PLC 타이머 카운터 명령어 완벽 정리 | TON·TOF·CTU·CTD 래더 실전 예제 4종

📘 PLC 프로그래밍 · 🟡 중급

PLC 타이머·카운터 명령어 활용
실전 예제로 배우기 완벽 정리

TON·TOF 타이머와 CTU·CTD 카운터를 컨베이어·펌프 제어에 바로 적용하는
래더 프로그램 4종 완전 수록 | 현장 오류 방지 팁 포함

TON / TOF 타이머 CTU / CTD 카운터 래더 다이어그램 KEC 적용 전기기사 실기

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⬅ PLC 기초 래더 프로그래밍: 입출력 주소와 기본 명령어 자기유지 회로 구현 방법 (SET/RST) ➡ 전동기 Y-△ 기동 프로그램 작성 예제 ➡ 특수 모듈(고속 카운터·위치 제어) 예제 ➡

01 / 도입

왜 타이머·카운터 명령어가 어렵게 느껴지나?

PLC 프로그래밍을 처음 배울 때 접점·코일 같은 기본 명령어는 금방 익힐 수 있지만, TON·TOF 타이머 명령어와 CTU·CTD 카운터 명령어에 이르면 "언제 어떤 명령어를 써야 하나?" 하는 벽에 부딪히는 경우가 많습니다. 특히 실전 현장에서는 설정값 단위 오류나 리셋 로직 누락으로 인해 기계가 의도치 않게 동작하는 상황이 빈번하게 발생합니다.

이 글에서는 추상적인 설명 대신 컨베이어 10초 정지 후 재가동, 펌프 정지 후 팬 5초 지연 OFF, 제품 10개 카운트 후 알람 출력, 작업 횟수 카운트다운 제어 등 실제 현장에서 바로 응용 가능한 4가지 래더 프로그램 예제를 SVG 다이어그램으로 함께 제공합니다. 각 예제마다 동작 원리와 설정 방법, 흔한 오류 해결법까지 한 번에 정리했습니다.

📌 이 글의 범위 미쓰비시(Mitsubishi) MELSEC 시리즈를 기준으로 설명하지만, 지멘스(Siemens) S7, LS ELECTRIC XGB 시리즈 등 타 메이커에서도 동일 개념이 적용됩니다. 명령어 기호와 데이터 레지스터 주소만 제조사 매뉴얼에 맞게 변경하면 됩니다.

02 / 타이머 종류 비교

TON vs TOF: 핵심 차이와 동작 원리

PLC 타이머는 크게 TON(ON 딜레이 타이머)과 TOF(OFF 딜레이 타이머) 두 가지로 나뉩니다. 이름만 들으면 헷갈리지만, "입력이 ON될 때 카운트 시작하면 TON, 입력이 OFF될 때 카운트 시작하면 TOF"라고 기억하면 됩니다. 두 타이머는 서로 보완적으로 사용되며, 실전 회로 설계 시 어느 것을 선택하느냐에 따라 기계 동작의 흐름 자체가 달라집니다.

ON 딜레이 타이머

TON

입력 조건(IN)이 ON이 되는 순간부터 내부 클록이 카운트를 시작합니다. 설정값(PT)에 도달하면 출력(Q)이 ON됩니다. 입력이 다시 OFF되면 카운트값과 출력이 즉시 0으로 리셋됩니다.

대표 적용 예: 컨베이어 정지 후 10초 대기 → 재가동, 기계 준비 완료 딜레이

OFF 딜레이 타이머

TOF

입력 조건(IN)이 ON되면 출력(Q)이 즉시 ON됩니다. 입력이 OFF된 후에도 설정 시간(PT)만큼 출력을 유지하다가 시간이 경과하면 출력이 OFF됩니다.

