07 프로그래밍 타이머 - Programming Timer

Programming Timer

7.1 Mechanical Timing Relays

산업용 제어 시스템 가운데 시간 지연 기능이 한두 개도 필요하지 않은 경우는 거의 없습니다. Mechanical timing relay(기계식 타이밍 릴레이)는 회로 제어를 위해 접점의 개방 또는 폐쇄를 지연시키는 데 사용됩니다. Mechanical timing relay의 동작은 control relay(제어 릴레이)와 유사하지만, 특정 접점은 코일이 통전되거나 탈락된 후 미리 설정된 시간 간격으로 동작하도록 설계되어 있습니다. Mechanical 및 electronic timing relay(전자식 타이밍 릴레이)의 대표적인 종류는 그림 7-1에 나타나 있습니다. Timer(타이머)는 제어 회로에서 다양한 동작을 서로 다른 시간 간격에 따라 자동으로 시작하고 정지할 수 있도록 해줍니다.

그림 7-2는 on-delay pneumatic(공기식) timer의 구조를 보여줍니다. 시간 지연 기능은 제한된 오리피스(orifice)를 통해 공기가 이동하는 방식에 따라 결정됩니다. 시간 지연 기간은 needle valve(니들 밸브)의 위치를 조정하여 오리피스의 제한 정도를 변화시켜 설정합니다. 코일이 통전되면, 지연 접점은 개방 또는 폐쇄되기까지 시간이 걸립니다. 그러나 코일이 탈락되면 지연 접점은 즉시 정상 상태로 되돌아갑니다. 이 공기식 타이머는 지연 접점 외에도 instantaneous contact(순간 접점)을 가지고 있습니다. 순간 접점은 타이머 코일이 전원을 공급받는 즉시 상태가 변하는 반면, 지연 접점은 설정된 지연 시간이 지난 후 상태가 변합니다. 순간 접점은 제어 회로에서 종종 유지 또는 실링(sealing) 접점으로 사용됩니다.

Mechanical timing relay는 두 가지 방식으로 시간 지연을 제공합니다. 첫 번째 방식인 on delay(온딜레이)는 릴레이 코일이 통전될 때 시간 지연을 제공합니다. 두 번째 방식인 off delay(오프딜레이)는 릴레이 코일이 탈락될 때 시간 지연을 제공합니다. 그림 7-3은 지연 접점에 사용되는 서로 다른 릴레이 심볼을 나타냅니다.

On-delay timer는 때때로 DOE(delay on energize)라고도 불립니다. 타이머가 켜지는 순간부터 접점의 시간 지연이 시작되기 때문에 on-delay timing(온딜레이 타이밍)이라는 용어가 사용됩니다. 그림 7-4는 normally open, timed closed(NOTC, 통상 개방·시간 후 폐쇄) 접점을 사용하는 on-delay timer 회로를 보여줍니다. 회로 동작은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• S1이 처음에 열려 있으면, TD 코일은 탈락되어 TD1 접점이 열려 있으므로 L1 램프는 꺼져 있습니다.

• S1을 닫으면 TD 코일이 통전되고 시간 지연이 시작됩니다. TD1 접점은 폐쇄되기까지 지연되므로 L1은 계속 꺼진 상태입니다.

• 10초의 시간 지연이 지나면 TD1 접점이 닫히고 L1이 켜집니다.

• S1을 열면 TD 코일은 탈락되고 TD1 접점은 즉시 열리면서 L1이 꺼집니다.

그림 7-5는 normally closed, timed open(NCTO, 통상 폐쇄·시간 후 개방) 접점을 사용하는 on-delay timer 회로를 보여줍니다. 회로 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• S1이 처음에 열려 있으면, TD 코일은 탈락되어 TD1 접점이 닫혀 있으므로 L1 램프는 켜져 있습니다.

• S1을 닫으면 TD 코일이 통전되고 시간 지연이 시작됩니다. TD1 접점은 개방되기까지 지연되므로 L1은 계속 켜져 있습니다.

• 10초의 지연이 지나면 TD1 접점이 열리고 L1은 꺼집니다.

• S1을 열면 TD 코일은 탈락되고 TD1 접점이 즉시 닫혀 L1이 켜집니다.

그림 7-6은 normally open, timed open(NOTO, 통상 개방·시간 후 개방) 접점을 사용하는 off-delay timer 회로를 보여줍니다. 회로 동작은 다음과 같습니다.

• S1이 처음에 열려 있으면, TD 코일은 탈락되어 TD1 접점이 열려 있으므로 L1은 꺼져 있습니다.

