PLC 트러블슈팅: 싱킹 vs 소싱 입력 마스터하기

PLC 제어 시스템에서 결함 트러블슈팅을 어디서 시작하시나요? PLC 프로그램 문제는 사람의 개입으로 변경되지 않는 한 거의 결함 원인이 아닙니다. 보통 문제는 필드 장치나 PLC I/O 모듈에서 비롯됩니다.

이 글에서는 싱킹과 소싱 PLC 입력의 특성을 설명해 효과적으로 트러블슈팅하고 결함이 어디서 기원하는지 식별할 수 있게 합니다.

싱킹과 소싱 용어부터 시작하겠습니다. 이는 종종 혼란스러울 수 있습니다.

싱킹과 소싱

간단히 말해 두 장치 간 관습적 전류 흐름 방향을 정의하는 것입니다.

전류가 장치 #1에서 장치 #2로 흐르면 장치 #1이 소싱하고, 장치 #2가 싱킹합니다.

좋습니다, 장치 #1이 스위치 같은 입력 필드 장치이고 장치 #2가 PLC 디지털 입력 모듈이라고 가정해봅시다. 전류가 스위치에서 입력 모듈로 흐르면 스위치가 소스이고 입력 모듈이 싱크입니다.

전류가 입력 모듈에서 스위치로 흐르면 입력 모듈이 소스이고 스위치가 싱크입니다.

PLC 공급업체는 싱킹과 소싱 입력 모듈을 모두 제공합니다.

예를 들어 Allen-Bradley 1756-IB16은 16입력, 24볼트 싱킹 입력 모듈입니다.

Allen-Bradley 1756-IV16은 16입력, 24볼트 소싱 입력 모듈입니다.

입력 필드 장치

2선식과 3선식 입력 필드 장치에 대해 논의해보겠습니다.

2선식 장치

대부분의 2선식 장치는 수동적입니다. 즉, 작동에 전원이 필요하지 않고 단순히 회로를 열거나 닫습니다. 예로는 푸시버튼, 리미트 스위치, 기타 기계적 장치가 있습니다. 2선식 수동 장치는 싱킹이나 소싱으로 간주할 수 있습니다.

작동에 전원이 필요하고 극성 의존적일 수 있는 능동 2선식 장치도 있습니다.

3선식 장치

3선식 장치는 작동에 전원이 필요한 능동 장치 계열에 속합니다. 예로는 근접 센서와 광전 스위치가 있습니다.

선 색상은 표준을 따릅니다. 갈색 선은 양전원(보통 +24볼트 DC)에 연결합니다. 파란 선은 전원 리턴에 연결합니다. 검은 선은 신호 출력 역할을 하며 PLC 입력 모듈 같은 다른 장치에 입력을 공급합니다.

3선식 능동 장치는 싱킹이거나 소싱입니다.

3선식 장치가 의도된 입력 모듈과 호환되는지 확인하는 것이 필수적입니다.

3선식 소싱 센서(PNP 센서라고도 함)는 싱킹 입력 모듈에 연결해야 합니다. 3선식 싱킹 센서(NPN 센서라고도 함)는 소싱 입력 모듈에 연결해야 합니다.

많은 PLC 트러블슈터가 입력 모듈 LED 표시기를 활용합니다. 그렇더라도 LED 표시기가 무엇을 말하는지, 어떻게 오해하게 할 수 있는지 이해하는 것이 필수적입니다.

LED를 이용한 트러블슈팅

싱킹 입력 모듈의 입력 0에 연결된 소싱 센서로 시작하겠습니다. AB 1756-IB16 디지털 입력 모듈을 예로 들겠습니다.

각 입력 회로에는 입력 상태를 나타내려는 연관된 ST LED가 있습니다.

LED 0이 켜지면 소싱 입력 장치가 모듈의 입력 0 단자에 +24볼트를 공급하고 있음을 시사합니다. 모듈은 이 전압을 논리 "1"로 해석해 PLC 프로그램에서 작동시킵니다.

LED 0이 꺼지면 소싱 입력 장치가 모듈의 입력 단자 0에 0볼트를 공급한다고 종종 가정합니다. 이는 PLC 프로그램이 논리 "0"으로 해석합니다. 그러나 우리는 '가정'이 무엇을 의미하는지 모두 이해합니다.

앞서 LED 표시기가 오해하게 할 수 있다고 했습니다. 왜일까요? LED가 켜져 있어도 전압이 예상과 다를 수 있습니다. LED가 꺼져 있을 때도 마찬가지입니다.

확실히 알 수 있는 유일한 방법은 입력 모듈 단자에서 전압을 측정하는 것입니다.

1756-IB16 입력 사양에 따르면 10볼트 임계값 이상의 입력 전압은 모듈에 의해 ON으로 감지됩니다. 15볼트 입력은 PLC 프로그램에서 논리 "1"로 해석됩니다. 그러나 이는 필드 장치, 배선, 가능한 부식 문제를 나타낼 수 있습니다.

5볼트 미만 입력은 모듈에 의해 OFF로 인식됩니다. 소싱 센서가 꺼져 있을 때 모듈 입력 전압이 5볼트에 가깝게 될 수 있는 이유는 무엇일까요?

소싱 센서는 접지로 끄는 게 아니라 내부 반도체 스위치를 열어 끕니다. 모듈 입력이 플로팅 상태가 돼 정상 센서 누설 전류로 인한 전압에 취약해집니다.

소싱 PLC 입력에 연결된 싱킹 센서

자, 이제 소싱 입력 모듈에 연결된 싱킹 센서라는 덜 사용되는 조합에 대해 이야기하겠습니다. AB 1756-IV16 디지털 입력 모듈을 예로 들겠습니다.

LED 0이 켜지면 싱킹 입력 장치가 모듈의 입력 0 단자에 0볼트나 그라운드를 공급하고 있음을 나타냅니다.

모듈은 이를 논리 "1"로 해석해 PLC 프로그램에서 작동시킵니다.

LED 0이 꺼지면 싱킹 입력 장치 출력이 사실상 열려 입력 모듈이 플로팅 상태가 되며, 이는 PLC 프로그램이 논리 "0"으로 해석합니다.

ON/OFF LED 상태의 입력 전압을 측정하기로 결정했다면 속지 마세요. 앞서 논의한 소싱 센서/싱킹 PLC 입력 조합과 반대입니다. LED가 켜지면 입력 전압은 0에 가깝습니다. 꺼지면 입력 전압은 약 +24볼트입니다.

1756-IV16 입력 사양에 따르면 5볼트를 초과하는 입력 전압은 더 이상 ON으로 간주되지 않고 OFF로 인식됩니다.

싱킹 센서를 통해 0에 접지된 것처럼 보이는데 입력 전압이 5볼트 이상으로 상승할 수 있는 이유는 무엇일까요? 주로 그라운드 연결 지점 부식이나 매우 긴 그라운드 케이블 런 같은 고저항 문제 때문입니다.

마무리

여기서 마무리하기 좋은 지점입니다.

앞서 말했듯 대부분의 PLC 결함은 필드 장치, I/O 배선, 가끔 모듈에서 비롯됩니다. PLC 소프트웨어 자체는 드물게 결함입니다. LED 표시기는 의심할 여지 없이 도움이 되지만, 실제 입력 전압을 측정하는 것이 일어나고 있는 일을 확인하는 유일한 신뢰할 수 있는 방법입니다.

싱킹과 소싱 입력과 모듈의 예상 전압 범위를 이해하면 트러블슈팅 여정에서 먼 길을 갈 수 있습니다.