2024. 5. 23. 18:54ㆍ충남 인력개발원/plc (GX Works)
래더 다이어그램 분석
첫 번째 라인 (초기화 및 준비 상태)
(0) 라인: SM0
[SM0]: 항상 ON 상태인 내부 비트입니다. PLC가 작동하는 동안 항상 활성화됩니다.
[Y60]: PLC Ready 신호를 활성화합니다.
결과: 시스템이 켜져 있는 동안 Y60이 ON 상태가 됩니다.
(3) 라인: PLC Ready 상태
[Y60]: PLC Ready 신호가 활성화되면.
[X60]: QD75 모듈 Ready 신호가 활성화되면.
[M8191]: 서보 준비 완료 비트를 설정합니다.
결과: PLC와 QD75 모듈이 모두 준비 상태이면 서보 모터 준비 완료 신호(M8191)가 활성화됩니다.
포지션 데이터 설정 및 조그 제어
(9) 라인: 포지션 데이터 설정
[M8191]: 서보 준비 완료 비트가 활성화된 경우.
[DMOV K1000000 U6\G15]: 데이터 이동 명령으로, K1000000 값을 U6\G15 레지스터로 이동시킵니다.
결과: 서보 모터 준비 완료 후 포지션 데이터를 설정합니다.
조그 상/하 동작 제어 (9번째 라인)
조그 상 (M121)
[M121]: 조그 상 비트가 활성화되면.
[Y69]: 조그 역기동 신호를 활성화합니다.
조그 하 (M122)
[M122]: 조그 하 비트가 활성화되면.
[Y68]: 조그 정기동 신호를 활성화합니다.
결과: 조그 상 비트가 활성화되면 조그 역기동 신호가, 조그 하 비트가 활성화되면 조그 정기동 신호가 출력됩니다.
오류 리셋 및 경고
오류 리셋 (0번째 라인)
[M124]: H 오류 리셋 비트가 활성화된 경우.
[MOV K1 U6\G1502]: 서보 오류 리셋 명령을 실행합니다.
결과: 오류 발생 시 서보 모터를 리셋합니다.
서보 오류 및 경고 처리
오류 및 경고 처리 (SM400 라인)
[SM400]: 내부 비트, 서보 모터 오류나 경고 발생 시.
[MOV U6\G806 D110]: 서보 오류 번호를 H 오류 번호로 이동합니다.
[MOV U6\G807 D111]: 서보 경고 번호를 H 경고 번호로 이동합니다.
결과: 서보 오류 및 경고 정보를 처리하여 적절히 표시합니다.
서보 기동 및 준비 상태
서보 기동 및 준비 상태 (기동 라인)
[M127]: H 고속 복귀 비트가 활성화된 경우.
[MOV K9002 U6\G1500]: 서보 기동 명령을 실행합니다.
[SET M8191]: 서보 준비 완료 비트를 설정합니다.
결과: 서보 모터가 기동되고 준비 상태로 전환됩니다.
서보 복귀 및 완료 처리 (복귀 라인)
[M123]: H 원점 복귀 비트가 활성화된 경우.
[MOV K9001 U6\G1500]: 서보 원점 복귀 명령을 실행합니다.
[SET M8191]: 서보 준비 완료 비트를 설정합니다.
[U6\G817.4]: 원점 복귀 완료 신호.
결과: 서보 모터가 원점으로 복귀되고 준비 상태로 전환됩니다.
사용자 조그 속도 설정 및 제어
사용자 조그 속도 설정 (속도 라인)
[MOV K1000 D0]: 사용자 조그 속도 값을 D0 레지스터로 이동합니다.
[M8191]: 서보 준비 완료 비트가 활성화된 경우.
[D0]: 사용자 조그 속도 값.
[DMOV D0 U6\G1518]: 조그 스피드 값을 설정합니다.
결과: 사용자 지정 조그 속도로 서보 모터를 제어합니다.
결론
이 래더 다이어그램은 서보 모터와 위치 제어 모듈의 초기화, 준비 상태, 오류 처리, 조그 제어 및 속도 설정을 포함한 다양한 동작을 구현하고 있습니다. 이를 통해 시스템의 다양한 상태와 조건을 효과적으로 관리할 수 있습니다.
이미지에서 보이는 것은 서보 모터와 볼스크류를 이용한 위치 제어 시스템입니다. 각 구성 요소의 역할을 설명드리겠습니다:
구성 요소 설명:
서보 모터 (이미지 상단 검은색 박스):
설명: 서보 모터는 정밀한 위치 제어를 위해 사용됩니다. 고해상도 엔코더가 장착되어 있어 정확한 위치와 속도를 제어할 수 있습니다.
역할: 볼스크류를 회전시켜 원하는 위치로 이동시키는 역할을 합니다.
볼스크류 (이미지 중앙 나선형 금속 막대):
설명: 볼스크류는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기계 장치입니다. 서보 모터의 회전 운동을 이용해 부품을 정확하게 이동시킵니다.
역할: 서보 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 부품을 원하는 위치로 이동시킵니다.
스크류 드릴 (이미지 하단 녹색 부분):
설명: 스크류 드릴은 볼스크류와 연결되어 있는 부품으로, 볼스크류의 움직임을 통해 직선 운동을 수행합니다.
역할: 서보 모터와 볼스크류의 움직임을 받아 원하는 위치로 이동합니다.
동작 원리:
서보 모터가 회전하면, 볼스크류가 회전하면서 나선형 경로를 따라 스크류 드릴을 직선 방향으로 이동시킵니다.
서보 모터의 고해상도 엔코더는 위치와 속도를 정확하게 제어하여 원하는 위치로 정밀하게 이동시킵니다.
위치 제어 시스템은 PLC와 연동되어 설정된 위치로 이동하거나 특정 동작을 수행합니다.
요약:
이미지 상단의 검은색 박스는 서보 모터로, 하단의 볼스크류를 회전시켜 스크류 드릴을 원하는 위치로 이동시키는 역할을 합니다. 서보 모터와 볼스크류의 조합은 고정밀 위치 제어를 가능하게 하여, 다양한 자동화 시스템에서 사용됩니다.
서보 제어기의 원리는 모터의 위치, 속도, 토크를 정밀하게 제어하는 것입니다. 기본 구성 요소로는 명령 신호(목표 위치), 센서(엔코더 등), 제어기(PLC, 서보 드라이브)와 액추에이터(서보 모터)가 있습니다.
작동 원리:
명령 신호: 사용자가 원하는 위치, 속도 등을 입력.
센서 피드백: 현재 모터 상태(위치, 속도)를 측정.
오차 계산: 목표와 현재 상태를 비교하여 오차 계산.
제어 신호 생성: 제어 알고리즘(PID 등)을 통해 모터에 적절한 전압/전류 신호 생성.
모터 제어: 모터가 목표 위치/속도에 도달하도록 제어.
이 피드백 루프를 통해 서보 시스템은 높은 정밀도와 신뢰성을 제공합니다.
Mitsubishi QD75D2N 위치 제어 모듈입니다. 각 구성 요소와 표시등의 의미를 설명드리겠습니다.
QD75D2N 위치 제어 모듈:
LED 표시등:
RUN (녹색):
설명: 모듈이 정상적으로 작동하고 있음을 나타냅니다.
상태: 현재 RUN 표시등이 켜져 있으므로, 모듈이 정상 작동 중입니다.
AX1 (황색) / AX2 (황색):
설명: 각 축의 상태를 나타냅니다. AX1은 첫 번째 축, AX2는 두 번째 축을 의미합니다.
상태: 현재 AX1과 AX2 표시등이 꺼져 있습니다. 이는 두 축 모두 정상적으로 작동 중이 아님을 나타낼 수 있습니다.
ERR (적색):
설명: 모듈에서 오류가 발생했음을 나타냅니다.
상태: 현재 ERR 표시등이 켜져 있으므로, 모듈에 오류가 발생했습니다. 이 경우 오류 원인을 확인하고 해결해야 합니다.
모듈 설명:
QD75D2N:
Q: Q 시리즈 PLC 모듈을 의미합니다.
D: 위치 제어 (Positioning) 모듈을 나타냅니다.
75: 시리즈 모델 번호입니다.
D2: 2축 제어 모듈임을 의미합니다.
N: 최신 버전 또는 특정 기능을 포함한 모델을 나타낼 수 있습니다.
QJ71C24N-R4 모듈:
이미지 오른쪽에는 QJ71C24N-R4 모듈이 보입니다. 이는 통신 모듈로, PLC와 외부 장치 간의 통신을 담당합니다.
확인 및 조치:
ERR 표시등이 켜져 있으므로, 오류 내용을 확인하고 해결해야 합니다. 일반적으로 PLC 소프트웨어나 모듈 자체에서 오류 코드를 확인할 수 있습니다.
AX1 및 AX2 표시등이 꺼져 있는 경우, 각 축의 상태를 점검하여 정상 작동 여부를 확인해야 합니다.
요약:
이미지에서 보이는 QD75D2N 위치 제어 모듈은 2축 제어가 가능한 모듈로, 현재 ERR 표시등이 켜져 있어 오류가 발생했음을 나타냅니다. 오류 원인을 확인하고 해결하는 것이 필요하며, 모듈의 상태를 정기적으로 점검하여 정상 작동을 유지해야 합니다.
위치결정제어는 공장 자동화 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이는 주로 기계나 로봇의 위치를 정확하게 제어하는 데 사용되며, 정확한 위치 제어를 통해 제품의 품질을 높이고 생산 효율을 극대화합니다. 위치결정제어 신호 흐름의 원리를 이해하려면 다음과 같은 주요 요소들을 고려해야 합니다.
위치결정제어의 주요 구성 요소
센서 (Sensors): 위치를 측정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 인코더(Encoder), 리니어 스케일(Linear Scale), 근접 센서(Proximity Sensor) 등이 있습니다. 이 센서들은 현재 위치 데이터를 수집하여 제어 시스템에 제공합니다.
제어기 (Controller): 위치 제어 시스템의 두뇌로서, PLC(Programmable Logic Controller)나 전용 모션 컨트롤러(Motion Controller)를 사용할 수 있습니다. 제어기는 센서로부터 받은 위치 데이터를 처리하여 필요한 제어 신호를 생성합니다.
구동기 (Actuator): 제어 신호를 실제 물리적 움직임으로 변환합니다. 예를 들어, 서보 모터(Servo Motor), 스테핑 모터(Stepper Motor), 유압/공압 액추에이터 등이 있습니다.
제어 알고리즘 (Control Algorithm): 일반적으로 PID(Proportional-Integral-Derivative) 제어를 사용하며, 필요에 따라 보다 복잡한 알고리즘을 적용할 수도 있습니다. 이 알고리즘은 목표 위치와 현재 위치 간의 오차를 최소화하는 데 사용됩니다.
위치결정제어 신호 흐름
목표 위치 설정 (Setpoint Generation):
사용자가 제어 시스템에 목표 위치를 설정합니다. 이는 HMI(Human Machine Interface)를 통해 입력될 수 있습니다.
센서 데이터 수집 (Sensor Data Acquisition):
위치 센서는 현재 위치 정보를 실시간으로 측정하고, 이 데이터를 제어기에 전송합니다.
오차 계산 (Error Calculation):
제어기는 목표 위치와 현재 위치를 비교하여 위치 오차를 계산합니다.
제어 신호 생성 (Control Signal Generation):
제어기는 오차를 최소화하기 위해 제어 알고리즘을 적용하여 적절한 제어 신호를 생성합니다.
구동기 제어 (Actuator Control):
생성된 제어 신호는 구동기로 전송되어, 구동기가 필요한 움직임을 수행합니다.
피드백 루프 (Feedback Loop):
구동기의 움직임에 따라 위치가 변경되면, 센서가 다시 새로운 위치 데이터를 수집하여 제어기에 전송합니다. 이 과정이 반복되면서 시스템이 목표 위치에 도달하고 이를 유지합니다.
예시: PLC를 이용한 위치결정제어
하드웨어 구성:
PLC: 주요 제어기
인코더: 위치 측정 센서
서보 모터: 구동기
HMI: 사용자 인터페이스
신호 흐름:
사용자가 HMI를 통해 목표 위치를 설정합니다.
PLC는 목표 위치와 현재 위치를 비교하여 오차를 계산합니다.
PLC는 PID 제어 알고리즘을 사용하여 서보 모터에 보낼 제어 신호를 생성합니다.
서보 모터는 제어 신호에 따라 회전하며, 인코더가 현재 위치를 PLC에 피드백합니다.
PLC는 지속적으로 오차를 계산하고 서보 모터를 제어하여 목표 위치에 도달할 때까지 이 과정을 반복합니다.
위치결정제어의 신호 흐름은 정확한 제어와 피드백을 통해 시스템의 안정성과 정확도를 높이는 데 핵심적인 역할을 합니다. 각 구성 요소가 유기적으로 작동하여 원하는 위치를 정확하게 달성할 수 있도록 합니다.
차등 신호(Differential Signaling)는 전송 매체를 통해 데이터를 전송할 때 사용되는 신호 방식 중 하나로, 특히 통신 규격에서 많이 사용됩니다. 이를 사용하는 이유는 다음과 같은 여러 가지 이점 때문입니다.
차등 신호의 주요 장점
잡음 내성 (Noise Immunity) 증가:
차등 신호는 두 개의 상반된 신호 라인을 사용합니다. 외부 잡음이 두 신호 라인에 동시에 영향을 미치기 때문에, 두 신호 간의 차이에는 거의 영향을 주지 않습니다. 이는 차등 신호가 단일 종단 신호(single-ended signaling)보다 잡음에 강한 이유입니다.
EMI (Electromagnetic Interference) 감소:
차등 신호는 두 신호 라인의 전류가 반대 방향으로 흐르기 때문에, 각 신호 라인이 방출하는 전자기 방해(EMI)를 서로 상쇄시킵니다. 이는 시스템의 EMI 방출을 줄이고, 다른 전자 기기에 대한 방해를 최소화합니다.
신호 무결성 (Signal Integrity) 향상:
차등 신호는 동일한 환경에서 이동하며, 동일한 전송 특성을 가지므로 신호 왜곡이 적습니다. 이는 특히 고속 데이터 전송에서 신호 무결성을 유지하는 데 중요합니다.
장거리 전송 가능:
차등 신호는 장거리 전송에서도 신호 저하가 적기 때문에, 산업 자동화 시스템, 데이터 센터 등에서 장거리 통신에 유리합니다.
차등 신호가 사용되는 주요 통신 규격
RS-485:
산업 자동화와 제어 시스템에서 널리 사용됩니다. RS-485는 차등 신호 방식을 사용하여 여러 장치 간의 신뢰할 수 있는 통신을 제공합니다.
CAN (Controller Area Network):
자동차, 항공, 산업 자동화 등 다양한 분야에서 사용되는 네트워크 표준입니다. CAN 버스는 차등 신호를 사용하여 높은 잡음 내성과 신뢰성을 제공합니다.
USB (Universal Serial Bus):
USB 표준에서도 차등 신호 방식이 사용됩니다. 특히 USB 2.0 이상에서는 데이터 라인(D+와 D-)이 차등 신호를 사용하여 고속 데이터 전송의 신뢰성을 높입니다.
Ethernet (이더넷):
Ethernet 표준, 특히 100BASE-TX 이상에서는 차등 신호를 사용하여 고속 데이터 전송과 신호 무결성을 보장합니다.
차등 신호의 기본 원리
차등 신호는 두 개의 전송 라인을 사용하여, 한 라인에는 원래 신호를, 다른 라인에는 원래 신호의 반대 신호를 전송합니다. 수신기에서는 이 두 신호의 차이를 측정하여 원래의 데이터를 복원합니다. 외부 잡음이 두 신호 라인에 동일하게 영향을 미치면, 수신기에서 이를 제거할 수 있습니다.
결론
차등 신호를 사용하는 이유는 그 우수한 잡음 내성과 EMI 감소 특성, 그리고 신호 무결성 향상 및 장거리 전송 능력 때문입니다. 이러한 이유로 차등 신호는 다양한 통신 규격에서 널리 사용되며, 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
Mitsubishi의 Q 시리즈 모션 컨트롤러로, QD75D2N 모듈입니다. Mitsubishi의 Q 시리즈에는 여러 가지 모션 컨트롤러 모듈이 있으며, QD75 시리즈는 이 중 하나입니다. 이제 QD75D와 QD75T 모듈의 차이점을 설명하겠습니다.
QD75D 시리즈와 QD75T 시리즈의 주요 차이점
인터페이스:
QD75D 시리즈: 이 시리즈는 디지털 입력과 출력을 주로 사용합니다. 모터 제어 시 디지털 신호를 통해 제어 명령을 주고받습니다.
QD75T 시리즈: 이 시리즈는 펄스 트레인(pulse train) 신호를 사용합니다. 펄스 트레인 방식은 위치 제어에서 많이 사용되며, 모터의 회전각을 매우 정밀하게 제어할 수 있습니다.
제어 축 수:
두 시리즈 모두 다양한 축 수를 지원하는 모델이 있습니다. 예를 들어, QD75D2는 2축, QD75D4는 4축, QD75T2는 2축, QD75T4는 4축을 지원합니다.
용도:
QD75D 시리즈: 디지털 입력과 출력을 주로 사용하기 때문에 일반적인 위치 제어와 서보 제어에 적합합니다.
QD75T 시리즈: 펄스 트레인 신호를 사용하기 때문에 고속 위치 제어와 고정밀 제어에 적합합니다. 따라서, CNC 머신, 로봇 암, 고속 포장 기계 등에서 주로 사용됩니다.
신호 전송 방식:
QD75D 시리즈: 디지털 신호 전송 방식으로, 주로 단순한 ON/OFF 신호를 주고받습니다.
QD75T 시리즈: 펄스 트레인 신호 전송 방식으로, 주파수와 펄스 수를 통해 매우 정밀한 위치 제어를 할 수 있습니다.
결론
QD75D와 QD75T 모듈은 각각의 용도와 신호 방식에서 차이가 있습니다. QD75D 시리즈는 디지털 신호를 사용하는 반면, QD75T 시리즈는 펄스 트레인 신호를 사용하여 더 정밀한 제어가 가능합니다. 이 차이점은 적용 분야와 제어의 정밀도 요구 사항에 따라 적절한 모듈을 선택하는 데 중요한 요소가 됩니다.
