21. ADC의 개념

안녕하세요 공직자에요.

 

어느덧 PLC XG-5000의 포스팅 시즌 1이 마무리가 되어갑니다.

 

확실히 다음포스팅을 언제 진행한다고 정해진 것은 없지만

 

이번 포스팅후 대략 1~2달간 휴지기를 가지고 다른 주제로 포스팅을 이어나가고자해요.

 

물론 PLC 포스팅이 끝난 것은 아니며, 관련 자료준비나 장비가 어느정도 갖추어지고 여러분들께

 

소개해드릴 수 있다고 판단될 때 다시 포스팅을 진행할겁니다.

 

확정된것은 아니지만 간단히 다음 시즌 주제를 소개해드리자면

 

회로이론이나 전력전자공학 두 개중에 한가지를 이론중심으로하여 집중적으로 소개시켜드리는 것을

 

다음 커리로 잡고있어요.

 

사실 실무를 하다보면 이론적인 부분을 등한시하게 되는 경우가 많이 생기는데 필드경력이 자기 노하우고 능력이 될 수

 

있겠지만 훌륭한 엔지니어는 노하우와 학식을 모두 갖추어야 된다고 생각해요.

 

엔지니어라는건 어쨋든 공학이라는 기초학문에 근거하여 이루어진 분야니까요.

 

자...

 

서론이 길었네요. 이제 본격적으로 ADC라는 것에 대해서 설명을 드려보도록 할게요!

 

ADC는 Analog to Digital Converter의 약어에요

 

아날로그랑 디지털은 많이들 들어보셨을 겁니다.

 

근데 막상 아날로그가 뭔지 설명하라고 하면? 디지털이 뭔지 설명해보라고하면 알쏭 달쏭한게 사실이에요.

 

아날로그를 색깔로 표현하여 쉽게 설명드리면 요래요.

 

???? 이게 뭐냐구요 ????

 

한마디로 아날로그는 스무스해요. 

 

뭐가 스무스 하다는건지는 색깔을 구분하실 수 있으시다면 충분히 이해가 갈겁니다.

 

디지털은 어떨까요?

 

색이 요래요.

 

스무스하지 않고 딱딱 경계가 끊기죠.

 

이게 바로 아날로그와 디지털이에요.

 

그럼 아날로그랑 디지털을 왜 구분해야 하는지 궁금하실 겁니다.

 

아날로그는 흔히 우리가 사는 세상을 사람의 시각으로 바라본 표현방법이고

 

디지털은 흔히 우리가 사는 세상을 기계의 시각으로 바라본 표현방법이에요.

 

무슨소리인고하니

 

위에 도형처럼 기계가 인식하기 위해서는 컴퓨터의 저장공간에

 

전기가 들어와있을때를 찐한 파란색으로 정의할 수 있고

 

전기가 안들어와있을때 연한 파란색정도 정의하면 구분이 될거니까요

 

 

근데 우리는 뭔가 아쉬워요.

 

컴퓨터에 가지수를 이해시키는건 전기를 너었다 뺐다하면서 2가지 방법으로 밖에 가지수를 표현할 수 밖에 없는데

 

실제로 컴퓨터에 이해시켜야 하는 색깔은 2가지가 아니거든요.

 

컴퓨터에 최대한 스펙트럼처럼 표현을 하고싶은 인간의 욕심이 생기는거죠.

 

그래서 사람이 고민을 합니다.

 

전기가 들어왔을때랑 안들어왔을때 두 가지의 경우를 더많이 쪼개면 어떨까????

 

전기라는 놈도 전기가 쪼금들어갈때랑 많이들어갈때를 나누어 의미를 부여하면 어떨까????

 

이게 바로 전기에서는 분해능이라고 표현을 하는 것이에요.

 

즉 1과 0을 얼마나 더 정교하게 쪼갤 수 있느냐에 대한 지표인것이지요.

 

추가 설명을 드려볼게요

 

1과 0이라는 놈은 아래 그림에서 5[V]와 0[V]를 의미 한답니다.

 

이 5[V]와 0[V]로는 아주찐한 파란색과 아주연한 파란색밖에 구분을 못해요

 

허나 0[V]와 5[V]를 위 그림처럼 전위 레벨에 따라서 색깔을 기계에 인식시킬 수 있다면 어떨까요?

