제조업 현장에서 자동화 설비를 구축할 때 가장 기본이 되는 장비가 PLC(Programmable Logic Controller)입니다.

PLC는 센서에서 신호를 받아 프로그램에 따라 판단한 뒤 모터, 실린더, 밸브, 인버터 등의 장치를 제어합니다.

하지만 실제 HMI, SCADA, MES를 개발하려면 PLC의 제어 기능만 알아서는 부족합니다.

중요한 것이 바로 PLC와 외부 시스템 간의 통신입니다.

PLC 제조사마다 통신 방식이 조금씩 다르기 때문에 HMI나 MES를 개발할 때는

PLC 종류 → 통신 포트 → 프로토콜 → 메모리 주소 → 데이터형

순서로 이해하는 것이 좋습니다.

1. PLC란?

PLC는 공장 자동화를 위해 만들어진 산업용 컴퓨터입니다.

일반적인 동작 과정은 다음과 같습니다.

센서 입력
↓
PLC 입력모듈
↓
PLC 프로그램 실행
↓
조건 판단
↓
PLC 출력모듈
↓
모터·밸브·실린더 동작

예를 들어 컨베이어에 제품이 들어오면 센서가 ON되고 PLC가 이를 감지해 모터를 가동합니다.

PLC 내부 프로그램은 이러한 동작을 매우 빠른 주기로 반복합니다.

이를 일반적으로 Scan Cycle이라고 합니다.

2. PLC의 기본 구성

PLC는 일반적으로 다음 요소로 구성됩니다.

CPU

PLC 프로그램을 실행하는 핵심 장치입니다.

전원 모듈

PLC와 각 모듈에 전원을 공급합니다.

디지털 입력 DI

ON/OFF 신호를 입력받습니다.

예:

근접센서
포토센서
리미트 스위치
버튼

디지털 출력 DO

ON/OFF 방식으로 장비를 동작시킵니다.

예:

릴레이
솔레노이드 밸브
램프
모터 접촉기

아날로그 입력 AI

4~20mA, 0~10V 등의 연속적인 값을 입력받습니다.

예:

온도
압력
유량
전력
습도

아날로그 출력 AO

연속적인 제어 신호를 출력합니다.

예:

인버터 속도
밸브 개도율
온도 제어

통신 모듈

PLC와 HMI, 다른 PLC, 인버터, 서버 등을 연결합니다.

3. PLC를 크기에 따라 분류하면

PLC는 규모에 따라 크게 다음처럼 구분할 수 있습니다.

소형 PLC

작은 장비나 단독 설비에 사용합니다.

입출력 점수가 많지 않고 가격이 비교적 저렴합니다.

예:

소형 포장기
컨베이어
검사장비
단순 자동화 설비

대표적인 제품군은 다음과 같습니다.

LS ELECTRIC XGB
Mitsubishi FX / iQ-F
Siemens S7-1200
Omron CP / NX1P 계열

4. 중형 PLC

하나의 생산설비 또는 생산라인을 제어할 때 사용합니다.

통신과 네트워크 기능이 강화되어 있습니다.

예:

조립라인
자동차 부품 생산라인
자동창고
물류설비

대표적인 제품군은 다음과 같습니다.

LS ELECTRIC XGK/XGI/XGR
Mitsubishi iQ-R
Siemens S7-1500
Omron NX/NJ
Rockwell CompactLogix

5. 대형 PLC

대규모 플랜트나 복잡한 생산라인에 사용합니다.

다중 CPU, 고속 네트워크, 이중화 등의 기능을 지원합니다.

대표적으로 다음과 같은 환경에서 사용합니다.

자동차 공장
철강
발전소
화학 플랜트
반도체
대형 물류센터

대표 제품군으로는 Siemens S7-1500, Mitsubishi MELSEC iQ-R, Rockwell ControlLogix 등의 고성능 구성이 있습니다.

Siemens S7-1500은 CPU에 PROFINET 통신 인터페이스를 통합하고 있습니다.

6. 국내에서 많이 접하는 PLC 제조사

제조현장에서 자주 접하게 되는 PLC 제조사를 정리하면 다음과 같습니다.

