기계, 설비, 기기 등 자동화에 중요한 역할을 하는 PLC는 제조현장의 곳곳에서 활약을 하고 있다.
사물인터넷(IoT)기술과 조합한 PLC의 개요와 특징을 사례를 통하여 소개한다.


PLC(시켄서)

PLC（programmable logic controller）、「PLC（시켄서）」는、기계나나 장치를 자동제어하는데 필요하다. 프로그램화된 컴퓨터를 말한다. 다른 이름으로 시켄서라고도 부른다.
PLC와 시켄서는 기본적으로 동의어로 넓게 사용되고 있다.
PLC(시켄서)의 외관은 메이커마다 다르다.
베이스 유닛에 필요한 요구에 따라 커스터마이즈한 타입과, 납품시에 완성하는 장방형 타입 등 다양하다.
기본 전원에서 작동하고 센서를 입출력 단자대에 달아 사용하게 된다.
또한, 확장 유닛과 조합하면 네트워크나 아날로그 신호의 입출력도 가능하다.


PLC(시켄서)의 종류

PLC는 패키지타입과 빌딩브록 타입 2종류이다.
패키지타입은 컴팩트 타입이라고도 하며, 입력, CPU연산, 메모리, 전원, 출력이 하나로의 세트로 구성되어있는 PLC이다.
기본적으로, 빌딩블록보다 저렴하고 소형으로 설치하기 쉽다.
빌딩블록타입은 입력이나 출력이 독립되어 있는 PLC이다.
이용자가 각 부분을 자유롭게 선택, 조합하여 사용할 수 있다.
각 부분을 증설하기 쉽고, 원하는 사양을 실현하기 쉬운 특징이 있다.
그러나, 각 부분을 선택하거나 조합하는데 있어 어느 정도의 지식이 필요 필요하다
PLC의 기본 구조는 일반적인 컴퓨터와 비슷하다.
주로, 입력부, CPU연산부, 메모리부, 전원부, 출력부 5개의 유닛으로 구성되어 있다.
입력부는 각 종 신호를 받으며, CPU연산부는 신호처리와 논리연산을 한다. 연산결과는 출력부를 통하여 다른 기기로 송신된다.
메모리부는 정보를 기억하고 전원부는 전력공급을 담당한다.
이 중에 어느 하나에 문제가 있어도 기능하지 않는다.


PLC 용도

PLC의 용도는 다양하다. 생산라인의 FA시스템과 각 종 기계장치에서 활약하고 있다.
또한, 우리 생활 주변에서도 사용되고 있다. 전자동 세탁기, 에어컨, 자동도어, 신호기, 자동판매기, 보일러, 자동판매기 등에도 사용되고 있다.
과거에는 시작과 종료를 제어하는 비교적으로 단순한 기계작동에 사용되었으나, 점 점 진화되어 복잡한 신호처리와 데이터의 자동수집 등 대규모 제어기기에도 사용되고 있다.

PLC는 릴레이 회로, 릴레이 제어의 대체품으로 개발되었다. 릴레이 회로와 릴레이 제어에 대하여 간단히 알아보자.

릴레이 회로와 릴레이 제어는 입력된 전기 신호를 릴레이로 유지하면서 모터를 움직이는 역할을 한다.
그런데, 릴레이 회로와 릴레이 제어는 동작을 변경하는데 시간이 걸리는 약점이 있다. 릴레이는 제어판에 설치되어 있어서 배선을 변경할 경우에 복잡한 작업이 따른다. 더욱이, 릴레이 회로와 제어의 경우 단추의 갯수나 릴레이 기기에 설정된 수치, 조건과 일의 동작 수 만큼 전자릴레이와 전자타이머가 필요하다.
때문에 설정을 변경하거나 기능을 확대할 경우 일이 번거롭고 릴레이 회로가 복잡하고 대형화된다. 그래서 회로설치에 각 전자제어기기의 이용방법이나 접속방법에 높은 기술이 요구된다


PLC의 제어 시스템과 동작

그러면, 왜 릴레이회로와 릴레이 제어 대신에 PLC가 사용되었을까? 　그 이유를 알기 위해 PLC의 시스템을 살펴보자.
PLC는, 시켄스라고도 부른다. 시켄스(Sequence)는 단어의 뜻 그대로 “연속해서 일어나는 순서”를 제어하는 장치이다.

