자동화설비기능사 개요

자동화설비기능사 자격개요 및 검정장비에 대한 소개를 하도록 하겠습니다. 우선은 자동화설비기능사에 대한 기본적인 내용들은 아마도 여러분들이 좀 찾아보고 이제 이 강의를 듣고 계시겠지만 자동화생산설비의 운영을 위해서 기계, 기구적 메커니즘에 제어기를 중심으로 하는 전기전자기술을 덧붙여서 효율적이고 기능적인 기계적 장치를 설계, 제작, 운영, 유지보수 이런 업무들을 수행하는 것이 바로 이 자동화설비기능사의 가장 기본이 되는 내용이라고 할 수 있습니다. 그래서 이제 지금의 자동화 현장들은 자동화가 되어 있지 않은 곳이 없을 정도로 많은 제조기반의 회사들이 자동화를 통해서 제품들을 생산하고 있고 따라서 많은 기술 인력들을 요구하고 있는 상황이고요 앞으로는 그런 자동화가 더욱더 고도화되면 될수록 그런 기술 인력들에 대한 수요가 점점 더 많아질 것이다 라고 하는 것이 대체적인 전망이라고 할 수 있습니다 자 그러면 우리가 이 자동화설비기능사를 응시하고 또 이제 합격하는 그 비율을 좀 한번 살펴보면 예전보다 일단 응시 인원들이 좀 많아진 것 같아요. 그죠 뭐 3천명대에서 이제 4천명대로 이렇게 올라왔구요 그런데 필기 합격률은 더 낮아지고 있습니다. 필기 합격률은 이전의 자료도 Q-Net에 들어가면 이전 자료도 볼 수 있는데 합격률은 오히려 예전에 더 높았는데 최근에는 합격률이 조금 더 이렇게 필기에서는 낮아지고 있긴 하지만 실기 같은 경우는 합격률이 78% 정도까지 올라왔어요. 그러니까 필기만 합격을 하면 실기는 비교적 무난하게 합격할 수 있는 그런 시험이다 이렇게 보시면 되겠죠. 그래서 필기는 어쨌거나 여러분들이 교재를 통해서 스스로 좀 공부를 하시면 해나갈 수가 있는데 물론 이게 이제 비전공자들에게는 어려울 수 있겠지만 우리가 이제 전기전자 분야라든가 또는 기계 자동화 분야 쪽에 조금이라도 공부를 해본 사람들은 그렇게 어렵지 않게 할 수 있을 거고요 이게 기능사다 보니까 또 이론적인 내용이 그렇게 어렵지만은 않습니다. 다만 이렇게 합격률이 낮아지는 이유는 그만큼 응시하는 인원이 많아지기 때문에 상대적으로 합격률이 좀 낮아지는 것이 아닌가 라는 그런 생각이 듭니다 자 그렇다면 이제 실제로 이 기능사 검정을 할 때 어떤 장비를 사용하는지 볼 건데요. 우선 여러분들 아시겠지만 크게 이제 두 과목으로 나누어져 있습니다. 하나는 CAD고요 또 하나는 PLC 프로그램입니다. 그래서 CAD는 그냥 컴퓨터에 깔려져 있는 그 프로그램을 이용해서 이제 시험을 보면 되는 거구요. PLC 제어는 이제 장비를 사용하게 되는데 그게 바로 이제 화면에 보고 있는 이런 형태의 장비가 되겠습니다. 간단하게 한번 소개를 하면 우선은 어떤 물건을 공급할 수 있는 공급 공정이 있어요. 실제로 쌓여져 있는 어떤 물건을 순차적으로 하나씩 공급을 하는 겁니다. 그리고나서 가공공정에서는 여기에 모터가 붙어서 드릴 가공 모터가 내려왔다가 올라가는 형식으로 작동을 하는데 실제로 가공을 하는 건 아니에요. 모터가 도는 모양만 내고 있는 겁니다. 그래서 실린더가 내려왔다가 올라가고 그렇게 해서 가공이 끝났다고 가정을 하고요. 