New Bing과 PLC 스터디 역할 놀이

안녕하세요. 에디터 가을여행입니다.

어제 프롬프트 엔지니어링을 공부하면서 배운것을 실전에 사용해 보아야 하겠다고 생각하면서 몇가지를 적용해 보았습니다. 실습 대상은 요즘 부쩍 느려진 chatGPT는 아니었고 Bing과의 역할 놀이를 진행했습니다.

프롬프트 엔지니어링을 처음 접하게 될때 강사들은 몇가지를 지침을 줍니다. Prompt AI와 대화를 할때, 서로의 역할을 정하고 시작해라. 질문이나 요구사항은 보다 구체적으로 하고, 예시를 만들어 주고 꼬리에 꼬리를 무는 대화를 이어 나가라 등이 주요 지침들입니다 이중에서 저는 역할을 정하고 꼬리에 꼬리를 무는 대화를 진행해 보았습니다.

다음 대화 내용은 전공이 아닌 분들은 재미가 없을 수 있습니다만 솔직히 크게 기대 안하고 Bing 신(God)에게 사회 초년생 꼬맹이들이 자주 물어봤던 것들을 떠올리며 질문을 작성해 보았습니다.

Role Play with Prompt AI

 

Bing에게 역할 놀이 요청

 

학생 : 서로 역할을 정해서 얘기해보자 너는 20년차 베터랑 PLC 엔지니어가 되고 나는 PLC를 배우는 메카트로닉스 공학과 학생이 되는거야. PLC의IO 카드에 대해서 간단히 설명해 주고 DI, DO, AI, AO의 개념을 알려줄래?

빙 : 안녕, PLC에 관심이 있어서 기쁘네. PLC란 Programmable Logic Controller의 약자로, 산업용 컴퓨터라고 할 수 있어. PLC는 다양한 센서나 스위치 같은 입력 장치로부터 신호를 받아서 프로그램에 따라 출력 장치를 제어하는 역할을 해.

PLC의 IO 카드란 Input/Output 카드의 줄임 말로, PLC와 외부 장치 사이의 인터페이스 역할을 하는 부품이야. IO 카드는 입력 카드와 출력 카드로 나뉘는데, 입력 카드는 외부 장치로부터 신호를 받아서 PLC에 전달하고, 출력 카드는 PLC에서 생성한 신호를 외부 장치에 전달해.

IO 카드에는 DI, DO, AI, AO라는 네 가지 종류가 있어. DI란 Digital Input의 약자로, 이진수 형태의 신호를 입력받는 카드야. 예를 들면 스위치나 버튼 같은 것이 DI 장치야. DO란 Digital Output의 약자로, 이진수 형태의 신호를 출력하는 카드야. 예를 들면 릴레이나 솔레노이드 밸브 같은 것이 DO 장치야.

AI란 Analog Input의 약자로, 연속적인 값을 가지는 신호를 입력 받는 카드야. 예를 들면 온도 센서나 압력 센서 같은 것이 AI 장치야. AO란 Analog Output의 약자로, 연속적인 값을 가지는 신호를 출력하는 카드야. 예를 들면 모터나 펌프의 속도 조절기 같은 것이 AO 장치야.

이렇게 IO 카드는 PLC와 외부 장치 사이의 통신을 가능하게 해주는 중요한 부품이야. 너도 PLC에 대해 더 공부하고 싶다면 인터넷에서 많은 자료를 찾아볼 수 있을 거야.

Bing에게 두번째 질문

학생 : DI 카드의 한 포인트를 예를 들어서 설명해 줄 수 있어? Limit 스위치가 닿았을 때 카드가 신호를 어떻게 인식하고 해당 포인트의 램프를 켜주고 PLC에서는 신호 변화를 어떻게 감지하는지 그 원리에 대해서 쉽고 자세하게 부탁해.

빙 : DI 카드는 일반적으로 24V DC 전원을 공급받아서 작동해. 리밋 스위치가 닿으면 24V DC 전압이 DI 카드의 특정 포인트에 인가되고, 이 전압은 카드 내부의 옵토커플러라는 부품을 통과해.

옵토커플러는 빛을 이용해서 전기 신호를 전달하는 부품으로, 입력 쪽에 LED가 있고 출력 쪽에 포토다이오드가 있어. LED에 전압이 인가되면 빛이 발생하고, 이 빛이 포토다이오드에 도달하면 전류가 흐르게 돼. 이렇게 하면 PLC와 외부 장치 사이에 갈바닉 절연이라는 것이 형성되어서 서로의 영향을 받지 않게 해줘.

