12. Weeks 1-2: PLC Basic Concepts and Introduction(주차 1-2: PLC 기본 개념 및 소개)

12. Weeks 1-2: PLC 기본 개념 및 소개 

1. PLC의 정의와 역사

- 정의: PLC(Programmable Logic Controller)는 프로그래밍 가능한 로직 제어장치로, 자동화 시스템을 제어하고 모니터링하기 위해 사용되는 전자 장치입니다. 이는 디지털 컴퓨터 기술을 활용하여 산업 공정을 자동화하고 제어하는데 주로 사용됩니다.

- 역사: PLC는 1960년대에 자동화 시스템의 발전과 함께 개발되었습니다. 초기에는 자동화된 제어 장치가 필요한 공장 환경에서 논리 회로를 유지보수하기 어려운 문제가 있었습니다. 이에 따라 수동으로 작성된 릴레이 회로 대신 프로그램 가능한 디지털 컴퓨터로 로직을 제어하고자 하는 필요성이 대두되었습니다.

 

2. 주요 구성 요소

- 입력 단자 (Input Terminals): 센서, 스위치 등의 입력 신호를 PLC로 가져오는 단자로, 디지털 또는 아날로그 신호를 처리할 수 있습니다.

- 중앙 처리 장치 (Central Processing Unit, CPU): PLC의 두뇌 역할을 수행하며, 프로그램 실행, 로직 처리, 통신 등을 담당합니다.

- 메모리: 프로그램과 데이터 저장을 위한 공간으로, 프로그램 메모리와 데이터 메모리로 나뉩니다.

- 출력 단자 (Output Terminals): 모터, 밸브 등을 제어하기 위한 출력 신호를 PLC로 보내는 단자로, 디지털 또는 아날로그 출력을 처리할 수 있습니다.

3. 동작 원리

- 입력 감지: 입력 단자로부터 센서나 스위치 등의 입력 신호를 받아들입니다.

- 프로그램 실행: CPU는 사용자가 작성한 프로그램을 실행하며, 입력 신호를 기반으로 프로그램 논리를 처리합니다.

- 로직 처리: CPU는 프로그램에 작성된 논리와 조건문을 평가하여 출력 상태를 결정합니다. 이는 Ladder Logic, Structured Text 등의 프로그래밍 언어로 작성됩니다.

- 출력 제어: 로직 처리 결과에 따라 출력 단자로 신호를 보내 출력 장치를 제어합니다. 예를 들어, 모터를 회전시키거나 밸브를 개폐할 수 있습니다.

- 주기적인 반복: PLC는 주기적으로 입력 상태를 감지하고 프로그램을 실행하여 출력을 제어합니다. 이러한 과정은 계속 반복되며 자동화 시스템을 지속적으로 제어합니다.

4. PLC 제품의 종류와 특성

현재 산업 현장에서 널리 사용되고 있는 PLC 제품은 여러 가지 종류와 특성을 가지고 있습니다. PLC 제품은 다양한 산업 분야의 자동화와 제어 요구를 충족시키기 위해 다양한 기능과 성능을 제공합니다.

(1) 모듈형 PLC(Modular PLC): 모듈형 PLC는 확장성과 유연성이 높아 다양한 크기와 복잡도의 자동화 시스템에 적용됩니다. 입출력 모듈을 추가하거나 교체하여 시스템을 조정할 수 있어 유지 보수 및 업그레이드가 편리합니다.

 

(2) 고속 PLC(High-Speed PLC): 고속 PLC는 빠른 반응 시간이 필요한 고속 생산 라인이나 제어 시스템에 적합합니다. 마이크로초 단위의 고속 신호 처리 능력을 가지며, 정교한 타이밍 및 동기화가 요구되는 환경에서 사용됩니다.

 

(3) 안전 PLC(Safety PLC):안전 PLC는 사람과 장비의 안전을 보장하기 위해 설계된 제품입니다. 이중 제어 시스템과 안전 관련 기능을 내장하여 위험 요소를 모니터링하고 사전에 대응할 수 있는 기능을 제공합니다.

 

(4) 소형 PLC(Small PLC): 소형 PLC는 작은 규모의 자동화 시스템이나 특정 제어 기능을 위해 사용됩니다. 경제적이면서도 간단한 제어 요구를 충족시키며, 공간 절약 및 설치 용이성을 제공합니다.

 

(5) 산업용 PLC(Industrial PLC): 산업용 PLC는 다양한 산업 분야에서 널리 활용되며, 내구성과 안정성이 강조됩니다. 악조건에서도 안정적인 운영을 보장하며, 다양한 환경과 요구 사항을 충족시키는 기능을 제공합니다.

