프로그래밍 가능 논리 컨트롤러: PLC 작동 방식, 유형, 프로그래밍 및 선택에 대한 전체 가이드

프로그래밍 가능 논리 컨트롤러란 무엇이며 업계가 이에 의존하는 이유

프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)는 센서 및 현장 장치의 입력을 모니터링하고 저장된 제어 프로그램을 실행하며 모터, 밸브, 액추에이터 및 표시기와 같은 출력을 실시간으로 제어하도록 특별히 설계된 견고한 산업용 컴퓨터입니다. 범용 컴퓨터와 달리 PLC는 전기 소음, 진동, 극한의 온도 및 먼지로 특징지어지는 가혹한 산업 환경에서 안정적으로 작동하도록 설계되었으며 결정론적 타이밍으로 제어 프로그램을 실행합니다. 즉, 컨트롤러는 프로세스 조건에 관계없이 예측 가능하고 반복 가능한 시간 내에 스캔 주기를 완료합니다. 이러한 산업 강화와 실시간 결정론의 결합으로 인해 PLC는 전 세계 제조, 공정 산업, 유틸리티, 빌딩 자동화 및 인프라 전반에 걸쳐 표준 자동화 컨트롤러가 되었습니다.

PLC는 자동차 조립 라인을 제어하는 ​​대규모 전자 기계 계전기 뱅크를 대체하기 위해 특별히 1960년대 후반에 개발되었습니다. 이 시스템은 설치 비용이 많이 들고, 변경하려면 상당한 재배선이 필요하며, 계전기 접점이 마모되어 고장이 나기 때문에 지속적인 유지 관리가 필요했습니다. 물리적 릴레이 로직을 프로그래밍 가능한 소프트웨어 기반의 등가 로직으로 교체함으로써 PLC를 통해 생산 엔지니어는 패널을 다시 배선하는 대신 프로그램을 변경하여 기계 동작을 수정할 수 있었고 생산 전환에 소요되는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있었습니다. 60년이 지난 지금도 핵심 개념은 변함이 없지만 현대적입니다. 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러 단순한 릴레이 교체에서 복잡한 다중 시스템 아키텍처 전반에 걸쳐 고속 모션 제어, 프로세스 제어, 안전 기능, 머신 비전 통합 및 산업용 네트워크 통신을 지원하는 정교한 자동화 플랫폼으로 확장되었습니다.

PLC 작동 방식: 스캔 주기 설명

프로그래밍 가능 논리 컨트롤러의 기본 작동 원리는 스캔 주기(PLC가 실행 모드에 있는 동안 계속해서 실행하는 일련의 반복 작업)입니다. 스캔 주기를 이해하는 것은 PLC의 작동 방식을 이해하는 데 필수적입니다. 특히 입력 변경에 대한 응답 시간에 따라 제어 시스템이 올바르게 작동하는지 여부가 결정되는 시간이 중요한 애플리케이션에서는 더욱 그렇습니다.

표준 PLC 스캔 주기는 4개의 순차적 단계로 구성됩니다. 먼저, 입력 스캔은 연결된 모든 디지털 및 아날로그 입력(센서, 스위치, 인코더, 송신기)의 현재 상태를 읽고 이러한 값을 메모리의 입력 이미지 레지스터에 복사합니다. 둘째, 프로그램 스캔은 논리 조건을 평가하고 필요한 출력 상태를 결정하기 위해 입력 이미지 값(실시간 입력 판독값이 아님)을 사용하여 메모리에 저장된 제어 프로그램을 실행합니다. 셋째, 출력 스캔은 프로그램에 의해 결정된 출력 이미지 값을 물리적 출력 하드웨어에 기록하여 연결된 장치를 활성화하거나 비활성화합니다. 넷째, 하우스키핑 단계에서는 주기가 반복되기 전에 통신, 자가 진단, 내부 타이머 및 카운터 업데이트를 처리합니다.

하나의 스캔 주기를 완료하는 데 필요한 시간(스캔 시간)은 대부분의 표준 응용 프로그램에서 일반적으로 1~10밀리초이지만 프로그램 복잡성과 I/O 포인트 수에 따라 증가합니다. 스캔 주기 아키텍처는 입력 상태의 변화가 다음 스캔 주기까지 적용되지 않음을 의미하며, 이로 인해 제어 응답에 최대 1스캔 주기 대기 시간이 발생합니다. 대부분의 산업 자동화 애플리케이션에서 이 대기 시간은 전적으로 허용됩니다. 고속 애플리케이션(서보 모션 제어, 고주파 카운팅 또는 밀리초 미만 응답이 필요한 안전 기능)의 경우 특수 인터럽트 루틴, 전용 모션 프로세서 또는 별도의 안전 PLC를 사용하여 표준 스캔 주기 대기 시간을 우회합니다.

