[PLC 실무 3편] PLC 센서 입력, LS산전 XGK PLC에서 센서 신호 확인하기

PLC를 처음 접하면 가장 먼저 만나게 되는 것이 바로 센서 입력입니다.

자동화 설비에서는 근접센서, 포토센서, 리미트 스위치 등 다양한 센서가 물체의 위치나 유무를 감지하고, 이 신호를 PLC가 받아 설비를 동작시킵니다.

이번 글에서는 LS산전 XGK PLC를 기준으로 센서 입력이 어떻게 PLC로 들어오는지, 그리고 현장에서 센서 입력이 들어오지 않을 때 무엇을 확인해야 하는지 알아보겠습니다.

1. 센서 입력이란?

PLC에서 입력(Input)은 외부 장치의 신호를 받아 CPU가 제어에 사용할 수 있도록 전달하는 역할을 합니다.

LS ELECTRIC의 XGK 교육자료에서도 입력 장치는 크게 조작 입력과 검출 입력으로 구분하며, 검출 입력의 대표적인 장치로 리미트 스위치, 광전 스위치, 근접 스위치, 레벨 스위치 등을 설명하고 있습니다.

쉽게 표현하면 다음과 같습니다.

센서 → PLC 입력 모듈 → CPU → 프로그램 연산 → 출력

예를 들어 컨베이어에서 제품이 지나가는 것을 감지한다고 생각해 보겠습니다.

제품이 센서 앞을 지나가면 센서가 ON 신호를 출력하고, PLC는 해당 입력을 확인합니다.

PLC 프로그램에서 이 입력을 조건으로 사용하여 모터를 정지시키거나 실린더를 동작시키는 방식입니다.

2. XGK PLC의 센서 입력

XGK 시스템에서는 입력 모듈을 통해 외부 센서의 신호를 PLC로 받아들입니다.

대표적인 DC 24V 디지털 입력 모듈에는 다음과 같은 제품들이 있습니다.

• XGI-D21A : DC 24V 입력 8점
• XGI-D22A : DC 24V 입력 16점
• XGI-D24A : DC 24V 입력 32점
• XGI-D28A : DC 24V 입력 64점

또한 전류 소스 입력 방식의 XGI-D22B, XGI-D24B, XGI-D28B 등의 모듈도 있습니다.

따라서 실제 현장에서는 사용 중인 입력 모듈의 형명과 결선 방식을 먼저 확인해야 합니다.

중요한 점은 XGK라는 CPU 모델만 보고 센서 결선을 판단하면 안 된다는 것입니다.

실제 센서 연결은 사용 중인 입력 모듈의 형명과 회로 구성을 기준으로 확인해야 합니다.

 

그림 2-1 는 입력부 회로의 예를 나타냅니다. (입력 회로용 전원 : DC24V)

 

3. 현장에서 가장 많이 사용하는 DC 24V 센서

산업 현장에서 PLC 입력에 많이 사용하는 센서는 다음과 같습니다.

① 근접센서

금속 물체를 감지할 때 많이 사용하는 센서입니다.

예를 들어 실린더의 전진·후진 위치 확인이나 금속 제품의 유무 확인 등에 사용합니다.

센서 감지 → PLC 입력 ON

이라는 단순한 구조로 사용할 수 있기 때문에 자동화 설비에서 매우 흔하게 볼 수 있습니다.

② 포토센서

빛을 이용하여 제품을 감지하는 센서입니다.

컨베이어 설비에서 제품의 유무를 확인하거나 제품이 특정 위치를 통과했는지를 검출하는 용도로 많이 사용합니다.

③ 리미트 스위치

기계적인 접점을 이용하여 위치를 검출하는 장치입니다.

실린더나 기계장치의 끝 위치, 도어 개폐 상태 등을 확인할 때 사용할 수 있습니다.

④ 레벨 스위치

탱크나 저장조의 액체 또는 분말 등의 높이를 검출하는 용도로 사용합니다.

4. 센서의 3선식 결선 이해하기

현장에서 많이 사용하는 DC 24V 3선식 센서를 예로 들어보겠습니다.

일반적으로 다음과 같은 색상 구성을 사용합니다.