두 모듈 모두 Mitsubishi의 Q 시리즈 PLC와 함께 사용되며, 각각의 특성에 맞는 제어 시스템을 구축하는 데 도움을 줍니다. QD75D2N 모듈의 경우, 디지털 신호 기반의 제어가 필요한 애플리케이션에 적합합니다.
차등 신호 관점에서 QD75D 시리즈와 QD75T 시리즈 모듈의 차이를 이해하려면, 두 모듈이 사용하는 신호 전송 방식과 관련된 차이를 살펴보아야 합니다.
QD75D 시리즈와 차등 신호
QD75D 시리즈는 디지털 입력과 출력(DI/DO)을 주로 사용합니다. 이 경우 신호 전송 방식은 일반적으로 차등 신호가 아닌 단일 종단(single-ended) 신호 방식일 수 있습니다. 단일 종단 신호는 하나의 신호 라인과 하나의 공통 접지 라인으로 구성됩니다. 디지털 신호가 ON/OFF 상태를 나타내므로, 잡음에 대한 내성이 상대적으로 낮습니다.
QD75T 시리즈와 차등 신호
QD75T 시리즈는 펄스 트레인(pulse train) 신호를 사용합니다. 펄스 트레인 신호는 매우 고속의 펄스를 통해 위치와 속도를 제어하는 방식입니다. 이 시리즈는 고속 및 고정밀 제어를 위해 차등 신호를 사용할 가능성이 높습니다. 차등 신호는 다음과 같은 이점이 있습니다:
잡음 내성: 차등 신호는 두 개의 상반된 신호 라인을 사용하여 외부 잡음에 강합니다. 이는 고속 데이터 전송 시 신호의 무결성을 유지하는 데 중요합니다.
EMI 감소: 차등 신호 라인은 전류가 반대 방향으로 흐르기 때문에, 각 신호 라인이 방출하는 EMI가 서로 상쇄됩니다. 이는 시스템의 EMI 방출을 줄이고 다른 전자 기기에 대한 간섭을 최소화합니다.
QD75D 시리즈와 QD75T 시리즈의 차등 신호 관점 차이점
신호 전송 방식:
QD75D 시리즈: 주로 단일 종단 신호를 사용하며, 차등 신호를 사용하는 경우는 드뭅니다. 이는 상대적으로 낮은 속도의 디지털 신호 전송에 적합합니다.
QD75T 시리즈: 펄스 트레인 신호를 사용하여 고속 데이터 전송이 필요하며, 이를 위해 차등 신호를 사용할 가능성이 높습니다. 차등 신호를 통해 고속 및 고정밀 제어가 가능합니다.
응용 분야:
QD75D 시리즈: 일반적인 위치 제어와 서보 제어에 적합하며, 단일 종단 신호로 충분히 제어할 수 있는 애플리케이션에 사용됩니다.
QD75T 시리즈: 고속 및 고정밀 제어가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 차등 신호를 사용하여 신호 무결성을 유지하고 잡음에 대한 내성을 확보합니다.
결론
차등 신호 관점에서 QD75D 시리즈와 QD75T 시리즈의 주요 차이점은 신호 전송 방식과 그에 따른 응용 분야의 차이에 있습니다. QD75D 시리즈는 단일 종단 신호를 주로 사용하여 상대적으로 낮은 속도의 제어에 적합한 반면, QD75T 시리즈는 차등 신호를 사용하여 고속 및 고정밀 제어에 적합합니다. 이러한 차이는 시스템의 신호 무결성과 잡음 내성에 중요한 영향을 미치며, 특정 애플리케이션에 적합한 모듈을 선택하는 데 중요한 요소입니다.
8.2.4 원점복귀 방식(2) : 스토퍼 정지 방식
(원점복귀 방식 : 스토퍼 정지 방식)
동작 절차:
기계가 원점복귀를 기동합니다.
근접 도그(근접 스위치)가 감지하여 ON 됩니다.
기계가 설정된 크리프 속도로 감속합니다 (Pr.47에 설정된 속도).
원점 센서를 감지하여 기계가 정지합니다.
원점 센서를 감지한 후, 기계는 크리프 속도로 스토퍼에 도달할 때까지 움직입니다.
스토퍼에 도달하면 기계가 정지하고 원점복귀가 완료됩니다.
에러의 진단과 처리 (2): 모터가 회전하지 않는 경우
(모터가 회전하지 않는 경우의 체크 항목과 처리 방법)
체크 포인트:
QD75, 드라이브 모듈 레디 신호, 상하한 리미트 신호가 모두 ON 되어 있어야 합니다.
오류 신호가 발생하지 않았는지 확인합니다 (ERR. LED가 점등 또는 점멸).
드라이브 모듈의 전원이 ON 상태인지 확인합니다.
드라이브 모듈의 레디 신호에 문제가 없는지 확인합니다.
위치 설정 값이 변동되지 않았는지 확인합니다.
기동 프로그램을 점검합니다.
위치 설정 값이 올바른지 확인합니다.
파라미터 설정이 올바른지 확인합니다.
위치 제어
(Position Control)
공식:
지정된 거리를 이동하는데 필요한 총펄스수
=
(
지정 거리
모터가 1회전하였을 때의 기계(부하)측 이동거리
)
×
모터가 1회전하는데 필요한 펄스수
지정된 거리를 이동하는데 필요한 총펄스수=(
모터가 1회전하였을 때의 기계(부하)측 이동거리
지정 거리
)×모터가 1회전하는데 필요한 펄스수
속도 제어
(Speed Control)
상기의 "총펄스수"는 이동거리의 제어에 필요한 단위이지만, 위치결정 제어나 속도 제어를 하는 경우에는 속도 제어도 설명할 필요가 있습니다.
이 "속도"는 QD75에서 드라이브 모듈에 출력하는 "펄스의 주파수"에 의해 제어됩니다.
위치결정 시스템의 개략 설계
(Overview of Positioning System Design)
QD75를 사용한 위치결정 시스템
구성 요소:
PLC CPU: 전체 제어와 통신을 관리합니다.
QD75 위치결정 모듈: 펄스를 생성하고 위치 데이터를 관리합니다.
드라이브 모듈: 펄스 신호를 받아 서보 앰프를 제어합니다.
서보 앰프: 펄스 신호를 기반으로 서보 모터를 구동합니다.
서보 모터: 이동을 실행합니다.
피드백 펄스: 정확한 위치결정을 위해 피드백을 제공합니다.
설명:
위치 제어: 모터가 정확한 위치로 이동하도록 필요한 펄스 수를 제어합니다. 공식을 통해 특정 거리를 이동하기 위해 필요한 펄스 수를 계산할 수 있습니다.
속도 제어: 펄스 주파수를 변화시켜 모터의 속도를 조절합니다. 다이어그램은 시간에 따라 펄스 주파수가 어떻게 변하는지를 보여줍니다.
에러 진단: 모터가 회전하지 않을 때 문제를 진단하기 위해 필요한 단계들을 나열하고, 모든 필요한 신호와 전원이 제대로 설정되었는지 확인하며 시스템에 오류가 없는지 점검합니다.
시스템 구성: QD75 모듈을 사용한 위치결정 제어 시스템의 설정을 보여주며, 각 구성 요소가 어떻게 상호 작용하여 모터의 정확한 위치 제어와 속도 제어를 달성하는지를 설명합니다.
이 정보는 QD75 모듈을 PLC 시스템에 설정하고 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 하며, 모터의 정확한 위치 제어와 속도 제어를 보장합니다.
3.4.2 외부 기기 접속용 커넥터의 신호 배열
(QD75 외부 기기 접속용 커넥터의 신호 배열)
QD75 모듈과 외부 기기의 입출력 인터페이스를 위한 커넥터의 핀 배열은 다음과 같습니다. 각 축(AX1, AX2, AX3, AX4)에 대해 신호 명칭과 핀 번호가 다르게 설정되어 있습니다.
핀 배열 (신호 명칭 및 핀 번호):
AX1 (1축)
1A1: FLS (상한 리미트 신호)
1A2: RLS (하한 리미트 신호)
1A3: DOG (근접 도그 신호)
1A4: STOP (정지 신호)
1A5: CHG (외부 지령 신호)
1A6: COM (코먼)
1A7: PULSER A+ (수동 펄스 발생기 A+)
1A8: PULSER A- (수동 펄스 발생기 A-)
1A9: PULSER B+ (수동 펄스 발생기 B+)
1A10: PULSER B- (수동 펄스 발생기 B-)
1A11: READY (드라이브 모듈 레디 신호)
1A12: RDY/COM (드라이브 모듈 레디 코먼)
1A13: CLEAR (펄스 카운터 클리어)
1A14: CLR/COM (펄스 카운터 클리어 코먼)
1A15: PULSE F+ (펄스 출력 F+)
1A16: PULSE F- (펄스 출력 F-)
1A17: PULSE R+ (펄스 출력 R+)
1A18: PULSE R- (펄스 출력 R-)
1A19: PULSE COM (펄스 출력 코먼)
1A20: PGO5 (+5V 전원)
1A21: PGOCOM (영점 신호 코먼)
1A22: PG024 (+24V 전원)
다른 축(AX2, AX3, AX4)에 대해서도 각 신호 명칭과 핀 번호가 지정되어 있으며, 이는 위 표에 자세히 나와 있습니다.
3.4.3 입출력 신호의 내용 일람
(QD75의 외부 기기 접속용 커넥터의 각 신호의 내용)
신호 내용:
수동 펄스발생기 A/B (PULSER A/B+):
위치 결정에서 엔코더 신호로 사용
영점 신호 (+24V, +5V, PGOCOM):
시스템 전원 공급 및 영점 신호 접지
펄스 출력 F+/F- (PULSE F+/F-):
차동 드라이버에 펄스 출력
상한/하한 리미트 신호 (FLS/RLS):
위치 결정 중 상/하한 스위치 신호로 사용
근접 도그 신호 (DOG):
원점 복귀 과정에서 근접 스위치 신호로 사용
정지 신호 (STOP):
위치 결정 중 긴급 정지 신호
외부 지령 신호 (CHG):
위치 결정 명령 전환에 사용
드라이브 모듈 레디 신호 (READY):
드라이브 모듈 준비 상태 신호
3.4.4 입출력 인터페이스의 내부 회로
(QD75의 입출력 인터페이스 내부 회로도)
내부 회로도에서는 외부 기기와 QD75 모듈 간의 신호 흐름을 보여줍니다. 주요 신호와 그에 해당하는 내부 회로 구성은 다음과 같습니다:
입력 회로:
1A1 (상한 리미트 신호): 리미트 스위치의 ON/OFF 상태를 판별
1A2 (하한 리미트 신호): 하한 리미트 스위치의 ON/OFF 상태를 판별
1A3 (근접 도그 신호): 근접 도그의 ON/OFF 상태를 판별
1A4 (정지 신호): 정지 스위치의 ON/OFF 상태를 판별
출력 회로:
1A13 (펄스 카운터 클리어): 펄스 카운터를 리셋
1A15, 1A16 (펄스 출력 F+/F-): 차동 드라이버로 펄스 신호 출력
1A17, 1A18 (펄스 출력 R+/R-): 차동 드라이버로 펄스 신호 출력
이 정보는 QD75 모듈과 외부 기기를 연결하고 통신할 때 필요한 신호의 역할과 배선을 이해하는 데 중요합니다. 각 신호의 기능을 명확히 이해함으로써 시스템 설정과 문제 해결이 용이해집니다.
제품 개요: MELSEC-Q 시리즈
리프터(브라운관의 에이징 랙에 대한 저장)
용도: 브라운관의 에이징 공정에서 AC 서보를 사용하여 위치결정으로 랙에 브라운관을 저장합니다.
특징:
1축의 서보를 사용하여 리프터의 하강 위치를 위치결정하여 에이징 랙에 브라운관을 저장.
2축의 서보를 사용하여 에이징 랙의 각 위치에 위치결정을 실행.
구성 요소: QD75 모듈, 서보 모터, 위치결정 모듈 등.
인덱스 테이블(고정밀도 각도 산출)
용도: 1축의 서보를 사용하여 인덱스 테이블의 고정밀도 위치결정을 실행.
특징:
고정밀도 위치결정을 위해 서보 모터와 QD75 모듈 사용.
구성 요소: QD75 모듈, 서보 모터, 인덱스 테이블 등.
내면 연삭반
용도: 서보와 인버터를 사용하여 워크 내면의 연삭을 제어.
특징:
1축의 인버터로 워크의 회전을 제어.
2축의 인버터로 툴의 회전을 제어하며, 3축의 서보로 워크를 보냄.
구성 요소: QD75 모듈, 서보 모터, 인버터 등.
1.1.3 위치결정 제어의 구조
구조 설명: QD75를 사용한 위치결정 제어는 펄스 신호에 의해 실행.
주요 기능:
위치결정 명령을 PLC CPU에서 QD75 모듈로 전달.
QD75 모듈에서 펄스 신호를 생성하여 서보 앰프로 전송.
서보 앰프가 펄스 신호를 받아 서보 모터를 구동.
피드백 신호를 통해 정확한 위치결정을 수행.
QD75 모듈은 외부 신호와의 상호 작용을 통해 위치결정을 수행.
속도 제어
설명: 속도 제어는 QD75에서 드라이브 모듈에 출력하는 "펄스의 주파수"에 의해 제어.
구성 요소:
위치결정 모듈: 펄스 신호 생성.
서보 앰프: 펄스 신호 증폭 및 모터 구동.
서보 모터: 실질적인 모터의 회전 및 이동 수행.
피드백 펄스: 정확한 위치 제어를 위한 피드백 신호 제공.
1.1.4 위치결정 시스템의 개략 설계
구성 요소:
PLC CPU: 프로그램 제어 및 데이터 관리.
QD75 위치결정 모듈: 펄스 신호 생성 및 위치 데이터 관리.
드라이브 모듈: 펄스 신호를 받아 서보 앰프 제어.
서보 앰프: 펄스 신호를 증폭하여 서보 모터 구동.
서보 모터: 실질적인 회전 및 이동 수행.
피드백 펄스: 정확한 위치 제어를 위한 피드백 신호 제공.
1.1.5 QD75와 각 모듈 간의 신호 교환
신호 교환:
QD75 모듈과 PLC CPU, 주변기기, 드라이브 모듈 간의 신호 교환을 통해 위치결정 시스템을 구현.
각 모듈은 특정 신호를 주고받으며, 시스템의 전체적인 제어와 동작을 조정.
이 정보는 QD75 모듈을 사용하여 위치결정 시스템을 설정하고 운영하는 데 필요한 모든 신호와 제어 방법을 이해하는 데 중요합니다. 각 모듈의 기능과 상호 작용을 명확히 이해함으로써 시스템의 정확한 제어와 운영이 가능해집니다.
볼스크류 시스템은 서보 모터와 결합되어 고정밀 위치 제어와 운동을 수행하는 메커니즘입니다. 다음은 볼스크류와 서보 모터가 어떻게 결합되고 작동하는지 설명한 내용입니다.
볼스크류의 원리
1. 기본 개념
볼스크류(Ball Screw): 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 기계 요소입니다. 회전축과 너트 사이에 강철 볼이 삽입되어 마찰을 줄이고 효율을 높입니다.
2. 구성 요소
볼스크류 샤프트: 나사산이 있는 축으로, 회전 운동을 합니다.
너트: 볼스크류 샤프트 위를 이동하는 부품으로, 내부에는 강철 볼이 들어 있습니다.
강철 볼: 나사산과 너트 사이에 위치해, 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 역할을 합니다.
3. 동작 원리
회전 운동: 서보 모터가 볼스크류 샤프트를 회전시킵니다.
볼의 움직임: 볼스크류 샤프트가 회전하면, 너트 내부의 강철 볼이 나사산을 따라 굴러가면서 너트를 직선 방향으로 이동시킵니다.
직선 운동: 너트에 연결된 부하(예: 워크 테이블)가 직선으로 이동합니다.
서보 모터와 볼스크류의 결합
1. 서보 모터
서보 모터: 정확한 위치 제어가 가능한 모터로, 피드백 시스템을 통해 원하는 위치와 속도를 정밀하게 제어합니다.
2. 결합 방식
커플링(Coupling): 서보 모터의 축과 볼스크류 샤프트를 연결하는 부품으로, 모터의 회전 운동을 볼스크류 샤프트로 전달합니다.
장착 방법: 서보 모터는 볼스크류 샤프트와 직접 결합되며, 서보 모터의 회전 운동을 볼스크류에 전달하여 직선 운동을 유도합니다.
서보 모터와 볼스크류 시스템의 동작 과정
명령 입력: PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)나 CNC(컴퓨터 수치 제어) 시스템에서 서보 모터로 이동 명령을 전송합니다.
서보 모터 구동: 서보 모터가 명령에 따라 회전 운동을 시작합니다.
볼스크류 회전: 서보 모터의 회전 운동이 커플링을 통해 볼스크류 샤프트에 전달됩니다.
직선 운동 변환: 볼스크류 샤프트가 회전하면서, 너트가 직선 방향으로 이동합니다.
부하 이동: 너트에 연결된 부하(예: 워크 테이블)가 직선으로 이동하여 원하는 위치로 정밀하게 제어됩니다.
피드백: 엔코더 또는 리졸버가 서보 모터의 실제 위치와 속도를 감지하여 제어 시스템에 피드백을 제공합니다.
정밀 제어: 피드백 신호를 바탕으로 제어 시스템이 서보 모터를 조정하여 정확한 위치 제어를 유지합니다.
그림과 설명
그림 1: 볼스크류 시스템의 구성 요소
+----------------------+
| 서보 모터 |
+----------------------+
| 커플링 |
+----------------------+
| 볼스크류 샤프트 |
+----------------------+
| 강철 볼 |
+----------------------+
| 너트 |
+----------------------+
| 부하 |
+----------------------+
설명:
서보 모터가 커플링을 통해 볼스크류 샤프트를 회전시킵니다.
강철 볼이 나사산을 따라 이동하면서 너트를 직선 방향으로 움직입니다.
너트에 연결된 부하가 직선으로 이동하여 원하는 위치에 도달합니다.
피드백 시스템이 서보 모터의 위치와 속도를 모니터링하고 조정하여 정확한 제어를 유지합니다.
