1970년대 PLC(Programmable Logic Controller)의 등장은 산업 환경에서 자동화 달성 방식을 영원히 바꿔놓았습니다. 견고한 설계와 확장 가능한 구현으로 유명한 PLC는 모든 주요 제조업체에 채택되어 오늘날까지 산업 자동화의 표준으로 자리 잡았습니다. Allen-Bradley, Omron, Siemens, AEG 등이 PLC 제조 선두주자가 되었고, 곧 컨트롤러는 열악한 산업 조건을 견디면서 컴퓨터급 처리 능력을 갖추게 되었습니다.
1990년대가 되어서야 퍼스널 컴퓨터에 대한 관심이 다시 높아졌습니다. 주된 이유는 프로세서 속도 증가, 크기 감소, 비용 하락 추세였습니다. 산업계도 PLC를 포함한 다른 기계들에 대한 감독 제어 수준이 높아 PC를 플랜트에 도입하기 시작했습니다.
하지만 오늘날 PLC와 PC는 유사한 기능을 개발해 제어 엔지니어가 어느 제품을 사용할지 결정하기 꽤 어려워졌습니다. 두 제품의 핵심 기능을 살펴보겠습니다.
릴레이 패널과 스위치 박스에 대한 더 간소화되고, 축소되고, 높은 유연성과 견고함을 가진 대안으로 설계되었습니다. 일반적으로 사전 프로그래밍된 특정 작업이 할당되어 실행되었습니다. 그러나 커스터마이징도 제공해야 했으므로 모든 프로그래밍 활동에 고유한 언어와 구조가 선택되었습니다. '래더 로직'으로 알려진 이것은 상황에 따른 코드 빠른 커스터마이징을 가능하게 했습니다. 이 모든 것에 더해 PLC는 전자기 복사, 진동, 오염도 견뎌야 했습니다. 시간이 지나며 PLC도 발전하는 기술을 따라잡아야 했습니다. 곧 이더넷 연결, PID 공정 제어, 통합 안전이 PLC의 긴 기능 목록에 추가되었습니다.
PC는 결국 PLC와 기능 면에서 대등한 특징을 개발했습니다. 또한 카드 슬롯과 포트 가용성 덕분에 견고함과 커스터마이징을 유지했습니다. PC의 처리 능력은 실시간 커널을 포함해 PLC보다 종종 더 높았으며, 시간 크리티컬 작업 수행과 제어 알고리즘 구현을 가능하게 했습니다.
최종 목표는 산업 자산에 대한 견고하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 제어이므로, PLC와 PC의 모든 자격을 정면으로 비교해 더 나은 이해와 논리적 결론을 도출해야 합니다.
표준 PLC는 전용 프로세서를 사용하는 실시간 운영 체제를 내장해 제어 작업 중 높은 신뢰도를 보장합니다. PLC OS는 제어 관련 작업 수행을 위해 특별히 설계되어 백신 프로그램이나 레지스트리 클리너 같은 유틸리티가 필요 없습니다. 이는 시스템 처리 처리량을 증가시켜 더 많은 처리 사이클이 중요한 파라미터 모니터링에 활용되도록 합니다.
PC도 실시간 커널과 관련 운영 체제로 설계되어 PLC와 처리 능력 면에서 목과 목입니다. PC 신뢰성은 과거 시스템 크래시 빈번으로 문제가 되었으나, 산업용으로 특별히 제작된 더 단순한 OS로 이 한계는 곧 극복되었습니다.
따라서 현재 PLC와 PC는 운영 측면에서 같은 수준입니다.
오늘날 산업 요구사항은 20년 전과 다릅니다. PLC와 PC 모두 통신, 모니터링, 제어를 위한 다양한 장치를 제어해야 하므로 충분한 확장 능력이 필요합니다. 잘 알려진 산업 통신 프로토콜에는 Profibus, CANbus, Modbus, EtherCAT, EtherNET/IP 등이 있습니다.
PLC와 PC 모두 이러한 필드버스 옵션을 제공하지만, PLC는 이 모든 기능을 기본 내장합니다. 반면 PC는 특정 프로토콜 지원을 위해 확장 카드가 필요할 수 있습니다. 하지만 PC의 더 많은 확장 슬롯은 더 큰 커스터마이징과 다양한 인터페이스 활용을 가능하게 합니다.
이는 고해상도 이미징이나 다중 예기치 못한 처리 요구사항 같은 작업을 처리할 때 PC가 PLC보다 앞서게 만듭니다. 게다가 메모리 집약적 작업을 PLC로 수행하려면 동적 파라미터와 연결을 따라잡기 위해 보조 산업용 PLC를 추가 설치해야 합니다.
