엔지니어 로드맵 #42 — 자기회로 해석과 설계 응용

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#42 — 자기회로: 자기장을 위한 고속도로 설계하기 #42 — 자기회로 해석과 설계 응용 자기장을 위한 고속도로 설계하기: 자기회로(Magnetic Circuit)의 이해 🔑 자기회로(Magnetic Circuit) 란 자속(Magnetic Flux)이 흐르는 통로를 전기회로처럼 모델링하여 분석하는 기법입니다. 전기회로의 전류가 전선을 따라 흐르듯, 자속은 철심(Core)과 같은 강자성체를 따라 흐르려는 성질을 이용합니다. 🎯 왜 알아야 할까요? 실제 인덕터나 변압기를 설계할 때, "코일을 몇 번 감아야 원하는 성능이 나올까?" 혹은 "철심의 크기는 얼마나 커야 할까?"라는 질문에 답하기 위해 반드시 필요합니다. 복잡한 전자기학 수식을 전기회로의 '옴의 법칙' 수준으로 단순화시켜 주는 마법 같은 도구이기 때문입니다. 목차 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 2. 전기회로 vs 자기회로: 놀라운 평행이론 3. 자기저항(Reluctance): 도로의 정체 구간 4. 설계 응용: 공극(Air-gap)의 비밀 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 자기장은 사방으로 퍼지려는 성질이 있지만, 철심(Iron Core) 을 만나면 그 속으로만 흐르려고 합니다. > 고속도로 비유: 자속($\phi$)을 자동차라고 한다면, 공기 중은 울퉁불퉁한 산길이고 철심은 탁 트인 8차선 고...
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엔지니어 로드맵 #19 : PLC 기본 프로그램 구조 및 래더 다이어그램

#19 — PLC 기본 프로그램 구조 및 래더 다이어그램

#19 — PLC 기본 프로그램 구조 및 래더 다이어그램

💡 PLC 프로그램은 “입력 신호 → 논리 처리 → 출력 제어”의 구조로 동작하며, 이 논리를 사람이 이해하기 쉽게 표현한 것이 바로 래더 다이어그램(Ladder Diagram)입니다.

1. PLC 프로그램 기본 구조

PLC는 입력 장치로부터 센서 신호를 받고, 내부 논리 회로에서 조건을 판단한 뒤, 출력 장치를 제어합니다. 이 일련의 과정은 주기적 스캔(Scan Cycle)으로 반복되며, 수백 μs 단위로 빠르게 수행됩니다.

입력(Input)
센서, 스위치
➡️
논리 처리(Logic)
조건문, 타이머
➡️
출력(Output)
솔레노이드, 모터

PLC는 매 스캔 주기마다 다음 단계를 순차적으로 실행합니다.

  • ① 입력 이미지(Input Image Table)에 외부 입력 상태 저장
  • ② 프로그램(래더 로직)에 따라 조건 판단
  • ③ 출력 이미지(Output Image Table)에 제어 신호 기록
  • ④ 실제 출력 포트에 신호 전달하여 장치 제어

2. 래더 다이어그램(Ladder Diagram) 이해

래더 다이어그램은 전통적인 릴레이 회로를 시각적으로 표현한 형태로, 좌우에 전원 레일을 두고 가운데에 접점(Contact)과 코일(Coil)을 배치하여 논리 흐름을 나타냅니다. 왼쪽 레일에서 오른쪽으로 전류가 흐르며 조건이 참(ON)일 때 코일이 활성화됩니다.

예시① — 기본 직렬 회로
Start(X0) 버튼이 눌리고 Stop(X1) 버튼이 OFF 상태일 때, 모터 구동 신호(Y0)를 출력합니다.

예시② — 병렬(자기유지) 회로
Start(X0) 버튼이 눌리면 내부 릴레이 M0이 ON 되고 모터가 작동합니다. 내부 릴레이 M은 자기유지(Self-hold) 회로로 구성되어 있어, Stop 버튼이 눌릴 때까지 유지됩니다.

예시③ — 타이머(Timer) 회로
Start 버튼(X0) 신호가 들어오면, 내부릴레이(M0)이 ON 되고 버튼 신호가 OFF 되어도 자기유지되어 설정 시간 1sec(T0) 지난 후 TO 신호가 ON 되어 모터(Y0) 출력됩니다.

예시④ — 카운터(Counter) 회로
센서 입력(X0) 설정 값 2번이 들어오면, 카운터(C0)이 ON되어, Y0 출력됩니다. 생산 수량 제어나 이벤트 누적에 활용 가능.

예시⑤ — 비교 연산(Comparator) 회로
입력(X0) 값이 설정 범위 0 ~ 9999 에서 2보다 클 때, Y0 을 출력합니다 온도, 압력 등 아날로그,티지털 프로세스 조건 제어에 활용 가능.

위의 예시는 전형적인 직렬·병렬, 자기유지, 타이머, 카운터, 비교 연산 회로를 모두 포함하며, 각 회로 유형별로 래더 로직을 설계할 때의 기본 개념을 이해하는 데 유용합니다.

💡 래더 로직의 핵심 규칙

  • 좌측 전원 레일부터 우측 출력 방향으로 논리가 흐름
  • 접점(Contact)은 조건 판단, 코일(Coil)은 동작 명령
  • 병렬 회로는 OR 조건, 직렬 회로는 AND 조건 의미
  • 타이머(TMR), 카운터(CTR), 비교(Comparator) 명령 조합 가능

3. 실무 활용 포인트

  • 래더 로직은 유지보수와 디버깅에 유리하여 현장 엔지니어가 즉시 파악 가능
  • 프로그램 변경 시 전원 OFF 없이 온라인 수정(Online Edit) 가능
  • 조건 복잡도가 높을 경우 펑션 블록(Function Block) 병행 사용

📘 다음 글 예고

  • #20 — 스위치, 릴레이, 접촉기의 이해와 응용

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