그 다음에 여기에 있는 이송실린더 이송공정을 통해서 물건을 컨베이어 쪽으로 밀어주는 겁니다 그러면 컨베이어가 돌기 시작하고 여기에 있는 센서 모듈을 지나서 이렇게 지나가면서 배출공정을 통해서 배출이 되거나 컨베이어 중간에서 배출이 되거나 아니면 컨베이어 끝단으로 흘러가거나 이렇게 두 가지의 흐름으로 분기가 되도록 되어 있는 거예요. 그래서 이걸 배출공정이다 라고 이렇게 이야기를 하는 거고요 이런 것들이 거의 대부분 보시면 아시겠지만 실린더라고 하는 이런 공압 장치들을 이용해서 물건을 이송하는 겁니다. 거의 대부분 실린더가 하나, 둘, 셋, 네 개가 사용되고 있고 그 다음에 모터로 제어되는 것은 컨베이어와 드릴 모터 이렇게 모터는 두 개가 사용되고 있죠 그리고 중간중간에 센서들이 붙어있구요. 그 다음에 타워램프를 통해서 장비 상태를 나타내는 이런 장치들이 구성되어져 있습니다 제어부를 보시면은 우선 PLC가 있구요. 여기서 지금 이미지에서 보고 있는 것은 미쓰비시라고 하는 회사의 PLC입니다. 미쓰비시 PLC로 제어를 하고 있는 거고 오른쪽에는 OP 패널이라고 해서 이 장비의 모든 I/O들이 지금 여기에 다 연결이 되어 있는 거예요. 그래서 PLC의 I/O와 장비의 I/O를 입력은 입력으로 출력은 출력으로 이렇게 연결을 해서 제어를 하도록 되어 있는 겁니다 연결을 할 때는 우리가 소위 말하는 바나나잭이라고 하는 걸 이용해서 연결을 하는 겁니다. 조금 더 상세하게 한번 살펴보겠습니다 앞에서 이야기 했지만 공급실린더를 통해서 여기 이제 타워 매거진 매거진이라고 이야기를 합니다. 타워형 매거진 여기에 이제 원형 공작물이 이렇게 적층되어 있습니다. 쌓여있을 때 밀어서 하나씩 공급을 하고 드릴 가공실린더를 통해서 가공을 하고 이송실린더로 컨베이어 쪽으로 밀어주고 컨베이어를 통해서 쭉 흘러오면서 센서로 금속이냐 비금속이냐를 판별을 합니다. 그래서 이것을 배출실린더로 밀어낼 것인가 아니면 컨베이어 끝단으로 보낼 것인가 이게 하나의 큰 공정의 흐름이라고 할 수 있습니다 자 우리가 이제 조금 앞에서 봤던 장비의 형태와는 좀 다르죠. 그러니까 앞에 봤던 장비 요 장비는 지금 뒤쪽에 이렇게 PLC와 OP 패널이 세워져 있는 형태로 되어져 있는데 또 간혹 어떤 곳에는 이렇게 PLC와 OP가 앞쪽에 이렇게 배치되어 있는 경우도 있습니다. 그리고 지금 현재 요 사진은 미쓰비시 PLC가 아니라 LS PLC를 가지고 지금 적용한 사례를 보고 있는 거죠. 그래서 이제 이거는 학교마다 어떤 곳은 미쓰비시가 있고 어떤 곳은 LS가 있는데 거의 대부분 지금까지 기능사 검정장비는 LS PLC를 이용하는 경우가 많았어요. 우리나라에 LS 일렉트릭이라고 하는 회사의 제품을 사용하는데 근데 이제 워낙 자동화 현장에서는 미쓰비시 PLC를 많이 쓰다 보니까 최근에는 미쓰비시 PLC를 가지고 장치를 구성하는 그런 학교들도 고등학교들도 많이 이제 생기고 있죠 이번 과정은 미쓰비시 PLC를 이용하기 때문에 PLC는 미쓰비시라고 생각하시면 됩니다 자 조금 더 세부적으로 공급 모듈부터 한번 볼게요. 이 공급 모듈은 우리가 이제 실린더로 구성되어 있는데 이 실린더의 공압회로를 보게 되면 복동 실린더가 있고 그 다음에 이 실린더를 제어하는 밸브는 양솔이라고 하는 솔레노이드 밸브를 이용합니다. 