 운전시 적색 LED 가 점등 (ON) 됩니다.
[배수 결선도]
마치며
시퀀스에 사용되는 제어기기는 여러 종류가 있으며, 여러곳에 적용하여 사용을 할 수 있습니다.
적용 분야
제조업 및 생산 공정 : 생산 라인에서 제품이나 부품의 조립, 가공, 포장 등 다양한 작업을 정확한 순서에 따라 제어함으로써 생산성을 향상시킵니다.
로봇 시스템 : 로봇의 동작을 세밀하게 제어하여 정밀한 작업 수행이 가능하도록 합니다.
자동차 생산 라인 : 차량의 조립 공정을 정확하게 조절하여 품질 향상과 생산 효율성을 극대화합니다.
에너지 관리 시스템 : 발전소나 에너지 생산 시스템에서 발전기, 터빈 등을 효율적으로 제어하여 에너지 소비를 최적화합니다.
시퀀스 제어기는 현대 자동화 시스템에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있으며, 더 나은 생산성과 효율성을 위해 계속해서 발전하고 있습니다.
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