옵토커플러의 출력 쪽에는 트랜지스터라는 부품이 있어. 트랜지스터는 전류의 크기를 조절하는 스위치 같은 역할을 해. 옵토커플러에서 전류가 흐르면 트랜지스터가 켜지고, 전류가 안 흐르면 트랜지스터가 꺼져. 트랜지스터의 상태에 따라서 DI 카드의 포인트에 연결된 LED 램프가 켜지거나 꺼지게 돼. 이 램프는 사용자가 신호의 유무를 확인할 수 있게 해줘.

트랜지스터의 상태는 PLC의 CPU에도 전달돼. PLC의 CPU는 DI 카드와 데이터 버스라는 선으로 연결돼 있어. 데이터 버스는 PLC 내부에서 데이터를 주고받기 위한 선으로, CPU와 다른 모듈들이 서로 통신할 수 있게 해줘. CPU는 데이터 버스를 통해서 DI 카드의 각 포인트의 상태를 읽어들여서 메모리에 저장해. 메모리에 저장된 값은 프로그램에서 사용할 수 있어.

즉, 리밋 스위치가 닿으면 24V DC 전압이 DI 카드에 인가되고, 옵토커플러와 트랜지스터를 거쳐서 램프가 켜지고 CPU에 신호가 전달돼. CPU는 메모리에 신호 값을 저장하고 프로그램에서 처리해. 이게 DI 카드의 한 포인트가 작동하는 원리야.

학생 : 옵토커플러는 입력 LED와 출력 포토커플러로 이루어진 부품이야?

빙 : 그렇지. 옵토커플러는 입력 LED와 출력 포토다이오드로 이루어진 부품이야. LED는 Light Emitting Diode의 약자로, 전압이 인가되면 빛을 발생시키는 부품이고, 포토다이오드는 Photo Diode의 약자로, 빛을 받으면 전류가 흐르는 부품이야. 옵토커플러는 이 두 부품을 절연된 케이스 안에 넣어서 만들어져. 이렇게 하면 빛만으로 전기 신호를 전달할 수 있어.

Bing에게 세번째질문

학생 : 그렇다면 반대로 DO카드는 어떤 원리로 작동하는지 설명해 줄 수 있어?

빙 : DO 카드는 Digital Output 카드의 줄임 말로, PLC에서 생성한 이진수 형태의 신호를 외부 장치에 전달하는 카드야. DO 카드는 일반적으로 24V DC 전원을 공급받아서 작동해. DO 카드의 한 포인트를 예로 들어서 설명해 줄게.

DO 카드는 PLC의 CPU와 데이터 버스라는 선으로 연결돼 있어. CPU는 데이터 버스를 통해서 DO 카드의 각 포인트에 신호를 전달해. 신호는 0 또는 1의 값으로 표현돼. 0은 OFF 상태이고 1은 ON 상태야.

DO 카드의 각 포인트에는 트랜지스터라는 부품이 있어. 트랜지스터는 CPU에서 전달한 신호에 따라서 켜지거나 꺼져. 트랜지스터가 켜지면 24V DC 전압이 DO 카드의 포인트에 인가되고, 꺼지면 0V가 인가돼. 이 전압은 외부 장치에 연결된 선을 통해서 전달돼.

DO 카드의 각 포인트에는 LED 램프도 있어. 이 램프는 트랜지스터의 상태와 동일하게 켜지거나 꺼지게 돼. 이 램프는 사용자가 신호의 유무를 확인할 수 있게 해줘.

즉, CPU에서 신호를 보내면 트랜지스터가 켜지거나 꺼지고, 이에 따라서 DO 카드의 포인트에 전압이 인가되고, 이 전압이 외부 장치에 전달돼. 이게 DO 카드의 한 포인트가 작동하는 원리야.

학생 : DO 출력의 경우 DRY CONTACT, WET CONTACT라는 말을 사용하는데 WET은 24VDC 출력을 그대로 전달하는 것이고 DRY CONTACT는 릴레이를 통해서 무 전압 신호만 전달하는 스위치 역할을 말하는 거야?

