멜섹(MELSEC) PLC의 디바이스와 수의 표현

 

PLC 프로그램은 명령어와 데이터로 구성된다. 프로그래머는 주어진 데이터를 가지고 원하는 데이터를 얻기 위해 PLC CPU가 인식할 수 있는 명령어를 사용해서 프로그램을 작성한다.

 

프로그램 작성 시에는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 공간이 필수적이다. PLC에서는 이러한 메모리를 디바이스(Device)라 한다.

 

프로그램 작성에 사용되는 디바이스는 용도별로 구분되어 각각의 명칭이 부여되어 있다. 멜섹(MELSEC) 디바이스는 CPU 모듈의 프로그램 메모리 영역에 위치한다. 내부 사용자 디바이스는 PLC 파라미터(Parameter) 설정에서 사용 메모리의 크기 조정이 가능하다.

 

MELSEC PLC 비트 디바이스의 종류

- 입력 디바이스 (X)

 

입력 디바이스는 PLC 입력에 연결된 푸시 버튼, 셀렉터 스위치, 리미트 스위치, 디지털 스위치, 디지털 센서 등의 ON/OFF 상태를 기억하는 메모리이다.

 

PLC는 입력에 연결된 스위치 또는 센서의 ON/OFF 상태를 직접 읽어서 프로그램을 실행하는 것이 아니라, 입력 스위치의 상태를 기억하고 있는 내부 입력 디바이스 Xn의 상태를 읽어서 프로그램을 실행한다.

 

프로그램에서는 Xn의 ON/OFF 상태를 이용하여 각 입력을 a접점 또는 b접점으로 활용한다. Xn의 상태를 그대로 사용하는 접점을 a접점이라 하고, Xn의 상태를 반전하여 사용하는 접점을 b접점이라 한다.

 

- 출력 디바이스 (Y)

 

출력 디바이스는 프로그램의 제어 결과를 기억하는 비트 제어 가능 메모리로, 출력 단자에 연결된 램프, 디지털 표시기, 전자 개폐기, 솔레노이드 밸브 등을 ON/OFF한다. 출력 디바이스는 1개의 a접점에 해당하는 접점을 사용할 수 있다.

 

- 내부 비트 디바이스 (M)

 

내부 비트 메모리는 프로그램 실행 중 필요한 비트 정보를 저장해두기 위한 비트 메모리로, 읽기 및 쓰기가 가능한 메모리이다.

 

내부 비트 메모리는 입·출력 메모리와는 달리 외부 입력을 받아들이거나 출력을 ON/OFF 할 수 없는 프로그램 전용 비트 메모리이다. CPU의 전원이 OFF → ON 될 때나 리셋 조작 시, 래치 클리어 시에 비트에 저장된 모든 내용이 0으로 클리어된다.

 

- 래치(정전 유지) 디바이스 (L)

 

래치 디바이스는 내부 비트 메모리 M과 사용 용도는 동일하나, PLC의 전원 ON/OFF에 관계없이 데이터 보존이 가능한 메모리이다.

 

PLC CPU의 전원이 OFF 되면 CPU 모듈에 장착되어 있는 배터리로 해당 메모리의 내용을 보존한다. 래치 릴레이는 래치 클리어 조작으로 설정값을 0으로 클리어할 수 있다.

 

PLC 백업 배터리의 수명이 다 되면 CPU 모듈의 BAT에 황색 램프가 점등되며 이때 백업 배터리를 교체해야 래치 디바이스의 데이터를 보존할 수 있다.

 

MELSEC PLC 워드 디바이스의 종류

- 데이터 디바이스 (D)

 

데이터 레지스터는 수치 데이터(-32768 ~ +32767 또는 0000h ~ FFFFh)를 저장하는 16비트 크기의 메모리이다. 필요에 따라 디바이스 2개를 조합하여 32비트 크기의 메모리로 사용할 수 있고 '데이터 디바이스 번호, 비트 위치'의 형식으로 비트화 하여 사용할 수 있다.

 

- PLC에서의 수의 표현

 

① 10진수 (DEC)

 

PLC는 모든 정보의 표현에 2진수를 사용하지만 PLC 프로그램을 작성하고 모니터링하는 주체는 '사람'이므로 사람의 편리함을 위해 PLC에서도 10진수(Decimal Number)를 사용할 수 있도록 하였다.

 

멜섹 PLC에서는 16진수와 10진수를 사용하기 떄문에 사용하는 수의 표기법을 구분하기 위해 숫자 앞에 식별 문자 기호를 함께 사용한다.

 

10진수는 문자 K를 사용한다. 예를 들어 10진수 숫자 10을 멜섹 PLC에서는 K10으로 표현한다. PLC 프로그램에서 10진수의 사용 용도는 다음과 같다.

