싱크(Sink) 타입과 소스(Source) 타입은 전류의 흐름 방향과 관련된 배선 방식을 의미합니다. 이는 주로 DC(직류) 입출력 모듈에서 사용되며, 연결되는 센서나 액추에이터의 타입과 맞춰주어야 합니다.

PLC의 디지털 입력(DI) 및 디지털 출력(DO) 모듈에서 사용되는 싱크(Sink) 타입과 소스(Source) 타입 배선 방식에 대해 상세하게 설명드리겠습니다. 이 두 가지 방식은 DC 전원을 사용하는 디지털 입출력에서 전류의 흐름 방향을 기준으로 구분됩니다.

 

핵심 개념:

• 싱크 (Sink): PLC 입출력 단자가 전류를 받아들이는(끌어당기는) 역할. 외부 장치에서 PLC 단자로 전류가 흘러 들어옵니다. (NPN 트랜지스터 방식과 유사)
• 소스 (Source): PLC 입출력 단자가 전류를 공급하는(밀어내는) 역할. PLC 단자에서 외부 장치로 전류가 흘러 나갑니다. (PNP 트랜지스터 방식과 유사)

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1. 싱크 타입 (Sink Type)

가. 싱크 타입 디지털 입력 (Sink DI)

• 동작 원리: PLC 입력 모듈은 외부 센서가 ON될 때, 센서로부터 전류가 PLC 입력 단자로 흘러 들어와 PLC 내부의 공통(Common) 단자(일반적으로 0V)로 흐르는 것을 감지합니다.
• 결선 (일반적인 3선식 NPN 센서의 경우):
  1. 센서의 +V 단자: DC +24V 전원에 연결합니다.
  2. 센서의 0V 단자 (또는 GND): DC 0V 전원에 연결합니다.
  3. 센서의 출력(OUT) 단자: PLC 싱크 타입 입력(DI) 단자에 연결합니다.
  4. PLC 입력 모듈의 공통(COM) 단자: DC +24V 전원에 연결합니다. (이는 센서가 동작할 때 PLC 입력 단자로 전류를 "끌어올" 수 있는 전위차를 만들기 위함입니다. PLC 내부적으로 입력단자와 0V 사이에 포토커플러 등이 연결됩니다.)
• 전류 흐름 (센서 ON 시): DC +24V (PLC COM 단자 경유 또는 직접) → 센서 내부 회로 → 센서 출력 단자 → PLC 입력 단자 → PLC 내부 회로 → DC 0V (PLC 내부 접지) (정확히는, 센서가 ON 되면 센서의 출력 단자가 센서 내부의 0V 레벨로 떨어지려는 성질을 가지며, 이로 인해 PLC의 COM(+24V)에 연결된 내부 풀업 저항을 통해 전류가 PLC 입력 단자로 흐르게 됩니다. 또는 센서 자체가 NPN 트랜지스터 출력으로 구성되어 +24V -> 센서부하 -> 센서OUT(NPN 컬렉터) -> NPN 이미터(0V) 구조에서 센서 OUT을 PLC 입력에 연결하고 PLC 입력은 내부적으로 풀업되어 있는 형태) 더 간단히, PLC가 센서로부터 **0V 신호(또는 전류가 흘러 들어오는 신호)**를 받는다고 생각할 수 있습니다.

나. 싱크 타입 디지털 출력 (Sink DO)

• 동작 원리: PLC가 출력을 ON 시키면, PLC 출력 단자가 외부 부하(Load)로부터 흘러 들어오는 전류를 받아들여 PLC 내부의 공통(Common) 단자(0V)로 흘려보냅니다. 즉, PLC 출력 단자가 부하를 0V(Common)에 연결하는 스위치 역할을 합니다.
• 결선:
  1. 외부 부하의 한쪽 단자: DC +24V 전원에 연결합니다.
  2. 외부 부하의 다른 쪽 단자: PLC 싱크 타입 출력(DO) 단자에 연결합니다.
  3. PLC 출력 모듈의 공통(COM) 단자: DC 0V 전원에 연결합니다.
• 전류 흐름 (PLC 출력 ON 시): DC +24V → 외부 부하 → PLC 출력 단자 → PLC 내부 스위칭 회로(NPN TR) → PLC COM 단자(0V)

