시퀀스 제어 개요와 시퀀스 기본회로

시퀀스 제어 개요와 시퀀스 기본회로

@  자동화(Automation)

고도의 생산성과 경제적 효과를 얻기 위해 자동적으로 제어하는일

 @ 자동화의 3A

1) FA(Factory Auto) : 공장 자동화
수주에서 출하까지의 생산 활동에 있어서 생산 시스템 전체의 효율적인 관리 및 제어를 행하는 것

2) OA(Office Auto) : 사무 자동화

3) HA(Home Auto) : 집 자동화

점의 자동화(1965~)	선의 자동화(1965~)	면의 자동화(1980~)	입체의 자동화(1986~)
설비의 근대화	성적화/자동화	OA/FA	CIM
기계화	라인화Conveyer	FMS무인화	정보의 자동화OA+FA+CAD

 

▣ 자동제어의분류

자동제어를 분류하는 방식에는 되먹임 제어(feedback control)와 시퀀스제어(sequence control)가 있다. 이 중 시퀀스제어란 미리 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 점차로 진행해 나가는 제어라 정의하고 있으며, 불연속적인 작업을 행하는 공정제어 등에 널리 이용된다.

이는 일종의 스위치나 버튼을 사용하여 전기회로의 부하를 운전하기도 하고, 부하의 운전상태나 고장상태를 알리기도 하는 일련의 제어를 말하는 것으로 근래에 사용되는 전기회로는 모두 이러한 시퀀스회로로 만들어져 있으며, 예로 빌딩이나 공장 등에서 엘리베이터를 움직이고 고장을 알리기도 하고, 세탁기, 냉장고, 자동판매기 등도 시퀀스로 움직이고 있다.

1) Feed Back Control : 각기의 단계에 있어서 그 단계에 만족하는 제어는 피드백에 의해 제어량을 목표 값과 비교하여 일치시키도록 정정 동작을 하는 제어이다. 무 접점 소자를 이용한 제어회로에는 PLC 등의 전자회로를 사용한 것이 있고, 유 접점 소자는 버튼스위치나 각종 계전기(Relay)를 사용한 것이다.

2) Sequence Control :시퀀스(Sequence)제어란 미리 정해진 순서, 또는 일정한 논리에 의해서 정해진 순서에 따라 제어의 각 단계를 차례로 진행해 가는 제어를 말합니다.즉, 시퀀스 제어란 다음 단계에서 행해야 할 제어동작이 미리 정해져 있어서전 단계에서의 제어동작을 완료한 뒤, 또는 동작 후 일정한 시간을 경과한 다음에,다음의 동작으로 이행할 경우나, 제어결과에 따라서 다음에 행해야 할 동작을선정해서 다음단계로 이행(Transition)하는 제어를 말하지요.
다시말해 순서제어에 조건제어(Timer, Limit Switch..)를 합한 것이라 생각하면 됩니다.

시퀜스의 종류

- 유접점 시퀀스 
- 무접점 시퀀스 
- Logic 시퀀스

유접점 시퀀스(Relay Sequence)란 제어계에 사용되는 논리소자로서 기계적 접점을 지닌 유접점 계전기, 즉 전자 계전기(Relay)에 의해서 구성되는 시퀀스 제어 회로를 말합니다. 전자계전기라는 것은 전자코일에 전류를 흘리면 접점이開(OFF) 또는 閉(ON) 되고, 전류를 차단하면 반대의 동작을 하는 계전기를 말합니다.

▣ 유접점 릴레이 소자의 장단점

장점

① 개폐부하 용량이 크다.
② 과부하에 견디는 힘이 크다.
③ 전기적 노이즈에 강하다.
④ 온도특성이 양호하다.
⑤ 입력과 출력이 양호하다.
⑥ 독립된 다수의 출력회로를 동 시에 얻을 수 있다.⑦ 동작상태의 확인이 쉽다.

단점
① 소비전력이 비교적 크다.
② 접점이 소모되므로 수명에 한계가 있다.
③ 동작속도가 늦다.
④ 기계적 진동, 충격 등에 비교적 약하다.
⑤ 소형화에 한계가 있다.

 

무접점 시퀀스란 제어계에 사용되는 논리소자로서, 반도체를 이용한 무접점 계전기에 의해 구성되는 시퀀스 제어를 말합니다.

