PLC, DCS, SCADA 차이점 3가지 바로 살펴보기

DCS, PLC, SCADA란 무엇일까? 비슷하면서도 다르게 느껴지는 단어. 외계어처럼 보기만 해도 어렵죠? 지금부터 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 쉽게 설명해 드립니다. 자동제어 분야에서 15년 근무한 지식을 이글에 쏟아부었습니다. 3분을 투자해서 이 글을 정독하시고 여러분께 필요한 지식을 얻어가세요. 여러분의 미래가 바뀔지 모릅니다. 그럼 시작해 볼까요?

DCS (Discreted Control System) 쉽게 알아보기

DCS란 무엇인가요?

혹시 스타크래프트 해보셨나요? 오래된 게임이긴 한데요. 스타크래프트의 저그족을 선택하면 오버로드가 나옵니다. 디씨에스는 마치 오버로드와 비슷해요. 공장의 수많은 기계들이 각자의 일을 잘할 수 있도록 지시를 내리고, 지시대로 잘 운영되고 있는지 살피는 역할을 해요.

이 시스템은 특히나 큰 공장이나 발전소 같은 곳에서 더 중요한데요. 왜냐하면 그런 곳에는 수많은 기계와 장치들이 더 복잡하게 얽혀 있기 때문이죠. 그래서 엔지니어들이 사전 그래픽 작업부터 로직 프로그래밍까지. 엔지니어링을 할 업무량이 더 많아집니다.

에머슨의 DeltaV

필자가 근무하며 오랫동안 지켜보았던, 에머슨의 DeltaV라는 디씨에스를 예로 들어볼까요? CCR(중앙제어실)에 들어가면 마치 영화에서나 볼듯한 화면을 볼 수 있습니다. 수많은 대형 스크린이 설치되어 있어서 마치 최신 컴퓨터 게임의 대시보드가 펼쳐진 느낌이죠. CCR에서 공장의 모든 공정을 한눈에 볼 수 있습니다.

에머슨 DCS


DCS가 하는 일

디씨에스 덕분에 우리는 시간을 절약할 수 있습니다. 만약 어떤 기계에 문제가 생겼다면? 디씨에스가 없던 과거에는 플랜트 관리자들이 거의 현장에 살다시피 할 거에요. 그리고 어디서 문제가 생기는지 사전에 알 수도 없었죠.

하지만 디씨에스 덕분에 공장 관리자는 컴퓨터 화면을 보고 바로 알아차릴 수 있어요. 그리고 컴퓨터에서 클릭 몇 번으로 그 기계를 제어할 수 있습니다.

왜 디씨에스가 중요할까요?

이렇게 디씨에스는 공장이나 발전소를 똑똑하고 효율적으로 관리할 수 있게 해주는 엄청난 솔루션입니다. 왜냐하면, 모든 기계가 제대로 돌아가고 있는지, 어디서 문제가 생겼는지 바로바로 확인하고 대응할 수 있기 때문이죠.

더욱 자세하게 살펴보고 싶으시다면? 필자의 이전 포스팅을 살펴보세요.


PLC(Programmable Logic Controller) 쉽게 살펴보기

PLC란 무엇인가요?

PLC는 공장의 기계들을 조종하는 마법의 리모컨이에요. 몇 줄의 코드를 입력하면, 그 코드에 따라 기계가 ‘이리 가라, 저리 가라’ 할 수 있죠. 물론 쉽게 설명해 드리려고 예시를 들은 것입니다.
사실 피엘씨도 많은 제조사에 따라 설정 방법도 다르고 그 특색도 조금씩 다르기 때문에 쉽게 접근하기는 어렵기도 합니다. 물론 많이 사용해 보면 익숙해지긴 하겠지만요. 말로만 이렇다 하면 이해하기 힘들 수 있기 때문에 사진으로 Siemens 제품을 보여드립니다.