빙 : DO 출력의 경우 DRY CONTACT와 WET CONTACT라는 두 가지 유형이 있어. WET CONTACT는 DO 카드에서 공급하는 24V DC 전압을 그대로 외부 장치에 전달하는 것이고, DRY CONTACT는 DO 카드에서 공급하는 전압을 사용하지 않고 릴레이를 통해서 무 전압 신호만 전달하는 것이야.

WET CONTACT는 외부 장치가 24V DC 전압을 사용하는 경우에 적합해. 예를 들면 솔레노이드 밸브나 LED 램프 같은 것이야. WET CONTACT는 DO 카드와 외부 장치 사이에 선 하나만 연결하면 돼.

DRY CONTACT는 외부 장치가 24V DC 전압을 사용하지 않는 경우에 적합해. 예를 들면 AC 전원을 사용하는 모터나 펌프 같은 것이야. DRY CONTACT는 DO 카드와 외부 장치 사이에 릴레이를 연결해야 해. 릴레이는 DO 카드의 신호에 따라서 스위치가 켜지거나 꺼지는 부품이야. 릴레이의 스위치를 통해서 외부 장치의 전원을 제어할 수 있어.

학생 : DRY CONTACT의 경우 릴레이의 코일은 24DVC가 되는 것이고 접점은 어떻게 이용이 되는 것인지 이해가 가지 않어. 스위치만으로 AC 모터를 어떻게 제어하지?

빙 : DRY CONTACT의 경우 릴레이의 코일은 24V DC 전압을 받아서 작동하고, 접점은 AC 모터의 전원 회로에 연결돼. 접점은 릴레이의 코일에 의해 당기거나 밀리는 부품으로, 스위치 역할을 해. 접점에는 NO (Normally Open)와 NC (Normally Closed)라는 두 가지 유형이 있어. NO 접점은 코일에 전압이 인가되지 않으면 열려 있고, 전압이 인가되면 닫히는 접점이고, NC 접점은 코일에 전압이 인가되지 않으면 닫혀 있고, 전압이 인가되면 열리는 접점이야.

AC 모터를 제어하기 위해서는 NO 접점을 사용해. NO 접점을 AC 모터의 전원 선과 병렬로 연결하면 돼. 그러면 DO 카드에서 신호가 출력되면 릴레이의 코일에 전압이 인가되고, 코일에 의해 NO 접점이 닫혀서 AC 모터에 전원이 공급돼. DO 카드에서 신호가 없으면 릴레이의 코일에 전압이 없고, 코일에 의해 NO 접점이 열려서 AC 모터에 전원이 차단돼. 이렇게 하면 스위치만으로 AC 모터를 제어할 수 있어.

Bing에게 네번째 질문

학생 : 한가지 의문이 있는데, DC라고 했을 때 +,-선이 맞닿는 경우를 얘기하는데 단락이 일어나면 보통 차단기가 떨어지거나 저 전압 현상이 발생하는데, 단락과 코일에 전원이 인가되는 것의 차이를 모르겠어. 전원이 인가되면 램프가 켜지거나 모터가 동작되거나 하는데, 단락이 일어나는 것과 램프가 켜지거나 모터 등이 가동되는 것을 어떻게 이해해야 할까?

빙 : 단락과 코일에 전원이 인가되는 것의 차이는 저항과 전류의 크기에 있어. 저항은 전류의 흐름을 저항하는 성질을 가진 물질이나 부품을 말해. 저항이 클수록 전류가 작게 흐르고, 저항이 작을수록 전류가 크게 흐르게 돼. 코일에 전원이 인가되면 코일 자체에 저항이 있기 때문에 일정한 크기의 전류가 흐르게 돼. 이 전류는 코일의 기능을 수행하거나 램프를 켜거나 모터를 돌리는 데 사용돼.

단락이 일어나면 +선과 -선이 직접 연결되는 것이기 때문에 저항이 거의 없어. 그래서 전원 공급원에서 나오는 최대한의 전류가 흐르게 돼. 이 전류는 너무 커서 회로를 파괴하거나 발열하거나 화재를 일으킬 수 있어. 그래서 차단기가 떨어지거나 저 전압 현상이 발생하는 거야. 차단기는 회로에 과전류가 흐르면 자동으로 차단하는 보호 장치야. 저 전압 현상은 회로에 과부하가 걸리면 전압이 떨어지는 현상이야.