그러니까 이 솔레노이드 밸브가 어떤 것은 한쪽에만 솔레노이드가 붙어 있는 편솔이라고 하는 게 있고요 이렇게 양쪽에 다 솔레노이드가 붙어 있는 양솔이라고 하는 게 있어요 그래서 이 양솔 같은 경우는 이 솔레노이드 지금 1번에다가 신호를 주게 되면 밸브가 전환되고 실린더가 전진하게 되는데 전기신호가 끊어져도 이 밸브는 마지막 상태를 유지하게 됩니다. 그래서 실린더는 전진 상태를 계속 유지하고 있는 거예요. 그래서 이 실린더를 후진시키기 위해서는 솔레노이드 2번에다가 전기신호를 줘야지만 실린더가 후진할 수 있어요. 물론 이걸 움직이게끔 하는 것은 공압이죠 압축 공기를 이용해서 움직이는데 이 밸브를 제어하는 것은 전기신호를 가지고 제어를 하는 겁니다. 그래서 밸브를 움직여서 결국은 실린더가 전진하거나 후진할 수 있도록 해주는 거고요 이 위에 보면 CS1, CS2라고 이렇게 표기를 해놨는데 얘네들은 뭐냐면 센서입니다. 이 실린더에 붙어있는 센서 지금 여기 보시면 실린더가 있고 위에 뭔가 붙어있는 게 보이시죠. 이게 센서라고 할 수 있어요. 얘네들의 역할은 이 실린더가 전진했는지 아니면 후진했는지 그걸 감지하는 센서라고 할 수 있어요. 여기 밑에 붙어있는 것들은 일방향 유량조절 밸브라고 해서 실린더의 전진과 후진 속도를 조절하는 건데 이 밸브들은 이것도 일종의 밸브인데 이 실린더에 보시면 일체형으로 붙어 있죠. 공압호스가 연결되어져 있는 피팅 부분에 조그만 나사처럼 붙어 있습니다. 이걸 통해서 실린더의 전후진 속도를 조절하게끔 되어져 있는데 아마 여러분들은 시험장에서 이걸 만질 일은 거의 없을 겁니다. 이것은 거의 그냥 고정된 형태로 있기 때문에 이걸 굳이 건드릴 필요는 가공모듈, 이 뒤쪽에 있는 부분인데 이미지상으로는 이렇게 생겼어요. 실린더가 올라왔다 내려왔다 하면서 결국은 여기에 붙어 있는 드릴모터가 같이 위아래로 움직일 수 있도록 만들어져 있는 거죠. 그래서 초기 상태는 이 가공실린더는 위로 올라가 있습니다 그래야지만 공작물이 아래쪽으로 쏙 들어올 수 있게 되죠. 그래서 초기 상태는 올라가 있는 상태가 되는 거예요. 그래서 올라가는 상태는 사실은 여기서 실린더는 이렇게 로드가 빠져 있는 모습인데 그냥 우리가 이해하기 쉽도록 후진되어 있다고 보시면 되는 거예요. 올라가 있는 상태가 이제 후진되어 있는 상태다 그리고 얘는 지금 현재 편솔로 이루어져 있습니다. 그래서 솔레노이드에 전기신호를 주면 이 실린더가 내려오는 거죠. 이 가공모터가 내려오는 겁니다. 하강하는 거예요. 그리고 전기신호를 끊으면 스프링에 의해서 밸브가 원위치로 돌아오죠. 그래서 실린더도 원위치로 돌아오게 되는 겁니다. 그래서 다시 말하면 전기신호를 인가하면 하강하고 전기신호를 해제하면 다시 상승하게 되어 있어요. 그 다음에 이 가공모터는 우리가 단순하게 릴레이를 통해서 전기신호를 인가하면 얘는 윙하고 회전을 하게 됩니다 자 그 다음에 이제 여기에 이송실린더 이송모듈이 있죠. 그래서 가공이 끝난 것을 이제 컨베이어 쪽으로 밀어주는 역할을 하는 거에요. 얘도 마찬가지로 편솔로 이루어져 있습니다. 편솔 자 그 다음에 배출실린더 배출실린더는 여기서 금속, 비금속을 판별을 해서 금속을 배출을 하든지 아니면 비금속을 배출을 하든지 둘 중에 하나를 배출을 하는 거예요. 이건 문제의 조건에 따라서 달라지겠죠. 