PLC 및 PC제어(4) - PLC 개요

PLC 및 PC제어(4) - PLC 개요

아름돌이 2020. 12. 8. 21:08

PLC란 무엇인가?

PLC는 Programmable Logic Controller의 줄임말로 말 그대로 프로그래밍이 가능한 논리 제어 장치를 일컫는 말입니다. 스위치나 센서 등으로 입력을 받은 후에 CPU에서 연산이 일어나고 이 연산에 따라 순차적으로 출력이 제어됩니다. 제 포스팅에서도 보시다시피 예전에는 릴레이로도 순차제어를 많이 했으나, 유지보수 측면에서 릴레이 제어보다는 PLC 제어가 더 뛰어납니다. 속도나 안정성 측면에서도 PLC가 더 우세합니다. 또한 PLC는 카운터, 딜레이, 연산 등이 용이하다는 장점이 있습니다. 그렇다면 PLC라는 것의 실물은 대체 어떻게 생겼을 까요?

PLC 구성 요소

PLC는 대표적으로 모듈형을 사용하며 다양한 기능을 하는 모듈을 끼워 원하는 시스템을 구성합니다.

1) 베이스 모듈

Q Series Base Module

베이스 모듈은 컴퓨터의 메인보드와 같은역할을 합니다. 각각의 모듈이 들어갈 수 있는 자리가 나있으며 각 모듈을 고정시켜주고 전원을 공급하며 데이터를 전달하는 역할을 합니다.

2) 전원 모듈

Q Series Power Module

전원을 공급해주는 전원모듈입니다. 전원 모듈을 열어 보면 다음과 같이 생겼습니다. Frame Ground와 이어주는 FG와 전원 필터의 접지 단자인 LG(Line Ground) ERR가 발생하였을 때 전원이 출력되는 ERR단자와 전원모듈에 입력을 주는 부분 L, N 부분이 있습니다.

3) CPU모듈

실질적으로 연산이 일어나는 모듈입니다. 래더 프로그램에서 짠 시퀀스 연산이 이곳에서 이루어지며 입력 모듈에서 받아온 신호를 바탕으로 출력이 나가게 됩니다.

Q Series CPU Module 4) 입력모듈

입력 모듈은 스위치나 센서 같은 입력 신호를 받아 CPU에 전달하는 역할을 하는 모듈입니다.

Q Series Input Module

제가 사용하는 모듈은 Common을 (+)로 사용하는지 (-)로 사용하는지에 따라 플러스 코먼과 마이너스 코먼 타입으로 나뉘게 됩니다. 또한 입력 모듈 내부에는 포토커플러가 있어 빛을 통하여 전기신호를 전달하게 됩니다. 이때 마이너스 코먼의 경우 (+) 신호가 포토커플러에 인가되어야 하며 PNP타입의 센서를 사용하면 되고 반대로 플로스 코먼의 경우 (-) 신호가 포토커플러에 인가되어야 하므로 NPN타입의 센서를 사용하여야 합니다. 센서가 다를 경우 아래 포스팅을 참고하시길 바랍니다.

2020/11/08 - [지능형 스마트 팩토리/센서 활용기술] - 센서 활용 기술(4) - 릴레이를 활용하여 NPN으로 PNP출력을 내보기

센서 활용 기술(4) - 릴레이를 활용하여 NPN으로 PNP출력을 내보기

4) 출력 모듈

출력 모듈은 CPU에서 처리된 신호를 내보내는 역할을 합니다.

Q series Output Module

싱크 타입과 소스 타입 출력으로 나뉘게 되는데, 싱크 타입의 경우 NPN출력을 하게 되며 소스 타입의 경우 PNP출력을 하게 됩니다.

5) 전체 구성

이렇게 구성된 PLC 모듈들이 합쳐져 하나의 PLC로 기능하게 됩니다. 여기에 미쯔비시의 경우 인텔리전트 모듈이라는 특수모듈을 사용하여 시스템을 원하는 대로 구성할 수가 있습니다.

마치며

PLC가 어떤 역할을 하고 어떻게 구성되어있는지에 대해서 알아보았습니다. 그러면 다음 포스팅에서는 미쯔비시사의

GxWorks 소프트웨어를 소개하고 간단한 레더를 짜보는 시간을 갖도록 하겠습니다.

