케이블 컨덕터로 또는 케이블 컨덕터로부터 신호 입력 및출력의 프로그램된 제어를 위한 시스템 document_id A220623065232

복잡한 전기/전자 시스템들은 흔히 주문형 케이블(custom cable) 구성을 필요로 한다. 케이블들은 통상적으로 특정 어플리케이션을 위한 특별한 구성들이다. 홈 오디오와 소형 컴퓨터 시스템들과 같이 비교적 단순한 시스템들에서도, 통상적으로 다수의 상이한 케이블들이 요구된다. 산업용 제어 시스템들과 같이 더 큰 어플리케이션들에서는, 주문형 케이블 설계들의 수가 매우 많다. 자동화 플랜트(automotive plant) 등을 실행시키는 시스템들과 같은 산업용 제어 시스템들에서는, 제어 장치와 센서들과 액추에이터들 사이에 상호작용이 요구된다. 대응하는 연결들을 제공하는 장치는 입력 및 출력 시스템들이라고 언급될 것이다. 출력 시스템을 통해, 제어 시스템은 전등, 펌프, 밸브 및 다른 디바이스들을 켤 수 있다. 이와 유사하게, 입력 시스템을 통해, 제어 시스템은 푸시버튼(pushbutton)의 상태, 스위치가 온이나 오프 되는지의 여부, 또는 탱크가 차 있는지 또는 샤프트가 얼마나 빨리 회전하고 있는지를 감지할 수 있다. 프로그램가능한 논리 제어기(Programmable Logic Controller: PLC)와 같이 종래의 제어 시스템들에서, 제어 시스템의 사용자는 개개의 와이어 연결들을 이용하거나, 컨넥터화된(connectorized) 와이어 하네스들을 통해, 입력/출력 시스템들에 센서들과 액추에이터들을 전기적으로 연결한다. 산업용 제어 시스템들에 센서들과 액추에이터들을 연결하는 보편적인 방법은 터미널 블록(terminal block)을 매개로 개개의 와이어 연결들의 사용을 통해서이다. 터미널 블록들은 통상적으로 스크루-구동 클램프(screw-driven clamp)를 채택한다. 전기 와이어들의 절연은 단부로부터 제거되고, 그 후 나선(bare wire)이 스크루-구동 클램프 아래로 슬라이딩된다. 그 후, 스크루는 클램프 아래로 와이어를 조이고, 와이어와 터미널 블록 간에 전기적 연결을 행하도록 체결된다. 더욱이, 다양한 스프링 클램프들이 와이어를 유지하는데 사용되지만, 이들은 본질적으로 스크루-구동 클램프들과 동일하다. 도 1은 개별 와이어들(10)이 터미널 블록들(18)을 통해 3 개의 디바이스들, 전구(20), 스위치(22) 및 근접성 스위치(24)로 PLC(16)의 입력 및 출력 모듈들(12, 14)에 연결되는 방식을 도시한다. 근접성 스위치는 (통상적으로) 금속의 존재를 검출할 수 있는 보편적인 형태의 스위치이며, 전류를 차단하거나 통하게 함으로써 표시를 제공한다. 도 1에 예시된 방법의 단점은, PLC(16)의 입력 또는 출력 모듈들 상의 단자들(26, 28)이 전구나 스위치와 같은 부하의 용이한 연결을 용이하게 하도록 편리하게 배치되어 있지 않다는 것이다. 그 결과, 상당한 양의 주문형(custom) 핸드-와이어링(hand-wiring)이 상호연결들을 이루는데 수행되어야 한다. 또한, 전구나 근접성 센서와 같이 몇몇 액추에이터들과 센서들을 동력화하는 전원(30)으로부터의 전기는 전구나 스위치에 연결하기 위해 터미널 블록들(18) 상에 제공되어야 한다. 