PLC 기본 개념 및 메모리 구조

1. PLC란 무엇인가

PLC(Programmable Logic Controller)

산업 자동화 장비를 제어하기 위한 산업용 컴퓨터

센서, 스위치 등의 입력 신호를 받아 프로그램에 따라 기계나 공정을 제어하는 전자 제어 장치

공장 자동화 시스템 FMS(Flexible Manufacturing System)환경에서 사용

대규모 시스템 설비에 이르기까지 적용되고 있다.

 

- PLC 제어 대상에 따른 적용 분야

 

 

2. PLC의 구조

 

1) 하드웨어 구조

- 마이크로프로세서(microprocessor)

- 메모리

- 중앙처리장치(CPU)

- 입·출력부(외부 기기와의 신호 연결)

- 전원부(PLC 내부 각 장치에 전원 공급)

- 주변 장치(PLC 프로그램 입력 및 기록 장치)

 

2) 소프트웨어 구조

- 하드 와어어드 로직(Hardwired Logic)

릴레이 회로 기반 제어 방식으로 제어 회로를 직접 배선하여 동작 구현

- 소프트와이어드 로직(Softwired Logic)

PLC 내부 메모리에 프로그램을 저장하여 제어하는 방식으로 배선 변경 없이 프로그램 수정만으로 동작 변경 가능

현재 자동화 설비에서 주로 사용

 

3. PLC 프로그래밍 언어

 

- 니모닉(Mnemonic)

어셈블리 언어 형태의 문자 기반 언어로 휴대용 프로그램 입력기(Handy Loader)를 이용한 간단한 로직 제어에 사용

- 래더(Ladder) : 사다리도

사다리 형태로 전원을 생략하여 로직을 표현하는 릴레이 로직과 유사한 도형 기반의 언어

가장 널리 사용되는 PLC 언어

- SFC(Sequential Function Chart)

공정 순서를 단계별로 표현하는 그래픽 언어

 

4. 기초 용어 정의

 

- 점(Point)

PLC 입출력 용량을 표시하는 단위

입력 8 점, 출력 6 점의 PLC

-> 스위치나 센서 등 입력기기를 최대 8개

-> 램프나 릴레이 등 출력기기를 6개 연결 가능

 

- 스텝(Step)

PLC 명령어의 최소 단위

A 접점, B 접점, 출력 코일 등의 명령이 각각 1 Step 에 해당

프로그램 용량 및 CPU 속도를 표시하는 단위로 사용(용량: 30k step, 속도:sec/Step )

 

- 스캔 타임(Scan Time)

PLC 프로그램 1회 실행에 걸리는 시간

스텝수가 많은 프로그램의 경우 스캔 타임은 증가

 

- WDT(Watch Dog Timer)

CPU 정상 동작을 감시하는 시스템 감시 타이머

설정한 시간(WDT) 내에 CPU가 정상 스캔을 완료하지 못하면 CPU 오류 발생

기본 200ms로 설정되어 있으며 프로그램 무한 루프나 CPU 고장에 의하여 출력을 하지 못할 경우 오류를 발생 시킴

 

- 파라미터(Parameter)

PLC 동작 환경을 설정하는 데이터로 프로그램과 함께 PLC에 저장 되는 운전 데이터

통신, 시스템 환경 등을 지정

 

 

https://wongyber.tistory.com/entry/PLC-%EB%8F%85%ED%95%99-2%EC%9D%BC%EC%B0%A8-PLC%EC%9D%98-%EA%B0%9C%EC%9A%94

[PLC 독학] 2일차. PLC의 개요

 

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5. PLC의 메모리

PLC 내부에는 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리가 존재
Mitsubishi PLC에서는 Device 라고 부름
모든 메모리는 주소 기반(Address) 으로 관리

 

1) PLC 외부 입출력 메모리

- P 영역 (External I/O)

외부 입출력 주소 영역으로 센서, 스위치, 모터 등 실제 장치와 연결

외부 입출력 번호의 할당은 첨자(Device 이름) P로 표현하며 형식은 아래와 같다. 

 

PLC는 16점 단위로 카드 번호가 설정되는데

32점을 갖고 있는 모듈의 경우 하나의 모듈에 2개의 카드가 내재된 것으로 확인하면 된다. 

 

2) PLC 내부 메모리

PLC 외부 입출력에 관계되지 않는(P 영역을 제외한) 모든 메모리 영역을 내부 메모리라고 한다.

오로지 PLC 기동 시 내부에서만 연산이 이루어지는 메모리로,

접점(Bit) 영역으로 사용될 때는 릴레이 시퀀스의 보조 릴레이와 동작이 유사하여 보조 접점 혹은 보조 릴레이라고 한다.

 

- 예시 흐름

(1) 외부 입력 : 센서 ON → P0 ON
(2) 내부 연산 : 프로그램에서 M100 = ON (내부 상태 저장)
(3) 외부 출력: M100 조건이 만족되면 P10 출력 ON → 모터 동작

 

3) 내부 메모리의 종류

(1) 보조 릴레이 M

외부로 직접 출력은 불가능하지만 입출력 릴레이와 연결하면 외부 출력이 가능합니다.

프로그램 연산 중 내부 정보를 가공할 때 정보를 전달해 주는 용도로 사용됩니다.

(2) 정전유지 릴레이 K (불휘발성 영역)

보조 릴레이와 사용 용도는 동일하나 PLC 정전 시 정전 이전의 Data를 보존하여 정전 복구 시 Data 가 복구됩니다. 
(3) 특수 릴레이 F

PLC의 내부 시스템 상태, 펄스 등을 제공하는 내부 접점으로 PLC 이상 체크 및 특수한 기능을 제공합니다. 
(4) 데이터 레지스터 D

수치 연산을 위해 내부 데이터를 저장하는 영역

기본 16Bit(1 Word)) 또는 32Bit(2 Word) 단위로 데이터의 쓰고 읽기가 가능합니다.

(5) 타이머 T

시간을 제어하는 용도로 사용

타이머 일치 접점과 설정시간 경과된 시간을 저장하는 별도의 영역으로 구성됩니다. 
(6) 카운터 C

이벤트 발생 횟수 카운트

카운터 일치 접점과 설정값 경과값을 저장하는 별도의 영역으로 구성됩니다. 
(7) 기타

링크릴레이 L, 간접지정 Register : #D

 

4) 내부 메모리 구조

외부 입출력 카드의 형태로 CPU 내부에 각 영역이 구성되어 있다

메모리는 주소 기반으로 관리된다.

(1) Bit 단위 영역

1비트 단위로 ON/OFF 데이터를 저장하며 릴레이 접점처럼 사용한다.

대표 Device 보조 릴레이 M, 특수 릴레이 F, 외부 입출력 P가 해당된다.

Bit 영역 Device라도 Word 단위 명령을 사용하면 16bit 묶음으로 해석되어 수치 데이터로 사용할 수 있다.

ex. M0 ~ M15 → 1 Word 데이터

 

(2) Word 영역

Word 번호만으로 표현되며 수치 데이터의 연산 및 저장용으로 사용된다. (접점으로 사용 불가)

1 Word = 16bit 로 표현 가능한 최대 값은 65535(16 진수:FFFF) 이다. 

대표 Device 데이터 레지스터 D, 타이머 현재 값 T, 카운터 현재값 C 가 해당된다.

 

 

 

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[PLC 독학] 4일차. MASTER-K 기초