PLC 제어시스템 구축 가이드(2)

3. 분산화된 시퀀스 제어

기계 시스템이 커지면 I/O 개수가 증가함과 동시에 기계의 배치도 거리적으로 떨어져 있으므로 배선에 필요한 수고나 데이터의 공유 등을 고려해 제어시스템을 고려할 필요가 있습니다.
예를 들면, 그림 4와 같이 시스템 ①에서 시스템 ④까지의 복수의 시스템이 모여 하나의 기계장치를 구성하고, 각각의 시스템에 대해 입출력이 100개가 넘는 큰 장치는 어떻게 입출력을 관리하면 좋을까요?

 

그림 4. 입출력 개수가 많은 시스템 예

 

(1) 모든 I/O를 한 대의 PLC I/O로 접속하는 방법

가장 간단한 방법은 그림 5(a)와 같이 집중 배선을 하는 방법입니다. 모든 입출력이 1개의 PLC에 모여 배선되므로 모든 데이터를 일괄적으로 관리할 수 있는 메리트가 있습니다. 단, 하나의 제어반 내에 모든 입출력 신호가 들어가므로 제어반도 커지고 시스템과 떨어진 장소에 위치하는 PLC에 접속하므로 배선의 거리도 길어져 배선의 작업 효율은 좋지 않습니다. 유닛 사이를 흐르는 케이블 수가 막대해지므로 구분도 어려워집니다.

 

그림 5(a) 집중배선

 

또한, PLC 본체와 거리가 떨어져 있는 시스템을 디버그하게 되므로 프로그램을 모니터하면서 기계의 움직임을 확인하는 작업이 어려워져 디버그의 작업성이 저하될 우려가 있습니다. 조작 패널과 떨어진 장소에 있는 부분의 이상을 수정할 때나 조작 패널을 조작하면서 기계의 조정을할때 등의 조작성에 문제가 일어나는 경우도 있습니다.

 

 

(2) 리모트 I/O를 사용한 배선작업의 분산화

그림 5(b)의 리모트 I/O에 의한 분산에서는 PLC는 한 대지만, PLC 본체로부터 떨어진 곳에 입출력 전용 I/O 유닛을 설치하고, 그 리모트 I/O 유닛에 접속한 입출력을 PLC 본체에서 확인할 수 있도록 한 방식입니다.

 

그림 5(b) 리모트 I/O에 의한 분산

이와 같이 입출력 유닛만을 PLC로부터 떨어진 장소에 설치해 PLC 본체와 입출력 사이는 PLC 버스 접속이나 시리얼 통신에 의해 정보를 주고받을 수 있도록 한 것이 리모트 I/O 입니다. 이 예에서도 앞의 방법과 마찬가지로 PLC는 하나뿐이므로 데이터를 일괄적으로 관리할 수 있게 됩니다.
배선은 각 시스템별로 각각의 리모트 I/O 유닛에 모아 배선하면 되므로 실배선의 거리는 짧아도 되지만, 리모트 I/O 유닛을위한 중계 박스와 같은 것이 필요하게 됩니다.

이 경우도 PLC와 시스템의 거리가 떨어져 있으므로 디버그의 작업성은 앞서와 마찬가지로 개선되지 않습니다. 또한, 조작 패널이 PLC 본체 가까이에만 있게 하면 조작성도 좋아집니다.
한편, 리모트 I/O는 시리얼 통신으로 컨트롤되므로 1대의 마스터 유닛에 접속할 수 있는 리모트 I/O의 개수는 제한되어 있습니다.

 

 

(3) 복수의 PLC에 의한 분산화

그림 5(c)와 같이 복수의 PLC를 사용해 전체를 분할해 제어할 수도 있습니다.

 

그림 5(c) PLC 네트워크에 의한 분산

 

PLC를 분산해 설치함으로써 시스템별로 독립된 형태로 배선이나 디버그를 완료시켜, 시스템을 빨리 상승시킬 수 있도록 합니다. 이 예에서처럼 PLC를 각 시스템에 가까운 장소에 설치하면 디버그나 오퍼레이션 등의 작업성이 개선됩니다. 조작패널을 PLC별로 설치해 시스템을 각각 조작할 수 있도록 해두면 조작성이 더욱 향상됩니다. 그러나 PLC 본체와 제어반 및 조작패널이 늘어나는 만큼 장치의 제조 코스트가 올라갑니다.

 

한편, PLC를 분산화하면 PLC끼리의 데이터 공유 문제가 발생합니다. 예를 들면 시스템 전체를 총괄 관리하거나 앞 공정의 정보를 후공정에 보내거나 시스템 사이에서의 데이터 교환 시 PLC 사이에서의 데이터 교환이 필요합니다. 여러 점의 신호를 주고받을 경우 PLC의 입출력 신호를 상호 직접 접속하여 수 비트의 신호를 교환하면 되지만 데이터 양이 많아지면 PLC간의 통신이나 네트워크를 사용하는 방법이 채택되는 경우가 많습니다.
또한, PLC의 대수가 증가하는 만큼 제어반의 수도 증가해 네트워크에 필요한 유닛도 증설해야 하므로 설비비용은 늘어납니다.
프로그램적으로는 1대의 PLC로 제어하면 공통부분으로서 처리할 수 있는 초기화 처리 등에 대해서도 분산된 모든 PLC에 기술해야 합니다. 당연히 네트워크 부분의 프로그램도 필요하게 됩니다.