제조사국가주요 PLC

LS ELECTRIC	한국	XGB, XGK, XGI, XGR
Mitsubishi Electric	일본	FX, iQ-F, Q, L, iQ-R
Omron	일본	CP, CJ, NJ, NX
Siemens	독일	S7-1200, S7-1500
Rockwell Automation	미국	CompactLogix, ControlLogix
Schneider Electric	프랑스	Modicon
Panasonic	일본	FP 계열
Keyence	일본	KV 계열

국내 중소 제조업 현장에서는 LS ELECTRIC과 Mitsubishi PLC를 상당히 자주 접하게 됩니다.

7. PLC 통신이 필요한 이유

PLC만으로도 설비는 동작할 수 있습니다.

하지만 생산현장을 관리하려면 외부 프로그램과 데이터를 주고받아야 합니다.

예를 들어

PLC
↕
HMI
↕
SCADA
↕
MES
↕
ERP

형태로 연결할 수 있습니다.

PLC에서 MES로 전달할 수 있는 데이터는 다음과 같습니다.

설비 가동상태
생산수량
불량수량
LOT 번호
작업지시번호
온도
압력
전력량
사이클타임
알람
설비정지시간

반대로 MES에서 PLC로

작업지시
품목코드
목표수량
레시피
작업조건

등을 전달할 수도 있습니다.

8. PLC 통신의 기본 구조

PLC 통신은 크게 두 종류로 이해하면 쉽습니다.

Serial 통신

대표적인 물리 인터페이스:

RS-232
RS-422
RS-485

대표 프로토콜:

Modbus RTU
제조사 전용 프로토콜

Ethernet 통신

일반적인 LAN 케이블을 이용합니다.

대표 프로토콜:

Modbus TCP
EtherNet/IP
PROFINET
MC Protocol
SLMP
FINS
OPC UA
S7 Communication

최근 PLC 통신은 Ethernet 중심으로 빠르게 이동하고 있습니다.

9. RS-232

RS-232는 오래전부터 사용된 직렬 통신 방식입니다.

PC와 PLC를 1:1로 연결할 때 많이 사용했습니다.

구조는

PC ↔ PLC

형태입니다.

장점은 단순하다는 것입니다.

그러나 통신거리가 짧고 여러 장비를 연결하기 어렵기 때문에 최근 신규 시스템에서는 사용 비중이 줄었습니다.

10. RS-485

산업현장에서 아직도 많이 사용하는 통신 방식입니다.

RS-485의 장점은 여러 장비를 하나의 통신선에 연결할 수 있다는 것입니다.

예:

PLC
│
├─ 온도조절기
├─ 전력계
├─ 인버터
└─ 유량계

특히 Modbus RTU와 함께 많이 사용됩니다.

센서, 전력계, 계측기 등을 PLC나 데이터 수집장치에 연결할 때 매우 유용합니다.

11. Modbus RTU

산업 자동화에서 가장 널리 사용되는 프로토콜 중 하나입니다.

주로 RS-485 기반으로 사용합니다.

구조는 일반적으로

Master
↓
Slave 1
Slave 2
Slave 3

형태입니다.

최근 문서에서는 Client/Server라는 표현도 많이 사용합니다.

데이터는 주로 다음 영역으로 구분합니다.

Coil
Discrete Input
Input Register
Holding Register

예를 들어 전력계의

40001 = 전압
40002 = 전류
40003 = 전력

처럼 제조사가 레지스터 주소를 제공합니다.

12. Modbus TCP

Modbus RTU를 Ethernet 환경에서 사용할 수 있도록 만든 방식입니다.

기본적으로 TCP/IP 기반이며 일반적으로 TCP 502 포트를 사용합니다.

구조는

PC/HMI/MES
↓
Ethernet
↓
PLC

형태입니다.

Modbus TCP의 장점은 제조사 의존성이 비교적 낮다는 것입니다.

LS, Siemens, Omron, Schneider 등 다양한 장비에서 지원합니다.

예를 들어 Siemens S7-1500 통신 매뉴얼에도 PROFINET 인터페이스를 이용한 Modbus TCP 통신 기능이 명시되어 있습니다.

