프로그래머블 로직 컨트롤러

Programmable logic controller
제약업계의 모니터링 시스템을 위한 PLC.
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프로세스 관리

프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 또는 프로그래머블 컨트롤러는 조립 라인, 기계, 로봇 디바이스 또는 높은 신뢰성, 프로그래밍 용이성 및 프로세스 장애 진단이 필요한 모든 작업 등 제조 프로세스의 제어에 적합하도록 강화된 산업용 컴퓨터입니다.딕 몰리는 1968년 제너럴 모터스(GM)를 위해 최초의 PLC인 Modicon 084를 발명했기 때문에 PLC의 아버지로 여겨지고 있습니다.

PLC는 프로세서에 내장된 하우징에 수십 개의 입출력(I/O)을 갖춘 소형 모듈러 디바이스부터 수천 개의 I/O를 갖춘 대형 랙 마운트 모듈러 디바이스까지 다양하며, 다른 PLC [1]및 SCADA 시스템과 네트워크 연결되어 있습니다.

디지털 및 아날로그 I/O, 확장된 온도 범위, 전기 노이즈에 대한 내성, 진동 및 충격에 대한 내성을 고려하여 설계할 수 있습니다.기계 작동을 제어하는 프로그램은 일반적으로 배터리 백업 또는 비휘발성 메모리에 저장됩니다.

PLC는 유선 릴레이 로직 시스템을 대체할 유연하고 견고하며 프로그래밍이 용이한 컨트롤러를 제공하기 위해 자동차 제조 업계에서 처음 개발되었습니다.이후 가혹한 환경에 적합한 신뢰성 높은 자동화 컨트롤러로 널리 채택되었습니다.

출력 결과는 제한된 시간 내에 입력 조건에 따라 생성되어야 하므로 PLC는 하드 실시간 시스템의 예입니다. 그렇지 않으면 의도하지 않은 작동이 발생할 수 있습니다.

발명 및 초기 개발

PLC는 1960년대 후반 미국의 자동차 산업에서 시작되었으며 릴레이 로직 시스템을 [2]대체하도록 설계되었습니다.지금까지 제조용 제어 로직은 주로 릴레이, 캠 타이머, 드럼 시퀀서 및 전용 폐쇄 루프 [3]컨트롤러로 구성되었습니다.

유선 연결 특성 때문에 설계 엔지니어는 자동화 프로세스를 변경하기가 어려웠습니다.변경 시에는 배선 변경 및 문서 갱신이 필요합니다.와이어가 1개라도 어긋나거나 릴레이가 1개라도 고장 나면 시스템 전체가 고장납니다.대부분의 경우 기술자는 몇 시간 동안 이 도표를 검토하여 기존 [4]배선과 비교합니다.범용 컴퓨터가 사용 가능하게 되자, 그것들은 곧 산업 공정에서 논리를 제어하는 데 적용되었다.이러한 초기 컴퓨터는 신뢰할[5] 수 없었고 전문 프로그래머가 필요했으며 온도, 청결도,[6] 전력 품질 등의 작업 조건을 엄격하게 관리해야 했습니다.

PLC는 이전의 자동화 시스템에 비해 몇 가지 이점을 제공했습니다.이는 컴퓨터보다 산업 환경을 더 잘 견디고, 릴레이 시스템보다 더 안정적이고, 작고, 유지보수가 덜 필요했습니다.추가 I/O 모듈로 쉽게 확장할 수 있는 반면 릴레이 시스템은 재구성 시 복잡한 하드웨어 변경이 필요했습니다.이를 통해 제조 공정 설계에 비해 반복이 용이했습니다.논리와 스위칭 조작에 초점을 맞춘 단순한 프로그래밍 언어로 범용 프로그래밍 언어를 사용하는 컴퓨터보다 사용자 친화적이었습니다.또, 조작을 [7][8]감시할 수 있도록 했다.초기 PLC는 릴레이 로직의 도식도와 매우 유사한 사다리 로직으로 프로그래밍되었습니다.이 프로그램 표기법은 기존 기술자의 교육 수요를 줄이기 위해 선택되었습니다.다른 PLC는 스택 기반 논리 솔버에 [9]기반한 명령 목록 프로그래밍의 형태를 사용했습니다.

모디콘

1968년 GM Hydramatic(제너럴 모터스 자동변속기 부문)은 엔지니어 Edward R이 작성한 백서를 바탕으로 유선 중계 시스템의 전자 교체 제안서를 발행했습니다.클락, 메사추세츠 베드포드의 베드포드 어소시에이츠에서 우승 제안을 받았어요그 결과, Bedford Associates의 84번째 [10][11]프로젝트였기 때문에, 1969년에 건설된 최초의 PLC가 084로 지정되었습니다.

