plc 란 (프로그램, 명령어, 모뎀)

현장에서 PLC는 설비를 자동으로 제어하는 두뇌 역할을 담당합니다. 버튼, 센서, 모터 같은 장치들을 논리적으로 연결해 안전하고 반복 가능한 동작을 수행하도록 만드는 핵심 제어기입니다. 초보자분들도 이해하실 수 있도록 기초부터 프로그램, 명령어, 통신(모뎀), 배터리, 점검·수리 포인트까지 체계적으로 안내드립니다.

 

PLC의 기초 개념

• 정의: PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 현장에서 디지털·아날로그 신호를 받아 논리 연산을 수행하고, 결과를 출력으로 내보내 설비를 제어하는 산업용 컴퓨터입니다.
• 구성: CPU, 메모리(프로그램·데이터), 전원 모듈, I/O 모듈(디지털·아날로그), 통신 모듈(이더넷, 시리얼 등)로 이루어집니다.
• 동작 사이클: 입력 스캔 → 프로그램 실행(논리 연산) → 출력 갱신 → 시스템 및 통신 진단의 주기로 반복 수행합니다.
• 특징: 고신뢰성, 내환경성(온도·진동), 실시간 제어, 모듈식 확장(필요 모듈 추가) 이 강점입니다.

 

PLC 프로그램의 구조와 작성 흐름

• 프로그램 단위: 태스크(주/주기), 프로그램 블록(Main/서브), 데이터 블록(파라미터·상태값), 시스템 블록(타이머·카운터)로 나뉩니다.
• 주요 언어:
  • 래더 다이어그램(LD): 접점과 코일로 논리를 표현하여 전기 도면과 유사해 가독성이 높습니다.
  • 명령어 목록(IL)/구조화 텍스트(ST): 절차적·함수형 로직에 유리하며 복잡한 수식·알고리즘 구현에 적합합니다.
  • 펑션 블록 다이어그램(FBD): 블록을 연결해 제어 로직을 시각적으로 구성합니다.
• 작성 절차:
  • 요구 분석: 센서·액츄에이터 목록, 안전 조건, 운전 시나리오 정의
  • 입출력 맵핑: I/O 어드레스 표준화, 태그 네이밍 규칙 수립
  • 논리 설계: 정상/이상/수동 모드 정의, 인터록(상호 금지) 설계
  • 코딩·시뮬레이션: 오프라인 테스트 후 현장 다운로드
  • 검증·튜닝: 스캔타임, 응답성, 알람·로그 검증 및 최적화

 

PLC 명령어 핵심 정리

• 기본 논리:
  • 접점 명령어: NO(통상 개방), NC(통상 폐쇄), 에지검출(상승/하강)
  • 코일: 출력 세트(SET), 리셋(RESET), 홀드(래치)
• 시퀀스 제어:
  • 타이머: 온딜레이(TON), 오프딜레이(TOF), 펄스(PULSE)
  • 카운터: 업(CTU), 다운(CTD), 프리셋 비교
• 데이터 처리:
  • 산술·비교: ADD, SUB, MUL, DIV, CMP(=, ≠, >, <)
  • 비트 연산: AND, OR, XOR, NOT, 쉬프트(ROL/ROR)
• 상태·예외:
  • 인터록: 상호 배제 조건으로 위험 동작 방지
  • 에러 처리: 페일세이프 루틴, 타임아웃 감시, 리트라이 정책
• 모듈·시스템:
  • PID 제어: 프로세스 값에 대한 비례·적분·미분 제어
  • 통신: 프레임 조립, 체크섬 검증, 타임아웃·재전송

 

모뎀 및 통신(원격 모니터링·데이터 연동)

• 통신 방식:
  • 이더넷(TCP/IP): 고속·신뢰성, HMI·SCADA·MES와 연동
  • 시리얼(RS-232/485): 근거리·저비용, 레거시 장비 연결에 적합
  • 산업용 프로토콜: Modbus, Profibus/Profinet, EtherNet/IP, OPC UA
• 모뎀 활용:
  • 셀룰러(4G/5G) 모뎀: 원격지 설비의 상태 모니터링, 알람 푸시, 데이터 업링크에 사용
  • VPN 구성: 현장 네트워크와 본사/서비스망 간 안전한 터널링 제공
• 보안·신뢰성:
  • 레이어드 보안: 방화벽, 사용자 권한, 암호화 통신 적용
  • 통신 예외 처리: 타임아웃, 패킷 유실, 링크 다운 시 페일오버·재시도 로직

 

PLC 배터리의 역할과 관리(백업·교체)

