[화요특집] PLC-기술동향

무인공장등의 실현을 위한 향후 PLC기술은 PLC의 성능이나 기능을 크게 좌우하는 하드웨어와 인간이 보다 쉽게 PLC에 접근하여 조작할 수 있도록 한 소프트웨어가 상호보완되는 방향에서 고기능화.고성능화.다양화.네트워크화, 지원환경의 편의, 다운 사이징화같은 부문을 중심으로 기술발전이 이루어질전망이다. 우선 고기능.고성능화의 측면을 살펴 보면 고기능.고성능의 척도로는 처리속도 인텔리전트 입출력 유닛, 네트워크 기능, 입출력 제어점수 및 메모리 용량등 많은 요소를 고려해야 하므로 현황이나 전망을 파악하기가 쉽지 않다.

그러나 대략 고기능.고성능화에 가장 큰 영향을 미치는 반도체산업의 발전추세와 연계하여 다음과 같은 전망을 세울수 있다. PLC에 사용된 반도체는 마 이크로프로세서 유닛(MPU)과 커스텀 IC등 두가지였다.

MPU는 처음 4비트용으로부터 출발하여 8비트, 16비트단계를 거쳐 32비트 RIS C칩까지 발전하였다. Custom IC는 하이브리드 IC에서 게이트 어레이로, 다시 대규모 ASIC단계까지 발전하였으며, 현재는 RISC 칩과 ASIC이 결합된 1칩MPU 가 개발되는 단계까지 이르렀다.

한편 PLC 메모리의 대용량화도 급격하게 이루어졌다. 80년대 데이터 메모리 는 1㎻ 전후, 프로그램 메모리는 10㎻ 전후에 불과하던 용량이 95년 현재는각각 1백㎻와 수백㎻로 크게 확장되었다.

80년대를 기준으로 해볼 때, 반도체와 메모리의 발전을 중심으로 고성능.고 기능화의 추세를 보면, 5년 주기로 전년대비 4~5배의 성능향상을 이루어, 90 년에는 80년대 대비 약 20~25배의 성능향상을 이루었고, 95년대에는 80년대대비 약 1백배의 성능향상이 이루어질 것으로 전망된다.

참고로 PLC의 각 부분별로 고기능화 방향을 나무형태로 살펴보면 표와 같다.

<표1참조>기술의 다양화의 측면에서 PLC는 기계컨트롤러, 프로세스 컨트롤러, 정보컨 트롤러의 세가지분야로 기능적으로 다양화될 것으로 보인다.<표2 참조 이같은 다양화가 제대로 이루어지기 위해서는 다음과 같은 세가지 기술이 지속적 으로 발전되어야 가능하다.

첫째는 고속시스템 버스에서의 통신기술로, 이 분야에서는 데이터양의 증대 와 실시간의 향상이 과제다. 두번째는 프로그램 작동의 용이성이 증대되기 위한 기술 개발로 프로그램리스와 전용 명령이 과제다. 세번째로는 주변기기 와의 인터페이스를 충실화시키는 것이다. 아날로그의 다채널화, 고정도화와 위치제어에서의 보간, 다축, 표준언어(G언어)를 채용하는것, 프로세스 제어 에 루프컨트롤(PID, 퍼지)방식을 도입하는것, 데이터 처리의 그래픽화, ID, 화면인식, 음성인식기술을 발전시키는 것이 이 분야의 과제다.

네트워크화도 핵심과제다.

과거 PLC는 센서 또는 표시장치 등 개별장치와 네트워크를 구성하기 위해서는 그때마다 PLC의 I/O로 접속하여 사용해야 했다. 그러다가 몇년전부터 PLC 의 네트워크에 직접 접속하여 I/O레벨의 통합화와 배선절감을 이룰 수 있는단계까지 왔다. 현재는 여러대의 PLC와 FA 컨트롤러를 상위 컴퓨터에 접속하는 제어의 분산화와 관리의 통합화를 구현하는 방향으로 나아가고 있다.

