“PAC로의 진화, PLC의 영역 확대에 기여할 것”
전통적인 PLC에 모션 컨트롤을 비롯한 신 기능을 추가한 PAC가 부각되면서 향후 공장 자동화에서 PLC의 역할이 더욱 커질 것이라는 전망이 힘을 얻고 있다. 관련 업체들도 성능 향상은 물론이고 사용자 편의성과 오픈 네트워크 등 다양한 고객의 요구를 만족시키기 위해 발 빠르게 움직이는 중이다. 이에 20여년 동안 PLC라는 한 우물만 파온 LS산전의 박용운 연구단장을 만나 PLC에 대한 이모저모를 들어봤다.
글/성지영 기자 (ing@motioncontrol.co.kr)
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A. PLC는 1968년 GM(General Motors)의 요구로 릴레이 제어반을 대체하기 위해 Digital Equipment사가 개발한 ‘PDP-14’를 그 시작으로 볼 수 있지요. 이후 반도체 기술의 발전과 함께 성능을 크게 향상시키면서 산업용 제어기의 대표 격으로 성장했습니다. 여기에 개방형 표준 인터페이스, 다양한 영역에서의 기능성, 분산형 모듈화 구조 및 턴키로 자동화 솔루션을 구성할 수 있는 최신 소프트웨어까지 수용하면서 진화를 거듭했습니다.
지금은 프로세스 시장에서 DCS를, 반도체 제조라인에서는 모션 제어기와 같은 전용기를, 네트워크 시스템에서는 게이트웨이 컴퓨터를 대체하는 등 영역을 무한히 넓혀가고 있는 단계이지요.
‘PAC(Programmable Automation Controller)’는 간단하게 말해서 전통적인 PLC의 기능과 역할에 모션 컨트롤을 비롯한 다양한 기능을 추가한 것이라고 할 수 있습니다. 즉 PLC의 한층 발전된 형태인 것이지요. 이처럼 PAC의 등장은 향후 PLC가 공장 자동화나 생산 설비에서 담당하는 역할을 더욱 증대시켜 줄 것으로 보입니다.
Q. PLC 프로그래밍 언어의 발전에 대해서도 간략하게 정리해주십시오.
A. PLC는 전기 배선에 의한 시퀀스 제어반을 대체하는 것에서 출발했지요. 그래서 프로그램 방식도 시퀀스 제어 도면과 유사한 형태로 창안된 래더 다이어그램(Ladder Diagram)에서 시작됐습니다. 그 후 니모닉(Mnemonic), FBD(Function Block Diagram), ST(Structured Text), SFC(Sequential Function Chart), IL(Instruction List), Basic, C언어 등 다양한 프로그램 작성법이 나왔지요. 하지만 여전히 래더 다이어그램은 관련업계 엔지니어들이 가장 선호하는 프로그램 방식이며 대부분의 PLC 프로그램이 래더로 작성되고 있습니다. 90년대 초 IEC에서는 PLC 표준을 규정하면서 언어 부분에서는 IL, LD, FBD, ST의 4종과 SFC라는 한 종의 구조화 프로그램 방식을 제안했지요.
LS산전에서는 일본식 프로그램 방식을 제공하는 Master-K 시리즈와 IEC 표준을 철저히 준수한 유럽식 프로그램 방식의 GLOFA-GM 시리즈를 개발, 사용자가 프로그래밍 취향과 애플리케이션에 맞게 선택적으로 사용할 수 있도록 했습니다.
Q. 사용자 편의성의 측면에서 PLC 프로그래밍 환경은 어떤 식으로 변화하고 있는지, LS산전은 여기에 어떻게 대처하고 있는지 소개해 주시겠습니까.
A. PLC의 기능이 다양해지고 네트워크가 활성화되면서 PLC의 프로그램 환경은 크게 변하고 있습니다. 기존의 간단한 기계 제어와 라인 제어를 위해서는 복잡한 프로그램이 필요하지 않았지만, 최근 PLC 프로그램은 작성되는 양과 복잡도가 점점 증가하는 추세이지요.
예를 들어 자동차 라인을 제어하는 PLC에는 3만 라인 이상의 프로그램이 탑재됩니다. 또한 프로세스 제어를 위한 프로그램은 수십 개의 프로그램 모듈과 부동소수점, 삼각함수 및 PID 연산 등을 포함한 복잡한 수식 연산으로 구성되어 있는 식이지요.
