PLC의 제어를 위한 CiMon과의 연계실습 part1

안녕하세요?

이번주 화요일에 있었던 수업의 내용을 포스팅 하고자 합니다만, 그전에 내용이 너무 많아서 둘로 나누어야 했습니다. 일단 이번에 올리는 part1의 내용으로는 먼저 CiMon이라는 Scada를 다루기 바로 직전까지만 있었던 이야기에 대해서 포스팅을 집중적으로 하고자 합니다.

먼저 LS산전이라고 하는 회사-국내 회사로 보이는 이 회사에서 만드는 PLC에 대해서 소개를 하겠습니다. 일단 과거에는 위 그림을 보시면 나오는 Master-K와 Glofa라는 것이 있는데, 구형 모델이 되기 때문에 요즘에는 차차 XGK와 XGI로 대체가 되어 가고 있는 추세라고 합니다. 

그외에 XGR과 XGB라는 것이 있는데, 모두 CPU의 차이가 있다고 합니다. 그리고 제가 수업에서 자주 쓰는 PLC는 XGB로 가장 작고 값이 싸며, 소규모 작업에 적합하다는 특성이 있다고 합니다. 이 XGB에서도 XEC와 XBU, XBM이라는 종류로 다시 나뉜다고 합니다.

그리고 토막상식이라면 토막상식이라고 할 수 있는 것이, 제가 실습에서 주로 쓰는 XBM-DR16S는 24V, 1.5A를 사용하고 있습니다. 그래서 이런 경우에는 전체적인 전력인 W는 다음과 같은 공식으로 계산이 가능하다고 합니다. 

W = V * I -> 24V X 1.5A = 36W

그래서 대략 30W를 요구하는 모터등을 설치하면 큰 문제가 없다고 합니다. 이게 지금의 단계에서는 크게 중요하지 않을 수도 있지만, 나중에는 전체적인 전력(W)의 용량을 보고나서, 파워서플라이인 SMPS를 선정하는 데 쓸 수 있다고 합니다. 그리고 이 SMPS를 쓰는 이유는 내부에 보호회로가 있기 때문에, 쇼트가 일어날 경우 보호가 된다고 합니다. 그리고 이 SMPS의 전력(W)를 맞춰야 하는 이유가 무엇인가 하니, 이게 부족할 경우 장치들이 작동이 되다가 안되는 현상이 벌어 질 수 있다고 합니다.

그리고 이론상으로 중요한 것인데, 대다수의 설계자들과 현장 관계자들이 습관적으로 PLC의 COM에 +극이 연결이 되도록 하고, 버튼의 모든 공통된 접점은 접지라고 해서 -극에 연결이 되도록 한다고 합니다. 이렇게 하면 인버터나 모터가 너무 많아서 전파라고 해야 할까요? 이 전파가 사실은 에너지가 있어서 전선에 일종의 신호처럼 작용할 수 있다고 합니다. 그래서 소위 말하는 노이즈(Noise)를 발생 시킨다고 합니다.

이런 이유로 반도체공장과 같은 곳에서는 PLC의 입력란에 있는 COM을 +극에 연결을 해서 노이즈에 인한 간섭을 배제하고 있다고 합니다. 하지만 이렇게 COM에 +극을 연결할 경우 발생할 수 있는 단점이 무엇인가 하면, 아래의 그림과 같이 입력 스위치 쪽의 전선이 끊어지거나 물에 의한 누전등이 발생할 경우입니다.

먼저 누전이 일어난 곳은 기본적으로 접지가 되어서 -극의 성질을 띄게 됩니다. 이런 상황에서 PLC의 COM이 +극에 연결되어 있으면, 이럴 경우 전류가 흘러서 PLC는 신호가 입력된 것으로 오작동을 하게 됩니다. 이런 상황에서 잘못하면 안전사고라고 해서, 사람이 다치거나 죽는 경우가 나올 수 있다고 합니다. 그래서 물이 많은 작업환경-예를 들면 어묵공장과 같은 곳이라거나, 전선이 끊어지기 쉬운 환경-중장비가 이리저리 다니는 중공업 현장에서는 이렇게 PLC의 COM을 -극으로 두는 것이 안전하다고 합니다.

왜냐하면 -극 끼리는 전류가 흐를 일이 없고, 그에 따라서 PLC에 신호가 입력된 것으로 오작동을 할 우려가 없으니 안전사고가 방지되는 것입니다. 만약에 모터와 인버터가 많아서 노이즈가 심하지만, 누전이 많이 일어날 수 있는 작업환경이라면 이럴 경우에는 안전을 우선시 해서 역시 PLC의 COM을 -극에 연결한다고 합니다.

