선정시 고려사항

PLC 선정시 고려사항

조이컨 2025. 4. 14. 12:04

PLC(Programmable Logic Controller)는 산업 현장의 기계나 공정을 자동 제어하기 위한 핵심 장치입니다. 적절한 PLC를 선정하는 것은 자동화 시스템의 성능, 신뢰성, 확장성 및 비용 효율성에 큰 영향을 미치므로 신중한 접근이 필요합니다.

최신 기술 동향과 국내 기술 지원 환경을 감안하여 PLC 선정 시 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.

  1. 제어 규모 및 복잡성 파악 (Application Requirements):
    • 제어 대상: 단순 반복 기계 제어인지, 복잡한 공정 제어(PID 제어 등)인지, 정밀한 위치 제어(서보/스텝 모터)가 필요한지 파악합니다.
    • 시스템 규모: 제어해야 할 설비의 크기와 자동화 범위를 결정합니다. 이는 필요한 입출력(I/O) 점수와 처리 능력을 가늠하는 기준이 됩니다.
    • 처리 속도: 고속의 응답성이 요구되는 제어(예: 고속 카운팅, 인터럽트 처리)가 있는지 확인합니다. 이는 CPU 성능(스캔 타임) 요구 사항에 영향을 줍니다.
  2. 입출력(I/O) 사양 결정 (I/O Requirements):
    • 점수 산정: 현재 필요한 입력(센서, 스위치 등)과 출력(액추에이터, 램프, 밸브 등) 점수를 정확히 파악하고, 향후 확장 가능성을 고려하여 10~20% 정도의 예비율을 둡니다.
    • I/O 종류:
      • 디지털 I/O: 전압 레벨(주로 DC 24V), 싱크(Sink)/소스(Source) 타입(NPN/PNP 센서 호환성), 출력 형태(릴레이, 트랜지스터, 트라이악) 등을 확인합니다. 릴레이 출력은 접점 용량이 크고 다양한 부하에 적용 가능하나 응답 속도가 느리고 수명이 짧습니다. 트랜지스터 출력은 응답 속도가 빠르고 수명이 길지만 DC 부하에만 사용 가능합니다.
      • 아날로그 I/O: 필요한 채널 수, 입력 신호 종류(전압: 0-10V, 1-5V 등 / 전류: 4-20mA 등), 출력 신호 종류, 분해능(Resolution: 12비트, 14비트, 16비트 등), 정밀도를 확인합니다.
      • 특수 I/O 모듈: 고속 카운터(HSC), 위치 결정(Pulse Output), 온도 입력(RTD, Thermocouple), 통신 모듈 등이 필요한지 확인합니다.
    • 배치: I/O가 PLC 본체에 집중되는지(로컬 I/O), 아니면 현장 곳곳에 분산되어 통신 네트워크를 통해 연결되는지(원격/분산 I/O) 결정합니다. 분산 I/O는 배선 비용 절감 효과가 있습니다.
    • 확장성: 향후 시스템 증설 시 I/O 모듈 추가가 용이한지 확인합니다.
  3. 성능 및 메모리 용량 검토 (Performance & Memory):
    • CPU 처리 속도 (스캔 타임): 1 스캔(프로그램 전체 실행 시간)에 걸리는 시간입니다. 고속 제어가 필요할수록 스캔 타임이 짧은 고성능 CPU가 필요합니다.
    • 프로그램 메모리: 사용자 제어 로직(래더, ST 등)을 저장하는 용량입니다. 프로그램의 복잡성에 따라 충분한 용량을 확보해야 합니다.
    • 데이터 메모리: I/O 상태, 타이머/카운터 값, 레시피 데이터, 버퍼 등을 저장하는 공간입니다.
  4. 프로그래밍 환경 고려 (Programming Environment):
    • 프로그래밍 언어: 국제 표준인 IEC 61131-3에서 정의한 언어(LD, FBD, ST, IL, SFC) 중 어떤 것을 지원하는지, 개발팀이 익숙한 언어는 무엇인지 고려합니다. 국내에서는 래더 다이어그램(LD)이 가장 널리 사용되지만, 복잡한 연산이나 데이터 처리는 스트럭처 텍스트(ST)가 유리할 수 있습니다.
    • 프로그래밍 소프트웨어: 사용 편의성, 기능(디버깅, 시뮬레이션, 모니터링), 문서화 기능, 라이선스 비용 및 정책(무료/유료, PC 대수 제한 등)을 평가합니다.
  5. 통신 기능 및 네트워크 호환성 확인 (Communication & Networking):
    • 내장 포트: Ethernet 포트, 시리얼 포트(RS-232C, RS-422/485) 등의 기본 탑재 여부를 확인합니다. (최근에는 Ethernet 기반 통신이 대세입니다.)