이처럼 프로그램 작업이 복잡해짐에 따라 시스템 제작 기간에서 프로그램 작성과 시운전을 통한 오류 수정에 소요되는 시간이 기하 급수적으로 늘어났습니다. 이를 줄이기 위해서는 PLC 프로그램을 작성하는 툴이 좀더 편리하고 강화된 오류 검출 능력을 갖출 필요가 있었지요.
해결책으로 제시된 것 중의 하나가 IEC 61131-3규격입니다. 이 규격에서 제안하는 프로그램 방식은 언어의 다양성보다는 프로그램 구성 및 환경에 더 중점을 두고 있지요. 또한 각 PLC 업체들은 발전된 IT기술과 컴퓨터 환경을 적극 수용하여 좀더 편리한 프로그래밍 환경을 제공하고자 노력 중입니다.
저희 LS산전의 XGT 시리즈도 프로그램 작성 시 편리함을 제공하는 기능들이 많습니다.
예를 들면 특수 모듈의 프로그램을 파라미터 설정만으로 가능하게 했고, 사무용 도구인 엑셀과의 기능 통합으로 쉽게 심볼릭 프로그램을 작성할 수 있지요. 문서 작성 도구의 다양한 편집 기능을 도입하여 프로그램 작성의 효율을 높이도록 한 것도 특징적입니다.
또한 프로그램 툴에 강력한 트랜드 모니터 기능을 추가해 시운전 시 프로그램의 동작 상태를 보고 오류 여부를 쉽게 판단 및 수정할 수도 있지요. 그리고 네트워크 시스템 구성 시 프로그램을 작성하지 않고도 네트워크의 설치 상태를 체크 및 개통할 수 있도록 소프트웨어 툴을 제공하고 있습니다.
Q. PLC와 관련된 네트워크의 연구 개발 현황도 궁금합니다.
A. 예전에는 각 업체들이 각각의 미디어를 개발하고 프로토콜을 정의하여 네트워크를 제공했습니다. 따라서 여러 기종의 PLC를 사용하는 공장에서는 연동 작업을 위해 PLC간의 정보를 주고받을 수 있도록 네트워크 시스템을 꾸미는데 많은 돈과 노력을 투자해야 했지요. 하지만 지금은 상위 시스템과의 접속이 이더넷으로 통합된 상태입니다. 이더넷은 공장 환경에서 요구하는 실시간 특성에는 대응하지 못하지만, 모든 기기를 폭넓게 지원하고 엄격한 실시간성을 요구하지 않는 상위 시스템이 많다는 점에서 해결책으로 제시됐습니다.
필드 네트워크에 대한 통합 노력은 이더넷이 본격적으로 활용되기 전부터 있었지만, 모든 업체들이 기득권을 포기하지 못해 통합에 실패했지요. 현재는 대형 업체들이 제공해 왔던 네트워크가 모두 표준으로 지정되어 표준의 의미를 상실한 상태입니다.
LS산전은 PLC간의 네트워크로 100M 이더넷의 미디어를 이용하여 실시간 데이터 통신이 가능하도록 설계한 전용 이더넷(FDEnet)을 제공하고 있지요. 또한 Fnet과 Rnet이라는 자체 필드 네트워크, 유럽 표준으로 볼 수 있는 Profibus-DP와 북미 표준인 DeviceNet을 제공 중입니다.
이에 더해 최근에는 계층 내 표준화를 넘어 최상위 컴퓨터에서 말단 기기에 이르기까지 막힘 없는 연결을 제공하고 빠른 속도로 기술 개발이 이루어지고 있는 인터넷망의 활용에 대한 요구가 높아지고 있지요.
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A. 그렇습니다. 기존의 PLC에서는 모션 컨트롤 기능이 필수적이지 않았습니다. PLC는 간단한 위치 제어에 적용될 뿐, 복잡한 모션 컨트롤 분야는 영역밖이라고 생각됐지요.
그러나 PAC로 대변되는 최근의 추세에서 볼 수 있듯이, 이제 모션 기능은 시퀀스 제어와 통신 기능에 더해 PLC의 필수 기능이 되고 있습니다. 때문에 PLC 업체들은 이미 보통 이상의 모션 컨트롤러에 버금가는 기능들을 PLC의 기능 모듈로, 또는 모션 전용 PLC CPU 모듈 형태로 제공 중이지요.
LS산전도 이미 개발한 1, 2, 3축 제어가 가능한 위치제어 모듈로 안정적인 시장을 확보해 가고 있으며 최근 네트워크형 모션 제품을 추가로 갖추었습니다. 앞으로도 발전된 모션 기술의 적용은 계속될 전망인 만큼, 모션 시스템의 기술 개발에 더욱 박차를 가할 생각입니다.