대표 적용 예: 펌프 정지 후 냉각팬 5초 지연 OFF, 조명 소등 후 환기팬 유지

구분	TON (ON 딜레이)	TOF (OFF 딜레이)
카운트 시작 조건	입력 ON 시점	입력 OFF 시점
출력 ON 시점	카운트 완료 후	입력 ON 즉시
출력 OFF 시점	입력 OFF 즉시	카운트 완료 후
자동 리셋	입력 OFF 시 자동 리셋	출력 OFF 시 자동 리셋
Mitsubishi 기호	TON T0 K100	TOF T1 K50
시간 단위	0.1초 단위 (K100 = 10초)	0.1초 단위 (K50 = 5초)
주요 용도	기동 지연, 대기 시간	냉각, 잔류 동작, 후처리

03 / TON 실전 예제

TON 래더 프로그램: 컨베이어 10초 정지 후 재가동

동작 시나리오

컨베이어 긴급 정지 버튼(X0)을 누르면 컨베이어(Y0)가 즉시 정지됩니다. 이후 10초가 경과한 뒤 자동으로 재가동됩니다. 이때 TON 타이머 T0, 설정값 K100(=10초)을 사용해 지연 시간을 구현합니다. 운전 중 비상정지가 해제된 후 바로 재기동되면 안전사고가 발생할 수 있으므로, 현장에서 이 지연 회로는 매우 중요합니다.

【그림 1】TON 타이머 래더 다이어그램 — 컨베이어 10초 지연 재가동 회로

⚙ 설정값 계산 공식 미쓰비시 PLC의 타이머 기본 단위는 100ms(0.1초)입니다. 따라서 K100 = 10초, K50 = 5초, K300 = 30초로 계산합니다. LS ELECTRIC XGB의 경우 기본 단위가 동일하므로 같은 방식으로 적용할 수 있습니다.

04 / TOF 실전 예제

TOF 래더 프로그램: 펌프 정지 후 냉각팬 5초 지연 OFF

냉각수 펌프(Y1)가 가동 중일 때 냉각팬(Y2)도 함께 동작해야 합니다. 펌프가 정지된 직후에 팬까지 동시에 꺼지면 모터 내부 열이 충분히 냉각되지 않아 수명이 단축됩니다. 이 문제를 해결하는 것이 바로 TOF OFF 딜레이 타이머 활용 방법입니다. 펌프 정지 신호(X1이 OFF) 후 5초 동안 팬을 계속 구동시킨 다음 자동 OFF시킵니다.

이 회로는 실제 공조·냉각 시스템 PLC 제어 프로그램에서 매우 빈번하게 사용됩니다. 펌프뿐 아니라 절삭유 냉각 회로, 인버터 냉각팬 제어 등 다양한 장비에 동일하게 적용할 수 있습니다.

【그림 2】TOF 타이머 래더 다이어그램 — 펌프 정지 후 냉각팬 5초 지연 OFF 회로

⚠ TOF 사용 시 주의 TOF 타이머는 입력이 ON되는 순간 출력도 즉시 ON됩니다. 따라서 출력 코일을 별도의 자기유지 없이 직접 연결해도 됩니다. 그러나 전원 재투입 후 타이머 초기화 여부를 반드시 확인해야 하며, 정전 복구 후 불필요한 팬 구동을 막으려면 PLC 기동 초기화 프로그램(M8002 초기 펄스 이용 RST)을 추가하는 것이 좋습니다.

05 / 동작 타임차트

TON·TOF 타이밍 다이어그램 비교

래더 프로그램만으로는 시간 흐름에 따른 입출력 상태를 한눈에 파악하기 어렵습니다. 아래 타임차트는 TON과 TOF의 입력·출력 타이밍 차이를 직관적으로 보여줍니다. 같은 입력 신호를 두 타이머에 동시에 적용했을 때 출력이 어떻게 다른지 비교해 보세요.

【그림 3】TON·TOF 타임차트 비교 — 같은 입력에 대한 출력 타이밍 차이

06 / CTU 카운터 예제

CTU 업 카운터: 제품 10개 카운트 후 알람 출력

CTU(Count Up) 업 카운터는 입력 펄스가 들어올 때마다 현재값을 1씩 증가시켜 설정값(프리셋, PV)에 도달하면 출력을 ON시키는 명령어입니다. 생산 라인에서 제품 개수를 세어 일정 수량에 달하면 작업자에게 알리거나 다음 공정을 트리거할 때 가장 많이 쓰입니다. 여기서는 광센서(X2)에서 들어오는 제품 통과 신호를 카운트해 10개 도달 시 알람 램프(Y3) 출력을 내보내는 예제를 살펴봅니다.

