Ladder Diagram이란? PLC 프로그램 원리

2026년 9월 1일 읽는 시간 약 6분

Ladder Diagram이란 릴레이 제어회로와 비슷한 형태로 접점과 코일을 배치해 PLC의 제어논리를 작성하는 프로그래밍 방식입니다. 래더의 기본 구조와 NO·NC 접점, 출력 코일 및 프로그램 실행 원리를 알아봅니다.

Ladder Diagram이란 무엇이며 왜 PLC에서 사용할까?

Ladder Diagram(LD)은 PLC에서 널리 사용되는 그래픽 기반 프로그래밍 언어로, 릴레이를 이용한 전기 제어회로의 표현방식을 기반으로 발전했습니다. 화면의 왼쪽과 오른쪽에 세로 방향의 전원선처럼 보이는 Rail을 배치하고 그 사이에 접점(Contact), 출력 코일(Coil), Timer와 Counter 등의 명령을 가로 방향으로 구성합니다. 전체 모습이 사다리와 비슷하기 때문에 Ladder Diagram 또는 Ladder Logic이라고 부릅니다. 과거 산업현장에서는 릴레이와 접촉기를 실제 배선하여 기계의 동작순서를 구현했기 때문에 전기제어 기술자가 익숙한 회로 형태를 PLC 프로그램에서도 활용할 수 있도록 만들어졌습니다. 래더에서 표현되는 접점과 코일은 실제 기계식 접점만을 의미하지 않으며 PLC 메모리의 논리상태와 입출력 주소 등을 표현할 수도 있습니다. Ladder Diagram은 IEC 61131-3에서 정의되는 PLC 프로그래밍 언어 중 하나이며, 직관적으로 ON·OFF 조건을 표현할 수 있어 모터 운전과 인터록, 순차제어 등 산업자동화에서 폭넓게 활용됩니다.

NO·NC 접점과 출력 코일은 어떻게 동작할까?

Ladder Diagram의 기본 요소는 접점과 출력 코일입니다. 일반적으로 NO(Normally Open) 형태의 접점 명령은 지정된 비트가 참(TRUE) 또는 ON일 때 논리적으로 조건을 통과시키며, NC(Normally Closed) 형태의 접점 명령은 해당 비트가 거짓(FALSE) 또는 OFF일 때 조건을 통과시키는 형태로 이해할 수 있습니다. 여기서 주의할 점은 래더의 NO·NC 기호가 현장 센서의 실제 물리적 접점 구조와 항상 동일한 의미는 아니라는 것입니다. PLC 프로그램의 접점 명령은 지정된 입력이나 내부 비트의 논리상태를 검사하는 역할을 하기 때문입니다. 여러 접점을 직렬로 연결하면 일반적으로 AND 조건을 구성할 수 있고, 병렬로 연결하면 OR 조건을 표현할 수 있습니다. 이러한 조건이 모두 만족되어 Rung의 논리결과가 참이 되면 오른쪽의 출력 코일이 활성화됩니다. 출력 코일은 실제 PLC 출력 주소와 연결될 수도 있고 내부 Relay 또는 Memory Bit를 제어하는 데 사용할 수도 있습니다. 따라서 래더 프로그램을 이해하려면 기호의 모양뿐 아니라 각 주소가 실제로 어떤 신호와 연결되는지를 함께 확인해야 합니다.

PLC는 Ladder Diagram을 어떤 순서로 실행할까?

PLC의 Ladder Diagram은 실제 전기가 도면의 선을 따라 천천히 이동하는 방식으로 동작하는 것이 아니라 CPU가 프로그램 명령을 일정한 순서로 연산하는 방식입니다. 일반적인 PLC에서는 Scan Cycle에 따라 입력상태를 확인한 뒤 사용자 프로그램을 실행하고 결과를 출력에 반영하는 과정을 반복합니다. Ladder 프로그램은 일반적으로 위쪽 Rung에서 아래쪽 Rung 방향으로, 각 Rung에서는 논리적으로 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 평가한다고 이해할 수 있지만 정확한 명령 실행규칙은 PLC 제조사와 명령 종류에 따라 확인해야 합니다. 앞쪽 Rung에서 변경된 내부 데이터가 뒤쪽 Rung의 연산에 영향을 줄 수 있기 때문에 프로그램 작성순서 역시 중요합니다. 실제 물리적 출력은 일반적인 Process Image 방식에서는 프로그램 연산이 끝난 뒤 출력 갱신 단계에서 반영됩니다. 다만 Immediate I/O나 Interrupt, 특수 명령은 일반적인 Scan 처리와 다르게 동작할 수 있습니다. 따라서 래더를 단순한 전기회로 그림으로만 이해하기보다 CPU가 반복적으로 논리조건을 계산하는 프로그램이라는 점을 이해해야 정확한 제어가 가능합니다.

자기유지와 인터록은 Ladder에서 어떻게 구현할까?

Ladder Diagram의 대표적인 활용이 모터의 자기유지(Self-Holding)와 인터록(Interlock) 제어입니다. 예를 들어 순간적으로 누르는 START 버튼만으로 모터의 운전상태를 계속 유지하려면 START 조건과 병렬로 모터 운전 상태를 나타내는 접점 조건을 구성할 수 있습니다. START 신호가 들어오면 출력이 ON되고, 이후 출력과 연계된 논리조건이 유지 경로를 형성하여 버튼에서 손을 떼어도 운전상태를 지속할 수 있습니다. STOP 조건이나 보호조건이 동작하면 논리경로가 끊어지면서 출력이 OFF됩니다. 인터록은 서로 동시에 동작하면 안 되는 장치의 조건을 프로그램에 추가해 잘못된 동작을 방지하는 데 사용됩니다. 예를 들어 모터의 정회전과 역회전 출력을 동시에 허용하지 않도록 상대 출력상태를 조건으로 사용할 수 있습니다. 다만 사람의 안전이나 설비의 중대한 위험을 방지해야 하는 기능은 일반 PLC 프로그램의 소프트웨어 인터록만으로 구성해서는 안 되며 필요한 안전등급에 맞는 Safety Relay, Safety PLC 및 하드웨어 안전회로를 적용해야 합니다. 결국 Ladder Diagram은 현장의 입출력 조건과 기계의 동작순서를 논리적으로 표현하는 PLC 자동제어의 기본 언어입니다.