PLC Sequence Control이란?｜공정을 단계별로 제어하는 방법

PLC Sequence Control은 설비의 공정을 정해진 순서와 조건에 따라 단계별로 진행하는 제어 방식입니다. Step 구성부터 전환조건, 센서 확인, Interlock과 Timer 활용 및 프로그램 설계 시 주의사항까지 알아봅니다.

자동화 설비에서는 여러 장치가 동시에 아무 순서 없이 움직이는 것이 아니라 정해진 공정에 따라 순차적으로 동작해야 하는 경우가 많습니다.

예를 들어 제품이 들어오면 위치를 확인하고, Clamp로 제품을 고정한 다음 실린더가 전진하여 작업을 수행하고, 작업이 완료되면 실린더와 Clamp가 원위치로 돌아오는 방식입니다.

이처럼 하나의 공정을 여러 단계로 나누고 각 단계의 완료조건을 확인하면서 다음 단계로 이동하도록 제어하는 방식을 PLC Sequence Control이라고 합니다.

PLC Sequence Control이란 무엇일까?

Sequence Control은 미리 정해진 순서와 조건에 따라 장치나 공정을 단계적으로 동작시키는 제어 방식입니다.

PLC 자동제어에서 가장 기본적이면서도 중요한 개념 중 하나입니다.

예를 들어 간단한 자동 가공설비가 있다고 가정해 보겠습니다.

제품 감지 → Clamp 전진 → 가공 실린더 전진 → 가공 → 실린더 후진 → Clamp 후진 → 제품 배출

각각의 동작을 하나의 Step으로 나눌 수 있습니다.

제품이 감지되었다고 해서 모든 장치를 동시에 동작시키는 것이 아니라 현재 Step의 동작이 완료되었는지 확인한 후 다음 Step으로 이동합니다.

따라서 Sequence Control의 핵심은 단순히 순서를 정하는 것이 아니라 현재 단계의 작업과 다음 단계로 이동하기 위한 조건을 명확하게 정의하는 것입니다.

Sequence Control에서 Step이란 무엇일까?

복잡한 자동공정을 하나의 프로그램으로 작성하면 현재 설비가 어떤 작업을 수행하고 있는지 파악하기 어려울 수 있습니다.

이때 전체 공정을 여러 개의 Step으로 나누면 프로그램을 체계적으로 관리할 수 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 공정을 생각해 볼 수 있습니다.

Step	공정 상태	주요 동작
Step 0	대기	제품 투입 대기
Step 10	제품 확인	제품 감지
Step 20	고정	Clamp 전진
Step 30	가공 준비	실린더 전진
Step 40	가공	가공장치 동작
Step 50	복귀	실린더 후진
Step 60	고정 해제	Clamp 후진
Step 70	배출	제품 배출

Step 번호는 반드시 0, 10, 20처럼 구성해야 하는 것은 아닙니다.

하지만 중간에 새로운 공정을 추가할 가능성을 고려하여 일정한 간격으로 번호를 부여하면 프로그램 수정이 편리할 수 있습니다.

예를 들어 Step 20과 Step 30 사이에 새로운 공정이 필요해졌다면 Step 25를 추가하는 방식으로 확장할 수 있습니다.

Step은 어떻게 다음 단계로 넘어갈까?

Sequence Control에서 중요한 개념이 Transition Condition, 즉 단계 전환조건입니다.

현재 Step의 작업이 완료되었다는 조건이 성립하면 다음 Step으로 이동합니다.

예를 들어 Step 20이 Clamp 전진 단계라고 가정해 보겠습니다.

단순히 Clamp 전진 Solenoid를 ON했다고 바로 Step 30으로 이동해서는 안 됩니다.

실제 Clamp가 전진 완료 위치까지 도달했는지를 센서로 확인하는 것이 중요합니다.

개념적으로는 다음과 같습니다.

Step 20 실행 → Clamp 전진 출력 ON → 전진 완료 센서 확인 → Step 30 이동

따라서 출력 명령과 동작 완료는 서로 다른 개념입니다.

