PLC 프로그램과 메모리 체계와 데이터 단위 및 표현 방식

PLC 프로그램과 메모리 체계와 데이터 단위 및 표현 방식

PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 자동화 시스템에서 중요한 역할을 하고있으며, 각종 데이터를 처리하여 제어 작업을 수행하죠. PLC의 프로그램은 메모리에 저장된 데이터를 기반으로 명령을 실행하고, 이러한 데이터는 다양한 단위로 저장되고 표현된답니다. PLC 메모리에서 데이터를 처리하는 최소 단위는 비트(bit)이며, 이를 기반으로 다양한 데이터 단위를 조합해 사용할 수 있답니다. PLC의 메모리 체계와 데이터 단위에 대해 자세히 살펴보는 시간을 가져볼텐데요. 메모장과 펜을 준비해주시기 바랍니다.

1. PLC 프로그램과 메모리

PLC의 프로그램은 메모리에 저장된 데이터를 처리하기 위해 구성된 일련의 명령어로 이루어져 있습니다. CPU는 메모리에 저장된 데이터를 참조하여 프로그램을 실행하고, 제어 작업을 수행합니다. 프로그램 메모리는 데이터를 저장하고 실행하는 데 필요한 중요한 도구로, PLC 시스템의 핵심적인 역할을 담당합니다.

PLC의 메모리에서 데이터를 표현하는 가장 기본적인 단위는 **비트(bit)**입니다. 비트를 조합하여 더 큰 데이터 단위로 확장할 수 있으며, 그에 따라 데이터 처리의 범위도 달라집니다. 비트는 0과 1로 구성된 2진수 값을 표현하며, 이를 여러 개 조합하여 더 큰 단위를 만들 수 있습니다.

2. 데이터 단위

PLC에서 데이터를 처리하는 다양한 단위는 비트(bit), 니블(nibble), 바이트(byte), 워드(word), 더블 워드(double word) 등으로 나뉩니다. 각 단위는 표현할 수 있는 데이터의 크기와 범위가 다릅니다.

① 비트(Bit)

비트는 PLC에서 데이터를 표현하는 가장 작은 단위입니다. 비트 데이터는 접점이나 코일과 같은 요소를 On/Off로 제어할 때 주로 사용되며, 1비트는 0 또는 1로 표현됩니다. 비트 데이터는 입력/출력 처리를 통해 메모리 내에서 1비트 단위로 처리됩니다.

② 니블(Nibble) 및 바이트(Byte)

니블은 4비트가 모여 구성된 단위입니다. 1비트로는 2가지 상태(0과 1)를 표현할 수 있지만, 4비트로 구성된 니블은 **16가지 수(0~15)**를 표현할 수 있습니다.

**바이트(Byte)**는 8비트로 이루어진 단위입니다. 바이트는 2^8의 값을 가질 수 있어 총 **256가지 수(0~255)**를 표현할 수 있습니다. 하지만 부호가 포함된 경우, 즉 음수와 양수를 모두 표현할 때는 범위가 -128에서 127까지로 좁아집니다. 따라서 바이트는 주로 소형 데이터를 처리할 때 사용되며, 여러 비트 데이터를 결합해 더 큰 범위의 값을 표현할 수 있습니다.

③ 워드(Word)

**워드(Word)**는 16비트로 구성되며, 2바이트로 이루어진 데이터 단위입니다. 워드는 더 많은 수를 표현할 수 있으며, 10진수로 0에서 65,535까지 표현할 수 있습니다. 그러나 부호가 포함된 경우에는 -32,768에서 32,767까지 표현 가능합니다. 워드는 PLC에서 주로 대규모 데이터를 처리할 때 사용되며, 16진수로는 0~FFFF까지의 값을 가질 수 있습니다.

④ 더블 워드(Double Word)

**더블 워드(Double Word)**는 32비트, 4바이트로 구성된 데이터 단위입니다. 더블 워드는 훨씬 더 많은 데이터를 저장할 수 있으며, 10진수로 0에서 4,294,967,295까지, 부호를 포함하면 -2,147,483,648에서 2,147,486,647까지의 값을 표현할 수 있습니다. 더블 워드는 복잡한 계산이나 대규모 데이터를 처리할 때 주로 사용됩니다.

3. 데이터 표현 방식

PLC는 컴퓨터와 마찬가지로 2진수(Binary) 체계를 사용하여 데이터를 처리합니다. 컴퓨터는 2진수 체계만 이해하고 제어할 수 있기 때문에 모든 데이터는 비트 단위로 나뉘어 처리됩니다. 예를 들어, 1바이트는 8비트로 구성되며, 2진수로 표현할 때는 '10111011'과 같은 형태로 나타납니다.

이 데이터는 각 자리에 2의 제곱수를 할당하여 표현됩니다. 예를 들어, '10111011'이라는 2진수는 제일 오른쪽 자리부터 2^0, 2^1, 2^2 순서로 계산됩니다. 이러한 방식을 통해 10진수나 16진수 데이터를 2진수로 변환하여 처리할 수 있습니다. PLC는 이러한 2진수 체계를 사용해 데이터를 저장하고, 제어 시스템에 맞게 다양한 작업을 수행합니다.

4. 데이터 활용 및 변환

PLC에서 데이터는 10진수(Decimal), 16진수(Hexadecimal), 2진수(Binary) 등으로 변환하여 사용할 수 있습니다. 일반적으로 사람은 10진수를 주로 사용하지만, PLC나 컴퓨터는 2진수 체계를 사용하기 때문에 이러한 데이터를 변환해 처리하는 과정이 필요합니다. 예를 들어, 10진수 255는 2진수로 변환하면 '11111111'로 표현되며, 이는 1바이트의 최대 값에 해당합니다. 마찬가지로 16진수는 'FF'로 변환됩니다.

정리

PLC의 메모리 체계와 데이터 단위는 산업 자동화에서 매우 중요한 역할을 한다고 배웠습니다. 비트, 니블, 바이트, 워드, 더블 워드와 같은 다양한 데이터 단위를 사용하여 복잡한 제어 시스템을 운영하며, 이러한 데이터를 2진수로 표현하여 처리하죠. 각 단위는 처리할 수 있는 데이터의 크기와 범위가 다르기 때문에, 적절한 단위를 선택하여 효율적으로 데이터를 처리하는 것이 중요한데요. 또한, PLC는 이러한 데이터를 변환하고 저장함으로써 제어 시스템에서의 작업을 성공적으로 수행할 수 있답니다.

PLC의 메모리와 데이터 단위는 공장 자동화, 산업 제어 시스템 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며, 이를 이해하고 적절히 활용하는 것이 효율적인 시스템 운영의 핵심이 아닐까싶네요.