그리고 배출실린더도 마찬가지로 편솔로 이루어져 있습니다. 이렇게 해서 솔레노이드 밸브 자체는 모두 5개를 쓰는 거죠. 공급실린더는 2개를 쓰는 거고 나머지는 다 1개씩 쓰는 겁니다 자 컨베이어 모듈이 있구요. 컨베이어 모듈에는 모터가 붙어 있어서 그냥 모터를 구동하면 한쪽 방향으로만 쭉 흘러 가도록 되어 있는 거구요. 그 다음에 이제 컨베이어에는 센서 모듈이 붙어 있습니다. 센서 모듈 센서 모듈에는 세 종류의 센서들이 붙어 있는데 얘네들의 기능이 다르게 되어 있어요. 자 어떻게 되어 있느냐 공작물이 왼쪽 아래에서 흘러간다고 봤을 때 이 위에는 이렇게 생긴 센서가 있는데 얘가 뭐냐면 용량형 센서라고 하는 거예요. 용량형 근접 센서라고 보통 그렇게 이야기하죠. 그래서 이 용량형 센서는 금속이나 비금속 모두를 다 판별할 수 있어요 그래서 실제적으로 원래 이 세 종류의 센서를 처음에 사용할 때는 이렇게 알루미늄 소재의 재질 알루미늄 공작물 그리고 플라스틱 중에 흑색 공작물 그리고 플라스틱 중에 백색 공작물 뭐 이런식으로 구분이 되어져 있었는데 지금은 흑색은 쓰지 않습니다. 흑색과 백색을 구분하지 않아요 그래서 그냥 알루미늄에 금속 재질 하나 그다음에 비금속 플라스틱 재질 파란색이라든가 아니면 하얀색이라든가 이런 그냥 플라스틱 재질 이 두 종류만 이제 우리가 판별을 하면 되는 거예요. 그래서 용량형 센서는 결국은 뭐냐면 물체가 지금 현재 여기를 지나갔다 라고 하는 걸 판별을 하는 거예요 모두 다 반응을 하니까 용량형은 그걸 목적으로 해서 사용하는 거고 유도형 센서라고 하는 게 있습니다. 유도형 센서는 보통 앞쪽에 이렇게 붙어 있는데 유도형 센서 같은 경우는 금속에만 반응하는 센서예요. 그래서 알루미늄은 검출을 할 수 있고 나머지 플라스틱은 검출을 할 수 없습니다 그래서 유도형 센서를 이용해서 아 여기에 지금 금속이 지나갔구나 라고 하는 것을 알 수 있는 거죠 그 다음에 이제 과거에 이렇게 광전형 센서 광센서라고 하는 것을 뒤쪽에다 붙여놔서 이 광센서는 흑색과 백색을 구분할 수 있도록 이렇게 사용을 했었는데 지금은 문제에서 이 광센서를 사용하지 않습니다. 그러니까 흑색과 백색을 구분하는 그런 문제는 없어요. 그래서 지금은 우리가 용량형 센서와 유도형 센서 두 가지만을 이용해서 금속이냐 비금속이냐만을 판별을 하시면 되는 겁니다 구분을 해주시면 되는 거예요 자 그 다음에 PLC 제어부를 보시게 되면 물론 지금은 LS PLC이긴 하지만 미쓰비시 PLC도 결국 보시면 다 똑같이 생겼습니다. 앞쪽에 파워 모듈이라고 하는게 있구요. 파워는 AC 전원을 받아서 내부에서 사용하는 DC 전원으로 변환해 주는 거에요. 우리가 컴퓨터에도 파워가 있잖아요. 그런 것처럼 내부적인 파워를 사용하는 겁니다. 그래서 파워 모듈이 앞에 붙어있고 그 다음에 CPU가 있죠 CPU가 있구요. 그 다음에 디지털 인풋 그 다음에 디지털 아웃풋 이렇게 붙어 있는데 이 디지털 인풋에 사용하는 그 점수 우리가 이제 이게 몇 포인트 몇 점이냐 이렇게 용어를 사용하는데 어떤 것들은 16점짜리를 사용하는 게 있구요. 