카운터 명령어에서 반드시 기억해야 할 것은 리셋(RST) 명령어입니다. 설정값 도달 후 카운터를 초기화하지 않으면 이후 카운트 동작이 이루어지지 않습니다. 리셋 버튼(X3)에 의한 수동 리셋 또는 알람 확인 후 자동 리셋 로직을 반드시 래더에 포함해야 합니다.

【그림 4】CTU 카운터 래더 다이어그램 — 제품 10개 카운트 후 알람 출력 회로 (RST 포함)

🚨 카운터 리셋 누락 오류 — 가장 빈번한 실수 카운터가 설정값(K10)에 도달해 C0 출력이 ON된 상태에서 RST(리셋) 명령어가 없으면 카운터 현재값이 K10에 고정된 채 더 이상 카운트가 진행되지 않습니다. 반드시 리셋 조건(수동 버튼 또는 조건 신호)을 래더에 추가해야 다음 싸이클의 카운트가 정상 동작합니다.

07 / CTD 카운터 예제

CTD 다운 카운터: 작업 잔량 카운트다운 표시

CTD(Count Down) 다운 카운터는 초기 설정값(PV)에서 출발해 입력 펄스마다 1씩 감소하는 방식으로 동작합니다. 현재값이 0에 도달하면 출력(Q)이 ON됩니다. "잔여 작업 횟수"나 "스톡 소진 알림" 같은 로직에 활용하며, 실제 현장에서는 CTU와 CTD를 조합한 양방향 카운터로 재고·팔렛 관리에도 사용됩니다.

구분	CTU (업 카운터)	CTD (다운 카운터)
시작값	0	설정값(PV)
카운트 방향	+1씩 증가	-1씩 감소
출력 ON 조건	현재값 ≥ PV	현재값 = 0
리셋 후 시작값	0으로 초기화	PV로 재초기화
Mitsubishi 기호	CTU C0 K10	CTD C1 K10
주요 용도	생산수량, 통과개수	잔여횟수, 재고 감소
리셋 명령어	RST C0	RST C1

💡 CTU + CTD 조합 활용 팔렛 입고 시 CTU로 수량을 올리고, 출고 시 CTD로 차감하는 방식으로 실시간 재고를 PLC 내부 레지스터에 관리할 수 있습니다. 설정값 미달 시 보충 알람을 CTD 출력으로 연결하면 완전 자동화된 재고 관리 시스템을 구성할 수 있습니다.

08 / 입출력 주소 맵핑

실전 프로그래밍 순서: 입출력 주소 맵핑부터 테스트까지

래더 프로그램 작성 전에 입출력(I/O) 주소 맵핑 테이블을 먼저 작성하는 것이 핵심입니다. 실제 기기와 PLC 입출력 번호를 일치시키지 않으면 프로그램이 완벽해도 현장에서 동작하지 않는 상황이 발생합니다. 아래 표는 본 예제에서 사용한 I/O 맵핑표입니다.

구분	주소	기기명	형식	비고
입력	X0	긴급정지 버튼	b접점(NC)	TON 트리거
입력	X1	펌프 기동 신호	a접점(NO)	TOF 트리거
입력	X2	광센서 (제품 통과)	펄스(NO)	CTU 카운트
입력	X3	카운터 리셋 버튼	a접점(NO)	RST C0
출력	Y0	컨베이어 모터	코일	TON 후 ON
출력	Y2	냉각팬 모터	코일	TOF 지연 OFF
출력	Y3	알람 램프	코일	CTU K10 도달 시
타이머	T0	컨베이어 재기동 딜레이	TON K100	10초
타이머	T1	냉각팬 지연 OFF	TOF K50	5초
카운터	C0	제품 카운터	CTU K10	10개

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I/O 맵핑 및 사양 확인

PLC 기종과 입출력 모듈 사양을 확인한 뒤, 현장 기기(버튼·센서·부하)를 입출력 주소에 1:1 배정합니다. 입력 모듈의 전압 사양(DC24V / AC220V)과 출력 모듈의 타입(릴레이/트랜지스터)을 반드시 매칭해야 합니다.