LS ELECTRIC 역시 일부 PLC에서 HMI 접속용으로 XGT 전용 프로토콜과 Modbus TCP/IP를 지원합니다.

13. LS ELECTRIC PLC 통신

국내 제조업에서 많이 접하는 것이 LS ELECTRIC PLC입니다.

대표 제품군은

등입니다.

LS PLC에서 HMI나 PC 프로그램을 개발할 때 자주 접하는 것이 XGT 전용 통신입니다.

Ethernet 계열에서는 FEnet 등의 통신모듈을 사용할 수 있으며 제품에 따라 Modbus TCP와 EtherNet/IP도 사용할 수 있습니다.

LS ELECTRIC의 RAPIEnet+ 모듈은 EtherNet/IP, Modbus TCP 및 사용자 정의 통신을 지원합니다.

14. LS PLC와 C# HMI 통신

자체 HMI를 C#으로 개발한다면 구조를 다음처럼 만들 수 있습니다.

C# HMI
↓
TCP Socket
↓
XGT Protocol
↓
LS PLC

또는

C# HMI
↓
Modbus TCP
↓
LS PLC

형태로 구현할 수 있습니다.

LS 전용 프로토콜을 직접 구현하면 PLC 메모리를 읽고 쓸 수 있습니다.

예:

%MX0
%MW100
%DW100

등의 메모리 주소를 사용하게 됩니다.

실제 주소 체계는 CPU 계열과 PLC 설정에 따라 반드시 해당 모델의 매뉴얼을 확인해야 합니다.

15. Mitsubishi PLC

Mitsubishi Electric의 MELSEC PLC 역시 국내 공장에서 매우 많이 사용됩니다.

대표 제품군은

FX
iQ-F
Q
L
iQ-R

등입니다.

Mitsubishi PLC 통신을 개발할 때 매우 중요한 것이

MC Protocol

입니다.

16. Mitsubishi MC Protocol

MC Protocol은 Mitsubishi PLC와 PC, HMI 등의 외부기기 사이에서 데이터를 읽고 쓰기 위한 대표적인 통신 방식입니다.

Ethernet 기반으로 구현할 수 있습니다.

예를 들어 PLC의

D100
D101
M100
X10
Y20

등의 Device 값을 읽을 수 있습니다.

구조는

C# HMI
↓
MC Protocol
↓
Mitsubishi PLC

형태가 됩니다.

Mitsubishi 문서에서는 SLMP(Seamless Message Protocol)를 Ethernet과 CC-Link IE 호환 장비 사이의 Client/Server 통신 프로토콜로 설명합니다.

MELSEC-L 계열에서도 SLMP 통신을 MC Protocol과 함께 설명하고 있습니다.

17. Mitsubishi CC-Link

Mitsubishi에서 매우 중요한 산업용 네트워크가 CC-Link입니다.

PLC와

Remote I/O
서보
인버터
센서
다른 PLC

등을 연결할 수 있습니다.

상위 기술로는

CC-Link IE

가 있습니다.

CC-Link IE는 Gigabit Ethernet 기반 산업용 네트워크이며 Mitsubishi 공식 사양에서 1Gbps 통신을 지원합니다.

최근에는

CC-Link IE TSN

도 사용되고 있습니다.

18. Siemens PLC

Siemens PLC는 유럽계 장비와 대형 생산라인에서 많이 사용됩니다.

대표적인 PLC는

S7-1200
S7-1500

입니다.

Siemens에서 가장 중요한 산업용 Ethernet 네트워크는

PROFINET

입니다.

19. PROFINET

PROFINET은 산업 자동화를 위한 Ethernet 기반 통신 기술입니다.

PLC와

Remote I/O
Drive
Servo
HMI
다른 Controller

등을 연결할 수 있습니다.

Siemens S7-1500 CPU에는 PROFINET 통신 인터페이스가 기본적으로 통합되어 있습니다.

여기에서 하나 주의할 점이 있습니다.

PROFINET과 일반 TCP/IP 통신은 같은 의미가 아닙니다.

같은 Ethernet 케이블을 사용할 수 있지만 산업용 실시간 제어를 위한 통신 구조가 다릅니다.

