PLC 프로그래밍의 래더 로직: 기초부터 실전 예제까지

래더 로직은 IEC 61131-3 표준에서 정의한 5가지 프로그래밍 언어 중 하나입니다. 하드와이어드 릴레이 논리를 직관적으로 모방한 회로도 스타일의 표현 방식 덕분에 지금까지 가장 널리 사용되고 있습니다.

이 글을 다 읽고 나면 일반적인 산업용 프로그램을 읽고, 기계의 제어 논리가 정확히 어떻게 동작하는지 이해할 수 있게 됩니다.

시각적인 설명을 선호하시나요? 아래 영상을 시청하시거나, 계속 읽어보시며 단계별 상세 설명을 확인해 보세요.

전기 회로도와의 유사성

최초의 PLC 언어는 전기 래더 다이어그램과 똑같이 보이도록 설계되었습니다. 덕분에 전기 기사와 유지보수 기술자가 즉시 익숙해질 수 있었습니다. 단순히 보기 좋은 것을 넘어, 이 형식은 빠른 트러블슈팅을 가능하게 합니다. 한 런그(rung)가 True 또는 False로 평가되는 것을 보는 것이 코드를 한 줄씩 디버깅하는 것보다 훨씬 빠르기 때문입니다.

아래는 전형적인 모터 시작/정지 회로입니다. 시작 버튼, 정지 버튼, 제어 릴레이(CR1)가 함께 연결되어 있어 시작 버튼을 누르면 CR1이 여자됩니다. CR1이 여자되면 접점 8번과 6번이 닫혀 시작 버튼에서 손을 떼도 CR1에 전원이 유지됩니다. 이어서 접점 1번과 3번이 닫혀 모터에 전원이 공급됩니다. 정지 버튼을 놓으면 CR1로 가는 경로가 열리면서 모터가 정지합니다.

산업 현장에서는 이 회로의 릴레이-래더 버전을 선호합니다. 회로 동작이 명확하게 매핑되기 때문입니다. 과거 하드와이어드 설계에서는 부품 고장 시 재배선이 필요했지만, PLC는 물리적 배선과 대부분의 하드웨어를 없애 그 필요성을 제거했습니다.

래더 로직의 작동 원리

PLC 기반 모터 시작/정지 시퀀스에서 시작 버튼과 정지 버튼은 각각 별도의 PLC 입력이 됩니다. 모터 자체는 PLC 출력이 구동합니다. 래더 로직 프로그램은 입력 상태를 평가하고 그에 따라 출력을 제어합니다.

기본 PLC 명령어

모든 PLC 제조사는 거의 동일한 그래픽 심볼을 사용하지만, 명칭은 다릅니다. 가장 흔한 세 가지 명령어는 다음과 같습니다.

• 상시 개방(NO) 접점 – 지멘스는 NO, 알렌-브래들리는 XIC(Examine If Closed)라 부릅니다. 접점이 닫히면 TRUE, 열리면 FALSE를 반환합니다.
• 상시 폐쇄(NC) 접점 – 지멘스는 NC, 알렌-브래들리는 XIO(Examine If Open)라 부릅니다. 닫히면 TRUE, 열리면 FALSE입니다.
• 코일(출력 여자) – 지멘스는 코일, 알렌-브래들리는 OTE라 부릅니다. 런그가 TRUE로 평가되면 코일이 출력 상태를 변경합니다.

이 심볼들은 순전히 시각적인 것이며, 물리적 접점을 나타내지 않습니다.

래더 런그 구성하기

좌우 수직선을 전원 레일이라 생각하세요. 런그는 일련의 명령어를 통해 왼쪽 레일에서 오른쪽 레일로 연결됩니다. 왼쪽 레일이 논리적 전원을 공급하며, 오른쪽 레일의 출력이 여자되려면 TRUE 명령어의 연속된 경로가 존재해야 합니다.

모터 시작 예제에서 런그는 Start_Button → Stop_Button → Motor_Start 순서로 읽힙니다. 시작 버튼을 누르면 Start_Button 명령어가 TRUE가 되어 논리적 경로가 생성되고 Motor_Start가 여자됩니다. Motor_Start 코일은 지정된 메모리 위치에 TRUE 값을 쓰고, 이는 모터를 구동합니다.

Motor_Start 명령어가 코일이기 때문에 시작 버튼에서 손을 떼도 TRUE 상태를 유지하며, 래치(latch)를 형성해 정지 버튼이 눌려 Stop_Button 명령어가 FALSE가 되어 논리적 경로가 끊길 때까지 모터가 계속 운전됩니다.

오버헤드 도어 래더 로직 분석

더 복잡한 예제로 오버헤드 도어 컨트롤러를 살펴보겠습니다. 콘솔에는 세 개의 푸시버튼과 세 개의 표시등이 있습니다. 런그 로직상 Door_Shut 명령어는 TRUE(SHUT 램프 점등)이고, Door_Ajar는 FALSE(AJAR 램프 소등)입니다.

STOP 명령어가 XIO(상시 폐쇄)임을 주목하세요. 현재 TRUE이므로 PLC 메모리에는 논리 0이 저장되어 있으며, 이는 물리적 STOP 스위치가 상시 개방 상태임을 의미합니다.

관련 교육 과정

PLC 프로그래밍

실습 위주의 실용적인 형식으로 PLC 프로그래밍을 배워보세요. 알렌-브래들리, 지멘스, 오므론, CODESYS, 와고, 슈나이더 등 다양한 플랫폼을 다룹니다.

마무리

한눈에 암호처럼 보이던 다이어그램에서, 래더 로직이 물리적 입력을 기계 동작으로 변환하는 방식을 명확히 이해하는 과정까지 안내해 드렸습니다. 지멘스 NO 접점, 알렌-브래들리 XIC, 피닉스 컨택트 코일 등 어떤 것을 해석하든 근본 논리는 동일합니다: TRUE와 FALSE 상태를 따라가면 시스템의 동작을 파악할 수 있습니다.