PLC가 Solenoid를 ON했더라도 공압 부족이나 기계적인 걸림 때문에 실린더가 실제로 움직이지 않을 수 있습니다.

Sequence에서는 가능하면 실제 장치의 Feedback 신호를 이용해 완료 여부를 판단하는 것이 중요합니다.

Sequence에서 센서가 중요한 이유

자동화 설비의 Sequence는 센서와 밀접하게 연결되어 있습니다.

PLC가 출력 명령을 발생시킨 것만으로는 실제 기계가 정상적으로 동작했다고 판단하기 어렵기 때문입니다.

예를 들어 실린더를 전진시키는 출력이 ON되었다고 가정해 보겠습니다.

PLC 프로그램상으로는 전진 명령이 정상적으로 발생했습니다.

하지만 실제 설비에서는 공압이 부족하거나 실린더가 걸려 중간에서 멈출 수도 있습니다.

따라서 다음 단계로 이동하기 전에 전진 완료 센서를 확인하는 것이 좋습니다.

전진 명령 → 실제 동작 → 전진 완료 센서 → 다음 Step

이 구조를 사용하면 PLC 프로그램과 실제 기계의 상태를 연결할 수 있습니다.

Servo나 Inverter 같은 장치에서도 Command만 확인하기보다 Ready, In-Position, Run Feedback, Fault 등의 실제 상태신호를 함께 확인할 수 있습니다.

Sequence Control에서 Timer는 어떻게 사용할까?

모든 공정이 센서만으로 완료 여부를 확인할 수 있는 것은 아닙니다.

일정 시간 동안 동작을 유지해야 하는 공정에서는 Timer를 사용할 수 있습니다.

예를 들어 제품을 5초 동안 가열해야 한다고 가정해 보겠습니다.

가열 Step 진입 → Heater 동작 → 5초 Timer 완료 → 다음 Step

이처럼 Timer 완료조건을 Step 전환조건으로 사용할 수 있습니다.

또한 Timer는 동작 Timeout 감시에도 활용할 수 있습니다.

예를 들어 실린더가 정상이라면 전진 명령 후 2초 안에 전진 완료 센서가 들어와야 한다고 가정해 보겠습니다.

2초가 지나도 센서가 확인되지 않는다면 정상적인 Sequence를 계속 진행하는 대신 Alarm을 발생시킬 수 있습니다.

실린더 전진 명령 → 2초 이내 센서 미확인 → Cylinder Forward Timeout Alarm

이러한 Timeout Logic을 추가하면 장치가 실제로 움직이지 않았는데도 Sequence가 계속 진행되는 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다.

Sequence Control과 Interlock은 어떤 관계가 있을까?

Sequence는 공정을 순서대로 진행시키는 역할을 하고 Interlock은 해당 동작을 현재 실행해도 되는지를 확인하는 역할을 합니다.

예를 들어 Sequence가 실린더 전진 Step에 도달했다고 해서 무조건 전진 출력을 발생시키는 것은 적절하지 않을 수 있습니다.

다음과 같은 조건을 함께 확인할 수 있습니다.

현재 Step = 실린더 전진

Clamp 완료

상대 실린더 후진 완료

공압 정상

관련 Fault 없음

이러한 조건이 모두 만족되었을 때 실제 전진 출력을 발생시키는 방식입니다.

따라서 개념적으로 보면 다음과 같습니다.

Sequence = 무엇을 어떤 순서로 할 것인가

Interlock = 현재 그 동작을 해도 되는가

두 기능을 적절하게 분리하면 프로그램의 구조를 이해하고 유지보수하기 쉬워집니다.

Sequence와 Alarm Logic은 어떻게 연결할까?

Sequence를 작성할 때는 정상적인 동작만 생각해서는 안 됩니다.

실제 설비에서는 센서가 들어오지 않거나 모터가 동작하지 않는 등 다양한 문제가 발생할 수 있습니다.

예를 들어 Clamp 전진 Step에서 정상적으로는 1초 이내에 전진 완료 센서가 확인되어야 한다고 가정해 보겠습니다.

