하재만의 PLC배우기

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<시퀀스 제어>

1. 시퀀스제어

1. 1. a접점과 b접점

시퀀스 제어란 연속적인 작동을 제어한다는 의미인데 그냥 자동제어 정도로 이해 하면 될 것 같습니다. PLC를 배우기 위해선 시퀀스제어를 알고 나면 이해가 쉽습니다. 사실 PLC 입출력 부분은 시퀀스제어 부분입니다. 제 홈피를 방문하시는 초보들을 위해 시퀀스 제어 가장 기초부터 다루어 볼 까 합니다.

우리는 많은 전기기기들을 접하며 살고 있습니다.. 그런데 전기기기는 0과 1의 조합으로 작동하고 있다는 걸 믿으실 수가 있습니까? 라디오도 컴퓨터도 0과 1의 조합으로 작동을 합니다.

여기서 0은 불통을 의미하고 1은 도통을 의미합니다. 결국 전기란 불통이냐 도통이냐? 로 결정이 됩니다. 우리가 다루려는 시퀀스 제어 역시 불통과 도통 즉 0과 1의 조합을 어떻게 제어 하느냐? 하는 문제입니다.  0과 1의 조합 즉 그 변화에 따라 여러 가지 현상이 나타나게 됩니다.

제어를 알려면 가장 기본이 되는 것이 a접점과 b접점 이라는 개념입니다. 오래전에 부산항의 영도다리는 들어 올렸다 내렸다 하였습니다. 들어 올린 상태에서는 차들이 통행을 할 수가 없었습니다. 그런데 내려놓으면 차들이 통행을 할 수가 있었습니다. 여기서 들어 올린 상태가 a접점 상태이고 내려놓은 상태가 b접점 상태입니다. 여기서 a접점과 b점점은 처음 상태를 기준으로 판단하는 것입니다.

즉 올린 상태에서 다리를 내려놓으면 차들이 다닐 수 있는 것처럼 a접점 상태에서 어떤 외력으로 도통시킬 수도 있고 b접점 역시 외력으로 불통 시킬 수가 있습니다.  a접점이라고 불통이고 b점점이라고 도통이라는 의미는 아닙니다.  이는 다만 최초의 자연 상태에서의 형태를 말하는 것입니다.

전기제어를 하면 가장 많이 접하게 되는 것이 전자개폐기(마그네트스위치)입니다. 전자 개폐기는 가동 코어를 전자석으로 끌어당기는 장치로 우측 그림에서 보는 것처럼 최초 상태에서 접점이 떨어져 있는 경우엔 이를 a접점 이라하고 붙어있는 경우엔 b접점이라고 합니다. 최초 상태에서는 그림처럼 a점점은 불통이고 b접점은 도통이나 코일에 전원이 인가되면 a접점은 도통이 되고 b접점은 불통으로 변하게 됩니다. 전자개폐기는 모든 전기 장치의 근본을 설명하는데 기준과도 같습니다.

앞으로 제어를 하게 되면 가장 많이 접하게 되는 장치(?)가 전자개폐기, 릴레이, 타이머, 카운터 등 입니다. 이는 계전기라고 하는데 일반적인 스위치와 구분이 됩니다. 스위치는 외력에 의해 작동하는 것이 많으나 계전기는 동력이 필요한 점이 다릅니다.

전자개폐기는 용량이 큰 부하의 개폐에 이용되고 릴레이는 용량이 작은 부하에 사용하는 것이 다르고 원리는 동일합니다.  타이머 경우는 전원이 인가되면 바로 도통이 되지 않고 일정 시간 후에 도통이 되는 것이 전자개폐기와 다른 점입니다. 즉 시간차가 있다는 것 외는 전자 개폐기와 같지요.  그리고 카운터는 도통 신호가 몇번 반복되어 설정 횟수에 이르면 도통 하는 것이 타이머와 다릅니다.

전자개폐기나 릴레이는 응답이 즉답이고 타이머나 카운터는 시간차를 가지는데 타이머는 전원이 인가되면 설정 시간 후에 응답하고 카운터는 시간 개념이 아닌 횟수 개념으로 설정 횟수만큼 도통 신호가 인가되면 응답을 하는 기기입니다. 결국 응답 방법의 차이 일 뿐이지 여기서도 도통이냐 불통이냐는 문제 입니다.
접점 기호는 선으로 표시하나 계전기는 원으로 표시를 합니다. 전자개폐기는 보통 M 로 표기를 하고 보조 계전기는 C 로 표기를 하는데 이것도 전자 개폐기와 같은 종류입니다.

그라고

릴레이는 R,

타이머는 T,

카운터는 C 로 표기를 합니다.

카운터를 사용 할 경우 보조계전기는 C 로 표기하지 않고 다른 기호로 표시 합니다. 좌측 그림에서 카운터 기호를 그려 놓았습니다. 카운터는 입력부와 출력부로 구분되기 때문에 4각의 테두리를 가지고 그림처럼 기호로 표시 합니다. SET 는 카운터 입력 신호로 COM 과 도통 시키면 횟수가 증가 하게 됩니다.

reset는 카운터를 지워주는 기능입니다. COM과 RST를 도통시키면 지워지게 되지요. 그리고 출력은 그림에서는 a접점과 b접점으로 표시 했습니다.  카운터가 UP하면 접점이 가동됩니다. 이러한 작동이 되려면 카운터의 전원단자에 전원이 인가되어야 합니다.

앞서 언급한 4개의 계전기 외에 알아야 하는 것이 스위치입니다. 가정에서 전등을 켜는 스위치처럼 올렸다 내렸다하는 스위치를 단로스위치라 합니다. 그리고 기계를 가동하고 정지하는 버턴스위치도 있습니다. 기계의 전진을 멈추게 하는 리밋스위치도 있습니다. 이런 기계적인 스위치 외에도 센서라는 것이 있습니다.  센서는 전원이 인가되면 어떤 물체를 감지하는 장치입니다.  이것도 일종의 스위치입니다.  우리가 계단에 접근하면 전등이 자동으로 켜지는 센서에 의한 것 입니다

계전기, 스위치, 센서 외에 많이 접하게 되는 것에 컨트롤러가 있습니다.  컨트롤러는 많이 사용하는 것이 온도 컨트롤러입니다.  센서는 바로 스위치로 사용 할 수 있는 것도 있으나 온도센서처럼 온도컨트롤러에 접속해서 사용하는 것도 많습니다.  압력을 측정하는 로드 셀이나 위치를 측정하는 엔코더, 이러한 것들은 해당 컨트롤러와 결합하여 사용합니다.

이상에서 언급한 계전기, 스위치, 센서, 컨트롤러의 전기적인 기호는 통일되어 있는 것이 아닙니다.  우리는 앞으로 일반적으로 많이 사용하는 기호를 사용하게 될 것입니다.  경우에 따라서는 새로운 기호를 만들어 내기도 합니다.  다만 누가 보더라도 그 기호를 이해 할 수가 있어야 합니다.  이렇게 기호가 규격화 되어 있지 않은 이유는 수시로 새로운 제품이 쏟아지기 때문입니다.  그렇지만 걱정할 정도는 아닙니다.  도면을 그리는 일반적인 규칙 내에서 모든 것이 이루어지니 문제가 되지는 않습니다. 시퀀스제어는 이렇게 시작을 합니다.

