01. 자동화설비(구 생산자동화) 기능사 개요

강의 대본

생산자동화 기능사 자격개요에 대해서 먼저 알아보도록 하겠습니다. 생산자동화라고 하는 시험이 고등학교 레벨에서 많이 치러지고 있는데 여기 나와 있는 자료는 큐넷에서 가져온 자료고요. 19년도 통계를 보게 되면 응시를 4,300여 명이 했고 합격률이 40% 정도 나오네요 39.1%로 나오고 있습니다. 평균 한 40% 정도 필기 합격률. 그리고 실기 같은 경우는 합격률이 70 에서 부터 80 정도 이렇게 나오죠. 평균 75% 정도 보면 될 것 같습니다. 75% 정도. 그래서 오히려 실기는 그렇게 어렵지 않다고 생각이 되고요. 다만 필기 같은 경우는 어쨌거나 이론적인 그런 문제들을 다뤄야 하기 때문에 여기서는 합격률이 낮은 편이긴 하지만 어쨌거나 하면 안 될 것은 없습니다. 누구나 다 도전하면 충분히 할 수 있도록 만들어 놓은 것이 자격증이기 때문에 열심히 하시면 충분히 필기와 실기까지 다 해 나갈 수 있을 거라고 생각이 됩니다. 자 이번에는 검정장비에 대해서 알아보겠습니다. 사실 앞에서 이야기한 필기는 여러분들이 교재를 하나를 구매를 하셔서 기출문제들을 쭉 풀어보시고 핵심 요약된 부분들을 계속해서 보시면 충분히 해 나아갈 수 있을 거라고 생각이 되고요. 이제 가장 문제가 이 실기인데 실기에서 CAD나 PLC 두 가지로 나눠져 있는데 CAD는 여러분들이 CAD 소프트웨어를 이용해서 하는 것이니까 별도의 강좌를 보시면 될 것 같고 PLC 같은 경우는 결국 그 검정을 치르는 그러니까 시험을 치르는 그 장소에 있는 PLC 기종이 어떤 것 인지 알아야 될 필요가 있습니다. 왜냐하면 PLC 종류가 다르면 사용하는 소프트웨어가 다릅니다. 그래서 소프트웨어들이 다르게 되면 어떤 한가지 모델을 가지고 준비했을 때 또 사용할 수 없는 또는 내가 프로그램을 사용하는 데 어려운 부분들이 분명히 생기기 때문에 내가 이제 검정을 치르고자 하는 장소의 PLC가 어떤 기종인지 반드시 알고 준비를 해야 한다는 겁니다. 이 강좌를 통해서 다룰 것은 LS산전에서 나오는 XBC라고 하는 PLC를 다룰 겁니다. 상세한 차이점들을 후반부에 다시 한번 설명하겠습니다. 자 이게 생산자동화 기능사 검정용 장비입니다. 앞에서부터 이렇게 물건을 공급해주는 실린더로 구성된 공급 장치가 있고 물건을 공급하고 가공공정으로 드릴링을 하는 가공공정이 있고 물론 실제 드릴을 하는 것은 아니고 시뮬레이션하는 겁니다. 그 다음에 드릴 가공이 완료된 공정물을 다시 컨베이어 쪽으로 밀어주는 공정이 있고 컨베이어를 타고 공정물이 흘러갈 때 센서에 의해서 금속이냐 비금속이냐를 판별을 하 문제의 조건에 따라서 금속이든 비금속이든 배출을 하고 한 쪽은 끝으로 흘러갈 수 있도록 만들어져있는 장비입니다. 그 다음에 앞쪽에 보시면 PLC모듈이 하나가 있고 그다음에 한쪽에는 OP 패널이라고 해서 스위치라던가 이런 것들이 준비 돼 있습니다. 조금 구체적으로 한번 살펴보면 지금 해당하는 각 엑추에이터? 