Q. 모션 네트워크 시스템으로 야스카와의 메카트로링크II를 선택하게 된 이유가 있다면 무엇입니까.
A. 모션 네트워크 시스템으로 메카트로링크II를 선택한 것이 아니라 야스카와의 모션 시스템을 선택한 거라고 하는 것이 맞겠지요.
자동화 시스템의 주요 시장으로 부상한 PDP 제조라인 중에서 후공정은 PLC만으로 가능하지만 전공정과 후공정의 몇몇 부분은 모션 시스템이 필수적입니다. 결국 PLC와 모션 시스템을 동시에 갖추고 있는 업체들과 경쟁하기 위해서는 신뢰성 있는 모션 시스템이 필요한 상황이었지요. 야스카와 역시 PDP 라인에 서보 컨트롤러를 적용하기 위한 조력자를 구하고 있었고, 서로의 필요에 의해 전략적 합의를 하게 된 것이지요.
현재 LS산전에서 제공하는 모션 시스템은 야스카와의 모션 시스템을 LS산전의 PLC에 내장형으로 접목한 것입니다.
Q. 최근 발표한 XGT PLC 시리즈의 장점과 그 타깃 시장에 대해 소개해 주십시오.
A. 우선 명령어 처리 속도가 0.028μ s로 기존 제품대비 4배 이상 빨라졌고 전용 백플레인 버스 제어기를 개발하여 백플레인을 통한 모듈간 데이터 전달 속도도 수십 배 향상되는 등 획기적으로 성능을 개선했습니다.
네트워크의 유연성도 큰 장점이지요. 상위의 고속 이더넷부터 가장 일반화된 프로피버스, 디바이스넷 등의 오픈 네트워크와 프로토콜 편집이 가능한 시리얼 통신 모듈(Cnet) 등을 통해 오픈 네트워크 솔루션을 제공합니다. 이에 더해 성능과 경제성을 제공하는 전용 이더넷과 필드넷(Rnet) 및 모션 제어용 네트워크를 제공 중입니다.
그밖에 컴팩트한 크기와 사용자 편의성, 소프트웨어의 지능화 등도 특징적이지요.
현재 저희 LS산전은 우수한 경쟁력을 갖춘 Master-K 시리즈로 로우엔드 시장에서는 입지를 굳힌 상태입니다. 문제는 제품 성능이나 신뢰성 측면에서 열세를 보였던 하이엔드 제어 시장이었지요. 이번 XGT 시리즈는 바로 이 분야를 타깃으로 개발된 제품군입니다. 특히 반도체나 디스플레이 장비 및 자동차 시장 등이 주력 시장이지요.
Q. 향후 LS산전의 PLC 관련 연구 개발 계획이 궁금합니다.
A. 지난 3년에 걸쳐서 준비한 XGT 시리즈가 시장에 첫선을 보이고 고객의 평가를 기다리고 있습니다. 이번 시리즈는 LS산전의 Master-K 시리즈와 일본 제품에 익숙한 사용자들의 기술 자산을 보호하는 데 중점을 두고 개발된 것으로, 새로운 고성능 PLC 플랫폼의 1차 완성 단계라 할 수 있지요. 향후 XGT 플랫폼은 점진적으로 기능을 확장하여 고객의 다양한 요구를 만족시킬 수 있는 PAC 시스템으로 변화시켜 나갈 계획입니다.
현재 LS산전이 공급 중인 PLC 시스템으로 PLC 프로그램의 표준인 IEC 61131-3을 지원하는 GLOFA-GM 시리즈가 있습니다. 이 모델은 유럽 스타일의 프로그램 방식으로 판독성과 재활용성이 뛰어난 것이 장점이지요. 올해 LS산전의 개발 목표 중 하나가 XGT 플랫폼에 IEC 스타일의 프로그램이 가능한 모델을 구현, 내년 초에는 유럽을 포함한 전 세계 시장에 내놓는 것입니다. 또한 XGT 시리즈의 이중화 시스템도 개발하여 기존의 이중화 제품과 함께 고부가가치 시장에서의 입지를 계속 넓혀갈 예정입니다.
또한 PLC 기술을 기반으로 사내의 보유 기술을 융합한 또 다른 형태의 Fusion PLC를 개발하여 제품 경쟁력을 높이고 새로운 시장을 창출하는 방안도 구상 중입니다.■
