Ladder와 SFC 차이｜Sequence 프로그램 방식 비교

Ladder와 SFC는 PLC에서 Sequence Control을 구현할 때 사용하는 대표적인 프로그래밍 방식입니다. Ladder의 Step 방식과 SFC의 Step·Transition 구조를 비교하고 공정 흐름, 유지보수, 분기·병렬제어에서 어떤 차이가 있는지 알아봅니다.

자동화 설비에서는 제품 투입부터 위치 확인, Clamp, 가공, 검사, 배출까지 여러 공정이 정해진 순서에 따라 진행됩니다.

이러한 Sequence Control을 PLC로 구현하는 방법은 하나만 있는 것이 아닙니다.

현장에서 가장 익숙한 방법 중 하나는 Ladder Diagram에서 Step Bit나 Step Number를 이용하여 Sequence를 작성하는 방식입니다. 반면 SFC에서는 공정을 Step과 Transition으로 나누어 흐름도처럼 표현할 수 있습니다.

두 방식 모두 동일한 설비의 Sequence를 구현할 수 있지만 프로그램을 표현하고 관리하는 방법에는 차이가 있습니다.

따라서 Ladder와 SFC 중 어느 것이 무조건 좋다고 보기보다 설비의 공정 복잡도와 유지보수 환경에 따라 적합한 방식을 선택하는 것이 중요합니다.

Ladder로 Sequence를 만드는 방법

Ladder Diagram은 Contact와 Coil을 이용해 PLC 제어로직을 표현하는 그래픽 언어입니다.

Motor Start·Stop이나 Interlock뿐 아니라 Sequence Control도 Ladder로 구현할 수 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 공정이 있다고 가정해 보겠습니다.

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

Ladder에서는 각 공정을 Step으로 나누고 현재 Step을 나타내는 Bit 또는 숫자형 변수를 사용할 수 있습니다.

예를 들면 다음과 같습니다.

Step 10 : 제품 감지
Step 20 : Clamp 전진
Step 30 : 실린더 전진
Step 40 : 가공
Step 50 : 실린더 후진
Step 60 : 제품 배출

Step 20에서 Clamp 전진 완료 센서가 확인되면 Step 30으로 변경하는 식으로 프로그램을 구성할 수 있습니다.

즉 Ladder 자체가 Sequence 전용 언어인 것은 아니지만 Step을 관리하는 로직을 만들어 순차제어를 구현할 수 있습니다.

Ladder에서 Step Bit를 사용하는 방식

Ladder Sequence에서는 각 공정마다 별도의 Step Bit를 사용하는 방법이 있습니다.

예를 들어 다음과 같이 구성할 수 있습니다.

Step_Clamp
Step_CylinderForward
Step_Processing
Step_CylinderReturn
Step_Discharge

Step_Clamp가 TRUE일 때 Clamp를 전진시키고 전진 완료 센서가 들어오면 현재 Step을 해제하고 다음 Step을 활성화하는 방식입니다.

이 방법은 현재 어떤 Step Bit가 ON되어 있는지 Online Monitoring을 통해 확인하기 쉽다는 장점이 있습니다.

하지만 Step이 많아지면 관리해야 하는 Bit도 많아집니다.

프로그램 작성이 잘못되어 두 개 이상의 Step Bit가 동시에 ON되거나 모든 Step이 OFF되는 상황이 발생하지 않도록 상태 전환을 명확하게 관리해야 합니다.

Step Number를 이용할 수도 있다

각 Step마다 Bit를 만드는 대신 하나의 숫자형 변수로 현재 공정을 관리하는 방법도 있습니다.

예를 들어 CurrentStep이라는 변수를 만들 수 있습니다.

CurrentStep = 0
CurrentStep = 10
CurrentStep = 20
CurrentStep = 30

각 숫자가 하나의 공정을 의미합니다.

CurrentStep = 20이면 Clamp 전진 공정을 실행하고 완료센서가 확인되면 CurrentStep = 30으로 변경하는 방식입니다.

Step Number 방식은 현재 상태를 하나의 변수로 관리할 수 있다는 장점이 있습니다.

HMI에서도 CurrentStep 값을 이용하여 현재 공정을 표시하기 편리합니다.

다만 숫자만 사용하면 30이 어떤 공정인지 바로 알기 어려우므로 Step 이름과 설명을 함께 관리하는 것이 좋습니다.