• S1을 닫으면 TD 코일이 통전되고 TD1 접점은 즉시 닫혀 L1이 켜집니다.

• S1을 열면 TD 코일은 탈락되고 시간 지연이 시작됩니다.

• 10초의 지연이 지나면 TD1 접점이 열려 L1이 꺼집니다.

그림 7-7은 normally closed, timed closed(NCTC, 통상 폐쇄·시간 후 폐쇄) 접점을 사용하는 off-delay timer 회로를 보여줍니다. 회로 동작은 다음과 같습니다.

• S1이 처음에 열려 있으면, TD 코일은 탈락되어 TD1 접점이 닫혀 있으므로 L1은 켜져 있습니다.

• S1을 닫으면 TD 코일이 통전되고 TD1 접점은 즉시 열려 L1이 꺼집니다.

• S1을 열면 TD 코일은 탈락되고 시간 지연이 시작됩니다. TD1 접점은 닫히기까지 지연되므로 L1은 계속 꺼져 있습니다.

• 10초의 지연이 지나면 TD1 접점이 닫혀 L1이 켜집니다.

7.2 Timer Instructions

PLC timer(PLC 타이머)는 on-delay 및 off-delay mechanical·electronic timing relay(기계식·전자식 타이밍 릴레이)와 동일한 기능을 제공하는 명령(instruction)입니다. PLC 타이머는 기계식 및 전자식 타이머에 비해 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. 이러한 장점에는 다음과 같은 사항이 포함됩니다.

• 시간 설정을 쉽게 변경할 수 있습니다.

• 배선 변경이 아닌 프로그램 변경을 통해 회로에서 사용하는 타이머의 수를 늘리거나 줄일 수 있습니다.

• PLC 프로세서 내부에서 시간 지연이 생성되므로 타이머 정확도와 반복성이 매우 높습니다.

일반적으로 PLC 타이머는 on-delay timer(TON), off-delay timer(TOF), retentive timer on(RTO) 등 세 가지 형태가 있습니다. 이 중 가장 일반적인 것은 기본 기능에 해당하는 on-delay timer입니다. 또한 여러 가지 다른 타이밍 구성도 존재하며, 이는 하나 이상의 기본 시간 지연 기능에서 파생될 수 있습니다. 그림 7-8은 Allen-Bradley SLC 500 PLC와 해당 RSLogix 소프트웨어에 대한 타이머 선택 툴바를 보여줍니다. 이러한 타이머 명령은 다음과 같이 요약됩니다.

TON (Timer On Delay) — 명령이 참일 때 시간 기반 간격을 카운트합니다.

TOF (Timer Off Delay) — 명령이 거짓일 때 시간 기반 간격을 카운트합니다.

RTO (Retentive Timer On) — 명령이 참일 때 시간 기반 간격을 카운트하며, 명령이 거짓이 되거나 전원이 꺼지는 경우에도 누적값(accumulated value)을 유지합니다.

RES (Reset) — 유지형 타이머의 누적값을 0으로 리셋합니다.

타이머 명령에는 다음과 같은 항목이 포함됩니다.

• Preset time(프리셋 시간)은 타이밍 회로의 전체 시간 길이를 의미합니다. 예를 들어, 10초의 시간 지연이 필요하다면 타이머 프리셋은 10초로 설정됩니다.

• Accumulated time(누적 시간)은 타이밍 코일이 통전된 순간부터 경과한 시간을 의미합니다.

• 모든 타이머는 time base(타임 베이스)를 갖습니다. 타이밍 런(rung)에 연속성이 확보되면 타이머는 타임 베이스 단위로 시간을 카운트하며 프리셋 값과 누적 값이 같아질 때까지 또는 컨트롤러 종류에 따라 타이머의 최대 시간 간격까지 시간을 측정합니다. 일반적으로 타이머가 시간을 측정하는 간격을 타임 베이스라고 합니다. 타임 베이스는 1초, 0.1초, 0.01초 등이 전형적으로 사용됩니다. 예를 들어, 프로그램 작성자가 타임 베이스를 0.1로 설정하고 지연 증가값을 50으로 입력했다면 타이머는 5초 지연을 가지게 됩니다(50 × 0.1초 = 5초). 타임 베이스가 작을수록 타이머의 정확도는 더 높아집니다.

제조사마다 래더 프로그램에서 타이머를 표시하는 방식은 다를 수 있지만 대부분의 타이머 작동 방식은 유사합니다. 초기 방식 중 하나는 mechanical timing relay와 유사하게 릴레이 코일 형태로 타이머 명령을 표시하는 것이었습니다. 그림 7-9는 코일 형식의 타이머 명령을 보여줍니다. 그 동작은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• 타이머에는 주소가 지정되며 타이머로 식별됩니다.