Bedford Associates는 이 신제품을 개발, 제조, 판매 및 보수하는 데 전념하는 회사를 시작했습니다.이 회사는 그들이 이름을 지었습니다.Modicon(모듈러형 디지털컨트롤러용).이 프로젝트에 참여한 사람 중 한 명은 [12]PLC의 "아버지"로 여겨지는 딕 몰리였다.모디콘 브랜드는 1977년 굴드 일렉트로닉스에 매각되었고 이후 현재의 [11]소유주인 슈나이더 일렉트릭에 매각되었다.비슷한 시기에 Modicon은 PLC와 함께 사용되는 데이터 통신 프로토콜인 Modbus를 만들었습니다.이후 Modbus는 많은 산업용 전기 [citation needed]장치를 연결하는 데 일반적으로 사용되는 표준 개방형 프로토콜이 되었습니다.

최초 제작된 084 모델 중 하나가 현재 매사추세츠 노스앤도버에 있는 슈나이더 일렉트릭의 시설에서 전시되고 있다.그것은 GM이 Modicon에 제공한 것입니다.그때, 이 회사는 거의 20년간의 중단 없는 서비스를 마치고 퇴역했습니다.모디콘은 984가 [citation needed]등장할 때까지 제품군의 마지막에 84 모니커를 사용했다.

앨런 브래들리

이와 병행하여 Odo Josef Struger는 "프로그래머블 로직 컨트롤러의 아버지"로도 알려져 있습니다.[12]그는 Allen-Bradley 프로그래머블[13][14][15] 로직 컨트롤러의 발명에 관여했으며 PLC 이니셜리즘을 [12][13]발명한 공로를 인정받고 있다.Allen-Bradley(현재는 Rockwell Automation 소유 브랜드)는 재임 [16]중 미국의 주요 PLC 제조업체가 되었습니다.Struger는 IEC 61131-3 PLC 프로그래밍 언어 [12]표준을 개발하는 데 주도적인 역할을 했습니다.

초기 프로그래밍 방법

많은 초기 PLC는 로직을 그래픽으로 표현할 수 없었기 때문에, 대신 부울 대수와 유사한 부울 형식의 일련의 논리 표현으로 표현되었다.프로그래밍 단자가 진화함에 따라 래더 로직이 전자 기계식 제어판에 사용되는 익숙한 형식이었기 때문에 래더 로직이 사용되는 것이 더욱 보편화되었습니다.상태 로직 및 기능 블록(디지털 집적 로직 회로를 사용할 때 로직이 묘사되는 방식과 유사함)과 같은 새로운 형식이 존재하지만 여전히 래더 로직만큼 인기가 있지는[when?] 않습니다.그 주된 이유는 PLC가 예측 가능하고 반복적인 시퀀스로 논리를 풀 수 있기 때문입니다.또한 래더 로직은 논리 시퀀스의 타이밍에 관한 문제를 다른 [17]포맷에서보다 쉽게 볼 수 있습니다.

1990년대 중반까지 PLC는 PLC [10]프로그램의 다양한 논리 요소를 나타내는 전용 기능 키를 가진 독점 프로그래밍 패널 또는 특수 목적 프로그래밍 터미널을 사용하여 프로그래밍되었습니다.일부 독점 프로그래밍 터미널은 PLC 프로그램의 요소를 그래픽 기호로 표시했지만 접점, 코일 및 와이어의 ASCII 문자 표현이 일반적이었습니다.프로그램은 카세트 테이프 카트리지에 보존되어 있었다.메모리 용량이 부족하기 때문에 인쇄 및 문서화 설비는 미미했습니다.가장 오래된 PLC는 비휘발성 자기 코어 메모리를 사용했습니다.

아키텍처

PLC는 프로그램 명령 및 다양한 [18]기능을 저장하는 데 사용되는 프로그래밍 가능한 메모리를 가진 산업용 마이크로프로세서 기반 컨트롤러입니다.구성 요소는 다음과 같습니다.

  • 입력을 해석하고 메모리에 저장된 제어 프로그램을 실행하며 출력 신호를 전송하는 프로세서 유닛(CPU)
  • AC 전압을 DC로 변환하는 전원 공급 장치,
  • 프로세서에 의해 실행되는 입력 및 프로그램의 데이터를 저장하는 메모리 유닛,
  • 컨트롤러가 외부 디바이스와 데이터를 송수신하는 입출력 인터페이스
  • 원격 PLC와 [19]통신 네트워크의 데이터를 송수신하는 통신 인터페이스.

PLC는 생성된 프로그램을 개발하고 나중에 [19]컨트롤러의 메모리에 다운로드하는 데 사용되는 프로그래밍 장치를 필요로 합니다.

최신 PLC에는 일반적으로 OS-9 또는 VxWorks와 [20]같은 실시간 운영 체제가 포함되어 있습니다.

기계 설계

8개의 입력과 4개의 출력을 갖춘 콤팩트 PLC.
Modular PLC with EtherNet/IP module, digital and analog I/O, with some slots being empty.
EtherNet/IP 모듈을 탑재한 모듈러형 PLC, 전용 및 아날로그 I/O(일부 슬롯이 비어 있음).