20. Siemens S7 Communication

PC나 HMI에서 Siemens PLC 데이터에 접근할 때 많이 접하는 방식입니다.

예:

DB1.DBW0
DB1.DBD10
M0.0

등의 데이터를 읽을 수 있습니다.

Siemens PLC는 S7 Communication뿐 아니라 제품에 따라

PROFINET
Modbus TCP
OPC UA

등의 방법으로 외부 시스템과 연결할 수 있습니다.

21. Omron PLC

Omron 역시 국내 자동화 설비에서 많이 사용됩니다.

대표 제품군은

등입니다.

Omron에서 자주 접하는 통신은

FINS

입니다.

FINS를 이용하면 PC나 HMI에서 PLC 메모리 영역을 읽고 쓸 수 있습니다.

22. Omron EtherNet/IP

최근 Omron NX/NJ 계열에서는 EtherNet/IP와 EtherCAT 사용이 중요합니다.

Omron NX1 계열은 EtherNet/IP와 EtherCAT 포트를 제공하며 제품에 따라 OPC UA 등의 상위 통신도 지원합니다.

Omron의 EtherNet/IP는 PLC간 데이터 링크와 HMI 및 호스트 애플리케이션 연결에 사용할 수 있습니다.

23. EtherCAT

EtherCAT은 특히

고속 모션 제어

분야에서 강점을 가진 산업용 Ethernet 기술입니다.

PLC
↓
Servo 1
↓
Servo 2
↓
Servo 3
↓
Remote I/O

형태로 구성할 수 있습니다.

빠른 주기와 동기화가 필요한

로봇
반도체장비
포장기
정밀 위치제어
다축 서보

등에서 많이 사용합니다.

Omron NX 계열에서도 EtherCAT을 모션 및 장치제어용으로 적극적으로 사용하고 있습니다.

24. Rockwell / Allen-Bradley PLC

미국 계열 공장이나 글로벌 자동차 관련 설비에서 많이 접할 수 있습니다.

대표 제품은

CompactLogix
ControlLogix

입니다.

대표적인 통신 프로토콜은

EtherNet/IP

입니다.

25. EtherNet/IP

EtherNet/IP는 일반 Ethernet 환경에서 CIP(Common Industrial Protocol)를 사용하는 산업용 네트워크입니다.

PLC뿐만 아니라

Remote I/O
인버터
서보
Safety 장비
센서

등을 통합할 수 있습니다.

Rockwell의 ControlLogix와 CompactLogix는 EtherNet/IP를 핵심 산업 네트워크로 사용합니다.

여기서 자주 혼동하는 것이 있습니다.

EtherNet/IP의 IP는 Internet Protocol이라는 뜻이 아닙니다.

여기서 IP는

Industrial Protocol

을 의미합니다.

26. OPC UA

PLC와 MES 또는 서버를 연결하려면 특히 주목할 기술이 OPC UA입니다.

기존 방식은

MES
↓
PLC 전용 Driver
↓
PLC

형태였습니다.

OPC UA를 사용하면

PLC
↓
OPC UA
↓
MES / SCADA / IoT Server

형태로 표준화하기 쉬워집니다.

특히 OPC UA는

제조사 독립성
구조화된 데이터
인증
암호화
보안
정보 모델

등의 장점이 있습니다.

Omron NX102와 같은 컨트롤러는 OPC UA와 함께 EtherNet/IP, EtherCAT, Modbus TCP 등의 다양한 네트워크를 지원합니다.

27. 주요 PLC별 통신 정리

실무적으로 정리하면 다음과 같습니다.

PLC	주요 통신
LS ELECTRIC	XGT, FEnet, Modbus TCP, EtherNet/IP 등
Mitsubishi	MC Protocol, SLMP, CC-Link, CC-Link IE
Siemens	S7 Communication, PROFINET, Modbus TCP, OPC UA
Omron	FINS, EtherNet/IP, EtherCAT, OPC UA
Rockwell	EtherNet/IP, CIP
Schneider	Modbus TCP, Modbus RTU, EtherNet/IP 등

다만 같은 제조사라도 CPU 모델과 통신모듈에 따라 지원 프로토콜이 다르므로 실제 프로젝트에서는 반드시 모델별 매뉴얼을 확인해야 합니다.