이러한 원리와 구성을 통해 서보 모터와 볼스크류 시스템은 고정밀 위치 제어와 반복 가능한 직선 운동을 구현합니다. 이는 CNC 기계, 산업용 로봇, 자동화 시스템 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
서보 제어 시스템 구성 및 동작 원리
사진에서 보이는 서보 앰프와 배선은 볼스크류를 구동하는 서보 시스템의 일부입니다. 주요 구성 요소와 동작 원리는 다음과 같습니다:
서보 앰프 (Servo Amp):
주황색 장치는 서보 앰프입니다. 서보 모터에 전원을 공급하고 제어 신호를 전달합니다.
주요 버튼:
SON (Servo ON): 서보 모터를 활성화.
EMG (Emergency): 비상 정지.
RES (Reset): 오류 초기화.
서보 모터 (Servo Motor):
서보 앰프와 연결된 서보 모터는 볼스크류를 구동합니다.
앰프에서 제공하는 제어 신호를 통해 회전하며, 볼스크류를 선형 운동으로 변환합니다.
배선:
전원 공급: +24V 및 GND.
제어 신호: 서보 모터와 앰프 간의 데이터 통신 및 제어.
동작 과정
명령 입력: PLC나 사용자 인터페이스를 통해 목표 위치를 설정합니다.
신호 전송: 서보 앰프가 제어 신호를 서보 모터로 전송합니다.
모터 구동: 서보 모터가 볼스크류를 회전시켜 선형 운동을 발생시킵니다.
피드백 루프: 엔코더가 현재 위치를 측정하고 서보 앰프로 피드백을 보냅니다. 서보 앰프는 목표 위치와의 차이를 보정하여 정확한 제어를 수행합니다.
이 시스템은 높은 정밀도와 반복성을 요구하는 자동화 장비에 널리 사용됩니다.
서보 앰프(Servo Amplifier)는 서보 모터 시스템의 핵심 구성 요소로, 모터를 구동하고 제어하는 역할을 합니다. 서보 앰프의 주요 기능과 원리에 대해 설명드리겠습니다.
서보 앰프의 원리
1. 기본 개념
서보 앰프: 제어 시스템으로부터의 명령 신호를 받아 서보 모터를 구동하는 장치입니다. 전력 증폭기 역할을 하여 낮은 전압의 제어 신호를 모터를 구동할 수 있는 전력 신호로 변환합니다.
2. 주요 기능
신호 증폭: 제어 시스템(예: PLC, CNC)으로부터 받은 명령 신호를 증폭하여 모터를 구동할 수 있는 전압과 전류로 변환합니다.
피드백 처리: 엔코더 또는 리졸버로부터 받은 피드백 신호를 처리하여 모터의 위치와 속도를 제어합니다.
제어 신호 생성: 위치, 속도, 토크 제어를 위한 신호를 생성하여 모터의 정확한 동작을 보장합니다.
서보 앰프의 구성 요소와 동작 원리
1. 구성 요소
입력 단자: 제어 신호와 피드백 신호를 입력받는 단자입니다.
전력 증폭기: 제어 신호를 증폭하여 모터를 구동할 수 있는 전력 신호로 변환합니다.
제어 회로: 위치, 속도, 토크 제어를 위한 제어 알고리즘을 실행하는 회로입니다.
출력 단자: 증폭된 전력 신호를 모터로 출력합니다.
2. 동작 과정
명령 입력: 제어 시스템(PLC, CNC 등)에서 서보 앰프로 위치, 속도, 토크 명령 신호를 전송합니다.
신호 처리: 서보 앰프는 입력된 명령 신호를 처리하여 필요한 제어 신호를 생성합니다.
전력 증폭: 제어 신호를 전력 증폭기를 통해 증폭하여 모터를 구동할 수 있는 전압과 전류로 변환합니다.
모터 구동: 증폭된 신호를 모터로 출력하여 모터를 구동합니다.
피드백 처리: 엔코더 또는 리졸버로부터 피드백 신호를 받아 모터의 실제 위치와 속도를 모니터링합니다.
피드백 조정: 피드백 신호를 바탕으로 제어 회로가 모터의 동작을 조정하여 명령 신호와 일치하도록 합니다.
서보 앰프의 제어 모드
서보 앰프는 다양한 제어 모드를 지원하여 모터의 동작을 정밀하게 제어합니다. 주요 제어 모드는 다음과 같습니다.
1. 위치 제어 모드(Position Control Mode)
기능: 모터의 정확한 위치를 제어합니다. 제어 시스템에서 지정한 위치로 모터를 이동시키고 유지합니다.
응용 분야: CNC 머신, 로봇 팔, 자동화 기계 등.
2. 속도 제어 모드(Speed Control Mode)
기능: 모터의 회전 속도를 제어합니다. 제어 시스템에서 지정한 속도로 모터를 회전시킵니다.
응용 분야: 컨베이어 벨트, 포장 기계 등.
3. 토크 제어 모드(Torque Control Mode)
기능: 모터의 출력 토크를 제어합니다. 제어 시스템에서 지정한 토크로 모터를 구동합니다.
응용 분야: 조임 공정, 압축 기계 등.
서보 앰프와 모터의 결합
서보 앰프는 서보 모터와 밀접하게 결합되어 동작합니다. 다음은 서보 앰프와 모터의 결합에 대한 설명입니다.
명령 신호 전송: 제어 시스템에서 서보 앰프로 위치, 속도, 토크 명령 신호를 전송합니다.
전력 증폭: 서보 앰프는 명령 신호를 전력 증폭기를 통해 증폭하여 모터를 구동합니다.
피드백 신호 수신: 서보 앰프는 모터에 부착된 엔코더 또는 리졸버로부터 피드백 신호를 받아 모터의 실제 위치와 속도를 모니터링합니다.
피드백 조정: 서보 앰프는 피드백 신호를 처리하여 모터의 동작을 조정합니다. 이를 통해 모터가 명령 신호와 일치하도록 동작합니다.
그림과 설명
그림 1: 서보 앰프와 서보 모터 시스템의 구성 요소
+----------------------+
| 제어 시스템 |
+----------------------+
| 명령 신호 |
+----------------------+
| 서보 앰프 |
+----------------------+
| 증폭 신호 |
+----------------------+
| 서보 모터 |
+----------------------+
| 피드백 신호 |
+----------------------+
| 엔코더/리졸버 |
+----------------------+
설명:
제어 시스템에서 서보 앰프로 명령 신호를 전송합니다.
서보 앰프는 명령 신호를 증폭하여 서보 모터를 구동합니다.
서보 모터가 회전하면서 엔코더 또는 리졸버가 피드백 신호를 생성합니다.
서보 앰프는 피드백 신호를 처리하여 모터의 동작을 조정합니다.
서보 앰프는 이러한 과정을 통해 서보 모터의 위치, 속도, 토크를 정밀하게 제어합니다. 이는 고정밀 위치 제어와 안정적인 동작이 요구되는 다양한 산업 응용 분야에서 필수적인 역할을 합니다.
서보 앰프의 화면 전환 스위치에 대한 설명을 드리겠습니다. 서보 앰프의 화면 전환 스위치는 주로 설정 변경, 상태 확인, 진단 등을 위해 다양한 정보를 표시하는 데 사용됩니다. 이 스위치는 서보 앰프의 디스플레이 화면을 전환하여 사용자에게 필요한 정보를 제공합니다.
서보 앰프 화면 전환 스위치
1. 기능
화면 전환: 서보 앰프의 디스플레이에서 다양한 정보를 전환하여 표시합니다.
설정 변경: 각종 파라미터를 설정하고 변경할 수 있습니다.
상태 확인: 현재 서보 앰프 및 모터의 상태를 확인할 수 있습니다.
진단 및 오류 코드 확인: 서보 앰프 및 모터의 오류를 진단하고 오류 코드를 확인할 수 있습니다.
2. 주요 구성 요소
디스플레이 화면: 현재 상태, 파라미터, 오류 코드 등을 표시하는 화면입니다.
화면 전환 스위치: 디스플레이 화면을 전환하는 버튼입니다. 일반적으로 여러 개의 버튼이 있어 다양한 화면으로 전환할 수 있습니다.
3. 화면 전환 스위치의 주요 버튼
MODE: 운영 모드를 선택하거나 전환하는 버튼입니다.
UP/DOWN: 설정 값을 증가시키거나 감소시키는 버튼입니다.
ENTER/SET: 선택한 설정을 저장하거나 다음 단계로 넘어가는 버튼입니다.
CANCEL/RESET: 현재 작업을 취소하거나 초기 상태로 되돌리는 버튼입니다.
서보 앰프 화면 전환의 주요 기능
1. 초기 화면
기본 상태: 서보 앰프의 기본 동작 상태를 표시합니다. 예를 들어, 모터의 현재 위치, 속도, 토크 등의 정보가 포함될 수 있습니다.
2. 설정 화면
파라미터 설정: 서보 앰프와 모터의 동작을 제어하는 다양한 파라미터를 설정할 수 있는 화면입니다.
위치 제어 파라미터
속도 제어 파라미터
토크 제어 파라미터
3. 모니터링 화면
실시간 데이터: 서보 모터의 실시간 동작 데이터를 모니터링할 수 있습니다.
현재 위치
현재 속도
현재 토크
4. 진단 화면
오류 코드 확인: 서보 앰프 및 모터에서 발생한 오류를 진단하고 오류 코드를 확인할 수 있는 화면입니다.
오류 코드와 설명
해결 방법 안내
사용 예시
예시 1: 파라미터 설정
MODE 버튼을 눌러 설정 모드로 전환합니다.
UP/DOWN 버튼을 사용하여 변경할 파라미터를 선택합니다.
ENTER/SET 버튼을 눌러 선택한 파라미터를 편집 모드로 전환합니다.
UP/DOWN 버튼을 사용하여 원하는 값을 설정합니다.
ENTER/SET 버튼을 눌러 설정 값을 저장합니다.
예시 2: 오류 코드 확인
MODE 버튼을 눌러 진단 모드로 전환합니다.
UP/DOWN 버튼을 사용하여 오류 코드를 확인합니다.
ENTER/SET 버튼을 눌러 오류 코드의 상세 설명을 확인합니다.
CANCEL/RESET 버튼을 눌러 초기 화면으로 돌아갑니다.
그림과 설명
그림: 서보 앰프의 화면 전환 스위치 구성
+----------------------+
| 서보 앰프 디스플레이 |
+----------------------+
| [ MODE ] [ UP ] |
| [DOWN] [ENTER] |
| [CANCEL] |
+----------------------+
설명:
서보 앰프 디스플레이: 현재 상태, 파라미터, 오류 코드 등을 표시하는 화면입니다.
MODE: 운영 모드 전환 버튼입니다.
UP/DOWN: 값을 증가/감소시키거나 항목을 선택하는 버튼입니다.
ENTER: 선택한 항목을 확인하거나 다음 단계로 이동하는 버튼입니다.
CANCEL: 현재 작업을 취소하거나 이전 단계로 돌아가는 버튼입니다.
서보 앰프의 화면 전환 스위치는 사용자에게 필요한 정보를 제공하고 서보 시스템의 설정 및 진단을 용이하게 합니다. 이를 통해 서보 시스템을 보다 효과적으로 운영하고 유지 관리할 수 있습니다.
서보 앰프에서의 JOG 운전은 서보 모터를 수동으로 조작하여 일정한 속도로 연속적으로 회전시키는 기능을 말합니다. 이 기능은 설치, 유지 보수, 시운전 과정에서 매우 유용하게 사용됩니다. JOG 운전을 통해 사용자는 모터의 동작을 직접 관찰하고 제어할 수 있습니다.
JOG 운전의 주요 목적과 활용
설치 및 시운전:
기계 설치 후 초기 위치 설정이나 모터의 동작 상태를 확인할 때 사용됩니다.
JOG 운전을 통해 모터를 천천히 움직여 각 구성 요소의 위치를 정확하게 조정할 수 있습니다.
유지 보수:
시스템의 유지 보수 시 모터를 특정 위치로 이동시키거나 작동 상태를 확인할 때 사용됩니다.
기계 부품 교체나 조정 시 안전하게 모터를 움직일 수 있습니다.
작동 확인 및 테스트:
새로운 프로그램을 작성하거나 수정한 후 모터의 동작을 테스트할 때 사용됩니다.
JOG 운전을 통해 모터의 응답성을 확인하고 필요한 조정을 할 수 있습니다.
JOG 운전의 동작 원리
1. JOG 운전 시작
JOG 명령 입력: 제어 패널이나 HMI(Human Machine Interface)를 통해 JOG 명령을 입력합니다.
속도 설정: JOG 운전 속도를 설정합니다. 일반적으로 저속으로 설정하여 안전하게 모터를 움직일 수 있습니다.
2. 모터 구동
서보 앰프 제어: 서보 앰프가 설정된 속도로 모터를 구동합니다.
연속 회전: 모터는 설정된 방향으로 연속적으로 회전합니다. JOG 운전은 방향 전환도 가능합니다.
3. 피드백과 조정
피드백 시스템: 엔코더 또는 리졸버로부터 피드백 신호를 받아 모터의 실제 위치와 속도를 모니터링합니다.
제어 조정: 피드백 신호를 바탕으로 서보 앰프가 모터의 동작을 조정하여 설정된 속도와 방향을 유지합니다.
4. JOG 운전 종료
JOG 명령 해제: JOG 운전을 중지하려면 제어 패널이나 HMI에서 JOG 명령을 해제합니다.
모터 정지: 서보 앰프는 모터를 안전하게 감속하여 정지시킵니다.
JOG 운전의 설정과 조작 방법
1. JOG 모드 설정
제어 패널: 서보 앰프의 제어 패널에서 JOG 모드를 선택합니다.
HMI: HMI 화면에서 JOG 운전 모드를 선택하고 필요한 속도를 설정합니다.
2. 방향과 속도 설정
방향 설정: 모터의 회전 방향을 설정합니다 (정방향 또는 역방향).
속도 설정: JOG 운전의 속도를 설정합니다. 일반적으로 저속으로 설정하여 안전하게 작동합니다.
3. JOG 운전 시작과 중지
JOG 운전 시작: 시작 버튼을 눌러 JOG 운전을 시작합니다.
JOG 운전 중지: 중지 버튼을 눌러 JOG 운전을 중지합니다. 긴급 정지 기능도 사용할 수 있습니다.
그림과 설명
그림 1: JOG 운전 설정과 조작
+-----------------------------+
| 제어 패널/HMI |
+-----------------------------+
| [ JOG 모드 선택 ] |
| [ 속도 설정: 저속 ] |
| [ 방향 설정: 정방향/역방향 ] |
| [ 시작 ] [ 중지 ] |
+-----------------------------+
|
+-----------------------------+
| 서보 앰프 |
+-----------------------------+
|
+-----------------------------+
| 서보 모터 |
+-----------------------------+
|
+-----------------------------+
| 피드백 시스템 |
+-----------------------------+설명:
제어 패널/HMI: 사용자는 JOG 모드를 선택하고, 속도와 방향을 설정한 후 시작 버튼을 눌러 JOG 운전을 시작합니다.
서보 앰프: 제어 신호를 받아 서보 모터를 설정된 속도와 방향으로 구동합니다.
서보 모터: 서보 앰프의 제어 신호에 따라 연속적으로 회전합니다.
피드백 시스템: 엔코더 또는 리졸버가 모터의 실제 위치와 속도를 모니터링하여 서보 앰프에 피드백을 제공합니다.
JOG 운전은 서보 시스템의 설치, 유지 보수, 테스트 과정에서 매우 유용하며, 사용자가 모터의 동작을 직접 관찰하고 제어할 수 있게 합니다. 이를 통해 시스템의 안정성과 정확성을 높일 수 있습니다.
서보 앰프에서 JOG 운전과 관련된 디스플레이 및 설정에 대해 자세히 설명하겠습니다. 제공된 이미지는 서보 앰프의 화면에 표시되는 다양한 상태 및 기능을 나타내고 있습니다.
서보 앰프의 디스플레이 상태 및 설정
1. 서보 앰프의 주요 상태 표시
시퀀스 (Sequence)
rd-of: 준비 미완료, 이니셜라이즈 중 또는 알람이 발생했을 때.
rd-on: 준비 완료, 이니셜라이즈 완료 후, 서보 ON 상태일 때.
b-on: 드라이브 레디 신호가 유효, 드라이브 모듈(서보 앰프)의 레디 신호가 활성화된 상태.
b-of: 드라이브 레디 신호가 비활성화된 상태.
출력 신호 (DO) 강제출력
do-on: 출력 신호가 ON 상태.
do-of: 출력 신호가 OFF 상태.
2. JOG 운전 (JOG Operation)
JOG 운전
disp: RESF1: JOG 운전 상태를 나타냅니다. 사용자는 JOG 운전 모드에서 서보 모터를 수동으로 움직일 수 있습니다. 설정 방법은 MR-J4-A(-RJ) 서보 앰프 카탈로그의 4.5항을 참조합니다.
JOG 운전은 초기 설치 및 유지 보수 과정에서 모터의 위치를 조정할 때 유용합니다.
3. 기타 운전 모드
위치결정 운전 (Positioning Operation)
disp: RESF2: 위치결정 운전 상태를 나타냅니다. 제어 시스템에서 위치 명령을 받아 서보 모터를 특정 위치로 이동시킵니다.
모터 회전 운전 (Motor Rotation Operation)
disp: RESF3: 모터가 회전하는 상태를 나타냅니다. 주로 속도 제어 모드에서 사용됩니다.
머신 아날라이저 운전 (Machine Analyzer Operation)
disp: RESF4: 머신 아날라이저 모드 상태를 나타냅니다. 머신 아날라이저를 통해 서보 시스템의 성능을 분석합니다.
메이커 조정용 (Maker Adjustment)
disp: RESF5: 메이커 조정용 모드 상태를 나타냅니다. 주로 제조사에서 시스템을 초기 설정할 때 사용됩니다.
1 스텝 이동 (1 Step Movement)
disp: RESF6 / d-06: 1 스텝 이동 모드 상태를 나타냅니다. "d-06"은 이동할 스텝 수를 나타내며, 이 모드에서 모터는 지정된 스텝 수만큼 이동합니다. 이동 스텝 수는 UP 또는 DOWN 버튼을 통해 설정할 수 있습니다.
JOG 운전의 상세 설정 방법
JOG 운전 모드 진입
제어 패널에서 MODE 버튼을 눌러 JOG 운전 모드로 진입합니다.