지멘스 plc


제조사별로 조금씩 차이가 있겠지만 피엘씨 1세트는 보통 다음과 같이 구성할 수 있습니다. Power supply, CPU 모듈, 입출력(I/O) 모듈, 통신 모듈로 구분할 수 있습니다.

강력한 성능

이 친구는 크기는 작지만 엄청난 힘을 가지고 있어요. 마치 작은 배터리가 장난감을 오랫동안 움직이게 하는 것처럼. 피엘씨도 공장 안의 커다란 기계들을 하루 종일, 때로는 몇 년 동안 지치지 않고 일하게 만들죠. 그래서 피엘씨도 오래 동작할 수 있는 안정성이 중요합니다.

최근에는 1개의 CPU가 동작을 멈추더라도 2번째 CPU가 제어권을 이어받아서 손실 없이 동작할 수 있는 방법. 즉, Redundant(2중화) 구성을 많이 사용합니다. 물론 멈추면 손실이 아주 큰 반도체나 발전소 같은 시설에서 필수겠죠?

적용 예시

생각해 보세요. 롤러코스터가 얼마나 정교하게 움직여야 안전하게 즐길 수 있을까요?

또는 자동차 조립 라인에서 로봇이 한 치의 오차도 없이 정확한 부품을 정확한 위치에 놓아야 한다면요? 과거에 조립라인에서 사람이 수동으로 했었다면? 이제 이 모든 정밀한 작업을 피엘씨로 자동화할 수 있습니다. 물론 정확한 로직 구현을 위해 엔지니어링과 시운전을 통환 입증이 필요합니다.


SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템 개요

스카다 시스템의 영문을 그대로 한글 번역으로 옮기면? 원격 감시 제어 및 데이터 수집 시스템입니다. 역시나 쉽게 와닿지 않으시죠? 지금부터 더 쉽게 설명해 드릴께요.

스카다 시스템이 있기 전

지금은 산업에도 통신이 발전되어 빼놓을 수 없는 부분입니다. 산업용 프로토콜을 이용해서 현장에서 필요한 데이터를 통신으로 올려주면 중앙 제어실에서 필요한 데이터를 모니터링할 수 있습니다. 이렇게 보면 어느 정도 DCS와 비슷한 면도 보이죠?

국내 초기 스카다 시스템은 주로 전력망, 수도 시설과 같은 곳에 사용했습니다. 그럼 전력망으로 예를 들어 볼게요. 한국전력으로부터 어떤 플랜트에 전력을 공급받으면? 수배전 기기로부터 시작됩니다. 특고압을 고압 저압으로 바꿔주는 변압기, 전력을 차단하는 차단장치, 그리고 전력을 배분해 주는 배전 시스템 등. 모니터링할 대상이 많이 있습니다.

이러한 설비들은 보통 건물의 전기실에 설치합니다. 스카다 시스템이 있기 전에는? 설비 운영 직원들이 매일 주요 전력 설비들의 상태와 전력 사용량 등을 수시로 모니터링하러 현장에 내려갑니다. 특히 전력 설비 문제는 눈에 잘 보이지 않기 때문에 안전 수칙을 지키지 않으면 위험한 사고도 자주 발생하는데요. 직원들이 업무를 진행하는데도 비효율적이었으며, 안전사고 문제도 높았습니다.

scada system 중앙제어실 모니터링

스카다 시스템 설치 후

이제 담당 직원들은 중앙 제어실에서 설비를 수시로 모니터링할 수 있습니다. 전력량, 각 피더별 전류, 전압. 그리고 특정 피더에 사고가 발생해서 차단기가 내려갔을 경우. 스카다 시스템에 알람이 발생해서 그 원인을 분석할 수 있습니다. 물론 배전반에 각 상태와 아날로그 정보를 통신으로 전달해줄 수 있는 보호 계전기(IED) 설치도 필수입니다.

최근에는 AI 기술의 도입으로 제품의 수명 주기, 에너지 사용량 등을 예상할 수 있어서 공장을 운영하는데 더 효율적으로 사용할 수 있습니다. 그래서 스카다 시스템의 중요성이 더 부각되고 있습니다.