예를 들어,
엘리베이터 버튼 1F을 누르고, 8F을 누른 후 또 4F을 눌렀다고 하자. 그러면, 다음과 같이 작동한다.
1. 1F에서 문이 15초간 열린 후, 닫힌다.
2. 8F을 향하여 올라간다.
3. 4F에서 일단 정지하여 15초간 열리고 닫힌다.
4. 8F을 향하여 올라간다.
이러한 움직임은, PLC(시켄서)가 그 신호를 기기에서 계측한 수치나 조건으로 인식하고, 미리 짜여진 프로그램에 따른 결과이다. 이처럼, 다양하고 복잡한 동작을 자동으로 수행하는 것이 PLC이다.


PLC의 장점

복잡한 동작을 릴레이 회로, 릴레이 제어로 실현하려면 앞서 설명했듯이 매우 번잡하다.
한편, PLC의 경우 아주 간단히 프로그램을 변경할 수 있다.
코스트적으로도 PLC는 저렴하다.
한편, 마이콤 같은 경우는 일단 기기를 정지시켜야 하지만, PLC는 동작 중이어도 수정이 가능하다. 생산라인에서는 생산성을 유지하면서 수정 가능한 것이 큰 장점 중의 하나이다.


PLC프로그램의 종류

PLC프로그램은 다음과 같은 종류가 있다.

• 라다방식.
• SFC방식
• 플로챠트방식
• 스텝라다방식

이것 중 가장 많이 사용되고 있는 것이 라다방식이다. 즉, PLC로 설비를 제어할 경우, 라다도를 이해하고 있어야 한다. 라다도를 이해하지 못하면 PLC의 전기부분을 설계하기 어렵다.
라다도는 다른 프로그램언어와 달리 약간 특수한 언어이다. 따라서, 일반적인 언어로 프로그래밍하는 사람에겐 익숙하지 않을 수도 있다. 라다도는 릴레이 제어의 연장선 상에 있어 PC로 전자릴레이나 전자타이머를 사용한 릴레이 회로를 설계하므로시켄스 제어하고 있는 느낌이 든다.
따라서, 릴레이 시켄스를 이해하고 있으면 라다도 프로그램의 습득이 용이하다고 생각한다.
일반적인 프로그램 이외에 마스터 콘트롤, 마스터 콘트롤세트와 같은 응용명령이 있다.
실제로 각 메이커의 PLC 메뉴얼을 보면 개별적으로 알아보는 과정이 포함되어 있다.


PLC와 마이콤 비교


자동제어라 하면 마이콤을 생각하는 분이 많다. 그러나, 마이콤을 정상적으로 작동시키려면 전원이나 노이즈제거용 회로를 넣어야 한다. PLC는 이러한 회로가 1세트로 이루어져 있다. 그래서, 마이콤과 달리 동작 중에도 프로그램을 부분적으로 변경할 수 있다.
또한, 최근의 PLC에는 통신할 수 있는 유닛과 아날로그출력과 같은 확장 유닛을 추가할 수 있다. 기본 유닛을 커스터마이즈할 수 있는 점은 큰 장점이 된다.
그러나, 추가 확장 유닛의 유무와 관계없이 최근 PLC는 고가인 점이 단점이라 할 수 있다. 마이콤에 비해 이니셜 코스트가 많이 든다.
PLC는 생산라인의 조립이나 시험하는 전용 생산기기에 사용되는 반면, 마이콤은 양산품인 가전제품에 흔히 이용되고 있다.


PLC활용 제안과 효과


공장의PLC를 네트워크에 접속, 폼푸와 같은 기기의 가동상태를 원격으로 모니터링하면 보수점검요원의 순찰 업무가 필요 없게 된다.
따라서, 순찰 작업부하가 없어져 보다 고부가가치적인 일에 전념할 수 있다.
또한, 폼푸(기기)의 오수 배수 상황을 상세히 기록할 수 있을 뿐 아니라 실시간으로 기기의 상황을 모니터링하게 된다.
데이터를 수집하여 분석하는 것만으로도 기계나 설비의 기기가 움직이는 경향을 알 수 있어 예측 메인터넌스가 가능하며 다운타임 같은 치명적인 고장을 미연에 방비할 수 있다.


작성일 : 2021-03-22