• 갈색(Brown) : +24V
• 청색(Blue) : 0V
• 흑색(Black) : 출력 신호

다만 센서 제조사와 제품에 따라 색상 및 결선 방식이 다를 수 있으므로 반드시 해당 센서의 매뉴얼을 확인해야 합니다.

기본적인 개념은 다음과 같습니다.

갈색 → DC +24V

청색 → 0V

흑색 → PLC 입력 신호

센서가 물체를 감지하면 흑색선의 출력 상태가 변하고, 이 신호가 PLC 입력 모듈로 들어갑니다.

5. 소스(Source)와 싱크(Sink)를 이해해야 하는 이유

센서 입력을 공부할 때 가장 헷갈리는 부분 중 하나가 바로 소스(Source)와 싱크(Sink)​입니다.

간단하게 생각하면 전류가 어느 쪽에서 공급되고 어느 쪽으로 흘러가는지를 이해하면 됩니다.

센서와 PLC 입력 모듈을 연결할 때는 반드시 서로 호환되는 방식을 사용해야 합니다.

잘못된 방식으로 결선하면 센서가 정상적으로 동작하더라도 PLC 입력이 ON되지 않을 수 있습니다.

XGK의 DC 24V 입력 모듈 중에는 전류 소스/싱크 입력을 지원하는 모듈도 있으며, 일부 모델은 특정 입력 방식으로 구분되어 있습니다. 따라서 실제 결선에서는 사용 중인 입력 모듈의 사양서를 확인하는 것이 가장 정확합니다.

6. PLC 입력 주소는 어떻게 확인할까?

XGK PLC에서 센서가 연결된 입력 신호는 프로그램에서 입력 디바이스로 사용합니다.

예를 들어 설비의 센서가 특정 입력 주소에 연결되어 있다면 해당 주소를 래더 프로그램의 조건으로 사용할 수 있습니다.

개념적으로 보면 다음과 같습니다.

센서 감지 → X 입력 ON → 프로그램 조건 성립 → Y 출력 ON

예를 들어 제품 감지 센서를 P00000에 연결했다고 가정해 보겠습니다.

래더에서는 해당 입력을 조건으로 사용하여 출력 동작을 만들 수 있습니다.

|----[ P00000 ]----------------( P00020 )----|
     제품 감지                  출력

여기서 중요한 것은 실제 프로젝트의 I/O 할당에 따라 주소가 달라질 수 있다는 점입니다.

따라서 현장에서 무조건 특정 주소를 사용하는 것이 아니라 I/O 파라미터 및 실제 하드웨어 구성을 확인해야 합니다.

7. XG5000에서 센서 입력 확인하기

XGK PLC를 사용할 때는 XG5000을 이용하여 PLC 프로그램을 작성하고 모니터링할 수 있습니다.

LS ELECTRIC에서도 XGK/XGB CPU를 대상으로 XG5000을 이용한 프로그래밍, 모니터링, 디버깅 기능을 제공하고 있습니다.

센서가 정상적으로 PLC까지 들어오는지 확인할 때는 다음 순서로 접근하면 편합니다.

① 센서 LED 확인

센서가 물체를 감지했을 때 센서의 동작 표시등이 켜지는지 확인합니다.

② PLC 입력 모듈 LED 확인

센서가 ON 되었을 때 해당 입력 채널의 LED가 켜지는지 확인합니다.

③ XG5000에서 입력 상태 확인

PLC에 연결하여 해당 입력 디바이스의 ON/OFF 상태를 모니터링합니다.

④ 래더 프로그램에서 입력 접점 확인

실제 프로그램에서 해당 입력이 조건으로 정상적으로 들어오는지 확인합니다.

이렇게 확인하면 문제 발생 지점을 빠르게 좁힐 수 있습니다.

8. 센서는 감지하는데 PLC 입력이 안 들어온다면?

현장에서 정말 많이 발생하는 문제입니다.

예를 들어 센서의 LED는 정상적으로 켜지는데 PLC 프로그램에서는 입력이 계속 OFF 상태라고 해보겠습니다.

이때는 다음 순서로 확인하는 것이 좋습니다.

① 센서 전원 확인

먼저 센서에 DC 24V 전원이 정상적으로 공급되는지 확인합니다.

테스터기로 센서의 전원 단자 전압을 측정하는 것이 가장 확실합니다.