 

● 타이머, 카운터의 설정값

● 보조 릴레이(M), 타이머(T), 카운터(C) 등의 디바이스 번호 표기

● 응용 명령의 오퍼랜드(Operand : 오퍼랜드는 명령부에서 처리할 데이터가 저장된 주소 번지 또는 숫자를 의미한다) 중에서 수의 지정이나 명령 동작을 지정

 

② 2진수 (BIN)

 

타이머, 카운터 혹은 디바이스에서 설정되는 모든 숫자는 10진수 또는 16진수로 표현되지만 PLC에서 해당 숫자와 관련된 실행과 결과는 2진수(Binary Number)로 변환되어 사용된다.

 

2진수는 '0'과 '1'만을 사용해 모든 수를 표현한다. 10진수에서 0, 1, 2...8, 9 다음의 숫자는 자리올림을 하여 10이 되는 것처럼 2진수에서는 0, 1 다음에 자리올림이 발생하여 (10)2이 된다. 또한 10진수에서 99 다음에 100이 되는 것처럼 2진수에서는 (11)2 다음에 (100)2이 된다.

 

2진수를 2의 거듭제곱 (2n)으로 표현하면 10진수로 변환할 수 있다. 2진수 110101은 다른 수 체계와 구분하기 위해서 (110101)2로 표현하며 이는 다음과 같은 의미를 갖는다.

 

(110101)2 = 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 1 x 20

 

결과적으로 2진수 (110101)2은 다음과 같은 10진수와 동일한 값이 된다.

 

(110101)2 = (53)10

 

③ 16진수 (HEX)

 

PLC 프로그램에서 모든 데이터는 2진수로 표현 가능한 1비트, 4비트, 8비트, 16비트, 32비트 단위로 사용되기 떄문에 0과 1이 길게 나열된 형태인 2진수 데이터를 사람이 읽거나 쓰기는 무척 어렵다. 이를 해결하기 위해 2진수를 4자리씩 나누어 각각을 16진수 한 자리로 표현한다.

 

16진수(Hexadecimal Number)는 10진수 0~9까지의 숫자와 영문자 A, B, C, D, E, F를 사용하며 10진수 0~15까지의 숫자를 16진수의 0~F로 표현한다.

 

10진수에서는 9 다음이 자리올림으로 10이 되지만 16진수에서는 F 다음에서 자리올림이 발생하여 10이 된다. 16진수를 16의 거듭제곱 (16n)으로 표현하면 10진수로 변환할 수 있다.

 

(FA)16 = 15 x 161 + 10 x 160 = (250)10

 

PLC에서 16진수는 응용 명령 오퍼랜드 중에서 숫자를 지정하거나 명령 동작을 지정할 때 사용된다. 16진수는 다른 숫자와 구별을 위해 16진수 숫자 앞에 'H'를 붙여 사용한다.

 

- 변수와 상수

 

PLC 프로그램을 작성하다 보면 '변수'와 '상수'라는 용어를 접하게 된다. 변수와 상수는 간단히 다음과 같이 표현할 수 있다.

 

● 변수 : 변할 수 있는 값

● 상수 : 변하지 않는 값

 

변수의 필요성은 데이터의 보존과 관리에 있다. PLC 프로그램은 PLC의 메인 메모리인 RAM(Random Access Memory)에 데이터를 보존(저장)하거나 관리(변경)한다.

 

변수의 사전적 의미가 어떠한 관계나 범위 안에서 여러 값으로 변할 수 있는 수라면, 변수의 프로그램적 의미는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 공간이다.즉 변수란 프로그램 실행 중에 변하는 값을 처리(읽기/쓰기)할 수 있는 데이터 공간을 의미한다.

 

멜섹 PLC 프로그램에서 변수는 비트 크기의 데이터를 저장하는 M 또는 L로 시작하는 메모리와 16비트 또는 32비트 크기의 데이터를 저장하는 D 또는 R로 시작하는 메모리가 대표적이다.

 

D나 R로 시작하는 메모리를 사용할 때에는 메모리에 저장되는 데이터가 논리연산을 위한 워드형인지, 산술연산을 위한 정수형인지를 구분해서 사용해야 한다. 만약 32비트를 사용하는 경우에는 32비트 크기의 정수형인지 실수형인지를 구분해야 한다.

 

상수의 사전적 의미는 '변수의 상대적 의미로 어떠한 상황에서도 변하지 않는 수'이지만, 프로그램에서의 의미는 '프로그램 실행 중에는 변경할 수 없는 데이터'이다.

 

PLC 프로그램에서는 10진 상수와 16진 상수를 사용한다. 10진 상수는 숫자 앞에 식별자 K를 붙여 숫자 K-1, K0, K1, K2 등으로 표현되는 일반적인 수이다. 16진 상수는 앞에 식별자 H를 붙여 H09, H0B와 같이 표현한다.