1. 2. 시퀀스 기호

PLC를 알려면 먼저 시퀀스를 아는 것이 순서입니다.  예전의 자동제어는 시퀀스만으로 이루어졌으니까요.  시퀀스로 이루어진 제어반을 보면 그 많은 릴레이나 보조계전기에 기가 죽습니다.  요즈음에야 모든 제어회로가 PLC로 이루어지나 외부회로는 시퀀스회로로 구성되어 있으니 시퀀스를 배워야 합니다.  시퀀스를 알려면 어떤 기구를 어떻게 표시하고 사용하는가를 알아야 합니다.  이란에서는 기구와 기호를 간략하게 올리겠습니다.

우선 전기기구로 가장 많이 사용하는 것이 각종 스위치 류 입니다.  종류는 많아도 기호는 몇 되지 않습니다.  스위치란 전기를 통하게 하느냐?  끊어주느냐?  하는 것이 제 역할입니다.  우측그림에서 A는 키 스위치 류를 나타내는 기호입니다.  보통 차 시동키 같은 형태의 스위치이지요.  자동 수동을 선택하는 셀렉터 스위치나 켐 스위치 류도 이런 기호로 나타냅니다.

B는 전기로 감지하는 일반 센서 류에 많이 사용합니다.  포토센서나 근접 센서의 표시로 사용합니다.

C는 기계적 힘에 의해 작동하는 리밋스위치류를 표시합니다.  센서 류는 한 줄인데 리밋스위치는 사각으로 표시한 것이 다릅니다.  여기에는 마이크로 스위치도 포함됩니다.

D는 리밋스위치의 b접점을 나타낸 것입니다.  위의 a접점은 회로의 위에서 조금 떨어져 그려져 있는데 b접점은 회로 아래에서 바로 붙어 그려져 있습니다.

B회로도 같은 방법으로 b접점을 그릴 수 있습니다.  a접점이란 신호가 들어와야 통하는 것이고 b접점은 신호가 들어오면 불통되는 것입니다.

E는 버턴 스위치를 나타내었습니다.  아래 F는 물론 버턴 스위치 b접점을 표시한 것 입니다.  G와 H는 열동형 계전기를 표시한 것인데 열동형 계전기란 과대 전류가 흐르면 열이 발생하여 자동 트립되는 스위치입니다.  G는 b접점이고 H는 a접점을 나타낸 것으로 점선이 연결된 것은 연동을 나타낸 것입니다.  한 동작으로 a와 b가 바뀐다는 게지요.  만일 E와 F사이에 점선으로 연결하면 한 동작으로 E도통하고 F는 불통이 된다는 의미입니다.

평소에 불통하다가 신호가 들어오면 도통하는 것을 a접점이라 하고 그 반대를 b접점이라 합니다.  좌측 그림에서 A는 보조회로에서 사용하는 a접점을 나타내는 기호이고, B는 보조회로에서 사용하는 b접점을 나타내는 기호입니다.  사실 주회로는 조금 간단한 편이고 시퀀스는 보조회로이기 때문에 이 두 기호를 가장 많이 사용합니다.

그리고 C는 주회로 접점인데 마그네트스위치 a접점을 나타냅니다.  D와 E는 간단한 회로에서 위의 A와 B를 이런 방법으로 바꾸어 사용하기도 합니다.  마지막으로 F와 G도 b와 a접점을 나타낸 것인데 간혹 PLC 회로에서 사용하는 기호입니다.

스위치류와 접점의 표현 외에 시퀀스에서 필수인 것이 마그네트나 릴레이 표시입니다.  결국 마그네트나 릴레이 코일에 전원이 인가되어야 접점이 가동됩니다.  그래서 시퀀스에서는 이를 원으로 표현합니다.

우측 그림에서

A는 마그네트를 표현한 것으로 원안의 M에 M01처럼 번호를 함께 넣어	순서를 나타냅니다.

B는 릴레이를

C는 보조계전기를

D는 타이머를

E는 카운터를 나타냅니다.  물론 번호를 함께 기록 할 수 있습니다.  여기서 보조 계전기란 마그네트처럼  생긴 릴레이로 접점 수가 많은 것입니다.  시퀀스로 회로를 꾸밀 때 가장 신경이 쓰이는 것이 접점 수입니다.  점점수가 늘어나면 릴레이가 그만큼 늘어나는 것이니까요.  F는 휴즈를 나타냅니다.  옆에 용량을 병기 할 수도 있습니다.  G는 밸브 류의 코일을 나타냅니다.  코일에 전원이 투입되면 밸브가 열리겠지요.

1. 3. 마그네트와 릴레이

전동기 등의 부하를 기동시키기 위한 전자석을 이용한 개폐기를 마그네트 스위치라 하고 모양이 조금 다르긴 해도 스위치를 용량을 적게 만들어 제어를 위해 회로를 구성하게 할 수 있게 만든 것이 릴레이라고 할 수가 있습니다.  결국 하는 역할은 스위치이고 용량이 큰 것이 마그네트 스위치이고 작은 것이 릴레이입니다.  마그네트 스위치와 거의 흡사하게 만들어 접점수를 늘린 것을 따로 보조계전기라고 하기도 합니다.

보통 마그네트 스위치는 회로를 개폐하기 위한 전자석 코일과 주 접점 3개, 보조접점 2개가 있습니다. 주 접점은 회로를 개폐하기 위한 것이고 보조접점은 a접점 한 개와 b접점 한 개로 구성 되어 보조회로를 구성하기 위한 것입니다.  우측 그림은 전동기를 구동하기 위한 주회로입니다.  전원 R, S, T가 NFB 스위치를 통해 마그네트 M에 공급되고 마그네트 M에 의해 전동기에 공급하는 회로입니다.

여기에서 보조회로를 구성하기 위해 R, T를 따로 인출 하였습니다.  이 R, T를 이용하여 어떤 보조회로를 꾸미느냐에 따라 모터의 기동이 달라집니다.

좌측 그림에서 A를 R, T사이에 넣어보면 PB스위치를 누르면 모터가 기동하고 놓으면 정지하게 됩니다.  이러한 동작을 촌동(인칭)이라하고 이러한 회로를 촌동회로라 합니다.  다음 그림 B를 보면 버턴스위치가 하나 더 추가되고 보조접점이 하나 새로 들어가 있습니다.  마그네트스위치 기호가 M인데 보조접점도 M으로 표기 되어 있습니다.  이는 마그네트 스위치와 함께 움직인다는 의미입니다.

여기서 A는 버턴스위치 b접점이고 B는 버턴스위치 a접점입니다.  그림 A처럼 버턴스위치 B를 누르면 모터가 기동합니다.  그럼 놓으면? 모터는 계속 운전됩니다.  그 이유는 보조접점 M이 주 접점처럼 도통이 되어 버턴 B를 놓아도 전원 R이 마그네트에 공급되기 때문입니다.

전동기를 정지하려면 버턴스위치 A를 눌러 전원을 차단해야 합니다. 이러한 회로를 자기유지(보지) 회로라 합니다.  그리고 그림 C를 보면 그림 B의 버턴스위치 A를 대신 마이크로(리밋)스위치 S가 붙어 있습니다.  동작은 그림 B와 같습니다.  가령 모터가 기동하면 대차가 전진하고 마이크로 스위치가 치구에 닫으면 정지하는 회로가 있을 때 바로 C 회로를 이용하면 됩니다.

즉, 자동정지 회로가 되는 것이지요.  그림 B에서는 사람이 정지시켰으나 그림 C에서는 리밋스위치로 정지시키는 것이 다릅니다. 이렇게 자동회로라는 것은 사람이 조작 할 것을 치구 등을 이용하여 정지시키거나 기동시키는 것입니다.

