다기능 소형 PLC의 진화
LS산전, XBC 콤팩트형 시리즈 경제형/표준형 출시
LS산전 PAC Solution팀 이종표 부장
최근 PLC의 제품 동향은 기능의 Downsizing화(소형화), 고속화, 대용량의 메모리 확보, 안전에 대한 다양한 기기 출시 및 산업용 Ethernet 기반의 통신기능 강화 등의 경향을 보이고 있으며, 제품군별로는 아래와 같은 특징을 보유하고 있다.
첫 번째로 Smart Relay는 Relay 대체용, 소형 단위기계 제어를 위한 용도로 증설 없이 시리얼 통신을 내장한 형태로 Low-end 시장에서 다양한 응용분야에 사용되고 있다.입/출력 Flexibility, 소형 사이즈에 On-board Display, Keyboard, 고속카운터, PID, 아날로그 입력과 Multi-통신을 내장하는 형태로 발전하고 있으며, 콤팩트(Compact)형에서 보유하고 있는 다양한 내장기능의 보유, Downsizing화와 가격 경쟁력 확보로 특히 동유럽, 라틴 아메리카 아시아에서 지속적인 성장을 나타내고 있다.
두 번째 콤팩트(Compact) PLC는 2008년, 세계 경제위기로 인해 가장 치명적으로 판매가 감소되었고, 이를 만회하기 위해 각 메이커는 성능개선을 위해 제품 업그레이드 진행(즉 프로그램 메모리 증대 및 처리속도 향상)으로 과거 중규모 PLC에 제공되던 기능 및 성능으로 업그레이드가 진행되었다.
- Automation 통합화로 모션기능과 다양한 통신 인터페이스 기능을 제공함으로써 유연성이 증대되어 다른 산업에의 다양한 응용이 가능하게 되었다.
- 엔지니어링 툴 측면에서는 효율적 증대, 인체 공학적 설계로 생산성 증대에 기여함과 동시에 타 Automation 기기 즉, Operating terminal과 Frequency Inverter 영역을 통합하는 방향으로 발전하고 있다.
이를 기반으로 기존 중ㆍ대형 Machine의 단독 제어와 대형 시스템제어의 특정영역을 지원할 수 있게 되었으며, 가장 많은 메이커가 이 시장에 참여함으로써 경쟁이 치열해졌으며 가격 경쟁이 특히나 심화되고 있다. 그러나 다른 한편으로는 신규시장으로 Application 영역을 확대함으로써 판매량이 증가되고 있으며, 이는 이익의 증가를 의미하고 있다. 중국, 동유럽, 러시아, 인도, 라틴 아메리카 등에서 수요가 급속히 증대하고 있다.
세 번째 Standard Modular PLC는 PLC 매출의 가장 많은 부분을 점유하고 있고 단독, 프로세스, Hybrid Automation 등 가장 광범위한 분야에 적용되면서, 각 분야에서의 수요가 증가하고 있다. 콤팩트(Compact) PLC와 같이 다양한 성능개선이 이루어지고 있지만, 가격대비 성능(Price-Performance) 향상에는 두 형태 간에 차이가 있다. 콤팩트(Compact) 형태는 가격 경쟁이 치열하지만, Standard 형태는 제품의 성능향상이 기계의 생산성 향상, 에너지 효율 증대에 초점이 맞춰져 기능이 발전되고 있으며 가격은 상대적으로 높게 형성되어 있다.
네 번째 High-End Modular PLC는 Standard Modular PLC에 새롭게 형성된 제품형태로 꾸준한 성장을 보이고 있다. 외형은 Standard Modular와 동일하나 성능 및 Target 시장에 차이점이 있다. 이 제품은 제조비용 절감과 표준화된 H/W 구조에서 성능을 향상시키는 두 가지 요인에 의해 출현한 제품으로, 기술/제품 형태가 PC-based와 DCS에 맞춰 발전하고 있다.
