3-8. PLC 회로 설계 DI, DO, DC 24V 사용해야 하는 이유

1. DC 24V를 사용하는 이유

산업용 PLC에서는 일반적으로 DC 24V를 사용합니다. 이는 주로 노이즈 저항성 때문입니다. 노이즈는 전기 회로에 간섭을 일으키고, 특히 낮은 전압을 사용하는 시스템에서는 디지털 신호에 변조가 발생할 가능성이 큽니다. 예를 들어, DC 5V 시스템에서 4~5V 정도의 노이즈가 발생하면 신호 변조가 일어날 수 있지만, DC 24V 시스템에서는 그 정도의 노이즈가 있어도 신호에 큰 영향을 주지 않습니다. 이 때문에 높은 전압을 사용하면 전자기 간섭(EMI)을 줄일 수 있고, 안정적인 신호 전송이 가능합니다.

또한, 과거에는 DC 48V도 많이 사용되었지만, 기술의 발전으로 DC 24V가 표준으로 자리잡았습니다. 차폐기술과 케이블 성능이 발전하면서 DC 24V가 충분한 안정성을 제공하게 되었기 때문입니다. 현재는 자동차 등에서는 DC 12V를 사용하는 경우도 많지만, 산업 현장에서는 여전히 DC 24V가 널리 사용됩니다.

2. Digital Input (DI)

**Digital Input (DI)**는 PLC가 외부 장치로부터 On/Off 신호를 수신하는 방법입니다. 쉽게 말해, 스위치와 같은 장치의 상태를 감지하는 기능입니다. 접점의 개폐 상태를 인식하여, PLC가 이에 따라 작동을 제어하게 됩니다.

예를 들어, 스위치가 열려 있으면 회로가 끊겨 PLC에 신호가 들어오지 않지만, 스위치가 닫히면 전류가 흐르면서 PLC가 이를 감지합니다. 이를 통해 PLC는 외부 입력 신호를 기반으로 특정 작업을 수행하게 됩니다.

산업 현장에서 DI는 레벨 스위치, 압력 스위치, 리미트 스위치 등 다양한 장치와 연결됩니다. PLC의 DI 포인트는 외부 전원을 사용할 수도 있고, PLC 내부 전원을 사용할 수도 있습니다. DI 회로에서 Sink(싱크) 타입과 Source(소스) 타입으로 나뉘며, 이는 전류가 흐르는 방향에 따라 결정됩니다.

• Sink 타입: 플러스(COM)에 연결된 스위치로 마이너스 전류를 스위치가 차단하거나 흐르게 합니다.
• Source 타입: 마이너스(COM)에 연결된 스위치로 플러스 전류를 스위치가 차단하거나 흐르게 합니다.

각 PLC 제조사에 따라 DI 결선 방식이 다를 수 있으므로, 항상 PLC 카탈로그를 참조하는 것이 중요합니다. 예를 들어, LS산전 모델은 Sink 타입과 Source 타입 모두를 지원하여 더 다양한 결선 옵션을 제공합니다.

3. Digital Output (DO)

**Digital Output (DO)**는 PLC가 외부 장치에 신호를 보내 부하를 작동시키는 역할을 합니다. 즉, PLC가 스위치 역할을 하여 전기 장치를 작동시키는 기능입니다. DI가 PLC로 신호를 수신하는 것이라면, DO는 PLC가 신호를 출력하여 장치를 제어하는 방식입니다.

DO는 크게 세 가지로 나뉩니다:

1. Tr 출력 Sink 타입: 마이너스 전원이 PLC로 들어가고, PLC가 부하로 마이너스 전원을 출력하여 부하를 작동시킵니다.
2. Tr 출력 Source 타입: 플러스 전원이 PLC로 들어가고, PLC가 부하로 플러스 전원을 출력하여 부하를 작동시킵니다.
3. 릴레이 출력: 릴레이가 부하에 전원을 공급하고, PLC는 릴레이를 제어하여 부하의 On/Off를 조절합니다. 릴레이 출력은 AC나 DC 전원 모두 사용할 수 있으며, 고출력에도 적합합니다.

릴레이 출력을 사용할 때는 외부 릴레이를 추가하여 시스템의 안정성을 높일 수 있습니다. 외부 릴레이를 사용하면, 외부에서 발생한 전기적 사고가 PLC 내부로 영향을 미치는 것을 방지할 수 있어, 장비 보호에 매우 유리합니다.

4. Sink 타입과 Source 타입의 차이

PLC에서 Sink와 Source 타입은 전류가 흐르는 방식에 따라 구분됩니다.

• Sink 타입은 마이너스 전류가 스위치를 통해 흐르며, 전원 공급원에서 스위치로 전류가 이동합니다. 이는 전류가 흐를 때 플러스를 접지하는 방식으로 생각할 수 있습니다.
• Source 타입은 플러스 전류가 스위치를 통해 흐르며, 전원이 스위치로부터 부하로 이동합니다. 이는 마이너스를 접지하는 방식으로 이해할 수 있습니다.

PLC의 결선 방식은 Sink 타입과 Source 타입 중 어떤 것을 사용하는지에 따라 달라집니다. 결선 도면을 통해 이를 확인하고, 적절한 방식으로 연결해야 합니다.

정리

PLC 회로 설계에서 DI, DO의 역할과 DC 24V의 사용은 매우 중요한 요소라고 할 수 있어요. DI는 외부 신호를 PLC로 전달하여 장치의 상태를 모니터링하고, DO는 PLC에서 장치를 제어하는 출력 역할을 한답니다. 높은 전압을 사용하는 DC 24V는 노이즈 저항성이 뛰어나 산업 현장에서 신뢰할 수 있는 신호 전달을 보장하기도 하죠.

PLC를 사용한 자동화 시스템을 설계할 때, DI와 DO의 기능을 명확히 이해하고, 각 장치에 적합한 전원 공급 방식을 선택하는 것이 중요하다는 사실을 이제는 알수있을거라고 생각합니다. 게다가, PLC의 Sink 및 Source 타입에 대한 이해는 결선 작업을 정확하게 수행하는 데 중요한 역할을 한다는 사실도 배웠고요.