위에서 가장 간단한 시퀀스회로를 보았습니다.  조금 복잡한 회로도 결국 이런 회로를 응용한 것에 지나지 않습니다.  다음 장에서는 정역회로와 스타델타회로에 대해 올리겠습니다.

1. 4. 타이머와 카운터

시퀀스회로에서 많이 이용하는 것 중에 타이머와 카운터가 있습니다.  타이머는 전원이 투입되면 설정시간 후에 작동하는 것이 일반적입니다.  물론 요즈음에는 기능이 복합적인 것도 있어 필요기능을 선택하여 사용하기도 합니다.  카운터는 전원이 인가된 상태에서 신호가 들어올 때마다 수치가 카운터 되고 설정 값에 이르면 출력을 나타내는 기기입니다.  카운터 역시 여러 기능이 복합적으로 구비되어 필요 기능을 설정하여 사용합니다.  여기서는 가장 일반적인 기능으로 회로를 구성해 보겠습니다.

일반적으로 타이머는 전원단자 L1, L2와 출력 단자 C, A, B로 구성되어 있습니다.  여기서 C는 공통단자이고 A는 a접점, B는 b접점을 나타냅니다.

즉 설정값에 이르기 전에는 C->B로 도통하다가 설정값에 이르면 C->A로 도통이 됩니다.  이렇게 한 접점으로 두 군데에 개폐를 하는 접점을 따로 C 접점이라 합니다.  설정 값은 보통 볼륨으로 조정하거나 번호로 이루어진 스위치(SUM S/W)로 설정합니다.  [우측도면]을 보면 M1은 평소에 타이머 b접점을 통해 전원이 인가되고 있습니다. 만일 셀렉터 스위치 S를 on하면 5초 후에 타이머 접점이 작동하여 M1은 off되고 M2는 on됩니다.

그림에서 M1앞의 접점은 타이머 b접점이고, M2앞의 접점은 타이머 a접점으로 직선가운데 삼각형을 그려 넣은 형태입니다.  타이머에 의해 작동이 지연되는 회로를 지연회로라고 합니다.

일반적으로 타이머는 전원이 인가되면 타임을 바로 카운터 합니다.  그러나 카운터는 전원이 인가되어도 카운터가 되지는 않습니다.  카운터는 전원단자 L1, L2와 SET단자와 RESET단자 그리고 이 두 단자를 위한 공통(COMMon) 단자가 있고 출력을 위해 타이머처럼 C, A, B의 C접점으로 이루어져 있습니다.  L1, L2에 전원을 인가하고 COMMon과 SET접점을 "단락시켰다 개방했다"를 계속하면 카운터가 됩니다.

카운터의 설정 값은 보통 SUM, S/W로 되어있고 모니터 창이 있어 현재의 카운터 수치를 확인 할 수 있습니다.  이렇게 하여 설정 값에 이르면 C접점이 가동되어 출력을 내게 됩니다.

카운터 회로는 보통 [좌측도면]처럼 실체도로 그립니다. 예를 들어 컨베이어 위에 어떤 제품을 이송하는데 5개째 컨베이어를 정지시키고자 한다면 리밋스위치를 제품에 닿게 설치하고 그림처럼 회로를 구성하여 전원을 인가하면 마그네트 스위치 M에 전원이 인가되어 컨베이어는 기동을 합니다.

그런데 실제 그림처럼 마그네트스위치를 A에 연결하지 않고 B에 연결해야 기동합니다.  b접점은 평상시에 도통하고 출력이 나오면 정지하는 접점이니까요.  컨베이어가 기동하고 제품에 의해 LS스위치가 on/off를 하고 카운터가 SET을 하게 됩니다.

이렇게하여 설정 값에 이르면 C->B로 도통되던 회로가 C->A로 도통하게 되고 B에 물려있던 M은 전원이 차단되어 컨베이어가 정지하게 되지요.  물론 다시 기동하고 싶으면 PB스위치로 카운터를 reset시키면 됩니다.
이상에서 가장 일반적인 타이머와 카운터에 대해 알아보았습니다.  이러한 기능이 PLC에는 내장되어 있습니다. 해서 PLC로 회로를 구성 할 때는 외부에서 크게 설정 값을 변경할 필요가 없을 경우 내장회로를 이용하면 외부에 카운터나 타이머를 설치하지 않고 회로를 구성할 수 있기 때문에 편리합니다.

1. 5. 기본 회로

전자개폐기에 전원을 넣으면 전자석에 의해 스위치가 작동 한다고 했습니다. 릴레이도 같은 원리로 작동합니다.

시퀀스 도면은 세로로 그리거나 가로로 그릴 수 있습니다. 앞서 표시한 기호는 가로로 그리는 방법입니다. 그러면 세로로 그릴 때는...? 뭐 별다른 기호가 있는 것은 아닙니다. 가로로 a접점을 표시 할 때 가동부분을 위로 그리고 b점점은 아래로 그렸습니다.  세로로 그릴 때는 a 접점 경우 왼쪽에 b점점 경우 오른 쪽에 그려 넣으면 됩니다.

이러한 접점 표시는 우리가 일반적으로 표현 하는 방법으로 유럽쪽과는 차이가 있습니다.  외국의 표현 역시 기본 방법만 이해하면 결국은 A냐 B냐는 것이니 여기서는 언급하지 않겠습니다.

좌측 그림에서 가는 단순하게 버턴스위치 하나로 계전기 코일을 on/off하는 도면입니다.  스위치를 넣으면 on되고  끊으면 off됩니다.  버턴스위치는 a접점 경우 버턴을 누르면 도통하고 놓으면 불통하는 스위치입니다.

가의 경우는 계속 도통 시키고자 한다면 계속 누르고 있어야 합니다.  이러한 직렬회로는 AND회로라고 합니다. 물론 직렬이 몇 개 계속 될 수도 있습니다.  그림 나의 경우는 버턴 스위치와 병렬로 계전기 a점점을 이용하여 회로를 하나 더 추가 했습니다.  이런 경우 버턴을 누르면 계전기가 작동되고 a접점이 도통되면 버턴을 놓아도 a점점으로 계전기에 계속 전원이 공급이 됩니다.  이러한 회로를 자기유지회로라고 합니다.  그리고 자기유지회로는 OR회로라고 할 수도 있습니다.

병렬 회로는 OR회로입니다.  OR회로 역시 몇 개가 계속 될 수도 있습니다.  이젠 자기유지 회로로 버턴을 계속 누르는 수고를 덜었지만 off를 하려면 전원스위치를 내리는 방법 말고는 수단이 없습니다.  그림 다는 자기 유지 회로에 B점점 버턴스위치를 하나 더 사용 한 회로로 버턴을 누르면 계전기가 off를 하게 구성한 회로 입니다.  이젠 a접점 버턴으로 계전기를 on시키고 b접점 버턴으로 off를 시킬 수 있는 제대로 된 회로가 구성이 되었습니다. 이 회로가 가장 기본이 되는 회로입니다.

앞에서 AND회로와 OR회로를 언급하였습니다.  이러한 것은 회로성질을 구분하는 방법입니다.  그 외에도 앞의 결과를 부정하는 NOT 회로도 있고 부정의 긍정 혹은 긍정의 부정 회로 등이 있으나 여기서는 더 언급을 하지 않겠습니다.  나중에 PLC로 들어가면 자연스럽게 다루게 되고 굳이 용어 자체를 몰라도 제어하는데 불편함이 없기 때문입니다.  제어란 일정 틀을 배워 응용하는 것이 아니라 스스로 회로를 만들어 가는 작업이기에 그게 무슨 회로에 속한다는 것은 의미가 없기 때문입니다.

