이산제어와 PLC: 논리제어 및 순차제어

본 내용은 " 명지대학교 산업경영공학과 스마트 생산과 자동화 10주차 강의내용 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.10.11

문서 내 토픽

• 1. 이산제어(Discrete Control)

  이산제어는 연속적이지 않은 제어값으로, 파라미터가 이산적인 시간에 따라 변화하거나 파라미터 자체가 이산적(보통 이진법)이다. 0 또는 1의 값을 가지며, 논리제어와 순차제어 두 가지 유형으로 나뉜다. 논리제어는 사건 기반 변화에 의한 제어로 이벤트에 기반하여 동작을 수행하고, 순차제어는 시간기반 변화에 의한 제어로 시간적 순서에 기반하여 동작을 수행한다.

• 2. 논리제어(Logic Control)

  논리제어는 출력값이 현 시점의 입력값들에 의해 논리적으로 결정되며, 과거의 입력값이나 시간의 경과는 고려하지 않는다. 기본 구성요소는 AND(Y=X1·X2), OR(Y=X1+X2), NOT(Y=X1의 반대)이다. 논리를 표현하는 방법으로는 진리표, 논리망도표, 불리언 대수식이 있다. 진리표는 발생 가능한 모든 입출력 논리를 표로 작성하고, 논리망도표는 실제 회로 구성을 위한 기초 도표이며, 불리언 대수식은 입출력 논리 관계를 대수식으로 표현한다.

• 3. 순차제어(Sequential Control)

  순차제어는 출력값이 정해진 시간 순서에 의해 결정되는 제어로, 타이머와 카운터에 의해 출력변수 변화시점이 결정된다. 타이머는 off 타이머(시작 입력 후 일정 시간 후 off)와 on 타이머(시작 입력 후 일정시간 경과 후 on)가 있다. 카운터는 up 카운터(입력 펄스에 따라 숫자를 더함)와 down 카운터(입력 펄스에 따라 숫자를 뺌)가 있다.

• 4. 사다리 논리도(Ladder Logic Diagram)

  사다리 논리도는 사다리의 각 수평대에 입력, 출력기호를 배치하여 논리와 순차를 표현한다. 중요 특성으로는 동일한 입력이 한 번 이상 사용 가능하고, 어떤 수평대의 출력이 다른 수평대의 입력으로 사용 가능하며, 한 수평대에는 둘 이상의 출력이 있을 수 없다는 점이다. 상시 개방접점(정상 열림)과 상시 폐쇄접점(정상 닫힘)으로 구성되며, 자기유지회로 등에 활용된다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 이산제어(Discrete Control)

  이산제어는 현대 산업 자동화의 기초를 이루는 중요한 제어 방식입니다. 연속적인 신호가 아닌 ON/OFF와 같은 이산적 신호를 다루기 때문에 구현이 간단하고 비용 효율적입니다. 특히 제조업, 건설기계, 가정용 전자제품 등 다양한 분야에서 광범위하게 적용되고 있습니다. 다만 정밀한 제어가 필요한 경우에는 제한이 있을 수 있으며, 이러한 경우 연속제어와의 조합이 필요합니다. 앞으로도 IoT와 스마트팩토리 시대에서 이산제어의 중요성은 계속될 것으로 예상됩니다.

• 2. 논리제어(Logic Control)

  논리제어는 부울 대수와 논리 연산을 기반으로 하는 제어 방식으로, 복잡한 의사결정 과정을 체계적으로 처리할 수 있습니다. AND, OR, NOT 등의 기본 논리 게이트를 조합하여 다양한 제어 로직을 구현할 수 있으며, 이는 산업용 제어기의 핵심입니다. 논리제어의 장점은 명확한 규칙 기반의 동작으로 예측 가능성이 높다는 점입니다. 그러나 매우 복잡한 시스템에서는 논리 회로가 복잡해질 수 있으며, 이 경우 프로그래밍 가능한 논리제어기(PLC)의 활용이 효과적입니다.

• 3. 순차제어(Sequential Control)

  순차제어는 정해진 순서에 따라 단계적으로 제어를 수행하는 방식으로, 프로세스 자동화에 매우 효과적입니다. 조립 라인, 세탁기, 신호등 제어 등 순서가 중요한 시스템에서 필수적입니다. 상태 다이어그램이나 상태 머신으로 표현되며, 각 상태 간의 전이 조건을 명확히 정의할 수 있습니다. 순차제어의 장점은 복잡한 프로세스를 체계적으로 관리할 수 있다는 점이지만, 상태 수가 많아지면 관리가 어려워질 수 있습니다. 현대에는 PLC와 고급 제어 시스템으로 더욱 정교한 순차제어가 가능해졌습니다.

• 4. 사다리 논리도(Ladder Logic Diagram)

  사다리 논리도는 전기 회로도를 기반으로 한 직관적인 프로그래밍 방식으로, 산업 현장에서 가장 널리 사용되는 PLC 프로그래밍 언어입니다. 전기 기술자들이 쉽게 이해하고 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 장점입니다. 릴레이, 스위치, 코일 등의 기호를 사용하여 제어 로직을 표현하므로 가독성이 우수합니다. 또한 유지보수와 문제 해결이 상대적으로 간단합니다. 다만 복잡한 논리 구조에서는 다이어그램이 복잡해질 수 있으며, 고급 기능 구현에는 제한이 있을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 산업 표준으로서의 위치는 여전히 견고합니다.