다. 싱크 타입의 특징 및 장단점:

• 일반적인 트랜지스터: NPN 트랜지스터 (센서 출력 또는 PLC 출력단)
• 장점:
  • 일부 지역(특히 일본 및 아시아 일부)에서 전통적으로 많이 사용되어 왔습니다.
  • NPN 트랜지스터가 PNP보다 약간 저렴하거나 응답속도가 빠른 경우가 있을 수 있으나, 현대에는 큰 차이가 없을 수 있습니다.
  • 출력의 경우, 출력 신호선이 실수로 +24V 전원선에 닿아도 부하가 바로 동작하지는 않습니다. (부하의 한쪽이 이미 +24V에 연결되어 있기 때문)
• 단점:
  • 출력의 경우 안전 문제: 출력 신호선이 0V(GND)에 단락(쇼트)되면, PLC 출력이 OFF 상태여도 부하가 계속 동작할 수 있는 위험이 있습니다. (전류가 +24V -> 부하 -> 단락 지점(0V)으로 흐름) 이 때문에 안전이 중요한 시스템에서는 덜 선호될 수 있습니다.
  • 입력의 경우, 센서 신호선이 0V(GND)에 단락되면 항상 ON 신호로 인식될 수 있습니다.

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2. 소스 타입 (Source Type)

가. 소스 타입 디지털 입력 (Source DI)

• 동작 원리: PLC 입력 모듈은 외부 센서가 ON될 때, PLC 입력 단자에서 센서 쪽으로 전류가 흘러 나가 센서 내부를 거쳐 0V로 흐르는 것을 감지합니다.
• 결선 (일반적인 3선식 PNP 센서의 경우):
  1. 센서의 +V 단자: DC +24V 전원에 연결합니다.
  2. 센서의 0V 단자 (또는 GND): DC 0V 전원에 연결합니다.
  3. 센서의 출력(OUT) 단자: PLC 소스 타입 입력(DI) 단자에 연결합니다.
  4. PLC 입력 모듈의 공통(COM) 단자: DC 0V 전원에 연결합니다. (이는 센서가 동작할 때 PLC 입력 단자에서 전류를 "밀어낼" 수 있는 경로를 만들기 위함입니다. PLC 내부적으로 입력단자와 +24V 사이에 포토커플러 등이 연결됩니다.)
• 전류 흐름 (센서 ON 시): DC +24V (PLC 내부 전원) → PLC 내부 회로 → PLC 입력 단자 → 센서 출력 단자 → 센서 내부 회로 → DC 0V (센서 0V 단자) (정확히는, 센서가 ON 되면 센서의 출력 단자가 센서 내부의 +24V 레벨로 올라오려는 성질을 가지며, 이로 인해 PLC의 COM(0V)에 연결된 내부 풀다운 저항을 통해 전류가 PLC 입력 단자에서 센서로 흐르게 됩니다. 또는 센서 자체가 PNP 트랜지스터 출력으로 구성되어 +24V -> PNP 이미터 -> PNP 컬렉터(센서OUT) -> 센서부하(0V) 구조에서 센서 OUT을 PLC 입력에 연결하고 PLC 입력은 내부적으로 풀다운되어 있는 형태) 더 간단히, PLC가 센서로부터 **+24V 신호(또는 전류가 흘러나가는 신호)**를 받는다고 생각할 수 있습니다.