기본회로를 알았으니 이를 응용하는 방법도 알아야 합니다.  가령 저울이 있다고 합시다.  어떤 물건을 계량하는데 컨베이어를 돌려 저울에 올린다고 가정할 때 저울이 들리면 컨베이어의 가동을 중지시키는 회로를 구성할 수 있습니다.  자동저울이라고 할 수가 있겠지요.  우선 이렇게 하려면 저울이 들린 것을 감지해야 합니다.  저울 추 밑에 리밋스위치를 하나 설치합니다.  리밋스위치는 저울이 내려와 있을 때 작동하게 설치해야 하겠지요.

이 경우 계량 완료 전에 a점점이 작동되어 있는 상태이고 계량이 되면(즉 저울이 들리면) a접점이 off가 되는 것으로 혼동하지 말아야 합니다.  그림 라는 이 회로를 구성한 것입니다.  기본회로에 리밋스위치를 하나 더 추가 하여 계량버턴을 누르면 계전기(전자개폐기)가 작동하여 컨베이어가 돌고 저울이 들리면 리밋스위치가 off되어 계량이 완료되는 그러한 회로가 되는 것 입니다.

자동제어가 그렇게 어려운 것은 아닙니다. 간단한 회로에서 필요에 따라 스위치를 추가 해 나간 것에 불과 합니다.  위에서 언급한 것처럼 기본회로에 리밋스위치 하나를 더 추가해서 자동계량 회로를 만들었습니다.

계량의 시작을 위에서는 버턴으로 했지만 리밋스위치로 대체 할 수도 있습니다.  어떤 기계적인 원인에 의해 리밋스위치가 작동하면 계량을 시작한다고 할 때 버턴스위치 대신 리밋스위치 접점을 이용하면 리밋스위치 작동에 의해 계량을 자동으로 시작한다는 것이지요.  이러한 원리로 사람이 일일이 신호를 주지 않아도 기계를 자동으로 운전할 수 있는 것 입니다

시퀀스회로에서는 일반적으로 주 회로와 보조회로를 구분하여 표시합니다.  주 회로란 계전기의 작동으로 운전이 되는 모터회로를 말합니다.  즉 제어하고자 하는 부하를 표시한 회로가 주 회로이지요.  보조회로는 제어회로입니다.  주회로의 개폐조건을 그려놓은 회로가 제어회로 입니다. 주회로의 접점은 앞장에서 언급한 보조회로 접점을 그대로 사용해도 무방하나 일반적으로 구분하여 그려 줍니다.  위 그림은 주 회로를 표시한 그림입니다.  이렇게 접점 표시를 다르게 하는 이유는 혼선을 방지하기 위함 입니다.  주회로의 접점은 사실상 보조회로 접점과 달리 많은 부하 전류가 흐르기 때문 입니다

여기에서는 기본회로를 다루었습니다.  회로란 전기의 흐름입니다.  전기가 R상에서 흘러 나와 T상으로 들어가면 회로가 구성 된 것이고 중간에 차단되면 회로가 끊어진 것입니다.  아무리 복잡한 회로도 결국 전기가 R상에서 나와 이리저리 흘러서 T상으로 흘러 들어가는 것을 나타 낸 것 입니다.  시퀀스를 공부할 때 전자개폐기나 버턴스위치 등으로 직접회로를 구성해 보는 것이 유익합니다.  계전기는 직접 만져 보아야 원리 이해가 빠르기 때문입니다.

1. 6. 정역회로(1)

정역회로란 모터를 바로 돌게 하고 역으로 돌게 하는 회로입니다.  동력으로 사용하는 3상전원은 2상의 순서를 바꾸면 회전이 바뀝니다.  이를 마그네트스위치를 이용, 회로를 구성하는 것이 정역회로입니다.  제가 처음 전기를 할 때만해도 마그네트스위치가 그리 흔치않아 쌍투스위치라는 것으로 정역회로를 구성하고 사람이 이리저리 스위치 방향을 바꾸어 넣어 모터회전을 바꾸기도 하였습니다.
좌측 그림은 주회로인데 NFB(No Fuse Brake)를 통과한 R, S, T상이 마그네트스위치 F를 통과하면 R-->U, S-->V, T-->W로 공급되어 정회전하고, 마그네트 스위치 R을 통과하면 R-->W, S-->S, T-->U로 공급되어 상이 바뀌게 되고 모터는 역회전을 합니다.  정역회로에 있어서 마그네트스위치 용량은 서로 동일해야 합니다.

보통 3상 모터의 전원은 R, S, T상이나 A, B, C상으로 표현을 하고 모터 측의 리드 선은 U, V. W로 표현합니다.  그림의 주회로는 직립기동방법인데 이러한 방법은 보통 용량이 적은 10마력 이하 모터의 기동법입니다.  용량이 10마력 이상이면 보통 스타델타기동방법을 사용하고 이때는 모터의 리드선이 6개로 U, V, W, X, Y, Z로 표현하고 리드선 자체에는 번호로 매겨져 있기도 합니다.  그림 아래의 R, T는 조작을 위한 보조회로를 구성하기 위한 전원선입니다.  그리고 회로에서 선과 선이 만나는 곳에 진하게 점을 찍은 곳은 전기적으로 서로 연결이 되었다는 표시이고 점이 없이 만나는 곳은 전기적으로 관련이 없다는 즉 지나가는 선을 표현한 것입니다.

우측 회로는 일반적인 정역회로입니다. 스위치 P2 를 누르면 R의 전원이 F로 공급되어 주회로의 F접점이 도통되고 모터는 정회전합니다.  버턴을 놓아도 보조회로의 F접점이 동시에 도통되었기에 자기유지가 되지요.  정회전을 하고 있는 중에 역회전 버턴 P3를 누르면?

역회전을 하지 않습니다. 역회전 회로중 F마그네트의 b접점이 개방되어 R에 전기가 공급되지 않기 때문입니다.  만일 역회전을 하고자 한다면 P1스위치로 모터를 정지시키고 P3를 누르면 됩니다.

이렇게 한 동작을 할 때 다른 동작을 금지시키는 회로를 인터록회로라고 합니다.  이는 정회전중 역회전이 작동하면 합선상태가 되기 때문에 금지한 경우입니다.

좌측 회로는 또 다른 정역회로입니다.  우측회로에 버턴스위치 P2와 P3의 b접점이 추가된 경우인데 이럴때는 앞의 회로와 어떤 점이 다를까요?

우선 P2의 a접점과 P2의 b접점은 같이 동작합니다.

이런 동작을 연동이라 하고 도면처럼 점선으로 표시합니다.  즉 하나의 푸시버턴 스위치에 a와 b접점이 있다는 것입니다.  P3스위치도 같은 원리입니다.  a접점과 b접점이 연동이지요.  그 외에는 앞에서 언급한 회로와 동일합니다.  회로가 다르면 작동상태도 달라집니다.  정회전 버턴 P2를 누르면 마그네트스위치 F가 작동하고 정회전합니다.  역시 여기서도 자기유지가 되어 버턴스위치를 놓아도 계속 모터는 돌아갑니다.

그런데 만일 P3를 눌러 역회전을 하고자 한다면?

앞에서 언급한 회로에서는 역회전이 되지 않았으나 여기서는 역회전이 됩니다.  즉 F에 공급되는 전원이 P3의 b접점이 개방되면서 차단되고 F가 off되면서 R에 공급되는 P2의 b접점이 도통되고 결국 R에 전원이 공급됩니다.  앞에서 언급한 회로와는 P1으로 전원을 차단하고 역회전을 해야 했으나, 좌측 회로는 P1에 의한 차단이 없이 바로 역회전이 가능한 회로입니다.

