이번 글은 자동화 공장에서 동시 연결을 통해 지원되는 ‘고가용성 프로세스 안전애플리케이션’에 대한 소개로 2회를 연재한다. 대부분의 프로세스 제어 및 많은 제조 애플리케이션에서는 제어 시스템의 고장으로 인해 예기치 않은 시스템 정지가 발생할 경우, 제품 손실에 따른 재정적 손해가 발생할 수 있으며 시스템 재가동에도 상당한 시간이 소요될 수 있다. 따라서 이러한 애플리케이션에서는 결함 허용 제어 시스템을 설계할 수 있는 능력이 매우 중요하다. 이는 특히 안전이 중요한 사고 발생 시, 일반적인 제조 장비에서 사용하는 즉각적인 장비 정지가 아니라 안전 상태로의 고도로 제어된 전환이 요구되는 경우 더욱 중요하다. 이러한 애플리케이션은 예기치 않은 고장이 발생하더라도 제어 시스템이 “높은 가용성”을 유지하는 것에 의존한다. 제품은 고장을 최소화하도록 설계될 수는 있지만, 완전히 제거할 수는 없다. 시스템은 단일 고장으로 인해 제어 시스템 전체가 작동 불능 상태가 되는 가능성을 제거하기 위해 이중화를 적용할 수 있다. 두 방법 모두 도움이 되지만 여전히 한계가 존재한다. ODVA는 2023년 봄 CIP(CIP Family of Specifications) 규격 개정판에
산업용 통신 프로토콜 ‘EtherNet/IP’의 캐비닛 내부(In-cabinet) 솔루션 기능 강화 배선 구조 간소화, 모터 제어 장치 지원 확대 노린다 스마트 팩토리(Smart Factory) 제어 패널의 운영 효율 극대화 기대 로크웰오토메이션이 산업용 통신 프로토콜 ‘EtherNet/IP’ 기반의 캐비닛 내부(In-cabinet) 솔루션의 성능 고도화에 착수한다. 이로써 스마트 모터 제어 시스템의 새로운 표준을 제시하겠다는 의지를 표명했다. 이번 업데이트는 제조 업체가 제어 패널 내 구성 요소를 긴밀하게 통합하는 데 기여하기 위한 움직임이다. 여기에 복잡한 배선 구조를 간소화해, 운영 데이터를 효과적으로 활용하도록 지원하는 데도 초점을 맞췄다. 강화된 솔루션은 새로운 보조 전원 탭을 포함한다. 전기를 제어하는 접촉기 전용 통신 모듈인 ‘100-E’를 활용한 점이 특징이다. 이를 기반으로 모터 보호 스위칭 장치 ‘140ME’와 전자식 과부하 릴레이 ‘E100’ 등 핵심 부품까지 EtherNet/IP 연결 범위를 확장했다. 사측은 사용자가 권장 표준 적용 시 기존 하드와이어 방식 대비 배선 시간을 최대 80%까지 줄일 수 있다고 공표했다. 별도의 인프라 변경
이번 호에서는 CIP Safety의 5G 전송 측정 구성 및 조건을 설명하고, 제조 장비 간 5G 기반 CIP Safety 통신 평가 결과에 대해서도 함께 다룬다. CIP Safety의 5G 전송 측정 구성 및 조건 측정 구성의 변형은 그림 1과 2에 제시돼 있다. 성능 측정 조건은 다음과 같다. · CIP Safety 연결 수: 안전 라인 컨트롤러를 대상으로 하여 세 개의 안전 컨트롤러가 송신자로 동작하며, 반대로 각 안전 컨트롤러가 대상이 되고 안전 라인 컨트롤러가 송신자가 되는 형태로 CIP Safety 연결을 구성했다. · EPI (CIP Safety 통신 주기): 안전 프로세스 통신의 EPI는 60ms로 고정 설정했다. · 데이터 크기: 본 용도에 필요한 CIP Safety 패킷은 46바이트로 설정했다. · 통신 부하: 실제 사용 환경을 시뮬레이션하기 위해, CIP Safety 통신 외에 표준 프로세스 통신을 통해 통신 부하를 추가했다. 각 안전 컨트롤러 간(안전 라인 컨트롤러 포함)에는 송신자와 수신자 역할로 각각 최대 12개씩, 총 24개의 표준 프로세스 통신 연결을 구성했다. RPI(Request Packet Interval)는 1ms, 5ms