PLC 시스템의 기계적 설계에는 두 가지 유형이 있습니다.싱글 박스 또는 브릭은 모든 유닛과 인터페이스를 하나의 컴팩트한 케이스에 넣을 수 있는 작은 프로그래밍 가능한 컨트롤러입니다.단, 일반적으로 입력 및 출력용 확장 모듈을 추가로 사용할 수 있습니다.두 번째 설계 유형(모듈러형 PLC)은 전원, 프로세서, I/O모듈, 통신 인터페이스 등 다양한 기능을 가진 모듈을 위한 공간을 제공하는 섀시(랙이라고도 함)를 갖추고 있으며, 이 모든 것을 특정 애플리케이션에 [21]맞게 커스터마이즈할 수 있습니다.1개의 프로세서로 복수의 랙을 관리할 수 있어 수천 개의 입력과 출력이 가능합니다.특수 고속 시리얼 I/O 링크 또는 이와 동등한 통신 방법을 사용하여 랙을 프로세서에서 분산하여 대규모 플랜트의 배선 비용을 절감할 수 있습니다.I/O 포인트를 기계에 직접 장착하고 센서 및 밸브에 대한 빠른 분리 케이블을 사용하여 배선 및 구성 [citation needed]요소 교체 시간을 절약할 수도 있습니다.

이산 신호 및 아날로그 신호

이산(디지털) 신호는 값(1 또는 0, true 또는 false)만 켜거나 끌 수 있습니다.이산 신호를 제공하는 디바이스의 예로는 리미트 스위치, 광전 센서 및 인코더를 [22]들 수 있다.이산 신호는 전압 또는 전류를 사용하여 전송됩니다. 여기서 특정 극단 범위는 켜짐 및 꺼짐으로 지정됩니다.예를 들어 컨트롤러는 22V 이상의 DC 값은 on, 2V 미만의 DC 값은 off, 중간 값은 정의되지 않은 [citation needed]24V DC 입력을 사용할 수 있습니다.

아날로그 신호는 모니터링 변수의 크기에 비례하는 전압 또는 전류를 사용할 수 있으며 스케일 내의 모든 값을 취할 수 있습니다.압력, 온도, 흐름 및 무게는 아날로그 신호로 표현되는 경우가 많습니다.일반적으로 이러한 값은 디바이스 및 데이터 [22]저장에 사용할 수 있는 비트 수에 따라 정확도 범위가 다양한 정수 값으로 해석됩니다.예를 들어 아날로그 0~10V 또는 4~20mA 전류 루프 입력은 0~32,767의 정수 값으로 변환됩니다.PLC는 이 값을 취하여 운영자 또는 프로그램이 읽을 수 있도록 프로세스의 원하는 단위로 바꿉니다.적절한 통합에는 노이즈를 줄이기 위한 필터 시간뿐만 아니라 장애를 보고하기 위한 상한 및 하한도 포함됩니다.전류 입력은 전압 입력보다 전기 소음(예: 용접기 또는 전기 모터 시동)에 덜 민감합니다.좋은 품질의 0~10V 신호의 최대 이동 거리가 4~20mA [citation needed]신호에 비해 매우 짧기 때문에 장치와 컨트롤러와의 거리도 문제가 됩니다.4~20mA 신호는 4mA 미만의 신호가 오류를 나타내므로 경로를 따라 와이어가 분리되었는지도 보고할 수 있습니다.

용장성

어떤 특별한 프로세스 영구적으로 최소 사용자 동의 없이 설치된 휴식 시간과 함께 일할 필요가 있다.따라서,고 잘못된 모듈을 부착하는 과정을 다룰 만한 능력을 내결함성이 있는 시스템 설계에 필요한 있다.그러한 경우 하드웨어 구성 요소 고장 시 시스템 가용성을 높이는 것과 동일한 기능을 지닌 다중 CPU또는 입출력 모듈 하드웨어 구성으로 하드웨어 고장 때문에 전체 또는 부분적 과정 종료를 방해하는 적용할 수 있다.다른 중복 시나리오 안전에 중요한 과정에 연관되는 지를 예를 들어, 큰 유압 프레스에 사건은 출력이 제대로 해제하지 않기 전에 누르달 수 있는데 둘 다 프로그램 가능 논리 제어기 출력을 켤 수 있어야 한다.

프로그래밍

사다리 다이어그램 로직의 예

프로그래머블 로직 컨트롤러는 프로그래밍 배경 없이 엔지니어가 사용하도록 설계되었습니다.이러한 이유로 래더 다이어그램(LD, LAD)이라는 그래픽 프로그래밍 언어가 처음 개발되었습니다.이는 전기 기계식 릴레이로 제작된 시스템의 개략도와 유사하며, 많은 제조업체에 의해 채택되었으며 나중에 IEC 61131-3 제어 시스템 프로그래밍 표준으로 표준화되었습니다.2015년 현재도 [23]심플함 덕분에 널리 사용되고 있습니다.