1. 7. 정역 회로(2)

시퀀스를 처음 배울 때 전자개폐기를 on/off하는 방법이고 다음엔 정역회로입니다. 일반적으로 제어는 모터제어가 목적인 경우가 많습니다.  가장 흔한 부하이기 때문이겠지요.  그 외에 온도제어라든지 실린더제어 등이 있습니다.  아시는 것처럼 모터는 단상모터와 3상 모터가 많이 사용됩니다.  단상은 주로 펌프나 전동 기구에 많이 이용되고 3상은 공장의 동력으로 많이 사용되고 있습니다.  여기서 다루고자 하는 모터는 3상 모터 입니다

3상 모터에도 여러 가지가 있습니다.  외피 형태에 따라 전폐형과 반폐형으로 구분하기도 하고 권선형태에 따라 농형과 권선형으로 구분하기도 합니다.  그리고 권선방법에 따라 중권, 파권, 단층권, 이층권 등으로 구분하기도 하는데 여기서는 가장 흔한 일반 농형 모터를 제어하는 것으로 하겠습니다.  농형 모터는 계자에 코일이 권선되고 회전자는 권선이 외부로 나오지 않고 내부적으로 갈무리되어 하나의 뭉치로 된 형태의 모터 입니다.  회전자의 철심 사이에 링으로 회로가 구성되어 있는데 링이 손상되면 전동기는 소손 또는 비정성적인 회전을 하게 됩니다.  그냥 쇠 덩어리가 아니고 하나의 전기회로라는 의미입니다.  그렇다고 회전자를 제어한다는 것은 아니고 제어하고자 하는 것은 계자에 권선된 코일입니다.

한전에서 회사에 공급되는 전력은 3상입니다.  가장 흔한 것이 3상 22.9[KVY] 입니다.

2만2천9백 볼트라는 건 알겠는데 끝에 Y 는 무슨 의미 일가요?  Y 결선의 다중 접지시스템으로 공급된다는 의미입니다.  Y결선을 하는 이유는 중선점 접지를 하기위해서입니다.

이렇게 하면 선과 선사이의 전압은 22,900[V]이나 상과 대지사이의 전압은 13,000[V] 정도가 되기에 한전측에서  보면 절연 내력을 저감시킬 수 있는  잇점이 있습니다.  이렇게 공급받은 특고압을 자체 수전설비에서 3상 380[V]나 3상 220[V]로 말단 부하에 공급하게 되는 것 입니다.

3상 모터는 일반적으로 6가닥의 리드선이 나옵니다.  가장 흔하게 볼 수 있는 것이 220 /380[V] 겸용입니다.  Y 결선을 할 경우 380[V]를 사용 할 수 있고 델타결선을 할 경우 220[V]를 사용할 수 있지요.

그런데 여기서 언급하고 싶은 건 코일에 걸리는 전압(상전압) 입니다.  Y결선을 할 경우 선과 선 사이의 전압이 380볼트이나 선과 중성점 사이의 전압(상전압)은 루터3으로 나눈 220볼트입니다.

델타결선의 경우는 중성점이 없어 상전압과 선간 전압은 동일하게 220볼트입니다.  이렇게 보면 코일에 걸리는 전압(상전압)은 동일하게 220볼트라는 것을 알 수 있습니다.

Y결선이든 델타결선이든 결국 결선이 완료되면 3가닥이 남게 됩니다.  3상 모터를 정역운전 한다는 것은 상 회전을 바꾸어 준다는 의미입니다.  즉 R, S, T순으로 결선이 된 것을 R, T, S나 S, R, T 혹은 T, S, R로 바꾸어 주면 모터의 회전이 바뀌게 됩니다.  만일 3개를 다 바꾼다면 즉 T, R, S나 S, T, R로 바꾸면 상 회전은 변하지 않아 회전이 바뀌지 않습니다.  즉 3상 모터의 회전을 변경하고자 한다면 2개의 선만 바꾸어야 합니다.  그래서 보통 시퀀스에서는 R과 T를 많이 바꿉니다.

[좌측도면]은 가장 많이 사용하는 정역 회로를 표시 한 것입니다.  F는 정회전을 나타내고 R은 역회전을 나타냅니다.  주회로는 R과 T를 교체하게 되어 있습니다.  보조접점의 자기유지 회로는 제 접점으로 되어있으나 코일 앞에 반대편 접점이 있습니다.  이는 만일 정회전 중일 때 역회전 버턴이 들어가지 않도록 하기 위해서입니다.

즉 정회전 중일 때는 역회전 코일 앞의 F b접점이 개방이 되어 버턴을 눌러도 역회전 회로는 구성되지 않습니다. 이런 장치가 없이 동시에 작동하게 되면 합선상태가 됩니다.  이렇게 안전사고를 방지하기 위한 회로를 인터록회로 라고 합니다.  역회전을 하려면 당연히 정회전을 정지하고 역회전 스위치를 눌려야 합니다.

인터록 회로를 구성 하는 방법은 여러 가지가 있습니다.  예시된 회로는 전기적인 인터록 입니다.  기계적인 인터록도 있는데 많이 사용하는 것은 메이커에서 계전기를 병렬로 연결하여 한 번에 하나만 작동 하게끔 만든 것도 있고, 버턴스위치를 1A1B를 사용하여 a접점은 자신의 기동접점으로 b접점은 예시된 인터록 보조접점 대신 사용하는 방법도 있습니다.  이렇게 사용하는 경우는 보조접점이 없을 경우로 그 회로는 우측 그림과 같은 방법으로 많이 사용 합니다.

별표 버턴을 누르면 반대 측 별표 b접점이 개방되어 먼저 계전기가 차단되면서 내게 들어가는 형태입니다.  버턴스위치는 b접점이 개방된 후, a접점이 도통되는 구조로 만들어져 있기 때문에 가능한 회로 입니다.  설계자에 따라서는 안전성을 강조하여 전기식과 버턴식을 겸용으로 사용하는 경우도 있습니다.

위의 좌측 그림에서 2A는 FUSE를 나타내고 Th-Ry는 열동형 계전기를 나타냅니다.  열동형 계전기란 설정된 전류 이상이 통전되면 바이메탈에 의해 접점을 차단시키는 계전기 입니다.  이는 모터의 소손을 방지하기위한 장치입니다.  그리고 NFB는 배선용차단기로 전원을 개폐하는데 이용하나 2차측에서 단락사고 등이 발생할 경우 이를 자동차단하는 기능도 겸하고 있습니다.

이는 배전선로를 보호하기 위한 장치로 배선용 차단기는 과부하차단기로 사용하는 것이 아니라는 걸 강조하고 싶습니다.  과부하는 열동형 계전기로 잡아 냅니다.  보통 배선용 차단기는 부하용량의 1.5 ~ 2.5 배의 용량을 많이 사용 합니다.  전선 용량의 3배 이하를 사용하라는 규정도 있습니다.

1. 8. 와이델타 회로

모터를 기동 할 경우 보통 기동시에 정격 전류의 4 ~ 6 배의 기동 전류가 흐르게 됩니다.  10 마력의 경우 최대 60 마력의 전류가 순간적으로 흐르게 된다는 의미입니다.  이렇게 될 경우 전선, 개폐기, 차단기, 심지어 변압기용량도 따라서 그것에 견딜 수 있게 증가되어야 합니다.  그래서 기동 시에 기동전류를 억제시킬 필요성이 있고 여러 가지 기동법이 강구되었던 것입니다.