PLC 하드웨어 구성요소 및 해당 기능

PLC 시스템은 완전한 자동화 컨트롤러를 구성하는 여러 개별 하드웨어 구성 요소로 구성됩니다. 각 구성 요소의 기능을 이해하면 PLC 시스템을 지정하고, 조립하고, 유지 관리하는 방법이 명확해집니다.

중앙처리장치(CPU)

CPU 모듈은 PLC의 두뇌입니다. 여기에는 제어 프로그램을 실행하는 프로세서, 프로그램과 데이터를 저장하는 메모리, 프로그래밍 도구 및 기타 자동화 시스템에 연결하는 통신 인터페이스가 포함되어 있습니다. CPU 성능은 처리 속도(래더 로직 명령 1,000개당 스캔 시간), 프로그램 메모리 용량(일반적으로 PLC 클래스에 따라 킬로바이트에서 메가바이트까지), 변수 값 및 프로세스 데이터를 저장하기 위한 데이터 메모리, 지원되는 통신 프로토콜의 범위로 특징지어집니다. 고급 CPU 모듈에는 추가 하드웨어 없이 산업용 IoT 및 클라우드 시스템에 직접 연결할 수 있는 실시간 클록, 데이터 로깅 기능, 내장 OPC UA 또는 MQTT 서버도 포함되어 있습니다.

입출력(I/O) 모듈

I/O 모듈은 제어 시스템이 모니터링하고 명령을 내리는 센서, 스위치, 밸브, 모터 및 장비와 같은 필드 장치와 PLC 사이의 물리적 인터페이스입니다. 디지털 입력 모듈은 근접 센서, 푸시버튼 및 제한 스위치와 같은 장치로부터 켜기/끄기 신호를 수신하여 필드 수준 전압(일반적으로 24VDC 또는 120/240VAC)을 CPU가 읽을 수 있는 논리 수준 신호로 변환합니다. 디지털 출력 모듈은 솔레노이드 밸브, 모터 스타터 및 표시 램프와 같은 현장 장치에 대한 전원을 전환합니다. 아날로그 입력 모듈은 연속 가변 신호(4~20mA 전류 루프, 0~10V 전압 신호, 열전대 전압, RTD 저항 값)를 CPU가 처리할 수 있는 디지털 값으로 변환합니다. 아날로그 출력 모듈은 가변 속도 드라이브, 비례 밸브 및 기타 연속 가변 장치를 제어하기 위해 CPU의 디지털 값을 비례 아날로그 신호로 변환합니다. 특수 I/O 모듈에는 엔코더 피드백을 위한 고속 카운터 입력, 직렬 통신 모듈, 기능 안전 애플리케이션을 위한 안전 등급 I/O가 포함됩니다.

전원공급장치

PLC 전원 공급 장치 모듈은 들어오는 주 전원(일반적으로 120VAC 또는 240VAC) 또는 DC 버스 전원을 CPU 및 I/O 모듈에 필요한 조정된 DC 전압으로 변환합니다. 전원 공급 장치 선택에는 신뢰성과 향후 확장 수용을 위해 최소 20~30%의 여유를 두고 출력 전류 용량을 랙이나 시스템에 있는 모든 모듈의 총 전류 소비량과 일치시키는 작업이 포함됩니다. 두 개의 전원 공급 장치 모듈이 자동 장애 조치와 병렬로 실행되는 중복 전원 공급 장치 구성은 전원 공급 장치 오류로 인한 예기치 않은 종료가 허용할 수 없을 정도로 많은 비용을 발생시키는 고가용성 시스템의 표준입니다.