2015년 현재 대부분의 PLC 시스템은 2개의 텍스트 프로그래밍 언어를 정의하는 IEC 61131-3 표준을 준수합니다.구조화 텍스트(ST, Pascal과 유사) 및 명령 목록(IL), 사다리 다이어그램, 기능 블록 다이어그램(FBD) 및 순차 함수 차트(SFC)[23][24]의 3가지 그래픽 언어.명령 목록(IL)은 이 표준의 [25]제3판에서 폐지되었습니다.

최신 PLC는 릴레이에서 파생된 래더 로직에서 BASIC 및 [citation needed]C의 특별히 적응된 방언과 같은 프로그래밍 언어에 이르기까지 다양한 방법으로 프로그래밍할 수 있습니다.

PLC 프로그래밍의 기본 개념은 모든 제조업체에 공통적이지만, I/O 주소 지정, 메모리 구성 및 명령 집합의 차이는 PLC 프로그램이 서로 다른 제조업체 간에 완벽하게 호환된다는 것을 의미합니다.같은 메이커의 제품 라인이라도, 다른 모델이 직접 [citation needed]호환성이 없는 경우가 있습니다.

프로그래밍 장치

PLC 프로그램은 일반적으로 데스크톱 콘솔, 개인용 컴퓨터의 특수 소프트웨어 또는 휴대용 프로그래밍 장치의 형태를 [26]취할 수 있는 프로그래밍 장치로 작성됩니다.그런 다음 프로그램은 PLC에 직접 또는 네트워크를 통해 다운로드됩니다.비휘발성 플래시 메모리 또는 배터리 백업식 RAM에 저장됩니다.일부 프로그램 가능한 컨트롤러에서는 프로그램이 PC에서 EPROM과 같은 이동식 칩에 프로그램을 쓰는 프로그래밍 보드를 통해 PLC로 전송됩니다.

제조업체는 컨트롤러용 프로그래밍 소프트웨어를 개발합니다.여러 언어로 PLC를 프로그래밍할 수 있을 뿐만 아니라 하드웨어 진단 및 유지보수, 소프트웨어 디버깅 및 오프라인 [26]시뮬레이션과 같은 공통 기능을 제공합니다.

개인용 컴퓨터에 작성되거나 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 PLC에서 업로드된 프로그램을 쉽게 복사하여 외부 [citation needed]스토리지에 백업할 수 있습니다.

시뮬레이션

PLC 시뮬레이션은 PLC 프로그래밍 소프트웨어에서 자주 볼 수 있는 기능입니다.프로젝트 개발 초기에 테스트 및 디버깅이 가능합니다.

PLC를 잘못 프로그래밍하면 생산성이 저하되고 위험한 상황이 발생할 수 있습니다.시뮬레이션으로 프로젝트를 테스트하면 품질 향상, 기기 안전 수준 향상, 자동화 제어 애플리케이션 설치 및 시운전 중 비용이 많이 드는 다운타임을 줄일 수 있습니다.이는 시스템이 [26][27]활성화되기 전에 많은 시나리오를 시험 및 테스트할 수 있기 때문입니다.

기능

랙 내 PLC 시스템(좌우): 전원장치(PSU), CPU, 인터페이스 모듈(IM) 및 통신프로세서(CP)
PLC(중앙의 회색 요소)가 있는 제어판.장치는 왼쪽에서 오른쪽으로 별도의 요소로 구성됩니다. 즉, 입력 및 출력용 전원 공급 장치, 컨트롤러, 릴레이 장치

대부분의 다른 컴퓨팅 장치와의 주요 차이점은 PLC가 보다 심각한 조건(먼지, 습기, 열, 냉기 등)에 적합하기 때문에 내성이 있는 반면 PLC를 센서 및 액추에이터에 연결하는 광범위한 입출력(I/O)을 제공한다는 것입니다.PLC 입력에는 리미트 스위치와 같은 단순한 디지털 요소, 프로세스 센서(온도 및 압력 등)의 아날로그 변수 및 포지셔닝 또는 기계 비전 시스템의 [28]더 복잡한 데이터가 포함될 수 있습니다.PLC 출력에는 표시등, 사이렌, 전기 모터, 공압 또는 유압 실린더, 자기 릴레이, 솔레노이드 또는 아날로그 출력과 같은 요소가 포함될 수 있습니다.입력/출력 배열은 단순한 PLC에 내장될 수도 있고, PLC가 PLC에 연결되는 필드버스 또는 컴퓨터 네트워크에 연결된 외부 I/O 모듈을 가질 수도 있습니다.