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래더 프로그램 작성 및 타이머·카운터 설정

GX Works2/3 또는 XG5000 등 제조사 소프트웨어에서 래더를 작성합니다. TON T0 K100, CTU C0 K10 명령어를 입력하고 각 접점·코일의 주소가 맵핑표와 일치하는지 확인합니다.

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시뮬레이션 및 오프라인 테스트

소프트웨어 시뮬레이션 기능으로 입력 강제 ON/OFF를 통해 타이머·카운터 동작을 사전 검증합니다. 현재값 모니터링 창에서 T0, C0의 값이 정상적으로 증가/감소하는지 확인하세요.

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PLC STOP 모드 → 다운로드 → 현장 테스트

반드시 PLC를 STOP 모드로 전환한 뒤 프로그램을 다운로드합니다. RUN 모드로 전환 후 실제 기계와 연결된 상태에서 각 기능을 단계별로 확인하고, 타이머 동작 시간과 카운터 설정값을 현장 스톱워치로 검증합니다.

09 / KEC 법규 기준

관련 KEC 및 전기설비기술기준 적용

PLC를 이용한 자동 제어 회로는 전기설비기술기준과 한국전기설비규정(KEC)의 적용을 받습니다. 특히 타이머·카운터를 활용한 보호 동작 회로는 산업용 기계의 안전 제어에 직접 관련되므로, 관련 법규를 정확히 이해하고 설계에 반영해야 합니다.

KEC 212

저압 보호장치 기준

저압 전기설비에서 과전류·단락 보호를 위한 보호장치 선정 기준을 규정합니다. PLC 타이머를 이용한 과부하 지연 보호 회로 구성 시 이 조항의 동작 시간 특성 요건을 충족해야 합니다.

전기설비기술기준 제21조

전기 기계·기구의 열적 강도 등

기계·기구는 통상 사용 상태에서 발생하는 열에 견딜 수 있어야 합니다. TOF 타이머를 이용한 냉각팬 지연 OFF 회로는 이 조항의 취지에 따른 열적 보호 수단으로 설계됩니다.

KEC 232 / IEC 60204-1

기계류 안전 제어 요건

산업용 기계의 전기 장치에 관한 안전 요건(IEC 60204-1 준용)으로, 비상정지 회로 및 인터록 회로 구성 기준을 포함합니다. CTU 카운터 알람 회로는 이 기준에 따라 안전 출력과 분리해 설계해야 합니다.

⚖ 전기기사 시험 출제 포인트 전기기사·전기산업기사 실기 PLC 파트에서는 TON 타이머 설정값 계산(0.1초 단위 환산), CTU 카운터 RST 회로 구성, 자기유지 회로와 타이머 조합 래더 작성 문제가 매년 출제됩니다. 특히 "K100이 몇 초인지" 단위 환산 실수로 감점되는 경우가 많으니 유의하세요.

10 / 현장 팁 & 주의사항

현장에서 자주 발생하는 실수와 해결 방법

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타이머 리셋 누락

TON 타이머는 입력 OFF 시 자동 리셋되지만, 특수 타이머(적산 타이머 등)는 전원 OFF 후에도 값이 유지됩니다. 싸이클 시작 시 M8002(초기 펄스)로 RST 명령을 실행해 확실히 초기화하세요.

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설정값 단위 오류

0.1초 단위에서 K100 = 10초입니다. 1ms 단위 고속 타이머를 사용하는 경우 K10000 = 10초가 됩니다. 타이머 번호(T0~T199: 0.1초, T200~T255: 0.01초)에 따라 단위가 달라지므로 매뉴얼을 반드시 확인하세요.

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전원 재투입 후 동작 이상

정전 복구 후 TOF 타이머 출력이 의도치 않게 남아있는 경우가 있습니다. 초기화 로직(PLC RUN 시 첫 스캔: M8002)으로 타이머·카운터를 전부 리셋하는 초기화 런을 구성하세요.

