2-0. 왜 Sensor의 이해가 필요한가?

• PLC에서 올라온 Sensor의 값이 어떻게 연결 되고 변환 되었는지 알고 있어야 한다. 
• 현장의 값과 다른 경우, 무엇이 문제인지 알려면 기본적인 지식이 있어야 한다. 
• PLC Engineer와 원활한 소통을 위해서 Sensor의 이해가 필요하다. 

 

PLC 프로그램을 하다보면

아날로그 입력을 받아 처리하는 경우가 있을 것입니다.

아날로그 입력은 디지털(ON,OFF) 입력과는 달리 연속적인 값을 받아야 하는데요.

대표적으로 압력, 높이, 무게, 온도등이 해당됩니다.

이러한 값을 받아 PLC에서 정확하게 프로그램하기 위해서는

두가지 개념을 이해해야 합니다.

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첫째는 스케일(scale) 입니다.

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스케일은 범위를 말하는데요.

공학을 공부하거나 현장에서 기계설비를 다루는 사람들은

바늘계기를 가리키며 "풀스케일(full scale)이 얼마인가?"라고 묻곤 합니다.

풀 스케일은 그림에서 보듯이 최대로 표시할 수 있는 범위를 의미합니다.

이처럼 각종 센서들이 유효하게 측정할 수 있는 범위가 어디까지인지

제품사양서를 통해 반드시 확인해야 하는 것입니다.

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둘째는 분해능(resolution) 입니다.

센서로부터 입력되는 연속적인 신호(아날로그 신호)를

PLC의 아날로그 입력모듈에서 얼마만큼 작게 쪼개서 표시할 수 있는가를 확인해야 합니다.

분해능이 높을수록 정밀한 값을 표시할 수 있을것입니다.

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예를 들어

10bar의 압력을

PLC에서

10개로 쪼갤수 있다면 1bar, 2bar, 3bar와 같이 표시될 것이고,

100개로 쪼갤수 있다면 0.1bar, 0.2bar, 0.3bar와 같이 더 정밀한 값으로 표시할 수 있을 것입니다.

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자, 스케일(scale)과 분해능(resolution)을 이해하셨다면

SMC 압력센서와 미쯔비시 PLC 아날로그 입력모듈을 가지고

실제 프로그램까지 작성해보도록 하겠습니다.

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압력센서는

PSE564-01 로 선정하였습니다.

아래 사양서를 확인해 보도록 하겠습니다.

위 사양서에서 빨간색 부분을 보시면

센서의 스케일(범위)이 0kPa~500kPa까지이며,

출력이 1~5V 범위라는 것을 알 수 있습니다.

이와같이 센서가 가지는 측정 스케일과 출력신호 스케일을 정확히 파악 하셔아 합니다.

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PLC는 FX2N-8AD로 선정하였습니다.

위 사양서에서 빨간색 부분을 보시면

입력범위는 -10V ~ 10V(전체 범위는 20V)이고

분해능은 2가지가 있습니다.

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1) 20V를 8000개로 쪼갤수 있는 경우(일반분해능)

2) 20V를 32000개로 쪼갤수 있는 경우(고분해능)

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여기서는 일반분해능을 선택하겠습니다

20V를 8000개로 쪼갤경우 2.5mV단위로 표시되게 됩니다.

그런데 센서출력은 1~5V이므로

PLC에서 사용되는 값의 범위는 400~2000이 될 것입니다.

이와같이 PLC의 분해능과 입력범위에 대해서 정확히 파악 하셔야 합니다.

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그러면 센서의 스케일과 PLC의 분해능에 따른 입력범위를 가지고 새로운 그래프를 그려보면

PLC 아날로그 입력모듈을 통해 읽혀지는 값이 400이면 현재 압력이 0kPa이고,

2000이라면 500kPa이라는 것을 알수 있습니다.

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이 그래프를 계산식으로 표현하면

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y = a(x-400) (a는 기울기 또는 gain값으로 500/1600 = 0.3125가 됩니다.)

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예제)

x가 1200일때

y = 0.3125 x (1200-400)

= 250

즉, PLC 아날로그 입력값이 1200일때 250kPa이라는 압력값을 얻을수 있습니다.

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PLC프로그램은 아래와 같습니다.

빨간색 원을 보면 아날로그 입력값이 1200일때 250으로 계산됩니다.

빨간색 네모를 보면 기울기 0.3125를 곱하지 않고

3125를 곱한 후 10000으로 나누어 주었습니다.

PLC에서 실수형 연산보다는 정수형 연산이 편하기 때문입니다.

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