PLC, MASTER-K80S (K7M-DR60S) 소개 및 개발환경 구성
개요
아래의 글은 LS산전에서 제공하는 매뉴얼을 참고하여 개발환경 구성에 필요한 부분만을 간추린 것이다
MASTER_K80S.pdfMASTER-K80S 성능규격
참고: 위의 표에서 '데이터 영역' 항목에 제시된 P, M, K, ... 등은 실제 LADDER 프로그래밍시에 사용이 되며 이를 이용하여 개발자가 PLC 메모리에 원하는 값을 저장할 수 있고 PLC 내부에 내장된 타이머나 카운터 등에 연결할 수 있게 된다. 좀더 자세한 사항은 이 페이지 하단의 LADDER 프로그램 예제를 참조하세요.
메모리 영역에 대한 설명
입출력 P (P00~P13F, 총 320개)
입출력 P 는 외부기기와 대응되는 영역으로서 입력기기로 사용되는 푸시-버튼, 절환 스위치, 리미트 스위치 등의 신호를 받아들이는 입력부(P00~P23, 총 36개)와 출력기기로 사용되는 솔레노이드, 모-터, 램프등에 연산결과를 전달하는 출력부(P40~P57, 총 24개)로 이루어진 영역입니다.
입력부 P 에 대해서는 PLC 내부의 메모리에 입력상태가 보존되므로 a,b 접점사용이 가능하고 출력부 P 에 대해서는 단지 a 접점의 출력만이 가능합니다.
입출력으로 사용되지 않는 P 영역은 보조 릴레이 M 과 동일하게 사용할 수 있습니다.
입출력회로 구성예
P영역의 구현방법
위의 그림과 같이 P 영역은 입출력 모듈의 각 접점 하나 하나에 대해서 1:1 로 대응되는 영역을 가지고 있어서, PLC 가 Scan 중(연산중) 일때는 입출력 모듈의 접점상태와는 관계없이 CPU 내부의 메모리 (P 영역)상태를 가지고 연산을 하고, 연산이 끝난후 출력 접점에 대응되는 내부메모리 P 영역의 내용을 출력 모듈에 일괄 출력하고, 다음번 연산을 위하여 입력 모듈의 접점 상태를 입력접점에 대응되는 내부 메모리 P 영역에 저장합니다.
입력, 출력의 접점상태는 구분없이 모두 P 영역에 할당되므로 프로그래밍시 입력 P 영역과 출력 P 영역의 혼동에 따른 오류가 없도록 주의 바랍니다.
보조 릴레이 M
PLC 내의 내부 릴레이로서 외부로 직접 출력이 불가능하나 입·출력 P 와 연결하여 외부출력이 가능합니다.
전원 On 시와 RUN 시에 파라미터 설정에 의해 불휘발성 영역으로 지정된 이외의 영역은 전부 0 으로 소거되고 a, b 접점의 사용이 가능합니다.
킵 릴레이 K
보조 릴레이 M 과 사용 용도는 동일하나 전원 On 시나 RUN 시에는 그전의 데이터를 보존하는 영역으로 a,b 접점의 사용이 가능합니다.
아래와 같은 조작을 하면 데이터가 소거됩니다.
1) 데이터의 초기화 프로그램을 작성하여 실행
2) 핸디 로더의 데이터 클리어실행
3) KGL-WIN 의 데이터 지우기 기능 실행
K7M-DR60S 외부단자 배치도
참고 : 위의 그림에서 위쪽에 있는 단자는 입력용 단자들이며 DC 24V를 입력해야 하는데, 입력단자들 중에서 우측하단의 2개 단자는 PLC 내부에서 DC 24V를 제공하기 위해서 있기 때문에 그 전압을 다른 입력용 단자에 인가하면 PLC입력 신호로 사용할 수가 있다. 입력을 위한 배선방법은 이 페이지의 입력배선 방법란을 참고하세요.