디스플레이에 RESF1이 표시되면 JOG 운전 모드로 진입한 것입니다.
속도 설정
UP/DOWN 버튼을 사용하여 원하는 JOG 운전 속도를 설정합니다. 일반적으로 저속으로 설정하여 안전하게 작동합니다.
방향 설정
LEFT/RIGHT 또는 CW/CCW 버튼을 사용하여 모터의 회전 방향을 설정합니다.
JOG 운전 시작
START 버튼을 눌러 JOG 운전을 시작합니다. 모터는 설정된 속도와 방향으로 회전하기 시작합니다.
JOG 운전 중지
STOP 버튼을 눌러 JOG 운전을 중지합니다. 서보 모터는 안전하게 감속하여 정지합니다.
사용 예시
예시 1: JOG 운전 설정과 조작
제어 패널에서 MODE 버튼을 눌러 JOG 운전 모드로 진입합니다. 디스플레이에 RESF1이 표시됩니다.
UP/DOWN 버튼을 사용하여 JOG 운전 속도를 설정합니다.
LEFT/RIGHT 또는 CW/CCW 버튼을 사용하여 회전 방향을 설정합니다.
START 버튼을 눌러 JOG 운전을 시작합니다.
STOP 버튼을 눌러 JOG 운전을 중지합니다.
서보 앰프의 JOG 운전 모드는 설치, 유지 보수, 시운전 과정에서 모터를 안전하고 효율적으로 제어할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 사용자는 서보 시스템의 동작을 직접 확인하고 조정할 수 있습니다.
QD75 위치 결정 모듈 설정 절차
1. 새로운 프로젝트 생성
프로젝트 생성: GX Works2를 실행하고 새 프로젝트를 생성합니다. 프로젝트의 이름과 경로를 설정합니다.
2. 모듈 설정
프로젝트 트리에서 모듈 추가: 왼쪽의 프로젝트 트리에서 Parameter를 선택하고, Intelligent Function Module을 더블 클릭하여 새로운 모듈을 추가합니다.
3. 새로운 모듈 창 설정
모듈 유형 선택
Module Type 드롭다운 메뉴에서 QD75 Type Positioning Module을 선택합니다.
Module Name 드롭다운 메뉴에서 사용할 모듈 모델을 선택합니다. 여기서는 QD75D2N을 선택합니다.
장착 위치 설정
Mount Position 섹션에서 Base No.와 Mounted Slot No.를 설정합니다. 일반적으로 슬롯 번호 0부터 시작합니다.
Specify start XY address 체크박스를 선택하고, 시작 XY 주소를 설정합니다. 기본값은 0000입니다.
타이틀 설정
필요한 경우 Title 필드에 타이틀을 입력합니다. 타이틀은 모듈을 식별하는 데 도움이 됩니다.
확인 및 저장
모든 설정을 완료한 후 OK 버튼을 클릭하여 설정을 저장하고 창을 닫습니다.
4. 모듈 파라미터 설정
모듈 파라미터 설정: 모듈이 추가되면, 프로젝트 트리에서 모듈을 선택하고 세부 파라미터를 설정할 수 있습니다. 위치 결정, 속도 설정, 가속도 및 감속도 설정 등 다양한 파라미터를 설정합니다.
5. 프로그램 작성
프로그램 작성: Program 섹션에서 새로운 프로그램을 작성하거나 기존 프로그램을 수정합니다. 위치 제어 명령어와 로직을 추가하여 QD75 모듈을 제어합니다.
6. 컴파일 및 다운로드
컴파일: 작성한 프로그램을 컴파일하여 오류가 없는지 확인합니다.
다운로드: 프로그램을 PLC에 다운로드합니다. 이 단계에서는 PLC와 PC가 연결되어 있어야 하며, 다운로드 중 PLC를 실행하지 않는 것이 좋습니다.
예시: JOG 운전 설정
프로젝트 트리에서 모듈 선택
Intelligent Function Module에서 QD75 모듈을 선택합니다.
JOG 파라미터 설정
모듈 설정 화면에서 JOG 운전 관련 파라미터를 설정합니다. 예를 들어, JOG 속도와 방향을 설정합니다.
프로그램 작성
메인 프로그램에서 JOG 운전을 제어하는 명령어를 작성합니다. 예를 들어, JOG 시작 명령어와 JOG 정지 명령어를 사용하여 모터를 제어합니다.
테스트 운전
프로그램을 다운로드한 후 JOG 운전을 테스트합니다. 실제 모터가 설정된 속도와 방향으로 동작하는지 확인합니다.
이 과정을 통해 QD75 위치 결정 모듈을 설정하고, JOG 운전 등 다양한 기능을 활용할 수 있습니다. 필요한 파라미터를 정확히 설정하고, 프로그램을 신중하게 작성하여 원하는 동작을 구현할 수 있습니다.
기본 파라미터 1 (Basic parameters 1)
1. Unit setting (단위 설정)
Axis #1: 3 pulse
Axis #2: 3 pulse
이 값은 한 단위 움직임을 위한 펄스 수를 설정합니다.
2. No. of pulses per rotation (1회전당 펄스 수)
Axis #1: 20000 pulse
Axis #2: 20000 pulse
모터가 한 바퀴 회전하는 데 필요한 펄스 수를 설정합니다.
3. Movement amount per rotation (1회전당 이동 거리)
Axis #1: 20000 pulse
Axis #2: 20000 pulse
모터가 한 바퀴 회전했을 때 이동하는 거리를 설정합니다.
4. Unit magnification (단위 배율)
Axis #1: 1 x 1 Times
Axis #2: 1 x 1 Times
설정된 단위의 배율을 나타냅니다. 여기서는 1배율로 설정되어 있습니다.
5. Pulse output mode (펄스 출력 모드)
Axis #1: 1: CW/CCW Mode (정/역방향 모드)
Axis #2: 1: CW/CCW Mode (정/역방향 모드)
펄스 출력 모드를 설정합니다. CW/CCW 모드는 시계 방향(CW)과 반시계 방향(CCW)으로 설정된 펄스를 나타냅니다.
6. Rotation direction setting (회전 방향 설정)
Axis #1: 0: Increase Present Value by Forward Pulse Output (순방향 펄스 출력으로 현재 값 증가)
Axis #2: 0: Increase Present Value by Forward Pulse Output (순방향 펄스 출력으로 현재 값 증가)
모터의 회전 방향에 따라 현재 값을 증가시키는 설정입니다.
7. Bias speed at start (시작 시 바이어스 속도)
Axis #1: 0 pulse/s
Axis #2: 0 pulse/s
시작 시 설정된 바이어스 속도를 나타냅니다. 여기서는 0으로 설정되어 있습니다.
기본 파라미터 2 (Basic parameters 2)
1. Speed limit value (속도 제한 값)
Axis #1: 200000 pulses/s
Axis #2: 200000 pulses/s
모터의 최대 속도를 설정합니다.
2. Acceleration time (가속 시간)
Axis #1: 1000 ms
Axis #2: 1000 ms
모터가 최대 속도에 도달하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.
3. Deceleration time (감속 시간)
Axis #1: 1000 ms
Axis #2: 1000 ms
모터가 정지하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.
상세 파라미터 1 (Detailed parameters 1)
1. Backlash compensation amount (백래시 보상량)
Axis #1: 0 pulse
Axis #2: 0 pulse
백래시(기어 등의 헐거운 부분)를 보상하기 위한 펄스 수를 설정합니다.
2. Software stroke limit upper limit value (소프트웨어 스트로크 상한값)
Axis #1: 2147483647 pulse
Axis #2: 2147483647 pulse
모터의 이동 범위 상한값을 설정합니다.
3. Software stroke limit lower limit value (소프트웨어 스트로크 하한값)
Axis #1: -2147483648 pulse
Axis #2: -2147483648 pulse
모터의 이동 범위 하한값을 설정합니다.
4. Software stroke limit selection (소프트웨어 스트로크 제한 선택)
Axis #1: Set Software Limit to Sending Current Value (현재 값을 전송하여 소프트웨어 제한 설정)
Axis #2: Set Software Limit to Sending Current Value (현재 값을 전송하여 소프트웨어 제한 설정)
소프트웨어 스트로크 제한 모드를 설정합니다.
5. Software limit valid/invalid setting (소프트웨어 제한 유효/무효 설정)
Axis #1: Valid
Axis #2: Valid
소프트웨어 제한 설정의 유효성을 나타냅니다.
6. Command-in-position width (명령 위치 범위)
Axis #1: 100 pulse
Axis #2: 100 pulse
명령 위치에 도달하기 위한 허용 오차를 설정합니다.
7. Torque limit setting value (토크 제한 설정 값)
Axis #1: 300%
Axis #2: 300%
모터의 최대 토크를 설정합니다.
8. M code ON signal output timing (M 코드 ON 신호 출력 타이밍)
Axis #1: WITH Mode
Axis #2: WITH Mode
M 코드 출력 신호의 타이밍을 설정합니다.
9. Speed switching mode (속도 전환 모드)
Axis #1: Standard Speed Switch Mode
Axis #2: Standard Speed Switch Mode
속도 전환 모드를 설정합니다.
10. Interpolation speed designation (보간 속도 지정)
Axis #1: Composite Speed (복합 속도)
Axis #2: Composite Speed (복합 속도)
보간 속도 설정 모드를 지정합니다.
종합 분석
이 설정들은 QD75 모듈이 모터를 제어할 때 필요한 다양한 파라미터를 정의합니다. 각 축(AXIS #1, AXIS #2)에 대해 별도로 설정된 값들은 다음과 같습니다:
기본 파라미터: 시스템이 시작될 때 유효한 값들이며, 모터의 회전 및 이동 관련 기본 설정들을 포함합니다.
상세 파라미터: 시스템 구성과 관련된 값들로, 스트로크 제한, 백래시 보상, 토크 제한 등의 세부 설정을 포함합니다.
QD75 위치 결정 모듈의 파라미터 설정 (MM 단위)
이미지를 통해 확인된 설정값들이 밀리미터(mm) 단위로 변경된 것을 반영하여
각 항목에 대한 설명을 업데이트하겠습니다.
기본 파라미터 1 (Basic parameters 1)
1. Unit setting (단위 설정)
Axis #1: 0.0 mm
Axis #2: 3 pulse
축 1은 밀리미터 단위로 설정되어 있고, 축 2는 펄스 단위로 설정되어 있습니다.
2. No. of pulses per rotation (1회전당 펄스 수)
Axis #1: 20000 pulse
Axis #2: 20000 pulse
모터가 한 바퀴 회전하는 데 필요한 펄스 수를 설정합니다.
3. Movement amount per rotation (1회전당 이동 거리)
Axis #1: 2000.0 mm
Axis #2: 20000 pulse
모터가 한 바퀴 회전했을 때 이동하는 거리를 설정합니다.
4. Unit magnification (단위 배율)
Axis #1: 1x1 Times
Axis #2: 1x1 Times
설정된 단위의 배율을 나타냅니다. 여기서는 1배율로 설정되어 있습니다.
5. Pulse output mode (펄스 출력 모드)
Axis #1: 1: CW/CCW Mode (정/역방향 모드)
Axis #2: 1: CW/CCW Mode (정/역방향 모드)
펄스 출력 모드를 설정합니다. CW/CCW 모드는 시계 방향(CW)과 반시계 방향(CCW)으로 설정된 펄스를 나타냅니다.
6. Rotation direction setting (회전 방향 설정)
Axis #1: 0: Increase Present Value by Forward Pulse Output (순방향 펄스 출력으로 현재 값 증가)
Axis #2: 0: Increase Present Value by Forward Pulse Output (순방향 펄스 출력으로 현재 값 증가)
모터의 회전 방향에 따라 현재 값을 증가시키는 설정입니다.
7. Bias speed at start (시작 시 바이어스 속도)
Axis #1: 0.00 mm/min
Axis #2: 0 pulse/s
시작 시 설정된 바이어스 속도를 나타냅니다. 축 1은 밀리미터/분 단위로, 축 2는 펄스/초 단위로 설정되어 있습니다.
기본 파라미터 2 (Basic parameters 2)
1. Speed limit value (속도 제한 값)
Axis #1: 2000.00 mm/min
Axis #2: 200000 pulses/s
모터의 최대 속도를 설정합니다. 축 1은 밀리미터/분 단위로, 축 2는 펄스/초 단위로 설정되어 있습니다.
2. Acceleration time (가속 시간)
Axis #1: 1000 ms
Axis #2: 1000 ms
모터가 최대 속도에 도달하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.
3. Deceleration time (감속 시간)
Axis #1: 1000 ms
Axis #2: 1000 ms
모터가 정지하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.
상세 파라미터 1 (Detailed parameters 1)
1. Backlash compensation amount (백래시 보상량)
Axis #1: 0.0 um
Axis #2: 0 pulse
백래시(기어 등의 헐거운 부분)를 보상하기 위한 값을 설정합니다. 축 1은 마이크로미터 단위로 설정되어 있습니다.
2. Software stroke limit upper limit value (소프트웨어 스트로크 상한값)
Axis #1: 214748364.7 um
Axis #2: 2147483647 pulse
모터의 이동 범위 상한값을 설정합니다. 축 1은 마이크로미터 단위로 설정되어 있습니다.
3. Software stroke limit lower limit value (소프트웨어 스트로크 하한값)
Axis #1: -214748364.8 um
Axis #2: -2147483648 pulse
모터의 이동 범위 하한값을 설정합니다. 축 1은 마이크로미터 단위로 설정되어 있습니다.
4. Software stroke limit selection (소프트웨어 스트로크 제한 선택)
Axis #1: Set Software Limit to Sending Current Value (현재 값을 전송하여 소프트웨어 제한 설정)
Axis #2: Set Software Limit to Sending Current Value (현재 값을 전송하여 소프트웨어 제한 설정)
소프트웨어 스트로크 제한 모드를 설정합니다.
5. Software limit valid/invalid setting (소프트웨어 제한 유효/무효 설정)
Axis #1: Valid
Axis #2: Valid
소프트웨어 제한 설정의 유효성을 나타냅니다.
6. Command-in-position width (명령 위치 범위)
Axis #1: 10.0 um
Axis #2: 100 pulse
명령 위치에 도달하기 위한 허용 오차를 설정합니다. 축 1은 마이크로미터 단위로 설정되어 있습니다.
7. Torque limit setting value (토크 제한 설정 값)
Axis #1: 300%
Axis #2: 300%
모터의 최대 토크를 설정합니다.
8. M code ON signal output timing (M 코드 ON 신호 출력 타이밍)
Axis #1: WITH Mode
Axis #2: WITH Mode
M 코드 출력 신호의 타이밍을 설정합니다.
9. Speed switching mode (속도 전환 모드)
Axis #1: Standard Speed Switch Mode
Axis #2: Standard Speed Switch Mode
속도 전환 모드를 설정합니다.
10. Interpolation speed designation (보간 속도 지정)
Axis #1: Composite Speed (복합 속도)
Axis #2: Composite Speed (복합 속도)
보간 속도 설정 모드를 지정합니다.
종합 분석
이번 설정에서는 축 1의 단위가 밀리미터(mm)와 마이크로미터(um) 단위로 변경된 것이 특징입니다. 이로 인해 더 높은 정밀도를 요구하는 작업 환경에 적합한 설정이 되었습니다. 각 축의 설정을 확인하여 정확한 동작을 보장하도록 해야 합니다.
이 설정들은 다음과 같은 상황에서 유용할 것입니다:
축 1: 밀리미터 단위의 이동과 마이크로미터 단위의 정밀도를 요구하는 고정밀 작업.
축 2: 펄스 단위의 일반적인 위치 제어 작업.
설정값들을 실제 시스템 환경에 맞추어 조정함으로써, QD75 모듈이 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
모터 축에 엔코더를 장착하여 펄스를 세는 것은 위치 제어 시스템에서 매우 중요한 요소입니다. 엔코더는 모터의 회전 운동을 전기적 신호(펄스)로 변환하여 제어 시스템이 모터의 위치를 정확하게 인식하고 제어할 수 있게 합니다. 이를 통해 고정밀 위치 제어가 가능해집니다. 다음은 엔코더의 역할과 작동 원리에 대한 상세 설명입니다.
엔코더의 역할과 작동 원리
1. 엔코더의 기본 개념
엔코더(Encoder): 회전축의 위치, 속도, 방향 등을 측정하여 전기적 신호로 변환하는 장치입니다. 엔코더는 회전 운동을 펄스 신호로 변환하여 제어 시스템에 제공함으로써, 모터의 정확한 위치를 실시간으로 파악할 수 있게 합니다.
2. 엔코더의 종류
증분형 엔코더(Incremental Encoder): 회전축의 이동을 일정한 간격의 펄스로 변환하여 출력합니다. 위치를 절대적으로 측정할 수 없고, 기준점에서 상대적으로 이동한 거리를 측정합니다.
절대형 엔코더(Absolute Encoder): 회전축의 특정 위치를 고유의 코드로 출력하여, 전원이 꺼졌다 켜져도 위치 정보를 잃지 않고 절대 위치를 제공할 수 있습니다.
3. 엔코더의 구성 요소
디스크: 회전축에 부착된 디스크로, 여러 개의 슬릿 또는 패턴이 새겨져 있습니다.
광센서: 디스크의 슬릿을 통과하는 빛을 감지하여 펄스 신호를 생성합니다. 광학식 엔코더에서 주로 사용됩니다.
전자회로: 광센서에서 생성된 신호를 증폭하고 처리하여 제어 시스템에 전달합니다.
엔코더를 이용한 위치 제어 시스템의 구성
모터: 회전 운동을 수행하는 장치입니다. 서보 모터, 스테핑 모터 등이 사용될 수 있습니다.
엔코더: 모터 축에 부착되어 회전 운동을 펄스 신호로 변환합니다.
서보 앰프: 제어 시스템에서 받은 명령 신호를 모터로 전달하고, 엔코더로부터 피드백 신호를 수신하여 모터의 위치를 제어합니다.
PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러): 제어 로직을 실행하고 서보 앰프와 통신하여 전체 시스템을 제어합니다.
HMI(Human Machine Interface): 사용자 인터페이스로, 시스템의 상태를 모니터링하고 제어할 수 있게 합니다.
엔코더의 작동 원리
1. 펄스 생성
회전: 모터가 회전하면, 엔코더의 디스크도 함께 회전합니다.
