PLC기초2_PLC의 구조

PLC의 하드웨어 구조

1) 전체구성

PLC는 마이크로프로세서 (microprocessor) 및 메모리를 중심으로 구성되어 인간의 두뇌 역활을 하는 중앙처리장치 (CPU), 외부 기기와의 신호를 연결시켜 주는 입출력부, 각 부에 전원을 공급하는 전원부, PLC 내의 메모리에 프로그램을 기록하는 주변 장치로 구성되어 있습니다.

2) PLC의 CPU 연산부

PLC의 두뇌에 해당하는 부분으로서 메모리에 저장되어 있는 프로그램을 해독하여 처리내용을 실행합니다.

이 절차는 매우 빠른 속도로 반복되며 모든 정보는 2진수로 처리됩니다.

3) PLC의 CPU 메모리

IC메모리 종류에는 ROM(Read only Memory)과 RAM(Random Access Memory) 이 있습니다.

ROM은 읽기 전용으로, 메모리 내용을 변경할 수 없습니다.

따라서, 고정된 정보를 써 넣습니다. 이 영역의 정보는 전원이 끊어져도 기억 내용이 보존되는 불휘발성 메모리입니다.

RAM은 메모리에 정보를 수시로 읽고 쓰기가 가능하여 정보를 일시 저장하는 용도로 사용되나, 전원이 끊어지면 기억시킨 정보 내용을 상실하는 휘발성 메모리입니다. 그러나 필요에 따라 RAM영역 일부를 배터리 백업 (Battery back-up)에 의하여 불휘발성 영역으로 사용할 수 있습니다.

PLC의 메모리는 사용자 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 시스템 메모리 등의 3가지로 구분됩니다.

사용자 프로그램 메모리는 제어하고자 하는 시스템 규격에 따라 사용자가 작성한 프로그램이 저장되는 영역으로, 제어 내용이 프로그램 완성 전이나 완성 후에도 바뀔 수 있으므로 RAM이 사용됩니다. 프로그램이 완성되어 고정되면 ROM에 써 넣어 ROM 운전을 할 수 있습니다.

데이터 메모리는 입출력 릴레이, 보조 릴레이, 타이머와 카운터의 접점 상태 및 설정값, 현재값 등의 정보가 저장되는 영역으로 정보가 수시고 바뀌므로 RAM영역이 사용됩니다. 시스템 메모리는 PLC의 제조회사에서 작성한 시스템 프로그램이 저장되는 영역입니다. 이 시스템 프로그램은 PLC의 기능이나 성능을 결정하는 중요한 프로그램으로, PLC 제조회사에서 직접 ROM에 써 넣습니다.

4) PLC의 입출력부

PLC의 입출력부는 현장의 외부 기기에 직접 접속하여 사용합니다.

PLC내부는 DC +5V의 전원(TTL레벨)을 사용하지만 입출력부는 다른 전압 레벨을 사용하므로 PLC내부와 입출력 접속(Interface)은 시스템 안정에 결정적인 요소가 됩니다.

PLC의 입출력부는 다음의 사항이 요구됩니다.

 - 외부 기기와 전기적 규격이 일치해야 합니다.

 - 외부 기기로부터 노이즈가 CPU쪽에 전달되지 않도록 해야합니다. (포토커플러사용)

 - 외부 기기와의 접속이 용이해야 합니다.

 - 입출력의 각 접점 상태를 감시할 수 있어야 합니다. (LED부착)

 - 입력부는 외부 기기의 상태를 검출하거나 조작 Panel을 통해 외부 장치의 움직임을 지시하고 출력부는 외부기기를 움직이거나 상태를 표시합니다.

입출력부에 접속되는 외부기기의 예

입출력부	구분	부착장소	외부기기
입력부	조작입력	제어반 및 조작반	푸시버튼 스위치  선택 스위치  토글 스위치
	검출입력(센서)	기계장치	리미트 스위치  광전 스위치  근접 스위치  레벨 스위치
출력부	표시경보출력	제어반 및 조작반	파일럿 램프   부저
	구동출력(엑추에이터)	기계장치	전자밸브  전자 클러치  전자 브레이크  전자 개폐기

 가) 입력부

외부 기기로부터의 신호를 CPU의 연산부로 전달해 주는 역활을 합니다.

입력의 종류로는 DC24V, AC110V 등이 있고, 그 밖의 특수 입력 모듈로는 아날로그 입력 (A/D)모듈, 고속카운터 모듈등이 있습니다.

나) 출력부

내부 연산의 결과를 외부에 접속된 전자 접촉기나 솔레노이드에 전달하여 구동시키는 부분입니다.

출력의 종류에는 릴레이 출력, 트랜지스터 출력, SSR출력등이 있고, 그 밖의 출력 모듈로는 아날로그 출력(D/A)모듈, 위치결정모듈 등이 있습니다.

출력 모듈을 출력신호와 개폐 소자에 따라 분류하면 아래와 같습니다.

출력 신호 종류	개폐소자
	유접점	무접점(반도체)
직류 (DC)	릴레이 출력	트랜지스터 출력
교류 (AC)	릴레이 출력	SSR 출력

릴레이 출력은 직류와 교류 모두 사용할 수 있으나, 기계적 수명의 한계 때문에 접점의 개폐가 빈번할 경우는 교류 전원 전용인 무접점 SSR출력이나 직류 전원 전용인 트랜지스터 출력을 사용하는 것이 좋다.