 

(6) 프로세스 제어용 PLC(Process Control PLC): 프로세스 제어용 PLC는 화학, 석유, 식품 등의 프로세스 산업에서 사용됩니다. 애널로그 입력 및 출력을 처리하여 연속적인 프로세스 제어를 수행하며, 정확한 모니터링과 조절 능력을 제공합니다.

 

(7) 네트워크 통합 PLC(Networked PLC): 네트워크 통합 PLC는 여러 PLC 시스템을 연결하여 하나의 통합된 제어 시스템으로 운영할 수 있습니다. 다양한 통신 프로토콜을 지원하며, 분산 제어와 모니터링을 가능하게 합니다.

PLC 제품은 이러한 다양한 종류와 특성을 통해 다양한 산업 분야의 자동화와 제어 요구를 충족시키며, 신뢰성과 효율성을 제공하는 핵심 장치로 활용되고 있습니다.

 

5. 결론

PLC는 자동화 시스템의 핵심 요소로, 공정 제어와 모니터링에 큰 역할을 하고 있습니다. 초기부터 현재까지의 발전 과정을 통해 다양한 산업 분야에서 활용되며, 그 중요성은 더욱 커지고 있습니다. 이러한 이해는 PLC 전문과정의 시작을 의미하며, 다음 주차에서는 PLC 프로그래밍 언어와 입출력 구성에 대해 자세히 알아보겠습니다.

12. Weeks 1-2: PLC Basic Concepts and Introduction

1. Definition and History of PLC

 

Definition: Programmable Logic Controller (PLC) is a programmable logic controller, an electronic device used to control and monitor automation systems. It is primarily used to automate and control industrial processes utilizing digital computer technology.

 

History: PLCs were developed in the 1960s along with advances in automation systems. In the early days, logic circuits were difficult to maintain in a factory environment that required automated controls. This created a need to control the logic with a programmable digital computer instead of manually written relay circuits.

 

2. Main components

 

Input Terminals: Terminals that bring input signals such as sensors and switches to the PLC, and can process digital or analog signals.

 

Central Processing Unit (CPU): It acts as the brain of the PLC and is responsible for program execution, logic processing, and communication.

 

Memory: A space for storing programs and data, which is divided into program memory and data memory.

 

Output Terminals: Terminals that send output signals to PLC to control motors, valves, etc. Digital or analog outputs can be processed.

 

3. Operating principle

 

Input detection: Receives an input signal from a sensor or switch from the input terminal.

 

Program Execution: The CPU executes the program written by the user and processes the program logic based on the input signal.

 

Logic Processing: The CPU determines the state of the output by evaluating the logic and conditional statements written in the program. It is written in a programming language such as Ladder Logic or Structured Text.

 

Output Control: Controls the output device by sending a signal to the output terminal according to the logic processing result. For example, it can turn a motor or open or close a valve.

 

Cyclic repetition: The PLC periodically detects the state of the input and executes a program to control the output. This process is repeated over and over and continuously controls the automation system.

 

4. Types and characteristics of PLC products

Currently, PLC products widely used in industrial fields have various types and characteristics. PLC products offer a variety of features and performance to meet the automation and control needs of a variety of industries.

 

(1) Modular PLC:

Modular PLC is applicable to automation systems of various sizes and complexity due to its high scalability and flexibility. The system can be tuned by adding or replacing I/O modules, making maintenance and upgrades convenient.

 

(2) High-Speed ​​PLC:

A high-speed PLC is suitable for high-speed production lines or control systems that require fast reaction times. It has high-speed signal processing capability in microsecond units and is used in environments where sophisticated timing and synchronization are required.

 

(3) Safety PLC:

A safety PLC is a product designed to ensure the safety of people and equipment. Built-in dual control systems and safety-related functions provide the ability to monitor and proactively respond to hazards.

 

(4) Small PLC: Small

PLCs are used for small automation systems or for specific control functions. It meets economical yet simple control needs, providing space savings and ease of installation.

 

(5) Industrial PLC (Industrial PLC):

Industrial PLCs are widely used in various industries, and durability and stability are emphasized. It guarantees stable operation even in adverse conditions and provides functions to meet various environments and requirements.

 

(6) Process Control PLC (PLC):

PLCs for process control are used in process industries such as chemical, petroleum and food. It processes analog inputs and outputs to perform continuous process control and provides accurate monitoring and regulation capabilities.

 

(7) Networked PLC:

A networked PLC can connect multiple PLC systems to operate as one integrated control system. It supports various communication protocols and enables distributed control and monitoring.

 

Through these various types and characteristics, PLC products satisfy the automation and control needs of various industries and are used as core devices that provide reliability and efficiency.

 

5. Conclusion

 

PLCs are a key element of automation systems and play a large role in process control and monitoring. Through the development process from the beginning to the present, it is used in various industries, and its importance is increasing. This understanding marks the beginning of the PLC specialization, and in the next week we will learn more about the PLC programming language and input/output configuration.