모션 컨트롤러란?
모션 컨트롤러는 서보 모터 등으로 구동하는 기기의 움직임을 제어하는 장치입니다.
사용자는 구현하고자 하는 동작을 미리 프로그래밍해 놓고, 이를 모션 컨트롤러가 실행하도록 하여 기기의 움직임을 제어합니다.
모션 컨트롤러의 사용 용도
모션 컨트롤러는 서보 모터나 리니어 모터로 구동하는 장치의 제어용으로 사용됩니다. 따라서 산업용 로봇이나 공작용 산업기계 등에 적용됩니다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.
- 협동로봇 제어용
- 일반 소모품 포장기 제어용
- 상업용 인쇄기 제어용
- 고속 프레스기 제어용
- 자동 조립 로봇 제어용
- 모션 컨트롤러의 원리
모션 컨트롤러는 출력 방식에 따라 원리가 다릅니다. 대표적인 출력 방식은 다음과 같습니다.
1. 공통 펄스 방식
공통 펄스 방식은 회전 방향 신호와 펄스 운전 지령 두 가지로 모터를 제어하는 방식입니다. 회전 방향 신호에 의해 회전 방향의 정역방향으로 제어하고, 펄스 운전 신호로 모터를 구동합니다.
2. 2방향 펄스 방식
2방향 펄스 방식은 정방향 펄스 운전 지령과 역방향 펄스 운전 지령 두 가지로 모터를 제어하는 방식입니다. 정방향 펄스 운전 지령에 의해 정방향으로 회전하고, 역방향 펄스 운전 지령에 의해 역방향으로 회전합니다.
3. 위상차 입력 방식
위상차 입력 방식은 두 개의 펄스 신호의 위상차로부터 회전 방향을 결정하는 방식입니다. 기준 펄스 신호가 90° 진행되면 정방향으로, 90° 지연되면 역방향으로 회전합니다.
모션 컨트롤러 선택 방법
모션 컨트롤러를 선정할 때 보간 제어가 중요합니다. 보간 제어는 여러 축 간의 동기 제어 방법을 말합니다. 모션 컨트롤러에는 직접 보간과 원호 보간 두 가지가 있습니다.
1. 직선 보간
직선 보간은 두 개의 모터를 동시에 제어하여 원하는 위치로 직선으로 이동시키는 제어입니다. 횡방향으로 이동시킨 후 종방향으로 이동시키는 것보다 대각선 방향으로 직선 이동하도록 CPU가 연산하여 제어합니다. 직선 보간을 이용하면 대각선 방향으로의 직선 이동이 가능하기 때문에 위치 결정에 필요한 시간을 단축할 수 있습니다.
2. 원호 보간
원호 보간은 2대의 모터를 동시에 제어할 때 CPU가 원호를 그리도록 연산하여 이동하는 제어입니다. 이동 경로가 직선이 아니기 때문에 직선 보간보다 목표 위치까지 시간이 오래 걸립니다. 그러나 원호 보간을 이용하면 경로상의 장애물을 피해 이동하는 것이 가능합니다.
모션 컨트롤러의 기타 정보
1. 모션 컨트롤러와 PLC의 특징
모션 컨트롤러는 사용자가 직접 작성한 프로그램으로 장비를 자동 제어한다는 점에서는 PLC와 유사하다. 모션 컨트롤러의 특징은 서보 시스템 제어에 적합하다는 점입니다.
모션 제어에는 PLC가 아닌 모션 컨트롤러가 사용되는 경우가 많습니다. 모션 컨트롤러의 장점으로는 다축 제어나 동기화 등 총 축 수가 많은 경우의 제어에 적합하다는 점을 들 수 있습니다.
PLC는 한 대로 제어할 수 있는 축 수가 제한되어 있지만, 모션 컨트롤러는 그보다 훨씬 더 많은 수의 축을 제어할 수 있습니다. 이 때문에 모션 컨트롤러는 정밀한 다축 제어가 필요한 산업용 공작기계나 로봇에 활용되고 있습니다.
2. 모션 컨트롤러와 PLC의 프로그램 처리
PLC와 모션 컨트롤러의 원리는 CPU의 처리 방식에 차이가 있는데, PLC는 실행할 때마다 프로그램을 한 줄씩 읽어들여 한 번에 한 줄씩 실행하는 멀티태스킹 제어입니다. 따라서 프로그램을 한 줄씩 읽어들이는 시간이 빠르기 때문에 복잡한 제어를 위한 연산 시간을 충분히 확보할 수 없는 것이 특징입니다.
반면 모션 컨트롤러는 PLC와 달리 프로그램을 한 줄씩 읽고 실행하는 것이 특징입니다. 따라서 PLC에 비해 1작업에 소요되는 연산 처리가 짧아 고속 처리가 가능합니다.
또한, 모션 컨트롤러는 프로그램 용량이 커져도 한 줄의 처리 시간에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 서보 모터 등 복잡한 시스템에서는 모션 컨트롤러가 더 빠른 속도로 처리할 수 있습니다.