무접점 계전기란 가동접점부분이 없는 계전기를 말하는 것으로, 동작에서는 유접점 계전기와 다름이 없으나 다이오드, 트랜지스터, IC(집적회로)등 반도체 스위치소자를 사용한 계전기를 말합니다.

                                               <그림 무접점 시퀜스>

① 트랜지스터의 구조 및 기호

             E : 에미터(emitter), B : 베이스(base), C : 콜렉터(collector)


* BE접합 : 순방향 바이어스전압(npn)

  BC접합 : 역방향 바이어스전압(pnp)

* 트랜지스터의 작용:  증폭작용과 무접점 스윗칭 작용

② 기본적인 트랜지스터 동작

                                             

③ 트랜지스터의 전류 방향

㉠ 트랜지스터의 기호에서 화살표의 방향이 에미터 전류의 방향이다.

㉡ IE=IC＋IB

㉢ IB는IE와IC에비해서매우적다

스위치 트랜지스터

① 입력전압(Vin)이 LO(낮은 전압)이면 베이스에 공급되는 전류가 없어, 트랜지스터는 OFF가 되어 부하저항 RLD에는전류가흐르지않는다.

② 입력전압(Vin)이 HI(높은 전압)이면 베이스에 전류가 공급되어, 트랜지스터가 ON 되어 부하저항 RLD에전류가흐른다.

스위치 트랜지스터의 계산

*. 베이스-에미터 접합 실리콘 트랜지스터에서 순방향 전압이 0.6[V]이다.

*. 트랜지스터가 OFF로 스위치되기 위해서는 입력전압(Vin)을 0.3[V] 이하로 하는 것이 좋다.

*. 트랜지스터가 포화되었을 때 콜렉터 전류 IC(sat)(포화전류)는

◎IC(sat)=VCC/RLD

스위치 트랜지스터의 측정방법 :
트랜지스터가 ON되었을 때, VCE는거의0[V], 트랜지스터가 OFF되었을 때, VCE=VCC

▣ 무접점 릴레이 소자의 장단점

장점
① 동작속도가 빠르다.
② 수명이 길다
③ 회로변경이 용이하다.
④ 장치의 소형화가 가능하다.

단점
① 노이즈, 서지(Surge)에 약하다.
② 온도 변화에 약하다.
③ 신뢰성이 떨어진다.
④ 별도의 전원을 필요로 한다.

무접점 스위칭과 유접점 스위칭 비교회로

로직(Logic)이란 "논리", 즉 "사리에 맞는 사고방식"이란 뜻으로 "논리회로"에 의해서 구성된 시퀀스제어 회로를 로직시퀀스라 합니다.

논리회로란 구성되어 있는 회로를 논리적으로 분해했을 때의 최소 단위인 기본회로를 말하며, 로직 시퀀스에서는 상반되는 상태를 "0" 과 "1"에 대응시켜서 표현하고 릴레이 시퀀스에서는 접점의 開·閉, 무접점 시퀀스에서는 전압레벨의 "高", "低" 신호의 "有", "無"가 이에 해당합니다.

한편 무접점 시퀀스는 논리기호를 이용한 로직 시퀀스로 표현되는 경우가 많고, 릴레이 시퀀스는 일반적으로 코일과 접점으로 표현되고 습니다.

                                    <그림 무접점 시퀜스>

시퀀스 제어계 표현방법

▣ 전개접속도

가장 많이 사용하는 방법으로 시퀀스도라고도 하며, 시퀀스제어를 사용한 전기장치 및 기기 기구의 동작을 기능 중심으로 전개하여 표시한 도면이다. 시퀀스 제어기호를 사용하여 작성한다. 여기에는 주회로와 제어회로, 표시회로로 구성된다.

주회로는 전원을 부하에 공급하기 위한 회로이며, 제어회로는 주회로의 개폐 및 표시회로의 동작 등의 모든 제어동작이 이루어지는 제어의 핵심 회로이다. 표시회로는 제어의 동작을 알아 볼 수 있도록 표현하는 부분이다. 실제의 현장에서는 주회로와 표시회로가 작업장에 있고, 제어회로와 표시회로는 제어실에 있는 경우가 많다.

