[제어] INPUT & OUTPUT

■ INPUT & OUTPUT

<참고자료>

20mA, 24VDC/Fail Safe 관련 자료 http://www.imadang.co.kr/tech-data/inst-basic.htm

 

 

1. INPUT & OUTPUT 구성

▲ INPUT & OUTPUT 구성

 

  Controller와 연결된 AI,AO,DI,DO I/O Module 에 Field Instrument가 설치되어 연결됨.

  중간에 Marshalling PNL은 유지보수 및 배열을 효율적이고 편하게 한다.

  

2. AI

가. AI(Analog Input) : 아날로그 입력, 4~20mA, 24VDC

나. Field Instrument로부터의 입력신호를 AI Module이 받아들인다.

     보통 센서에서 감지한 정보는 전송기에서 4~20mA로 변환하여 신호를 보냄.

     전송기가 없는 경우 AI Module에서 센서 정보를 변환해야한다. 즉, 전용 AI Module를 사용해야한다.

     ex) TC, RTD는 두가지 형태 모두 쓰인다.

다. AI 경우 HART통신을 지원하는 Instrument 사용시 편리한 셋팅 및 유지보수 가능.

▲ AI Wiring

3. AO

가. AO(Analog Output) : 아날로그 출력, 4~20mA, 24VDC

나. AO Module로부터의 출력신호를 Field Instrument가 받아들인다.

     Control Valve의 경우 AI에서 받은 Feedback으로 현재값을 확인하고,

     AO로 0~100% = 4 ~20mA 조정할 수 있다.

    (4mA = Full Close, 20mA = Full Open, 반대가 될 수도 있다.)

▲ AO Wiring

4. DI

가. DI(Digital Input) : 디지털 입력, On과 Off 2가지 신호.

나. Field Instrument로부터의 입력신호를 DI Module이 받아들인다.

다. Switch의 On/Off에 따라 양단의 전압이 변한다.

     NO(Nomal Open) : a접점, 평상시 OFF, 동작시 ON

     NC(Nomal Close) : b접점, 평상시 ON, 동작시 OFF

※ Fail Safe : 전원이 사라졌을 때 Alarm 상태로 되는 것.항상 Fail Safe로 설계 및 셋팅할 필요는 없다.

라. Dry Connect : 외부 전원이 필요X. I/O Module과 루프를 이루는 Field Instrument. 

     Wet Connect : 외부 전원이 필요O. I/O Module과 다른 루프를 이루는 Field Insrument 

▲ DI Wiring

5. DO

가. DO(Digital Output) : 디지털 출력, On과 Off 2가지 신호.

나. DO Module로부터의 출력신호를 Field Instrument가 받아들인다.

다. 대부분 Relay를 이용하여 출력신호를 Instrument에 전달한다.

▲ DO Wiring

<궁금한 사항들>

 

※ 왜 4~20mA인가? 왜 24VDC인가?

▲ 4-20mA 24VDC 이유

 

- 개요 1.사람에게 손상을 줄 수 있는 최대 전압과, 전류를 고려하여 선정됨.

- 고려 1. 사람 심장은 30mA까지 견딜 수 있고, 25VDC부터 사람에게 피해를 줄 수 있다.

- 고려 2. 0mA는 고장구분이 어렵고, 초기 전자칩의 최소 동작전류가 3mA, 최저 저항(임피던스) 750옴.

- 과정 1. 전류 하한값은 3mA이상, 상한값은 30mA이하. 전압 25VDC 이하 중

              가장 근접하고 안전하며 사용하기 편리한 값을 선택.

- 결과 1. 전류 하한값=4mA, 상한값=20mA선정시 250옴 저항으로 Controller에서 전압측정한다면

              4mA * 250옴 = 1V, 20mA * 250옴 = 5V 사용전압 1~5V으로 편리한 값이므로 선정.

- 결과 2. 전체 전력소모를 생각한 전압은 4mA * (250+750옴) = 4V, 20mA * (250+750옴) = 20V,

              전체부하는 20V이상에서만 정상동작하기 때문에 20~25V 중 동작 안전성 고려 24V 선정.

- 결과 3. AC는 고조파의 영향으로 신호에 영향을 주기 때문에 DC를 선정.

 

 

※ 스위치 SPDT?

▲ 스위치 접점 종류

 

S:Single(한개), P:Pole(짝대기), D:Double(2개), T:Through(길)

SPST = 한 개 짝대기가 한 개 길을 선택할 수 있다.

SPDT = 한 개 짝대기가 두 개 길을 선택할 수 있다.

DPST = 두 개 짝대기가 한 개 길을 선택할 수 있다. 단, 짝대기는 동시동작.

DPDT = 두 개 짝대기가 두 개 길을 선택할 수 있다. 단, 짝대기는 동시동작.

 

※ HART 통신

▲ HART 통신

 

 4-20mA 아날로그 신호에 부가적인 정보를 가진 디지털 신호를 중첩시켜 기기들 사이에 추가적인 정보를 교환할 수 있게한 HART 프로토콜을 사용한 통신.

주파수가 다른 신호를 보내고(1200Hz=1, 2200Hz=0) 다시 변조하여 디지털 신호로 된 정보를 교환.

정보에는 tag 번호, 최대값, 최소값 등이며 이런 정보를 통해 원격으로 셋팅 및 유지보수 가능함.

FIMS(Field Instrument Management System) 시스템은 Network 연결하여 현장 계측기들의 셋팅값을 변경하거나 교정을 하는 등 현장에 직접 가지않고 원격으로 설비의 상태를 점검 할 수 있다.