펄스 신호 생성: 디스크의 슬릿을 통해 빛이 감지되거나 차단되면서 펄스 신호가 생성됩니다. 이 펄스 신호는 회전축이 얼마나 많이 회전했는지를 나타냅니다.
2. 피드백 제어
피드백 신호 전송: 엔코더에서 생성된 펄스 신호는 서보 앰프나 제어 시스템으로 전송됩니다.
위치 계산: 제어 시스템은 수신한 펄스 신호를 계산하여 모터의 현재 위치를 결정합니다. 예를 들어, 1회전당 20000펄스의 엔코더가 사용된다면, 10000펄스가 수신되었을 때 모터는 반 바퀴 회전한 것으로 계산됩니다.
위치 제어: 제어 시스템은 현재 위치와 목표 위치를 비교하여, 필요한 만큼 모터를 움직여 목표 위치에 도달하게 합니다. 이를 통해 정확한 위치 제어가 가능합니다.
위치 제어 시스템에서 엔코더의 중요성
정밀도: 엔코더는 매우 높은 해상도로 회전 운동을 측정할 수 있어, 모터의 위치를 매우 정밀하게 제어할 수 있습니다.
실시간 피드백: 엔코더는 실시간으로 위치 피드백을 제공하여, 제어 시스템이 즉각적으로 모터의 위치를 조정할 수 있게 합니다.
안정성: 정확한 위치 피드백을 통해 시스템의 안정성과 신뢰성을 높일 수 있습니다. 이는 특히 고정밀 작업과 자동화 시스템에서 중요합니다.
응용 분야: CNC 기계, 로봇 팔, 인쇄기, 포장기 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 엔코더를 통해 위치 제어가 필요한 모든 시스템에서 필수적인 요소로 작용합니다.
그림과 설명
그림 1: 엔코더를 이용한 위치 제어 시스템의 구성
+--------------------+ +-----------------+ +-----------------+
| 제어 시스템 | <----> | 서보 앰프 | <----> | 서보 모터 |
| (PLC, HMI 등) | | (Servo Amp) | | (Servo Motor) |
+--------------------+ +-----------------+ +-----------------+
| |
v |
+---------------------+ |
| 엔코더 | <------------+
| (Encoder) |
+---------------------+설명:
제어 시스템: 사용자가 설정한 목표 위치 명령을 서보 앰프로 전송합니다.
서보 앰프: 제어 시스템의 명령에 따라 서보 모터를 구동합니다.
서보 모터: 서보 앰프로부터의 신호를 받아 회전 운동을 수행합니다.
엔코더: 모터 축에 부착되어 모터의 회전 운동을 펄스 신호로 변환하여 서보 앰프로 피드백을 제공합니다.
피드백 루프: 서보 앰프는 엔코더로부터 받은 피드백 신호를 제어 시스템으로 전송하여 모터의 위치를 실시간으로 조정합니다.
이러한 피드백 제어 시스템을 통해, 위치 제어가 매우 정밀하게 수행되며, 이는 다양한 산업 자동화 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다.
서보 제어 시스템에서 사용하는 주요 반도체 소자는 다양한 기능을 수행하며,
시스템의 성능과 효율성을 극대화합니다. 이러한 반도체 소자는
모터 제어, 신호 처리, 전력 관리 등을 담당합니다.
다음은 서보 제어 시스템에서 사용되는 주요 반도체 소자들과 그 기능에 대한 설명입니다.
주요 반도체 소자와 그 기능
1. 마이크로컨트롤러 (Microcontroller, MCU)
기능: 시스템의 중심 제어 장치로, 서보 모터의 위치, 속도, 토크 제어 알고리즘을 실행합니다. MCU는 센서 데이터 수집, 제어 신호 생성, 통신 인터페이스 등의 기능을 수행합니다.
용도: 모터 제어, 신호 처리, 사용자 명령 실행.
2. 디지털 신호 처리기 (Digital Signal Processor, DSP)
기능: 복잡한 수학적 연산과 신호 처리를 빠르게 수행합니다. 서보 시스템에서 피드백 신호를 처리하고, 제어 알고리즘을 실시간으로 실행하는 데 사용됩니다.
용도: 고속 신호 처리, 제어 알고리즘 실행, 실시간 데이터 분석.
3. 전력 트랜지스터 (Power Transistor)
기능: 서보 모터에 전력을 공급하고, 고속 스위칭을 통해 전력 손실을 최소화합니다. 주로 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)이 사용됩니다.
용도: 모터 드라이브 회로, 전력 스위칭, 전력 증폭.
4. 게이트 드라이버 (Gate Driver)
기능: 전력 트랜지스터의 게이트를 제어하여 정확한 타이밍에 스위칭을 수행하게 합니다. 고속 스위칭이 요구되는 서보 모터 제어에 필수적입니다.
용도: 전력 트랜지스터 구동, 스위칭 제어, 전력 관리.
5. 옵토커플러 (Optocoupler)
기능: 고전압과 저전압 회로 간의 전기적 절연을 제공하면서 신호를 전달합니다. 서보 시스템에서 신호의 전기적 격리를 통해 노이즈와 간섭을 줄입니다.
용도: 신호 절연, 노이즈 방지, 안전성 확보.
6. 엔코더 IC (Encoder IC)
기능: 엔코더로부터 입력된 회전 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어 시스템에 제공합니다. 위치, 속도, 방향 정보를 정확하게 측정합니다.
용도: 위치 피드백, 속도 측정, 방향 감지.
7. 전류 센서 (Current Sensor)
기능: 서보 모터에 흐르는 전류를 실시간으로 측정하여 과전류 보호와 토크 제어에 사용됩니다. 정확한 전류 측정은 시스템의 안전과 성능에 중요합니다.
용도: 전류 모니터링, 과전류 보호, 토크 제어.
8. 전압 레귤레이터 (Voltage Regulator)
기능: 서보 시스템의 전원 공급을 안정화하여 일정한 전압을 유지합니다. 이는 시스템의 안정적인 동작을 보장합니다.
용도: 전원 관리, 전압 안정화, 전력 공급.
9. EEPROM/플래시 메모리 (EEPROM/Flash Memory)
기능: 서보 제어 시스템의 설정 값, 프로그램 코드, 캘리브레이션 데이터를 비휘발성으로 저장합니다.
용도: 데이터 저장, 프로그램 저장, 설정 값 유지.
10. 통신 모듈 (Communication Module)
기능: 서보 제어 시스템과 외부 장치 간의 데이터 통신을 담당합니다. 주로 CAN, RS-485, Ethernet 등의 통신 인터페이스가 사용됩니다.
용도: 데이터 통신, 네트워크 연결, 시스템 통합.
서보 제어 시스템의 반도체 소자 역할 요약
서보 제어 시스템에서 사용되는 주요 반도체 소자들은 다음과 같은 역할을 합니다:
제어와 연산: MCU, DSP
전력 관리와 스위칭: 전력 트랜지스터, 게이트 드라이버
신호 절연과 전송: 옵토커플러
피드백과 센싱: 엔코더 IC, 전류 센서
전원 안정화: 전압 레귤레이터
데이터 저장: EEPROM/플래시 메모리
통신: 통신 모듈
이러한 소자들은 서보 제어 시스템이 정확하고 안정적으로 동작할 수 있도록 각기 다른 역할을 수행하며, 전체 시스템의 성능과 효율성을 높이는 데 기여합니다.
엔코더의 슬릿(구멍) 수를 늘리면 펄스의 해상도가 높아지며, 이는 회전 각도를 더 정밀하게 측정할 수 있게 합니다. 이는 고정밀 위치 제어가 필요한 응용 분야에서 매우 유용합니다. 다음은 엔코더의 슬릿 수와 해상도에 대한 상세 설명입니다.
엔코더의 해상도와 슬릿 수
1. 해상도 (Resolution)
- 해상도는 엔코더가 한 바퀴 회전할 때 생성할 수 있는 최대 펄스 수를 의미합니다.
- 해상도 계산: 해상도는 엔코더 디스크에 있는 슬릿 수에 따라 결정됩니다. 슬릿 수가 많을수록 더 높은 해상도를 얻을 수 있습니다.
2. 슬릿 수와 해상도의 관계
- 슬릿 수를 늘리면 한 바퀴 회전당 생성되는 펄스 수가 증가하여, 더 작은 회전 각도를 정밀하게 측정할 수 있습니다.
- 예를 들어, 슬릿 수가 222 (약 4.19백만)인 엔코더는 약 4.19백만 펄스를 생성할 수 있으며, 슬릿 수가 226 (약 67.1백만)인 엔코더는 약 67.1백만 펄스를 생성할 수 있습니다.
슬릿 수에 따른 펄스 수
- 슬릿 수 222 (약 4.19백만)
- 해상도: 약 4.19백만 펄스/회전
- 한 회전당 각도 분해능: 360∘4,194,304≈0.000086∘
- 슬릿 수 226 (약 67.1백만)
- 해상도: 약 67.1백만 펄스/회전
- 한 회전당 각도 분해능: 360∘67,108,864≈0.0000054∘
고정밀 위치 제어의 중요성
슬릿 수가 많아질수록 회전당 생성되는 펄스의 수가 증가하여 위치 제어의 정밀도가 높아집니다. 이는 고정밀 위치 제어가 필요한 응용 분야에서 매우 유용합니다.
응용 분야
- CNC 기계 (Computer Numerical Control)
- 고정밀 가공이 필요한 기계에서 엔코더의 높은 해상도는 매우 중요한 역할을 합니다.
- 작은 위치 오차도 제품의 품질에 큰 영향을 미치기 때문에 높은 해상도가 필수적입니다.
- 로봇 공학 (Robotics)
- 로봇 팔의 정밀한 위치 제어를 위해 높은 해상도의 엔코더가 사용됩니다.
- 정밀한 움직임과 반복성이 요구되는 작업에서 중요한 요소입니다.
- 반도체 제조 장비 (Semiconductor Manufacturing Equipment)
- 웨이퍼의 위치 제어와 같은 미세한 작업이 요구됩니다.
- 높은 해상도의 엔코더를 사용하여 정확한 위치 제어를 수행합니다.
- 의료 장비 (Medical Equipment)
- 정밀한 위치 제어가 필요한 MRI, CT 스캐너 등에서 사용됩니다.
- 작은 위치 오차가 생명을 다룰 수 있는 장비에서 중요한 역할을 합니다.
결론
엔코더의 슬릿 수를 증가시키면 해상도가 높아져 회전 각도를 더 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이는 고정밀 위치 제어가 필요한 다양한 응용 분야에서 매우 유용합니다. 높은 해상도의 엔코더를 통해 시스템의 정밀도와 성능을 극대화할 수 있습니다.
볼마우스의 엔코더는 광학 엔코더의 일종으로, 볼의 움직임을 감지하여 컴퓨터에 전달합니다. 그림에 나와 있는 구성 요소는 다음과 같습니다:
볼 (Ball): 마우스를 움직일 때 회전하는 구체.
축 (Axle): 볼의 회전 운동을 엔코더 디스크로 전달.
엔코더 디스크 (Encoder Disk): 구멍이 뚫린 디스크로, 회전할 때 구멍을 통해 빛이 감지됩니다.
LED (광원, Light Source): 디스크의 구멍을 통해 빛을 비춥니다.
포토 다이오드 (Photo Diode): 구멍을 통해 들어오는 빛을 감지하여 신호를 생성합니다.
비교: 볼마우스 엔코더 vs. 산업용 엔코더
볼마우스 엔코더:
해상도: 상대적으로 낮음.
구조: 단순하고 소형.
용도: 마우스의 움직임을 감지하여 컴퓨터에 전달.
산업용 엔코더:
해상도: 매우 높음 (수백만 펄스).
구조: 정밀하고 복잡, 다양한 유형(광학, 자기).
용도: 모터의 위치, 속도, 가속도 등의 정밀 제어.
원리 비교
볼마우스: 볼이 회전하면서 축을 돌리고, 축이 엔코더 디스크를 회전시킵니다. 디스크의 구멍을 통해 LED 빛이 포토 다이오드에 도달하면서 펄스 신호를 생성합니다.
산업용 엔코더: 모터 축에 직접 연결되어 회전하며, 디스크의 높은 해상도 덕분에 매우 정밀한 위치 정보를 제공합니다.
이 두 엔코더 모두 빛의 차단과 통과를 이용하여 회전 운동을 디지털 신호로 변환하는 원리를 공유하지만, 정밀도와 응용 분야에서 큰 차이가 있습니다.
이미지에 표시된 값은 다음과 같습니다:
- No. of pulses per rotation (회전당 펄스 수): 50000 pulses
- Movement amount per rotation (회전당 이동 거리): 5000.0 μm (마이크로미터)
설명:
- 회전당 펄스 수 (No. of pulses per rotation): 50000 pulses
- 엔코더가 모터 축의 한 회전당 생성하는 펄스 수를 나타냅니다. 높은 펄스 수는 더 정밀한 위치 제어를 가능하게 합니다.
- 회전당 이동 거리 (Movement amount per rotation): 5000.0 μm
- 모터가 한 바퀴 회전할 때 이동하는 거리입니다. 여기서는 5000.0 마이크로미터 (5.0 mm)를 의미합니다.
관계:
이 두 값은 위치 제어의 해상도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 한 회전당 50000 펄스와 5000.0 μm 이동 거리를 가진 시스템의 해상도는 5000.0 μm50000 pulses=0.1 μm/pulse가 됩니다. 이는 매우 정밀한 제어를 가능하게 합니다.
서보 모터의 펄스 출력 모드는 다양한 방식으로 설정할 수 있으며, 각 모드는 펄스 신호를 처리하는 방법을 결정합니다. 각 모드의 설명은 다음과 같습니다:
CW/CCW Mode:
CW (Clockwise): 시계 방향 회전 신호.
CCW (Counter Clockwise): 반시계 방향 회전 신호.
PULSE/SIGN Mode:
Pulse: 펄스 신호로 회전량을 결정.
Sign: 방향 신호.
A Phase/B Phase Mode (4 Multiply):
4배 주파수 증폭 방식으로, 높은 해상도의 엔코더 신호를 처리.
A Phase/B Phase Mode (1 Multiply):
기본 주파수 증폭 없이 엔코더 신호를 처리.
각 모드의 특징
CW/CCW Mode는 두 개의 신호선(CW, CCW)을 사용하여 방향과 회전량을 제어합니다.
PULSE/SIGN Mode는 펄스 신호를 통해 회전량을, 별도의 신호선으로 방향을 제어합니다.
A Phase/B Phase Mode는 두 개의 신호(A상, B상)를 사용하여 펄스를 처리하며, 4배 곱셈은 더 높은 해상도를 제공합니다. 1배 곱셈은 기본 해상도로 신호를 처리합니다.
이러한 모드들은 시스템의 요구 사항과 엔코더의 특성에 맞추어 선택됩니다. 예를 들어, 고해상도가 필요한 경우 A Phase/B Phase Mode (4 Multiply)를 사용할 수 있습니다. 각 모드는 특정 응용 분야에 최적화되어 있으며, 선택된 모드에 따라 서보 시스템의 성능과 정밀도가 달라집니다.
Rotation Direction Setting:
Increase Present Value by Forward Pulse Output:
선택하면 정방향 펄스 출력 시 현재 값을 증가시킵니다.
Increase Present Value by Reverse Pulse Output:
선택하면 역방향 펄스 출력 시 현재 값을 증가시킵니다.
Speed Limit Value:
15000.00 mm/min: 모터의 최대 속도 설정입니다.
Acceleration Time 0:
1000 ms: 모터가 최대 속도에 도달하는 데 걸리는 시간입니다.
설명:
Rotation Direction Setting은 모터가 펄스를 받을 때 값이 증가하거나 감소하는 방식을 설정합니다.
Speed Limit Value는 모터의 최고 속도를 제한합니다.
Acceleration Time은 설정된 속도에 도달하는 데 걸리는 시간으로, 부드러운 가속을 보장합니다.
이러한 설정들은 모터의 동작 특성을 결정하고, 정확하고 안정적인 동작을 보장합니다.
Detailed Parameters 2:
Acceleration time 1: 200 ms (모터가 설정된 속도에 도달하는 첫 번째 가속 시간).
Acceleration time 2: 300 ms.
Acceleration time 3: 1000 ms.
Deceleration time 1: 600 ms (모터가 정지할 때까지의 첫 번째 감속 시간).
Deceleration time 2: 700 ms.
Deceleration time 3: 1000 ms.
JOG speed limit value: 200.00 mm/min (JOG 운전 시 최대 속도).
JOG operation acceleration time selection: 0:1000 (JOG 운전 시 가속 시간 선택, 예: 1000 ms).
설명:
이 설정은 모터의 가속 및 감속 시간을 조정하여 부드러운 동작을 보장합니다. JOG 운전 속도와 가속 시간을 설정하여 수동 제어 시에도 정확하고 안정적인 움직임을 유지합니다.
Basic Parameters 2:
Speed limit value: 2000.00 mm/min
모터의 최대 속도를 설정합니다.
Acceleration time 0: 1000 ms
모터가 설정된 속도에 도달하는 데 걸리는 시간입니다.
Deceleration time 0: 1000 ms
모터가 설정된 속도에서 정지하는 데 걸리는 시간입니다.
설명:
이 설정들은 모터의 기본 동작 특성을 정의합니다. 모터가 최대 2000 mm/min의 속도로 움직이며, 가속과 감속에 각각 1000 ms가 소요됩니다. 이러한 설정은 모터의 부드러운 가속과 감속을 보장하여 기계의 안전하고 정확한 동작을 가능하게 합니다.
PLC(Programmable Logic Controller)와 결합된 볼스크류 시스템에도 가속도계가 사용될 수 있습니다. 특히 다음과 같은 경우에 유용합니다:
진동 모니터링: 볼스크류 시스템의 진동을 모니터링하여 기계적 문제를 조기에 감지하고 예방할 수 있습니다.
상태 진단: 가속도계를 통해 시스템의 상태를 실시간으로 진단하여 유지보수 주기를 최적화할 수 있습니다.
정밀 제어: 진동 데이터를 통해 제어 알고리즘을 개선하여 볼스크류의 위치 제어 정밀도를 향상시킬 수 있습니다.
