liminfoPLC I/O Reference
디지털/아날로그 I/O 배선/스케일링 레퍼런스
PLC I/O Reference 소개
PLC I/O 레퍼런스는 프로그래머블 로직 컨트롤러 입출력 모듈에 대한 검색 가능한 가이드로, 24V DC 사양의 디지털 입력(DI), 트랜지스터 싱크/소스 및 릴레이 타입의 디지털 출력(DO), NPN 대 PNP 센서 배선, 산업용 센서의 2선식/3선식/4선식 연결 방법을 다룹니다.
아날로그 I/O 섹션에서는 4~20mA와 0~10V 신호 스케일링 공식과 PLC 원시값 변환(Siemens 27648, Allen-Bradley 32767 범위), 전류/전압 모드별 아날로그 출력 배선, 입력 필터링 기법, 단선 및 과부하 감지를 위한 I/O 진단을 상세히 설명합니다.
특수 주제로 2/3/4선식 보정의 RTD(Pt100) 온도 측정, 냉접점 보상(CJC)이 포함된 열전대 타입(K, J, T, E, R, S), 엔코더 연결용 고속 카운터 입력, 비례 제어용 PWM 출력, SIL 3/PL e 대응 안전 I/O, 산업용 PLC 설치를 위한 종합적인 배선 모범 사례를 포함합니다.
주요 기능
- 24V DC 입력 레벨, 트랜지스터/릴레이 출력 타입, 응답 시간 포함 디지털 I/O 모듈 사양
- NPN(싱크) 대 PNP(소스) 센서 연결 다이어그램과 지역별 사용 관행
- Siemens 및 Allen-Bradley PLC 원시값 범위를 포함한 4~20mA, 0~10V 아날로그 스케일링 공식
- RTD(Pt100) 2/3/4선식 배선 방법과 열전대 타입 K/J/T/E/R/S 및 CJC 보상
- 1MHz까지 엔코더 A/B/Z상 연결을 위한 고속 카운터 구성
- 듀얼 채널 감시, 크로스 체크, SIL 3/PL e 대응 상세 안전 I/O 모듈
- 유도 부하용 환류 다이오드, RC 스너버, 바리스터를 포함한 출력 보호 회로
- 용량 계산 및 노이즈 필터링 권고를 포함한 센서 전원 공급 설계
자주 묻는 질문
PLC 입력에서 NPN과 PNP 센서의 차이점은 무엇인가요?
NPN(싱크) 센서는 활성 시 0V를 출력하며, PLC 공통 단자를 +24V에 연결합니다. PNP(소스) 센서는 활성 시 +24V를 출력하며, 공통 단자를 0V에 연결합니다. 한국과 유럽에서는 PNP 센서가 주류이고, 일본에서는 NPN이 주로 사용됩니다. 3선식 색상 규약은 갈색(+24V), 파랑(0V), 검정(신호 출력)입니다.
PLC에서 4~20mA 신호를 공학단위로 어떻게 스케일링하나요?
공식: EU = EUmin + (Raw - 4mA) / (20mA - 4mA) x (EUmax - EUmin). Siemens PLC에서는 4mA가 원시값 0, 20mA가 27648에 매핑되므로 EU = Raw / 27648 x (EUmax - EUmin) + EUmin입니다. 예: 0~10bar 압력 트랜스미터에서 12mA일 때 0 + (12-4)/(20-4) x 10 = 5.0bar입니다.
트랜지스터 출력과 릴레이 출력의 차이점은 무엇인가요?
트랜지스터 출력(싱크/소스)은 DC 부하를 빠른 응답(~0.1ms)과 무제한 기계적 수명으로 스위칭하며, 고빈도 스위칭에 적합합니다. 릴레이 출력은 AC/DC 부하 모두 처리 가능하고 높은 전류 용량(보통 2A/250VAC)이지만 응답이 느리고(~10ms) 수명이 제한됩니다(10만~100만회). 유도 부하에는 두 타입 모두 서지 보호가 필요합니다.
RTD(Pt100) 온도 센서를 PLC에 어떻게 배선하나요?
Pt100은 0도C에서 100옴, 알파 0.00385입니다. 2선식은 기본 측정(배선 저항 오차 포함), 3선식은 표준 용도(리드선 저항 보정, 가장 일반적), 4선식은 고정밀 측정에 사용합니다. Class A 정밀도는 0도C에서 +-0.15도C, Class B는 +-0.30도C입니다.
열전대 타입별 특성과 사용 용도는 무엇인가요?
K타입(크로멜-알루멜, -200~1260도C)이 가장 일반적인 범용 열전대입니다. J타입(-210~760도C)은 환원 분위기에, T타입(-270~370도C)은 저온 고정밀에, E타입은 최대 기전력 출력에 적합합니다. R, S타입(백금, 0~1600도C)은 고온 고정밀 용도입니다.
엔코더용 고속 카운터는 어떻게 구성하나요?
엔코더 A상을 HSC 채널 A, B상을 채널 B, Z상을 리셋 입력에 연결합니다. 고속 카운터는 100kHz~1MHz 주파수를 지원하며, 1상 카운트(A상만), 2상 카운트(A+B상 방향 감지), x1/x2/x4 체배 모드가 있습니다. CPU 내장형이거나 전용 모듈로 제공됩니다.
4~20mA 진단에서 단선과 단락의 임계값은 무엇인가요?
표준 4~20mA 진단 범위: 3.6mA 미만은 센서 단선, 21mA 초과는 센서 단락을 나타냅니다. 3.8~4.0mA는 Under Range, 20.0~20.5mA는 Over Range로 표시됩니다. 이 진단 기능은 현장 배선 결함을 공정 이상 발생 전에 감지하는 데 도움이 됩니다. 대부분의 최신 PLC 아날로그 입력 모듈이 이 진단 기능을 기본 지원합니다.
PLC I/O 설치 시 배선 모범 사례는 무엇인가요?
핵심 규칙: 동력선과 신호선을 다른 케이블 트레이에 분리 배선, 아날로그 신호에 차폐 트위스트 페어 케이블 사용(차폐 접지는 한쪽 끝만), DC 유도 부하에 환류 다이오드, AC 유도 부하에 RC 스너버 설치, 출력 그룹별 퓨즈 보호, 동력 접지와 분리된 전용 D종 접지(100옴 이하), 노이즈 필터 내장 전용 SMPS로 센서 전원 공급입니다.