PLC 입력/출력 기본 원리 이해하기

PLC 입력/출력 기본 원리 이해하기

프로그램 가능 논리 제어기(Programmable Logic Controller, PLC)는 자동화 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 공장, 제조업, 건설 및 다양한 산업에서 기계와 프로세스를 제어하는 데 사용되며, 입력과 출력을 통해 데이터를 처리하고 작업을 실행하죠. PLC의 입력/출력 기본 원리에 대해 알아보고, 이를 통해 자동화 시스템이 어떻게 동작하는지 이해해보겠습니다.

 

PLC란 무엇인가?

PLC는 디지털 컴퓨터의 일종으로, 산업 환경에서 자동화된 작업을 제어하는 데 특화된 장치입니다. PLC는 실시간으로 다양한 입력 신호를 처리하고, 이를 바탕으로 프로그래밍된 논리대로 출력 신호를 생성하여 기계나 프로세스를 제어합니다. 이러한 입력과 출력의 상호작용을 통해 기계적 작업을 효율적으로 수행하게 됩니다.

 

PLC의 구성 요소

PLC는 크게 세 가지 구성 요소로 나눌 수 있습니다:

• 입력 장치: 센서, 스위치 등 외부 신호를 수집
• 중앙 처리 장치(CPU): 입력 신호를 분석하고, 제어 프로그램에 따라 처리
• 출력 장치: 모터, 램프, 밸브 등 명령을 수행하는 액추에이터 제어

 

PLC의 입력 원리

PLC의 입력 장치는 외부의 물리적 신호를 수집하여 PLC로 전달합니다. 일반적으로 디지털 입력과 아날로그 입력으로 나뉘며, 각각의 역할이 다릅니다.

디지털 입력

디지털 입력은 이진 신호를 처리합니다. 이는 0 또는 1의 상태를 나타내며, 스위치, 버튼, 센서 등에서 오는 신호를 받습니다. 예를 들어, 어떤 버튼이 눌리면 1로 인식되고, 버튼이 눌리지 않으면 0으로 인식됩니다.

• 예시: 스위치가 켜지면 1, 꺼지면 0

아날로그 입력

아날로그 입력은 연속적인 값을 처리합니다. 온도, 압력, 속도 등 물리량을 측정하는 센서에서 받은 신호를 변환하여 PLC가 이해할 수 있는 형태로 전달합니다. 20mA와 같은 범위를 갖는 값일 수 있습니다.

• 예시: 온도 센서에서 전달된 값이 0°C에서 100°C까지 측정 가능

입력 신호의 처리

PLC는 입력 신호를 받으면, 이를 메모리의 특정 위치에 저장합니다. 각 입력 신호는 고유한 주소를 가지며, PLC 프로그램은 이 주소를 참조하여 입력 상태를 확인합니다. 입력 신호에 따라 특정 작업이 필요할 경우, CPU는 미리 작성된 프로그램에 따라 적절한 출력을 생성합니다.

 

PLC의 출력 원리

PLC의 출력 장치는 CPU가 처리한 결과를 바탕으로 기계나 장비에 명령을 전달합니다. 출력은 역시 디지털 출력과 아날로그 출력으로 나뉩니다.

디지털 출력

디지털 출력은 On/Off 신호를 제어하는 역할을 합니다. PLC가 모터, 밸브, 램프 등의 장치를 켜거나 끌 때 사용됩니다. 예를 들어, 일정 조건이 만족되면 모터를 작동시키거나, 경고등을 켜는 등의 동작을 수행합니다.

• 예시: 모터가 동작 중이면 1, 정지 상태이면 0

아날로그 출력

아날로그 출력은 연속적인 값을 출력합니다. 이 출력은 변수 제어가 필요한 장치에서 사용되며, 예를 들어 속도를 제어하거나, 특정 온도를 유지하는 데 활용됩니다.

• 예시: 4mA에서 20mA의 전류를 출력하여 속도 제어

출력 신호의 작동

PLC가 명령을 처리한 후, 출력 장치에 신호를 보내어 해당 장비가 작동하게 됩니다. 각 출력 장치에도 고유한 주소가 있으며, 프로그램은 이 주소에 값을 할당하여 신호를 보내고 제어할 수 있습니다. 출력은 스위칭 신호처럼 즉각적인 반응을 요구할 수도 있고, 아날로그 신호처럼 미세한 조정이 필요할 수도 있습니다.

 

입력과 출력의 상호작용

PLC 시스템에서 입력과 출력은 실시간으로 상호작용합니다. 예를 들어, 센서에서 온도 값이 입력으로 들어오면, PLC는 이 값을 프로그램과 비교하여 필요 시 히터를 켜거나 끄는 출력을 생성할 수 있습니다. 이러한 상호작용을 통해 공장의 기계나 프로세스는 자동화되어 운영됩니다.

예시: 간단한 자동화 시스템

1. 센서가 온도를 측정(입력)
2. PLC는 온도가 설정 범위 내에 있는지 확인(프로그램 처리)
3. 온도가 설정 범위를 초과하면 경고등을 켜거나 팬을 작동(출력)

 

마무리

PLC의 입력과 출력 원리는 자동화 시스템의 핵심입니다. 입력을 통해 외부 정보를 받아들여, 프로그램에서 정해진 논리에 따라 출력을 생성함으로써 기계를 제어하는 것이 PLC의 역할입니다. PLC를 이해하면 공장의 자동화 프로세스를 보다 효율적으로 설계하고 관리할 수 있습니다.

 

자주 묻는 질문 (Q&A)

Q1. 디지털 입력과 아날로그 입력의 차이는 무엇인가요?

디지털 입력은 이진 신호(0 또는 1)만을 처리하는 반면, 아날로그 입력은 연속적인 값을 처리합니다. 디지털은 스위치나 버튼과 같은 On/Off 신호에 사용되고, 아날로그는 온도나 압력과 같은 변수를 측정하는 데 사용됩니다.

Q2. PLC는 어떻게 여러 입력을 동시에 처리할 수 있나요?

PLC는 여러 입력 신호를 동시에 처리할 수 있습니다. 각 입력은 메모리의 고유 주소에 저장되고, 프로그램이 이를 참조하여 동시에 또는 순차적으로 처리합니다.

Q3. 출력 신호는 어떻게 제어되나요?

PLC의 출력 신호는 프로그래밍된 논리에 따라 제어됩니다. 특정 조건이 충족되면, PLC는 출력 장치에 신호를 보내어 기계나 장비를 제어합니다.

Q4. 아날로그 출력의 예는 무엇인가요?

아날로그 출력은 모터 속도 제어, 조명 밝기 조절, 온도 조절 등에 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 팬의 속도를 50%로 설정하는 아날로그 신호를 출력할 수 있습니다.

Q5. PLC는 어떤 산업에서 주로 사용되나요?

PLC는 제조업, 식품 가공, 건설, 에너지, 교통 등 다양한 산업에서 사용됩니다. 자동화된 기계 제어와 공정 관리가 필요한 곳에서 필수적인 장치입니다.