산업자동화의 선구자, PLC

[산업일보]
산업사회 발전에 따라 대규모, 고도화, 복잡화 현상이 대두됐고 산업현장에서는 다양한 형태의 제어 시스템이 요구된다. 그러나 제어 시스템 변경을 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 쉽게 결정을 내리기 어려운 것이 사실이다.

기존 제어 시스템은 회로도에 따라 여러 관련소자(릴레이, 접점, 타이머, 카운터 등)들을 연결·사용해 실제 배선 작업이 어려웠다. 또 시퀀스 제어를 위해 많은 공간이 필요해 처리 속도에도 한계를 보였다.

그러나 1968년 미국의 자동차 회사 제너럴모터스(General Motors, GM)사가 ‘산업용 각종 제어 장치의 구비조건 10항목’ 발표로, 오늘날 공장자동화 분야에 범용으로 쓰이는 PLC(Programmable Logic Controller)의 기초가 마련됐다.



PLC 등 산업자동화를 위한 솔루션들은 제품의 자동 설계, 생산 공정의 유연한 자동제어, 생산 설비의 체계적 관리, 장애의 발견과 복구, 품질검사 등 각종 생산과 관련된 일을 사람의 인력이 아닌 기계장치를 통해 가능케 했다. 또, 이를 통해 생산성을 향상시키고 사람의 개입을 최소화하면서 단기간에 일정한 품질의 제품을 대량으로 생산할 수 있는 환경을 실현했다.

디지털 동작의 전자 장치 ‘PLC’

PLC(Programmable Logic Controller)란, 종래에 사용하던 제어반 내의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 LSI, 트랜스터 등의 반도체 소자로 대체시켜, 기본적인 시퀀스 제어 기능을 수치 연산 기능을 추가해 프로그램 제어가 가능하도록 한 자율성이 높은 제어 시스템이다.

미국 전기 공업회 규격(NEMA)에서는 PLC를 “디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통해 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위해 프로그램 가능한 메모리를 사용하고 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 동작의 전자 장치”로 정의하고 있다.

설비의 자동화와 고기능, 고속화 등 고능률화 요구에 따라 PLC의 적용 범위는 점차 확대되어 가고 있다. 특히 공장 자동화와 FMS(Flexible Maunfacturing System)에 따른 PLC의 요구는 과거 중규모 이상의 릴레이 제어반 대체 효과에서 현재 고기능화, 고속화의 추세로 소규모 공작 기계에서 대규모 시스템 설비에 이르기까지 광범위하게 적용되고 있다.

PLC의 구조를 살펴보면, 마이크로 프로세서 및 메모리를 중심으로 구성된, 인간의 두뇌 역할을 하는 중앙처리장치(CPU), 외부 기기와의 신호를 연결시켜 주는 입·출력부, 각 부에 전원을 공급하는 전원부, PLC내의 메모리에 프로그램을 기록하는 주변기기 등으로 구성되어 있다.

처음에 개발된 PLC는 단순히 로직 컨트롤러로서 프로그램에 의한 간단한 제어가 가능했지만, 이후 산술연산, 출력장치 제어, 통신기능 같은 고기능이 부가됐고 이전의 릴레이 제어반의 단점이었던 신뢰성 저하와 제어 시스템을 변경, 검사와 시운전 기간에 소요되는 시간과 비용 등을 절약할 수 있게 됐다.

그 뒤로 PLC는 컴퓨터와의 통신을 이용한 PLC 사용을 위한 통합 소프트웨어의 개발로 사용자들은 보다 쉽게 PLC 프로그래밍을 할 수 있게 됐고, 사용자에게 보다 친숙한 환경을 제공해 그래픽을 이용한 현장의 모니터링과 데이터에 대한 그래픽 처리뿐만 아니라 공정에 대한 문제점과 각종 정보에 대한 수집까지 가능케 했다.

현재 PLC는 공장 자동화를 중심으로 소형화와 저가격화 되면서 거의 모든 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 PLC의 소형화, PC기반의 PLC, 일체형 PLC, Remote I/O 등이 최근 PLC의 추세를 보이면서, PLC에서 확장된 기능의 PAC(Programmable Automation Controllers)도 선보이는 등, 산업자동화 및 제어 솔루션 시장은 지속적인 발전이 도모되고 있다.


미디어다아라 고정태 기자(jazzful@daara.co.kr)