PLC의 기능은 수년간 순차 릴레이 제어, 모션 제어, 프로세스 제어, 분산 제어 시스템 및 네트워킹을 포함하도록 발전해 왔습니다.일부 최신 PLC의 데이터 처리, 저장, 처리 능력 및 통신 기능은 데스크톱 컴퓨터와 거의 동일합니다.PLC와 같은 프로그래밍을 원격 I/O 하드웨어와 결합하면 범용 데스크톱 컴퓨터가 특정 애플리케이션에서 일부 PLC와 겹칠 수 있습니다.데스크톱 컴퓨터는 PLC보다 안정성이 낮은 운영 체제에서 실행되며 데스크톱 컴퓨터 하드웨어는 일반적으로 PLC에서 사용되는 프로세서와 동일한 수준의 온도, 습도, 진동 및 수명에 대해 설계되지 않았기 때문에 데스크톱 컴퓨터 컨트롤러는 일반적으로 중공업에서 받아들여지지 않았습니다.Windows와 같은 운영체제는 결정론적 논리 실행에 적합하지 않으며, 그 결과 컨트롤러가 입력 상태의 변화에 항상 PLC에서 예상되는 타이밍의 일관성으로 반응하지 않을 수 있습니다.데스크톱 로직 어플리케이션은 실험실 자동화 등 중요도가 낮은 상황에서 사용되며 어플리케이션의 부하가 낮고 [citation needed]중요도가 낮은 소규모 시설에서 사용됩니다.

기본 기능

프로그래머블 컨트롤러의 가장 기본적인 기능은 전기기계 릴레이의 기능을 에뮬레이트하는 것입니다.이산 입력에는 고유 주소가 지정되며, PLC 명령은 입력 상태가 온인지 오프인지를 테스트할 수 있습니다.일련의 릴레이 접점이 논리적 AND 기능을 수행하므로 모든 접점이 닫히지 않는 한 전류가 흐르지 않으므로 모든 입력 비트가 켜져 있을 경우 일련의 "온 여부를 검사" 명령이 출력 스토리지 비트에 전원을 공급합니다.마찬가지로 병렬 명령 집합도 논리 OR을 수행합니다.전기기계식 릴레이 배선도에서는 하나의 코일을 제어하는 접점의 그룹을 "래더 다이어그램"의 "rung"이라고 하며, 이 개념은 PLC 로직을 설명하는 데에도 사용됩니다.PLC의 일부 모델은 하나의 "rung" 로직에서 직렬 및 병렬 명령의 수를 제한합니다.각 릉의 출력은 스토리지 비트를 설정 또는 클리어합니다.스토리지 비트는 물리적인 출력 주소와 관련되거나 물리적인 연결이 없는 "내부 코일"일 수 있습니다.이러한 내부 코일은 예를 들어 여러 개의 개별 릉에서 공통 요소로 사용할 수 있습니다.물리적 릴레이와 달리 일반적으로 PLC 프로그램에서 입력, 출력 또는 내부 코일을 참조할 수 있는 횟수에는 제한이 없습니다.

일부 PLC는 rung 로직을 평가하기 위해 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 엄격한 실행 순서를 적용합니다.이는 충분히 복잡한 회로에서는 주변 접점의 구성에 따라 전류를 왼쪽에서 오른쪽으로 또는 오른쪽에서 왼쪽으로 통과할 수 있는 전자 기계식 릴레이 접점과는 다릅니다.이러한 "스니크 패스"의 제거는 프로그래밍 스타일에 따라 버그 또는 기능 중 하나입니다.

PLC의 보다 고급 명령은 기능 블록으로 구현될 수 있으며, 기능 블록은 논리 입력에 의해 활성화되었을 때 일부 연산을 수행하며, 예를 들어, 이산 로직에 대응하지 않을 수 있는 변수를 내부적으로 조작하면서 완료 또는 오류 등의 신호를 보내는 출력을 생성합니다.

의사소통

PLC는 USB, 이더넷, RS-232, RS-485 또는 RS-422와 같은 내장 포트를 사용하여 외부 장치(센서, 액추에이터) 및 시스템(프로그래밍 소프트웨어, SCADA, HMI)과 통신합니다.통신은 Modbus 또는 EtherNet/IP와 같은 다양한 산업 네트워크 프로토콜을 통해 수행됩니다.이러한 프로토콜의 대부분은 벤더에 따라 다릅니다.

대규모 I/O시스템에서 사용되는 PLC는 프로세서 간에 P2P(Peer-to-peer) 통신이 가능합니다.이것에 의해, 복잡한 프로세스의 개별의 부분을 개별적으로 제어할 수 있게 되어, 서브 시스템이 통신 링크를 개입시켜 조정할 수 있게 됩니다.이러한 통신 링크는 키패드나 PC 타입 워크스테이션 등의 HMI 디바이스에도 자주 사용됩니다.

이전에는 프로세서에 네트워크 접속이 내장되어 있지 않은 애드온 기능으로서 전용 통신 모듈을 제공했습니다.

사용자 인터페이스

다음 항목도 참조하십시오.사용자 인터페이스 및 인간-컴퓨터 상호 작용 항목 목록
열산화제 조절을 위한 PLC 사용자 인터페이스가 있는 제어판.