위의 그림에서 알 수 있는 입력단자의 수는 16진수로 00~23 사이이므로 총 36점으로 구성된다. 그러므로 실제 프로그래밍할 때 디바이스 번호 P0 ~ P23을 사용하면 입력단자의 상태를 저장하는 메모리를 가리키게 된다. 그런데 사용가능한 P메모리 영역의 범위는 P0 ~ P13F 이며 이는 총 320개에 해당한다. 입력단자의 상태를 저장하는 P23까지의 영역과 출력단자 제어용으로 사용되는 P영역(P40~P57, 24개)을 제외하고 P13F 까지의 메모리는 입력단자와 무관하기 때문에 내부 릴레이(M영역)와 동일한 의미로 사용할 수 있다.
정리하자면 MASTER-K80S에서 사용가능한 P영역은 총 320개이고 그 중 입출력 단자와 관련된 총 60개의 P영역을 제외한 나머지 P영역은 M영역과 동일한 의미(내부 릴레이)로 사용할 수가 있다.
출력단자의 상태를 저장하는 P영역은 P40 ~ P57까지이며 이 메모리 영역을 제어하여 해당 출력단자에 전압을 인가할 수 있다.
PLC 제품구성 블럭도
PLC에 공급되는 외부전원 : AC 110/220V
PLC 전력소비 블럭도
K7M-DR60S 입출력 단자의 구성 및 입출력 전압
- 입출력 단자 수 : 총 60점
- DC24V 입력 36 점
- 릴레이 출력 24 점
- AC 100 – 240V
정격입력전압 : DC24V
- 스위치 등의 입력을 받는 단자에 DC 24V를 인가해야 하고 입력은 전류싱크/전류소스 형식 모두를 사용하도록
되어 있다. 아래의 그림에서 점선으로 표시된 부분은 전류소스 형식의 입력을 나타낸다
전류싱크/전류소스 형식의 입력
MASTER-K80의 DC 24V 입력단자 측에는 PLC 내부에서 DC 24V 전압을 출력하는 단자가 있기 때문에 이 전압을 입력용으로 사용하면 되며 위의 그림처럼 DC 24V의 + 측을 COM 단자에 연결하고 - 측을 입력단자에 접촉하면 PLC측에서 입력단자를 통해 전류가 흘러 나올때 이를 입력으로 간주하는 방식이 전류소스형식이고, 이와는 반대로 DC 24V의 - 측을 COM단자에 연결하고 + 측을 입력단자에 접촉하여 접촉된 입력단자를 통해서 PLC 내부로 전류가 흘러 들어가는 방식을 전류싱크 형식이라고 한다
최대 동시 입력점수 : 100% 동시 On
- 모든 입력단자에 동시에 입력신호가 전달되더라도 100% 수신처리할 수 있다
입력배선 방법
60 점 기본 유닛을 가진 MASTER-K80S (K7M-DR60S)의 입력배선 방법은 다음과 같으며 COM 단자가 2개(COM0, COM1) 있어서 입력단자의 전반부와 후반부에 적용된다
MASTER-K80S (K7M-DR60S) 입력배선도
MASTER-K80S (K7M-DR60S) 출력점수 : 24 점
MASTER-K80S (K7M-DR60S) 출력배선도
R, T 두선의 선간전압을 PLC출력 기기에 공급하고자 한다면, PLC 출력측의 COM 단자에 R, T선 중에서 임의의 한선을 연결하면 이를 통해 입력된 외부전원은 PLC 출력 릴레이에 연결된 출력단자를 통해 흘러 나오게 되므로 출력단자에 램프나 액츄에이터, 릴레이 등 부하의 한 단자를 연결하고 부하의 다른 단자는 COM에 연결하지 않은 다른 선에 연결해주면 된다.
예를 들어, R, T 두선 중에서 R 선을 PLC 출력측의 COM단자에 연결하였다면 PLC에 연결하고자 하는 외부기기의 한 단자를 PLC출력단자에 연결하고 다른 단자는 전원의 T선에 연결해주면 된다.
위의 그림에서 나타난 것처럼, 교류전원의 두 선 중에서 한선은 PLC의 COM 단자에, 다른 선은 부하에 연결하고 부하의 다른 단자는 PLC의 출력단자에 연결하면 PLC 측에서 출력 릴레이를 통해 출력단자에 출력전압을 인가하거나 차단할 수 있게 된다.