가속도계는 볼스크류 시스템의 성능과 안정성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
엔코더 신호와 펄스 발생기 간의 연결을 보여줍니다. 이를 통해 엔코더의 작동 원리를 설명할 수 있습니다.
엔코더 작동 원리와 연관:
광학 디스크와 광 센서: 엔코더 내부의 광학 디스크가 회전할 때 구멍을 통해 빛이 광 센서에 도달합니다.
펄스 신호 생성: 광 센서는 빛의 차단과 통과에 따라 전기 신호(펄스)를 생성합니다.
신호 전송: 생성된 펄스 신호는 트위스트 쉴드선을 통해 제어 시스템으로 전송됩니다.
신호 처리: 제어 시스템에서 신호를 해석하여 회전 각도와 속도를 계산합니다.
이미지 설명:
펄스 입력 접압 설정: 펄스 신호의 전압을 적절히 설정하여 신호의 정확성을 보장합니다.
트위스트 쉴드선: 신호의 간섭을 최소화하여 안정적인 신호 전송을 지원합니다.
이를 통해 엔코더는 회전 운동을 정밀하게 측정하고 제어 시스템에 전달합니다.
엔코더 내부 구성 요소:
광학 디스크 (Optical Disk): 디스크 가장자리에 패턴화된 슬롯이 있습니다.
LED 광원 (LED Light Source): 디스크를 통과하는 빛을 비춥니다.
포토다이오드 센서 (Photodiode Sensor): 슬롯을 통과한 빛을 감지합니다.
회로 기판 (Circuit Board): LED와 포토다이오드에 연결되어 신호를 처리합니다.
연결 배선 (Connecting Wires): 외부 연결을 위한 배선입니다.
이 이미지를 참고하여 엔코더의 작동 원리와 내부 구조를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 추가로 검색할 때는 "optical encoder internal components"와 같은 키워드를 사용할 수 있습니다.
주요 구성 요소:
LED (Light Source): 광원을 제공하여 디스크의 구멍을 통과하는 빛을 생성합니다.
Disk (Code Disk): 가장자리에 구멍이 뚫린 디스크로, 회전하면서 LED 빛을 주기적으로 차단하고 통과시킵니다.
Photo Sensor (Photodetector Assembly): 디스크를 통과한 빛을 감지하여 전기 신호로 변환합니다.
Squaring Circuit: 감지된 아날로그 신호를 디지털 펄스 신호로 변환합니다.
Electronics Board: 포토센서와 스퀘어링 회로가 장착된 기판으로, 신호 처리를 담당합니다.
Housing Assembly: 모든 구성 요소를 보호하는 외부 하우징.
작동 원리:
LED가 빛을 디스크에 비춥니다.
디스크가 회전하면서 빛을 차단하거나 통과시킵니다.
포토센서가 통과된 빛을 감지하고 전기 신호로 변환합니다.
스퀘어링 회로가 아날로그 신호를 디지털 펄스 신호로 변환하여 제어 시스템으로 보냅니다.
전자 기판에서 신호를 처리하고 외부 장치로 전송합니다.
이 사진은 엔코더의 기본 작동 원리와 내부 구성 요소를 명확하게 보여주며, 엔코더가 어떻게 회전 운동을 디지털 신호로 변환하는지를 이해하는 데 매우 유용합니다.
JOG 신호를 받아오는 원리는 주로 서보 시스템이나 모터 제어 시스템에서 사용되며, 사용자가 모터를 수동으로 움직일 수 있도록 합니다. JOG 모드에서는 간단한 제어 입력으로 모터를 저속으로 움직여 특정 위치나 작업을 수행할 수 있습니다. JOG 신호를 받아오는 과정은 다음과 같습니다:
JOG 신호의 원리:
입력 장치 (Button/Switch):
JOG 모드에서는 보통 버튼이나 스위치를 사용하여 수동으로 신호를 입력합니다.
이 버튼을 누르면 JOG 신호가 제어 시스템으로 전달됩니다.
PLC/제어 시스템:
입력된 JOG 신호를 PLC나 서보 앰프에서 감지합니다.
PLC 프로그램에서 JOG 신호에 따라 모터를 구동할 수 있도록 로직이 작성됩니다.
신호 처리:
PLC는 JOG 신호를 받아서 적절한 출력 명령을 생성합니다.
이 명령은 모터 드라이브나 서보 앰프로 전달됩니다.
모터 구동:
서보 앰프는 PLC로부터 받은 JOG 명령을 처리하여 모터를 구동합니다.
모터는 JOG 모드에서 지정된 속도로 회전하거나 이동합니다.
피드백 시스템:
엔코더와 같은 피드백 장치가 모터의 위치와 속도를 실시간으로 모니터링합니다.
피드백 신호는 서보 앰프나 PLC로 다시 전달되어 정확한 위치 제어를 보장합니다.
예제 시퀀스 다이어그램:
사용자가 JOG 버튼을 누름.
JOG 신호가 PLC로 입력됨.
PLC는 JOG 신호를 처리하고 서보 앰프로 출력 명령을 전송.
서보 앰프는 모터를 지정된 속도로 회전시킴.
엔코더가 모터의 위치와 속도를 측정하여 피드백을 제공.
피드백 신호는 서보 앰프와 PLC로 전달되어 정확한 위치 제어를 유지.
JOG 신호의 사용 예:
설정 및 정비: 기계의 초기 설정, 유지보수 및 정비 시 사용자가 수동으로 모터를 이동시킬 수 있습니다.
테스트: 기계의 특정 부분을 테스트하거나 조정할 때 사용됩니다.
위치 조정: 특정 작업을 수행하기 위해 모터의 위치를 미세 조정할 때 사용됩니다.
이와 같은 JOG 신호의 처리 과정은 사용자가 모터를 수동으로 제어하여 필요한 작업을 수행할 수 있도록 도와줍니다.
OPR(Origin Point Return) 기본 파라미터 중 하나인 OPR 방법(OPR Method)을 설정하는 부분입니다. OPR은 위치 제어 시스템에서 초기 위치를 설정하거나 기준점을 찾는 과정입니다. 여기서는 "Near-point Dog Method"가 선택되어 있습니다.
OPR Method (OPR 방법) 설명:
Near-point Dog Method:
이 방법은 홈 포지션 근처에 설치된 "도그" 또는 "리미트 스위치"를 사용하여 기계의 원점(기준점)을 찾는 방식입니다.
모터가 도그 위치에 도달할 때까지 이동하며, 도그를 감지하면 모터가 정밀하게 원점으로 이동합니다.
OPR 기본 파라미터 설정:
OPR method:
0: Near-point Dog Method가 선택되어 있습니다.
이는 홈 포지션 근처에 설치된 도그를 통해 원점을 찾는 방법입니다.
OPR 과정 설명:
초기 이동:
모터가 도그(리미트 스위치) 방향으로 이동합니다.
도그 감지:
모터가 도그를 감지하면 속도가 느려지거나 멈춥니다.
정밀 이동:
도그를 감지한 후, 모터가 정밀하게 원점으로 이동합니다.
원점 설정:
모터가 원점 위치에 도달하면, 이 위치를 기준점(원점)으로 설정합니다.
OPR 방법의 장점:
정확성: 도그를 통해 기계적 기준점을 설정하므로, 매우 정확한 원점 설정이 가능합니다.
안정성: 원점 복귀 과정에서 안전하게 모터를 제어할 수 있습니다.
반복성: 동일한 원점 위치로 반복적으로 이동할 수 있습니다.
적용 사례:
CNC 기계: 절삭 공구의 원점 설정.
로봇 팔: 초기 위치 설정.
자동화 시스템: 작업 시작 위치 설정.
이 설정은 위치 제어 시스템의 초기화 및 정확한 작업 위치 설정을 위해 매우 중요합니다. OPR 방법을 적절히 설정하면 시스템의 정확성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
엔코더와 OPR(Origin Point Return) 기능을 통해 미세한 위치 제어를 사용하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 특히 산업 자동화 및 정밀 기계 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 아래는 이러한 미세한 제어가 필요한 이유입니다:
1. 정밀도:
고정밀 작업: CNC 기계, 3D 프린터, 반도체 제조 장비 등은 매우 작은 오차 범위 내에서 작업해야 합니다.
품질 향상: 정확한 위치 제어는 제품의 품질을 향상시킵니다.
2. 반복성:
일관된 결과: 동일한 작업을 반복할 때 동일한 위치로 돌아가야 합니다. 예를 들어, 로봇 팔이 반복적으로 동일한 위치로 이동하여 조립 작업을 수행할 때 필요합니다.
프로세스 안정성: 반복 가능한 정확한 위치 설정은 전체 생산 프로세스의 안정성을 보장합니다.
3. 효율성:
시간 절약: 정확한 위치 제어를 통해 공정을 빠르게 설정하고 실행할 수 있습니다.
재료 절약: 재료의 낭비를 최소화하고, 정확한 가공을 통해 비용을 절감할 수 있습니다.
4. 안전성:
장비 보호: 정확한 위치 제어는 기계적 충돌이나 오작동을 방지하여 장비를 보호합니다.
작업자 안전: 정확한 위치 제어를 통해 작업자의 안전을 보장할 수 있습니다.
5. 고급 기능:
복잡한 작업 수행: 복잡한 패턴이나 경로를 따라 작업할 때 필요한 정밀도를 제공합니다.
자동 보정: 환경 변화나 장비 마모로 인한 오차를 자동으로 보정하여 일정한 작업 성능을 유지합니다.
OPR의 중요성:
초기화 과정:
기계가 전원을 켜거나 리셋할 때 항상 동일한 시작 위치로 돌아가야 합니다. 이는 작업의 정확성을 보장합니다.
기계의 기준점 설정:
기계의 모든 작업이 이 기준점을 기준으로 이루어집니다. 기준점이 정확해야 이후 모든 작업이 정확해집니다.
오류 수정:
작업 중 오류가 발생했을 때, 기준점으로 돌아가 다시 시작할 수 있습니다.
결론적으로, 정밀하고 미세한 위치 제어는 고품질의 제품을 생산하고, 효율적인 공정을 유지하며, 안전한 작업 환경을 제공하는 데 필수적입니다. 엔코더와 OPR 기능을 통해 이러한 목표를 달성할 수 있습니다.
센서의 외부 오염도 정밀한 위치 제어를 필요로 하는 중요한 이유 중 하나입니다. 외부 오염은 센서의 정확한 측정을 방해할 수 있으며, 이는 전체 시스템의 성능과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다. 다음은 외부 오염이 센서에 미치는 영향과 이를 극복하기 위해 정밀한 제어가 필요한 이유입니다:
외부 오염의 영향:
정밀도 저하:
먼지, 기름, 습기 등의 오염 물질이 센서에 축적되면 측정 오차가 발생할 수 있습니다.
오염된 센서는 잘못된 신호를 출력할 수 있으며, 이는 잘못된 위치 제어로 이어질 수 있습니다.
신뢰성 저하:
지속적인 오염은 센서의 수명을 단축시키고, 더 자주 고장을 유발할 수 있습니다.
신뢰성이 떨어지면 시스템 가동 중단 및 유지보수 비용이 증가할 수 있습니다.
반복성 문제:
오염된 센서는 반복적인 작업에서 일관된 결과를 제공하지 못할 수 있습니다.
이는 제품 품질과 생산 효율성에 부정적인 영향을 미칩니다.
외부 오염을 극복하기 위한 대책:
정밀한 위치 제어:
센서의 오차를 최소화하기 위해 고정밀 제어 알고리즘을 사용합니다.
정밀한 위치 제어는 오염으로 인한 신호 왜곡을 보상할 수 있습니다.
정기적인 유지보수:
센서와 시스템을 정기적으로 청소하고 점검하여 오염을 제거합니다.
예방적 유지보수 계획을 수립하여 오염으로 인한 문제를 사전에 방지합니다.
보호 장치 사용:
센서를 오염으로부터 보호하기 위해 보호 커버나 밀폐 구조를 사용합니다.
IP 등급이 높은 센서를 사용하여 방수 및 방진 성능을 강화합니다.
피드백 시스템 강화:
이중 피드백 시스템을 사용하여 한 센서가 오염으로 인해 문제가 생겨도 다른 센서로 보완할 수 있습니다.
예를 들어, 엔코더와 함께 사용되는 추가적인 위치 센서를 통해 정확한 피드백을 제공합니다.
결론:
외부 오염은 센서의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있지만, 정밀한 위치 제어와 적절한 유지보수, 보호 장치를 통해 이러한 문제를 최소화할 수 있습니다. 고정밀 제어는 오염으로 인한 신호 왜곡을 보상하여 시스템의 신뢰성과 정밀도를 유지하는 데 중요합니다. 이를 통해 제품 품질을 유지하고, 시스템의 가동 시간을 극대화하며, 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
이미지에서 볼 수 있는 OPR(Origin Point Return) 방법 설정 옵션은 다양한 방법으로 기계의 원점을 설정할 수 있는 기능을 제공합니다. 각 방법의 설명은 다음과 같습니다:
OPR Method Options:
Near-point Dog Method:
기계의 원점을 설정하기 위해 도그(리미트 스위치)에 근접한 위치를 사용합니다.
모터가 도그를 감지한 후 정확한 원점 위치로 이동합니다.
Stopper Method (1):
스토퍼(물리적 장애물)를 사용하여 원점을 설정합니다.
모터가 스토퍼에 닿을 때까지 이동하여 원점을 찾습니다.
스토퍼 감지 후 미세 조정으로 원점 위치를 설정합니다.
Stopper Method (2):
스토퍼 방법의 변형으로, 다른 방식으로 스토퍼를 감지하여 원점을 설정합니다.
Stopper Method (3):
또 다른 스토퍼 감지 방법으로, 다양한 센서나 조건을 사용하여 원점을 설정합니다.
Count Method (1):
펄스를 카운트하여 원점을 설정합니다.
미리 정해진 펄스 수를 기준으로 원점을 찾습니다.
주로 엔코더와 함께 사용됩니다.
Count Method (2):
카운트 방법의 변형으로, 다른 조건이나 펄스 카운트 방식을 사용하여 원점을 설정합니다.
각 방법의 사용 예:
Near-point Dog Method:
정밀 기계: CNC 기계, 로봇 팔 등에서 도그를 통해 정확한 원점을 설정.
Stopper Method:
기본 장비: 포장 기계, 컨베이어 시스템 등에서 물리적 스토퍼를 사용하여 원점을 설정.
Count Method:
고정밀 장비: 정밀 위치 제어가 필요한 시스템에서 엔코더 펄스를 사용하여 원점을 설정.
원점 설정의 중요성:
정확한 작업 시작 위치: 모든 작업이 정확한 원점에서 시작되어야만 기계의 동작이 정확하고 일관성이 있습니다.
오류 수정 및 초기화: 작업 중 오류가 발생했을 때, 원점으로 돌아가 초기화할 수 있습니다.
반복성 보장: 동일한 원점으로 반복적으로 이동하여 작업의 일관성과 품질을 보장합니다.
OPR 방법을 올바르게 설정하면 기계의 동작이 더 정확하고 신뢰성 있게 수행될 수 있습니다. 이를 통해 생산 공정의 효율성과 제품의 품질을 향상시킬 수 있습니다.
OPR(Origin Point Return) 재시도 및 상세 파라미터 설정입니다. 이 설정은 원점 복귀 과정에서 발생할 수 있는 문제를 해결하고, 원점을 정확하게 설정하기 위한 다양한 파라미터를 제공합니다.
OPR Retry (OPR 재시도) 옵션:
0: Do not retry OPR with limit switch:
리미트 스위치를 사용하여 원점 복귀를 재시도하지 않음.
원점 복귀 시 한 번만 시도하고, 실패 시 재시도하지 않음.
1: Retry OPR with limit switch:
리미트 스위치를 사용하여 원점 복귀를 재시도함.
원점 복귀 시 실패할 경우, 설정된 횟수나 조건에 따라 원점 복귀를 다시 시도함.
OPR Detailed Parameters (OPR 상세 파라미터):
OPR dwell time:
원점 복귀 후 대기 시간.
예: 원점에 도달한 후 일정 시간 동안 대기하여 위치를 안정화시킴.
Setting for the movement amount after near-point dog ON:
근접 도그(Near-point Dog)가 ON된 후 이동할 거리.
예: 0.0 μm (설정된 거리가 없음, 원점 도달 후 즉시 멈춤).
OPR acceleration time selection:
원점 복귀 시 가속 시간 설정.
예: 0:1000 (1000 ms 동안 가속).
상세 설명:
OPR 재시도 설정:
리미트 스위치를 사용하여 원점 복귀가 실패할 경우, 다시 시도할지를 설정합니다. 이는 원점 복귀의 신뢰성을 높이기 위해 중요합니다.
재시도 기능을 사용하면, 처음 원점 복귀 시 실패하더라도 자동으로 재시도하여 정확한 원점 설정을 보장합니다.
OPR 대기 시간:
원점에 도달한 후 일정 시간 동안 대기하여 위치를 안정화시킵니다. 이는 기계적 진동이나 움직임이 원점 설정에 영향을 미치지 않도록 하기 위함입니다.
근접 도그 ON 후 이동 거리:
근접 도그가 ON된 후 이동할 거리를 설정하여, 정확한 원점 위치를 미세 조정할 수 있습니다.
가속 시간 설정:
원점 복귀 시 가속 시간을 설정하여 부드럽고 안정적인 원점 복귀를 보장합니다.
결론:
이 설정들은 원점 복귀 과정의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해 중요합니다. OPR 재시도 기능과 상세 파라미터 설정을 통해 시스템이 항상 정확한 원점에 도달할 수 있도록 보장할 수 있습니다. 이를 통해 기계의 작업 효율성과 정확성을 극대화할 수 있습니다.
Mitsubishi의 GX Works2 소프트웨어에서 QD75D2N 위치결정 모듈이 "Intelligent Function Module"로 설정된 것을 보여줍니다. 이를 통해 QD75D2N 모듈이 프로젝트에 포함되어 있음을 알 수 있습니다. 이 부분의 구성 요소와 기능에 대해 설명하겠습니다.
분석:
프로젝트 트리 (Project Tree):
프로젝트 트리에서 "Intelligent Function Module" 아래에 QD75D2N 모듈이 추가되어 있습니다.
QD75D2N 모듈은 위치결정 기능을 담당하는 모듈입니다.