다음으로 PLC를 작동시키는 래더 프로그램을 짤 때 상당히 중요한 것으로 '이중코일'이라는 것이 있습니다. 위 그림에서 뵤사가 되는 것처럼 서로 다른 스위치를 이용해서 같은 출력을 작동시키라고 하면, 논리적으로는 P20을 작동 시켜야 할지 작동 시키지 말아야 할지 헷갈리는 상황이 발새하게 됩니다. 일단 래더가 읽는 순서를 고려하면, P0와 P1을 동시에 눌렀을 경우, PLC는 P20을 가장 마지막에 P1신호를 봐서 P20을 작동시키지 않을 것입니다.

그래서 상당히 골치가 아프기 때문에 될 수 있으면 이 이중코일을 PLC의 래더를 작성할 때 왠만하면 만들지 않는 것이 중요하다고 합니다. 그리고 이런 래더 프로그램을 작성할 때, 논리만이 중요한 것이 아니라, 현장에서 사용하고 있는 장치가 어떠한 종류를 사용하는 것인지 꼼꼼하게 확인하는 것이 중요하다고 합니다.

위 그림에서는 기존의 현장에서 시퀀스 회로를 이용해서 자동화를 하였는데, 이걸 PLC로 바꾸는 것을 묘사한 그림입니다. 그런데 여기서 당연 정지 버튼을 누르면 기기 전체가 정지되도록 하는 것은 좋은데, 현장에서 기존에 쓰던 스위치를 그대로 옮겼다는 것에 주의해야 합니다.

통상적인 경우라면 위 그림과 같이 래더를 작성하게 됩니다. 그런데 현장에서 사용하는 정지 스위치가 언제가 닫혀있는 스위치인 B접점-NC라면 위에서 처럼 래더를 작성할 경우 문자 그대로 휴먼에러를 발생시켜서 PLC가 작동을 하지 않게 됩니다. 분명히 회로 상으로 논리적인 에러는 없습니다. 다만 현장에서 사용하는 정지 버튼이 B접점이라면 그에 맞추어서 래더를 작성해야 한다고 합니다.

이제 이론적인 이야기는 그만 하도록 하고, 여기서 부터는 실습으로 했던 내용을 포스팅에 들어가보기 시작 하도록 해야 겠습니다. 먼저 PLC에는 입력을 할 수 있는 부분이 2군데가 있다고 해야 겠습니다.

먼저 PLC에는 상단에 과거에 데스크톱에 키보드를 연결할 때 사용했던 포트가 있는 것을 볼 수 있습니다. 여기서는 로더라는 케이블-PC와 연결이 가능하도록 젠더로 연결이 된 케이블이 있는데, 이 케이블을 통해서 주로 래더 프로그램, LS산전의 PLC의 경우에는 XG5000에서 작성한 래더가 업로드 되는 경로입니다. 그럼 위 그림에서 ?표가 되는 있는 부분이 있는데, 이부분이 바로 PLC와 PC에 있는 CiMon Scada를 이용해서 제어하는 연결하는 통로가 될 부분입니다.

실제로 찍힌 사진을 보면, RS-485라고 되어 있으며, 이전에 수업시간에 나왔던 485라는 방식의 시리얼 통신방식입니다. 그리고 여기서 전선을 연결한 다음, USB와 연결이 되어 있는 젠더의 +와 -극에 제대로 연결이 되면 이제 통신을 하기 위한 가장 기본적인 준비는 끝이 나는 것입니다.

원래라면 여기서 내용이 본격적으로 이어져야 하지만, 내용이 너무 길어져서 여기서 끊도록 해야 겠습니다. 그리고 마치기 전에 토막상식이라면 토막상식으로, 먼저 월요일에 있었던 수업의 내용대로 자기유지 회로나 토글스위치-set과 같은 명령이 당장은 동일한 효과를 내지만, 안전사고를 예방하는 것에서는 자기유지 회로가 더 안전하다고 합니다.

왜냐하면 비상상황이 발생할 것 같으면 대다수의 상황에서는 전원을 내리는 선택을 하게 되는데, 그 이후에 전원이 들어오면, 토글 스위치의 경우에는 계속 ON이라는 신호를 보내기 때문에 바로 작동을 하게 됩니다. 이럴 경우 정전과 같은 상황이 되어서 정지가 되었다가 다시 전기가 들어와서 바로 작동이 되기 때문에 '안전사고'를 일으킬 수 있다고 합니다.

이에 비해서 자기유지 회로는 정전등으로 전기가 나갔을 경우, 다시 스위치를 눌러줘야 하기 때문에 급작스러운 안전사고를 예방할 수 있다고 합니다. 그래서 왠만한 경우에는 토글 스위치 보다는 자기유지 회로가 사용이 되는 것을 볼 수 있었습니다.