백플레인 및 랙

랙 장착형 모듈형 PLC 시스템에서 백플레인은 CPU, 전원 공급 장치 및 I/O 모듈을 기계적으로 지원하고 전기적으로 연결하는 회로 기판입니다. 백플레인은 내부 데이터 버스, 전원 분배 및 일부 시스템에서 조정된 다중 모듈 작동에 필요한 실시간 동기화 신호를 전달합니다. 모듈 슬롯 수로 지정되는 랙 크기는 단일 랙에 설치할 수 있는 I/O 모듈 수를 결정하며, 단일 랙이 수용할 수 있는 것보다 더 많은 I/O가 필요한 시스템의 경우 여러 랙이 확장 케이블 또는 산업용 네트워크를 통한 원격 I/O를 통해 연결됩니다.

PLC 유형: 소형, 모듈형 및 랙 기반 시스템

PLC는 다양한 규모와 복잡성 요구 사항에 적합한 여러 폼 팩터로 제조됩니다. 애플리케이션에 적합한 PLC 폼 팩터를 선택하려면 컨트롤러의 I/O 용량, 확장성 및 처리 기능을 제어되는 기계 또는 프로세스의 현재 및 예상 미래 요구 사항에 맞추는 것이 필요합니다.

소형 PLC 카테고리는 전용 랙 없이 패널 장착에 적합한 소형 폼 팩터에서 모션 제어, PID 프로세스 제어, 이더넷 기반 산업용 통신 등 이전에는 전체 크기 모듈형 시스템에만 관련되었던 기능을 제공하는 지멘스 S7-1200 및 Allen-Bradley Micro820 제품군에 힘입어 PLC 시장에서 가장 중요한 성장 영역이 되었습니다. I/O 수가 200포인트 미만인 새로운 기계 자동화 프로젝트의 경우, 이제 10년 전에 필요했던 대규모 랙 기반 시스템이 아닌 소형 모듈형 PLC가 대부분의 자동화 엔지니어에게 기본 출발점이 되었습니다.

IEC 61131-3에 따른 PLC 프로그래밍 언어

PLC 프로그래밍은 호환 PLC 개발 환경이 지원해야 하는 5가지 프로그래밍 언어를 정의하는 IEC 61131-3에 따라 표준화됩니다. 다양한 언어는 다양한 유형의 제어 로직과 다양한 엔지니어링 배경에 적합하며 대부분의 최신 PLC 프로그래밍 도구를 사용하면 단일 프로젝트 내에서 여러 언어를 사용할 수 있으므로 엔지니어는 프로그램의 각 섹션에 가장 적합한 언어를 선택할 수 있습니다.

래더 다이어그램(LD)

래더 다이어그램은 특히 북미와 개별 제조 환경에서 가장 널리 사용되는 PLC 프로그래밍 언어입니다. 그래픽 표현은 PLC가 원래 교체하도록 설계된 릴레이 논리 다이어그램을 모방합니다. 논리의 수평 가로대는 왼쪽 및 오른쪽 전원 레일을 연결하며, 일반적으로 열림 및 일반적으로 닫힘 접점 기호는 입력 조건을 나타내고 코일 기호는 출력 명령을 나타냅니다. 래더 로직은 릴레이 회로 다이어그램에 익숙한 전기 엔지니어에게 직관적이며 온라인에서 쉽게 읽고 문제를 해결할 수 있습니다(PLC가 실행 모드에 있으면 활성 요소가 프로그래밍 소프트웨어에서 강조 표시되어 오류 상태를 시각적으로 추적할 수 있습니다). 래더 다이어그램의 한계는 텍스트 기반 언어로 보다 자연스럽게 표현되는 복잡한 수학적 연산, 데이터 조작 및 순차 프로그래밍에 다루기 어려워진다는 것입니다.

기능 블록 다이어그램(FBD)

기능 블록 다이어그램은 제어 논리를 상호 연결된 그래픽 블록으로 나타냅니다. 각 블록은 블록 사이의 와이어로 표시된 입력 및 출력 연결을 통해 특정 기능(AND 게이트, PID 컨트롤러, 카운터, 타이머, 모터 기능 블록)을 캡슐화합니다. FBD는 프로세스 제어 애플리케이션에서 지배적인 언어입니다. 이는 프로세스 엔지니어에게 친숙한 P&ID(배관 및 계측 다이어그램) 표현에 자연스럽게 매핑되며, 표준화된 재사용 가능 기능 블록에 복잡한 기능(PID 루프, 밸브 제어, 모터 보호)을 캡슐화하면 프로세스 플랜트 애플리케이션에서 프로그래밍 노력이 크게 줄어듭니다. 대부분의 프로세스 및 안전 지향 PLC 플랫폼은 공통 프로세스 제어 및 안전 기능을 위한 광범위한 IEC 61511 호환 기능 블록 라이브러리를 제공합니다.