모듈 이름 (Module Name):
0060:QD75D2N은 모듈의 주소 및 이름을 나타냅니다.
0060은 모듈의 고유 주소를 나타내며, 이는 PLC의 I/O 맵에서 모듈의 위치를 지정합니다.
QD75D2N은 모듈의 모델명을 나타냅니다.
QD75D2N 모듈의 기능:
위치결정 제어:
서보 모터와 스테퍼 모터의 위치 제어를 수행합니다.
고정밀 위치 제어를 위해 펄스 출력 및 피드백 신호를 처리합니다.
고속 펄스 출력:
최대 2축의 고속 펄스 출력이 가능합니다.
펄스 출력 모드를 설정하여 CW/CCW 모드, PULSE/SIGN 모드 등 다양한 출력 방식 지원.
OPR (Origin Point Return) 기능:
원점 복귀 기능을 통해 기계의 기준점을 설정합니다.
다양한 OPR 방법을 지원하여 사용자 요구에 맞게 설정 가능합니다.
다양한 제어 방식 지원:
속도 제어, 위치 제어, 토크 제어 등 다양한 제어 방식을 지원합니다.
피드백 신호 처리:
엔코더 등의 피드백 장치를 통해 실시간으로 모터의 위치와 속도를 모니터링하고 제어합니다.
설정 및 사용 예:
설정:
GX Works2에서 QD75D2N 모듈을 프로젝트에 추가하고, 모듈의 파라미터를 설정합니다.
각 축에 대한 세부 파라미터 설정(예: 펄스 수, 이동 거리, 속도 등)을 통해 모듈의 동작을 최적화합니다.
사용 예:
CNC 기계: 정밀한 절삭 및 가공을 위해 위치 결정을 수행합니다.
로봇 팔: 반복적인 작업에서 정확한 위치 제어를 통해 일관성을 유지합니다.
포장 기계: 정확한 위치 제어를 통해 포장 작업의 효율성을 극대화합니다.
결론:
이 프로젝트 트리에서 QD75D2N 모듈이 추가되어 있는 것을 통해, 위치결정 모듈이 현재 프로젝트의 일부로 설정되어 있음을 알 수 있습니다. 이를 통해 고정밀 위치 제어 작업을 수행할 수 있으며, 다양한 파라미터 설정을 통해 모듈의 동작을 최적화할 수 있습니다.
QD75D2N 모듈명 분석:
Q:
Q 시리즈: 이 모듈이 Mitsubishi의 Q 시리즈 PLC 제품군에 속함을 나타냅니다.
D75:
D: 위치 제어 (Positioning) 기능을 의미합니다.
75: 특정 모듈의 모델 번호를 나타냅니다. 이 번호는 해당 시리즈 내의 다른 위치 제어 모듈과 구분되는 고유 번호입니다.
D2:
D: 이 부분의 "D"는 위치 제어 기능을 의미하는 추가적인 정보를 제공하며, 동일한 제품군 내에서의 변형 또는 버전을 나타낼 수 있습니다.
2: 이 숫자는 모듈이 제어할 수 있는 축의 수를 나타냅니다. 여기서는 2축 제어 모듈임을 의미합니다.
N:
N: 모듈의 세대 또는 버전을 나타낼 수 있습니다. 이는 기능 향상이나 하드웨어 업그레이드를 의미할 수 있습니다.
종합 설명:
Q 시리즈: Mitsubishi의 Q 시리즈 PLC 시스템과 호환되는 모듈.
D75: 특정 모델 번호로, D75는 위치 제어 모듈임을 나타냅니다.
D2: 2축 위치 제어 기능을 제공함을 의미합니다.
N: 이 모듈의 특정 버전이나 세대를 나타냅니다.
QD75D2N 모듈의 기능:
2축 위치 제어: 2개의 축을 제어할 수 있는 기능.
고정밀 제어: 엔코더와 같은 피드백 장치를 사용하여 고정밀 위치 제어를 수행.
다양한 제어 모드: 속도 제어, 위치 제어, 토크 제어 등 다양한 제어 모드를 지원.
이 모듈은 Q 시리즈 PLC 시스템에서 2축 위치 제어가 필요한 응용 분야에 적합하며, 고정밀 제어를 통해 다양한 산업 자동화 작업에 사용될 수 있습니다.
엔코더에서 "지상"이라고 지정해놓은 기준은 일반적으로 원점(Origin Point) 또는 **기준점(Home Position)**을 의미합니다. 이는 엔코더나 위치 제어 시스템에서 모든 위치 계산의 기준이 되는 점입니다. 이 기준은 다음과 같은 방식으로 설정할 수 있습니다:
원점(Origin Point) 또는 기준점(Home Position)의 설정 방법:
물리적 스위치:
리미트 스위치(Limit Switch): 기계의 특정 위치에 리미트 스위치를 설치하여 해당 위치를 원점으로 설정합니다.
홈 스위치(Home Switch): 기계가 홈 스위치를 감지할 때 해당 위치를 원점으로 설정합니다.
도그(Dog) 방식:
근접 도그 방식(Near-point Dog Method): 기계가 도그(물리적 장애물)에 근접할 때 원점을 설정합니다. 도그는 기계적 리미트 스위치와 결합되어 사용됩니다.
엔코더 펄스 카운트:
초기화 시 엔코더가 특정 위치에서 펄스 카운트를 0으로 리셋하고 해당 위치를 원점으로 설정합니다.
초기 설정 위치:
기계의 특정 초기 위치를 소프트웨어적으로 설정하여 원점으로 삼습니다. 예를 들어, 초기화 시 특정 펄스 수를 원점으로 간주합니다.
원점의 중요성:
정밀한 위치 제어: 모든 위치 계산의 기준이 되어 정확한 위치 제어를 가능하게 합니다.
반복성 보장: 기계가 반복 작업을 수행할 때 일관된 기준점을 제공하여 정확성을 유지합니다.
오류 수정 및 초기화: 작업 중 오류가 발생했을 때 원점으로 돌아가 시스템을 초기화할 수 있습니다.
설정 예:
홈 포지션 감지:
초기화 시 기계가 천천히 이동하여 홈 포지션 스위치를 감지합니다.
스위치를 감지하면 해당 위치를 원점으로 설정하고, 이후 모든 위치 계산의 기준점으로 사용합니다.
리미트 스위치 사용:
기계가 리미트 스위치에 도달할 때까지 이동합니다.
리미트 스위치를 감지하면 해당 위치를 원점으로 설정합니다.
결론:
엔코더에서의 "지상" 또는 원점은 위치 제어 시스템의 기준점으로서 매우 중요합니다. 정확한 원점 설정을 통해 기계의 모든 동작을 정확하게 제어하고, 반복성과 정밀도를 보장할 수 있습니다. 원점을 설정하는 방법은 기계의 종류와 사용 목적에 따라 다양하게 선택될 수 있습니다.
위치 제어 모듈(QD75D2N)에서 특정 동작을 선택하는 옵션을 제공합니다. 각 옵션에 대한 설명은 다음과 같습니다:
드롭다운 메뉴 옵션 설명:
Positioning start signal:
위치 결정을 시작하는 신호를 설정합니다.
이 신호를 사용하여 위치 제어 명령을 시작할 수 있습니다.
JOG/Manual Pulse Generator/OPR:
JOG: 모터를 낮은 속도로 수동으로 움직일 수 있는 기능입니다. 주로 초기 설정이나 유지보수 작업에서 사용됩니다.
Manual Pulse Generator (수동 펄스 발생기): 사용자가 수동으로 펄스 신호를 발생시켜 모터를 제어합니다. 이를 통해 정밀한 위치 조정이 가능합니다.
OPR (Origin Point Return): 원점 복귀 기능입니다. 기계의 기준점을 설정하여 모든 위치 계산의 기준으로 사용됩니다.
New Speed:
새로운 속도를 설정하여 모터의 속도를 변경합니다. 주로 작업 중 속도를 조정할 때 사용됩니다.
Current Value Changing:
현재 값을 변경하여 모터의 위치나 속도를 실시간으로 조정합니다. 이는 동적 조정이 필요한 경우에 유용합니다.
각 기능의 용도와 중요성:
Positioning start signal:
정확한 위치 제어를 시작하기 위해 필수적인 신호입니다.
기계가 정확한 위치에 도달해야 하는 작업에서 사용됩니다.
JOG/Manual Pulse Generator/OPR:
JOG:
사용자가 모터를 수동으로 움직여 설정하거나 유지보수 작업을 수행할 수 있습니다.
Manual Pulse Generator:
수동으로 펄스 신호를 생성하여 모터를 미세 조정할 수 있습니다.
OPR:
기계의 원점을 설정하여 모든 위치 제어의 기준으로 사용됩니다. 이는 기계의 초기화 과정에서 매우 중요합니다.
New Speed:
작업 중 모터의 속도를 동적으로 변경하여 효율성과 정밀성을 높일 수 있습니다.
다양한 작업 조건에 맞게 속도를 조절할 수 있습니다.
Current Value Changing:
현재 위치나 속도를 실시간으로 조정하여 작업 중 정확한 제어를 가능하게 합니다.
작업 중 실시간 피드백을 바탕으로 필요한 조정을 수행할 수 있습니다.
결론:
이 드롭다운 메뉴는 위치 제어 모듈의 다양한 동작 모드를 설정할 수 있는 옵션을 제공합니다. 각 옵션은 특정 작업이나 상황에서 중요한 역할을 하며, 정확한 위치 제어와 기계의 효율적인 동작을 보장합니다. 이 기능들을 적절히 활용하면 기계의 성능과 작업 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.
위치 결정 카드와 서보 앰프는 각각 독립적인 장비로서, 각각의 장비에 대한 조그(JOG) 운전 방식도 다를 수 있습니다. 따라서, 위치 결정 카드와 서보 앰프는 각각 전용 메뉴얼이 있습니다.
위치 결정 카드와 서보 앰프의 조그(JOG) 운전:
위치 결정 카드(QD75D2N):
기능: 위치 결정 카드는 주로 PLC와 통합되어 위치 제어, 펄스 출력, 피드백 신호 처리 등의 기능을 수행합니다.
조그 운전: 위치 결정 카드의 조그 운전은 PLC 프로그램을 통해 제어됩니다. PLC 프로그램에서 조그 운전 명령을 내리고, 위치 결정 카드가 이를 수행합니다.
메뉴얼: 위치 결정 카드 전용 메뉴얼은 카드의 설치, 설정, 사용 방법, 조그 운전 방법 등을 자세히 설명합니다.
서보 앰프:
기능: 서보 앰프는 서보 모터를 구동하고 제어 신호를 증폭하는 역할을 합니다. 앰프는 모터의 속도, 위치, 토크 제어를 담당합니다.
조그 운전: 서보 앰프의 조그 운전은 앰프 자체의 설정이나 외부 입력 신호를 통해 수행됩니다. 조그 운전은 보통 앰프의 디스플레이나 제어 패널에서 직접 설정할 수 있습니다.
메뉴얼: 서보 앰프 전용 메뉴얼은 앰프의 설치, 설정, 사용 방법, 조그 운전 방법 등을 자세히 설명합니다.
전용 메뉴얼의 필요성:
위치 결정 카드 메뉴얼:
위치 결정 카드의 설치 및 연결 방법.
PLC와의 통신 설정.
펄스 출력 및 피드백 설정.
조그 운전 설정 및 실행 방법.
서보 앰프 메뉴얼:
서보 앰프의 설치 및 배선 방법.
모터와의 연결 설정.
속도, 위치, 토크 제어 방법.
조그 운전 설정 및 실행 방법.
메뉴얼 다운로드 및 참고:
Mitsubishi QD75D2N 위치 결정 카드 메뉴얼: Mitsubishi Electric의 공식 웹사이트나 기술 지원 페이지에서 다운로드할 수 있습니다. 메뉴얼은 위치 결정 카드의 모든 기능과 설정 방법을 다룹니다.
서보 앰프 메뉴얼: 서보 앰프의 제조사 웹사이트나 기술 지원 페이지에서 다운로드할 수 있습니다. 서보 앰프의 모델명에 따라 정확한 메뉴얼을 선택해야 합니다.
결론:
위치 결정 카드와 서보 앰프는 각각의 장비에 맞는 전용 메뉴얼을 가지고 있으며, 이 메뉴얼을 참고하여 정확한 설정과 조그 운전을 수행할 수 있습니다. 각각의 메뉴얼은 해당 장비의 설치, 설정, 사용 방법을 자세히 설명하여 사용자가 장비를 효과적으로 사용할 수 있도록 돕습니다.
전자기어(Electronic Gear)는 위치 제어 시스템에서 사용되는 기능으로, 모터의 회전수를 제어 시스템의 명령에 맞게 변환하는 역할을 합니다. 이는 모터의 해상도와 제어 시스템 간의 매칭을 맞추는 데 중요한 역할을 합니다. 다음은 전자기어의 주요 역할과 기능입니다:
전자기어(Electronic Gear)의 역할:
- 해상도 조정:
- 전자기어는 엔코더의 펄스 수를 증가시키거나 감소시켜 모터의 해상도를 조정합니다.
- 이는 모터가 더 작은 단위로 정밀하게 제어될 수 있도록 합니다.
- 스케일링:
- 제어 시스템의 명령 신호(예: 펄스 신호)를 모터의 실제 회전수에 맞게 스케일링합니다.
- 예를 들어, 제어 시스템이 1mm 이동 명령을 내렸을 때, 전자기어는 이 명령을 모터의 회전수로 변환합니다.
- 동기화:
- 다축 시스템에서 각 축의 모터가 동일한 속도로 동기화되어 움직일 수 있도록 합니다.
- 이는 정밀한 동작이 필요한 시스템에서 매우 중요합니다.
- 속도 및 토크 변환:
- 모터의 회전 속도와 토크를 제어 시스템의 요구에 맞게 변환합니다.
- 높은 토크가 필요한 작업이나 높은 속도가 필요한 작업에서 적절한 설정을 통해 최적의 성능을 발휘할 수 있습니다.
전자기어비(Electronic Gear Ratio):
전자기어비는 입력 펄스와 출력 펄스 간의 비율을 정의합니다. 이 비율을 통해 제어 시스템의 명령이 어떻게 변환되는지 결정됩니다.
- 기본 공식:
- Electronic Gear Ratio=Output PulsesInput Pulses
예를 들어, 전자기어비가 2:1이면, 입력 펄스 1개당 출력 펄스 2개가 발생하여 모터가 두 배로 정밀하게 제어됩니다.
사용 예:
- CNC 기계:
- 전자기어를 사용하여 모터의 회전수를 공작물의 이동 거리와 정확히 매칭시켜 정밀한 가공을 수행합니다.
- 로봇 팔:
- 로봇 팔의 각 관절을 정밀하게 제어하기 위해 전자기어를 사용합니다. 이를 통해 로봇의 정확한 위치 제어와 동작이 가능합니다.
- 포장 기계:
- 포장 기계의 벨트 속도와 포장 작업의 정밀도를 맞추기 위해 전자기어를 사용합니다.
결론:
전자기어는 위치 제어 시스템에서 모터의 회전수를 제어 신호에 맞게 변환하는 중요한 기능을 수행합니다. 이를 통해 해상도 조정, 스케일링, 동기화, 속도 및 토크 변환 등을 가능하게 하여 다양한 산업 응용 분야에서 정밀하고 효율적인 제어를 실현합니다.
OPR(Origin Point Return) 방식의 선택 옵션을 보여줍니다. 여기에는 두 가지 선택지가 있습니다: Machine OPR와 High-Speed OPR. 각 옵션의 의미와 사용 목적을 설명하겠습니다.
OPR(Origin Point Return) 옵션 설명:
Machine OPR:
설명: 이 모드는 일반적인 원점 복귀 모드로, 기계의 원점으로 돌아가면서 설정된 속도와 가속/감속 프로파일을 사용합니다.
용도: 정확한 위치 설정이 필요할 때 사용됩니다. 주로 기계 초기화, 유지보수, 재시작 시 원점 위치를 재설정하는 데 사용됩니다.
특징: 정밀한 원점 설정을 위해 비교적 느린 속도로 움직이며, 안전하고 정확하게 원점을 찾는 것이 중요합니다.
High-Speed OPR:
설명: 이 모드는 빠른 원점 복귀를 필요로 하는 상황에서 사용됩니다. 고속으로 원점으로 돌아가도록 설계되어 있습니다.
용도: 생산 속도를 최대화해야 하거나, 원점 복귀 시간이 중요할 때 사용됩니다. 예를 들어, 반복적인 작업에서 원점 복귀 시간이 짧을수록 생산 효율이 높아집니다.
특징: 빠른 속도로 원점 복귀를 수행하며, 속도와 효율성을 중시하는 작업 환경에 적합합니다. 그러나 속도가 빠르므로 기계의 안정성과 정확성을 보장하기 위한 추가적인 안전 장치가 필요할 수 있습니다.
선택 시 고려사항:
정밀도 요구:
Machine OPR: 높은 정밀도가 요구되는 작업에 적합합니다.
High-Speed OPR: 정밀도보다 속도가 더 중요한 경우에 적합합니다.
기계적 특성:
기계의 구조와 특성에 따라 원점 복귀 속도를 설정해야 합니다. 기계가 고속으로 움직일 수 있도록 설계되었는지 확인해야 합니다.
안전성:
고속 원점 복귀 시 기계적 충돌이나 손상을 방지하기 위해 추가적인 안전 장치와 충돌 방지 기능이 필요할 수 있습니다.
요약:
Machine OPR는 정밀한 원점 설정을 위해 사용되며, 일반적으로 더 느린 속도로 동작하여 안전하고 정확한 원점 복귀를 보장합니다.
High-Speed OPR는 빠른 원점 복귀가 필요할 때 사용되며, 생산 효율을 높이는 데 유용합니다. 다만, 빠른 속도로 인한 기계적 위험을 방지하기 위한 안전 장치가 필요합니다.
이 두 가지 옵션을 상황에 맞게 선택함으로써, 기계의 효율성과 정확성을 최적화할 수 있습니다.
주어진 설정 목록은 Mitsubishi QD75D2N 위치 제어 모듈의 세부 설정을 보여줍니다. 여기서 주요하게 짚고 넘어가야 할 부분들을 설명하겠습니다.
주요 설정 항목 분석:
기본 파라미터 1 (Basic Parameters 1):
Unit setting:
0:mm
단위가 밀리미터로 설정되어 있습니다. 이 단위는 모든 위치와 이동 거리에 적용됩니다.
