프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC)

프로그래머블 로직 컨트롤러 (PLC)

프로그래머블 로직 컨트롤러 (Programmable Logic Controller, PLC)는 산업 플랜트의 유지관리 및 자동 제어 및 모니터링에 사용하는 제어장치이다. PLC는 입력을 프로그램에 의해 순차적으로 논리 처리하고 그 출력 결과를 이용해 연결된 외부 장치를 제어한다. 순차제어 (Sequential Control)에 사용되는 대표적인 장치이다. PLC는 단독으로 쓰일 수 있고, SCADA 등의 시스템과 함께 사용되기도 한다.

 

PLC는 산업 현장에서 기계제어 등에 많이 사용된다. PLC는 여러 개의 입력과 출력을 갖는다. 광범위한 온도 범위에서도 동작해야 하고, 전기적 노이즈에 및 진동과 충격에 강해야 한다. 제어를 위한 프로그램은 배터리 백업 및 비휘발성 메모리에 저장된다. 입력에 대해 실시간 처리 능력을 가짐으로써 정해진 시간의 입력 조건에 대해 출력은 정해진 시간에 반응한다. 원하는 기능은 주로 래더 다이어그램에 의해 프로그램되어 동작한다. 스위치 등을 통해 입력 신호가 들어가면 래더 다이어 그램의 동작 기술에 의해 내부에서 처리되고 결과물은 최종적으로 출력 코일에 나타나게 된다. 출력된 제어 대상의 동작이 전체 시스템을 제어하게 된다.

 

래더 다이어그램에는 a-접점 스위치, b-접점 스위치, 타이머, 논리 연산 명령어, 통신, 기타 다양한 기능을 갖는 기능 블록에 의해 표현한다. 표현된 래더 다이어 그램 프로그램은 CPU에 의해 순차적으로 해석되기 때문에 한 스캔에 의해 전체 처리가 끝나야 어느 포트든 상태를 알 수 있고 출력에 반영된다. PLC의 프로그램 표현은 IEC 61131-3에 의해 표준화되어 있다.

구성요소 및 표현

 - 표현

래더 다이어그램 형태는 그림 형태이고, 이것을 문자로 표현하는 것을 니모닉이라고 한다.

 

- 입출력부

입출력부에 접속되는 외부 기니는 푸쉬 버튼스위치, 리밋 스위치, 센서, 전자 개폐기, 솔레노이드, 램프 등이 있다.

시스템 안정을 위해 동작 전압 (5V)와 다른 전압을 사용한다 다양한 제품을 사용하기 때문에 아래와 같은 요구사항을 적용한다.

 -> 외부 가가와 전기적 규격을 일치 시킨다.

 -> 외부 기기의 접속이 용이하도록 물리적 구조를 갖는다.

 -> 입출력 상태를 눈으로 확인이 쉽도록 표시하는 LED를 부착한다.

 -> 외부 기기와 내부 CPU의 영향을 적게 하기 위해 포토커플러를 사용한다.

 

- 스위치의 종류

물리적 입출력 단자일 수도 있어 내부 메모리에 의존하는 상태일 수 있다.

 

  -> a-접점 스위치 : 조작하지 않는 평상시에 떨어져 있다가, 조작에 의해 연결된다. (b-접점 스위치와 반대)

  -> b-접점 스위치 : 조작하지 않는 평상시에 붙어있다가, 조작에 의해 떨어진다. (a-접점 스위치와 반대)

 

-기능 요소

 1. 타이머 (on, off 타이머)

 2. 적산 타이머

 3. 업다운 카운터, 업 카운터, 다운 카운터

 4. 리트리거블

 5. 모노 스테이블

 6. PID 제어 모듈

PLC의 기초, 래더도의 이해

 PLC 내부에는 논리 명령어로 제어 내용이 입력되어 있다. 동작을 정확히 이해하기 위해서는 Mnemonic이라고 하는 논리 명령어가 필요하지만, Mnemonic으로 된 프로그램은 제어 내용을 전체적으로 이해하기 힘들다. 따라서 전체적으로 내용을 이해하고 작성하기 쉬운 래더도를 주로 사용한다. 릴레이와는 달리 접점은 새로 선에 비치하면 안 된다. 출력 접점은 PLC 프로그램 중에 가능하면 한 번만 사용한다.

래더 (Ladder)는 회로도의 모양이 사다리 같아서 붙여진 이름이다.

 

전기신호는 항상 아래와 같은 규칙을 따른다.

 - 왼쪽에서 오른쪽으로 진행 ( + -> - 로 흐른다고 생각한다.)

 - 위에서 아래로 진행

 - 신호가 END까지 가면 다시 처름부터 진행을 반복한다.

 

위의 1번의 과정을 1 스캔 (Scan)이라고 한다.