일정 시간이 지나도 완료신호가 없다면 다음 Step으로 이동하지 않고 Alarm을 발생시킬 수 있습니다.

Clamp 전진 Step + 완료센서 미확인 + Timeout → Clamp Forward Alarm

Alarm이 발생하면 Sequence를 정지하고 작업자가 원인을 확인하도록 구성할 수 있습니다.

이때 HMI에는 단순히 Sequence Error라고 표시하기보다 Clamp Forward Timeout처럼 문제가 발생한 장치와 원인을 구체적으로 표시하는 것이 유지보수에 도움이 됩니다.

자동운전과 수동운전은 어떻게 구분할까?

Sequence Control을 사용하는 설비에서는 Auto와 Manual 운전을 구분하는 경우가 많습니다.

Auto Mode에서는 PLC가 정해진 Sequence에 따라 Step을 자동으로 진행합니다.

반면 Manual Mode에서는 작업자가 HMI나 조작스위치를 이용해 특정 장치를 개별적으로 동작시킬 수 있습니다.

예를 들어 자동운전에서는 다음과 같이 진행됩니다.

제품 감지 → Clamp → 가공 → 복귀 → 배출

수동운전에서는 작업자가 Clamp 전진이나 실린더 후진 등을 개별적으로 조작할 수 있습니다.

하지만 Manual Mode라고 해서 모든 Interlock을 무시하는 것은 적절하지 않을 수 있습니다.

수동운전에서도 장치 충돌이나 설비 손상을 방지하기 위해 필요한 Interlock 조건은 유지하는 것이 중요합니다.

특히 사람의 안전과 관련된 기능은 일반적인 Auto·Manual 프로그램과 별도로 필요한 안전설계를 적용해야 합니다.

Sequence가 중간에 정지하면 어떻게 해야 할까?

자동화 설비에서 중요한 문제 중 하나가 Sequence Recovery입니다.

예를 들어 Step 40에서 설비가 Fault로 정지했다고 가정해 보겠습니다.

Fault를 Reset했다고 무조건 Step 0부터 다시 시작하면 이미 제품이 설비 내부에 있는 상태에서 초기 동작이 다시 실행될 수 있습니다.

반대로 정지했던 Step부터 무조건 다시 시작하는 것도 실제 장치 상태와 맞지 않을 수 있습니다.

따라서 설비를 설계할 때는 이상 정지 후 어떤 방식으로 복구할 것인지 미리 결정하는 것이 중요합니다.

설비에 따라 현재 Step을 유지하고 원인을 제거한 후 재시작할 수도 있고, 특정 Recovery Sequence를 실행하여 장치를 안전한 위치로 복귀시킨 뒤 초기화할 수도 있습니다.

복잡한 설비일수록 정상 Sequence뿐 아니라 정지와 복구 Sequence까지 함께 설계하는 것이 중요합니다.

Step Reset과 초기화는 어떻게 구성할까?

PLC가 처음 RUN 상태가 되었거나 작업자가 설비 초기화를 실행했을 때 Sequence가 어떤 Step에서 시작할지도 결정해야 합니다.

일반적으로는 장치 상태를 확인한 후 Initial Step 또는 Home Position으로 이동하는 구조를 사용할 수 있습니다.

하지만 단순히 PLC가 RUN되었다는 이유만으로 모든 장치를 원점으로 움직이게 하는 것은 설비에 따라 위험할 수 있습니다.

제품이 장치 내부에 남아 있거나 실린더가 중간 위치에 있을 수도 있기 때문입니다.

따라서 초기화 프로그램에서는 센서 상태와 장치 위치를 확인하고 필요한 경우 작업자에게 현재 상태를 알려준 후 Reset 또는 Homing을 수행하도록 구성할 수 있습니다.

Sequence의 초기화는 단순히 Step 값을 0으로 변경하는 작업이 아니라 실제 기계 상태와 프로그램의 Step 상태를 일치시키는 과정으로 보는 것이 좋습니다.