• 타이머 명령에는 타임 베이스, 타이머의 프리셋 값(시간 지연 기간), 그리고 타이머의 누적 값(현재 시간 지연 기간)이 포함됩니다.

• 타이머 런(rung)에 논리 연속성이 형성되면, 타이머는 시간 기반 간격을 카운트하기 시작하며 누적 값(accumulated value)이 프리셋 값(preset value)과 같아질 때까지 시간을 측정합니다.

• 누적 시간이 프리셋 시간과 동일해지면 출력이 통전되고, 출력에 연결된 시간 지연 접점(timed output contact)은 닫힙니다. 이러한 시간 지연 접점은 프로그램 전체에서 NO 또는 NC 접점으로 원하는 만큼 사용할 수 있습니다.

타이머는 래더에서 박스 형태로 가장 많이 표현됩니다. 그림 7-10은 두 개의 입력 라인이 필요한 유지형(retentive) 타이머의 일반적인 블록 형식을 보여줍니다. 동작은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• 타이머 블록에는 control(제어)과 reset(리셋)이라는 두 가지 입력 조건이 있습니다.

• Control 라인은 타이머의 실제 시간 측정을 제어합니다. 이 라인이 참이거나 전원이 인가되면 타이머는 시간을 카운트합니다. Control 입력에서 전원이 제거되면 타이머의 시간 카운트는 중지됩니다.

• Reset 라인은 타이머의 누적 값을 0으로 리셋합니다.

• 일부 제조사의 장비에서는 control과 reset 두 입력 라인이 모두 참이어야 타이머가 시간 측정을 수행합니다. Reset 입력에서 전원이 제거되면 타이머는 0으로 리셋됩니다.

• 다른 제조사 PLC에서는 타이머가 동작하기 위해 control 입력만 전원이 필요하며 reset 입력에는 전원이 없어야 합니다. 이 방식에서는 reset 입력이 참이 되는 순간 타이머가 리셋됩니다.

• 타이머 명령 블록에는 프리셋 시간, 타이머의 타임 베이스(time base), 현재 또는 누적 시간 등 타이머 동작에 관련된 정보가 포함됩니다.

• 모든 블록 형식 타이머는 최소 하나의 출력 신호를 제공합니다. 타이머는 현재 시간을 프리셋 시간과 지속적으로 비교하며, 현재 시간이 프리셋보다 작은 동안 출력은 false(logic 0)입니다. 현재 시간이 프리셋 값과 동일해지면 출력은 true(logic 1)로 변합니다.

7.3 On-Delay Timer Instruction

대부분의 타이머는 입력 명령에 의해 조건이 부여되는 출력 명령입니다. On-delay timer(온딜레이 타이머)는 특정 명령이 참이 되기 전에 시간 지연을 프로그램해야 할 때 사용됩니다. 그림 7-11은 온딜레이 타이머의 기본 작동 원리를 보여줍니다. 동작은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• 온딜레이 타이머는 타이머가 포함된 런이 참이 되면 타이머의 타임아웃(time-out) 기간이 시작됩니다.

• 타임아웃 기간이 끝나면 출력이 참이 됩니다.

• 타이머 런이 참이 된 후 일정 시간이 지나야 출력이 참이 되므로, 이러한 타이머를 on-delay라고 합니다.

• 시간 지연 길이는 프리셋 값을 변경하여 조정할 수 있습니다.

• 또한 일부 PLC는 타임 베이스(time base) 또는 타이머 해상도(resolution)를 변경하는 기능을 제공합니다. 선택한 타임 베이스가 작을수록 타이머의 정확도는 높아집니다.

Allen‑Bradley SLC 500 타이머 파일은 파일 4입니다(그림 7-12). 각 타이머는 세 개의 16비트 워드(word)로 구성되며, 이를 통칭하여 timer element(타이머 요소)라고 부릅니다. 타이머 요소는 최대 256개까지 존재할 수 있습니다. 타이머 파일 4의 타이머 요소 번호 2(T4:2)에 대한 주소는 다음과 같습니다.

T4 = 타이머 파일 4

:2 = 타이머 요소 번호 2 (각 파일당 0–255의 타이머 요소)

T4:2/DN 은 타이머의 done bit(완료 비트) 주소입니다.

T4:2/TT 는 타이머의 timer‑timing bit(타이밍 진행 비트) 주소입니다.

T4:2/EN 은 타이머의 enable bit(인가 비트) 주소입니다.

Control word(컨트롤 워드)는 다음 세 가지 제어 비트를 사용합니다.

