PLC 구조
PLC의 구성은 MCP로 불리는 마이크로 프로세서 및 메모리로 구성되어있으며, 두뇌역할인 CPU와 신호를 주고받는 입/출력부, 전력을 공급하는 전원부 및 PLC의 내부 메모리 프로그램을 기록하는 주변장치로 구성되어있습니다.
여기서 가장 큰 차이점으로는 기존 릴레이 제어에서는 스위치를 사용한 접점변경을 통해 전압전류를 제어하였지만, PLC는 기본적으로 반도체 소자와 프로그램 PLC제조업체가 만든 프로그램을 이용하여 전류, 전압을 제어하게 됩니다.
그림1. 릴레이제어 회로도
그림2. PLC 회로도
여기서 큰 차이점이 나타나게 되는데, 릴레이의 경우 사용접점 수의 한계가 있어 시퀀스를 작성할 때에 사용하는 접점수를 가능한 범위 내에서 최소한으로 만들어 주어야 합니다. 하지만, PLC의 경우 접점에 대한 ON/OFF 정보를 정해진 메모리에 저장하여 메모리 정보를 읽는 방식을 사용하여 동일 접점에 대한 사용횟수에 대한 제약이 없게 됩니다.
또한 PLC의 경우 전류의 상하흐름은 금지하고 있습니다. 아래 그림3.을 보게되면 각각의 명칭인 ABCDE를 다음과 같은 시퀀스로 만들어내는 모습입니다. 또한, 코일과 같이 출력단에 고정으로 자리해야하는 '코일'은 'A접점'과 'B접점'등의 앞단에 위치할 수 없게 프로그래밍 되어 있습니다.
AND접점과 or접점의 차이 (PLC의 실행 순서를 보기 전)
'and접점'과 'or접점' --> AND접점은 두개 모두가 참이어야지 '참'인경우이며, OR접점은 두개 중 '하나만 참'이어도 참이될 수 있는 접점을 말합니다. 그러니 위의 그림에서도 %IX0.0.0과 %IX0.0.2중 하나만 OFF상태여도 전류는 오른쪽으로 도통될 수 없는 상태가 AND접점이며, %IX0.0.0과 %IX0.0.1 중 하나만 OFF상태여도 도통될 수 있는 상태를 OR 접점이라고 합니다.
PLC의 실행 순서
PLC의 실행 순서는 기본적으로 좌에서 우로 위에서 아래로만 향하게 됩니다.
그림4. PLC 시퀀스의 실행 순서
위의 그림4.에 보여지듯 LO바로 옆에 굵은 선은 전류가 꾸준히 도통중이라는 표시이며, LO부터 첫번째 렁(Rung)을 지나 두번째 렁으로 실행됩니다.
위의 그림은 그림4. 를 확대한 그림입니다.
여기서 주목해야 할 점은 %IX0.0.0과 %IX0.0.2는 'AND'접접으로 묶여있으며, %IX0.0.0과 %IX0.0.1은 'OR'접접으로 묶여있습니다.
이러한 경우에는 %IX0.0.0에서 바로 %IX0.0.2로 넘어가는 것이 아닌 노랗게 표시된 부분에서 AND접점인지 OR접점인지를 먼저 판단하여 %IX0.0.3으로 넘어가야 합니다. 위의 경우 %IX0.0.0과 %IX0.0.1 OR접점으로 묶여있어 둘 중 하나만 ON상태가 되면 %IX0.0.2가 도통되어 %IX0.0.3으로 넘어갈 수 있게됩니다.
PLC의 연산 처리
PLC는 다음의 그림5.의 입력 리프레시(Input Refresh)부터 출력 리프레시(Output Refresh)까지 일련의 과정을 통한 반복 연산 방식을 통해 연산 처리를 진행합니다. 이때 한 연산주기를 실행하는데 걸리는 시간을 1스캔 타임이라 부릅니다.
입력 리프레시
PLC의 운전이 시작되면 입력모듈로 들어오는 정보들을 메모리의 입력영역으로 받게 됩니다. 이후 입력된 정보들을 다시 입력 이미지라는 여역으로 복사하여 연산과정이 진행되는 동안 입력 데이터로 이용됩니다. 이러한 과정을 입력 리프레시(Input Refresh)라 하며 입력 리프레시는 운전이 시작하고 매스캔 END처리가 끝나게 되는 순간 입력정보를 입력 이미지영역으로 복사하여 연산의 기본 데이터 또는 연산의 조건으로 활용합니다.
프로그램 연산
입력 리프레시 과정에서 읽은 접점 등 정보를 조건 또는 데이터로 활용해 사전에 입력된 프로그램으로 연산을 수행하며, 그 결과를 내부 메모리 또는 출력 메모리에 저장합니다. 여기서 PLC프로그램은 크게 스캔/테스크 프로그램 두가지로 나뉘게 됩니다. 이때 '스캔 프로그램' 이란 PLC의 CPU가 'RUN 상태'이면 필수적으로 수행하는 프로그램이고, '테스크 프로그램' 이란 특정 조건을 만족해야만 동작하는 프로그램을 말합니다. 만약, 스캔프로그램 연산을 수행하던 중 태스크 프로그램의 실행조건이 만족하게 되면 스캔프로그램은 연산을 잠시 멈추게 되며, 이때 태스크 프로그램을 즉시 수행하게 됩니다. 이후 태스크 프로그램의 연산이 모두 끝나게 되면 스캔프로그램으로 복귀해 중간에 멈추었던 연산을 수행하였던 지점에서부터 다시 시작하게 됩니다.
출력 리프레시
스캔 프로그램 및 태스크 프로그램의 연산 도중에 만들어진 결과는 바로 출력으로 보내어지지 않고 출
력 이미지 영역에 저장되게 됩니다. 이 과정을 출력 이미지 리프레시라고 합니다.
자기 진단
PLC의 CPU는 기본적으로 오류가 없을때만 출력을 내보내게 됩니다. 만일 오류가 검출되는 경우 에러메시지를 발생시키는데 이를 자기진단이라 합니다.
END 처리
연산이 모두 수행되고, 자기진단 결과 오류없이 성공적으로 프로그램 로직을 짜게 된다면, 출력이미지 영역에 저장된 데이터를 출력영역으로 복사함으로써 실질적인 출력을 내보냅니다. 이를 END처리라 하며 END처리 이후에는 다시 입력 리프레시(Input refresh)로 돌아가 PLC는 반복연산을 수행합니다.