구조화된 텍스트(ST)

구조화된 텍스트(Structured Text)는 구문론적으로 Pascal이나 C와 유사한 고급 텍스트 기반 언어로, 그래픽 언어에서는 번거롭거나 불가능한 조건문, 루프, 수학적 표현, 문자열 처리 및 복잡한 데이터 구조를 지원합니다. ST는 소프트웨어 개발 배경을 갖춘 자동화 엔지니어들이 점점 더 많이 사용하고 있으며 복잡한 데이터 처리, 레시피 관리, 통신 처리 및 그래픽 언어가 효율적으로 표현할 수 없는 정교한 알고리즘 논리가 필요한 모든 애플리케이션에 선호되는 언어입니다. 구조화된 텍스트에 대한 IEC 61131-3 표준의 정의는 이를 서로 다른 PLC 플랫폼 간에 실제로 이식 가능하게 만들었습니다. 제조업체별 지침 및 규칙을 사용하는 경향이 있는 래더 다이어그램 코드와는 달리 한 브랜드의 PLC용으로 ST로 작성된 코드는 상대적으로 사소한 수정만으로 다른 브랜드의 플랫폼에 적용할 수 있습니다.

순차 함수 차트(SFC)

순차 기능 차트는 제어 프로그램을 단계 및 전환의 흐름도로 나타냅니다. 각 단계에는 동작(LD, FBD 또는 ST로 프로그래밍됨)이 포함되어 있으며, 각 전환은 프로그램이 다음 단계로 진행하기 위해 충족해야 하는 조건을 정의합니다. SFC는 세탁기 주기, 일괄 처리 순서, 다단계 조립 작업 및 기계가 정의된 일련의 작업을 순서대로 수행해야 하는 모든 응용 프로그램과 같은 시퀀스 응용 프로그램을 위한 자연어입니다. 래더 다이어그램에서 복잡한 순차 프로세스를 프로그래밍하면 따라가기 어려운 대규모 프로그램이 생성됩니다. SFC로 표현된 동일한 시퀀스는 프로세스 흐름으로 즉시 읽을 수 있으며 디버그 및 수정이 훨씬 더 쉽습니다.

최신 PLC가 지원하는 산업용 통신 프로토콜

최신 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러는 자동화 컨트롤러인 동시에 네트워크 장치입니다. PLC의 통신 기능은 PLC가 다른 자동화 장비, 감독 시스템, 엔터프라이즈 데이터베이스 및 클라우드 플랫폼과 통합되는 방식을 결정합니다. 이는 산업 자동화가 연결된 Industry 4.0 아키텍처로 발전함에 따라 점점 더 중요한 고려 사항입니다.