소형모터의 경우에는 일반적으로 직립기동을 합니다.  직립기동이란 전 전압을 그대로 코일에 인가하는 방법을 말합니다.

10마력이 넘는 모터의 경우에는 기동전류를 억제하기 위해 가장 많이 사용하는 기동법이 와이 델타기동법입니다. 와이델타 기동법은 비교적 간단한 제어로 기동전류를 1/3로 줄일 수 있기 때문입니다.  그 외에 많이 사용하는 기동법으로는 리엑터 기동법이 있습니다.  리엑터는 비교적 고가이기 때문에 대형부하에 많이 사용합니다.  리엑터 기동법의 장점은 기동토크의 조정이 탭 조정으로 어느 정도 가능하기 때문에 기동부하가 큰 곳에도 이용할 수 있습니다.

기동시에 기동전류를 억제하는 기본원리는 기동전압을 낮추는 것입니다.  와이델타 기동법도 상 전압을 루터 1/3 로 낮추는 것이고 리엑터 기동법도 탭으로 상 전압을 다단계로 낮추는 방법입니다.  220볼트 백열등에 110볼트를 넣으면 빛이 어둡듯이 제 전압이 인가되지 못한 전동기도 비실거리게 됩니다.  제 기동 토크를 내지 못한다는 의미이지요.  심지어 와이 결선에서는 기동을 못하고 웅 거리기만 하던 모터가 델타기동에 들어가는 시점에서 갑자기 회전하는 경우도 있습니다.

이런 경우는 직립기동보다 못한 경우가 됩니다.  일반적으로 많이 사용하는 농형 모터외에 권선형 모터가 있습니다.  회전자에도 코일을 권선하여 리드 선을 인출하여 제어가 가능한 모터를 말합니다.  권선형 모터는 2차 저항 제어법이라는 기동방법을 사용하는데 이는 저속기동에서도 토크가 일정하여 기동토크가 큰 부하에 많이 사용하는 모터입니다.

와이델타 결선법은 모터리드선 6개를 와이결선으로 기동하고 델타 결선으로 운전하는 방법입니다.  모터 명판에 고압결선이 와이결선이고 저압결선이 델타결선입니다.  보통 고압결선은 1, 2, 3번을 전원으로 하고 4, 5, 6번을 묶어주게 되어 있습니다.  저압 결선 경우는 1번과 6번, 2번과 4번, 3번과 5번을 묶어 각각 전원에 연결하게 됩니다.

결선 전에 테스트로 통전측정을 해보면 1번과 4번, 2번과 5번, 3번과 6번이 통전됨을 알 수 있습니다.  같은 상이라는 의미입니다.  만일 오 결선으로 1, 5, 6번을 묶어주면 모터가 회전을 제대로 하지 못하게 됩니다.  이는 회전자계가 같은 방향으로 회전해야 하는데 하나가 반대로 동작하기 때문입니다.

3상 모터에서 상의 번호를 꼭 알고 결선해야 하는 이유입니다.  보통 1, 2, 3을 시작 번호라고 하고 4, 5, 6을 끝 번호라고 하는데 꼭 끝 번호를 묶어주고 시작번호를 전원으로 할 필요는 없습니다.  1, 2, 3을 묶어주고 4, 5, 6을 전원으로 해도 상관이 없습니다. 시작과 끝이라는 건 작업 편의상 정한 것이기 때문입니다.

와이델타 기동의 특징은 결선법으로 상 전압을 낮추어 기동하고 어느 정도 제 회전에 이르면 타이머에 의해 정격전압을 인가하는 방법입니다.  [우측도면]은 이를 표시한 것입니다.  와이델타 회로는 전자개폐기를 3개를 사용하는 방법과 2개를 사용하는 방법이 있습니다.  2개를 사용하는 경우에는 그림에서 MAIN 전자개폐기를 사용하지 않는 방법입니다.  이경우는 MAIN 개폐기 주 접점은 공통으로 하고 보조접점은 자기유지 회로이기 때문에 타이머 순시 a접점으로 대체하면 됩니다.

타이머의 경우 순시접점과 한시접점이 있습니다.  순시접점은 전원 투입시 바로 작동하는 것이고 한시접점은 설정 시간 후에 작동하는 것 입니다.  그림의 경우는 전자개폐기를 3개 사용한 회로입니다.  2개를 사용한 경우 NFB를 차단하지 않으면 회로구성은 되지않으나 항시 모터에 전원이 공급되어 있음으로 주의해야 합니다. 저로서는 별로 권장 하고 싶은 방법이 아닙니다.

외이델타 결선 경우 전지개폐기는 정격용량보다 한 단계 아래 것을 사용해도 됩니다.  특히 와이결선 마그네트는 2단계 아래 것을 사용합니다.  이는 모터에 공급하는 전원선이 6가닥이 됨으로 각선이 정격전류의 루터 1/3의 전류를 흘리기 때문이고 와이 결선 마그네트는 정격의 1/3이 흐르기 때문입니다. 직립기동의 경우는 당연히 정격용량의 전자개폐기를 사용해야 합니다.

이런 점에서 열동형 과부하 계전기의 설치가 문제가 됩니다.  그림에서 가의 위치에 설치하는 경우와 나의 위치에 설치하는 경우 그리고 다의 위치에 설치하는 경우로 보겠습니다.  가의 경우는 전 부하 전류가 흐르는 위치로 정격용량의 계전기를 설치해야 합니다.  나나 다의 경우는 선로가 둘로 분리되었기 때문에 정격의 루터 1/3 의 용량으로 충분 합니다.

그렇다면 경제적으로 보아 같은 효과로 용량이 작아도 되는 나나 다의 위치가 적당합니다.  그런데 다의 경우에는 기동 시에 전류가 흐르지 않는 위치입니다.  운전 버턴을 누르면 먼저 MAIN 마그네트가 작동, 자기유지가 되고 타이머 b접점에 물린 와이 마그네트에 전원이 공급되어 와이 기동을 하게 됩니다.  이때는 다의 위치엔 전류가 흐르지 않음으로 기동 시 과부하를 체크할 수 없기에, 다의 위치에는 열동형 계전기를 설치하지 않습니다.  이렇게 와이 기동한 모터는 타이머 작동으로 와이 마그네트가 off되면서 델타 마그네트가 on되어 운전이 되는 것 입니다

[우측도면]을 보면 낯익은 것을 발견 할 수 있습니다.  자기유지 회로와 인터록 회로이지요.  on버턴과 병렬로 연결된 보조접점 M이 자기유지 회로이고 타이머 한시접점 뒤에 델타와 와이 보조접점이 인터록 회로입니다.  타이머 접점만으로도 인터록 효과를 얻을 수 있으나 마그네트가 확실하게 차단되는 걸 확인하기 위해서 상대방의 보조접점을 사용하여 회로를 구성합니다.

도면에서 알 수 있듯이 와이 마그네트와 델타 마그네트가 동시에 투입되면 합선상태가 됩니다.  그리고 열동형 계전기 주회로가 아닌 보조접점 회로는 주 마그네트 2차 측에 넣었습니다.  바이메탈에 의해 이 접점이 끊어지면 모든 마그네트스위치가 차단이 됩니다.