일반적으로, 종래의 출력 모듈들(12 및 14)은 전력을 스위칭하기만 하는 부하에 전력을 공급하지 않는다. 도 1에 예시된 구현과 주문형 와이어링 디자인은 시스템의 비용과 크기를 상당히 증가시킨다. PLC와 같은 산업용 제어 시스템을 부하에 연결하는 또 다른 방법은 커넥터화된 와이어 하네스 또는 케이블을 통해 수행된다. 도 2는 PLC(36)로부터 일 입력 모듈(32)과 일 출력 모듈(34)을 나타낸다. 입력/출력 모듈들(32 및 34)에는, 다양한 센서들과 액추에이터들을 연결하기 위해 케이블들(42 및 44)이 사용될 수 있는 각각의 커넥터들(38 및 40)이 구비된다. 불행하게도, 입력 또는 출력 모듈로부터의 케이블은 일반적으로 센서 또는 액추에이터에 바로 연결할 수 없으며, 이는 PLC(36) 상의 커넥터들(38 및 40)이 센서 신호를 수용하거나 액추에이터 전력을 제공하도록 거의 구성되지 않기 때문이다. 이러한 이유로, 도 3은 PLC 상에 커넥터들을 채택할 때, 센서 또는 액추에이터에 PLC를 연결하는 가장 보편적인 방법을 나타낸다. 도 3에서, PLC 입력(32) 및 출력(34) 모듈들로부터의 케이블들(40)은 제어 시스템에 연결하는 터미널 블록들(50)을 포함하는 회로 보드들(46 및 48)에 연결한다. 그러므로, 커넥터화된 케이블들이 채택되어도, 종래의 기술은 여전히 터미널 블록들과 같은 개별 와이어 연결들의 사용을 통해 연결을 행하여야 한다. 개별 와이어 연결들 없이 PLC와 센서 또는 액추에이터 간의 직접적인 연결을 행하는 것은 문제가 될 수 있다. 일 예시적인 상황으로는, 이미 커넥터가 구비된 디바이스에 PLC가 연결되어야 할 때이다. 이러한 디바이스에 PLC를 연결시켜야 할 필요성은 매우 흔히 있는 일이다. 통상적인 디바이스는 PLC에 연결되어야 하는 신호들을 연결하는 커넥터가 구비된 질량 유량 제어기(mass flow controller)이다. 이 경우, PLC 출력 모듈이 출력들만을 포함하고, PLC 입력 모듈이 입력들만을 포함하는 반면, 질량 유량 제어기는 두 입력들과 출력들을 나타내는 신호들을 포함한다는 사실로 인해 연결들이 복잡해진다. 문제를 더 악화시키는 것은, 몇몇 신호들이 - on/off로 - 이산(discrete)되어 있고, 아날로그 신호들을 계속 변동시킨다는 것이다. 또한, 질량 유량 제어기는 유량 제어기 커넥터에 전력 공급기 전압과 복귀값(return)/접지값의 인가를 필요로 한다. 일반적으로, 종래의 방법들과 장치는 질량 유량 제어기들 및 전력 공급기들과 같이 이종(disparate) 디바이스들의 가변 포맷들에 PLC의 고정 포맷을 연결시키도록 설계되고 생성된 주문형 케이블 하네스들의 이용을 필요로 한다. 복잡한 와이어 하네스들을 설계, 제조 및 설치하는데 있어서의 어려움이 너무 커서, 센서들과 액추에이터들에 PLC들을 연결하는데 있어서 널리 퍼진 방법은 개별 와이어 연결들과 터미널 블록들을 통하는 것이다. 도 4a 및 도 4b는 통상적인 비-표준형 케이블 구성의 2 개의 예시들을 나타낸다. 도 4a에서, 각각의 와이어들(52 및 54)은 커넥터(56) 상에서 커넥터(58)와 상이한 핀을 연결한다. 도 4b의 케이블은 일 단부 상에 2 개의 커넥터들(60 및 62)을 갖고, 다른 단부 상에 단일 커넥터(64)를 갖는다.