나. 소스 타입 디지털 출력 (Source DO)

• 동작 원리: PLC가 출력을 ON 시키면, PLC 출력 단자에서 +24V 전원을 외부 부하(Load) 쪽으로 공급하여 전류가 부하를 거쳐 0V로 흐르게 합니다. 즉, PLC 출력 단자가 부하를 +24V 전원에 연결하는 스위치 역할을 합니다.
• 결선:
  1. 외부 부하의 한쪽 단자: PLC 소스 타입 출력(DO) 단자에 연결합니다.
  2. 외부 부하의 다른 쪽 단자: DC 0V 전원에 연결합니다.
  3. PLC 출력 모듈의 공통(COM) 단자: DC +24V 전원에 연결합니다.
• 전류 흐름 (PLC 출력 ON 시): PLC COM 단자(+24V) → PLC 내부 스위칭 회로(PNP TR) → PLC 출력 단자 → 외부 부하 → DC 0V

다. 소스 타입의 특징 및 장단점:

• 일반적인 트랜지스터: PNP 트랜지스터 (센서 출력 또는 PLC 출력단)
• 장점:
  • 출력의 경우 안전성 우수: 출력 신호선이 0V(GND)에 단락(쇼트)되면, 부하로의 전원 공급 경로가 차단되어 부하가 즉시 OFF 됩니다. 이는 의도치 않은 기기 동작을 방지하는 "Fail-Safe" 특성으로 간주되어 안전 측면에서 유리합니다. 이 때문에 유럽, 북미 지역에서 널리 선호됩니다.
  • 입력의 경우, 센서 신호선이 0V(GND)에 단락되어도 항상 OFF 신호로 인식됩니다.
  • 문제 해결 시 전압계로 +24V 신호 유무를 확인하기 용이한 경우가 많습니다.
• 단점:
  • 일부 PNP 트랜지스터가 NPN보다 약간 더 비싸거나 특성이 다를 수 있으나, 현대에는 큰 차이가 없을 수 있습니다.
  • 출력의 경우, 출력 신호선이 실수로 다른 +24V 전원선에 닿으면 부하가 의도치 않게 동작할 수 있습니다 (그러나 0V 단락보다는 발생 빈도가 낮다고 여겨짐).

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선택 시 주요 고려사항:

1. 안전 규정 및 철학: 특히 출력 회로에서 배선 단락 시의 안전한 상태(Fail-Safe)를 고려할 때, 소스 타입(PNP) 출력이 일반적으로 더 선호됩니다.
2. 지역적 표준 및 기존 설비: 유럽/북미는 소스(PNP), 아시아(일본 등)는 싱크(NPN)가 전통적으로 많이 사용되었으나, 최근에는 혼용되거나 안전을 고려한 선택이 늘고 있습니다. 기존 설비와의 호환성도 중요합니다.
3. 연결 장치와의 호환성: PLC 입출력 모듈의 타입(싱크/소스)은 연결되는 센서(NPN/PNP) 및 액추에이터의 타입과 반드시 일치해야 합니다.
   • NPN 센서/릴레이 코일 등 → PLC 싱크 타입 입력 / PLC 소스 타입 출력 (부하를 +와 DO사이에 연결)
   • PNP 센서/릴레이 코일 등 → PLC 소스 타입 입력 / PLC 싱크 타입 출력 (부하를 DO와 0V사이에 연결)
   • 정정 및 보충:
     • NPN 센서 출력 → PLC 싱크(Sink) 타입 입력 모듈과 결선
     • PNP 센서 출력 → PLC 소스(Source) 타입 입력 모듈과 결선
     • PLC 싱크(Sink) 타입 출력 모듈 → 부하를 +24V와 출력 단자 사이에 연결 (PLC가 부하를 0V로 스위칭)
     • PLC 소스(Source) 타입 출력 모듈 → 부하를 출력 단자와 0V 사이에 연결 (PLC가 부하를 +24V로 스위칭)
4. 유지보수 및 문제 해결: 작업자의 익숙도나 현장의 문제 해결 방식에 따라 선호도가 갈릴 수 있습니다.

결론:

싱크와 소스 타입은 PLC 디지털 I/O 모듈을 외부 장치와 올바르게 연결하고 시스템을 안전하게 운영하기 위해 반드시 이해해야 하는 중요한 개념입니다. 설계 시 연결될 장치의 사양, 시스템의 안전 요구사항, 그리고 유지보수 측면을 종합적으로 고려하여 적절한 타입을 선택해야 합니다. 혼용해야 할 경우, 각 타입의 특성을 정확히 이해하고 주의하여 결선해야 합니다.

 

 

참고자료

https://bbangpower-blog.blogspot.com/2018/10/plc-sink-source.html