SFC로 Sequence를 만드는 방법

SFC는 Sequential Function Chart의 약자로 순차적인 공정을 Step과 Transition으로 표현하는 PLC 프로그래밍 언어입니다.

Ladder에서 Step 관리용 로직을 직접 구성한다면 SFC에서는 Step과 Transition 자체가 프로그램 구조의 핵심 요소입니다.

기본적인 흐름은 다음과 같습니다.

Initial Step
     ↓
제품 감지
     ↓
Clamp Step
     ↓
Clamp 완료
     ↓
Cylinder Forward Step
     ↓
전진 완료
     ↓
Processing Step

각 Step에서는 해당 공정의 Action을 실행하고 Step 사이의 Transition에서는 다음 단계로 이동하기 위한 조건을 확인합니다.

따라서 전체 Sequence를 보면 어떤 공정 다음에 무엇이 실행되는지 시각적으로 파악하기 쉽다는 특징이 있습니다.

Ladder와 SFC의 가장 큰 차이는 무엇일까?

가장 큰 차이는 Sequence를 어떤 구조로 표현하는가에 있습니다.

비교항목	Ladder Sequence	SFC
기본 표현	Contact·Coil·Step 변수	Step·Transition
Sequence 구현	Step Logic을 직접 구성	순차제어 구조를 직접 표현
공정 흐름 확인	Network 추적 필요	흐름도 형태로 확인 가능
현장 모니터링	Ladder 경험자에게 직관적	활성 Step 확인이 편리할 수 있음
분기 표현	조건 Logic으로 구현	분기 구조로 표현 가능
병렬공정	별도 Logic 필요	병렬 구조 표현 가능
Interlock	Ladder에서 직접 확인하기 편리	Action 등에 적용 가능
복잡한 공정	프로그램이 길어질 수 있음	구조화에 유리할 수 있음
지원 여부	대부분의 PLC에서 널리 사용	PLC·개발환경별 확인 필요

두 방식 모두 같은 Sequence를 구현할 수 있으므로 단순히 기능의 유무보다는 프로그램 구조와 유지보수 방법의 차이로 보는 것이 좋습니다.

Transition 표현에서 어떤 차이가 있을까?

Sequence Control에서 중요한 것이 다음 Step으로 이동하기 위한 조건입니다.

Ladder에서는 이러한 전환조건을 직접 Logic으로 작성합니다.

예를 들어 현재 Step이 Clamp이고 Clamp Forward Sensor가 ON되면 다음 Step으로 이동하도록 구성할 수 있습니다.

CurrentStep = Clamp
AND
ClampForwardSensor = TRUE
→ CurrentStep = Processing

SFC에서는 Clamp Step과 Processing Step 사이에 Transition을 배치하고 ClampForwardSensor를 전환조건으로 설정할 수 있습니다.

즉 동작원리는 비슷하지만 SFC에서는 Step과 Transition이 프로그램 구조상 명확하게 분리되어 보인다는 차이가 있습니다.

복잡한 Sequence에서는 어떤 차이가 생길까?

공정이 단순하다면 Ladder와 SFC 모두 충분히 관리할 수 있습니다.

하지만 공정이 수십 단계로 증가하고 여러 조건분기가 발생하면 차이가 커질 수 있습니다.

Ladder에서는 여러 Network에 Step 조건과 출력, 전환조건이 분산될 수 있습니다.

프로그램 규칙을 잘 정해놓으면 충분히 관리할 수 있지만 설계규칙이 일관되지 않으면 전체 Sequence 흐름을 파악하기 어려워질 수 있습니다.

SFC에서는 Step이 연결된 형태로 표현되므로 전체적인 공정순서를 파악하기 쉬울 수 있습니다.

특히 공정 흐름 자체를 이해하는 것이 중요한 장비에서는 SFC의 시각적인 구조가 장점이 될 수 있습니다.

조건에 따른 분기는 어떻게 다를까?

실제 생산공정에서는 모든 제품이 같은 경로로 이동하지 않을 수 있습니다.

검사공정을 예로 들면 정상제품과 불량제품의 처리경로가 달라질 수 있습니다.

검사
 ↓
 ├─ OK → 포장
 │
 └─ NG → 불량 배출

Ladder에서는 검사결과에 따라 서로 다른 Step Number나 Step Bit를 활성화하는 조건을 작성할 수 있습니다.