▣ 타이밍도표

제어계의 각 접점 및 제어장치의 시간적인 동작 상태를 그림으로 표현한 것으로, 제어요소간의 동작 상황을 비교할 수 있다.

▣ 논리회로도

논리 기호를 사용하여 신호처리회로를 그림으로 나타낸 것이다.

▣ 표면접속도

제어반의 제작 및 점검 등에 사용하기 위하여 기구나 부품의 실제 배치를 그려놓은 도면.

▣ 블록선도

제어계의 신호 전달방식 등을 블록과 화살표로 그려놓은 도면으로 플로차트(흐름도)도 일종의 블록선도라 할 수 있고 시퀀스도 는 이 플로 차트를 기초로 이루어진다.


시퀜스 제어계의 동작부

시퀀스 제어계는 다음 그림과 같이 일반적으로 명령 처리부,조작부, 제어 대상, 표시 및 경보부, 검출부분으로 구성되어 있습니다

                                           < 그림 시퀀스 제어계 >

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SEQUENCE 기초

(1) 접점의 종류

▣ a접점 (Arbeit contact)

조작력이 가해지지 않은 상태 즉, 초기상태에서 고정 접점과 가동접점이 떨어져 있는 접점을 말하며, 조작력이 가해지면 고정접점과 가동 접점이 접촉되어 전류가 흐른다.

▣ b접점 (Break contact)

조작력이 가해지지 않은 상태 즉, 초기상태에서 고정 접점과 가동접점이 닫혀 있는 접점을 말하며, 조작력이 가해지면 고정접점과 가동접점이 떨어져 전류가 흐르지 않는다.

▣ c접점 (Change over contact)

a접점과 b접점이 모두 가동접점을 공유한 형식의 전환접점을 말한다.

 

접점회로 및 동작

a접점이란 열려있는 접점을 말하며 "작동접점(arbeit contact)"이라는 의미로써 그 머리문자를 따서 반드시 소문자 "a"로 표현하고, 또한 a 접점은 "회로를 만드는 접점"(make contact)이라고 하여 메이크 접점이라고 하며,또 "언제나 열려있는 접점"(Normally Open Contact)이라 하여 상개접점(常開接点)N.O. 접점(Normal Open)이라고도 합니다.

                                                      <그림 “a: 접점회로>

b접점이란 닫혀 있는 접점을 말하며 "브레이크 접점"(break contact)이라는 의미로서
그 머리문자를 따서 반드시 소문자의 "b"로 표현합니다. 또한 b 접점은 브레이크 접점 외에도 "언제나 닫혀 있는 접점" (Normaly Close Contact) 이라는것으로 상폐 접점 (常閉接点)이라고도 하죠.

c접점이란 a접점과 b접점의 가동접점을 공유한 전환접점을 말하며 전환되는 접점(Change-over contact)이라는 의미의 머리문자를 따서 반드시 소문자의 "c"로 표현합니다. 또한 c접점은 "옮기는 접점"(transfer contact)이라는 점에서 트랜스퍼 접점이라고도 하죠.

<                                                   <그림 "c" 접점회로 >

(2) 접점의 분류

▣ 자동복귀 접점

누름버튼 스위치의 접점과 같이 누르고 있는 동안에는 ON 또는 OFF상태로 되지만, 버튼에서 손을 떼면 내장된 스프링에 의해 초기상태로 즉시 복귀하는 접점이다.

▣ 수동복귀 접점과 잔류접점

한번 변환시킨 후 원상태로 복귀시키려면 외력을 가해야만 변환되는 접점이며 대표적인 예로 가정의 점등 스위치를 들 수 있다.

▣ 수동복귀 접점과 자동조작 접점

접점을 ON 또는 OFF시키는 것을 조작이라 하고, 누름 버튼 스위치와 같이 손으로 눌러 조작하는 방식을 수동조작 접점이라 한다. 그리고 전자 릴레이나 전자 접촉기의 접점과 같이 전기신호에 의해 자유로이 개폐되는 접점을 자동조작 접점이라고 한다.

▣ 기계적 접점

이 접점은 수동조작 접점이나 자동조작 접점과는 달리 기계적 운동부분과 접촉하여 조작되는 접점을 말하며, 대표적인 예로서는 리미트 스위치나 마이크로 스위치의 접점이 있다