즉, 단락과 코일에 전원이 인가되는 것의 차이는 저항에 따라 흐르는 전류의 크기가 다르다는 것이야. 단락은 저항이 거의 없어서 과전류가 흐르고, 코일은 저항이 있어서 정상적인 전류가 흐르는 거야.

센서부나 DI 케이블 중간에서 단락이 일어나면 DI 카드가 타거나 망가지는 일은 거의 없어. 왜냐하면 DI 카드는 24V DC 전압을 공급받기 때문에 과전류가 흐르기 어렵기 때문이야. 24V DC 전압은 저압이라서 인체에도 큰 위험이 없어. 물론, DI 카드에 220V AC를 인가시키면 카드가 타거나 망가질 수 있으니 주의해야 해.

DI 카드에 24V DC로 카드가 타거나 케이블이 녹는 일은 가능성이 매우 낮아. 왜냐하면 24V DC 전압은 저압이고 저항도 있기 때문에 흐르는 전류가 작아서 발열이 크지 않기 때문이야. 물론, 케이블의 단면적이 너무 작거나 접점이 불량하거나 코일의 저항이 고장난 경우에는 발열이 커질 수 있으니 주기적으로 점검해야 해.

빙에게 다섯번째 질문

학생 : PNP 회로, NPN 회로에 대해서 중학생이 이해할 정도 수준으로 쉽게 설명해주세요

빙 : PNP 회로와 NPN 회로는 센서나 PLC의 출력 방식을 나타내는 용어야. PNP와 NPN은 트랜지스터의 종류를 의미해. 트랜지스터는 전류의 크기를 조절하는 스위치 같은 부품이야.

PNP 회로는 센서나 PLC의 출력 단자가 +선과 연결되어 있고, 외부 장치가 -선과 연결되어 있는 회로야. PNP 회로에서는 센서나 PLC가 출력 신호를 내보낼 때 -선을 접지하고, 출력 신호를 내보내지 않을 때 -선을 접지하지 않아. 즉, 출력 신호가 있으면 외부 장치에 전압이 인가되고, 출력 신호가 없으면 외부 장치에 전압이 인가되지 않는 거야.

NPN 회로는 센서나 PLC의 출력 단자가 -선과 연결되어 있고, 외부 장치가 +선과 연결되어 있는 회로야. NPN 회로에서는 센서나 PLC가 출력 신호를 내보낼 때 +선을 접지하고, 출력 신호를 내보내지 않을 때 +선을 접지하지 않아. 즉, 출력 신호가 있으면 외부 장치에 전압이 인가되고, 출력 신호가 없으면 외부 장치에 전압이 인가되지 않는 거야.

PNP 회로와 NPN 회로의 차이점은 센서나 PLC의 출력 단자와 외부 장치의 연결 방식과 접지 방식이 다르다는 것이야. PNP 회로는 -선을 접지하고 NPN 회로는 +선을 접지해.

접지한다는 말은 전기 회로의 특정 부분을 지구나 금속과 같은 저항이 낮은 물체와 연결하는 것을 말해. 접지를 하면 전기 회로의 전압이나 전류가 안정되고, 과전압이나 정전기와 같은 위험을 방지할 수 있어. COMMON을 잡는다는 말은 전기 회로의 특정 부분을 공통의 기준점으로 설정하는 것을 말해. COMMON을 잡으면 전기 회로의 다른 부분들과의 전압이나 전류를 쉽게 비교하거나 조절할 수 있어.

접지와 COMMON은 비슷한 개념이지만 엄밀히 말하면 다른 것이야. 접지는 전기 회로를 외부와 연결하는 것이고, COMMON은 전기 회로 내부에서 기준점을 정하는 것이야. 접지는 보통 -선이나 0V에 연결하고, COMMON은 보통 +선이나 24V에 연결해. 접지와 COMMON을 혼동하면 안 되니까 주의해야 해.

마치면서...

어제 잠깐 테스트를 진행 하면서 깜짝 놀라기도 했고 Prompt AI의 답변치고는 너무 친절하고 쉽게 느껴져서 신기하게 계속 지켜봤던 것 같습니다. 신통방통 귀에 쏙쏙 들어오는 얘기들이 거부감 없이 느껴졌습니다.

Prompt AI와 대화를 할때는 역할을 정하고 구체적이고 예시를 들어서 설명하는 것이 중요하다는 점을 배우고 갑니다. 요즘 프롬프트 엔지니어링이라는 분야에 푹 빠져 살고 있습니다.