 

0[V]에서 1[V] 사이에서는 아주 연한 파란색

 

1[V]에서 3[V] 사이에서는 아주 연한 파란색 보다는 진한 파란색

 

3[V]에서 4[V] 사이에서는 아주 연한 파란색 보다는 진한 파란색보다 더진한 파란색

 

4[V]에서 5[V] 사이에서는 제일 진한 파란색

 

전위라는 것은 실제로 스무스하게 나타난다는 점은 모두다 아실거에요.

 

전류도 마찬가지구요. 물론 실효값 기준이에요.

 

여기까지 내용을 정리하자면 ADC를 사용해야 하는이유는

 

우리 사는세상을 기계한테 인식시켜주기 위함이라는 것.

 

꼭 기억하세요.

 

그럼 얼마나 잘게 쪼개야하느냐의 문제가 생깁니다.

 

무수히 많이 쪼개서 세상과 똑같이 표현할 수 있다면 이상적이겠지만

 

쉽게 요렇게 생각해볼까요?

 

자 여러분은 카메라를 살때 혹은 티비를 살때 얼만큼 선명하기를 바라세요?

 

여러분의 대부분은 무조건 선명한게 좋은거 아닌가요?

 

하시겠지만, 실리적으로 따져보면 그렇지가 않습니다.

 

선명한놈은 비쌉니다.

 

공학은 비싼거에 매우 예민합니다.

 

그럼 우리는 현실과 타협을 하게되지요.

 

에이, 어차피 사람인지 동물인지 대충, 알아볼 수 만 있으면 되지 내가 티비로 연예인 모공까지 볼 필요는 없다.

 

적당히 덜 선명한걸 사자.

 

이게 바로 분해능에 대한 고찰이에요.

 

즉 분해능이 높으면 현실세계와 가장 밀접하게 표현할 수 있겠지만 이를 저장할 공간도 많이 필요하고 무엇보다

 

연산처리 속도가 느려진다는 단점이 있거든요.

 

아주 정교한 부분까지 제어를 해야겠다하면 속도가 느리더라도 고분해능 사양을 채택해야하고

 

그렇게 정교할 필요가 없는 제어로직이다 하면 저분해능 사양을 채택해야 합니다.

 

ADC에 대한 개념은 여기서 더도말고 덜도말고 딱 이정도만 알면 된다고 생각합니다.

 

이제는 본격적으로 XG5000에서 쓰이는 문법과 간단한 예제를 바탕으로 보겠습니다.

 

예제는 실제로 보여드릴 수는 없고 역시 시뮬레이터로 대체해야 함을 너그러이 양해 부탁드립니다.

 

 

XG5000을 사용하여 LS산전사 PLC를 사용하다보면 입력모듈을 사용하여 외부에서 센서입력값을 PLC로 넘기고

 

특수하게도 아날로그 입력 모듈이 따로 있는데요.

 

XGF-AD8A

아날로그 입력용 특수모듈 단자입니다.

 

자그럼 본격적으로 XG5000을 켜주시고 프로젝트와 파일을 하나 만드신후 기존에 시뮬레이션 돌리시듯이

 

아래와 같은 창과 동일하게 세팅합니다.

 

지금까지는 슬롯 00번만 사용했다면 요번엔 슬롯 01번을 추가하여 시뮬할거에요.

 

슬롯 01번은 이렇게 추가를 해주시구요

 

먼저 완성된 레더를보고 의미를 하나씩 뜯어보는 방식으로 설명을 드릴건데요.

 

기존에 언급드린바와 같이 실제 장비(센서나 모듈, PLC)가 없어 이론적인 설명에 그쳐야함을 양해부탁드립니다.

 

레더를 한번 봐보겠습니다.

 

시뮬레이션을 돌리면 접점의 명칭이 바뀌기 때문에 아래설명까지 읽고 레더를 작성해주시기 바랍니다.

 

이 예제는 단선 검출예제인데요.

 

 

U01.00.F는 아날로그 입력모듈에서 보내는 READY 신호로써

 

자체 에러검증이후 이상이 없다면 논리값이 1이 됩니다.

 

그럼 그다음 나오는... U01.10.0이라는 포맷에 대해서 자세히 뜯어볼가요?

 

여기서 UXY.10.0은 무엇이냐!

