2025-11-28
계량 센서란 무엇입니까? PLC와 어떻게 연결합니까? 가장 정확하게 사용하는 방법은 무엇입니까?
무게는 일상생활에서 중요한 단위이며, 산업에서도 더욱 중요합니다. 생산 과정에서 원자재를 몇 킬로그램 투입합니까? 폐기물은 몇 킬로그램 발생합니까? 이러한 데이터는 전체 공장의 원활한 운영을 지원하는 필수 요소입니다.
그렇다면 산업에서는 무게를 어떻게 측정할까요? 계량 센서를 사용해야 합니다!
계량 센서의 원리는 측정 대상에 작용하는 중력을 정량화 가능한 출력 신호로 특정 비율로 변환하는 것입니다.
일반적인 산업용 센서는 4선식 및 6선식 시스템으로 분류됩니다.
4선식 센서의 경우 아래 다이어그램에 표시된 4개의 검은색 케이블만 있습니다. 그 중 EXC+ 및 EXC-는 계량 모듈에서 센서로의 여기를 제공하고, SIG+ 및 SIG-는 계량 센서의 출력입니다. 6선식 센서의 경우 SENSE+ 및 SENSE-라는 두 개의 빨간색 케이블이 추가로 있습니다. 그 목적은 무엇일까요? 이 두 개의 전선은 보상에 사용됩니다. 센서와 계량 모듈 사이의 거리가 멀 경우, 이 전선은 보상을 제공하여 측정 결과를 더욱 정확하게 만듭니다.
실제 현장 적용 시 복잡한 작업 조건으로 인해 계량 센서와 계량 모듈 사이의 거리가 상당할 수 있습니다. 예를 들어, 계량 모듈이 센서에 제공하는 공급 전압이 6V인 경우, 전선 손실로 인해 이 여기 신호는 계량 센서에 도달할 때 6V 미만이 됩니다. 동일한 부하 조건에서 센서의 출력 신호는 공급 전압에 비례합니다. 따라서 계량 모듈은 고 임피던스 회로를 사용하여 센서 측의 실제 공급 전압을 모듈 자체에 피드백합니다. 그런 다음 계량 모듈은 내부 비교기를 통해 출력 공급 전압을 조정합니다.
계량 모듈은 4선식 및 6선식 센서 모두에 연결할 수 있습니다. 4선식 센서를 연결하는 경우, 정션 박스 또는 계량 모듈 측에서 SENSE+를 EXC+에, SENSE-를 EXC-에 단락시켜야 합니다.
공장 환경에서 계량 센서를 PLC에 연결하는 경우 일반적으로 두 가지 방법이 있습니다.
1. **계량 센서 + 신호 컨디셔너/송신기 + PLC 아날로그 입력 사용**
왜 2차 송신기가 필요할까요? 센서는 물체의 무게에 의해 변형될 때 밀리볼트 레벨의 전압 신호를 생성하는데, PLC는 이를 직접 읽을 수 없기 때문입니다. 따라서 변환을 위해 2차 송신기가 필요합니다. 변환이 관련될 때마다 약간의 손실이 발생한다는 것을 모두 알고 있습니다. 이 손실은 그리 크지 않지만, 정확한 측정에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 저는 이전에 10g 정확도를 요구하는 장비에 대해 작업했는데, 이 손실이 결과에 실질적으로 영향을 미쳤습니다. 이 방법의 특징은 저렴한 비용과 PLC 시스템에 대한 최소한의 요구 사항이며, 98% 이상의 PLC가 아날로그 입력 기능을 가지고 있습니다. 그러나 단점은 높은 정확도를 요구하는 상황에서는 사용할 수 없다는 것입니다.
2. **가장 정확한 방법(그리고 가장 비싼 방법): 계량 센서 + PLC 계량 모듈 사용**
이 방법은 PLC가 전용 모듈에 연결될 때 손실이 없기 때문에 가장 정확합니다. 또한 이 방법의 속도가 매우 빨라서 다양한 복잡한 응용 분야에 적합합니다.
