PLC의 메모리 체계와 데이터 단위

 

PLC의 프로그램은 메모리에 저장된 데이터를 처리하기 위해 PLC CPU가 인식할 수 있는 명령어를 사용하여 구성한 순서화된 절차이다. PLC의 프로그램 메모리는 그러한 프로그램과 데이터를 저장하고 실행하기 위한 도구에 해당되는 것이다.

 

메모리의 최소 기본 단위는 비트(Bit)이다.

 

비트를 조합해서 니블(Nibble), 바이트(Byte), 워드(Word), 더블 워드(Double Word)로 사용할 수 있고, 반대로 워드 단위의 데이터를 쪼개서 비트, 니블, 바이트 단위로 사용할 수도 있다.

 

또는 워드를 조합해서 더블 워드 단위로 사용할 수도 있고 메모리 크기에 따라 16진수 표현과 정수 및 실수를 데이터로 저장할 수 있다.

 

- PLC의 데이터 단위

각 데이터의 크기를 표현한 테이블

 

① 비트 (Bit)

비트 데이터는 접점이나 코일과 같이 1bit로 On/Off를 표시하거나 입·출력은 되지 않고 메모리 내에서 1bit 단위로 처리되는 데이터를 말한다. 비트 디바이스(Device) 혹은 워드 디바이스의 비트 지정 방법으로 비트 데이터를 사용할 수 있다.

 

② 니블 / 바이트 (Nibble / Byte)

1nibble은 4개의 bit가 모여 표현되는 데이터로 1bit(0 or 1)가 표시할 수 있는 데이터 영역을 넘어 16가지 수(0~15)를 표현할 수 있다.

 

1byte는 8개의 bit로 표현하는 데이터이다. 2^8으로 총 256가지 수(0~255)를 표현한다. 단 0~255의 표현은 부호가 없는 0을 포함하는 양(+)의 정수일 때의 영역이며 부호를 포함하여 음(-)의 정수와 양의 정수를 모두 표현하고 싶을때는 -128~127까지 표현이 가능하다.

 

③ 워드 (Word)

워드 데이터는 16개의 bit, 2개의 byte 수치 데이터를 말한다. 표기 방법은 10진수와 16진수로 할 수 있다. 65,536가지 수를 표현할 수 있으며 10진수로 표현 시 0~65,535까지 가능하다.

 

단 byte와 마찬가지로 부호를 포함한 전체 영역의 정수 표현은 -32,768~32,767로 표현하게 된다. 16진수로 표현할 경우 0~FFFF까지 표현할 수 있다.

 

10진수 : 0~65,535 (Unsigned 연산) / -32,768~32,767 (Signed 연산)

16진수 : 0~FFFF

 

④ 더블 워드 (Double Word)

더블 워드는 32개의 bit, 4개의 byte, 2개의 word 수치 데이터를 말한다. 워드 데이터와 마찬가지로 10진수와 16진수로 표현할 수 있다.

 

0을 포함한 4,294,967,296가지 수를 표현할 수 있으며 byte, word와 마찬가지로 부호를 포함한 전체 영역의 정수 표현은 -2,147,483,648~2,147,486,647까지 표현 가능하다.

 

10진수 : 0~4,294,967,295 (Unsigned 연산) / -2,147,486,648~2,147,486,647 (Signed 연산)

16진수 : 0~FFFFFFFF

 

Word 데이터를 활용한 수치 데이터의 형식과 크기

- 데이터의 2진수 표현 방법

 

컴퓨터는 2진수 체계만을 이해하고 컨트롤 가능하기 때문에 모든 데이터 단위 기본은 bit가 된다.

 

8개의 bit로 이루어진 1byte를 예로 들어 2진수 표현 방법으로 '10111011'이 표시된다면 제일 오른쪽 첫 번째 자리는 2의 0제곱의 자리, 두 번째 자리는 2의 1제곱의 자리, 세 번째 자리는 2의 2제곱의 자리가 된다. 이 내용은 <그림-1>과 같이 표시가 된다.

 

<그림-1> Byte 데이터의 2진수 표현 방법

 

PLC도 PC와 동일하다. 1byte는 2의 7제곱의 자리까지, 1word는 2의 15제곱의 자리까지 있는 2진수가 되는 것이다. 따라서 1byte의 데이터는 CPU가 위와 같이 인식하기 때문에 1byte(8bit)의 최대 표현이 255가 되는 것이다. 이는 Word, Double Word, Long Word 역시 마찬가지인 표현 방법이다.

 

이를 바탕으로 평상시 사용하는 10진수를 변환해보면 <그림-2>와 같이 표현된다.

 

10진수 = Decimal

16진수 = Hexa Decimal

2진수 = Binary

 

<그림-2> 10진수, 16진수의 2진수 변환