우측그림에 참고로 와이결선과 델타결선의 그림을 넣었습니다.  이 그림을 암기하고 있으면 모터 결선 시 도움이 됩니다.  간혹 명판이 떨어져 결선도가 없는 모터가 있기 때문입니다.  굳이 몇 번 몇 번을 연결한다고 외우지 않아도 됩니다.  모터에 관한 사항은 읽어보기를 참고하시면 더욱 자세히 설명되어 있습니다.  마지막으로 와이 결선 마그네트의 2차 측 결선이 그림에서는 3선을 공통으로 처리했습니다.  이 부분 결선도 와이 결선이 아닌 델타 결선으로 할 수도 있습니다.

이미 아는 것처럼 와이 결선으로 하면 전 전류가 마그네트 접점으로 흐르나 델타 결선으로 하면 전류가 루터 1/3 로 분산되어 흐르기 때문에 마그네트 용량을 한 단계 더 낮출 수도 있고 그대로 사용해도 접점보호,  즉 수명 연장의 효과를 볼 수도 있습니다.  결선 방법은 마그네트 1차 측을 1, 2, 3으로 생각하고 2 차측을 4, 5, 6으로 생각하여 델타 결선하면 됩니다.

1. 9. 펌프회로

시퀀스제어라는 것도 알고 보면 자기유지회로나 인터록회로 정도만 알면 나머지는 그 응용 회로입니다.

이를 기본으로 접점이 추가되면서 회로가 복잡해져 가는 것입니다.  복잡한 회로도 하나씩 뜯어보면 간단한 회로에서 시작한다는 것과 같은 말이지요.

그러므로 회로 구성의 기본은 아무리 복잡한 회로 즉 시스템도 핵심을 파악 하는 것 입니다.  그러다 보면 몇 개의 줄기가 생기게 되고 그 줄기 하나, 하나를 따로 구성하여 서로 연결시키는 것 입니다

우측 그림을 보면 그림 가는 이미 알고 있는 기본 회로입니다.  정역이나 와이델타 회로에서 off버턴이 on버턴 앞에 위치한 것을 알고 있을 것입니다.

기본 회로에서의 off버턴은 on버턴 뒤에 있었습니다.  즉 위치에 관계없이 그 회로를 잘라주면 전자개폐기는 죽게 되는 것입니다.  회로를 구성 할 시에 그 위치는 설계자가 편리한 곳에 넣으면 됩니다.

가 회로는 사람이 on/off를 수 조작으로 하는 회로라고 할 수가 있습니다.

그림 나 회로는 레벨스위치를 이용한 회로입니다.  가 회로와 비교하면 일치합니다.  버턴대신 레벨스위치 접점을 넣은 것입니다.  이렇게 사람이 조작하지 않아도 작동하는 회로는 자동회로라 할 수 있겠지요.

레벨스위치는 여러 제품이 시중에 유통되고 있으나 원리는 비슷합니다.  기계식의 경우 추 2개를 메달아 그 부력으로 내부에 설치된 마이크로 스위치가 작동하게끔 되어 있습니다.  즉 추 2개가 다 아래로 처지면 물이 없는 것이 되고 추 2개가 다 뜨면 물이 가득 찬 것이 되고 한 개만 뜨면 물이 어느 정도 있는 것으로 되는데 이것을 이용하여 스프링장치로 스위치를 작동시키는 원리입니다.

그리고 전기식의 경우 전극 봉을 긴 것, 중간 것, 짧은 것 이렇게 3개를 설치하여 약전을 공급하는데 (-) 전압을 가장 긴 곳에 (+) 전압을 짧은 두 곳에 공급한다면 물속에서 물이 가득차면 모두 통전되고 중간위치 때는 중간봉만, 물이 떨어지면 둘 다 통전이 되지 않는 원리를 이용하여 제어를 합니다.  이런 원리로 제어하는 레벨스위치는 출력을 급수나 배수 하나만 이용하여 회로를 구성합니다.  즉 출력 하나로 충분한 제어가 되도록 메이커에서 구성해 놓았기 때문입니다.

그림 나의 도면은 레벨스위치가 2개가 있습니다.  이는 자작 레벨스위치를 이용했기 때문입니다.  즉 리밋스위치를 2개를 설치하고 거기에다가 추를 길게 하나, 짧게 하나를 설치합니다.  물이 하나도 없으면 둘 다 추가 떨어지고 가득 차면 둘 다 추가 올라가는 원리를 이용해 회로를 구성합니다.  상부 스위치는 평소에는 추가 내려가 있습니다. 즉 a접점이 on되어 있습니다.  그러다가 물이 가득 차면 추가 뜨게 되고 a접점은 off가 됩니다.

회로에서 레벨2가 상부스위치 a접점이 되는 것입니다.  하부스위치 경우 평소에는 추가 물에 뜨게 됩니다.  이때는 a접점이 off되어 있습니다.  그러다가 물이 저수위가 되면 추가 내려가고 a접점은 on이 됩니다.  펌프를 구동 시키는 레벨1의 접점이 하부스위치 a접점이 되는 것입니다.  이렇게 하면 저 수위에서 펌프가 기동하고 고 수위에서 펌프가 정지하게 됩니다.

그림 다는 하나의 출력에 그림 가와 나의 입력 조건을 합쳐 놓은 것입니다.  셀렉터스위치를 하나 이용하여 자동과 수동운전을 할 수 있게 한 회로이지요.  셀렉터스위치는 선택을 할 수 있는 스위치입니다.  토글스위치와 유사합니다.  수동은 버턴스위치로 운전할 수 있고 자동은 레벨스위치로 운전할 수가 있습니다.  여기서는 자동과 수동에 각기 보조접점을 사용하였습니다.  자동회로와 수동회로가 각기 서로에게 영향을 주지 않는 회로입니다.

그림 라는 보조접점을 하나로 구성한 회로입니다.  이경우 off접점을 직렬로 연결했습니다.  앞서 자동라인과 수동라인 그리고 자기유지 접점라인을 PLC에서는 OR회로라고 합니다.  그리고 off점점이 직렬연결 된 회로를 AND 회로라 합니다.  그림 라는 그림 다와 어떤 점에서 차이가 있겠습니까?

그림 다의 경우는 앞서 언급한 것처럼 수동과 자동 회로는 별개의 회로입니다.  두개의 회로를 단순히 합쳐놓은 상태이지요.  그런데 그림 라의 경우는 자동운전 중에도 수동버턴으로 정지를 시킬 수가 있습니다.  마찬가지로 수동 운전 중에 레벨이 상이 되면 자동으로 모터가 정지하게 됩니다.  만일 물탱크에 물이 가득 차 있다면 수동으로 운전을 하고 싶어도 수동 운전이 안 된다는 것입니다.

그림 다의 회로와 그림 라의 회로 중 어느 것이 좋다고 할 수는 없습니다.  설계자가 좋은 것이 좋은 회로이겠지요.  다의 경우는 상 레벨이 되어도 수동으로 펌프를 운전하여 점검하는데 유리합니다.  라의 경우는 사람이 실수로 물이 가득 차 있는데 수동운전을 할 경우 이를 예방하는데 유리 합니다.  그러나 다의 경우는 실수로 수동운전을 할 경우 물이 넘칠 수가 있고 라의 경우는 모터 이상으로 점검할 경우 기동이 되지 않아 불편 합니다.

서로 장단점을 반대로 가지고 있는 회로입니다.