SFC에서는 조건에 따른 선택분기를 이용해 서로 다른 Step 흐름을 표현할 수 있습니다.

따라서 분기경로가 많아질수록 SFC에서는 전체적인 흐름을 시각적으로 확인하기 편리할 수 있습니다.

다만 여러 Transition 조건이 동시에 TRUE가 될 가능성이 있다면 어떤 경로가 선택되는지 해당 PLC 개발환경의 실행규칙을 확인해야 합니다.

병렬공정에서는 어떤 차이가 있을까?

자동화 설비에서는 두 가지 이상의 작업을 동시에 수행해야 하는 경우도 있습니다.

예를 들어 제품을 Clamp한 뒤 가열과 검사 준비를 동시에 진행하고 두 작업이 모두 완료된 후 다음 공정으로 이동한다고 가정해 보겠습니다.

Ladder에서는 각 병렬작업의 상태를 별도의 Bit나 Step으로 관리하고 두 작업의 완료조건을 확인한 뒤 다음 Step으로 이동하도록 만들 수 있습니다.

SFC는 지원되는 시스템에서 병렬적인 Sequence 흐름을 구조적으로 표현할 수 있습니다.

따라서 복잡한 병렬공정에서는 SFC가 공정의 관계를 표현하는 데 편리할 수 있습니다.

하지만 병렬분기와 병합에 대한 구체적인 실행규칙은 PLC 시스템마다 확인해야 합니다.

Interlock은 Ladder가 더 편리할까?

Interlock은 Ladder가 강점을 보일 수 있는 부분입니다.

예를 들어 Cylinder Forward를 실행하려면 다음 조건이 필요하다고 가정해 보겠습니다.

현재 Step 정상

상대 실린더 후진 완료

공압 정상

Fault 없음

Ladder에서는 이러한 조건을 Contact 형태로 배치하여 어떤 조건 때문에 출력이 차단되어 있는지 확인하기 쉽습니다.

SFC에서도 Step의 Action에 Interlock을 적용할 수 있지만 실제 장치제어 조건은 별도의 Ladder나 Function Block 등으로 분리하는 설계도 가능합니다.

예를 들어 SFC에서는 Cylinder Forward Step을 결정하고 실제 Cylinder Output은 Ladder의 Interlock Logic에서 처리하는 구조입니다.

이렇게 하면 SFC는 공정 흐름을 관리하고 Ladder는 실제 장치의 운전조건을 관리하는 방식으로 역할을 나눌 수 있습니다.

Alarm과 Timeout 처리는 두 방식 모두 필요하다

Ladder를 사용하든 SFC를 사용하든 현재 Step이 완료되지 않을 가능성을 고려해야 합니다.

예를 들어 Cylinder Forward 명령 후 일정 시간 안에 전진 완료 센서가 들어오지 않는 상황입니다.

정상조건만 작성했다면 Sequence는 해당 Step에서 계속 대기할 수 있습니다.

따라서 Timeout Logic을 추가할 수 있습니다.

Cylinder Forward Step
+
Forward Sensor 미확인
+
설정시간 초과
=
Cylinder Forward Timeout Alarm

Ladder에서는 Timer와 Alarm Logic으로 구성할 수 있고 SFC에서도 Step 실행시간을 감시하거나 별도의 Timer Logic을 이용할 수 있습니다.

중요한 것은 언어가 아니라 정상적인 Transition이 발생하지 않았을 때 어떻게 처리할 것인지 미리 설계하는 것입니다.

Fault 발생 후 Recovery는 어떻게 다를까?

자동화 설비에서는 Sequence 도중 Fault가 발생할 수 있습니다.

예를 들어 Step 40에서 장치가 중간 위치로 정지했다고 가정해 보겠습니다.

Alarm을 Reset한 뒤 무조건 Step 40을 다시 실행하는 것은 실제 기계상태에 따라 위험할 수 있습니다.

반대로 무조건 처음 Step으로 돌아가는 것도 적절하지 않을 수 있습니다.

Ladder에서는 별도의 Recovery Step과 Reset Logic을 만들어 처리할 수 있습니다.

SFC에서도 정상적인 공정 흐름과 별도로 복구를 위한 Sequence 구조를 설계할 수 있습니다.