② 센서 출력 확인

센서가 물체를 감지했을 때 출력선의 전압이 정상적으로 변화하는지 확인합니다.

③ 결선 확인

+24V, 0V, 출력선이 올바르게 연결되어 있는지 확인합니다.

특히 소스/싱크 방식이 맞는지 확인해야 합니다.

④ PLC 입력 모듈 확인

센서 자체는 정상인데 PLC 입력 LED가 켜지지 않는다면 입력 모듈의 결선이나 채널 상태를 확인합니다.

⑤ 입력 주소 확인

실제 센서가 연결된 채널과 프로그램에서 사용하는 입력 주소가 일치하는지도 확인해야 합니다.

현장에서는 의외로 배선은 정상인데 프로그램에서 다른 입력 주소를 사용하고 있는 경우도 있습니다.

9. 센서 입력이 계속 ON 상태라면?

반대로 센서가 감지하지 않았는데 PLC 입력이 계속 ON 상태인 경우도 있습니다.

이때는 다음 항목을 확인해 볼 수 있습니다.

• 센서의 감지 거리 확인
• 센서 주변 금속물 확인
• 센서 케이블 손상 여부 확인
• 센서 출력 상태 확인
• 입력 배선의 단락 여부 확인
• 입력 모듈 채널 이상 여부 확인
• 프로그램에서 강제 ON이 설정되어 있는지 확인
• 실제 입력 주소가 맞는지 확인 ( 입력모듈 XGI 22A 모델기준 : P00000 ~ P0000F )

특히 유지보수 작업을 하다 보면 강제 ON(Force) 상태를 해제하지 않아 실제 센서 상태와 프로그램 상태가 다르게 보이는 경우도 있으므로 주의해야 합니다.

10. 센서 입력 트러블은 '신호의 흐름'으로 찾는다

센서 입력 문제를 해결할 때 가장 중요한 것은 한 번에 PLC부터 의심하지 않는 것입니다.

다음과 같은 순서로 신호를 따라가면 됩니다.

센서 전원 → 센서 감지 → 센서 출력 → PLC 입력 단자 → PLC 입력 LED → XG5000 입력 상태 → 래더 프로그램

이 순서대로 하나씩 확인하면 문제 발생 위치를 쉽게 찾을 수 있습니다.

예를 들어 센서 LED가 켜지지 않는다면 센서 또는 감지 조건을 먼저 확인해야 합니다.

센서 LED는 켜지는데 PLC 입력 LED가 켜지지 않는다면 출력 배선, 결선 방식, 입력 모듈​을 확인해야 합니다.

PLC 입력 LED는 켜지는데 프로그램에서 원하는 동작을 하지 않는다면 입력 주소나 래더 프로그램을 확인해야 합니다.

11. 실무에서 기억해야 할 핵심

센서 입력을 처음 배울 때는 복잡하게 생각할 필요가 없습니다.

가장 먼저 다음 5가지만 기억하면 됩니다.

1. 센서가 무엇을 감지하는가?

2. 센서에 전원이 정상적으로 공급되는가?

3. 센서 출력이 정상적으로 나오는가?

4. PLC 입력 모듈이 그 신호를 정상적으로 받는가?

5. 프로그램에서 올바른 입력 주소를 사용하고 있는가?

이 다섯 가지를 순서대로 확인하는 습관을 들이면 센서 입력 관련 트러블의 상당 부분을 빠르게 찾아낼 수 있습니다.

마무리

PLC 자동화에서 센서는 설비의 눈과 같은 역할을 합니다.

제품이 들어왔는지, 실린더가 전진했는지, 후진했는지, 도어가 닫혔는지 등 설비의 현재 상태를 PLC에 알려주는 것이 센서 입력입니다.

LS산전 XGK PLC를 기준으로 보면 DC 24V 입력 모듈과 다양한 센서 신호를 이용하여 설비의 상태를 검출하고, PLC 프로그램에서는 이 입력 신호를 조건으로 사용하여 출력과 설비 동작을 제어하게 됩니다.

다음 실무에서는 센서 입력을 실제 래더 프로그램과 연결해서 「센서 ON → 출력 ON」 기본 회로부터 자기유지, 인터록, 실린더 전진·후진 제어​까지 이해해 보면 PLC 프로그램을 훨씬 쉽게 이해할 수 있습니다.