28. HMI 개발에서 가장 중요한 통신

자체 HMI를 개발한다면 처음부터 모든 PLC 프로토콜을 지원할 필요는 없습니다.

국내 중소 제조업을 대상으로 한다면 다음 순서가 현실적입니다.

1단계

LS ELECTRIC XGT Ethernet

2단계

Mitsubishi MC Protocol

3단계

Modbus TCP

4단계

Omron FINS

5단계

Siemens S7

6단계

EtherNet/IP

7단계

OPC UA

이 정도를 지원하면 상당히 다양한 제조현장에 대응할 수 있습니다.

29. HMI 프로그램을 만들 때 권장 구조

C#으로 전문 HMI를 개발한다면 PLC 통신 코드를 화면에 직접 넣지 않는 것이 중요합니다.

다음과 같은 구조를 권장합니다.

HMI
 ├─ Screen
 ├─ Tag Manager
 ├─ Alarm Manager
 ├─ Trend Manager
 ├─ Recipe Manager
 └─ Communication Manager
       ├─ LS Driver
       ├─ Mitsubishi Driver
       ├─ Siemens Driver
       ├─ Omron Driver
       ├─ Modbus Driver
       └─ OPC UA Driver

화면에서는 PLC 종류를 알 필요가 없도록 만드는 것이 좋습니다.

30. Tag 기반으로 만들어야 하는 이유

예를 들어 화면에

PLC의 D100 값을 직접 연결하지 않고

TagName = 설비01_현재생산수량
PLC = PLC01
Address = D100
DataType = Int16

처럼 등록합니다.

화면에서는 단순히

설비01_현재생산수량

이라는 Tag만 사용합니다.

그러면 PLC가 변경되어도 화면을 수정할 필요가 없습니다.

예를 들어

Mitsubishi D100

에서

LS %DW100

으로 바뀌더라도 Tag 설정만 수정하면 됩니다.

이것이 전문 HMI에서 Tag Manager가 매우 중요한 이유입니다.

31. HMI 통신 Driver의 공통 인터페이스

C#으로 개발한다면 다음과 같은 공통 구조를 만들 수 있습니다.

IPlcDriver

Connect()
Disconnect()
Read()
Write()
ReadBlock()
WriteBlock()
GetStatus()

그리고 제조사별로 구현합니다.

LsXgtDriver
MitsubishiMcDriver
SiemensS7Driver
OmronFinsDriver
ModbusTcpDriver
OpcUaDriver

그러면 상위 프로그램에서는 PLC 제조사에 관계없이 동일한 방식으로 사용할 수 있습니다.

32. MES에서는 PLC에 직접 연결해야 할까?

기술적으로는 가능합니다.

예:

MES
↓
MC Protocol
↓
Mitsubishi PLC

그러나 규모가 커지면 다음 구조가 더 좋습니다.

PLC
↓
HMI / Edge Collector
↓
MES

또는

PLC
↓
OPC UA Server
↓
MES

이렇게 하면 PLC 통신과 업무 시스템을 분리할 수 있습니다.

33. 권장 제조 데이터 수집 구조

개인적으로 제조업 시스템에서는 다음과 같은 구조를 권장할 수 있습니다.

┌───────────────┐
│      MES      │
│ C# / Web / DB │
└───────▲───────┘
        │
    REST / MQTT
        │
┌───────┴───────┐
│ Edge Collector│
└───────▲───────┘
        │
 ┌──────┼──────────────┐
 │      │       │      │
LS   Mitsubishi Siemens Omron
 │      │       │      │
XGT    MC      S7     FINS

Edge Collector에서 PLC 데이터를 표준화합니다.

예:

PLC 실제 주소
        ↓
표준 Tag
        ↓
MES 데이터

이 방식은 MES가 특정 PLC 제조사에 종속되는 것을 줄여줍니다.

34. 제조업에서 추천하는 통신 방식

목적별로 보면 다음처럼 선택할 수 있습니다.

