[PLC] 자동화 장비의 핵심 상태 흐름: 국내외 비교와 Petri Net, ST 언어 적용

산업 자동화 장비를 설계하거나 운용해 본 사람이라면, 장비 패널에 늘 등장하는 익숙한 버튼들과 마주친다. "수동/자동", "원점복귀", "비상정지", "리셋" 등.
이러한 핵심 조작 상태는 국내뿐 아니라 해외 장비에서도 거의 동일한 구조로 존재한다.
이 글에서는 국내외 자동화 장비의 상태 흐름이 얼마나 유사한지를 정리하고, 이를 Petri Net으로 모델링하고 ST(Structured Text)로 구현하는 관점까지 확장해 설명한다.

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✅ 자동화 장비의 공통 핵심 상태들

전 세계 어디서나 거의 공통적으로 다음과 같은 상태들이 사용된다:

한국어 용어	영어 용어 (해외에서 자주 쓰는 표현)	설명
수동	Manual Mode / Hand Mode	작업자가 직접 조작하는 모드 (JOG 포함)
자동	Auto / Automatic Mode	사전 정의된 순서를 따라 자동으로 작업
원점복귀	Homing / Reference / Zero Return	센서 기준 또는 소프트 리밋 기준 원점 설정
대기	Idle / Standby	동작 전 대기 상태
초기화	Init / Initialization	시스템 전원 ON 후 설정 초기화 단계
작동 준비	Ready / Standby	사이클 시작 전 정상 대기 상태
실행 중	Running / Auto Cycle	자동 사이클 동작 중
정지	Hold / Pause / Interlock	수동 정지 또는 조건에 의한 정지
이상 정지	Fault / Alarm / Abort	센서 이상, 오류 등으로 인한 정지
리셋	Reset / Clear Alarm	에러 해제 후 상태 초기화

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🕹 국내와 해외 장비 패널 구성의 공통점

• 수동/자동 전환 스위치 (MAN / AUTO, Hand / Auto)

• 원점복귀 버튼 (Homing, Reference)

• START / STOP / RESET 버튼 (IEC 표준 색상)

• 비상 정지 스위치 (E-STOP)

국가마다 기호 표기나 버튼 배열은 조금씩 다르지만, 기능 자체는 거의 동일하다.
특히 IEC 61131-3을 기반으로 한 PLC 프로그래밍에서는 전 세계적으로 상태 기반 구현이 표준처럼 사용되고 있다.

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🔄 상태 흐름을 Petri Net으로 모델링한다면?

아래는 기본적인 자동화 장비의 상태 흐름을 Petri Net 또는 상태천이(State Machine)로 표현한 예다:

[Power On]
     |
     v
[Idle] <---> [Manual Mode]
     |              |
     v              v
[Init] --> [Homing] --> [Ready]
                            |
                            v
                        [Auto Run] ---> [Hold] ---> [Auto Run]
                            |
                            v
                         [Fault]
                            |
                            v
                         [Reset]
                            |
                            v
                         [Ready]

"Manual Mode → Homing"으로 바로 전이되는 구조는 가능하지만, 보통은 **작업자가 Homing을 요청(Request)**했을 때만 전이되도록 설계하는 것이 일반적이다.

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🧠 Manual → Homing 전이 조건: 바로 넘어가도 될까?

• 가능한 경우:
  Manual 상태에서 작업자가 "원점복귀 버튼"을 누르면 바로 Homing 상태로 전이.

• 불가능한 경우:
  Auto 모드에서만 Homing이 가능하도록 인터록을 건 시스템 (안전/정합 문제 고려).

• 조건부 가능:
  작업자 권한(Operator/Engineer)에 따라 Homing 가능 여부를 제한하는 경우도 있음.

💡 결론:
Manual 상태에서 Homing으로의 전이는 명시적인 요청(homingRequest)이 있을 때만 진행하는 것이 가장 일반적인 구조다.

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💻 ST(Structured Text)로 상태 흐름 구현 예시

TYPE MachineState :
(
    POWER_ON,
    IDLE,
    MANUAL_MODE,
    INIT,
    HOMING,
    READY,
    AUTO_RUN,
    HOLD,
    FAULT,
    RESET
);
END_TYPE

VAR
    machineState : MachineState := POWER_ON;
    homingRequest : BOOL;
    homingDone : BOOL;
END_VAR

CASE machineState OF
    MANUAL_MODE:
        IF homingRequest THEN
            machineState := HOMING;
        END_IF;

    HOMING:
        IF homingDone THEN
            machineState := READY;
        END_IF;

    FAULT:
        IF resetButton THEN
            machineState := RESET;
        END_IF;

    RESET:
        machineState := READY;
END_CASE;

homingRequest와 같은 명시적 이벤트(토큰)가 있어야 상태 전이가 되도록 구성하는 것이 Petri Net 구조와도 잘 맞는다.

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📝 마무리: 설계 철학은 다르지만 구조는 같다

해외 자동화 장비라고 해서 완전히 다른 상태 흐름을 사용하는 것은 아니다.
대부분의 장비는 수동/자동, 원점복귀, 초기화, 이상 정지 등 핵심 상태를 공유하며,
이를 상태 기반으로 구성할 경우 Petri Net과 ST 언어는 국가에 상관없이 적용 가능한 범용 언어가 된다.

장비의 복잡성과 안전성 요구에 따라 세부 로직은 달라질 수 있지만,
핵심적인 상태 전이 흐름은 매우 유사하며 이는 국제 산업 표준을 따르기 때문이다.