PLC Falling Edge란? ON에서 OFF 순간 검출 원리

PLC Falling Edge란 BOOL 신호가 ON에서 OFF로 변하는 순간을 검출해 한 번의 동작을 실행하는 기능입니다. 현재 Scan과 이전 상태를 비교해 하강엣지를 찾는 원리를 알아봅니다.

PLC Falling Edge란 무엇이며 왜 사용할까?

PLC Falling Edge는 Digital 또는 BOOL Signal이 TRUE에서 FALSE, 즉 ON에서 OFF로 변화하는 순간만 검출하는 기능입니다. PLC는 Program을 반복적으로 실행하는 Scan Cycle 방식으로 동작하므로 어떤 Input이 ON 상태로 유지되는 동안 일반 접점조건은 여러 Scan에 걸쳐 계속 TRUE가 됩니다. 반면 자동화설비에서는 Signal이 꺼진 바로 그 순간에만 특정 동작을 한 번 실행해야 하는 경우가 있습니다. 예를 들어 Photoelectric Sensor를 통과한 제품이 Sensor 영역에서 완전히 빠져나가는 순간 Production Count를 증가시키거나 Push Button에서 손을 떼는 순간 다음 Command를 발생시킬 수 있습니다. 이러한 Logic에 Falling Edge Detection을 사용합니다. 제조사에 따라 Negative Edge, Trailing Edge, One Shot Falling, Negative Transition 등의 명칭이 사용되며 IEC 61131-3 계열에서는 F_TRIG와 같은 Function Block을 제공하는 환경도 있습니다. 핵심은 Signal이 OFF인 상태 자체를 검출하는 것이 아니라 ON → OFF라는 상태변화가 발생한 한 순간을 Event로 만드는 것입니다.

이전 Scan과 현재 상태를 어떻게 비교할까?

Falling Edge를 검출하려면 현재 Signal뿐 아니라 직전 Scan에서 Signal이 어떤 상태였는지를 기억해야 합니다. 이전 Scan에서 Signal이 TRUE였고 현재 Scan에서 FALSE가 되었다면 Falling Edge가 발생한 것으로 판단할 수 있습니다. 개념적으로는 Falling Edge = Previous AND NOT Current와 같은 Boolean 관계로 표현할 수 있습니다. Edge를 판단한 후에는 현재 상태를 Previous State로 저장하여 다음 Scan의 비교에 사용합니다. 따라서 Signal이 계속 OFF 상태로 유지되면 다음 Scan에서는 Previous와 Current가 모두 FALSE가 되므로 Falling Edge Output은 다시 발생하지 않습니다. 이후 Signal이 다시 ON된 다음 OFF로 변화해야 새로운 Falling Edge가 검출됩니다. PLC에서 제공하는 F_TRIG나 Negative Edge Instruction은 이러한 이전 상태 저장과 비교를 내부적으로 수행합니다. 직접 Logic을 구현한다면 Previous State가 다음 Scan까지 유지되는 Memory에 저장되어야 하며 Program의 실행순서도 중요합니다. 현재값을 먼저 Previous에 저장해 버리면 Edge를 정상적으로 검출할 수 없기 때문입니다.

Falling Edge는 실제 설비에서 어디에 사용할까?

Falling Edge는 Sensor가 물체를 검출한 뒤 물체가 검출영역을 빠져나가는 시점을 판단할 때 유용합니다. Conveyor에서 긴 제품이 Photoelectric Sensor를 통과한다고 가정하면 Sensor는 제품이 지나가는 동안 계속 ON 상태를 유지합니다. 제품의 앞부분이 Sensor에 들어오는 순간이 필요하면 Rising Edge를 사용할 수 있고 제품의 뒷부분까지 Sensor를 통과한 순간이 필요하면 Falling Edge를 사용할 수 있습니다. Push Button Release, Clamp Sensor 해제, Vacuum Signal 해제와 특정 Process Condition 종료 시점에도 활용할 수 있습니다. Sequence Control에서는 어떤 Step 완료조건이 TRUE에서 FALSE로 바뀌는 순간 다음 작업을 Trigger하는 데 사용할 수 있습니다. 하지만 Sensor Logic이 NO인지 NC인지에 따라 Physical Event와 Electrical Edge의 방향이 달라질 수 있다는 점에 주의해야 합니다. 예를 들어 NC 방식 Sensor에서는 물체검출 시 Input이 OFF가 될 수 있으므로 실제 물체의 진입이 Falling Edge로 나타날 수도 있습니다. 따라서 Signal 이름과 Electrical Logic을 함께 확인해야 합니다.

Rising Edge와 Falling Edge는 어떻게 구분할까?

Rising Edge는 Signal이 FALSE → TRUE, 즉 OFF에서 ON으로 변할 때 발생하고 Falling Edge는 TRUE → FALSE, 즉 ON에서 OFF로 변할 때 발생합니다. 두 방식 모두 Signal이 특정 상태로 유지되는 시간 전체가 아니라 변화하는 한 시점을 검출한다는 공통점이 있습니다. 예를 들어 Sensor를 기준으로 제품의 앞부분이 들어오는 시점을 검출하려면 Signal Logic에 따라 Rising Edge를 사용할 수 있고 뒷부분이 빠져나가는 시점에는 Falling Edge를 사용할 수 있습니다. IEC 61131-3 계열에서는 Rising Edge에 R_TRIG, Falling Edge에 F_TRIG를 사용하는 환경이 있으며 Ladder Logic에서는 Positive·Negative Transition Contact나 제조사별 Pulse Instruction이 제공됩니다. 중요한 것은 Instruction 이름을 암기하는 것보다 어떤 Physical Event가 PLC Input에서 ON 또는 OFF로 변환되는지 확인하는 것입니다. Sensor의 NO·NC 설정이나 Input Inversion이 변경되면 동일한 Mechanical Event에서도 Rising과 Falling의 의미가 서로 바뀔 수 있습니다.

Falling Edge를 사용할 때 무엇을 주의해야 할까?

Falling Edge Output은 일반적으로 Edge가 검출된 Program 실행주기 동안만 TRUE가 되므로 이후에도 상태를 유지해야 한다면 SET·RESET, Latch 또는 별도의 State Variable을 사용해야 합니다. Mechanical Switch나 Relay Contact는 Contact Bounce로 인해 짧은 시간 동안 ON과 OFF를 반복할 수 있으며 이 경우 여러 개의 Falling Edge가 발생할 가능성이 있습니다. 필요한 경우 Hardware Input Filter나 Software Debounce Logic을 적용해야 합니다. 또한 PLC의 Scan Time보다 짧은 Pulse가 발생하면 일반 Input Processing에서 ON 상태 자체를 확인하지 못해 Falling Edge도 검출하지 못할 수 있습니다. 고속 Pulse는 High-speed Input, Interrupt 또는 High-speed Counter 같은 전용기능을 검토해야 합니다. Program을 여러 Task에서 실행한다면 Edge Detection Instance와 Previous State를 어떤 Task에서 관리하는지도 명확해야 합니다. 결국 PLC Falling Edge는 ON 상태가 OFF로 바뀌는 순간을 한 번의 Trigger로 변환하는 기능이며 Sensor 종료시점, Button Release와 Sequence Event를 정확하게 처리하는 데 중요한 PLC Programming 기법입니다.