Enable (EN) bit — 타이머 명령이 참일 때 enable 비트는 참(1)입니다. 타이머 명령이 거짓이면 enable 비트는 거짓(0)입니다.

Timer‑timing (TT) bit — 타이머의 누적 값이 변하고 있을 때, 즉 타이머가 시간 측정 중일 때 TT 비트는 참입니다. 타이머가 시간 측정 중이 아니면 누적 값은 변하지 않으므로 TT 비트는 거짓입니다.

Done (DN) bit — 누적 값이 프리셋 값에 도달하면 DN 비트의 상태가 변경됩니다. 이 비트의 동작 방식은 사용하는 타이머 종류에 따라 달라집니다.

Preset value(PRE) 워드는 타이머의 설정값으로, 타이머가 시간을 카운트하는 목표값입니다. 프리셋 값의 범위는 0~32,767이며 이 값은 이진수 형태로 저장됩니다. 프리셋에는 음수를 저장할 수 없습니다.

Accumulated value(ACC) 워드는 타이머가 시간 측정을 진행하면서 증가하는 값입니다. 누적 값은 프리셋 값에 도달하면 증가를 멈춥니다.

타이머 명령은 또한 time base(타임 베이스)를 입력해야 하며, 값은 1.0초 또는 0.01초 중 하나입니다. 실제 프리셋 시간 간격은 타임 베이스 × 프리셋 값으로 계산됩니다. 마찬가지로 실제 누적 시간 간격은 타임 베이스 × 누적 값으로 계산됩니다.

그림 7-13은 Allen‑Bradley PLC‑5 및 SLC 500 컨트롤러 명령 세트에서 사용되는 on‑delay timer 명령 예시를 보여줍니다. 입력해야 하는 항목은 다음과 같습니다.

Timer number — 이 번호는 반드시 타이머 파일에서 가져와야 합니다. 예시의 T4:0은 타이머 파일 4의 타이머 0을 의미합니다. 이 타이머 주소는 고유해야 하며 다른 타이머에 사용할 수 없습니다.

Time base — 타임 베이스는 항상 초 단위로 표현되며 1.0초 또는 0.01초입니다. 예시에서는 1.0초입니다.

Preset value — 예시에서는 프리셋 값이 15입니다. 타이머의 프리셋은 0~32,767까지 가능합니다.

Accumulated value — 예시에서는 누적 값이 0입니다. 타이머의 누적 값은 일반적으로 0으로 입력하지만, 0~32,767 사이의 값을 입력할 수 있습니다. 그러나 어떤 값이 미리 입력되더라도 타이머가 리셋되면 누적 값은 0이 됩니다.

On‑delay timer(TON)는 가장 흔하게 사용되는 타이머입니다. 그림 7-14는 on‑delay timer를 사용하는 PLC 프로그램을 보여줍니다. 프로그램의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 타이머는 입력 스위치 A에 의해 활성화됩니다.

• 이 타이머의 프리셋 시간은 10초이며, 이때 출력 D가 통전됩니다.

• 입력 스위치 A가 닫히면 타이머는 참이 되고, 타이머는 누적 값이 프리셋 값에 도달할 때까지 카운트하며, 도달하면 출력 D가 통전됩니다.

• 타이머가 타임아웃되기 전에 스위치가 열리면 누적 값은 자동으로 0으로 리셋됩니다.

• 이 타이머 구성은 nonretentive(비유지형)이라고 하며, 타이머의 연속성이 끊어지면 타이머 명령은 리셋됩니다.

• 이 타이밍 동작은 on‑delay timer의 특성을 가지며, 스위치가 off에서 on으로 전환된 후 10초가 지나야 출력 D가 켜집니다.

Figure 7-15는 온딜레이(on-delay) 타이머의 제어 비트에 대한 타이밍 그림을 보여줍니다. 동작 순서는 다음과 같습니다.

• 첫 번째로 런(rung)이 참이 된 기간 동안 타이머는 4초까지 타이밍을 진행한 뒤 거짓이 됩니다.

• 타이머가 리셋되며, 타이머 타이밍 비트(timer timing bit, TT)와 이네이블 비트(enable bit, EN)가 모두 거짓이 됩니다. 누적값(accumulated value)도 0으로 리셋됩니다.

• 두 번째로 참이 되는 기간 동안 입력 A는 10초 이상 참 상태를 유지합니다.

• 누적값이 10초에 도달하면 완료 비트(done bit, DN)는 거짓에서 참으로 바뀌고, 타이머 타이밍 비트(TT)는 참에서 거짓으로 바뀝니다.