컴퓨터와 시리얼포트(RS-232)를 통한 연결
아래의 그림들은 LS산전에서 제공하는 매뉴얼과 강원전자 쇼핑몰에서 참조한 것이며 필자가 케이블을 구매한 곳이기도 하다.
LS산전에서 배포하는 KGL-WIN 매뉴얼을 보면 컴퓨터와 PLC가 다음과 같이 RS-232 연결이 되어야 한다고 나와 있다.
다시 말하자면 컴퓨터 측의 2번 핀은 PLC의 3번 핀에 연결되어야 통신이 가능하다는 것을 의미하므로 일반적으로 사용되는 USB to RS-232 변환 케이블 만으로는 부족하며 크로스 케이블을 추가로 연결해야 한다는 것을 알 수 있다.
USB to RS-232 변환 케이블
PLC에는 컴퓨터와 연결하기 위한 RS-232C 포트가 있는데 정작 컴퓨터에는 요즘 RS-232C 포트가 장착되어 있는 경우가 드물어서 볼 수가 없게 되었다. 그래서 USB 포트를 통한 연결이 필요하게 되어 시중에서 USB to RS-232C 변환 케이블이란 이름으로 판매되고 있다.
변환 케이블의 가격은 가격비교 사이트를 통해 검색하면 4천원 ~ 3만원 까지 차이가 나는데 꼭 필요한 기능만 있는 저렴한 상품을 선택하면 될것 같다
참고: 위의 DB9 Male PIN의 번호와 기능을 주의해서 보면 USB to RS-232 케이블은 단순히 USB를 이용하여 RS-232 포트를 생성하는 역할을 한다는 것을 알 수 있다. 즉, 2번 핀은 그대로 RD(입력), 3번 핀은 TD(출력)이므로 과거의 PC에 장작되어 있던 RS-232 포트를 그대로 재현하고 있으며 그 이상의 역할은 하지 않는다는 것이다. 그래서 크로스 케이블이 필요한 경우가 있으며, MASTER-K80S와 연결할 때도 크로스 케이블이 필요한 것이다.
시리얼 크로스 케이블
일반적으로 USB to RS-232 케이블은 USB 포트를 이용하여 RS-232 포트처럼 사용할 수 있도록 변환해주기만 할 뿐이다. 그러므로 9핀 시리얼포트를 예로 들어 설명하자면, RS-232포트의 2번 핀이 RX(수신), 3번 핀은 송신(TX)에 사용되는데, 컴퓨터의 RS-232 포트에 연결되는 다양한 장치에 장착된 RS-232 포트도 역시 핀 배치가 컴퓨터의 핀 배치와 동일한 경우가 있는데 이런 경우에는 컴퓨터의 출력핀(TX)의 신호가 장치의 입력핀(RX)으로 전달되어야 하므로 RS-232 케이블은 케이블 내부에서 2, 3번 핀을 엇갈린 상태로 배치해야 하며 이렇게 제작된 시리얼 케이블을 RS-232 크로스 케이블이라고 한다.
MASTER-K80S 의 경우에도 USB to RS-232 케이블만 있어서는 안되고 크로스 케이블을 별도로 연결해 주어야 한다. 크로스 케이블이 Female 단자를 가진 경우에는 MASTER-K80S의 포트도 Female 단자가 장착되어 있기 때문에 별도의 양방향 Male 단자를 가진 연결용 젠더 변환기가 필요하게 된다.
위의 그림은 컴퓨터의 2번핀(입력)이 연결된 장치의 3번핀(출력)으로 연결되고, 컴퓨터의 3번핀(출력)은 연결된 장치의 2번핀(입력)으로 접속되도록 케이블 내에서 엇갈린 상태로 배선되어 있다는 것을 나타내고 있다.