또 어떤 것들은 32점짜리를 사용하는 게 있어요 그래서 16점짜리 같은 경우는 지금 현재 이미지는 16점이죠. 32점이 아니고 이미지는 16점으로 이렇게 지금 이제 사진이 되어 있지만 실제로 여러분들이 학교에 가 보시면 16점으로 되어 있는 것도 있지만 32점짜리가 붙어 있는 것도 있어요. 그럼 이제 이게 16점이냐 32점이냐에 따라서 뭐가 달라지냐면 어드레스가 달라지는 거예요 보통 시작하는 어드레스는 0번부터 시작하지만 그 다음에 붙어 있는 출력은 16점이 아니라 만약에 32점이라면 그 앞에서 사용하고 있는 32점을 건너뛴 다음에 어드레스를 사용하기 때문에 출력의 어드레스가 달라집니다 그래서 예를 들어서 미쓰비시 기준으로 한번 보게 되면 입력은 보통 이제 X로 시작합니다. X00 부터 이렇게 시작을 하는데 16점 이면은 X, 16진수이기 때문에 X0F 거든요. 16점이라면 근데 이게 만약에 32점이다 그러면 그 다음 X10부터 시작해서 X1F까지를 점유하게 되죠 그 다음에 출력 어드레스는 그럼 어떻게 되느냐 출력 어드레스는 Y, 그 다음 어드레스는 뭐죠? 20이죠 20부터 Y, 2F겠지만 이게 만약에 32점이라면 Y, 30부터 Y, 30부터 3F까지 차지하게 되는 겁니다 이게 이제 32점인 경우죠 입력 32 출력 32 32점인 경우죠 우리가 16점짜리 모듈을 만약에 사용한다 16점짜리 모듈을 사용하는 경우는 어드레스가 이렇게 되요 입력이 0부터 0F까지 16점 그리고 그 다음은 10부터 시작이 되죠 10부터 1F 이렇게 되는 겁니다 그러니까 어드레스가 서로 달라지는 거예요 16점일 때는 0부터 0F 출력은 Y10부터 1F가 되고 32점 모듈을 사용할 때는 X는 00부터 1F 그 다음에 출력은 20부터 3F가 되는 거죠 그래서 출력의 어드레스가 이렇게 달라지지만 우리가 이제 강의에서는 일단 32점 기준으로 할 겁니다 32점 기준으로 하지만 이제 어드레스가 어떻게 달라진다라고 하는 것은 여러분들이 기본적으로 알고 있어야 되는 거죠 이거는 이제 우리 강의할 때 다시 한번 또 어드레스와 관련해서 설명을 하게 될 겁니다 그래서 실제로 연결을 할 때는 PLC의 입력이 이렇게 순서대로 쭉 있으니까 이제 우리가 배선을 해야 되겠죠 그래서 실린더의 센서와 같은 것들은 여기 인풋이라고 똑같은 색깔이죠 인풋이라고 되어 있는 곳에 하나씩 하나씩 연결을 하는 겁니다 어떤 순서로 연결을 하느냐 우리가 입출력 어드레스라고 하는 게 있어요 할당표라고 하는 게 있어요 할당표 그 할당표를 보고 하나씩 하나씩 이렇게 연결을 해주시면 돼요 그 다음에 PLC의 출력은 이 장비 쪽의 출력부 솔레노이드라든가 모터라든가 램프 쪽에 연결을 하는 거죠 이렇게 하나씩 하나씩 연결을 해주시면 돼요 마찬가지로 우리가 I/O 리스트를 보고 그 순서에 맞춰서 연결을 해주시면 되는 겁니다 그 다음에 사용하는 스위치는 보통 이렇게 4개를 사용합니다 PB1, PB2, PB3 그리고 비상정지 스위치입니다 이 비상정지 스위치는 보통 B접점을 사용을 하죠 그러니까 일반적인 푸시 버튼은 A접점을 사용하는 거예요 누르면 접점이 붙는 NO타입의 A접점이죠 하지만 비상 스위치는 평상시에 붙어 있다가 누르면 떨어지는 접점 B접점이라고 하죠 NC접점이라고도 하고 B접점이라고도 하는데 그 B접점을 이용하고 있습니다 그래서 이것도 나중에 프로그램을 할 때 한 번 더 설명을 하도록 하겠습니다