이 제품은 발전된 Automation Controller로서, 대부분 통신 인터페이스가 제공되는 특징이 있으며 주요 제품 Trend는 아래와 같다.
- 단독제어, 프로세스제어, 모션제어, Drive제어와 Safety 등 다양한 분야를 포함하고, 시퀀스와 프로세스제어에 효율적이고 간편한 프로그램 수행을 제공한다.
이외 Safety PLC가 중요하게 대두되었고, 점차 PLC의 한 분야로 현재 정착단계에 있다. Safety PLC의 발전배경은 산업현장에서 근로자의 안전이 보다 중요한 이슈로 특히 유럽, 북미에서 대두됨에 따라 작업장에서의 사고와 관련한 비용증가와 법적 분쟁으로 인해 PLC 메이커에서 Safety 제어시스템 및 Safety 경향에 주목하게 되었다. Safety PLC의 수요증가에 따라 더 많은 PLC 메이커에서 Safety PLC를 제공하고 있고, 기존 PLC와 동일하게 북미, 유럽을 시작으로 점차 전 세계로 확산되고 있다.
사용상의 장점으로는
- 비용절감(Cost Saving): Safety PLC가 고가이지만 이것은 Hardwired 시스템에서 Software로 변화하였고, 이로 인해 초기 배선 비용 이외에도 추가적인 Troubleshooting 시간 및 Safety 프로그램 변경에 따른 위험 등 간접비용이 절약됨.
- 설계 및 설치에 유연성 증대: Safety PLC는 Software 기반으로 기존 Hard-Wired보다 모니터링과 재수정이 편리함(프로그램은 기존에 작성된 프로그램 수정으로 쉽게 Safety기능으로 수정할 수 있는 장점이 있음)
- 안전성 향상: 진단기능이 보다 향상되었고, 즉 모든 디바이스는 Safety I/O 모듈로 연결되고 이로 인해 오류(fault)가 쉽게 확인됨.
또한 제어에 사용되는 파라미터를 Safety PLC에 프로그램화함으로써 오퍼레이터 오류를 줄일 수 있음. Safety시스템은 Standard PLC와 Safety PLC가 각각 독립된 기능을 수행하면서 동시에 하나의 시스템으로 통합되어 수행함으로써 효율성이 증대하고 있다. 현재 Safety 시장은 전 PLC 시장의 5% 수준으로 자동차, 포장, 금속 공정, 합성기계와 공정 자동화 분야에 제한적으로 사용되고 있다. 하지만 이 분야는 전통 PLC보다 성장 잠재력이 있고 더구나 Safety 특징이 PLC에 통합됨으로써, 기존의 Safety Relay와 접촉기(Contactors)가 사용된 기존시장에서 응용이 확대되고 있어 성장이 기대되는 분야이다
콤팩트(Compact) 형태의 시장을 예측해 보면, 특히 아시아 지역에서 2013년까지 급속한 성장이 예상되고, 이는 기존 최대 시장인 유럽시장을 추월하는 최대 규모의 시장으로 성장할 것으로 예상되고 있다. 현재 아시아 지역의 PLC 시장은 내수시장의 활성화에 따라 세계시장의 연평균 성장률인 1.3%에 비해 6.0% 이상의 고 성장률을 보이고 있으며, 콤팩트(Compact) PLC 시장규모를 보면 2009년의 세계시장규모가 약 1조원대로, 이 중 아시아 지역이 3,300억 규모를 보이고 있으며, 당사는 이 분야에서 세계 8위 Market share를 확보하고 있다.
2008년부터 당사는 Smart Relay와 콤팩트(Compact) PLC 분야의 시장 확대를 위해 XBC 고급형 이외에 경제형 및 표준형 제품 6종의 제품 Line up 개발을 추진하였으며, 이 제품은 기존 콤팩트(Compact) PLC보다 한층 업그레이드된 제품으로, 당사의 소형 PLC 매출증대에 주요한 제품으로 자리 매김할 것으로 예상된다. 이에 XBC시리즈 경제형 및 표준형 주요 제품의 특장점에 대해서 아래와 같이 소개하고자 한다.