목적	추천
간단한 계측기	Modbus RTU
PLC-HMI	제조사 전용 Ethernet
LS PLC	XGT/FEnet 계열
Mitsubishi PLC	MC Protocol/SLMP
Siemens	S7/PROFINET
Omron	FINS/EtherNet/IP
Rockwell	EtherNet/IP
서보·고속제어	EtherCAT/PROFINET/CC-Link IE
PLC-MES	OPC UA
범용 데이터수집	Modbus TCP
MES/Cloud	OPC UA, MQTT

35. 가장 먼저 알아두면 좋은 프로토콜

HMI와 MES 개발자라면 모든 산업 네트워크를 한꺼번에 공부할 필요는 없습니다.

우선 다음 5개를 이해하는 것을 권장합니다.

1. Modbus TCP

범용성이 높고 구조가 비교적 단순합니다.

2. Mitsubishi MC Protocol

국내 제조현장에서 활용도가 높습니다.

3. LS XGT 통신

국내 중소 제조업에서 유용합니다.

4. Siemens S7 Communication

Siemens 설비 대응에 필요합니다.

5. OPC UA

MES·SCADA·스마트공장 통합을 위해 중요합니다.

이후 필요에 따라

EtherNet/IP
EtherCAT
PROFINET
CC-Link IE

등을 추가하면 됩니다.

마무리

PLC 통신을 공부할 때 가장 중요한 것은 프로토콜 이름을 외우는 것이 아닙니다.

전체 구조를 이해하는 것입니다.

센서
 ↓
PLC
 ↓
PLC 메모리
 ↓
통신 Protocol
 ↓
Tag
 ↓
HMI / SCADA
 ↓
MES
 ↓
ERP

이 흐름을 이해하면 제조사마다 PLC가 달라져도 대응하기 쉬워집니다.

특히 자체 HMI나 MES를 개발한다면 PLC 주소를 화면이나 업무 프로그램에 직접 연결하기보다 통신 Driver → Tag Manager → HMI/MES 구조로 분리하는 것이 중요합니다.

국내 제조업용 HMI를 처음 개발한다면 저는

LS XGT + Mitsubishi MC Protocol + Modbus TCP

세 가지를 우선 구현하고,

그다음

Siemens S7 + Omron FINS + OPC UA

순으로 확장하는 방식을 권장합니다.

이렇게 구축하면 단순한 PLC 모니터링 프로그램을 넘어 다양한 제조사의 설비와 연결할 수 있는 범용 HMI·SCADA·MES 통신 플랫폼으로 발전시킬 수 있습니다.

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PLC의 종류와 통신 프로토콜 완벽 정리

1. PLC란?

2. PLC의 기본 구성

CPU

전원 모듈

디지털 입력 DI

디지털 출력 DO

아날로그 입력 AI

아날로그 출력 AO

통신 모듈

3. PLC를 크기에 따라 분류하면

소형 PLC

4. 중형 PLC

5. 대형 PLC

6. 국내에서 많이 접하는 PLC 제조사

7. PLC 통신이 필요한 이유

8. PLC 통신의 기본 구조

Serial 통신

Ethernet 통신

9. RS-232

10. RS-485

11. Modbus RTU

12. Modbus TCP

13. LS ELECTRIC PLC 통신

14. LS PLC와 C# HMI 통신

15. Mitsubishi PLC

16. Mitsubishi MC Protocol

17. Mitsubishi CC-Link

18. Siemens PLC

19. PROFINET

20. Siemens S7 Communication

21. Omron PLC

22. Omron EtherNet/IP

23. EtherCAT

24. Rockwell / Allen-Bradley PLC

25. EtherNet/IP

26. OPC UA

27. 주요 PLC별 통신 정리

28. HMI 개발에서 가장 중요한 통신

1단계

2단계

3단계

4단계

5단계

6단계

7단계

29. HMI 프로그램을 만들 때 권장 구조

30. Tag 기반으로 만들어야 하는 이유

31. HMI 통신 Driver의 공통 인터페이스

32. MES에서는 PLC에 직접 연결해야 할까?

33. 권장 제조 데이터 수집 구조

34. 제조업에서 추천하는 통신 방식

35. 가장 먼저 알아두면 좋은 프로토콜

마무리

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