🖥

모니터링 누락으로 디버깅 지연

래더 업로드 후 반드시 온라인 모니터링(GX Works Monitor)을 켜고 T0·C0 현재값이 실시간으로 변화하는지 확인하세요. 접점 색상(파란색=ON, 회색=OFF)으로 동작 흐름을 즉시 파악할 수 있습니다.

🛑

STOP 모드 확인 필수

프로그램 다운로드 전 PLC가 STOP 모드인지 반드시 확인하세요. RUN 상태에서 다운로드하면 기계가 의도치 않게 동작할 수 있습니다.

⚠

비상정지 하드웨어 분리

PLC 소프트웨어 비상정지 외에, 하드웨어 비상정지 회로(직접 접속 릴레이 차단)를 별도로 구성해야 합니다. PLC 고장 시에도 안전이 보장되어야 합니다.

🔒

인터록 회로 필수

타이머·카운터로 제어되는 출력이 다른 출력과 충돌하지 않도록 인터록(Interlock) 접점을 래더에 반드시 추가해야 합니다.

📋

프로그램 백업 관리

수정 전 반드시 기존 프로그램을 PC에 업로드·저장해 백업하세요. PLC 메모리 손상 시 복구가 불가능해집니다.

FAQ

자주 묻는 질문

TON과 TOF의 차이는 정확히 무엇인가요?

TON은 입력이 ON된 후 설정 시간이 지나야 출력이 ON되는 ON 딜레이 타이머입니다. 반면 TOF는 입력이 ON되면 출력이 즉시 ON되고, 입력이 OFF된 후 설정 시간 동안 출력을 유지하다가 끄는 OFF 딜레이 타이머입니다. 실전에서는 컨베이어 기동 지연에는 TON을, 냉각팬 잔류 동작에는 TOF를 사용합니다.

카운터 프리셋 값(PV)은 어떻게 설정하나요?

CTU·CTD의 경우 PV는 카운트 횟수 그 자체를 K값으로 입력합니다. 예를 들어 10회 카운트라면 K10, 100회라면 K100으로 입력합니다. 타이머처럼 시간 단위 변환이 필요 없으니 혼동하지 마세요. 단, 타이머 설정값은 0.1초 단위이므로 10초는 K100입니다.

KEC에서 PLC 타이머·카운터 사용 기준이 있나요?

KEC 212(저압 보호장치) 및 전기설비기술기준 제21조에서 전기 기계·기구의 열적 보호와 안전 제어 회로 구성을 규정합니다. PLC 타이머를 이용한 지연 보호 회로는 이 조항의 보호 동작 시간 요건을 충족해야 하며, 산업용 기계의 경우 IEC 60204-1(KEC 232 준용) 기준도 함께 적용됩니다.

타이머가 작동하지 않을 때 가장 흔한 원인은 무엇인가요?

가장 흔한 원인은 ① 입력 접점이 실제로 ON되지 않은 경우(배선 불량 또는 센서 미동작)와 ② 이전 싸이클에서 타이머가 리셋되지 않은 경우입니다. GX Works 모니터링으로 입력 접점 상태와 타이머 현재값을 실시간 확인해 원인을 찾는 것이 가장 빠른 방법입니다.

전기기사 실기에서 타이머·카운터 문제가 자주 출제되나요?

네, 전기기사·전기산업기사 실기 PLC 파트에서 TON 타이머와 CTU 카운터를 활용한 래더 프로그램 작성 문제가 매년 출제됩니다. 특히 타이머 설정값 단위 환산(K100 = 10초), 자기유지 회로와의 조합, RST 명령어를 포함한 카운터 리셋 로직 구성이 핵심 출제 포인트입니다.

📚 다음으로 공부할 내용

➡ PLC 자기유지 회로 구현 방법 (SET/RST 명령어) ➡ PLC로 전동기 Y-△ 기동 프로그램 작성 예제 ➡ 특수 모듈(고속 카운터·위치 제어) 프로그래밍 예제