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by LS ELECTRIC May 08. 2024

대학생도 알기 쉬운 PLC 이야기 – HW 편

자동화를 위한 PLC에 대해 많은 취업준비생이 관심을 갖지만, 난도가 높아 이해하기 어려워하고 있다. 국내 최고의 전력 & 자동화 기업의 PLC 담당자가 대학생도 이해할 수 있는 PLC를 쉽게 소개 하려한다.

현업에서 PLC를 다뤄보며 난도가 높은 이유를 크게 2가지 체감했다. 첫 번째 이유는 일반인들은 접해보기 어렵기 때문이고, 두 번째 이유는 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어도 함께 알아야 하기 때문이다. 따라서 많은 분이 이해할 수 있도록, 전공 내용이나 PLC와 유사한 경험으로, 하드웨어와 소프트웨어를 나눠서 소개하도록 하겠다.

PLC란 무엇일까?

PLC의 하드웨어를 이해하기 위해서는 디지털공학, 마이크로프로세서, 전자회로와 같은 전자전〮기공학의 전공지식이 필요로 한다. PLC는 Programmble Logic Controller의 약자로 프로그램으로 기계 장치 및 회로를 정해진 순서, 조건에 따라 동작하도록 하는 범용 제어장치이다.

PLC를 이해하기 위해 필요한 전공과목

하드웨어에는 논리연산, 타이머, 카운터 등 제어를 수행하기 인간의 뇌의 역할을 하는 CPU가 있다. 디지털공학은 WORD 형, BOOL 형과 같은 자료형을 이해하는데 도움이 될 수 있다. BOOL 형은 이진수로 나타내며 참 거짓 혹은 ON OFF상태를 나타낼 수 있습니다. PLC에서 WORD형에는 주로 숫자를 표시하게 되며 10진수,16진수 형태를 주로 사용한다. 또한 Bit와 Byte처럼 기본적인 단위에 익숙해져야 PLC를 제어하기 수월하기 때문에 디지털공학으로 기초를 쌓는 것이 좋다.

마이크로프로세서는 연산기능, 메모리기능, 제어기능 등 MCU에 대해 이해할 수 있다. MCU의 타이머 카운터 기능은 클럭에 대해 이해하고 PLC에 순서나 시간적인 제어기능을 수행할 때 필요로 한다. 입력전압과 출력전압의 관계를 알기 위해서는 분해능에 대한 지식이 필요하다. 이처럼 마이크로프로세서는 PLC 제어를 위해 직접적인 공학지식이 사용된다.

전자회로는 PLC 내부적인 회로를 이해하는데 필요로 한다. PLC 내부 회로에는 필터나 증폭회로 등 전자 회로요소가 포함되고 있다. 또한 포토커플러와 같은 절연 방식을 이해하는데 도움이 될 것이고, 배선을 통해 폐회로를 만들기 위해서는 전자회로의 지식이 필요로 한다.

PLC 하드웨어를 이해하는데 전공지식을 대입하니 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠다. MCU, CPU, PLC 등 비슷한 거 같은데 차이가 무엇일까? 정리하면 PLC라는 시스템 구성안에 CPU라는 하위 구성요소가 있고, CPU 안에 제어 및 연산기능을 수행하는 MCU가 있다. 혼동될 수 있는 이유는 제가 PLC의 CPU 기능을 중심적으로 설명했기 때문이다. PLC라는 시스템 안에는 지금까지 설명했던 CPU, 전원을 공급해 주는 Power, 입출력 I/O, 통신 모듈 등 다양하게 구성 되어있다.

아두이노로 설명하는 PLC

가장 중요한 CPU를 이해했다면 세상에서 PLC를 이해하기 가장 쉽게 한 번쯤 다뤄보았을 아두이노에 비유하며 나머지 구성을 설명해보겠다. 글쓴이도 학부 시절 시스템으로 화재를 감지하여 모터를 구동하는 프로젝트를 아두이노로 진행했다. 여기서 전체 시스템이 동작하기 위해서는 +-전원을 인가해야 한다. 이것이 PLC에서는 Power 역할을 수행한다. 화재를 감지하기 위해서는 센서 데이터의 입력이 필요하고, 입력데이터를 통해 의사결정 내린 것을 모터로 구동한다. 센서가 인식한 정보가 I/O 모듈의 입력으로 들어가게 되고, 이것이 CPU를 걸쳐 I/O 모듈의 출력으로 나와 모터를 구동하게 된다. 마지막으로 센서를 인식한 화재 데이터를 서버로 보내기 위해서 Ethernet 모듈을 사용하였는데, 이것은 PLC의 통신모듈을 Ethernet방식으로 사용한 것으로 비유할 수 있다.

학부생으로 쌓을 수 있는 지식과 경험을 통해 PLC 하드웨어 구성에 대해서 누구나 이해할 수 있도록 쉽게 설명했다. 이러한 PLC는 공장의 설비, 로봇의 제어, 선박 등 다양한 산업에서 자동화를 위해 사용되고 있다. 왕초보도 쉽게 이해하는 PLC 하드웨어 편에 대한 포스팅을 여기서 마치며, 조금이나마 독자분들 이해에 도움이 되었으면 좋겠다.