거의 대부분 다 실린더로 이루어져 있습니다. 공합 실린더 입니다. 밀어주고 또 후퇴하고 전진과 후진을 반복하는 그런 엑추에이터죠.? 그리고 이 실린더 위에 센서가 붙어있어서 전진했는지 후진했는지를 알 수 있는 그런 가장 기본적인 공합 실린더의 구조로 되어 있습니다. 그다음에 가공실린더도 마찬가지죠. 가공실린더도 위아래로 오르락내리락 할 수 있는 이런 실린더 구조로 되어있고, 그 앞에 DC 모터로 되어있는 가공 드릴이 하나 붙어있습니다. 이송실린더도 마찬가지로 전, 후진으로 움직일 수 있도록 되어있고요. 그다음에 컨베이어를 타고 흘러가는데 이 컨베이어도 이건 다 DC 모터로 구동이 되는 겁니다. 컨베이어를 타고 한쪽 방향으로 쭉 흘러가게 돼 있고요. 이 센서 모듈에서 세 가지 근접 센서를 이용해서 판별하는데 실제적으로는 두 가지만을 이용합니다. 두 가지만을 이용해서 금속이냐 비금속이냐 이렇게 두 가지를 구분하게 돼 있고요. 그래서 문제의 조건에 따라서 이젝트 실린더 이것을 배출 실린더라고 하시면 되는데. 이 배출 실린더를 이용해서 밀어내거나 아니면 흘려보내거나 이런 동작을 하게 되고. 그다음에 한쪽에 타워 램프가 있습니다. 타워 램프에는 세 가지 색상의 램프가 올라와 있습니다. 이 앞에 있는 게 공급모듈이고 공압회로를 잘 보시면 이 공급실린더만 양 솔레노이드 밸브를 쓰고 있습니다. 자 솔레노이드가 양쪽에 있죠. 그래서 이걸 양 솔레노이드라고 합니다. 양 솔레노이드의 특징은 이 쪽에다가 신호를 주면 밸브가 전환이 되고 신호가 없어져도 그 전환된 상태를 유지한다는 거죠. 그래서 여러분들이 프로그램을 하다가 잘못하거나 실수를 했을 때 실린더가 전진 되어있는 경우가 있습니다. PLC를 껐다가 켜도 실린더가 자동으로 후진하지 않습니다. 프로그램 하지 않는 이상은. 그래서 전진된 상태가 유지가 되어있다면 그럴 때는 당황하지 마시고 이 쪽에 보시면 밸브 모듈이 있죠. 벨브 모듈에 제일 앞쪽에 있는 게 이렇게 솔레노이드가 양쪽에 있습니다. 이게 바로 양솔이죠. 그래서 한쪽에 있는 조그마한 수동 버튼이 있는데 여기를 볼펜으로 한번 탁 눌러주시면 반대쪽으로 후진할 수 있도록 돼 있습니다. 자 그래서 이 부분을 꼭 기억하시고. 항상 장비가 시작될 때는 초기 상태가 되어야 한다. 초기 상태라고 하면 실린더가 후진돼있는 상태죠. 이런 것들을 잘 기억하시고 나중에 프로그램을 같이하도록 하겠습니다. 자 그다음 가공모듈인데 앞에서 이야기했던 것처럼 실린더가 상하로 움직이는 구조로 되어있고 DC모터가 붙어있는 구조 이것은 편솔입니다. 이 공급모듈을 제외한 나머지 실린더들은 다 편솔을 씁니다. 한쪽에만 솔레노이드가 있습니다. 전기 신호를 주면은 밸브가 전환이 돼서 실린더가 전진하고 전기 신호를 차단하면 다시 자동으로 밸브가 원위치 되서 실린더도 후진하는 그런 방식으로 동작을 합니다. 자 이송모듈이고요. 그다음에 배출모듈이라고 하죠. 그다음에 컨베이어는 DC모터로 움직이고 한쪽 방향으로만 흘러가도록 돼 있고요. 