• 입력 A가 거짓이 되면 타이머 명령도 거짓이 되어 리셋되며, 이때 제어 비트들은 모두 리셋되고 누적값도 0으로 리셋됩니다.

Allen-Bradley SLC 500의 타이머 테이블은 그림 7-16에 표시되어 있습니다. 주소 지정은 요소(element) 수준, 워드(word) 수준, 비트(bit) 수준의 세 단계로 이루어집니다. 타이머는 요소당 세 개의 워드를 사용하며, 각 요소는 제어 워드(control word), 프리셋 워드(preset word), 누적 워드(accumulated word)로 구성됩니다. 각 워드는 0부터 15까지 번호가 매겨진 16비트로 이루어져 있습니다. 비트 수준 주소 지정 시 주소는 항상 워드 내 특정 비트를 가리킵니다:

EN = 비트 15 enable

TT = 비트 14 timer timing

DN = 비트 13 done

타이머는 즉시 출력 신호(instantaneous output signal, enable bit라고도 함)를 가질 수도 있고 가지지 않을 수도 있습니다. 타이머에서 즉시 출력 신호가 필요하지만 타이머 명령에 제공되지 않는 경우, 내부 참조 릴레이 코일(internally referenced relay coil)을 이용해 동일한 기능의 즉시 접점 명령을 프로그래밍할 수 있습니다. 그림 7-17은 이 기법의 적용 예를 보여줍니다. 프로그램의 동작은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

• 하드와이어드(hardwired) 릴레이 회로도에 따르면, 코일 M은 시작(pushbutton) 스위치를 누른 후 5초 뒤에 여자(energize)되어야 합니다.

• TD-1 접점은 즉시 접점이며, TD-2 접점은 시간 지연(time-delay) 접점입니다.

• 래더 프로그램에서는 내부 릴레이에 참조된 접점 명령이 타이머를 동작시키는 데 사용되고 있음을 보여줍니다.

• 즉시 접점은 내부 릴레이 코일에 참조되며, 시간 지연 접점은 타이머 출력 코일에 참조됩니다.

Figure 7-18은 NCTO(non-conducting timed open) 접점을 사용하는 온딜레이(on-delay) 타이머의 적용 예를 보여줍니다. 이 회로는 컨베이어 모터와 같은 이동 장비를 기동하기 전에 경고 신호를 주기 위해 사용됩니다. 회로의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 하드와이어드(hardwired) 릴레이 회로도에 따르면, 코일 CR은 시작(pushbutton) 스위치 PB1이 순간적으로 동작될 때 여자(energize)됩니다.

• 그 결과, CR-1 접점이 닫혀 CR 코일을 유지(seal-in)하고, CR-2 접점이 닫혀 타이머 코일 TD가 여자되며, CR-3 접점이 닫혀 경고용 경적(horn)이 울립니다.

• 10초의 시간 지연(time-delay) 후 타이머 접점 TD-1이 열려 경적이 자동으로 꺼집니다.

• 래더 프로그램은 동일한 회로가 PLC를 사용해 어떻게 구현될 수 있는지를 보여줍니다.

• 마지막 런(rung)의 로직은 타이머 타이밍 비트(timer-timing bit)와 동일하며, 타이머 타이밍 출력이 없는 타이머에서도 사용할 수 있습니다.

타이머는 자동 순차 제어 시스템의 일부로 자주 사용됩니다. Figure 7-19는 하나의 시작/정지 스테이션만으로 일련의 모터들이 자동으로 기동되는 방식을 보여줍니다. 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 릴레이 래더 도면에 따르면, 윤활유 펌프 모터의 기동기 코일 M1은 시작(pushbutton) 스위치 PB2가 순간적으로 눌렸을 때 여자됩니다.

• 그 결과, M1-1 제어 접점이 닫혀 M1이 유지되고 윤활유 펌프 모터가 기동됩니다.

• 윤활유 펌프가 충분한 오일 압력을 형성하면, 윤활유 압력 스위치 PS1이 닫힙니다.

• 이때 코일 M2가 여자되어 메인 드라이브 모터가 기동되며, 동시에 코일 TD가 여자되어 시간 지연이 시작됩니다.

• 15초로 설정된 시간 지연이 끝나면 TD-1 접점이 닫혀 코일 M3이 여자되고 공급(feed) 모터가 기동됩니다.

• 래더 프로그램은 동일한 회로가 PLC로 어떻게 구현될 수 있는지를 보여줍니다.

