PLC (Programmable logic controller) 란?

산업 플랜트의 유지관리 및 자동 제어 및 모니터링에 사용하는 제어 장치이다.

PLC는 입력을 프로그램에 의해 순차적으로 논리 처리하고 그 출력 결과를 이용해 연결된 외부 장치를 제어한다. 순차제어(sequential control)에 사용되는 대표적 장치이다. PLC는 단독으로 쓰일 수도 있고, SCADA 등의 시스템과 함께 사용되기도 한다.

 

1960년대 지엠사는 자동차 조립공정의 복잡한 릴레이 제어반을 교체할 때마다 발생하는 비용을 줄이고자 시퀀스전자제어장치의 10대 조건을 발표하였다
이러한 조건에 맞는 제어설비를 모디콘이라는 이름으로 Medford 사가 제안하고 슈나이더일렉트릭 과같은 회사들도 PDP-8 에 근거한 시스템들을 제안하여, 모디콘084 는 세계 최초의 PLC 가 발표되었다

릴레이제어반과 비교되어 경제성, 신뢰성, 편의성 등의 여러 장점을 가지게 되어 철강, 화학, 자동차등의 대형공장 뿐만아니라 중,소규모의 사업장까지 급격하게 보급이 되었다.

단순한 시퀀스를 제어할 수 있는 장치에서 출발하여 연산, 계수 기능 통신 등의 컴퓨터가 수행할 수 있는 기능을 가지게 이르렀다. 최초 지엠이 발표한 시방서에 맞는 제품을 여러 브랜드들이 개발 및 발표 하였고, 이 새로운 제품을 PLC 라 칭했다
이와 같은 이름을 칭한 이유는 주로 로직 연산을 하는 것이 있고 그 후 마이크로프로세스를 도입한 컨트롤러들이 개발되면서 연산이라는 고급 기능이 추가되어 PLC에서 PC로 명칭이 변경되었으나 오늘날 개인용 PC 와 구분하기 위하여 PLC 라는 명칭이 일반화 되었다

 

시퀀스와 PLC는 부르는 방법만 다를 뿐 같은 기기를 말한다
시퀀스제어는 설비와 기계 장비가 실행될 동작과 순서, 고장이 발생하였을 때의 처리 방법 등을 제어장치에 입력해 두고, 제어장치가 보내는 신호에 맞게 동작을 진행하는 제어를 말한다
미리 정하거나 프로그램 해둔 순서에 따라 제어의 각 단계를 순차적으로 진행하는 제어를 칭한다
불연속적인 작업을 행하는 공정제어에 널리 쓰인다

PLC는 산업현장에서 기계제어 등에 많이 사용한다. 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 갖춤으로써 정해진 시간의 입력 조건에 대해 출력은 정해진 시간 안에 반응한다.

원하는 기능은 주로 래더다이어그램 에 의해 프로그램되어 동작한다. 스위치 등을 통해 입력신호가 들어가면 사다리 다이어그램의 동작 기술에 의해 내부에서 처리되고 결과물은 최종적으로 출력 코일에 나타난다. 출력된 제어 대상의 동작이 전체 시스템을 제어하게 된다.

래더다이어그램 에는 a-접점 스위치, b-접점 스위치, 타이머, 논리연산 명령어, 통신, 기타 다양한 기능을 갖는 기능 블록에 의해 표현한다.

스위치나 버튼을 사용하여 전기회로의 부하를 실행하기도 하고, 운전 상태나 알람을 알리기도 하는 제어를 칭한다
예를 들어 빌딩이나 공장 등에서 운행되는 엘리베이터를 움직이고 문제를 알리기도 한다
세탁기, 냉장고, 자동판매기 등도 연속적으로 동작하고 있다.

표현된 래더다이어그램 은 처음부터 끝까지 CPU에 의해 순차적으로 해석되어 내부의 상태와 출력의 상태가 결정되고 변한다. 한번 전체가 처리되어 내부 상태와 출력이 결정되면, 각 출력포트에 변화된 출력이 나타난다. 장치에 따라 초당 정해진 횟수만큼 처리되어 입력에 의해 내부 처리된 출력이 결정되고 외부 출력포트에 결과가 나타난다. 사다리 다이어그램의 각 줄에 표현된 논리구조는 서로 연관성을 갖고 있어 컴퓨터 프로그램 코드처럼 처음 줄부터 차례대로 끝줄까지 실행되는 것이 아니다. 각 줄이 서로 복합적으로 순서 없이 서로 작용할 수 있으므로 전체까지 완전히 스캔하여 각 상태의 연관성에 의해 최종 상태가 결정된다. 따라서 한 스캔에 의해 전체 처리가 끝나야 어느 포트 든 상태를 알 수 있고, 출력에 반영된다.

시퀀스도는 산업 현장에서 많이 사용되며, 각종 플랜트 및 대형선박, 발전소, 엘리베이터, 각종 빌딩의 중앙시스템 등 저렴하고 비교적 간단한 동작의 제어가 필요한 정말 광범위한 곳에서 사용된다
PC에서 사용되는 Line 형태의 프로그래밍 언어와는 다른 래더다이어그램의 형태로 프로그램을 작성한다
각각의 입력과 출력이 그림으로 표현되어 동작에 대한 조건을 쉽게 확인할 수 있고 직관적으로 확인이 가능하다

 

◎구성요소 및 표현
래더 다이어그램은 그림 형태로 표현한 것이고, 문자로 표현하는 것은 니모닉이라고 한다.
입출력부에 연결되는 외부 장치는 램프, 푸쉬버튼제한 스위치, 센서, 솔레노이드 등이다
외부 장치는 시스템의 안정을 위해 내부의 동작전압과 다른 전압을 사용하는 편이다
여러 종류의 브랜드의 제품들이 있으나, 어느 정도의 법칙이 있다
PLC 프로그램 내부 메모리에 존재하는 스위치는 2종류가 존재하며 a-접점, b-접점 스위치가 있다.
a-접점은 평소에 동작하지 않았다가, 조작에 의해 동작한다
b-접점은 평소에 동작하다가, 조작에 의해 동작하지 않는다
다른 기능을 가진 요소로는 타이머(on,off), 적산 타이머, PID 제어 기능,  다운 카운터, 업카운터가 있다

 

PLC와 컴퓨터프로그램은 과거에는 시리얼 통신을 하였으나, 현재는 이더넷 기반의 통신을 주력으로 사용한다