PLC 제어 기초, 정의, 역사, 사용법, 산업 특징, 발전 추세

PLC 기초, 정의, 역사, 사용법, 산업 특징, 발전 추세

PLC 제어 기초 해설 

PLC 기초 (Programmable Logic Controller)

종래

- 릴레이, 접점, 타이머, 카운터 등을 직접 결선 사용

지향점

- 다품종 소량 생산

- 생산성 향상, 작업 안정성 향상, 품질 향상

- 원가 절감 및 인원 관리의 어려움

현재

- PLC 사용하여 프로그램 변경만으로 제어 가능

PLC 기초 정의

- 논리연산, 순서조작, 시한, 계수 및 산술 연산 등의 제어 동작을 실행시키기 위해 제어 순서를 일련의 명령어 형식으로 기억하는 메모리 보유

- 이 메모리의 내용에 따라 기계와 프로세스의 제어를 디지탈 또는 아날로그 입출력을 통하여 행하는 디지탈 조작형의 공업용 전자장치

- 제어 이벤트에 대한 로직, 시퀀스, 시간 카운팅, 연산 등의 기능을 가지고 있고, 명령을 저장할 프로그램 메모리를 사용하며, 프로그램의 변경만으로 다양한 제어가 가능하다. 

- 컴퓨터와 같은 원리로 동작하며 산업 현장의 공정제어장치를 비롯한 여러 분야에서 널리 이용돼 왔다. 

[PLC 제어 기초, 정의, 역사, 사용법, 산업 특징, 발전 추세]

PLC 기초 상식, PLC 역사

자동화 초기 단계엔 릴레이 사용 (유 접점)

장점 : 단순하고 저렴함

단점 : 수명에 한계가 있고, 제어 환경, 변화 시 모든 회로를 재구성해야 함

1969년 GM(General Motors)사가 자동차의 조립라인에 사용할 새로운 제어장치를 구매하기 위하여 제어장치가 구비 해야 할 10가지 조건을 명시한 것이 PLC의 출현 동기가 되었다. 

PLC 사용 (무접점 기초)

- 알렌브레들리(AB)나 모디콘사가 1969년부터 개발

- 70년대 중반 여러 개의 프로세서 장착한 PLC 등장, 70년대 후반 16비트 마이크로프로세서를 CPU로 채택

- 80년대 전산업 분야에서 일반화, 지능형 I/O 모듈과 고기능 통신 장치가 개발되어 상위 컴퓨터와 통신 원활하게 되었고 다양한 소프트웨어와 컴퓨터를 통한 프로그램 작성이 가능하게 되었다.

- 80년대 중반에는 PLC, COMPUTER, CNC, ROBOT 등을 통합한 CIM(Computer Integrated Manufacturing : 총합화 생산 시스템)의 개념으로 발전하였다.

- 90년대에 이르러 퍼지 이론을 도입한 퍼지 모듈과 전용 퍼지 제어기가 등장하게 되었다. 또한, 작업의 지시나 작업 정보를 컴퓨터로부터 수신하고 전송하여 고생산성이 가능하게 되었다.

[PLC 제어 기초, 정의, 역사, 사용법, 산업 특징, 발전 추세]

GM사의 새로운 제어장치의 10가지 PLC 기초 조건

1. 프로그램 작성 및 변경이 쉬워 현장에서도 쉽게 동작 시퀀스를 작성, 변경할 수 있을 것

2. 점검 및 보수가 쉽고 부품은 플러그인(Plug-in) 방식을 기본으로 할 것

3. Unit은 릴레이 제어반보다 신뢰성이 높을 것

4. Unit은 릴레이 제어반보다 소형일 것

5. Unit은 상위 컴퓨터와 데이터 전송이 가능할 것

6. Unit은 릴레이 제어반이나 무접점 제어반보다 가격에서 유리할 것

7. 전 입력은 교류 115V를 표준으로 할 것

8. 전 출력은 교류 115V, 2A를 공급할 수 있을 것

9. 전체 시스템의 변경을 최소화하면서 확장이 가능할 것

10. Unit은 4000 Word까지 확장 가능한 프로그램 메모리를 가지고 있을 것

PLC와 다른 산업 장비와의 다른 점

PLC의 기능이 날로 발전함에 따라 산업용 컴퓨터와 기능적인 측면에서 차별성이 줄어들고 있다. 그러나 다음과 같은 특성으로 대별할 수 있다.

- 메모리에 있는 프로그램의 시작점부터 끝점까지 반복하면서 LOGIC을 수행한다. 즉, POWER가 ON 되면서 1 scan 과정이 끝나면 다시 같은 프로그램을 반복 수행한다. 따라서 수행되는 과정이 시퀜셜하다는 것이다.

- PLC는 LOGIC을 표현할 때 보다 직관적인 래더 다이어그램을 많이 사용한다.

- PLC는 상대적으로 더 열악한 산업용 환경에도 잘 적용될 수 있도록 설계되어 있다.

PLC 발전 추세 및 경향, 기초 상식

- 단순 반복적인 분야에서 정밀한 제어 분야로 응용분야가 광범위해지고 있다.

- SEQUENCE적인 기능은 물론 일반 컴퓨터가 가질 수 있는 특성을 가지고 있다.

- 고속화되고 있다.

- 반도체 제조 기술의 발달, 수요자의 다양한 요구로 인해 기종이 다양화되고 있다.

- 시리즈 화 : 언어의 통일, I/O MODULE 및 주변기기의 공용

- 고기능화 : 데이터 처리 형태의 증가, 외부 통신기기 강화

- 구조 형상의 다양화 : 일체형, RACK MOUNTING형

- VLSI 채용, 저소비전력 소자 채용으로 소형화, 박형화(고밀도 실장)되고 있다.

- 소재기술 및 제작 기술의 발달

- 지원 기능 다양화 : 소프트웨어 지원, 시험/보수/유지, 디버깅, SIMULATION 기능 등이 발전 중이다.

- 반도체 제조 기술의 발달로 가격이 낮아지고 있다.

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PLC와 RELAY 제어반의 비교 

1. 제어방식

PLC : 프로그램 때문에 제어되는 Soft wired logic

RELAY 제어반 : 부품 간의 배선 때문에 logic이 결정되는 Hard wired logic

2. 제어 기능

PLC : 조합 논리(AND, OR, NOT 등), 다수의 타이머/카운터, shift 레지스터, 산술 연산, 논리연산, 전송

RELAY 제어반 : 조합 논리(AND, OR, NOT 등), 타이머, 단순한 프리 셋 카운터

3. 제어요소

PLC : 무접점(고신뢰성, 긴 수명, 고속제어)

RELAY 제어반 : 유 접점(한정된 수명, 저속제어)

4. 제어 내용 변경

PLC : 프로그램의 변경만으로 가능

RELAY 제어반 : 모든 배선의 철거 및 재시공

5. 보전성

PLC : 유지, 보수가 쉬움

RELAY 제어반 : 보수 및 수리가 곤란

6. 확장성

PLC : 시스템 확장 용이, 컴퓨터와 연결하여 작업정보 송수신 가능

RELAY 제어반 : 시스템 확장 곤란, 컴퓨터와의 연결 상당히 복잡함

7. 크기

PLC : 소형화 가능

RELAY 제어반 : 소형화 곤란

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. 미쓰비시 PLC 이더넷 통신 설정, 사용 (Q06HCPU, QJ71E71-100) [링크]

. PLC 이더넷 통신 - 커넥션 (미쓰비시 PLC MELSEC) [링크]

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