머신 제어 장치에서 스마트 릴레이와 마이크로 PLC의 차이점

IDEC

애플리케이션 요구 사항에 따라, 기기 제어 방식은 다양하다. 기기나시스템에 맞는 컨트롤러 옵션을 찾을 때, 자동화 애플리케이션과 가장 근접한 디바이스를 원한다. 비용과 복잡성, 디자인 시간을 절약하는 데는 두 가지 옵션을 추천한다.

제어 장치로서의 스마트 릴레이

처음에 릴레이 기반 컨트롤러는 기본 기능만 제공했으며, 릴레이와 타이머, I/O를 제한하는 애플리케이션을 대체하는 데에만 사용되었다. 여러 발전과 혁신으로 스마트 릴레이는 마이크로 PLC에 할당된 성능을 간단히 다룬다. 이는 단순한 기계를 제어하는 데 실용적이다.

일반적인 스마트 릴레이는 전면의 글자와 숫자 디스플레이 그리고 외부 텍스트 디스플레이 패널이 제공된다. 이 둘은 동일한 정보를 표시한다. 그러나 기본 장치가 제어 장치 케비넷 내에 장착되어 정상 작동 중에는 보이지 않으며, 외부 디스플레이를 사용해야 한다. 프로그래밍은 스마트 릴레이 전면 디스플레이와 키패드로 한다. 일반적으로, 스마트 릴레이 구입 시 무료로 제공되는 PC용 프로그래밍 소프트웨어를 사용한다. PC로 프로그래밍한 후에는 알람과 일부 제어 값 같은 설정은 디스플레이로 수정할 수 있다.

마이크로 PLC와 비교하면, 스마트 릴레이는 간단한 산술 기능과 제한된 데이터 조작만 할 수 있도록 설계되었다. 따라서, PI 컨트롤을 할 수 있어도 PID 컨트롤에는 이상적이지 않다. 대부분의 스마트 릴레이는 외부 HMI와 통신하거나 Modbus TCP와 EtherNet/IP 프로토콜을 지원하지 않는다. 또한 마이크로 PLC의 속도로 작동할 수 없으며, 프로그래밍 메모리 용량이 크지 않다. 이를테면, IDEC의 FC6A Plus microPLC는 21ns의 빠른 실행 속도를 제공하며 800kB의 프로그램 메모리를 제공한다. 스마트 릴레이 속도는 100ms 범위이며 2kB 데이터 세트만 처리한다.

최신 스마트 릴레이는 직렬이나 독점적인 통신 프로토콜 포트가 아닌 이더넷 연결을 제공한다. 이더넷 연결은 초기 프로그래밍에 사용되고, 그 후에 다른 장치에도 연결된다. 또한 이러한 장치는 외부 텍스트 디스플레이 패널이나 기타 스마트 릴레이뿐만 아니라Modbus TCP 프로토콜로 다른 장치와 통신할 수 있다. 다른 스마트 릴레이에는, 웹 페이지 프로그램과 저장이 가능한 웹 서버 기능이 내장되어 원격 액세스 작업에 유용하다. 또한 일부 공급 업체는 Apple과 Android 전화로 스마트 릴레이와 통신할 수 있도록 스마트 폰 앱을 제공한다.

프로그래밍 언어로 래더 로직(Ladder logic)이나 기능 블록(function block)을 선택하면 조작이 간단하고, 프로그래밍이 효율적이다. 스마트 릴레이를 위한 내부 프로그램 저장 공간은 제한적이므로 작업이 복잡하지는 않다. 스마트 릴레이 I/O는 엄격히 구분되었지만, 지금은 일부 새로운 유닛에서 아날로그 I/O를 사용할 수 있다. I/O를 최대로 허용하면, 일부 스마트 릴레이는 기본 장치와 확장 모델을 통해 최대 60개의 I/O를 처리하며, 최대 24개의 개별 입력과 20개의 개별 출력, 8개의 개별 출력 아날로그 입력, 8개의 아날로그 출력을 할 수 있다(그림 1).