• 이더넷/IP: Allen-Bradley/Rockwell Automation 에코시스템의 주요 산업용 이더넷 프로토콜이며 타사 I/O, 드라이브 및 장비에서 널리 지원됩니다. EtherNet/IP는 표준 TCP/IP 및 UDP 인프라를 사용하므로 PLC가 트래픽 관리를 통해 결정적인 산업 성능을 유지하면서 사무실 시스템과 동일한 물리적 이더넷 네트워크를 공유할 수 있습니다. 이는 북미의 대규모 제조 자동화 시스템을 위해 선택한 프로토콜입니다.
• 프로피넷: Siemens와 PROFIBUS 및 PROFINET International(PI) 조직이 개발하고 홍보하는 산업용 이더넷 프로토콜입니다. PROFINET은 Siemens S7 PLC 시스템의 표준 통신 백본이며 유럽 산업 자동화 전반에서 널리 지원됩니다. PROFINET IRT(Isochronous Real Time)는 여러 축 간의 긴밀한 동기화가 필요한 모션 제어 애플리케이션에 대해 밀리초 미만의 주기 시간을 제공합니다.
• 모드버스 TCP/RTU: 시중의 거의 모든 PLC, 계측기 및 현장 장치에서 사용할 수 있는 가장 오래되고 가장 보편적으로 지원되는 산업용 통신 프로토콜입니다. Modbus는 간단하고 잘 문서화되어 있으며 로열티가 없으므로 타사 장비와 레거시 장비를 최신 PLC 시스템에 통합하기 위한 기본 선택입니다. 기본 보안 기능 없음, 진단 기능 제한, 다중 마스터 구성을 제한하는 마스터-슬레이브 아키텍처 등의 한계로 인해 새로운 자동화 시스템에서는 EtherNet/IP 및 PROFINET으로 대체되었지만 범용 가용성으로 인해 수십 년 동안 계속 사용할 수 있습니다.
• OPC UA(통합 아키텍처): 산업 자동화 시스템과 SCADA, MES, ERP 및 클라우드 플랫폼을 포함한 상위 시스템 간의 플랫폼 독립적이고 안전한 데이터 교환을 위한 최신 표준입니다. OPC UA는 표준화된 정보 모델, 내장된 보안(인증, 권한 부여 및 암호화), 원시 레지스터 값이 아닌 복잡한 데이터 구조 및 관계를 표현하는 기능을 제공합니다. Industry 4.0 및 IIoT 아키텍처를 위한 통신 인터페이스로 OPC UA를 채택함으로써 PLC CPU의 기본 OPC UA 서버 기능이 고급 자동화 플랫폼의 표준 기능이 되었습니다.
• IO-링크: 지능형 센서 및 액추에이터를 PLC I/O 시스템에 연결하기 위한 지점 간 직렬 통신 표준으로, 기본 프로세스 값 외에도 필드 장치와 PLC 간에 매개변수 설정, 진단 및 식별 데이터를 교환할 수 있는 양방향 디지털 통신을 제공합니다. IO-Link는 추가 진단 및 매개변수화 기능을 제공하여 시운전 시간을 줄이고 예측 유지 관리 기능을 크게 향상시키기 때문에 새로운 센서 및 액추에이터 설치를 위해 기존의 4~20mA 및 디지털 I/O 연결을 빠르게 대체하고 있습니다.

주요 PLC 제조업체 및 생태계

PLC 시장은 소수의 대규모 자동화 회사가 지배하고 있으며 각 회사는 원활하게 함께 작동하도록 설계된 PLC 하드웨어, 프로그래밍 소프트웨어, I/O 모듈, 드라이브, HMI 패널 및 통신 인프라의 완전한 생태계를 제공합니다. 특정 제조업체의 PLC를 선택한다는 것은 일반적으로 해당 제조업체의 완전 자동화 시스템 에코시스템에 전념한다는 것을 의미하며, 이는 통합, 예비 부품, 교육 및 장기 지원에 중요한 영향을 미칩니다.

PLC vs DCS vs SCADA: 차이점 이해

PLC는 분산 제어 시스템(DCS) 및 감시 제어 및 데이터 수집(SCADA) 시스템과 함께 자주 논의되며, 기술이 발전함에 따라 이러한 범주 간의 경계가 크게 모호해졌습니다. 특정 애플리케이션에 대한 올바른 자동화 아키텍처를 지정하려면 차이점과 그 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.

분산 제어 시스템은 제어되는 프로세스에 가깝게 배치된 여러 컨트롤러에 제어 기능이 분산되고 모두 높은 신뢰성의 플랜트 네트워크를 통해 중앙 집중식 감독 시스템에 연결되는 자동화 아키텍처입니다. DCS 시스템은 대규모 물리적 플랜트 전반에 걸쳐 수천 개의 아날로그 제어 루프, 복잡한 인터록 논리 및 포괄적인 경보 관리가 필요한 석유 및 가스, 석유화학, 발전, 제약 제조 등 대규모 연속 프로세스 애플리케이션을 위해 개발되었습니다. DCS 시스템은 고가용성(중복 컨트롤러, I/O, 전원 및 표준 네트워크), 포괄적인 프로세스 데이터 기록 기능 및 통합 운전자 스테이션 디스플레이를 우선시합니다. 최신 고급 모듈형 PLC 시스템과 보급형 DCS 간의 차이는 이제 기능 측면에서 미미합니다. 주요 차이점은 소프트웨어 환경, 공급업체의 애플리케이션 초점 및 상용 모델에 있습니다.

