PLC란 무엇인가? 스위칭 동작, 디바이스 순서

 PLC는 오늘날 설비의 자동화와 고능률화의 요구에 따라서 적용 범위는 확대가 되고있다. 특히 공장 자동화 그리고 FMS에 따른 PLC의 요구는 과거 중규모 이상의 릴레이 제어반 대체 효과에서 현재 고기능화, 고속화의 추세로 소규모 공장 기계에서 대규모 시스템 설비에 이르기까지 적용이 되고있다. 지금부터 자세히 알아보도록 하겠다.

 

PLC란 무엇인가?

 PLC란 'Programmable Logic Controller'를 줄인 말이다. 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통하여 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램이 가능한 메모리를 사용하고 여러가지 종유의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 동작의 전자 장치이다. 여러가지 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 동작의 전자 장치를 의미한다. 이미지에서 확인할 수 있듯 전기 판넬에서 릴레이, 타이머, 카운터, MC 등 아직은 PLC를 사용하지 않고 제작한 컨트롤 판넬이다. 다음과 같이 프로그램을 사용하지 않고 동작시키는 것을 릴레이 제어라고 하는데, 릴레이 제어는 시퀀스 제어라고도 표현한다. 릴레이 제어는 비교적 간단한 설비 구동 시 저렴한 가격으로 제어를 할 수 있다는 것이 장점이지만 추가적으로 디바이스 확장을 할 경우에는 판넬의 부피가 커지고 전기선을 다시 연결해야하며 제거되어야 하므로 작업이 번거롭고 시간이 아주 오래 걸린다. 반대로 PLC 제어일 경우에는 PLC 카드를 추가로 사용하여 아주 간단하게 확장을 시킬 수 있다. 릴레이 제어(시퀀스 제어)의 고장 시에는 원인을 찾기 힘들고 뒤처리가 번거롭다. 반대로 PLC 제어는 에러 발견 및 조치가 아주 간편하다.

 PLC는 릴레이 제어의 문제점이었던 설비와 디바이스가 많아질수록 컨트롤하는 판넬 부피가 커지고 판넬이 클수록 에러 조치 및 확장이 어려운 것을 가단하게 대체할 수 있다. PLC는 프로그램 제어가 가능하도록 한 자율성이 높은 제어 장치를 뜻한다.

 

모든 전기 컨트롤 동작은 스위칭 동작

 스위칭 동작이라고 불리는 전기 컨트롤 동작은 아주 간단하다. 초등학생 또는 중학생 때 과학시간에 배운 내용이 기본이 된다. 예를 들어서 램프에 불이 켜지도록 작동하려면 어떻게 해야하는가? 스위치가 아직 붙어 있지 않기 때문에 당장에는 점등이 되지 않을 것이다. 하지만 여기서 아주 중요한 것이 있다. 콘센트에서 전기선이 두 가닥이 나가고 있으며, 이 중 1개는 스위치로, 나머지 1개는 램프로 들어가고 있는데, 중요한 것은 램프에 전기 1개가 계속 흘러 들어가고 있다는 것이다. 대부분의 전기 기기는 전원 2개가 들어가야 동작을 할 것이다. 전기의 동작 기본인 스위칭 동작을 알아두어야 한다. 릴레이 제어, PLC 제어 등 모든 전기 컨트롤 동작은 이 스위칭 동작을 기본으로 움직이는 것이다. 이제 스위칭 동작이 얼마나 많이 있느냐에 따라 시퀀스 판넬이 커지고 작아지는 것이며, PLC의 카드가 늘어나고 줄어들게 되는 것이다.

 우리가 일상생활에서 사용하는  키보드, 마우스 버튼, 형광등 스위치, 자판기 스위치 등 대부분이 A접점 스위치를 사용한다. B접점은 일상생활에서는 잘 볼 수 없지만, 설비에서 비상 정지 스위치, MC, 릴레이 등에서 볼 수 있다. A접점은 평상시 열린 접점(Normal open, no)라고 불리며, B접점은 평상시 닫힌 접점(Normal close, nc) 등으로 말할 수 있다.

 

디바이스 순서

PLC 프로그래밍 및 결선을 하기 위해서 꼭 알아두어야 할 것은 디바이스 순서이다. 처음에는 이해가 잘 안될 수 있지만, 계속해서 반복하여 읽고 이해를 해두어야 한다. 그만큼 중요한 내용이다. PLC는 모듈 형식으로 입력카드와 출력카드를 여러 개 확장할 수 있다. 실제로 PLC 모듈형을 살펴보면 왼쪽부터 전원부, CPU부, 입력부, 출력부 순서로 꽂혀 있을 것이다. 한개씩은 모듈이라고 부르지만 보통은 입력카드 그리고 출력카드라고 한다. 입력카드와 출력카드는 항상 같을 필요는 없다. 입력카드 1개에 출력카드 3개가 될 수 있으며, 입력카드 3개에 출력카드 1개 또는 입력카드 1개에 출력카드 1개 등 카드 전체 개수와 입력, 출력카드의 개수는 달라도 상관은 없다. 입력카드와 출력카드를 꽂을 때 중요한 것은 우선 입력카드를 왼쪽에 몰아서 꽂고 그 다음에 출력카드를 꽂아야 하는 점이다. 그 이유는 나중에 프로그래밍할 때 헷갈리기 때문이다. 입력카드와 출력카드를 구분하는 방법은 따로 결선 과정에서 설명하겠지만 우선 입력카드에 파란색으로 입력되어있고 출력카드는 보통 주황색으로 나와 있다. 이것으로 간단하게 입력 및 출력카드를 구분할 수 있다.

프로그래밍을 하다보면 P, M, T, C와 같은 명령어를 많이 사용하게 된다. 명령어 각각의 뜻은 다음과 같다. P는 입력 또는 출력을 의미한다. M은 PLC 내부의 릴레이(스위치)를 의미한다. T는 타이머를 의미하고 C는 카운터를 의미한다. 프로그래밍할 때 P 등의 명령어는 16진수를 사용하는데, 10진수는 사람이 일상에서 사용하는 0부터 9까지 10개의 수를 사용한다. 2진수는 0에서 1까지 2개를 사용하기 때문에 2진수라고 한다. 16진수는 0에서 F까지이다.