제어 장치로서의 마이크로 PLC

스마트 릴레이보다 많은 I/O와 빠른 처리 속도 그리고 그래픽 디스플레이나 더 정교한 제어 같은 추가 기능이 필요한 경우, 마이크로 PLC(programmable logic controller)를 사용하면 된다.
PLC는 전 세계적인 머신 제어의 주요 엔진이다. IDEC의 FC6A MicroSmart Plus와 같은 마이크로 PLC는 내장 I/O 포인트를 제공하며, 더 복잡한 작업을 위해 외부 확장이 가능하다(그림 2). 일반적으로, 공급 업체의 운영자 인터페이스 그래픽 단말기(독점적인 인터페이스로 컨트롤러에 많이 연결됨)와 임베디드 HMI(임베디드 플랫폼을 실행하는 서드 파티 HMI 소프트웨어로 구성됨)와 같은, PLC를 위한 다수의 운영자 인터페이스 옵션이 있다.

세 번째 옵션은 PC 기반 HMI이다. 마이크로 PLC는 PC 기반 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍 되며, 프로그램 변경 시 PC 상호 연결이 필요하다. 프로그래밍 PC는 보통 이더넷 포트로 PLC에 연결된다. PC 없이 프로그램을 변경할 수는 없지만 운영자 인터페이스 장치로 매개 변수(예: 설정값과 경고 값)를 조정한다. 운전자 인터페이스 장치가 PC 기반 HMI이면 프로그래밍할 수 있다.

PLC는 거의 모든 기계를 제어하며, 많은 내장 PID과 모션 제어 기능을 제공한다. 풍부한 온 보드 메모리로 다축 모션 제어와 같은 정교한 애플리케이션에도 많은 I/O 포인트와 제어 루프를 실시간과 고속으로 제어한다. 스마트 릴레이와 달리 마이크로 PLC는 복잡한 작업과 데이터를 처리하며, 대량의 데이터를 선택적 SD 메모리나 클라우드 데이터베이스에 저장하는 동안 로그한다.

또한, 마이크로 PLC는 보통 산업용 통신이나 ASCII 프로토콜로 VFD나 SCADA 시스템, HMI, 기타 PLC 같은 다른 장치와 통신한다. 블루투스 통신으로 클라우드 데이터베이스와 통신하고, FTP 프로토콜을 지원하고, 데이터 수집과 프로그램을 업데이트한다. 게시 구독 기반 메시징, MQTT(메시지 대기열 원격 측정 전송), 프로토콜을 지원하는 것 외에도 iOS와 Android 장치용 애플리케이션과 통합되었다. 필수 IIoT 기능을 갖춘 마이크로 PLC는 내장된 웹 페이지 편집기로 전자 메일과 텍스트 경고를 보내고 완전한 웹 서버 기능을 한다.

I/O에는 다양한 로컬과 원격 I/O 모듈이 포함된다. 초고속 애플리케이션은 빠른 스캔 타임으로 특수 I/O 모듈을 처리하며, 정밀도가 필요하면 고해상도 모듈을 사용할 수 있다. 종종 캐비닛 마운트가 필요 없는 기계적 버전으로도 원격 I/O 모듈이 가능하다.

거의 모든 PLC에는 다수의 이더넷 포트가 장착되어 있으며 Modbus, EtherNet/IP, BACnet, EtherCAT, Profinet, CAN J1939 등과 같은 다양한 이더넷 프로토콜을 지원한다. 프로그래밍은 대개 스크립팅 언어(scripting languages)로 한다. 이러한 유형의 작업에는 래더 로직보다 훨씬 강력하며 사용하기 쉽다. 또한 이 컨트롤러 중 상당수는 래더 다이어그램와 기능 블록 다이어그램, 구조화된 텍스트, 명령 리스트, 순차 기능 차트를 포함하는 IEC 61131 언어 제품군을 지원한다.

자료 제공: IDEC(www.IDEC.com)