SCADA(감시 제어 및 데이터 수집)는 특히 감독 계층을 의미합니다. 이는 PLC 및 기타 필드 컨트롤러에서 데이터를 수집하고, 그래픽 HMI 디스플레이를 통해 운영자에게 프로세스 정보를 제공하고, 기록 데이터를 기록하고, 설정점 명령을 컨트롤러로 다시 보낼 수 있는 소프트웨어 시스템입니다. SCADA는 PLC를 대체하는 것이 아닙니다. 사람의 감독과 데이터 관리를 제공하는 PLC 위의 계층입니다. 일반적인 산업 자동화 아키텍처는 기계 또는 프로세스 제어 수준의 PLC, PLC와 감독 시스템 간에 데이터를 전달하는 산업 네트워크, 운영자 인터페이스, 기록 데이터 및 비즈니스 시스템과의 통합을 제공하는 SCADA 또는 MES 시스템을 결합합니다.

새로운 애플리케이션을 위해 PLC를 선택할 때 평가해야 할 주요 요소

새로운 기계 또는 프로세스 제어 애플리케이션에 적합한 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러를 선택하려면 시스템이 기능 요구 사항을 충족하고, 일정에 맞춰 제공되고, 작동 수명 전반에 걸쳐 지원 가능한지 여부를 함께 결정하는 다양한 기술 및 상업적 요소를 평가해야 합니다. 다음 프레임워크는 가장 중요한 평가 기준을 다루고 있습니다.

• I/O 수 및 유형: 디지털 입력, 디지털 출력, 아날로그 입력, 아날로그 출력, 고속 카운터 입력, 스테퍼 모터용 펄스열 출력 등 필요한 모든 입력 및 출력을 식별하고 향후 수정 및 추가를 위해 20~25%의 예비 용량 여유를 추가합니다. 선택한 PLC 제품군의 I/O 모듈 범위에 필드 장치에 필요한 특정 유형 및 전압 범위가 포함되어 있는지 확인하십시오. 모든 PLC 플랫폼이 모든 I/O 변형을 제공하는 것은 아니며 비표준 필드 장치를 제한된 I/O 범위에 적용하면 비용과 복잡성이 추가됩니다.
• 처리 성능 요구 사항: 애플리케이션에 표준 릴레이 교체 로직(모든 최신 PLC가 적합함), PID 프로세스 제어(대부분의 소형 모듈형 PLC가 이를 표준으로 지원함), 모션 제어(통합 모션 제어 기능이 있는 PLC 또는 별도의 모션 컨트롤러가 필요함) 또는 안전 기능(SIL 등급 안전 PLC 또는 안전 기능 모듈이 필요함)이 필요한지 여부를 결정하십시오. CPU 스캔 시간 사양을 애플리케이션에서 요구되는 가장 빠른 제어 응답과 일치시키십시오. 모션 제어 또는 고속 카운팅 애플리케이션의 경우 표준 스캔 시간 5~10ms로는 충분하지 않을 수 있습니다.
• 통신 요구 사항: 드라이브, HMI 패널, 장비, 비전 시스템, 로봇, 감독 시스템 등 시스템의 다른 모든 장비와 인터페이스하는 데 필요한 프로토콜을 식별합니다. PLC가 각 통신 관계에서 필요한 마스터, 슬레이브 또는 피어 역할을 할 수 있는지 확인하십시오. SCADA 또는 MES 시스템에 대한 OPC UA 연결이 필요한 경우 이것이 CPU에서 기본인지 또는 추가 통신 모듈이 필요한지 확인하십시오.
• 환경 및 설치 요구 사항: 작동 온도 범위, CPU 및 I/O 모듈의 IP(침투 방지) 등급, 진동 및 충격 등급, 설치 환경에 필요한 특정 인증(폭발성 대기에 대한 ATEX 또는 IECEx, 해양 또는 선박 설치에 대한 해양 인증, 식품 및 음료 또는 제약 응용 분야에 대한 특정 산업 인증)을 확인하십시오.
• 프로그래밍 소프트웨어 및 교육 가용성: 프로그래밍 환경의 사용 용이성, 문서의 품질, 시스템을 사용할 프로그래밍 및 유지 관리 팀의 교육 가용성을 평가합니다. 엔지니어링 팀이 효율적으로 프로그래밍할 수 없는 강력한 PLC 플랫폼은 팀이 잘 알고 있는 좀 더 적절하게 지정된 시스템보다 좋지 않은 결과를 제공할 것입니다. 프로젝트에 익숙하지 않은 플랫폼이 포함된 경우 프로젝트 일정에 현실적인 교육 및 학습 시간을 고려하세요.
• 장기 지원 및 제품 수명주기: 특정 PLC 제품군에 대해 제조업체가 명시한 제품 수명주기(몇 년 간의 가용성 및 예비 부품 지원이 약속되어 있는지)를 확인하십시오. 일부 PLC 제품군은 제한된 전환 경로로 인해 중단되어 설치된 시스템이 더 이상 사용되지 않는 하드웨어에 고아가 됩니다. 최종적인 제품 변경이 필요할 때 장기적인 지원과 명확한 마이그레이션 경로에 대한 의지가 입증된 제조업체의 플랫폼을 선호합니다. 선택한 CPU 및 I/O 모듈이 현재 생산 품목인지, 수명이 다 된 레거시 제품인지 확인하세요.