7.4 Off-Delay Timer Instruction

오프딜레이(off-delay) 타이머(TOF)의 동작은 타이머가 포함된 런(rung)이 거짓이 된 이후에도 일정 시간 동안 출력을 여자(energize) 상태로 유지합니다. 그림 7-20은 SLC 500의 TOF 타이머 명령을 사용하는 오프딜레이 타이머의 프로그래밍을 보여줍니다. 논리 연속성(logic continuity)이 사라지면, 타이머는 누적 시간이 프로그램된 프리셋 값과 같아질 때까지 시간 간격을 카운트하기 시작합니다.

회로의 동작은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

• 입력 I:1/0에 연결된 스위치가 처음 닫히면, 타이머 출력 O:2/1은 즉시 1로 설정되어 램프가 켜집니다.

• 이 스위치를 다시 열면 논리 연속성이 사라지고 타이머가 카운트를 시작합니다.

• 15초가 지나 누적 시간이 프리셋 시간과 같아지면 출력이 0으로 리셋되고 램프는 꺼집니다.

• 타이머가 시간 종료(time-out)되기 전에 논리 연속성이 다시 확보되면 누적 시간은 0으로 리셋됩니다. 이러한 이유로 이 타이머는 비보존(nonretentive) 타입으로 분류됩니다.

그림 7-21은 5초 간격으로 모터를 순차적으로 정지시키는 데 사용되는 오프딜레이 타이머 명령의 적용 예를 보여줍니다. 프로그램의 동작은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

• T4:1, T4:2, T4:3의 타이머 프리셋 값은 각각 5초, 10초, 15초로 설정됩니다.

• 입력 스위치 SW를 닫으면 세 개의 오프딜레이 타이머의 완료 비트(done bit)가 모두 즉시 1이 되어 모터 M1, M2, M3가 즉시 켜집니다.

• 이후 SW를 열면 세 타이머 모두 논리 연속성을 잃고 카운트를 시작합니다.

• 타이머 T4:1은 5초 후 시간 종료되어 완료 비트가 0으로 리셋되며 모터 M1이 탈여자(de-energize)됩니다.

• 타이머 T4:2는 5초 후(총 10초 경과) 시간 종료되어 완료 비트가 0으로 리셋되며 모터 M2가 탈여자됩니다.

• 타이머 T4:3은 5초 후(총 15초 경과) 시간 종료되어 완료 비트가 0으로 리셋되며 모터 M3가 탈여자됩니다.

Figure 7-22는 즉시 접점과 시간 지연 접점이 모두 포함된 하드와이어드(hardwired) 오프딜레이(off-delay) 타이머 릴레이 회로를 보여줍니다. 회로의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 전원이 처음 인가될 때(리미트 스위치 LS가 열림), 모터 기동기 코일 M1이 여자되고 녹색 표시등이 켜집니다.

• 동시에 모터 기동기 코일 M2는 탈여자되고 빨간색 표시등은 꺼져 있습니다.

• 리미트 스위치 LS가 닫히면 오프딜레이 타이머 코일 TD가 여자됩니다.

• 그 결과, 시간 지연 접점 TD-1은 열려 모터 기동기 코일 M1을 탈여자시키고, 시간 지연 접점 TD-2는 닫혀 모터 기동기 코일 M2를 여자시키며, 즉시 접점 TD-3은 열려 녹색 표시등을 끄고, 즉시 접점 TD-4는 닫혀 빨간색 표시등을 켭니다. 리미트 스위치 LS1이 닫혀 있는 동안 회로는 이 상태를 유지합니다.

• 리미트 스위치 LS1이 열리면 오프딜레이 타이머 코일 TD가 탈여자되고 시간 지연 타이머가 시작됩니다.

• 즉시 접점 TD-3은 닫혀 녹색 표시등을 켜며, 즉시 접점 TD-4는 열려 빨간색 표시등을 끕니다.

• 5초의 시간 지연 후, 시간 지연 접점 TD-1이 닫혀 모터 기동기 M1을 여자시키고, 시간 지연 접점 TD-2는 열려 모터 기동기 M2를 탈여자시킵니다.

그림 7-23은 즉시 접점과 시간 지연 접점을 모두 포함한 하드와이어드(hardwired) 오프딜레이(off-delay) 타이머 릴레이 회로의 동등한 PLC 프로그램을 보여줍니다. 타이머 명령은 실제 물리적 타이머의 모든 기능을 수행합니다.

Figure 7-24는 온딜레이(on-delay) 타이머와 오프딜레이(off-delay) 타이머 명령을 모두 사용하는 프로그램을 보여줍니다. 이 공정은 탱크 A에서 탱크 B로 유체를 펌핑하는 작업을 포함합니다. 공정의 동작은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

• 시작 전에 PS1이 닫혀 있어야 합니다.