 

X는 베이스 번호를 말하구, Y는 슬롯번호를 말하는데요.

 

베이스번호는 0이고, 슬롯번호가 1번이죠. 왜그런지 이해가 안가시는 분은 레더 스크린샷 바로 직전의

 

스크린샷을 참고해주세요

 

그리고 여기서 UXY.10에서 10이라는 의미는 각 입력 채널에 대한 단선 검출신호인데요.

 

단선이 안된상태 즉, 정상값이라면 0이며 단선이 되었다면 1이 됩니다.

 

문제에 대한 이해는 하셨으리라 봅니다.

 

단선된 부분에 한하여 램프가 점등되는 것이지요.

 

실제로 보여드리면 더좋았을텐데 아쉽습니다.

 

 

I/O 파라미터창으로 진입한다음

 

슬롯 01번을 더블클릭하면 창이하나가 뜹니다

 

 

 

 

 

XGF메뉴얼 발췌

위 그림에서 보듯 운전채널 파라미터는 A/D 변환을 수행할 채널의 운전과 정지를 지정하는데요.

 

사용하지 않는 채널을 정지로 설정하면 변환 속도가 좀 더 빨라집니다.

 

입력전압(전류) 범위가 나타나있죠

 

바로 위에서 설명드렸던것처럼 해당범위내 전류치와 전압치를 최대 16,000등분 할 수 있다는 것을 의미합니다.

 

출력 데이터 타입은 출력되는 값에 음의 부호를 넣어서 16,000등분을 할 것인지 양의 부호만으로 16,000등분

 

할것인지를 나타냅니다. 

 

평균처리 부분은 출력 데이터를 얼마나 이쁘게 다듬어서 써먹을지에 관련된 설명인데 자세한 내용을

 

소개하자니 포스팅이 개념을 정리하는 부분과는 별개로 이야기가 길어질듯 하며, 중요한 부분이라기보다

 

추가학습이 필요한 부분이라고 판단되어, 필요하신 분들께서는 질문을 주시거나  XGF-AV8A 메뉴얼을 보고 공부

 

해보시는 것이 좋을듯 합니다.

 

이렇게 기본적인 세팅을 거치고 실제로 컴파일링을 하시면

 

배선된 센서의 신호를 특수모니터링 기능을 통하여 값이 PLC로 올라오는 것을 확인할 수 있습니다.

 

 

 

ADC를 산업에 응용하는 사례를 들자면 제가 몸담고 있는 회사를 바탕으로 설명드릴 수 있겠어요.

 

예를들어 전기판넬인 ECP(Elec Control Panel) 내부에 발열소자들이 많고 반도체 부품이라든지

 

전력변환기기가 온도에 민감하여 이를 냉각시켜주는 팬이 있는경우가 많습니다.

 

적정 온도이상인 경우 냉각팬을 강하게 구동한다던가 적정온도인 경우 미들탬포로 구동한다던가

 

스무스하게 제어하는 로직에 바로 ADC가 쓰일 수 있겠네요.

 

물론 해당로직은 PLC가 아닌 마이컴으로 프로그래밍되긴 합니다만 PLC역시 이런 로직을 구현할 수 있습니다.

 

ADC 파트 관련된 PLC 포스팅은 개념위주로 설명을 드렸습니다.

 

사실 ADC라는 것이 개념만 이해하면 사용법이야 회사별로 다른 모듈을 학습하고 써먹는것에 지나지 않아

 

응용이랄것이 따로 없습니다.

 

여러분께서는 왜 ADC를 써야하는지 어떻게 기계에게 현실을 인식시킬 수 있는지만 꽉잡고 있으면 됩니다.

 

이상으로. 시즌 1 PLC XG5000 포스팅을 마칩니다.

 

지금까지 부족한 제필력 따라서 열심히 읽어주시느라 고생많으셨고.

 

서두에 언급드린바와 같이 다음엔 약 1달뒤 전기 관련된 학문적인 부분에 대하여 집중적으로 포스팅을 진행코자 합니다.

 

PLC(XG5000) 포스팅은 이후에 준비되는대로 진행토록 하겠습니다.

 

기나긴 포스팅 읽어주셔서 고맙습니다.

 

코로나 조심하시고 저는 쉬었다가 

 

다시 돌아오겠습니다.

 

끝