PLC 시스템의 디지털 및 아날로그 I/O: 모든 엔지니어가 알아야 할 사항

~ 안에 PLC 시스템이산 입출력은 상태 및 제어를 위한 이진 온/오프 신호를 처리하며, 여기에는 존재 감지, 시작, 정지 및 경보 발생 등이 포함됩니다. 한편, 아날로그 입출력은 공정 변수의 연속 측정 및 비례 제어에 사용됩니다. 

디지털 및 아날로그 입출력(I/O)은 PLC가 주변 환경과 통신하는 방식을 결정합니다. 즉, I/O에 문제가 생기면 PLC도 통신할 수 없게 됩니다. PLC I/O 모듈 순식간에 전체 조립 라인을 멈춰 세울 수 있습니다. 따라서 제때 교체품을 구하는 것이 매우 중요합니다.

대부분의 PLC는 DI, DO, AI, AO의 네 가지 유형의 신호를 사용합니다. 이 신호들의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 디지털 및 아날로그 입출력 적합한 모듈을 선택하고 한 번에 정확하게 배선하는 데 도움을 드리겠습니다.

이 가이드는 각 I/O 유형을 명확하게 설명합니다. 신호 선택, 일반적인 배선 오류, 그리고 교체 모듈을 신속하게 구하는 방법에 대해 다룹니다.

입출력(I/O) 유형 네 가지는 무엇인가요?

모든 PLC는 입력 및 출력 신호를 통해 프로세스를 제어합니다. 사용하는 신호 유형은 현장 장치의 기능에 따라 전적으로 결정됩니다.

다음은 네 가지 입출력 유형입니다.

디지털 입력(DI)

DI 신호는 ON 또는 OFF, 두 가지 상태만 가집니다. 현장 장치에서 이진 상태를 읽어옵니다.

• 일반적인 장치푸시 버튼, 리미트 스위치, 근접 센서, 비상 정지 버튼.
• 공통 전압: 24VDC (대부분의 산업 현장); 120VAC 및 5VDC TTL도 사용 가능.
• 예로봇이 작동하기 전에 컨베이어 게이트가 열려 있는지 닫혀 있는지를 감지합니다.

당신의 디지털 입력 모듈 센서의 로직 타입(예: PNP(소싱) 또는 NPN(싱킹))과 일치해야 합니다. 로직 타입을 일치시키지 않는 것이 DI 회로에서 가장 흔한 배선 오류입니다.

디지털 출력(DO)

DO 신호는 부하를 완전히 켜거나 완전히 끄는 역할을 합니다. 출력을 변조하거나 변화시키지는 않습니다.

• 일반적인 장치: 솔레노이드 밸브, 릴레이 코일, 표시등, 모터 시동 접촉기.
• 출력 유형릴레이(AC 또는 DC 부하 처리), 트랜지스터(고속 DC 스위칭), 트라이액(AC 부하 처리).
• 예포장 검사 지점에서 공압 솔레노이드를 작동시켜 실린더를 확장하는 것.

모듈의 채널별 정격 전류를 항상 준수하십시오. 정격 전류를 초과하면 출력 회로가 손상됩니다.

아날로그 입력(AI)

AI 신호는 단순히 켜짐/꺼짐 상태가 아니라 전체 범위에 걸쳐 값을 나타내는 연속적인 측정값을 전달합니다.

• 일반적인 장치압력 트랜스미터, 유량계, 온도 센서(4-20mA 출력).
• 신호 표준: 4-20mA(전류 루프) 및 0-10V(전압).
• 해결: 12비트(4,096단계) 또는 16비트(65,536단계)는 사용 대상에 따라 다릅니다. 아날로그 입력 모듈 선택된.
• 예탱크 충전 레벨을 모니터링하는데, 4mA는 0%, 20mA는 100%로 표시됩니다. PLC는 이 값을 공학 단위로 변환합니다.

아날로그 출력(AO)

AO 신호는 PLC에서 최종 제어 요소로 가변 명령을 전송합니다.

• 일반적인 장치: 가변속 드라이브 (가변 주파수 드라이브), 비례 제어 밸브, 포지셔너.
• 예VFD 속도 기준 입력에 13.6mA를 출력하여 펌프를 60% 속도로 작동시키도록 명령합니다.

아래 표는 네 가지 유형을 모두 요약한 것입니다.

디지털 입출력과 아날로그 입출력 중 어떤 것을 선택해야 할까요?

다음 중에서 선택하세요 디지털 및 아날로그 입출력 이는 현장 장치가 두 가지 상태 사이를 전환해야 하는지 아니면 범위를 측정해야 하는지를 결정하는 것을 의미합니다. 

결정을 내릴 때 고려해야 할 요소는 다음과 같습니다.

• 상태가 이진수(존재 또는 부재, 열림 또는 닫힘, 실행 중 또는 중지)일 때는 디지털 I/O를 사용하십시오.
• 압력, 유량, 온도 또는 속도와 같은 변수를 측정하거나 제어해야 할 때는 아날로그 입출력을 사용하십시오.
• 대부분의 실제 기계는 두 가지 유형을 동시에 사용합니다. 예를 들어, 디지털 출력은 펌프를 작동시키고 아날로그 출력은 속도를 설정합니다.

