4.C#을 활용한 PLC 통합 및 제어 시스템 구축, C#으로 PLC와 통신하는 방법 및 예제

제조업에서 PLC(Programmable Logic Controller)는 자동화 시스템의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. C#은 강력한 기능과 유연성을 갖춘 프로그래밍 언어로, PLC와의 통합 및 제어 시스템을 구축하는 데 적합합니다. 이 글에서는 C#을 활용하여 PLC와 통신하는 방법 및 실제 예제를 통해 시스템 구축 과정에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

1. PLC란 무엇인가?

PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)는 산업 환경에서 자동화 장치 및 시스템을 제어하기 위해 설계된 디지털 컴퓨터입니다. PLC는 재설정 가능한 메모리와 프로그래밍을 통해 다양한 논리적, 반응적 작업을 처리할 수 있습니다. 기본적으로, PLC는 센서 및 환경 변화에 반응하여 기계의 상태를 감시하고 제어하는 역할을 합니다.

2. C#을 사용하는 이유

C#은 Microsoft에서 개발한 객체 지향 프로그래밍 언어로, Windows 플랫폼에서 실행되는 응용 프로그램을 쉽게 개발할 수 있습니다. C#을 PLC 통합 및 제어 시스템에 사용하는 이유는 다음과 같습니다:

강력한 라이브러리 지원: C#은 다양한 기능을 제공하는 라이브러리가 많아 PLC와의 통신을 쉽게 구현할 수 있습니다.
비주얼 스튜디오 통합: Microsoft Visual Studio를 통한 직관적인 개발 환경을 제공합니다.
전문적인 지원: C# 커뮤니티가 넓고, 다양한 문서와 자습서가 있어 학습이 용이합니다.

3. PLC와 C# 간 통신 방법

C#에서 PLC와 통신하기 위해서는 일반적으로 몇 가지 프로토콜을 사용합니다. 가장 많이 사용되는 프로토콜 중 몇 가지는 다음과 같습니다:

OPC UA (OLE for Process Control Unified Architecture): 다양한 장비와 시스템 간의 통신을 표준화한 프로토콜입니다.
Modbus: 주로 산업자동화 시스템에서 사용하는 간단한 프로토콜로, C#에서 구현하기 용이합니다.
Ethernet/IP: Ethernet을 기반으로 한 산업 자동화 프로토콜입니다.

C#에서 PLC와의 통신을 위해서는 해당 프로토콜에 맞는 라이브러리를 사용해야 합니다. 예를 들어, Modbus 통신을 구현할 때는 NModbus 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

4. C#을 이용한 PLC 제어 시스템 구축 예제

예제: Modbus를 이용한 PLC와의 통신

이 예제에서는 Modbus TCP/IP 프로토콜을 사용하여 C#에서 PLC를 제어하는 방법을 설명합니다. 다음 과정을 통해 예제를 구성합니다:

1. 필요한 NuGet 패키지 설치
2. PLC와의 연결
3. 데이터 읽기 및 쓰기

1. NuGet 패키지 설치

Visual Studio에서 새 프로젝트를 생성한 후, NModbus4 패키지를 설치합니다. 이는 NuGet 패키지 관리자를 통해 가능합니다.

Install-Package NModbus4

2. PLC와의 연결

Modbus TCP/IP를 사용하여 PLC와 연결합니다. 다음은 PLC에 연결하기 위한 기본 코드입니다:


using System;
using System.Net.Sockets;
using Modbus.Device;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // PLC의 IP 주소와 포트
        string ipAddress = "192.168.1.1";
        int port = 502;

        // TCP 클라이언트 생성
        TcpClient client = new TcpClient(ipAddress, port);
        ModbusIpMaster master = ModbusIpMaster.CreateIp(client);

        // PLC와의 통신 코드
        // ...
    }
}

3. 데이터 읽기 및 쓰기

이제 PLC와 연결 되었다면 실제 데이터를 읽고 쓸 수 있습니다. 예를 들어, PLC의 홀드 레지스터에서 데이터를 읽고, 특정 레지스터에 값을 쓸 수 있습니다.


// 데이터 읽기
ushort[] holdingRegisters = master.ReadHoldingRegisters(0, 1);
Console.WriteLine("Holding Register 0: " + holdingRegisters[0]);

// 데이터 쓰기
master.WriteSingleRegister(0, 12345);
Console.WriteLine("Write to Holding Register 0: 12345");

5. 예제 코드 전체


using System;
using System.Net.Sockets;
using Modbus.Device;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // PLC의 IP 주소와 포트
        string ipAddress = "192.168.1.1";
        int port = 502;

        // TCP 클라이언트 생성
        TcpClient client = new TcpClient(ipAddress, port);
        ModbusIpMaster master = ModbusIpMaster.CreateIp(client);

        // 데이터 읽기
        ushort[] holdingRegisters = master.ReadHoldingRegisters(0, 1);
        Console.WriteLine("Holding Register 0: " + holdingRegisters[0]);

        // 데이터 쓰기
        master.WriteSingleRegister(0, 12345);
        Console.WriteLine("Write to Holding Register 0: 12345");
    }
}

6. 결론

C#을 사용하여 PLC와 통신하는 방법을 살펴보았습니다. Modbus TCP/IP 프로토콜을 통해 실질적인 예제 코드를 구현하여 PLC 데이터를 읽고 쓸 수 있음을 확인했습니다. 이와 같은 접근 방식을 통해 효율적인 제조 실행 시스템과 스마트 팩토리를 구축할 수 있습니다. 향후 다양한 프로토콜과 기술을 활용하여 더욱 발전된 시스템 통합을 이루길 기대합니다.