XGB 콤팩트(Compact))형 시리즈 경제형/표준형 유닛 소개
(1) 특장점
·고 성능(High Performance)
√CPU 처리 속도 0.094㎲/Step(표준형), 0.24㎲/Step(경제형)
√부동 소수점 지원을 통한 적용 분야 확대
√최대 254점 I/O 제어로 중소형 시스템 구축 가능(표준형)
√최대 15Kstep의 풍부한 프로그램 용량 확보(표준형)
·유지 보수성 향상
√아날로그 레지스터, 인덱스 레지스터 제공으로 편리한 프로그래밍 환경 제공
√프로그램 모듈화를 통한 복수 프로그램 운용으로 유지보수성 향상
√플래시 메모리 백업방식: 플래시 메모리를 사용하여 프로그램/설명문 영구 백업 가능
√착탈식 단자대 채용으로 유지 보수성 극대화(표준형)
·동급최소 사이즈 실현
√10/14점 기본 유닛: 95(가로) * 90(세로) * 64(높이)
√20/30점 기본 유닛: 135(가로) * 90(세로) * 64(높이)
·통신 유연성강화
√통신 Capacity 강화
- 표준형: 내장 통신 3Ch 제공(Loader 1Ch 포함) 및 최대 2단의 증설 통신모듈 추가 장착 가능
- RS-422/485, RS-232C(Modem 통신), 이더넷 등 다양한 통신 모듈 제공을 통한 네트워크 확장 용이
- 경제형: 내장통신 2Ch 제공(Loader 1Ch포함)
√네트워크 및 통신 프레임 모니터 기능을 통한 강력한 진단기능
·적용 어플리케이션 확대
√다양한 특수모듈 제공을 통한 다채널 아날로그 제어 어플리케이션 적용 가능 (표준형)
- 전류/전압 입력, 전류/전압 출력, RTD/TC 온도입력, 위치결정 모듈 등 최대 7단 장착 가능
√8~32점 I/O모듈 제공을 통한 I/O 구성 다양화 (표준형)
√특수 파라미터 설정 방식, 특수모듈 전용 레지스터(U) 제공으로 간단한 프로그래밍 가능
√특수 모니터링 창을 통한 Flag & Data 모니터 제공으로 디버깅 기능 강화
·통합 프로그램 툴 / 디버깅 환경
√User-friendly 인터페이스 및 손쉬운 프로그램 방법제공
- XG5000: XGB 프로그램 및 모니터링
- XG-PD: 네트워크 모듈 설정 및 진단
√다양한 모니터링 기능지원
- 래더 프로그램(LD), 변수, 시스템, 트렌드, 특수 모듈(위치결정 포함).
√Intuitive Network 진단 및 모니터링
·보안 기능 강화
√암호 기능 강화를 강화하여 제3자에 의한 암호해독이 불가능하도록 설계함
√업로드 금지 기능 추가
·시장 확대를 위한 원가 경쟁력 확보
√통신 2채널 기본 내장(RS-232C, RS-485)
√아날로그 옵션 보드 제공
√RTC(배터리 포함) 옵션 보드 제공
(2) 성능규격
1) 경제형 규격
2) 표준형 규격
주1) 표기 제품은 2011.06월 출시예정임
3) 주요 제품특징
옵션보드 종류
4) XGB시리즈 제품종류
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표준형 |
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고급형 |
마지막으로, 당사는 금년 표준형 모듈 추가개발 및 옵션 보드를 개발 중이고 ‘11년 3월이면 다양한 옵션모듈을 판매할 예정이다. 또한 XGB 모듈은 고객의 요구에 대응하기 위해 다양한 통신 및 특수 모듈을 지원하고, 현재 고급형에만 IEC 언어가 지원되지만 향후 나머지 경제형/표준형에 대해서도 IEC 언어를 확대 지원할 예정이다.