경북대학교 기초전기전자실험 PLC제어 실험보고서 [기계공학부]

문서 내 토픽

1. PLC(Programmable Logic Controller)

PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 플랜트의 유지관리 및 자동 제어 및 모니터링에 사용하는 제어장치이다. PLC는 입력을 프로그램에 의해 순차적으로 논리 처리하고 그 출력 결과를 이용해 연결된 외부장치를 제어한다. 순차제어(Sequential control)에 사용되는 대표적 장치이다. PLC는 단독으로 쓰일 수도 있고, SCADA 등의 시스템과 함께 사용되기도 한다.
2. 근접센서

근접센서(Proximity sensor, 근접각 센서)는 물리적 접촉 없이 전자계의 힘을 이용하여 물체의 존재여부, 통과, 연속흐름, 적 체 등의 감지 및 위치 제어에 이용하는 센서이다. 근접 센서는 검출 원리에 따라 고주파 발진 형, 정전 용량형, 자기형, 광전형, 초음파형 등으로 분류할 수 있다.
3. 광센서

광센서는 인간이 눈으로 감지할 수 있는 가시광선 영역을 중심으로 X-선, 자외선 및 적외선과 같은 광신호를 감지하여 전기적인 광전류를 발생시키고 신호로 검출하는 소자이다. 광센서의 기본적인 동작원리는 광전효과(Photoelectric effect)에 근간을 두고 있다.
4. 가속도 센서, 자이로 센서

가속도 센서는 속도의 변화인 가속도를 측정하며, 지구의 중력가속도를 기준으로 사물이 얼마만큼의 힘을 받고 있는지를 측정하는 센서이다. 자이로 센서는 각속도를 검출하는 센서이며, 어떤 속도를 가지고 있는 물건이 회전하면 그 속도 방향과 수직으로 코리올리의 힘이 일을 한다는 물리현상을 이용하여 각속도를 검출하는 원리이다.
5. PLC의 적용 분야

PLC는 설비의 자동화와 고능률화의 요구에 따라 공장 자동화와 FMS에 따른 PLC의 요구가 과거 중규모 이상의 릴레이 제어반 대체 효과에서 현재 고기능화, 고속화의 추세로 소규모 공작기계에서 대규모 시스템 설비에 이르기까지 산업 전반에 모든 분야에 적용되고 있다.
6. PLC의 장단점

PLC의 장점은 기능이 풍부하고 고속 처리가 가능하며 신뢰성이 향상되고 소형표준화가 가능하며 제어 내용을 간단히 변경 가능하고 제작 기간이 짧으며 대규모 제어회로에서 경제적이다. 단점은 전기 노이즈에 약하고 소규모 제어회로에서는 비경제적이며 배선 환경에 따라 차이가 나타나기 쉽고 호환성이 떨어진다.
7. PLC의 개선점

저ㆍ중속 PLC는 저주파수 대역에서 20kbps 이하의 전송속도로 주로 가전기기 제어, 원격검침, 홈 네트워크 등 초기시장 형성의 주축을 이루고 있다. 반면에 고속 PLC는 고주파수 대역에서 1Mbps 이상의 속도로 전송이 가능한 기술로 장거리 구간에서는 아직 시장 형성을 이루기에는 기술적으로 미성숙 단계에 있다. 따라서 전송거리를 늘리기 위해서 중간 중간에 고출력 PLC 증폭장비를 설치해야 한다.

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1. PLC(Programmable Logic Controller)

PLC는 산업 자동화 분야에서 핵심적인 역할을 하는 장치입니다. PLC는 다양한 입력 신호를 받아들이고, 프로그래밍된 로직에 따라 출력 신호를 생성하여 산업 설비를 제어합니다. PLC는 신뢰성, 내구성, 유연성 등의 장점으로 인해 제조, 공정, 에너지, 교통 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 최근에는 IoT, 클라우드 기술과의 연계를 통해 더욱 스마트해지고 있으며, 산업 현장의 효율성과 생산성 향상에 기여하고 있습니다. 향후 PLC 기술은 지속적으로 발전하여 산업 자동화의 핵심 요소로 자리잡을 것으로 예상됩니다.
2. 근접센서

근접센서는 물체의 접근 여부를 감지하는 센서로, 산업 자동화 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 근접센서는 접촉 없이 물체를 감지할 수 있어 마모나 파손의 위험이 적고, 빠른 응답 속도와 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. 근접센서는 다양한 원리(전자기, 광학, 초음파 등)를 활용하여 제작되며, 각각의 장단점이 있어 적용 환경에 따라 적절한 센서를 선택해야 합니다. 최근에는 IoT 기술과 결합되어 원격 모니터링과 제어가 가능해지는 등 더욱 발전하고 있습니다. 향후 근접센서 기술은 산업 자동화와 스마트 팩토리 구현에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
3. 광센서

광센서는 빛의 변화를 감지하여 물체의 유무, 위치, 거리 등을 측정하는 센서입니다. 광센서는 접촉 없이 물체를 감지할 수 있어 마모나 파손의 위험이 적고, 빠른 응답 속도와 높은 정밀도를 가지고 있습니다. 광센서는 다양한 원리(광전, 광반사, 광투과 등)를 활용하여 제작되며, 각각의 장단점이 있어 적용 환경에 따라 적절한 센서를 선택해야 합니다. 최근에는 IoT 기술과 결합되어 원격 모니터링과 제어가 가능해지는 등 더욱 발전하고 있습니다. 향후 광센서 기술은 산업 자동화와 스마트 팩토리 구현에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
4. 가속도 센서, 자이로 센서