이번 호에서는 EtherNet/IP의 측정 방식, 구성 변화, 성능 측정 조건, 패킷 통신의 대역폭에 대해 설명하고, 컨트롤러 간 5G 전송 평가를 통해 얻은 EtherNet/IP 측정 결과와 각 조건에서의 지연 시간 측정 결과를 소개하고자 한다. 또한 5G 전송을 기반으로 한 CIP 안전성 평가 시스템의 구성에 대해서도 함께 다룬다. 5G 네트워크상에서 EtherNet/IP 통신 측정 구성과 조건 EtherNet/IP를 5G 환경에서 구현하기 위한 다양한 통신 구성 방식(Type I부터 Type VIII까지)은 그림 1에 제시되어 있다. 본 측정의 목적은 각 통신 방식에 따라 발생하는 성능 차이를 분석하기 위함이며, 측정 조건은 다음과 같이 설정되었다. 우선, 주요 측정 항목은 패킷 손실률과 통신 지연 시간(latency)이며, 이는 통신 성능을 나타내는 핵심 지표로서 모든 조건에서 공통적으로 수집되었다. 통신 모드는 VPN 사용(w/VPN)과 VPN 미사용(w/o VPN)의 두 가지로 나뉘며, 특히 멀티캐스트 통신은 VPN 환경에서만 가능하기 때문에 w/VPN 설정이 필수였다. 유니캐스트 통신의 경우에는 VPN 사용 여부에 따라 모두 측정이 이루어졌다.
테스트 환경 구축 일반적인 EtherNet/IP 기반 모션 제어 드라이버 사용 사례를 재현하기 위한 테스트 환경의 고수준 아키텍처가 그림 1에 나타나 있다. EtherNet/IP와 프라이빗 5G 네트워크의 통합을 평가하기 위한 테스트 환경에는 EtherNet/IP 슬레이브 스택을 포함한 STM32 평가 보드와 연결된 I/O 장치가 포함되었다. 이 실험의 목표는 I/O 장치를 EtherNet/IP 마스터를 갖춘 PC 기반 호스트 시스템과 연결하는 것이었다. 이 두 시스템 간의 물리적 계층은 5G 모뎀을 통합하여 구현되었다. 이 시스템에서는 SPI(직렬 주변기기 인터페이스) 통신이 사용되었다. 해당 설정을 반영하는 OSI 아키텍처는 아래에 제시되었으며, 애플리케이션 및 세션 제어는 STM32 보드가 담당하고, 전송 계층에서는 SPI를 통한 UDP 프로토콜이 활용되었으며, 네트워크 및 물리 계층에서는 5G 모뎀이 사용되었다. 이 설정이 이더넷 표준을 준수하는지 확인하기 위해 OSI 계층과의 매핑이 그림 2에 나타나 있다. 두 하드웨어 간의 SPI 통신 설정은 다음과 같다. · 클럭 속도 : 1MHz · 모드 : 풀 듀플렉스(Full Duplex) 미래의 연결된 공
2023년 7월부터 국내 최초로 ODVA는 최근 산업계의 화두인 PROCESS 계장의 디지털화 기술인 이더넷-APL을 소개하는 기술 연재를 시작했다. 이 기술은 업계에서 잘 알려지지 않은 분야이기에, 「이더넷-APL 길라잡이」라는 명칭으로 15호를 끝으로 기술 연재를 마무리했다. ODVA는 2023년 11월부터 제조업 벤더들을 대상으로 ‘이더넷-APL 국제 인증’ 사업을 시행하고 있다. 국내 PROCESS 계장 제조 벤더와 ODVA 회원사가 ‘이더넷-APL 국제 인증’을 받으면, 향후 제품 수출에 큰 도움이 될 것이다. 참고로, 인증에 대한 자세한 사항은 ODVA 웹사이트(www.odva.org)의 ‘Request Ethernet-APL Conformance Test Services’ 페이지에서 확인할 수 있다. 이번 자동화 기술지에서 새롭게 연재하는 기술 내용은 5G 네트워크에 EtherNet/IP를 활용하고 클라우드 환경을 위해 시간 민감 네트워크(TSN)를 이용하는 내용을 다룬다. 이 연재는 총 3회로 나누어 진행될 예정이며, 이는 ODVA가 발표하는 새로운 산업 통신 기술의 일환이다. 개요 산업용 사물인터넷(IIoT) 기술은 빠르게 발전하고 있으며,