    • 지원 프로토콜: 상위 시스템(HMI, SCADA, MES) 및 하위 기기(인버터, 서보 드라이브, 센서, 다른 PLC)와의 통신을 위해 필요한 프로토콜 지원 여부를 확인합니다.
      • 필드버스/산업용 이더넷: Modbus RTU/TCP, EtherNet/IP, PROFINET, CC-Link/CC-Link IE, EtherCAT 등이 대표적입니다. 시스템 구성 요소 간의 호환성을 위해 프로토콜 통일이 중요합니다.
      • 상위 통신: OPC UA는 Industry 4.0 및 IIoT 환경에서 플랫폼 독립적인 데이터 교환을 위한 표준으로 중요성이 커지고 있습니다.
    • 네트워크 구성: 필요한 네트워크 토폴로지(Star, Line, Ring) 지원 여부, 이중화(Redundancy) 지원 여부를 확인합니다.
  6. 하드웨어 형태 및 설치 환경 적합성 (Hardware & Environment):
    • 형태:
      • 일체형/블록형(Compact/Brick Type): CPU, 전원, 일정 수의 I/O가 하나로 합쳐진 형태. 소규모 시스템에 적합하고 비용 효율적입니다.
      • 모듈러/랙 타입(Modular/Rack Type): CPU, 전원, I/O, 통신, 특수 기능 모듈 등을 베이스(랙)에 장착하는 형태. 유연성과 확장성이 뛰어나 중대규모 시스템에 적합합니다.
    • 크기 및 설치: 제어반 내 설치 공간, DIN 레일 장착 가능 여부 등을 확인합니다.
    • 환경 사양: 산업 현장의 온도(보통 0~55°C 또는 그 이상), 습도, 진동, 충격, 전기적 노이즈 등에 견딜 수 있는 내환경성을 갖추었는지 확인합니다. (제조사 사양서 확인 필수)
  7. 신뢰성, 유지보수성 및 이중화 (Reliability, Maintenance, Redundancy):
    • 신뢰성: 평균고장간격(MTBF) 등 제조사에서 제공하는 신뢰성 데이터를 참고합니다.
    • 진단 기능: 자체 진단 기능, 에러 코드 표시, 소프트웨어를 통한 상세 진단 기능 등 문제 발생 시 원인 파악 및 해결에 도움이 되는 기능을 확인합니다.
    • 유지보수성: 모듈 교체의 용이성, 프로그램 백업/복원의 편리성, 운전 중 모듈 교체(Hot Swapping) 가능 여부 등을 고려합니다.
    • 이중화(Redundancy): 제어 시스템의 중단이 치명적인 손실로 이어지는 경우, CPU, 전원 공급 장치, 통신 네트워크 등의 이중화 지원 여부를 검토합니다. (비용 상승 요인)
  8. 제조사 및 기술 지원 (Vendor & Support):
    • 제조사 평판: 시장 점유율, 기술력, 제품 안정성 등에 대한 평판을 확인합니다. (글로벌: Siemens, Rockwell(Allen-Bradley), Mitsubishi Electric 등. 국내: LS ELECTRIC 등)
    • 국내 기술 지원: 사용자 위치(부천시/경기도)에서 접근 용이한 기술 지원 센터, 교육 센터, 대리점 네트워크가 잘 갖춰져 있는지 확인합니다. 신속한 문제 해결 지원, 한글 매뉴얼 및 자료 제공 여부도 중요합니다.
    • 제품 공급: 제품 및 예비 부품의 납기 및 안정적인 공급 가능 여부를 확인합니다.
    • 제품 수명 주기: 단종 계획 없이 장기간 제품 공급 및 지원이 가능한지 확인합니다.
  9. 총 소유 비용 (TCO) 분석 (Cost):
    • 초기 비용: PLC 본체, I/O 모듈, 전원, 랙 등 하드웨어 비용뿐만 아니라, 프로그래밍 소프트웨어 라이선스 비용을 포함합니다.
    • 운영 비용: 개발 및 엔지니어링 인력 교육 비용, 유지보수 비용, 예비 부품 비용, 향후 시스템 확장 비용 등을 종합적으로 고려하여 총 소유 비용(TCO) 관점에서 평가합니다.

 

결론적으로, PLC 선정은 단순히 특정 기능이나 가격만 비교할 것이 아니라, 제어 대상의 요구 사항, I/O 사양, 성능, 프로그래밍 및 통신 환경, 설치 환경, 신뢰성, 제조사의 기술 지원 능력, 그리고 총 소유 비용까지 다각적으로 검토해야 합니다. 특히, 국내 환경에서는 LS ELECTRIC과 같은 국내 제조사의 강점(기술 지원 접근성 등)도 중요한 고려 요소가 될 수 있습니다. 필요하다면 시스템 통합(SI) 업체나 PLC 전문 엔지니어와 상담하여 최적의 결정을 내리는 것이 바람직합니다.