Allen-Bradley 1769 정밀 아날로그 I/O 모듈

제조업체: 앨런-브래들리
모델컴팩트로직스 1769 아날로그 I/O 모듈
작동 전압전압: 24V DC (범위: 10.2~26.4V DC)
응답 시간: 0.3ms (저항 부하) / 3.0ms (용량성 부하)

제품 보기

4-20mA vs. 0-10V: 어떤 신호 표준을 사용해야 할까요?

아날로그 I/O를 사용하기로 결정했다면, 올바른 신호 표준을 선택해야 합니다. 산업 자동화에서 가장 일반적인 두 가지 옵션은 다음과 같습니다.

대부분의 현장 배선에는 4~20mA를 사용하십시오. 전류 루프 설계로 전자기 간섭(EMI)에 강하고 단선을 자동으로 감지합니다. 4mA 미만의 판독값은 배선 결함 또는 트랜스미터 고장을 나타냅니다.

제어 캐비닛 내부의 짧은 구간에는 0~10V를 사용하십시오. 배선이 간단하고 비용도 적게 들지만, 단선 시 0V로 측정되어 유효한 0V 신호와 동일하게 나타납니다. 따라서 단선을 자동으로 감지할 수 없습니다.

항상 다음 사항을 확인하십시오. 아날로그 입력 모듈‘설치하기 전에 입력 범위가 송신기의 출력 사양과 일치하는지 확인하십시오.

다음은 평가 기준에 대한 요약입니다.

PLC I/O 모듈 배선 시 일반적인 주의 사항

배선 오류는 시운전 중 I/O 모듈 고장의 주요 원인입니다. 장비를 보호하고 반복적인 가동 중단을 방지하려면 다음 예방 조치를 따르십시오.

일반 규칙

1. 터미널을 연결하거나 분리하기 전에 PLC 랙과 모든 현장 장치의 전원을 차단하십시오.
2. 전원을 공급하기 전에 DC 전원 공급 장치의 극성을 확인하십시오. 극성이 반대로 연결되면... 디지털 입력 모듈 입력 회로를 즉시 파괴합니다.
3. 최대 입력 전압 및 전류 정격을 확인하십시오. PLC IO 모듈 라벨을 붙이세요. 절대 초과하지 마세요.
4. 모든 전선의 양쪽 끝에 단자 번호를 표시하세요. 이렇게 하면 나중에 문제 해결 시 시간을 크게 절약할 수 있습니다.

디지털 I/O 배선

1. 배선 전에 NPN 또는 PNP 토폴로지를 확인하십시오. 센서와 모듈의 로직 유형이 일치하지 않으면 입력이 작동하지 않습니다.
2. 디지털 출력으로 스위칭되는 유도 부하에는 플라이백 다이오드(DC 회로) 또는 스너버(AC 회로)를 설치하십시오. 솔레노이드와 모터에서 발생하는 전압 스파이크는 출력 모듈을 손상시킬 수 있습니다.
3. 모든 DO 채널 부하를 합산합니다. 합계가 모듈의 정격 연속 전류 출력보다 낮은지 확인합니다.

아날로그 I/O 배선

1. 케이블 실드는 제어판 쪽에서만 접지하십시오. 양쪽 끝을 모두 접지하면 접지 루프가 발생하여 아날로그 신호에 50/60Hz 노이즈가 유입됩니다.
2. 아날로그 케이블은 VFD 출력 케이블 및 고전압 전원 배선에서 최소 150mm 이상 떨어뜨려 놓아야 합니다.
3. 배선 후 교정을 확인하십시오. 4mA는 공정 영점과 같아야 하고, 20mA는 공정 최대값과 같아야 합니다.

PLC I/O 모듈 구매 방법

잘못된 교체 모듈을 사용하면 시간이 낭비되고 재시작이 지연됩니다. 주문하기 전에 다음 네 가지 사항을 확인하십시오.

1. 정확한 부품 번호를 확인하십시오. 입력 전압, 채널 수 및 버스 버전의 사소한 차이로 인해 모듈이 랙과 물리적 또는 논리적으로 호환되지 않을 수 있습니다. 
2. 신호 유형과 범위를 확인하십시오. 교체품 아날로그 입력 모듈 원본과 동일한 신호 범위(4-20mA 또는 0-10V) 및 해상도를 지원해야 합니다.
3. NPN/PNP 구성을 확인하십시오. 잘못된 로직 유형을 주문하면 해당 모듈의 모든 필드 센서를 다시 배선해야 합니다.
4. 펌웨어 호환성을 확인하십시오. 일부 교체 부품이 있습니다. PLC IO 모듈 일부 변형 모델은 CPU 펌웨어 업데이트가 필요합니다. 재부팅 일정에 이 점을 고려하십시오.

결론

이해 디지털 및 아날로그 입출력 더 빠르고 자신감 있는 결정을 내릴 수 있도록 도와줍니다.

디지털 신호는 이진 전환을 처리하고, 아날로그 신호는 연속 변수를 측정하고 제어합니다. 대부분의 자동화 시스템은 이 두 가지 신호가 함께 작동해야 합니다.

Simply Buy Global은 ISO 9001 국제 품질 경영 인증 및 유럽 CE 표준을 준수합니다. 당사는 PLC I/O 모듈을 항공 화물 및 국제 특송을 통해 전 세계로 배송합니다. 따라서 납기를 몇 주에서 며칠로 단축하고 비용이 많이 드는 공장 가동 중단을 방지할 수 있습니다.