PLC를 중심으로 한 컴퓨터에 의한 종합생산시스템(CIM)을 구현하기 위한 공장의 생산설비를 구성하는 기기는 직접설비를 구동하는 기기레벨에서 컨트롤 러 레벨, 생산관리 운용을 담당하는 컴퓨터 레벨까지 네트워크로 접속된 계층으로 되어 있다.

PLC에서 네트워크 기능이 크게 부각되는 것은 CIM 계층도에서 알수 있듯이 PLC는 로봇이나 CNC같은 전용제어 장치와는 다른 범용 컨트롤러이기 때문이다. 각각의 셀컨트롤러를 FA컴퓨터와 연결하고 각 공장의 호스트컴퓨터와 접속시키며 최종적으로 전사의 호스트컴퓨터와 연결하는 네트워크 구성이 가능하다. 위에서 설명한 바와 같이 PLC는 고기능.고성능화, 다양화, 네트워크화의 방향으로 꾸준히 발전되고는 있지만, 사용자 입장에서는 무엇보다도 손쉽게 사용할 수 있는 것이 중요하다.

따라서 PLC에 대한 전문지식이 없어도 쉽게 프로그램을 작성, 수정, 편집할 수 있는 PLC 지원기기의 발달은 필수적인 것이라 할 수 있다. 이러한 지원환경의 편리화를 위해서 다음과 같은 방향의 기술개발이 촉진될 것이다.

첫째는 기능 다양화 및 기기간 인터페이스의 측면이다. PLC는 특수유닛이 다양화.고성능화됨에 따라 시퀀스 제어에서 기계제어, 프로세스제어 분야로 확장되었으며 이 기능들을 이용한 다양한 애플리케이션이 개발됨으로써 프로 세스분야의 DCS, 기계제어분야의 NC등과 경쟁하는 양상으로 발전되고 있다.

또한 PLC에 바코드 리더, 비전기기와의 인터페이스도 자연스럽게 연결되는 방향으로 진행될 것이다.

두번째로는 MMI(Man Machine Interface)기능의 강화가 예상된다. 다양화된고기능 PLC의 여러기능을 편리하게 사용하고 제어, 모니터링할 수 있는 기기 들이 출현하고 있으며 이러한 주변기기들은 복수의 PLC 제어 및 모니터링, 호스트 컴퓨터와의 인터페이스등을 통하여 생산라인 관리, 통제, 보수등을 담당할 것이다.

세번째로 소프트웨어 언어가 다양화 될 것이다. 프로그램언어에 있어서는 기존의 LD(Ladder Diagram), IL(Instruction L-ist)에서 제어형태에 따라 FBD (Function Block Diagram), ST(Structured T-e.t), SFC(Sequential Fun-ctio n Chart)등으로 다양화되고 있다.

네번째로는 사용자 인터페이스 기능이 강화될 것이다. 기존 OA용 OS에 있어그림 사용자 인터페이스(GUI)기능 등이 탁월하게 향상됨에 따라 PLC 프로그램환경도 급속히 향상될 것이며 특히 애플리케이션 진단, 리모트 메인터넌스 시뮬레이션, 도큐멘테이션의 도면화등의 기능 향상으로 발전할 것이다.

마지막으로다운사이징화를 들수 있다.

반도체 기술의 진보와 함께 전자부품의 가격인하가 진행되면서도 기능.성능 의 향상으로 종래의 중대형 PLC에서만 가능했던 특수기능, 즉 아날로그 입출 력 제어, PID제어 등 프로세스(아날로그)제어와 고속카운터, 위치결정제어등 기계(디지털)제어가 가능해 졌을 뿐 아니라 상위기종(대형 PLC)과의 데이터 링크나 컴퓨터와의 통신등 네트워크 기능이 추가되면서 소규모 계층제어를 할 수 있게 되었고 이러한 추세는 PLC와 관련한 제반기술이 발전하는 한 더욱더 가속화될 것이다.