No. of pulses per rotation:
Axis #1: 50000 pulse
Axis #2: 20000 pulse
모터 한 회전당 발생하는 펄스 수를 나타냅니다. 축 1은 50000 펄스, 축 2는 20000 펄스로 설정되어 있습니다.
Movement amount per rotation:
Axis #1: 5000.0 um (5.0 mm)
Axis #2: 20000 pulse
모터 한 회전당 이동하는 거리를 나타냅니다. 축 1은 5.0 mm, 축 2는 20 mm로 설정되어 있습니다.
Pulse output mode:
1: CW/CCW Mode
펄스 출력 모드가 시계 방향(CW) 및 반시계 방향(CCW) 모드로 설정되어 있습니다.
Rotation direction setting:
0: Increase Present Value by Forward Pulse Output
정방향 펄스 출력 시 현재 값이 증가하도록 설정되어 있습니다.
기본 파라미터 2 (Basic Parameters 2):
Speed limit value:
Axis #1: 2000.00 mm/min
Axis #2: 200000 pulse/s
모터의 최대 속도 설정입니다. 축 1은 2000 mm/min, 축 2는 200000 pulse/s로 설정되어 있습니다.
Acceleration time 0:
100 ms
모터가 가속하는 데 걸리는 시간입니다.
Deceleration time 0:
100 ms
모터가 감속하는 데 걸리는 시간입니다.
상세 파라미터 1 (Detailed Parameters 1):
Backlash compensation amount:
0.0 um
백래시(기계적 유격) 보상량입니다. 0으로 설정되어 있어 보상이 없습니다.
Software stroke limit upper limit value:
214748364.7 um
소프트웨어로 설정된 스트로크 상한값입니다. 매우 큰 값으로 설정되어 있습니다.
Software stroke limit lower limit value:
-214748364.8 um
소프트웨어로 설정된 스트로크 하한값입니다. 매우 큰 음수 값으로 설정되어 있습니다.
Command in-position width:
10.0 um
명령 위치에서 허용되는 오차 범위입니다. 10 um으로 설정되어 있습니다.
Torque limit setting value:
300%
토크 제한 값입니다. 최대 토크의 300%로 설정되어 있습니다.
Speed switching mode:
0: Standard Speed Switch Mode
표준 속도 전환 모드로 설정되어 있습니다.
OPR 기본 파라미터 (OPR Basic Parameters):
OPR method:
Axis #1: 2: Stopper Method(2)
Axis #2: 0: Near-point Dog Method
축 1은 스토퍼 방법(2)로 설정되어 있으며, 축 2는 근접 도그 방법으로 설정되어 있습니다.
OPR direction:
Axis #1: 1: Reverse Direction (Address Decrease Direction)
Axis #2: 0: Forward Direction (Address Increase Direction)
축 1은 반대 방향(주소 감소 방향)으로 설정되어 있으며, 축 2는 정방향(주소 증가 방향)으로 설정되어 있습니다.
OPR speed:
Axis #1: 1500.00 mm/min
Axis #2: 1 pulse/s
원점 복귀 속도입니다. 축 1은 1500 mm/min, 축 2는 1 pulse/s로 설정되어 있습니다.
Creep speed:
Axis #1: 150.00 mm/min
Axis #2: 1 pulse/s
크립 속도(원점 근처에서의 저속 이동 속도)입니다. 축 1은 150 mm/min, 축 2는 1 pulse/s로 설정되어 있습니다.
요약:
단위 설정과 펄스 수: 각 축의 이동 단위와 펄스 수를 명확히 이해하여, 정확한 위치 제어가 가능하도록 설정해야 합니다.
속도 및 시간 설정: 각 축의 최대 속도, 가속 및 감속 시간을 설정하여 기계의 동작 특성을 조정합니다.
백래시 보상: 기계적 유격을 보상하여 정밀도를 높일 수 있습니다.
OPR 설정: 원점 복귀 방법과 속도를 설정하여 기계의 초기화 및 재설정 과정을 최적화합니다.
토크 제한 및 속도 전환 모드: 안전하고 효율적인 모터 제어를 위해 설정합니다.
이러한 설정들을 통해 시스템의 성능과 안정성을 극대화할 수 있습니다. 각 파라미터를 정확히 이해하고 설정하면, 고정밀 위치 제어와 안정적인 동작이 가능합니다.
PLC(Programmable Logic Controller)의 성능과 정밀도는 처리할 수 있는 펄스 입력의 최대 해상도에 따라 달라질 수 있습니다. 여기서 언급하신 2의 22승(4,194,304) 펄스와 2의 26승(67,108,864) 펄스는 PLC의 해상도와 처리 속도의 차이를 나타냅니다. 이를 통해 더욱 정밀한 위치 제어가 가능해집니다.
고해상도 PLC의 차이점:
2의 22승 펄스(4,194,304 펄스):
해상도: 4,194,304 펄스.
사용 예: 일반적인 고정밀 위치 제어 작업에 사용됩니다. 예를 들어, CNC 기계, 로봇 팔, 정밀 조립 기계 등.
장점: 충분히 높은 해상도로 대부분의 정밀 작업을 수행할 수 있습니다.
제한: 초고정밀 작업에는 더 높은 해상도가 필요할 수 있습니다.
2의 26승 펄스(67,108,864 펄스):
해상도: 67,108,864 펄스.
사용 예: 초고정밀 작업에 사용됩니다. 예를 들어, 반도체 제조, 광학 기기 조립, 초정밀 가공 등.
장점: 매우 높은 해상도로 극도로 정밀한 작업을 수행할 수 있습니다.
제한: 높은 해상도를 처리하기 위해 더 높은 처리 속도와 메모리가 필요할 수 있습니다.
실제 사용 예 및 차이점:
정밀도: 2의 26승 펄스를 지원하는 PLC는 더 작은 단위로 위치를 측정하고 제어할 수 있습니다. 이는 특히 매우 작은 움직임이 필요한 정밀 가공 작업에서 중요합니다.
속도: 높은 해상도의 펄스 처리를 위해 PLC의 처리 속도가 빨라야 합니다. 이는 고속 작업에서도 정확한 제어가 가능하도록 합니다.
비용: 더 높은 해상도를 지원하는 PLC는 일반적으로 더 높은 비용이 발생할 수 있습니다. 이는 고정밀 작업의 요구사항에 따라 비용 효율성을 고려해야 합니다.
결론:
2의 22승(4,194,304) 펄스: 일반적으로 고정밀 작업에 적합합니다. CNC 기계, 로봇 팔, 일반적인 제조 장비 등에 사용됩니다.
2의 26승(67,108,864) 펄스: 초고정밀 작업에 적합합니다. 반도체 제조, 광학 기기 조립, 나노 기술 등에서 필요합니다.
PLC를 선택할 때, 작업의 정밀도 요구사항과 예산을 고려하여 적절한 해상도의 PLC를 선택하는 것이 중요합니다. 고해상도 PLC는 정밀한 제어가 필요한 작업에서 매우 유용하며, 정확한 위치 제어와 고속 작업을 가능하게 합니다.
주어진 메뉴는 위치 제어 시스템에서 각종 파라미터를 설정하는 부분입니다. 각 항목의 의미와 역할을 분석해 보겠습니다.
메뉴 항목 분석:
No.:
설명: 작업 패턴의 번호를 나타냅니다.
예시: 1 (작업 순서의 번호)
Operation pattern:
설명: 동작 패턴을 나타냅니다.
예시: 0:END (동작의 끝을 나타냄)
Control system:
설명: 제어 시스템의 타입을 나타냅니다.
예시: 01h:ABS line 1 (절대 위치 제어 시스템)
Axis to be interpolated:
설명: 보간이 적용될 축을 나타냅니다.
예시: - (보간이 설정되지 않음)
Acceleration time No.:
설명: 가속 시간 설정 번호를 나타냅니다.
예시: 0:100 (0번 가속 시간 설정, 100ms)
Deceleration time No.:
설명: 감속 시간 설정 번호를 나타냅니다.
예시: 0:100 (0번 감속 시간 설정, 100ms)
Positioning address:
설명: 위치 지정 주소를 나타냅니다.
예시: 0.0 um (위치가 설정되지 않음)
Arc address:
설명: 호(Arc) 주소를 나타냅니다.
예시: 0.0 um (호가 설정되지 않음)
Command speed:
설명: 명령 속도를 나타냅니다.
예시: 0.00 mm/min (속도가 설정되지 않음, 이는 시스템이 동작하지 않음을 의미)
Dwell time:
설명: 머무는 시간(정지 시간)을 나타냅니다.
예시: 0 ms (머무는 시간이 설정되지 않음)
M code:
설명: M 코드(기계 동작 코드)를 나타냅니다.
예시: 0 (M 코드가 설정되지 않음)
M code ON signal output timing:
설명: M 코드 ON 신호 출력 타이밍을 설정합니다.
예시: 0: Use the setting value of M (M 코드의 설정 값을 사용)
ABS direction in degrees:
설명: 절대 위치 제어에서 방향을 각도로 나타냅니다.
예시: 0: Use the setting value of (설정 값을 사용, 값이 없으므로 설정되지 않음)
Interpolation speed specification method:
설명: 보간 속도 지정 방법을 나타냅니다.
예시: 0: Use the setting value of (설정 값을 사용, 값이 없으므로 설정되지 않음)
주요 분석 포인트:
Command speed가 0 mm/min로 설정되어 있음:
현재 명령 속도가 0으로 설정되어 있어, 모터가 움직이지 않는 상태를 의미합니다. 동작을 시작하려면 적절한 속도를 설정해야 합니다.
가속 및 감속 시간 설정:
가속 시간과 감속 시간이 각각 100ms로 설정되어 있습니다. 이는 모터가 시작하고 멈출 때의 시간 프로파일을 정의합니다.
위치 지정 및 호 주소 설정 없음:
위치 지정 주소와 호 주소가 설정되지 않아, 현재 동작 패턴은 특정 위치 이동이나 호를 그리는 동작을 포함하지 않습니다.
머무는 시간 없음:
머무는 시간이 0으로 설정되어 있어, 중간에 멈추는 시간이 없습니다.
결론:
이 설정은 현재 동작 패턴을 나타내는 것으로, 설정된 값들을 바탕으로 시스템이 어떻게 동작할지를 정의합니다. 현재 설정된 값들을 보면, 명령 속도가 0으로 설정되어 있어 모터가 움직이지 않는 상태임을 알 수 있습니다. 적절한 위치 이동과 속도를 설정하여 원하는 동작을 수행하도록 해야 합니다.
메뉴 항목 분석:
0:END:
설명: 동작의 끝을 나타냅니다. 현재 설정된 동작이 끝날 때 사용됩니다.
01h: ABS line 1 (Axis #1 linear control (ABS)):
설명: 축 1에 대한 절대 위치 제어를 의미합니다. 절대 위치 제어는 모터가 절대 위치 값을 기반으로 움직입니다.
02h: INC line 1 (Axis #1 linear control (INC)):
설명: 축 1에 대한 증분 위치 제어를 의미합니다. 증분 위치 제어는 모터가 현재 위치에서 상대적으로 이동합니다.
03h: Feed 1 (Axis #1 fixed-feed control (FWD)):
설명: 축 1에 대한 고정 피드 제어를 의미합니다. FWD는 앞으로의 피드를 의미합니다.
04h: FWD V1 (Axis #1 speed control (FWD)):
설명: 축 1에 대한 속도 제어를 의미합니다. FWD는 앞으로의 속도 제어를 의미합니다.
05h: RVS V1 (Axis #1 speed control (RVS)):
설명: 축 1에 대한 속도 제어를 의미합니다. RVS는 뒤로의 속도 제어를 의미합니다.
06h: RVD P/V (Speed-position switching control (FWD)):
설명: 속도-위치 전환 제어를 의미합니다. FWD는 앞으로의 전환 제어를 의미합니다.
07h: RVS P/V (Speed-position switching control (RVS)):
설명: 속도-위치 전환 제어를 의미합니다. RVS는 뒤로의 전환 제어를 의미합니다.
08h: ABS line 2 (Axis #2 linear control (ABS)):
설명: 축 2에 대한 절대 위치 제어를 의미합니다.
09h: INC line 2 (Axis #2 linear control (INC)):
설명: 축 2에 대한 증분 위치 제어를 의미합니다.
0Ah: ABS Arc MP (Circular interpolation control with sub point designation (ABS)):
설명: 절대 위치 기반의 원형 보간 제어를 의미합니다. 보조 지점 지정이 포함됩니다.
0Bh: INC Arc MP (Circular interpolation control with sub point designation (INC)):
설명: 증분 위치 기반의 원형 보간 제어를 의미합니다. 보조 지점 지정이 포함됩니다.
주요 분석 포인트:
제어 시스템의 선택:
절대 위치 제어 (ABS)와 증분 위치 제어 (INC)를 선택할 수 있습니다. ABS는 정확한 절대 위치를 목표로 하고, INC는 상대적인 위치 이동을 목표로 합니다.
고정 피드 제어 및 속도 제어:
고정 피드 제어는 정해진 거리만큼 이동하는 제어 방식이며, 속도 제어는 정해진 속도로 이동하는 방식입니다. FWD와 RVS는 각각 앞으로와 뒤로를 의미합니다.
속도-위치 전환 제어:
속도와 위치를 전환하여 제어하는 방식입니다. 특정 조건에 따라 속도 제어에서 위치 제어로 전환됩니다.
원형 보간 제어:
원형 보간 제어는 원형 경로를 따라 이동하는 제어 방식입니다. 절대 위치와 증분 위치 모두 지원됩니다.
결론:
각 옵션은 특정 축에 대한 다양한 제어 방식을 설정할 수 있도록 합니다. 작업에 맞는 제어 방식을 선택하여 효율적이고 정확한 위치 제어를 구현할 수 있습니다. 사용자는 작업 요구 사항에 따라 절대 위치 제어, 증분 위치 제어, 고정 피드 제어, 속도 제어, 원형 보간 제어 등을 적절히 선택하여 설정해야 합니다.
메뉴 항목 분석:
Control system:
다양한 위치 제어와 관련된 설정 옵션을 제공합니다.
선택 가능한 옵션들:
0Ch: Feed 2 (Axis #2 fixed-feed control):
설명: 축 2에 대한 고정 피드 제어를 의미합니다. 일정한 거리만큼 축 2를 이동시키는 제어 방식입니다.
0Dh: ABS Arc MP (Circular interpolation control with sub point designation (ABS)):
설명: 절대 위치 기반의 원형 보간 제어로, 보조 지점을 지정하여 원형 경로를 따라 이동합니다.
0Eh: INC Arc MP (Circular interpolation control with sub point designation (INC)):
설명: 증분 위치 기반의 원형 보간 제어로, 보조 지점을 지정하여 원형 경로를 따라 이동합니다.
0Fh: ABS Arc CPT (Circular interpolation control with center point designation (ABS)):
설명: 절대 위치 기반의 원형 보간 제어로, 중심점을 지정하여 원형 경로를 따라 이동합니다.
10h: INC Arc CPT (Circular interpolation control with center point designation (INC)):
설명: 증분 위치 기반의 원형 보간 제어로, 중심점을 지정하여 원형 경로를 따라 이동합니다.
11h: ABS ArcRPT (Circular interpolation control with center point designation (ABS/CCW)):
설명: 절대 위치 기반의 원형 보간 제어로, 중심점을 지정하여 반시계 방향(CCW)으로 원형 경로를 따라 이동합니다.
12h: INC ArcRPT (Circular interpolation control with center point designation (INC/CCW)):
설명: 증분 위치 기반의 원형 보간 제어로, 중심점을 지정하여 반시계 방향(CCW)으로 원형 경로를 따라 이동합니다.
13h: FWD V2 (Axis #2 speed control (FWD)):
설명: 축 2에 대한 앞으로의 속도 제어를 의미합니다.
14h: RVS V2 (Axis #2 speed control (RVS)):
설명: 축 2에 대한 뒤로의 속도 제어를 의미합니다.
80h: NOP (NOP instruction):
설명: No Operation (NOP) 명령으로, 아무런 동작도 수행하지 않음을 의미합니다. 일반적으로 프로그래밍에서 지연을 삽입하거나 특별한 조건 없이 지나가기 위해 사용됩니다.
81h: Address CHG (Address Change):
설명: 주소 변경 명령으로, 다음 명령의 주소를 변경할 수 있습니다. 프로그램의 흐름을 제어하는 데 사용됩니다.
82h: JUMP (JUMP instruction):
설명: 지정된 주소로 점프하는 명령으로, 프로그램의 특정 부분으로 바로 이동할 수 있습니다.
83h: LOOP (Declares the beginning of LOOP to LEND section):
설명: 루프의 시작을 선언하는 명령으로, 루프 시작 지점을 설정합니다.
84h: LEND (Declares the end of LOOP to LEND section):
설명: 루프의 끝을 선언하는 명령으로, 루프 종료 지점을 설정합니다.
주요 분석 포인트:
고정 피드 제어:
축 2에 대해 일정한 거리만큼 이동하는 고정 피드 제어 방식.
원형 보간 제어:
절대 위치와 증분 위치 모두에 대해 중심점 지정 또는 보조 지점 지정 방식으로 원형 경로를 따라 이동합니다.
각 방식은 시계 방향(FWD) 또는 반시계 방향(CCW)으로 이동할 수 있습니다.
속도 제어:
축 2에 대해 앞으로(FWD) 또는 뒤로(RVS) 이동하는 속도 제어 방식.
NOP 및 주소 제어 명령:
NOP는 아무 동작도 하지 않는 명령으로, 프로그램 흐름을 조절하거나 지연을 삽입하는 데 사용됩니다.
Address CHG와 JUMP는 프로그램 흐름을 변경하는 데 사용됩니다.
루프 제어:
LOOP와 LEND 명령을 사용하여 반복되는 작업을 설정할 수 있습니다.
결론:
이 메뉴는 다양한 위치 제어 방식과 프로그램 흐름 제어 명령을 제공합니다. 사용자는 작업 요구 사항에 따라 적절한 제어 방식을 선택하고, 프로그램 흐름을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 각 설정은 특정 제어 동작을 나타내며, 이를 통해 복잡한 제어 작업을 쉽게 구성할 수 있습니다.