PLC는 구성, 경보 보고 또는 일상적인 제어를 위해 사람과 상호 작용해야 할 수 있습니다.이 목적을 위해 HMI(Human-Machine Interface)가 사용됩니다.HMI는 Man-Machine Interface(MMI; 맨머신 인터페이스) 및 Graphical User Interface(GUI; 그래피컬사용자 인터페이스)라고도 불립니다.간단한 시스템에서는 버튼과 조명을 사용하여 사용자와 상호 작용할 수 있습니다.텍스트 디스플레이와 그래픽 터치 스크린을 사용할 수 있습니다.더 복잡한 시스템은 컴퓨터에 설치된 프로그래밍 및 모니터링 소프트웨어를 사용하며, PLC는 통신 인터페이스를 통해 연결됩니다.

스캔 사이클 프로세스

PLC는 프로그램을 반복적으로 실행하는 프로그램 스캔 사이클에서 작동합니다.가장 간단한 스캔 주기는 다음 3단계로 구성됩니다.

  1. 입력 읽기,
  2. 프로그램을 실행합니다.
  3. 출력의 [29]기입.

프로그램은 순서의 순서에 따릅니다.프로세서가 모든 명령을 평가하고 모든 [30]출력의 상태를 업데이트하려면 일반적으로 수십 밀리초의 시간이 걸립니다.시스템에 원격 I/O(예: I/O 모듈이 있는 외부 랙)가 포함되어 있는 경우 PLC 시스템의 응답 시간이 [29]더욱 불확실해집니다.

PLC가 더욱 발전함에 따라, 래더 실행 순서를 변경하는 방법이 개발되었고 서브루틴이 [31]구현되었다.이 향상된 프로그래밍을 사용하여 고속 프로세스의 스캔 시간을 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 기계 설정에만 사용되는 프로그램의 일부를 고속 작동에 필요한 부분과 분리할 수 있습니다.새로운 PLC에는 이제[as of?] IO 스캔과 동시에 논리 프로그램을 실행할 수 있는 옵션이 있습니다.즉, IO가 백그라운드에서 업데이트되고 로직이 로직 [citation needed]검색 중에 필요에 따라 값을 읽고 씁니다.

PLC의 스캔 시간이 너무 길어서 예측 가능한 성능을 발휘할 수 없는 경우 특수 목적 I/O 모듈을 사용할 수 있습니다.정밀 타이밍 모듈 또는 샤프트 인코더와 함께 사용하는 카운터 모듈은 스캔 시간이 너무 길어서 펄스를 확실하게 카운트하거나 인코더의 회전감을 검출할 수 없는 경우에 사용됩니다.펄스의 축적은 프로그램 [32]실행 속도에 영향을 받지 않는 전용 모듈에 의해 이루어지기 때문에 상대적으로 느린 PLC도 여전히 카운트 값을 해석하여 기계를 제어할 수 있습니다.

보안.

1998년의 그의 저서에서, E. A. Parr는 대부분의 프로그램 가능한 컨트롤러가 물리적 키와 비밀번호를 요구하지만, 엄격한 액세스 제어와 버전 제어 시스템의 부족과 이해하기 쉬운 프로그래밍 언어가 허락되지 않은 프로그램 변경이 일어날 가능성이 높고 눈에 [33]띄지 않는다고 지적했다.

2010년 6월에 Stuxnet 컴퓨터 웜이 발견되기 전에는 PLC의 보안은 거의 주목을 받지 못했습니다.최신 프로그램 가능한 컨트롤러에는 일반적으로 실시간 운영 체제가 포함되어 있어 Microsoft Windows와 같은 데스크톱 운영 체제와 유사한 방식으로 악용될 수 있습니다.PLC는 통신하는 컴퓨터를 [20]제어함으로써 공격을 받을 수도 있습니다.2011년 이후, 이러한 우려는, 이전에는 별개의 플랜트 플로어 네트워크와 오피스 [34]네트워크를 접속하는 PLC 환경에서, 네트워킹이 보다 일반화되고 있는 가운데, 더욱 확대되고 있습니다.

2021년 2월, Rockwell Automation은 Logix 컨트롤러 제품군에 영향을 미치는 중대한 취약성을 공개했습니다.PLC와 워크스테이션 간의 통신을 확인하는 데 사용되는 비밀 암호 키는 Studio 5000 Logix Designer 프로그래밍 소프트웨어에서 추출하여 연결된 컨트롤러의 프로그램 코드 및 구성을 원격으로 변경하는 데 사용할 수 있습니다.취약성은 CVSS 취약성 척도에서 10점 만점의 심각도 점수를 받았습니다.쓰기 시 취약성의 완화는 영향을 받는 [35][36]디바이스에 대한 네트워크액세스를 제한하는 것이었습니다.

안전 PLC

안전 PLC는 독립형 모델 또는 기존 컨트롤러 아키텍처(Allen-Bradley Guardlogix, Siemens F 시리즈 등)에 추가된 안전 등급 하드웨어 및 기능 중 하나입니다.이는 PLC가 전통적으로 유선 안전 릴레이 및 안전 지침 전용 메모리 영역으로 보완된 안전 중요 애플리케이션에 적합하다는 점에서 기존의 PLC 유형과 다릅니다.안전 수준의 기준은 SIL입니다.