장치 간 연결 증가로 사이버 첩보 활동은 늘 증가해 왔습니다. 산업 보안은 지속적 가동 시간과 최대 생산성을 위해 최우선입니다. PLC/PC가 신경 써야 할 보안의 두 가지 기본 차원은 다음과 같습니다.
전통적으로 PLC는 멀웨어 공격에 면역이라고 여겨졌으며 이는 어느 정도 사실입니다. PLC는 전용 OS와 제한된 기능을 가져 PC보다 공격 위험이 낮습니다. 그러나 '스턱스넷(Stuxnet)'처럼 지멘스 PLC를 표적으로 한 멀웨어 같은 최근 사례는 PLC의 '바이러스 면역' 평판에 흠집을 냈습니다. 그래도 그런 공격 기록된 사례는 극히 제한적입니다. 비교적으로 PC는 멀웨어 공격에 극도로 취약해 최상위 백신 보호와 모니터링이 필요합니다.
프로그래밍 환경과 언어는 PLC든 PC든 최적 효율을 얻기 위해 중요합니다. PLC와 PC의 주요 차이 중 하나는 프로그램이 개발되고 실행되는 방식입니다. PLC는 보통 스캔 기반 프로그램 실행을 따르는 반면, PC 소프트웨어는 보통 이벤트 드리븐입니다. 다른 실행 스타일은 다시 다른 프로그래밍 철학으로 이어집니다.
PLC는 IEC 61131-3 표준에 지정된 언어, 즉 래더 로직이나 벤더 독자 언어로 프로그래밍됩니다. 반면 PC 기반 프로그램은 C/C++/.NET 같은 언어를 사용합니다. 어떤 언어가 더 낫다고 단정할 수 없으며 전적으로 프로그래머 전문성에 달렸습니다. 하지만 PC 기반 솔루션과 교육 추세 증가로 프로그래머는 래더 로직보다 C/C++/.NET을 더 유연하게 느낄 가능성이 높습니다.
마지막 논의 주제지만 가장 중요한 것 중 하나입니다. 오늘날 자동화와 제어 문제는 다차원적이며 여러 방식으로 해결 가능합니다. PC 기반이나 PLC 기반 솔루션 모두 일부 애플리케이션에 적격이나, 주요 제약이 되는 걸림돌은 이들 솔루션과 연관된 비용입니다.
PC 기반 솔루션 초기 비용은 PLC보다 높을 수 있지만, 까다로운 계산과 복잡한 네트워크 로드 처리가 필요할 때마다 PC 기반 프로그램이 더 비용 효율적입니다. 비교적으로 PLC는 초기엔 저렴하지만 처리 능력이 증가하면 비용이 기하급수적으로 증가합니다.
외부 주변 장치 추가가 필요 없을 때 PC는 PLC보다 비용이 높습니다. PLC가 보통 표준 산업 장비를 지원하기 때문입니다. 그러나 솔루션이 수많은 외부 제어를 요구하면 PC 기반 솔루션이 PLC 기반보다 훨씬 적합합니다.
PLC는 견고성과 차폐를 높이기 위해 과도한 보호 장비가 필요하지 않습니다. 비교적으로 PC는 열악한 환경 영향으로부터 차폐하여 최대 가동 시간을 보장하기 위해 상당한 투자가 필요할 수 있습니다.
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자동화 제어 시스템
일반적인 믿음과 달리 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 여전히 널리 사용되고 있습니다. 산업용 IoT 같은 개념의 도입조차 레거시 컨트롤러에 거의 해를 끼치지 않았으며, 사실 OEM들이 PLC 및 기타 PC 기반 제어에 긍정적인 변화를 가져오도록 강제하여 현대적 요구사항을 충족하게 했습니다. Frost & Sullivan에 따르면 글로벌 PLC 시장은 지역과 관계없이 긍정적인 성장을 보였으며, 2018년 말까지 145억 8천만 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 이 성장의 대부분은 산업 부문이 성숙한 북미와 유럽 시장에 기인합니다.
1960년대 이전 제조·자동화 산업에 있었다면 두 가지 문제가 있었을 겁니다. 하나는 음악, 다른 하나는 모든 기계가 릴레이로 하드와이어링되어 있었다는 점. 하지만 둘 다 크리던스 클리어워터 리바이벌(CCR)과 PLC로 해결되었습니다. 이 해결책들은 동시적이었지만 큰 차이가 있습니다. CCR은 정점에 올랐다 비교적 빨리 사라진 반면, PLC는 50년 된 지금도 계속 나아지고 있습니다. 소비자 전자 산업이 끊임없이 개선되면서 프로그래머블 로직 컨트롤러도 발맞춰 지속적으로 더 작고, 더 좋고, 더 빠르고, 더 강해지고 있습니다. 특정