젠더 변환기
위의 그림과 같이 시리얼 크로스 케이블의 양쪽 접속 단자가 모두 Female 인 경우 MASTER-k80S의 RS-232 단자도 Female 단자를 가지고 있기 때문에 크로스 케이블과 MASTER-K80S를 직접 연결할 수 없게 된다. 그러므로 중간에 접속을 위한 젠더 변환기(양쪽 모두 Male )가 필요하게 된다
그러므로 컴퓨터의 USB포트를 통해 MASTER-K80S를 연결하려면 다음과 같이 3가지가 필요하게 된다
1. USB to RS-232 변환 케이블
2. RS-232 크로스 케이블
3. 젠더 변환기
USB to RS-232 케이블을 이용한 PLC연결 개념도
USB to RS-232C변환 케이블을 사용할 때의 KGL-WIN 설정
1. USB to RS-232 변환 케이블을 위한 드라이버 설치
2. USB to RS-232 변환 케이블, 크로스 케이블, 젠더변환기, PLC(MASTER-K80S) 연결
3. 드라이버가 제대로 설치되면서 사용할 준비가 되었다는 메시지가 나타나는지 확인
4. 제어판 > 장치관리자 에서 [포트]항목에 새로운 포트가 추가되어 있는지 확인하고 몇번 포트인지 확인(예, COM4 등)
5. 위에서 디폴트로 설정된 포트번호는 [고급] 버튼을 눌러서 변경할 수도 있다
6. KGL-WIN 프로그램을 실행하고 새로운 프로젝트 > 기본 프로젝트 를 생성한다
7. 프로젝트 정보 창에서 MK-S > 80S 를 선택하고 프로그래밍 언어는[ 래더]를 선택한다
8. 나머지 프로젝트 정보는 임의로 입력한다.
9. 프로젝트 > 옵션 을 눌러서 환경설정 창에서 접속옵션 > 접속방법에서 RS-232를 선택한다
10. 포트번호는 장치관리자에서 확인한 포트번호와 동일하게 선택한다
11. 접속단계는 [로컬]이 선택된 상태로 두고 [확인] 버튼을 눌러서 옵션설정을 마친다
12. 래더 프로그램을 작성한다
13. [온라인] 메뉴 아래의 [접속] 이나 툴바의 [접속] 아이콘을 눌러서 PLC와 접속을 시도한다
14. 암호를 요구하면 입력한다. 공장에서 출시될 때는 0000 으로 초기화되어 있다.
15. 암호를 다시 설정하려면 메뉴에서 [ 온라인 > 정보쓰기 > 비밀번호 변경 ]을 선택하면 된다
위의 절차를 문제 없이 수행했다면 KGL-WIN 프로그램을 사용하여 래더 프로그램을 작성하고 PLC에 로드할 모든 준비가 된 것이다.
참고로, MASTER-K 의 암호를 모를 때는 인터넷에서 배포되는 MASTER-K 암호찾기 프로그램 등을 사용하여 암호를 알아낼 수도 있을 것이다.
LADDER 프로그래밍을 위한 소프트웨어 ( KGL-WIN ) 설치
KGLWIN_VER3.6(KOR).exe
래더 프로그램 작성 및 PLC(MASTER-K80S)에서 테스트
KGL-WIN에서 다음과 같이 테스트용 LADDER 프로그램을 작성한다
아래의 테스트용 래더 프로그램의 내용은 1번 단자에 신호가 입력되면 40, 41번 단자에 동시에 전류를 흘려 보내라는 의미이다
래더 프로그램을 작성한 후에 아래 그림의 화살표가 가리키는 아이콘을 누르면 래더 프로그램이 PLC로 로드되고 바로 실행모드로 전환된다.
PLC에서 LADDER 프로그램 실행 확인
위의 프로그램이 PLC에 로드되더라도 아무런 작동도 하지 않는다. 1번 단자에 입력신호가 있을 때만 40, 41번 출력 단자에 전류가 출력되기 때문이다. 그러므로 입력신호를 전달해 주어야 하는데, MASTER-K80S의 입력단자 측에서 DC 24V를 제공하므로 24V의 + 단자로부터 연결한 선을 COM에 연결해주고 - 단자로부터 연결한 선을 연장하여 입력 1번 단자에 연결하면 PLC에서는 입력신호가 들어 온 것으로 인지하므로 출력 측 단자의 40, 41번 단자의 시그널에 불이 들어오면 정상적으로 프로그램이 작동되는 것으로 판단할 수 있다.
테스트용 래더 프로그램 실행결과
입력측 1번 단자에 입력신호가 감지되면 출력측의 40, 41번 단자에 전압이 인가되고 해당번호의 시그널에도 불이 들어오는 상태가 되면 정상이다.