 

시퀀스 릴레이 제어와 PLC 제어 장단점

1s 2020. 11. 6. 00:01

시퀀스 제어는 공장이나 사회 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있습니다.
릴레이 제어 방식과 PLC 제어 방식은 가장 널리 보급된 시퀀스 제어 방식인데요, 이것의 장단점에 대해 알아봅시다.

컨트롤 판넬

릴레이 제어

릴레이 제어는 다른 말로 유 접점 시퀀스 제어라고도 하는데요, PLC 제어의 뿌리가 되는 제어 방식이므로 먼저 알고 넘어가는 게 좋습니다.

이 방식은 기계적인 접점과 케이블로 구성된 회로입니다.

흔히 알고 있는 릴레이와 타이머를 중심으로 구성한 제어 방식입니다.

FAB 자동화가 도입되기 전이던 몇십 년 전의 공장은 이러한 릴레이를 다수 이용하여 돌아갔습니다.

물론 지금도 간단한 제어가 필요한 곳에는 사용되고 있습니다.

 

릴레이 방식 장점

- 설계 및 시공 비용이 저렴하다.

사실 비용을 제외하면 PLC 방식에 비교해서 다른 장점을 찾기는 어렵습니다만, 시퀀스 제어 자체가 저비용으로 생산량을 극대화하기 위한 것이므로 비용 절감의 측면은 매우 중요합니다.

물론 일정 규모 이상의 제어회로를 구성한다고 가정하면, PLC 제어 방식이 더 저렴합니다.

 

릴레이 방식 단점

- 회로의 수정이 필요한 경우 배선과 각종 릴레이나 타이머 같은 기기류의 변경이 필요하므로 비효율적이다.

- 복잡한 제어를 할 경우 많은 부품들과 배선이 필요하므로 공간의 제약을 받는다.

- 릴레이의 반복동작에 따라 기계적 수명이있다.

- 릴레이나 MC 등 기기가 동작할 때 소음이 발생한다.

- 트러블 발생 시 복잡한 연결구조로 인해 파악하기 어렵다.

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PLC 제어

점점 산업이 고도화되면서 복잡한 제어가 필요하게 되었고, 이러한 릴레이 제어 방식의 단점을 해결하기 위해 PLC (Programmable Logic Controller) 방식이라는 컴퓨터와 프로그램으로 구성된 제어 방식이 도입되었습니다.

PLC는 전용 소프트웨어를 통해 제어 회로를 프로그래밍합니다.

쉽게 말해 가상의 릴레이 시퀀스 회로를 만드는것이므로, 공간이나, 접점수 같은 물리적인 제약을 받지 않습니다.

이러한 장점으로 산업 자동화의 빠른 발전을 이뤄냈습니다.

 

PLC 제어 장점

- 배선이나 릴레이 등 물리적인 변경점 없이 제어회로의 수정이 가능하다.

- 각종 센서들을 통해 시각화, 수치화 할 수 있다.

- 복잡한 배선이 필요없으므로 설계 시간이 줄어든다.

- PLC 자체의 고장률이 낮으므로 높은 신뢰성을 가진다.

- 한번 프로그램 설계를 하면, 같은 설비를 쉽게 만들 수 있다.

- 시뮬레이션이 가능하다.

 

PLC 제어 단점

- 제조 회사마다 각기 다른 언어의 소프트웨어를 제공한다.
(언어의 규격화가 되어있지 않다)

- 프로그래밍이 복잡하기 때문에, 설계 및 트러블 대응할 수 있는 사람이 제한적이다.

- PLC 자체의 고장 시 원인 파악이 어렵다.

 

정리

거의 모든면에서 PLC 제어 방식이 우월하지만, 그렇다고 항상 PLC 방식이 좋은 것은 아닙니다.

농지에서 간단한 양수기를 구동하는데, PLC 제어는 비효율적입니다.

또한, PLC도 언제든지 고장날 수 있는 전자기기의 하나에 불과하기 때문에, 안전과 관련된 회로는 유 접점 제어 방식으로 사용하여 2중 인터락을 구현하는 경우가 많습니다.

응급 상황 시 PLC가 고장났다면 물리적으로 전류를 차단할 수 있어야 합니다.

그렇기 때문에 적재적소에 PLC 방식과 릴레이 방식을 조합하여 설계하는 것이 중요하다고 볼 수 있습니다.

출처: https://k-issue.com/26 [가성비충]

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