그다음에 센서모듈은 이런 식으로 세 개의 센서가 붙어있는데 세 개의 센서모듈의 역할은 세 개 센서를 조합해서 이것이 금속이냐 비금속이냐 판별을 하고 흑색이냐 백색이냐를 판별할 수도 있습니다. 하지만 시험에서는 일반적으로 금속과 비금속만을 판별하기 때문에 광전형 센서는 사용하지 않습니다. 그래서 용량형 센서와 유도형 센서. 용량형은 모든 물체에 다 반응을 하는 거죠. 공정물 자체가 알루미늄 재질이 있고 플라스틱 재질이 있는데 이것이 알루미늄일 때 금속이라고 이야기를 합니다. 그래서 용량형은 금속, 비금속에 모두 반응하고 유도형 센서는 금속에만 반응을 하죠. 알루미늄 금속에만 반응하고 나머지는 반응하지 않기 때문에 두 개의 센서를 이용해서 금속과 비금속 판별하는 것입니다. 이제 사용하는 PLC하고 플레이팅 모듈을 보게 되면 PLC 종류가 우선 LS산전 것을 기준으로 봤을 때 XGK라고 하면 이렇게 파워, CPU, 디지털 출력이 별도의 카드 형태로 모듈의 형태로 되어있는 구조의 PLC입니다. 여기에 나와 있는 것들은 PLC의 입력, 그다음에 밑에는 PLC의 출력이죠. 그다음에 오퍼레이션 모듈에 보면 장비에서 나와 있는 CS1, 2, 3 그러니까 실린더의 센서들 스위치들, 이런 것들을 연결할 수 있는 입력 요소들이 있고. 그다음에 솔레노이드 밸브를 연결할 수 있는 출력 요소들이 있습니다. 램프, 모터 이런 것들은 다 출력이죠. 그래서 출력을 연결할 수 있는 바나나잭이 이렇게 연결 돼있습니다. 그래서 입력은 입력으로 출력은 출력으로 연결을 하는 거죠. 연결하는 것은 I/O list라고 하는 것에 의해서 각각 연결을 해주게 됩니다. 그다음에 이쪽에 있는 것은 컨베이어 속도를 조절하는 것이고요. 한쪽에 있는 거는 카운터를 나타내기 위함인데 사실 잘 사용하지 않고. 속도 같은 경우도 거의 세팅 돼 있는 대로 쓰기 때문에 크게 조절할 일이 없을 거라고 생각이 됩니다. 그다음에 이제 이 PLC는 LS산전의 XBC 타입입니다. 이렇게 컴팩트 형의 PLC죠. 주로 고등학교에서는 LS산전의 PLC를 많이 쓰기 때문에 이렇게 XBC아니면 앞에서 보셨던 XGK인데 사실 프로그램 하는 방식은 뭐 동일하기 때문에 큰 차이는 없을 겁니다. 다만 이게 XBC가 아니고 XEC라면 이게 프로그램 방식이 다릅니다. 또 아까 XGT 대신에 XGI라고 하는 모델이 만약에 들어가 있다면 그것도 프로그램 방식이 조금 다릅니다. 그러니까 XBC와 XEC는 모양은 똑같이 생겼지만 이 CPU의 아래쪽에 모델명이 나와 있는데 그 모델명을 잘 확인을 하시면 이게 XBC인지 XEC인지를 확인할 수가 있고요. 또 앞에 보여드렸던 이 PLC에서도 여기 CPU가 있는데 이 CPU의 위쪽에 보시면 이것이 XGK인지 아니면 XGI인지 확인을 할 수가 있습니다. 그래서 이게 XGK이냐 XGI냐 아니면 XBC냐 XEC냐에 따라서 프로그램 방식이 달라지기 때문에 그것은 별도의 설명을 참고를 해주시기를 바랍니다. 