PLC, DCS, SCADA 시스템 차이점 한 번에 정리하기

지금까지 3가지 시스템에 대해서 예시를 들어 쉽게 설명해 드렸습니다. 많은 분이 이해하셨으리라 믿지만. 아직 이해하지 못하신 분들을 위한 부연 설명입니다.

피엘씨, 디씨에스, 스카다 시스템의 크기로 구분

가장 규모가 큰 순서대로 구분해 볼까요?

디씨에스>스카다>피엘씨

피엘씨 단독 구성

피엘씨는 작은 시스템을 제어하는 데 효율적입니다. 예를 들어 생활 속에서 쉽게 찾아본다면? 집 근처 가장 가까운 자동 세차기를 보실까요? 자동차가 들어가면 바닥에서 차를 조금씩 이동시키면서 위에서 비눗물을 뿌려줍니다. 그리고 위에서 롤러로 이물질을 함께 밀어서 씻어줍니다. 이러한 매번 반복되는 패턴은 피엘씨를 이용하여 쉽게 구현할 수 있습니다.

피엘씨 단독으로만으로 훌륭하지만. 동작하는 상태를 직접 눈으로 보고 싶다면? 제어 패넬 앞에 작은 산업용 터치 모니터를 설치합니다. 화면을 터치해서 운전 모드 및 정보, 알람 등을 확인할 수 있습니다. 이렇게 구현하면 일종의 작은 스카다 시스템으로 생각해도 무방합니다.

스카다 시스템에 포함된 피엘씨

그런데? 커다란 모니터라 PC에서 모니터링을 더 하고 싶다면? 그것을 바로 스카다 시스템으로 이해하시면 됩니다. 제어기기에서 컴퓨터까지 통신으로 데이터를 올려줍니다. 산업용 프로토콜이 필요하고, 그에 따른 엔지니어링 시간과 비용이 투여됩니다.

피엘씨 시스템 단독으로 구성할 수 있지만 중앙 혹은 원격에서 추가로 모니터링을 원할때 스카다 시스템을 구성하면 됩니다.

디씨에스

디씨에스는 전체 플랜트를 제어하기 위해 필요한 것이죠. 그래서 공장을 잘 뜯어보면 여러 가지 공정과 그 공정에 따른 패키지 설비로 구성되어 있습니다. 각각의 패키지 설비는 피엘씨를 포함하고 있어서 단독으로 운전할 수 있습니다. 하지만 중앙에서 모니터링이 필요하기 때문에 디씨에스와 인티그레이션이 필요합니다. 즉, 디씨에스와 통신하기 위해 통신 프로토콜을 맞추고 어떠한 데이터를 사용할지 패키지 업체와 사전 협의를 통해 맞춥니다.

즉, 피엘씨는 디씨에스의 일부분으로 포함될 수 있다!

그런데 시스템이 패키지를 넘어 전력설비라면? 상황이 조금 달라질 수 있습니다.

전력 시스템 자체도 방대한 데이터를 다루기 때문에 단독으로 시스템이 필요한 경우가 많기 때문이죠. 그래서 전력 SCADA 시스템이 별도로 들어갑니다. 그 스카다 시스템에 역시 데이터 처리를 위해 피엘씨를 포함하고 있습니다.

이제 스카다와 디씨에스 간에 통합을 위해 양쪽 시스템의 통신 프로토콜을 통일합니다. 보통 디씨에스는 데이터 수신을 위해 Modbus 프로토콜을 많이 사용합니다. 디씨에스는 이렇게 다양한 시스템과 통신으로 연결된 대형 시스템입니다.

정리하며

쉽게 정리해 드렸으니 이제 모두 이해하셨죠? 앞으로도 관련 정보를 종종 올려드릴 예정입니다. 애정으로 자주 찾아와 주세요. 그럼 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

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