PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 자동화에 널리 사용되는 제어 장치입니다. 이는 사용자가 프로그래밍한 제어 로직을 기반으로 다양한 입력 신호를 처리하고 평가한 다음{1}}해당 제어 신호를 출력하여 자동화된 생산 공정 제어를 달성합니다. 이 기사에서는 PLC의 기본 작동 원리와 스캐닝 작동 모드에 대해 자세히 소개합니다.
I. PLC의 기본 작동 원리
PLC의 작동 원리는 주로 다음 단계를 포함합니다.
1. 입력 신호 획득:PLC는 입력모듈을 통해 현장으로부터 디지털 신호, 아날로그 신호 등 다양한 신호를 수신합니다. 이러한 신호는 PLC 내부 시스템에서 인식할 수 있는 디지털 신호로 변환되기 전에 광-격리 및 필터링과 같은 처리를 거칩니다.
2. 프로그램 처리:PLC는 사용자가 프로그래밍한 제어 로직을 기반으로{0}}입력 신호를 처리하고 평가합니다. 프로그램 처리에는 주로 논리 연산, 산술 계산, 데이터 변환과 같은 기능이 포함됩니다. 프로그램 처리 중에 PLC는 다양한 조건에 따라 해당 제어 명령을 생성합니다.
3. 출력 신호 제어:PLC는 처리된 제어 명령을 출력 모듈로 보냅니다. 출력 모듈은 디지털 신호를 현장에 필요한 신호 형식(예: 디지털 신호, 아날로그 신호 등)으로 변환하고 이를 액추에이터(예: 릴레이, 서보 모터 등)로 출력하여 생산 공정을 제어합니다.
4. 통신 및 모니터링:PLC에는 통신 기능이 있어 통신 인터페이스를 통해 다른 장치(예: 호스트 컴퓨터, 터치스크린 등)와 데이터를 교환하여 원격 모니터링 및 제어가 가능합니다. 동시에 PLC는 자체 디스플레이를 통해 실시간 작동 상태 및 오류 정보를 표시할 수 있습니다.{2}}
II. PLC 스캔 동작 모드의 특징
PLC 스캐닝 작업의 특성은 주로 다음 측면에 반영됩니다. 첫째, PLC는 "순차 스캐닝, 연속 루핑" 작업 모드를 사용합니다. 스캔 기간 또는 작업 주기라고도 하는 각 스캔 주기는 CPU가 첫 번째 명령을 실행하면서 시작됩니다. 그런 다음 완료될 때까지 사용자 프로그램을 한 줄씩 순차적으로 실행한 후 첫 번째 명령으로 돌아가 새로운 스캐닝 주기를 시작합니다. 둘째, PLC 프로그램 실행은 왼쪽-에서-오른쪽, 위쪽-에서-아래 원칙을 준수하는 주기적인 스캔 패턴을 따릅니다.
또한 각 스캔 주기는 입력 샘플링, 프로그램 실행 및 출력 새로 고침의 세 단계로 구성됩니다. 따라서 PLC 작동은 이러한 방식으로 계속해서 순환됩니다. 마지막으로 중앙 집중식 샘플링 및 중앙 집중식 출력으로 인해 입출력 지연이 발생하여 응답 지연이 발생합니다. 이는 PLC 스캐닝 작업의 주요 특징을 구성합니다.
III. PLC 스캐닝 동작 모드
PLC 스캐닝 작동 모드는 주로 다음 단계로 나뉩니다.
PLC 스캐닝 작동 모드는 입력 샘플링 단계, 사용자 프로그램 실행 단계, 출력 새로 고침 단계의 세 가지 주요 단계로 구성됩니다.
1. 입력 샘플링 단계
입력 샘플링 단계에서 PLC는 모든 입력 상태와 데이터를 순차적으로 스캔하고 읽어 I/O 이미지 영역 내의 해당 단위에 저장합니다. 입력 샘플링이 완료되면 시스템은 사용자 프로그램 실행 및 출력 새로 고침 단계로 전환됩니다. 이 두 단계 동안 입력 상태나 데이터가 변경되더라도 I/O 이미지 영역의 해당 단위는 변경되지 않습니다. 따라서 입력이 펄스 신호인 경우 입력이 모든 조건에서 캡처되도록 하려면 펄스 폭이 1 스캔 사이클을 초과해야 합니다.
2. 사용자 프로그램 실행 단계
사용자 프로그램 실행 단계 동안 PLC는 항상 사용자 프로그램(래더 다이어그램)을 위에서 아래로 순차적으로 스캔합니다. 각 래더 다이어그램을 스캔할 때 먼저 래더 다이어그램 왼쪽의 접점으로 구성된 제어 회로를 스캔합니다. 그런 다음 접점으로 구성된 제어 회로에 대해 왼쪽에서 오른쪽, 위에서 아래 순서로 논리 연산을 수행합니다. 이러한 논리 연산의 결과에 따라 논리 코일에 대한 시스템 RAM 저장 영역의 해당 비트 상태를 업데이트하거나 출력 코일에 대한 I/O 이미지 영역의 해당 비트 상태를 업데이트하거나 래더 다이어그램에 지정된 특수 기능 명령을 실행할지 여부를 결정합니다. 즉, 사용자 프로그램 실행 중에는 I/O 이미지 영역 내 입력 지점의 상태와 데이터만 변경되지 않습니다. I/O 이미지 영역 또는 시스템 RAM 내의 다른 출력 지점 및 소프트 장치의 상태 및 데이터가 변경될 수 있습니다. 또한 스택에서 더 높은 위치에 있는 래더 다이어그램의 실행 결과는 이러한 코일이나 데이터를 활용하는 후속 래더 다이어그램에 영향을 미칩니다. 반대로, 새로 고쳐진 논리 코일 상태 또는 하위-레벨 래더 다이어그램의 데이터는 다음 스캔 주기 동안 상위-레벨 래더 다이어그램에만 영향을 미칩니다.
3. 출력 새로 고침 단계
사용자 프로그램 스캔이 완료되면 PLC는 출력 새로 고침 단계로 들어갑니다. 이 기간 동안 CPU는 I/O 이미지 영역의 해당 상태 및 데이터를 기반으로 모든 출력 래치를 새로 고친 다음 출력 회로를 통해 해당 주변 장치를 구동합니다. 이는 PLC의 실제 출력을 구성합니다.
요약하면, PLC의 기본 작동 원리에는 입력 모듈을 통해 필드 신호를 수집하고, 사용자가 프로그래밍한 제어 로직에 따라 이를 처리 및 평가한 다음, 출력 모듈을 통해 액추에이터를 제어하여 자동화된 생산 공정 제어를 달성하는 작업이 포함됩니다.{0}} PLC의 스캐닝 작업은 시스템 자체 테스트,{2}}입력 스캔, 프로그램 처리, 출력 스캔, 통신 및 모니터링을 포함한 단계로 구성됩니다. 이러한 단계는 자동화된 생산 공정 제어를 실현하기 위해 PLC가 지속적으로 반복하는 스캔 주기를 형성합니다.