MELSEC Q 에서는 전압, 전류 온도 등의 아날로그 입출력 신호를 취급하는 아날로그 인텔리전트 모듈의 종류는
A/D 변환모듈- 외부에서 입력되는 전압, 전류 등의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 모듈
D/A 변환모듈 - CPU에 설정된 디지털 데이터를 전압, 전류 등의 아날로그 데이터로 변환하여 외부로 출력하는 모듈
온도조절 모듈 - PLC에서 지령온도와 외부의 온도센서의 온도(아날로그데이터)를 기준으로 조작량을 연산해 출력하여 외부기기의 온도가 지령온도가 되도록 하는 모듈
온도입력 모듈 - 외부의 온도센서의 아날로그 데이터(온도에 비레하는 전압, 전류)를 디지털 데이터(온도)로 변환하는 모듈
인버터의 구성
1. 아날로그량(Analog Quantity)
연속적인 물리량을 수치로 표현한 것을 아날로그 량 이라 한다. 아날로그는 크기가 연속적으로 변하는 값, 전압,전류,온도,속도 압력, 유량 등 일반적인 물리량이 이에 해당된다. 예를 들면 온도는 아래와 같이 시간과 함께 연속해서 변화한다.
연속해서 변화하는 온도를 직접 아날로그 입력모듈에 입력할 수 없기 때문에 온도의 변화에 비례하는 전압 또는 전류로 변환하는 트랜스듀서 사용해 아날로그 입력 모듈에 입력한다. 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는데 아날로그 입력신호를 표본화(Sampling), 양자화(Quantizing), 부호화(Binary Encoding)을 거쳐 이진 디지털 신호(Binary Digital Signal) 로 변환한다.
2. 디지털량 (Digital Quantity)
디지털은 아날로그의 반대되는 개념으로 0과 1만의 숫자를 가지고 표현한 데이터나 물리량의 표현을 디지털 량이라 한다. 디지털은 0과 1의 두 가지 숫자만을 가지고 모든 수를 표현하는 방법을 의미한다. 디지털 량은 0과 1이 연속되는 하나의 스트링으로 구성된다. 디지털량은 바이너리(2진수) 또는 BCD코드로 표현된다.
3. A/D 변환 모듈 및 D/A변환 모듈이 필요로 하는 이유
PLC는 0과 1로 구성된 디지털 값을 다루는 제어기기로 아날로그 값을 직접 입력할 수 없다. 따라서 트랜스듀서를 이용해 아날로그 값을 전압 또는 전류로 변환하고, 전압 또는 전류 값에 비례하는 디지털 값으로 변환하는 장치를 A/D변환 모듈이라 한다. D/A 변환 모듈은 PLC가 출력하는 디지털 값에 비례하는 전압 또는 전류로 변환하는 장치이다. 밸브의 개폐시스템이나 모터의 속도를 제어하는 제어기기 대부분이 전압 또는 전류의 변화 따라 작동하도록 설계되어 있다. 따라서 이러한 제어기기를 제어하기 위해 전압 또는 전류신호를 사용하는데, 전압 또는 전류로 동작하는 제어기기를 제어하기 위해 필요한 모듈이 D/A변환 모듈이다.
4. A/D, D/A 변환 모듈의 분해능
A/D 및 D/A변환 모듈의 성능을 평가할 때, 분해능과 변환속도는 가장 기본적인 성능 지표이다. 변환속도는 주어진 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환 또는 디지털 값을 아날로그 신호로 변환하는데 걸리는 시간을 의미하고, 분해능은 신호를 어느정도 세밀하게 분해할 수 있는지는 나타내는 성능 지표이다.
분해능은 비트수로 표현하며 2의 제곱으로 표시된다. 예를 들면, 8비트의 A/D 및 D/A 변환기는 2^8/1 = 256/1 단계로 신호를 분해할 수 있다. 예를 들면 8비트의 분해능을 가진 A/D변환 모듈에 입력 가능한 아날로그 전압이 0~5V이면, 5V의 입력 전압을 256단계로 구분하여 디지털 신호로 변환한다는 의미이다. 따라서 비트수가 클수록 좀 더 세분하게 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환 가능하다는 의미이다.
5. 인텔리전트 모듈 A/D
미쓰비시 PLC의 인텔리전트 모듈은 자체적으로 CPU를 가지고 있어 PLC CPU와 관계없이 독자적으로 작업을 수행할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 하지만 인텔리전트 모듈이 동작하기 위해서는 반드시 PLC CPU의 허락을 받은 일에 대해서만 독자적으로 수행가능 하고, 수행한 일의 결과에 대해서는 반드시 PLC CPU에 보고하도록 시스템이 구성되어 있다. 회사에서 근무하는 사원의 예를 가지고 인텔리전트 모듈의 동작 원리를 살펴보면, 사원은 상사가 지시한 일을 하도록 되어있다. 즉 상사가 사원에게 일을 지시하면 그때부터 사원은 독자적으로 상사가 지시한 일을 처리한 후, 그 결과를 상사에게 보고한다. 이 때 상사는 사원이 정확하게 일을 할 수 있도록 사전에 일의 처리 방법 및 범위를 명확하게 지시해야 사원이 일을 신속하고 정확하게 처리할 수 있다. 또한 사원은 상사로부터 지시받은 업무에 대해서는 자신에게 부여된 권한의 범위 내에서는 상사의 도움 없이 독자적으로 일을 처리하게 된다. 그리고 처리된 결과는 반드시 상사에게 보고하도록 되어 있다. 인텔리전트 모듈은 사원에 해당되고, PLC CPU는 상사에 해당된다고 볼 수 있다. 즉 PLC CPU에서 인텔리전트 모듈이 처리해야 할 일의 범위를 명확하게 정의(스위치 설정 및 버퍼 메모리 설정에 해당) 한 후, 인텔리전트 모듈에게 일의 처리를 지시(PLC의 입출력신호에해당) 하게 되면, 인텔리전트 기능모듈은 PLC CPU가 처리한 일을 독자적으로 수행한 후, 결과를 보고(버퍼메모리에 해당)하게 되는 순서로 동작한다.