가속도 센서와 자이로 센서는 물체의 움직임과 자세를 감지하는 센서입니다. 가속도 센서는 물체의 가속도 변화를 측정하여 움직임을 감지하고, 자이로 센서는 물체의 회전 운동을 감지합니다. 이 두 센서는 주로 모바일 기기, 로봇, 드론 등에 사용되어 자세 제어, 움직임 감지, 균형 유지 등의 기능을 수행합니다. 최근에는 MEMS 기술의 발달로 소형화, 저전력화가 이루어져 다양한 응용 분야에 활용되고 있습니다. 향후 가속도 센서와 자이로 센서는 IoT, 자율주행, 증강현실 등 첨단 기술 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
5. PLC의 적용 분야

PLC는 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용되고 있습니다. 제조업 분야에서는 생산 설비의 자동화와 제어에 널리 사용되며, 공정 산업에서는 화학, 석유, 식품 등의 연속 공정을 관리하는 데 활용됩니다. 또한 에너지 분야에서는 발전소, 송배전 시설의 자동화와 모니터링에 활용되고, 교통 분야에서는 신호등, 교량, 터널 등의 제어에 사용됩니다. 최근에는 스마트 팩토리, 스마트 그리드 등 첨단 산업 분야에서도 PLC가 핵심 기술로 자리잡고 있습니다. 이처럼 PLC는 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 활용되며, 산업 자동화와 스마트화에 필수적인 기술이라고 할 수 있습니다.
6. PLC의 장단점

PLC의 주요 장점은 다음과 같습니다. 첫째, 신뢰성이 높아 산업 현장에서 안정적으로 작동합니다. 둘째, 내구성이 뛰어나 열악한 환경에서도 오작동 없이 장기간 사용할 수 있습니다. 셋째, 프로그래밍이 용이하여 다양한 제어 로직을 구현할 수 있습니다. 넷째, 모듈화된 구조로 유연성이 높아 확장성이 뛰어납니다. 한편 PLC의 단점으로는 다음과 같은 것들이 있습니다. 첫째, 초기 구축 비용이 높습니다. 둘째, 프로그래밍 및 유지보수에 전문성이 요구됩니다. 셋째, 실시간 처리 능력이 제한적입니다. 넷째, 네트워크 보안 이슈가 있습니다. 이러한 장단점을 고려하여 PLC 도입 시 적절한 모델 선택과 시스템 설계가 필요합니다. 또한 PLC 기술의 지속적인 발전으로 단점들이 점차 개선되고 있어, 향후 PLC는 산업 자동화의 핵심 기술로 더욱 중요해질 것으로 예상됩니다.
7. PLC의 개선점

PLC 기술의 주요 개선점은 다음과 같습니다. 첫째, 성능 향상입니다. PLC의 처리 속도와 메모리 용량을 지속적으로 늘려 실시간 처리 능력을 높이고 있습니다. 이를 통해 더욱 복잡한 제어 로직을 구현할 수 있습니다. 둘째, 네트워크 기능 강화입니다. PLC에 다양한 통신 프로토콜을 지원하여 상위 시스템과의 연계를 용이하게 하고 있습니다. 또한 사이버 보안 기능을 강화하여 네트워크 위협에 대응하고 있습니다. 셋째, 사용자 편의성 향상입니다. PLC 프로그래밍 도구의 UI를 개선하고 자동화 기능을 강화하여 프로그래밍 작업을 더욱 쉽고 빠르게 할 수 있도록 하고 있습니다. 넷째, 에너지 효율성 향상입니다. PLC의 전력 소모를 줄이고 에너지 관리 기능을 강화하여 전체 시스템의 에너지 효율을 높이고 있습니다. 이러한 개선 노력을 통해 PLC는 산업 자동화 분야에서 더욱 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.
8. PLC의 개선점

PLC 기술의 주요 개선점은 다음과 같습니다. 첫째, 성능 향상입니다. PLC의 처리 속도와 메모리 용량을 지속적으로 늘려 실시간 처리 능력을 높이고 있습니다. 이를 통해 더욱 복잡한 제어 로직을 구현할 수 있습니다. 둘째, 네트워크 기능 강화입니다. PLC에 다양한 통신 프로토콜을 지원하여 상위 시스템과의 연계를 용이하게 하고 있습니다. 또한 사이버 보안 기능을 강화하여 네트워크 위협에 대응하고 있습니다. 셋째, 사용자 편의성 향상입니다. PLC 프로그래밍 도구의 UI를 개선하고 자동화 기능을 강화하여 프로그래밍 작업을 더욱 쉽고 빠르게 할 수 있도록 하고 있습니다. 넷째, 에너지 효율성 향상입니다. PLC의 전력 소모를 줄이고 에너지 관리 기능을 강화하여 전체 시스템의 에너지 효율을 높이고 있습니다. 이러한 개선 노력을 통해 PLC는 산업 자동화 분야에서 더욱 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.