안전 PLC를 사용하여 트랩 키 액세스로 로봇 셀에 대한 액세스를 제어하거나 컨베이어 생산 라인에서 비상 정지에 대한 정지 응답을 관리할 수 있습니다.이러한 PLC에는 일반적으로 비상 정지, 조명 스크린 등과 연계하도록 설계된 안전 특정 지침으로 보강된 제한된 정기 명령 세트가 있다.

이러한 시스템이 제공하는 유연성으로 인해 이러한 [citation needed]컨트롤러에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있습니다.

다른 제어 시스템과 비교한 PLC

제어판에 설치된 PLC
RTO용 PLC가 있는 제어 센터

PLC는 다양한 자동화 작업에 잘 적응되어 있습니다.이러한 프로세스는 일반적으로 자동화 시스템의 개발 및 유지 비용이 자동화 총 비용에 비해 높고 시스템 작동 수명 동안 시스템 변경이 예상되는 제조 공정입니다.PLC에는 산업용 파일럿 장치 및 제어 장치와 호환되는 입력 및 출력 장치가 포함되어 있습니다. 전기 설계는 거의 필요하지 않으며 설계 문제는 원하는 작동 시퀀스를 표현하는 데 초점이 맞춰져 있습니다.PLC 애플리케이션은 일반적으로 고도로 맞춤화된 시스템이기 때문에 패키지화된 PLC 비용은 특정 맞춤형 컨트롤러 설계 비용에 비해 낮습니다.한편, 양산품의 경우, 맞춤형 관리 시스템이 경제적이다.이는 "일반적인" 솔루션 대신 최적의 선택을 할 수 있는 컴포넌트 비용이 저렴하고 반복되지 않는 엔지니어링 비용이 수천 [citation needed]또는 수백만 유닛에 분산되기 때문입니다.

프로그래밍 가능한 컨트롤러는 모션, 포지셔닝 또는 토크 제어에 널리 사용됩니다.일부 제조업체는 G 코드(CNC 기계 포함)를 사용하여 기계 [37][citation needed]이동을 지시할 수 있도록 PLC와 통합할 모션 제어 장치를 생산합니다.

PLC 칩/임베디드 컨트롤러

스몰 머신 빌더용 Nano ACE PLC & Chip PLC / 중소규모 볼륨.

저볼륨 또는 중볼륨의 소형 머신용.Ladder, Flow-Chart/Grafcet 등의 PLC 언어를 실행할 수 있는 PLC기존의 PLC와 비슷하지만 크기가 작기 때문에 개발자는 컴퓨터 프로그래밍 지식이 없어도 사용, 수정 및 유지보수가 용이한 언어를 사용하여 마이크로 컨트롤러와 같은 커스텀 프린트 기판으로 설계할 수 있습니다.기존의 PLC/Micro-PLC와 마이크로컨트롤러 사이에 있습니다.

캠 타이머

대량의 작업이나 매우 간단한 고정 자동화 작업에는 다양한 기술이 사용됩니다.예를 들어, 값싼 소비자용 식기세척기는 생산 [citation needed]수량이 몇 달러밖에 들지 않는 전기 기계식 캠 타이머로 제어할 수 있습니다.

마이크로컨트롤러

마이크로컨트롤러 기반의 설계는 수백 대 또는 수천 대의 유닛이 생산되기 때문에 개발비용(전원장치 설계, 입출력 하드웨어, 필요한 테스트 및 인증)이 많은 판매에 분산될 수 있으며 최종 사용자가 제어를 변경할 필요가 없는 경우에 적합합니다.자동차 애플리케이션이 그 예입니다. 매년 수백만 대의 유닛이 구축되고 이러한 컨트롤러의 프로그래밍을 변경하는 최종 사용자는 거의 없습니다.그러나, 수송 버스와 같은 일부 특수 차량은 양이 적고 개발 비용이 [38]비경제적이기 때문에 주문 설계 제어 대신 PLC를 경제적으로 사용한다.

싱글보드 컴퓨터

화학 산업에서 사용되는 것과 같이 매우 복잡한 프로세스 제어는 고성능 PLC의 능력을 능가하는 알고리즘과 성능을 필요로 할 수 있습니다.또한 매우 고속 또는 정밀 제어는 항공기 비행 제어와 같은 맞춤형 솔루션을 필요로 할 수 있다.고도의 개발과 유지보수가 가능한 매우 까다로운 제어 어플리케이션에는 반맞춤형 또는 완전 독자 사양의 하드웨어를 사용하는 싱글보드 컴퓨터를 선택할 수 있습니다.데스크탑 타입의 컴퓨터로 동작하는 「소프트 PLC」는, 프로세스 제어 요구에 [38]맞춘 상용 operating system의 버전내에서 프로그램을 실행하면서, 산업용 I/O 하드웨어와 인터페이스 할 수 있습니다.