어떤 방식을 사용하든 핵심은 PLC가 기억하는 Step과 실제 기계의 위치를 다시 일치시키는 것입니다.

따라서 Sequence 프로그램을 작성할 때 정상운전뿐 아니라 Fault, Stop, Reset, Recovery까지 함께 설계해야 합니다.

현장 유지보수에서는 Ladder가 유리할까?

현장에서 Ladder를 많이 사용하는 이유 중 하나는 Online Monitoring이 직관적이기 때문입니다.

설비가 움직이지 않을 때 Ladder를 확인하면 어떤 Contact가 성립하지 않았는지 빠르게 확인할 수 있는 경우가 많습니다.

특히 전기회로와 Relay Logic에 익숙한 유지보수 담당자에게는 Ladder가 친숙합니다.

반면 SFC를 지원하는 개발환경에서는 현재 활성화된 Step을 시각적으로 표시할 수 있어 Sequence가 어디에서 멈췄는지 확인하기 편리할 수 있습니다.

따라서 유지보수성은 언어만으로 결정되지 않습니다.

개발환경의 Online Monitoring 기능과 현장 담당자의 숙련도, 회사의 PLC 표준화 방식도 함께 고려해야 합니다.

Ladder와 SFC를 같이 사용할 수 있을까?

PLC 개발환경에서 지원한다면 두 언어를 반드시 하나만 선택할 필요는 없습니다.

예를 들어 전체 생산공정의 진행은 SFC로 구성하고 각 장치의 세부적인 Interlock과 출력제어는 Ladder로 작성할 수 있습니다.

개념적으로 다음과 같은 구조입니다.

SFC
공정 Step 결정
      ↓
Ladder
Interlock 확인
      ↓
실제 장치 출력

이렇게 역할을 분리하면 SFC의 공정 가시성과 Ladder의 현장 유지보수성을 함께 활용할 수 있습니다.

또한 복잡한 계산이 필요하다면 Structured Text를 추가하여 데이터 처리 부분을 분리하는 것도 가능합니다.

다만 여러 언어를 지나치게 혼합하면 프로그램을 추적하기 어려워질 수 있으므로 프로젝트 전체의 프로그래밍 규칙을 정해두는 것이 중요합니다.

단순한 설비라면 반드시 SFC가 필요한 것은 아니다

공정 Step이 몇 개 되지 않고 분기나 병렬동작이 거의 없다면 Ladder만으로도 충분히 명확한 Sequence를 만들 수 있습니다.

이러한 설비에서 단순히 SFC를 사용하기 위해 프로그램 구조를 복잡하게 만들 필요는 없습니다.

반대로 수십 개의 Step과 여러 분기, 병렬공정이 있는 설비를 모든 Ladder Network에 분산해 작성하면 전체 흐름을 파악하기 어려워질 수 있습니다.

따라서 프로그램 언어는 설비 규모와 공정 특성을 기준으로 선택하는 것이 좋습니다.

또한 모든 PLC가 동일한 방식으로 SFC를 지원하는 것은 아니므로 사용하려는 CPU와 Programming Software의 지원 여부도 확인해야 합니다.

Ladder와 SFC 차이 핵심 정리

Ladder와 SFC는 모두 PLC에서 Sequence Control을 구현할 수 있지만 프로그램을 표현하는 방식에 차이가 있습니다.

Ladder에서는 Step Bit나 Step Number, Contact와 Coil 등을 이용해 Sequence Logic을 직접 구성할 수 있습니다.

SFC에서는 Step과 Transition을 중심으로 공정의 순차적인 흐름을 구조적으로 표현합니다.

단순한 Sequence와 현장 I/O·Interlock 확인에서는 Ladder가 편리할 수 있고 Step과 분기, 병렬공정이 많아 전체 공정 흐름을 파악해야 하는 설비에서는 SFC의 시각적인 구조가 도움이 될 수 있습니다.

또한 실제 프로젝트에서는 두 방식을 결합하여 SFC가 전체 공정 흐름을 관리하고 Ladder가 장치별 Interlock과 출력 Logic을 담당하도록 구성할 수도 있습니다.

결국 중요한 것은 Ladder와 SFC 중 하나가 더 뛰어나다고 판단하는 것이 아니라 공정의 복잡도, PLC의 지원기능, 개발환경, 현장 유지보수 방식에 맞춰 Sequence 프로그램 구조를 선택하는 것입니다.