• 역할:
  • 메모리 백업: 전원 차단 시 비휘발 데이터(레시피, 카운터, 타임스탬프) 보존
  • RTC 유지: 실시간 시계(알람·로그 타임스탬프) 유지를 위한 전원 공급
• 수명·교체:
  • 교체 주기: 제조사 권장(일반적으로 2~5년), 알람 발생 시 즉시 교체
  • 교체 절차:
    • 사전 준비: 호환 배터리 확인, 데이터 백업, 안전 표준 준수
    • 전원 상태: 핫스왑 가능 여부 확인, 비상 정지 후 절차대로 진행
    • 검증: 교체 후 알람 클리어, RTC 초기화, 데이터 정상 로드 확인
• 주의 사항:
  • 메모리 보호: 교체 중 데이터 손실 방지를 위한 래치/리테인 영역 확인
  • 환경 조건: 온도·습도·진동 기준 준수, 누액·부식 정기 점검

 

초보자용 설치·배선 기초

• 전원·접지:
  • 정격 전원 준수: 24V DC 등 지정 전원 사용, 서지·노이즈 필터 적용
  • 접지: 제어반·장비·통신 케이블의 일관된 접지로 노이즈 경로 최소화
• I/O 배선:
  • 디지털 입력: NPN/PNP 규격 확인, 공통(COM) 극성과 센서 전원 분리
  • 아날로그: 4–20mA/0–10V 범위, 차폐선 접지, 케이블 분리 포설
• 노이즈 관리:
  • 분리 포설: 전력선과 신호선 거리 확보, 페라이트 코어·트위스트 페어 사용
  • 패널 레이아웃: 고발열 모듈 간격, 통풍·냉각 설계, 라벨링 표준화

 

점검·수리 체크리스트(현장 트러블슈팅)

• 가동 불능:
  • 전원 확인: 입력 전압, 파워 모듈 알람, 퓨즈 점검
  • CPU 상태: RUN/STOP, 에러 코드, 스캔타임 과다 여부
  • I/O 진단: 채널별 LED, 단락·단선, 모듈 교차 테스트
• 통신 장애:
  • 물리층: 케이블 손상, 커넥터 접촉 불량, 종단저항(485) 확인
  • 프로토콜: IP/노드 설정, 보레이트·패리티 일치, 타임아웃 로그
  • 보안: 인증 실패, 방화벽 규칙, VPN 세션 상태
• 프로그램 이상:
  • 인터록 누락: 상호배제 조건 재검토, 위험 동작 차단 로직 보강
  • 타이밍 문제: 타이머·디바운스 조정, 비동기 신호 동기화
  • 데이터 오류: 초기값·리테인 영역 검증, 오버플로·범위 체크
• 배터리/RTC:
  • 알람 대응: 백업 후 즉시 교체, 시간 재설정 및 로그 검증
• 예방 정비:
  • 정기 점검: 팬·필터 청소, 접점·케이블 재체결, 펌웨어 업데이트
  • 기록 관리: 변경 이력, 알람·트립 로그, MTBF/가동률 추적

 

현장에서 자주 묻는 질문 요약

• PLC와 마이크로컨트롤러 차이는 무엇입니까?
  • 강건성·모듈성: PLC는 산업용 규격과 모듈식 확장, 표준화된 I/O·통신을 제공합니다. 소형 컨트롤러는 커스텀 개발에 적합하지만 산업 안전·유지보수 면에서 PLC가 유리합니다.
• 프로그램 변경 시 운영 중 적용이 가능합니까?
  • 온라인 편집: 제조사·모델에 따라 온라인 편집 지원 범위가 다르며, 안전 영역 로직은 가동 정지 후 변경을 권장드립니다.
• 원격 유지보수는 어떻게 구성합니까?
  • 보안 우선: VPN, 계정 권한, 접근 로그를 기본으로 하고, HMI/SCADA를 통해 알람·데이터를 중앙에서 관리합니다.

 

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결론 및 추천 활용 전략

• 기초부터 표준화: 태그 네이밍, I/O 맵, 인터록 표준을 먼저 수립하시면 개발·유지보수가 간결해집니다.
• 통신·보안 동시 설계: 모뎀·이더넷 등 통신 경로는 초기 설계 단계에서 보안 토폴로지와 함께 구성하시기 바랍니다.
• 배터리·데이터 보호: 백업 정책과 배터리 유지관리 계획을 운영 표준에 포함하면 돌발 정지와 데이터 손실을 크게 줄일 수 있습니다.
• 예방이 최고의 수리: 정기 진단과 로그 기반 분석으로 장애를 선제적으로 발견·조치하시는 것이 비용·안전 모두에 효과적입니다.