**단점은 PLC 시스템에 대한 높은 요구 사항입니다.** 첫째, PLC는 일반적으로 매우 비싼 계량 모듈을 사용해야 합니다. 또한 새로운 계량 시스템은 사용 전에 보정이 필요합니다. 계량 센서가 손상되어 교체된 경우에도 재보정이 필요합니다. 다양한 Siemens 계량 모듈 시리즈의 보정 과정은 간단하지 않으며, 특정 수준의 경험과 기술이 필요하며, 이에 대해서는 나중에 논의할 것입니다. 따라서 이 기술은 초보자에게 적합하지 않습니다.
**정밀 측정을 위한 단위로서, 사용 방법을 주의 깊게 따라야 합니다. 그렇지 않으면 부정확한 측정이나 손상으로 이어질 수 있습니다.**
**I. 센서 손상을 방지하기 위해 설치 시 극도의 주의가 필요합니다.**
계량 센서의 탄성체는 주로 합금 알루미늄 재료로 만들어집니다. 따라서 진동이나 우발적인 낙하로 인한 충격은 데이터 출력에 상당한 오류를 발생시킬 수 있습니다. 예를 들어, 10kg 용량의 센서는 약 15kg의 힘이 가해지면 영구적으로 손상될 수 있습니다. 따라서 설치 시 계량 센서를 최대한 주의해서 다루는 것이 필수적입니다.
**II. 설치는 설계 요구 사항을 엄격히 따라야 합니다.**
장비 프로세스에 따라 수평 또는 수직으로 설치할 수 있습니다. 그러나 센서의 하중 지지 부분은 측정 대상에 꼭 맞아야 합니다. 중요하게는 하중 지지 부분과 측정 대상이 다른 힘을 받는 지점과 접촉해서는 안 됩니다. 이는 부정확한 측정으로 이어질 것입니다.
**III. 때로는 동일한 물체를 측정하기 위해 세 개 또는 여러 개의 센서가 사용됩니다. 이러한 센서와 계량 어셈블리 사이의 접촉면은 수평이어야 합니다.** 그렇지 않으면 불균등한 힘 분포가 측정 결과에 영향을 미칩니다. 약간의 수평 정렬 불일치는 정션 박스의 저항기를 사용하여 보상할 수 있지만, 이 조정 기능은 제한적이며 보정에도 이상적이지 않습니다. 따라서 가능한 한 수평 설치를 유지하도록 노력하십시오.
**기타 주의 사항:**
**I. 정션 박스:** 여러 계량 센서를 사용하는 경우 정션 박스는 필수 도구입니다. 여러 센서의 데이터를 통합하여 계량 모듈의 작업 부하를 줄입니다.
그러나 사용 중 문제가 발생하기 쉬운 구성 요소이기도 합니다.
첫째, 방진, 방수 및 정전기 방지에 주의하십시오. 둘째, 사용 중 각 단자의 기능을 염두에 두고 잘못된 배선을 피하십시오.
**II. 케이블 연결 및 차폐**
센서의 신호는 궁극적으로 케이블을 통해 전송됩니다. 이 신호의 높은 정밀도를 감안할 때, 사소한 간섭조차도 데이터 불안정을 유발할 수 있습니다.
따라서 설치 시 제공된 다이어그램에 따라 연결을 엄격하게 수행해야 합니다.
**III. 프로그래밍 고려 사항: 필터링이 허용됩니까?**
실제 산업 환경에는 수많은 간섭이 존재합니다. 많은 사람들이 필터링을 위해 프로그래밍 방식을 사용하는 데 익숙하지만, 이는 계량 응용 분야에도 적용할 수 있습니다. 그러나 필터링은 신호 지연을 유발한다는 점에 유의해야 합니다. 단순히 관찰 및 측정이 목적이라면 문제가 되지 않을 수 있습니다. 그러나 데이터를 계산에 사용하거나 프로세스를 제어하는 경우 필터링은 부정확한 계량 결과를 초래할 수 있습니다. 이는 명심해야 할 중요한 사항입니다.