• 시작 버튼이 눌리면 펌프가 기동합니다. 버튼은 그 후 놓아도 펌프는 계속 동작합니다.

• 정지 버튼이 눌리면 펌프는 정지합니다.

• 펌프가 기동된 후 5초 뒤에는 PS2와 PS3가 모두 닫혀 있어야 합니다. PS2 또는 PS3 중 하나라도 열리면 펌프는 정지하며, 이후 14초가 지나기 전에는 다시 기동할 수 없습니다.

7.5 Retentive Timer

보존형(retentive) 타이머는 장치에 전원이 인가되는 동안 시간을 누적하며, 전원이 제거되더라도 현재 누적된 시간을 유지합니다. 타이머가 누적한 시간이 프리셋(preset) 값에 도달하면 장치의 접점은 상태를 변경합니다. 프리셋 값에 도달한 후 전원이 제거되더라도 접점의 상태에는 영향을 주지 않습니다. 보존형 타이머는 누적 시간을 0으로 리셋하고 장치 접점을 비여자 상태로 되돌리기 위해 별도의 신호로 의도적으로 리셋되어야 합니다.

그림 7-25는 일부 기기에 사용되는 모터 구동식 전자기 보존형 타이머의 동작을 보여줍니다. 축에 장착된 캠(cam)은 모터에 의해 구동됩니다. 전원이 인가되면 모터가 축과 캠을 회전시키기 시작합니다. 캠의 돌출부(lobe) 배치와 모터의 기어 감속비에 따라 접점을 동작시키는 데 필요한 회전 시간이 결정됩니다. 모터의 전원이 제거되면 축은 멈추지만 리셋되지는 않습니다.

PLC 보존형 타이머는 전원 손실 또는 런(rung)의 참/거짓 상태 변화 중에도 누적 시간을 유지해야 할 때 사용됩니다. PLC에서 프로그래밍되는 보존형 온딜레이 타이머(RTO)는 비보존형(nonretentive) 온딜레이 타이머(TON)와 유사하게 프로그래밍되지만, 하나의 중요한 차이점이 있습니다. 바로 보존형 타이머 리셋(reset) 명령(RES)입니다. TON과 달리 RTO는 타이머 런이 거짓이 되어도 누적값을 유지하며, 타이머 런이 다시 참이 되면 이전에 멈춘 지점부터 타이밍을 계속합니다. 이 타이머는 누적값을 0으로 리셋하기 위해 반드시 타이머 리셋 명령을 동반해야 합니다. RES 명령은 보존형 타이머의 누적값을 자동으로 리셋할 수 있는 유일한 수단입니다. RES 명령은 리셋하려는 타이머와 동일한 주소를 사용합니다. RES 명령이 참이 되면 타이머 누적값과 타이머 완료 비트(done bit, DN)는 모두 0으로 리셋됩니다. 그림 7-26은 보존형 온딜레이 타이머의 PLC 프로그램을 보여줍니다. 프로그램의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 타이머는 타임(time) 푸시버튼 PB1이 닫힐 때 타이밍을 시작합니다.

• 푸시버튼이 3초 동안 닫혔다가 3초 동안 열리면 타이머의 누적값은 3초로 유지됩니다.

• 타임 푸시버튼이 다시 닫히면 타이머는 3초에서 이어서 타이밍을 계속합니다.

• 누적값(9)이 프리셋 값(9)에 도달하면 타이머 완료 비트 T4:2/DN이 1로 설정되고 파일럿 램프 출력 PL이 켜집니다.

• 순간 리셋 푸시버튼이 닫히면 타이머 누적값은 0으로 리셋됩니다.

그림 7-27은 보존형 온딜레이 타이머 프로그램의 타이밍 차트를 보여줍니다. 타이밍 동작은 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

• 타이밍 런이 참이면(PB1 닫힘) 타이머는 타이밍을 시작합니다.

• 타이밍 런이 거짓이 되면 타이머는 타이밍을 멈추지만, 런이 다시 참이 될 때마다 저장된 누적값부터 타이밍을 재개합니다.

• 리셋 PB2가 닫히면 T4:2/DN 비트는 0으로 리셋되어 파일럿 램프 출력이 꺼집니다. 누적값도 리셋되어 푸시버튼이 열릴 때까지 0으로 유지됩니다.