여기서 다룬 것은 물에 사용하는 레벨스위치였습니다.  정전기를 이용한 방법, 초음파를 이용한 방법 등 레벨스위치도 여러 종류가 있습니다.  그러나 회로에서는 “a접점이냐? b접점이냐?”로 만 표현됩니다.  경우에 따라 기호 옆에 간단히 스위치 종류를 약어로 기록하기도 합니다.  우리가 제어하고자 하는 회로도 마찬가지로 a접점과 b접점으로 표현 됩니다.  회로라는 건 이 두 가지로 말하는 언어 입니다.  컴퓨터 언어 중에 어셈블리어라는 것이 있는데 이게 단순히 a와 b로 표현되는 즉 0과 1로 표현하는 언어로 기계어라고 합니다.  나머지 언어들은 기계어를 응용한 언어라고 할 수가 있습니다.  같은 결과를 얻어도 회로는 여러 가지로 표현 될 수 있습니다.  그건 작성자의 스타일 문제입니다.

1. 10. GBF 회로

여기까지 시퀀스제어는 단품회로를 다루었습니다. 여기서는 실제 사용 중인 회로를 올려보려고 합니다.

요즈음에야 PLC가 워낙 많이 공급되어 간단한 회로도 PLC로 구성하는 경우가 많습니다만 그래도 아직 소규모 사업체에서는 시퀀스를 사용하고 있습니다.

PLC의 경우는 전문성이 필요하나 시퀀스는 전기를 알면 누구나 점검 보수가 가능하기 때문입니다.  그래서 저도 소규모 업체에 일을 해 줄 경우는 가능하면 시퀀스로 PANEL을 구성하여 줍니다.

[우측도면]은 GBF라는 기계 제어회로로 탈가스 장치라고 합니다.

용해된 금속 내부에 혼입된 가스를 제거하는 장치로 아르곤가스를 주입하면서 일정시간 교반시키는 장치입니다.

용해된 금속을 용탕이라고 하는데 용탕을 크래들이라는 들통에 담고 여기에 GBF를 넣어 가스를 주입하면서 회전을 시키는 것입니다.

[우측도면]은 GBF 장치의 실제 사용도면입니다. 도면은 도면기호와 번호가 매겨져 있습니다.  번호는 선로번호로 이 선번호로 조작선로를 배선하고 점검보수도 선번호를 보면서 합니다.  선번호가 없다면 일일이 선을 따라가면서 확인해야하는 불편이 생깁니다.  선번호는 같은 라인에 하나의 번호만 매기고 같은 번호는 두 번 사용하지 않습니다.

도면에서 제어하고자 하는 부하는 GBF 와 AR V/V 입니다.  이를 수동이나 자동운전으로 제어를 하게 됩니다.  선택스위치를 수동에 두고 RUN버턴을 누르면 R1 이 작동합니다.  SOL에 전기가 공급되는 것을 보면 R1이 있으나 수동선택이기 때문에 셀렉터 스위치로는 전원이 공급되지 않습니다.

결국 R1점점으로는 SOL에 전원이 공급되지 않습니다.  GBF 경우 R1 a접점으로 전원이 공급되어 모터가 가동됩니다.

코일 M1 2차 측의 기호는 열동형 과부하 계전기 Th-Ry기호입니다.  이것이 TRIP 되면 M1이 차단되고 과부하 램프 RL이 점등 됩니다.  AR V/V를 수동으로 on하려면 수동 on버턴을 누르면 R4가 on하면서 SOL의 입력부 R4 a접점으로 SOL 에 전원이 공급됩니다.

8번라인의 R4 b접점은 수동라인의 전원이 자동라인으로 넘어가는 것을 차단하기 위한 접점입니다.  만일 R4 b접점이 없다면 살아있는 M1 a접점을 통해 T1에 전원이 인가되어 원하지 않는 자동운전을 할 수 있습니다.

시퀀스로 회로를 구성 할 시에 주의해야 할 점이 역으로 전원이 투입되는 경우입니다. 회로에서 8번 라인의 R4 b접점이 없다면 M1이 on되어 있는 경우 7번과 10번 라인 사이의 R4 B점점을 통해 수동운전으로 공급된 전압이 넘어오는 경우입니다. 원하지도 않았는데 8번 라인의 전원이 10번으로 넘어오면 자동라인에 전원이 공급되는 결과가 됩니다.  PLC의 경우는 뒤에서 위로 치고 오는 경우는 원천적으로 없으나 시퀀스에서는 가능하니 주의가 요망 됩니다.  그리고 다음으로 신경이 쓰이는 문제는 접점 수를 줄여야 하는 점입니다.  접점수가 늘어나면 릴레이 수가 늘어나고 이는 제작비의 증가를 가져옵니다.  PLC에서는 하지 않아도 되는 고민이지요.  릴레이는 아는 바와 같이 c접점으로 구성되어 있습니다. 공통단자 하나에 a와 b점점이 연결되어 있습니다.  8번 라인의 R4 접점경우 이 c접점 하나로 해결이 가능합니다.  공통단자에 8을 물리고 a접점 단자에 1 번, B점점 단자에 10번을 물리면 c접점 하나로 해결이 됩니다.  이렇게 하면 R4 점점은 2A2B형 릴레이로 해결이 됩니다.  같은 원리로 12번 라인과 13번, 14번 라인에 물려있는 R3 접점도 C접점 하나로 됩니다.  이렇듯 점점 수량을 줄이기 위해 도면을 구성해야 하는 것이 시퀀스제어 입니다

선택스위치를 자동에 둔 경우에는 R4는 제어를 할 수가 없습니다.  역시 RUN버턴을 누르면 GBF가 기동을 하고 R1접점으로 들어온 전원이 R4 b접점을 통해 V/V로 공급이 됩니다.  R1접점은 이외에도 이미 기동된 M1접점을 통해 타이머와 표시등 YL에도 전원을 공급합니다.  타이머 설정시간 후에 10번과 12번 라인의 T1 한시 a접점을 통해 부저 BZ에 전원이 공급되어 울고  M1은 R2 b접점에 의해 정지를 합니다.  부저를 울리는 것은 작업자가 다음 조처를 취하라는 신호입니다.

자동 RUN 스위치를 넣고 자동설정 시간동안 작업자는 다른 일을 할 수 있기 때문입니다.  부저 소리를 듣고 온 작업자는 부저정지 버턴을 누르면 R3가 on되어 부저 BZ는 R3 b접점에 의해 off됩니다.  여기서 이를 자세히 보면 타이머가 UP 하기 전에는 R2나 R3에 전기가 공급 될 수가 없습니다.  운전 중에는 GL이 점등하나 타이머 UP 후에는 GL은 소등하고 YL이 점등하는 것도 알 수 있습니다.  작업자가 필요한 조처를 취하고 STOP스위치를 누를 때까지 SOL에는 전기가 계속 공급이 됩니다.  이는 용탕에 담긴 가스분출 구멍을 보호하기 위한 것입니다.

용탕 속에서 가스가 정지하면 가스배관 속으로 용탕이 흡입되고 그러면 구멍이 막힐 수 있습니다.  그리고 GBF 회로를 PLC회로로 변형한 것이 PLC 배우기의 시퀀스와 PLC에 있습니다.  시퀀스와 PLC를 차근히 읽어보고 이회로와 비교 바랍니다.

어떤 회로를 설계하는데 있어 그 시스템을 이해하는 것은 중요합니다.  시스템의 이해 없는 설계란 있을 수가 없습니다.  이런 점에서 전기설계자는 기계원리를 알아야 합니다.  앞서 설명한 것처럼 타임 UP이 되었다고 GBF를 off시키듯 무조건 GAS V/V를 off시킬 수는 없는 것 입니다.  특히 자동제어에는 유공압을 많이 이용하고 있습니다.  전기 설계자는 전기만 아닌 유공압 회로도도 어느 정도 이해를 하고 있어야 설계가 자유롭습니다.