공압의 시퀀스 제어

 

 

 

6.5.1 시퀀스 제어란

공압을 이용하는 자동화 기계나 장치의 대부분은 다수의 실린더로 구성되어 장치의 작동 기능에 맞춰 각 실린더가 순차적으로 운동하게 되어 있다. 이처럼 다수의 실린더(액추에이터)가 미리 정해 놓은 순서에 따라 순차적으로 각 단계를 진행해 나가는 제어를 시퀀스 제어(sequence control)라 하고, 이 시퀀스 제어에는 순서 제어와 타임 제어, 조건 제어 등으로 나누어진다. 순서 제어란 전 단계의 작업 완료 여부를 확인하여 순차적인 작업이 수행되도록 하는 방법으로 작업 완료 여부를 전기계 회로에서는 리밋 스위치나 각종의 센서를 이용하고 공압에서는 공압 리밋 밸브(롤러 레버 작동 밸브)나 공압 센서를 이용하여 동작 완료 여부를 확인한 다음에 다음 단계의 작업을 수행하는 방법으로, 각 동작의 이행 상태가 확실하기 때문에 대부분의 시퀀스 제어는 이 순서 제어로 이루어지며, 다른 말로 순차 작동 회로라고도 한다. 타임 제어란 다른 말로 시한 제어라고도 하며 순서 제어에서와 같이 검출기의 신호를 이용하지 않고 시간의 경과에 따라 작업의 각 단계를 순차적으로 진행해 나가는 제어로써, 공압에서는 타이밍 일치가 곤란하고 시간 설정 요소인 시간 지연 밸브가 고가이므로 그다지 사용하지 않는다. 또한 조건 제어는 입력 조건에 따라 여러 가지 패턴 제어를 실행하는 것으로 자동화 장치에서는 위험 방지 조건이나 불량품 처리의 제어에 적용되며, 특히 엘리베이터 제어가 이 조건 제어의 대표적인 예이다.

 

 

 

6.5.2 운동 상태 표시법

여러 개의 공압 실린더를 순서 제어하면 회로가 복잡해지고 또한 이해하기 어려워지므로 그 이해를 돕고 회로 설계를 용이하게 하기 위해 운동 순서의 스위칭 조건을 도표로 나타내는 각종 선도가 사용된다. 그림 6-37은 컨베이어(1)에 의해 이송된 상자를 컨베이어(2)로 보내기 위한 이송 장치의 구성도이다. 이 장치도를 모델로 각종의 운동 표현법과 작동 선도 및 시간 선도, 제어 선도 등의 작성법에 대해 알아보기로 한다.

 

(1) 운동의 시간적 순서에 의한 서술적 표현법

1. 컨베이어(1)에 의해 상자가 도달되면 실린더 A가 상승하여 상자를 들어 올린다.
2. 실린더 B가 전진하여 상자를 컨베이어(2)로 밀어 넣는다.
3. 실린더 A가 내려온다.
4. 실린더 B가 후진한다.

 

이 방법은 장치의 공정별 작업 상태를 서술적으로 표현하는 것으로 장치의 운동 특성을 정확히는 나타낼 수 있으나, 장치가 복잡해지면 운동 순서를 쉽게 요약할 수 없다.

 

 

 

(2) 기호에 의한 표시법

정해진 기호에 의해 운동 상태를 나타내는 방법으로 운동 순서 표현법으로 많이
사용된다. 실린더의 전진 운동이나 모터의 정회전을 『+』로 표시하고, 실린더의 후진 운동 이나 모터의 역회전은 『-』로 나타내면 운동 순서를 간단명료하게 나타낼 수 있다. 컨베이어 간 이송 장치의 운동 순서를 나타내면 다음과 같고, 이와 같은 기호에 의한 표시 방법을 간략한 표시법이라 하기도 한다.

 

$$A + B + A - B -$$

 

 

 

(3) 그래프에 의한 표시법

장치의 작업 순서를 이해하기 쉽게 표현하는 방법에는 선도가 많이 이용되며 이 선도에는 작동 선도(motion step diagram)와 타임 선도, 제어 선도가 있다.

 

A. 작동 선도 작도법

작동 선도는 실린더(액추에이터)의 작업 순서를 도표를 작성한 것으로 통상 시퀸스 차트라 부르기도 한다. 이 작동 선도는 그 장치의 동작 순서를 명확히 나타낼 뿐만 아니라 제어 회로 설계 시도 유효하므로 정확히 나타내어야 한다. 일례로 실린더 A가 전진하여 2 스텝 후에 복귀하는 것을 변위-단계 선도로 그려보면 다음과 같이 된다. 즉 이것은 작업의 단계에 따라 실린더의 변위 상태를 약속된 기호로 나타내는 것으로 다음 규칙에 의거 작성한다.

1. 각 란의 간격은 실린더(액추에이터)의 작동 시간과 관계없이 일정한 간격으로 그린다.
2. 실린더의 동작은 스텝 번호 선에서 변화시켜 그린다.
3. 2개 이상의 실린더가 동시에 운동을 개시하고 종료 시점이 다른 경우에는 그 종료점은 각각 다른 스텝 번호로 그린다.
4. 작동 중 실린더의 상태가 변화할 때, 즉 행정 중간에서 작동 속도의 변화가 있는 경우 등은 중간 스텝을 나타낸다.
5. 작동 상태의 표시는 그림 6-38의 예에 나타낸 바와 같이 실린더의 전진을 1, 후진을 0으로 나타내거나 전진, 후진 등의 표시를 사용한다.