그림 7-28에 제시된 프로그램은 RTO의 실제 응용 사례를 보여줍니다. 이 RTO 타이머의 목적은 배관 시스템에서 누적된 과압(overpressure) 상태가 60초 동안 지속될 경우 이를 감지하는 것입니다. 이 지점에 도달하면 경고음을 자동으로 울려 이상 상태를 알립니다. 경고가 울리면 유지보수 담당자는 키 스위치 S1을 리셋 위치(접점 닫힘)로 전환하여 경보를 끌 수 있습니다. 문제가 해결된 후에는 키 스위치를 접점 열림 위치로 전환하여 경보 시스템을 다시 활성화할 수 있습니다.

그림 7-29는 온딜레이, 오프딜레이, 보존형 온딜레이 명령을 동일한 프로그램에서 사용하는 실제 응용 사례를 보여줍니다. 이 산업용 응용에서는 큰 강철 축이 바빗베어링(babbitted bearing)으로 지지되는 기계가 있으며, 이 축은 대형 전동기에 연결되어 있습니다. 베어링에는 소형 모터로 구동되는 오일 펌프가 공급하는 윤활유가 필요합니다. 프로그램의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 운전자가 SW를 켜면 기계가 기동됩니다.

• 모터 축이 회전하기 전에 펌프가 10초 동안 베어링에 오일을 공급합니다.

• 기계가 운전 중일 때도 베어링은 오일을 공급받습니다.

• 운전자가 SW를 꺼 기계를 정지시키면, 오일 펌프는 15초 동안 오일 공급을 계속합니다.

• 보존형 타이머는 펌프의 총 운전 시간을 추적하는 데 사용됩니다. 총 운전 시간이 3시간에 도달하면 모터가 정지되고 파일럿 램프가 켜져 필터와 오일을 교체해야 함을 나타냅니다.

• 필터와 오일을 교체한 후 공정을 리셋할 수 있도록 리셋 버튼이 제공됩니다.

보존형 타이머는 완전히 시간 종료될 필요 없이 언제든지 리셋할 수 있습니다. 타이머의 제어 입력에 논리 연속성이 유지되고 있더라도 리셋 입력은 제어 입력보다 우선하여 타이머를 리셋한다는 점에 유의해야 합니다.

7.6 Cascading Timers

두 개 이상의 타이머를 함께 프로그래밍하는 것을 캐스캐이딩(cascading)이라고 합니다. 타이머들은 다양한 논리 제어 기능을 만족시키기 위해 서로 연결되거나 캐스캐이드될 수 있습니다.

그림 7-30은 두 개의 하드와이어드(hardwired) 온딜레이(on-delay) 타이머를 사용하여 세 개의 모터를 각각 20초 간격으로 자동 순차 기동하는 방법을 보여줍니다. 회로의 동작은 다음과 같이 요약됩니다.

• 순간(start) 푸시버튼 PB2가 눌리면 모터 기동기 코일 M1이 여자됩니다.

• 그 결과 모터 1이 기동되고, M1-1 접점이 닫혀 M1을 유지(seal-in)하며, 타이머 코일 TD1이 여자되어 첫 번째 시간 지연을 시작합니다.

• 프리셋 시간이 20초가 지나면 TD1-1 접점이 닫혀 모터 기동기 코일 M2가 여자됩니다.

• 그 결과 모터 2가 기동되고, 타이머 코일 TD2가 여자되어 두 번째 시간 지연이 시작됩니다.

• 프리셋 시간이 20초가 지나면 TD2-1 접점이 닫혀 모터 기동기 코일 M3가 여자되고 모터 3이 기동됩니다.

그림 7-31은 하드와이어드 순차 시간 지연 모터 기동 회로와 동일한 기능을 하는 PLC 프로그램을 보여줍니다. 두 개의 온딜레이 타이머가 캐스캐이드되어 원래의 하드와이어드 타이머 릴레이와 동일한 논리를 구현합니다. 특히 타이머 T4:1의 출력이 타이머 T4:2의 입력을 제어합니다.

두 개의 타이머는 오실레이터(oscillator) 회로를 구성하도록 상호 연결될 수도 있습니다. 오실레이터 논리는 특정 지속 시간을 갖는 주기적인 출력 펄스를 생성하도록 프로그래밍된 타이밍 회로입니다. 그림 7-32는 경보 플래셔(annunciator flasher) 회로 프로그램을 보여줍니다. 두 개의 내부 타이머가 오실레이터 회로를 구성하여 시간 기반 펄스 출력을 생성합니다. 이 오실레이터 출력은 경보 조건과 직렬로 프로그래밍됩니다. 온도, 압력 또는 리미트 스위치와 같은 경보 조건이 참이면 해당 출력 표시등이 깜박입니다. 동일한 플래셔 회로를 사용하여 여러 개의 경보 조건을 프로그래밍할 수 있습니다.