PLC 유지 관리, 문제 해결 및 수명 주기 관리

지속적으로 작동하는 PLC 시스템에는 신뢰성을 유지하고 예상치 못한 가동 중지 시간을 방지하기 위한 사전 유지 관리와 수명 주기 관리가 필요합니다. 다음 관행은 잘 실행되는 자동화 엔지니어링 작업의 표준입니다.

• 프로그램 백업 및 버전 관리: 안전한 버전 관리 저장소에 모든 PLC 프로그램 및 구성 파일의 검증된 최신 백업을 유지합니다. 배터리 고장, CPU 고장 또는 의도하지 않은 덮어쓰기로 인해 프로그램이 손실된 PLC는 프로그램이 복원될 때까지 생산 라인을 완전히 중단시킬 수 있습니다. 적어도 1년에 한 번씩 백업 복원 절차를 테스트하여 백업이 완료되었고 복원 프로세스가 올바르게 작동하는지 확인하세요.
• 배터리 유지 관리: 대부분의 PLC CPU는 정전 중에 프로그램 메모리와 실시간 클럭 값을 유지하기 위해 리튬 배터리를 사용합니다. 배터리 수명은 일반적으로 3~5년이며 대부분의 CPU는 오류가 발생하기 전에 배터리 부족 경고 신호를 제공합니다. 배터리 부족 경보가 울릴 때까지 기다리지 말고 정기적으로(중요한 애플리케이션의 경우 매년) 배터리를 교체하십시오. 이로 인해 계획되지 않은 장기간의 정전에 대한 여유가 부족해집니다.
• 펌웨어 업데이트: PLC 제조업체는 보안 취약성을 해결하고, 버그를 수정하고, 기능을 추가하는 펌웨어 업데이트를 정기적으로 출시합니다. 펌웨어 업데이트를 평가하고 적용하기 위한 프로세스를 확립하십시오. 모든 업데이트가 프로덕션 시스템에 즉시 적용되어야 하는 것은 아니지만 모든 업데이트를 무시하면 보안 위험이 발생하고 알려진 버그가 해결되지 않은 상태로 남을 수 있습니다. 생산 PLC에 적용하기 전에 비생산 시스템에서 펌웨어 업데이트를 테스트하십시오.
• 예비 부품 관리: 통제된 프로세스의 중요성에 적합한 예비 부품 재고를 유지하십시오. 최소한 각 CPU 모듈의 예비 하나와 가장 일반적으로 사용되는 I/O 모듈 유형을 보유하십시오. 가동 중지 시간으로 인해 발생하는 비용이 매우 높은 중요한 애플리케이션의 경우 전체 예비 랙 또는 시스템을 배포 준비 상태로 유지하십시오. 예비 부품에 대한 올바른 접근 방식은 시스템에 대해 허용 가능한 최대 가동 중지 시간을 결정하고 역방향으로 작업하여 해당 목표를 달성하기 위해 필요한 예비 부품 재고를 결정하는 것입니다.
• 사이버 보안 강화: 플랜트 네트워크와 그 너머에 연결된 PLC 시스템은 점점 더 사이버 공격의 표적이 되고 있습니다. Stuxnet 사건은 고립된 산업 제어 시스템도 손상될 수 있음을 보여주었습니다. PLC 시스템의 기본 사이버 보안 위생에는 네트워크 세분화(비무장 지대 뒤의 기업 IT 네트워크에서 제어 네트워크 격리), PLC CPU에서 사용하지 않는 통신 포트 및 서비스 비활성화, 프로그래밍 소프트웨어에 대한 사용자 액세스 제어 및 비밀번호 정책 구현, 산업용 침입 탐지 시스템을 사용하여 이상 현상에 대한 네트워크 트래픽 모니터링이 포함됩니다.