Step 번호와 상태를 HMI에 표시하면 좋은 이유

Sequence 프로그램을 유지보수할 때 현재 Step을 확인할 수 있으면 문제를 찾기가 훨씬 쉬워집니다.

예를 들어 설비가 멈췄을 때 HMI에 다음과 같이 표시할 수 있습니다.

Current Step : 30

Step Name : Clamp Forward

Waiting Condition : Clamp Forward Sensor

이 정보를 확인하면 작업자는 현재 PLC가 어떤 작업을 수행하고 있고 무엇을 기다리고 있는지 빠르게 파악할 수 있습니다.

복잡한 자동화설비에서는 단순히 Alarm만 표시하는 것보다 현재 Step과 다음 단계로 넘어가지 못하는 조건을 함께 표시하는 방식이 유지보수에 도움이 됩니다.

Sequence 프로그램은 어떤 방식으로 작성할까?

PLC에서는 다양한 방식으로 Sequence를 구성할 수 있습니다.

Step별 Bit를 만들어 사용하는 방식도 있고 하나의 정수형 Step 번호를 이용하여 현재 공정을 관리할 수도 있습니다.

PLC와 개발환경에 따라 SFC(Sequential Function Chart) 같은 순차제어용 언어 또는 기능을 사용할 수도 있습니다.

어떤 방식이 가장 좋다고 단정하기보다는 설비 규모와 PLC 기능, 회사의 프로그램 표준 등을 고려해 선택하는 것이 좋습니다.

중요한 것은 어떤 방식을 사용하든 다음 요소를 명확하게 구분하는 것입니다.

현재 Step

현재 Step에서 실행할 동작

다음 Step으로 이동할 조건

Timeout 조건

Alarm 처리

Interlock 조건

Reset 및 Recovery 방법

이 구조가 명확하면 프로그램 규모가 커져도 Sequence의 흐름을 추적하기 쉬워집니다.

Sequence Control을 작성할 때 주의할 점

Sequence 프로그램에서는 정상적인 흐름만 작성하기 쉽습니다.

하지만 실제 설비에서는 예상하지 못한 상태가 반드시 발생할 수 있으므로 비정상 상황을 함께 고려해야 합니다.

센서가 들어오지 않으면 언제까지 기다릴 것인지, 장치가 Fault를 발생시키면 현재 Step을 유지할 것인지, Reset 후 어디에서 다시 시작할 것인지 등을 결정해야 합니다.

또한 하나의 Step에서 너무 많은 동작을 동시에 처리하면 문제 발생 시 원인을 찾기 어려울 수 있습니다.

필요한 경우 공정을 적절한 단위로 나누고 각 Step의 목적과 완료조건을 명확하게 만드는 것이 좋습니다.

Step이 변경되는 조건도 여러 곳에서 무분별하게 작성하기보다 일정한 규칙으로 관리하면 유지보수에 도움이 됩니다.

PLC Sequence Control 핵심 정리

PLC Sequence Control은 자동화 공정을 여러 단계로 나누고 각 단계의 완료조건을 확인하면서 다음 단계로 진행시키는 제어 방식입니다.

제품 감지부터 Clamp, 실린더, Servo, 가공, 검사, 배출까지 여러 장치가 연계되는 설비에서는 Sequence를 이용하여 복잡한 공정을 체계적으로 관리할 수 있습니다.

중요한 것은 단순히 Step을 순서대로 증가시키는 것이 아닙니다.

각 Step마다 무엇을 동작시킬 것인지, 실제 동작이 완료되었는지, Interlock이 정상인지, 일정 시간 안에 완료되지 않으면 어떻게 처리할 것인지를 함께 정의해야 합니다.

또한 자동화설비에서는 정상적인 운전만큼 Fault 발생 후의 Reset과 Recovery도 중요합니다.

결국 잘 설계된 Sequence Control은 정해진 순서로 장치를 움직이는 프로그램을 넘어 실제 기계 상태를 확인하면서 공정을 안전하고 일관되게 진행시키는 제어 구조라고 할 수 있습니다.