강좌에서는 XBC 기준으로 하려고 합니다. 왜냐하면 XBC로 되어있는 기종들이 가장 많기 때문에 이걸로 설명을 진행하려고 합니다. 문제 유형을 한 번 볼까요 어떤 식으로 BPH? 문제가 나오는지 여러분들이 어느 정도 PLC라고 하는 것에 대해서 한번 경험해 보신 분들은 사실 변이단계선도라던가 실린더 또는 램프의 제어에 있어서 조금 익숙하겠지만 만약 여러분들이 전혀 이런 부분들을 접해보지 않았다면 정말 기초부터 한 단계 한 단계 밟아 나가야 합니다. 그래서 이 변위단계선도라는 것이 각 각 실린더 1, 2, 3, 4 이런 동작하는 요소들 그다음에 램프들 이런 것들이 어떤 순서로 어떻게 조작이 되어야 하는지를 보여주는 하나의 차트라고 할 수 있습니다. 그래서 예를 들어서 푸쉬버튼 1을 눌렀을 때 실린더가 먼저 전진하고 그 때 실린더 3도 같이 전진하고 얘는 전진 상태를 유지하는 것이고 실린더1은 바로 후진하는 내용입니다. 자 이렇게 쭉 진행 될 때 이 세 번째 스텝에서 녹색 램프가 들어오게 되고 다섯 번째 스텝에서는 황색 램프가 들어오고 이런 변위단계선도대로 기본 동작이 되어야 한다는 것이죠. 자 그다음에 응용 동작은 실제로 이제 공정물을 가지고 단속이라고 하는 하나의 싱글 사이클을 움직이는 레벨의 프로그램입니다. 처음에 이제 램프 동작들을 주고 PB2 스위치를 눌렀을 때 물건을 하나 공급해서 이렇게 판별을 하고 금속이면 황색 램프 비금속이면 또 다른 램프를 문제의 조건에 따라서 어떤 것은 램프를 0.5초 간격으로 점멸을 하기도 하고 비금속일 때는 계속해서 점등하기도 한다 이런 식으로 그때그때 달라지는 내용들이죠. 하지만 전반적으로는 공급에서 판별까지 하나의 사이클 푸쉬버튼 한번 눌렀을 때 공급하고 가공하고 판별해서 램프로 표시하는 정도 이 정도가 이제 응용 동작 1이라고 할 수 있습니다. 그다음에 응용 동작 2에서는 이제 연속동작의 개념이 들어갑니다. 매거진이라고 하는 곳에 공정물이 있을 때는 연속적으로 움직이는 겁니다. 앞에서 우리가 구현했던 단속 동작을 계속해서 이어서 반복 동작을 시키는 거죠. 연속동작을 하는 겁니다. 그러다가 이제 어떤 특별한 조건이 되었을 때 비상정지같은 특별한 조건이 됐을 때는 어떻게 장비가 움직여야 되는지 부가적인 조건들이 들어가게 됩니다. 이런 것들이 어떻게 처리하면 되는지 하게 되는 거죠. 기본적으로 한 두 시간 정도의 프로그램 시간을 통해서 기본 - 응용1 - 응용2를 하나의 프로그램으로 쭉 작성해 나아가는 겁니다. 아무래도 이 PLC라고 하는 것은 결국 말 그대로 프로그램이기 때문에 이거를 할 수 있는 방법은 연습 밖에 없습니다. 계속해서 연습하시고 그리고 몇 가지 다양한 상황들 다양한 어떤 조건들을 잘 생각하면서 그 때 그때 내가 좀 수정을 하고 변화를 줄 수 있다면 자격증을 따는 데 있어서 어려움이 없으리라 생각 됩니다. 자 이렇게 해서 첫 번째 생산자동화 기능사에 대한 개요, 장비에 대한 설명 그다음에 문제 유형등에 대해서 살펴보았습니다.