싱글보드 컴퓨터의 인기는 PLC의 발전에도 영향을 미쳤다.기존 PLC는 일반적으로 폐쇄형 플랫폼이지만 일부 최신 PLC(Opto 22의 그루브 EPIC, Bosch Rexroth의 ctrlX, Wago의 PFC200, Phoenix Contact의 PLCnext, Kunbus의 Revolution Pi 등)는 개방형 플랫폼에서 기존 PLC의 기능을 제공합니다.

PID 컨트롤러

PLC는 PID 컨트롤러인 단일 가변 피드백 아날로그 제어 루프를 위한 논리를 포함할 수 있다.예를 들어 PID 루프는 제조 프로세스의 온도를 제어하기 위해 사용할 수 있습니다.지금까지 PLC는 보통 몇 개의 아날로그 제어 루프만으로 구성되었습니다.프로세스에 수백 또는 수천 개의 루프가 필요한 경우에는 분산 제어 시스템(DCS)이 대신 사용됩니다.PLC가 더욱 강력해짐에 따라 DCS와 PLC 애플리케이션 간의 경계가 [citation needed]모호해졌습니다.

Programmable Logic Relay(Programmable Logic Relay)

최근에는 [when?]프로그래머블 로직 릴레이(PLR) 또는 스마트 릴레이라고 불리는 소규모 제품이 더욱 보편화되고 있습니다.PLC와 유사하며 I/O가 몇 개만 필요하고 저렴한 비용이 요구되는 경공업에서 사용됩니다.이러한 소형 장치는 일반적으로 여러 제조업체에서 공통의 물리적 크기와 모양으로 제조되고 대형 PLC 제조업체에서 브랜드화하여 보급형 제품군을 채웁니다.대부분은 8~12개의 이산 입력, 4~8개의 이산 출력 및 최대 2개의 아날로그 입력이 있습니다.이러한 디바이스의 대부분은 간단한 사다리 로직(프로그램의 극히 일부만 특정 시간에 표시됨)을 표시하기 위한 우표 크기의 LCD 화면과 I/O 포인트의 상태를 포함하고 있으며, 일반적으로 이러한 화면에는 VCR re의 키 버튼과 유사한 4방향 로커 푸시 버튼과 4개의 개별 푸시 버튼이 함께 제공됩니다.mote control 이며 로직 탐색 및 편집에 사용됩니다.대부분은 RS-232 또는 RS-485 경유로 퍼스널 컴퓨터에 접속하기 위한 작은 플러그를 갖추고 있어 프로그래머가 MS Windows, macOS, Linux 등의 범용 OS에서 사용하기 쉽고 사용하기 쉬운 애플리케이션(G)을 사용할 수 있습니다.UI: 이 목적을 위해 작은 LCD와 푸시 버튼 세트를 사용해야 하는 대신 프로그래밍을 위한 것입니다.보통 모듈러형이고 크게 확장 가능한 일반 PLC와 달리, PLR은 일반적으로 모듈러형 또는 확장형이 아니지만, PLR의 가격은 PLC보다 두 배 정도 낮을 수 있으며, 여전히 로직스의 견고한 설계와 결정론적 실행을 제공합니다.

리모트 로케이션에서 사용되는 PLC의 변형은 리모트 터미널 유닛 또는 RTU입니다.RTU는 일반적으로 사이트와 중앙 제어 시스템(일반적으로 SCADA) 또는 일부 최신 시스템인 "클라우드" 사이의 통신 링크를 관리하는 것이 주요 기능인 저전력 강화 PLC입니다.고속 이더넷을 사용한 공장 자동화와는 달리 리모트사이트로의 통신 링크는 무선 기반이며 신뢰성이 떨어지는 경우가 많습니다.신뢰성의 저하를 고려하기 위해 RTU는 메시지를 버퍼링하거나 대체 통신 경로로 전환합니다.메시지를 버퍼링할 때 RTU는 사이트 이벤트의 완전한 이력을 재구성할 수 있도록 각 메시지의 타임스탬프를 기록합니다.RTU는 PLC로서 광범위한 I/O를 갖추고 있으며, 일반적으로 많은 PLC, RTU 및 DCS에 공통되는 IEC 61131-3 규격의 언어를 사용하여 완전히 프로그래밍할 수 있습니다.리모트 로케이션에서는, PLC 의 게이트웨이로 RTU 를 사용하는 것이 일반적입니다.PLC 는 모든 사이트 제어를 실행하고, RTU 는 통신, 타임스탬프 이벤트, 및 보조 기기의 감시를 실시합니다.소수의 I/O만 있는 사이트에서는 RTU가 사이트 PLC일 수도 있으며 통신 및 제어 기능을 모두 수행합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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참고 문헌

추가 정보

Wikimedia Commons에는 프로그래머블 로직 컨트롤러와 관련된 미디어가 있습니다.
Wikdiversity에는 프로그래머블 로직 컨트롤러(기본)에 대한 학습 리소스가 있습니다.