제조업체들은 자사와 파트너 기반 디지털 서비스 및 역량을 통합하여 소프트웨어 정의 공장(Software Defined Factory, SDF)을 구축하고 있다. 이 과정에서 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 분리하고 주요 산업 자산을 가상화하여 유연성을 높이고 보안을 강화하며 유지보수 비용을 줄이고자 한다. 예측 유지보수, 인공지능(AI), 디지털 트윈과 같은 기술을 활용하면 공장 운영 최적화와 제품 품질 향상이 가능해진다. IT 분야에서는 이미 SW 정의 네트워킹(SDN) 모델이 등장했다. SW 정의 생산 네트워크는 동적인 연결성, 복원력, 보안을 제공하며 SDF를 지원하기 위한 필수 요소이다. 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 SW 정의 네트워크의 핵심 역할을 한다. 이번 세션에서는 CNC가 생산 시스템에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 새로운 모델로 전환하기 위한 주요 아키텍처와 고려사항을 다룰 예정이다. 또한 SW 정의 네트워크가 ODVA 기반 산업 자동화 시스템에 어떻게 적용될 수 있는지 논의한다. 산업 네트워크를 위한 CNC의 필요성 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 산업 네트워크를 자동으로 배포, 구성, 유지관리 및 모니터
RPOFINET IRT는 왜 필요한가? 실시간 통신 프로토콜로 분류되는 PROFINET, EtherCAT 및 EtherNet/IP와 같은 산업용 통신 프로토콜들은 이미 1밀리초 정도의 빠른 사이클 타임과 10~100마이크로초의 지터를 달성할 수 있다. 하지만, 이 수준의 성능으로도 충분하지 않은 경우들이 있다. 현실적으로 데이터를 전송하고 처리하는 데 시간이 걸리기 때문이다. 또한 특정 애플리케이션에서는 생산 단계가 올바르게 수행되도록 데이터의 전송 및 처리 시간을 정확하게 동기화하는 것이 매우 중요하다. 특히 모션 제어 분야의 경우, 표준 실시간 PROFINET의 사이클 타임이 더 이상 충분히 빠르지 않고 지터 및 결정론 같은 다른 주요 지표가 이미 필요한 표준을 충족하지 못하는 지점까지 증가하면서 데이터 통신 속도와 성능에 대한 요구가 더 중요해졌다. 예를 들어 로봇 팔은 부품을 집어 올리거나 처리하기 위해 특정 시간에 정확하게 지정된 위치에 있어야 한다. 팔이 약간만 빠르거나 늦게 움직여도 프로세스의 심각한 중단을 초래할 수 있다. 이 경우, 신속하면서도 안정적인 데이터 전송 및 처리가 필요하다. PROFINET IRT는 표준 실시간 통신이 한계에 도달
힐셔는 산업용 이더넷 네트워크에 싱글 페어 이더넷(Single Pair Ethernet, 이하 SPE)을 내장하기 위해 설계된 신규 SPE 미디어 스위치를 출시했다고 2일 밝혔다. 힐셔의 다중 프로토콜 지원형 netX90 통신 컨트롤러를 기반으로 하는 새로운 SPE 미디어 스위치는 PROFINET, Open Modbus/TCP 및 EtherNet/IP 네트워크를 통해 SPE 애플리케이션과의 연결을 지원한다. 이 장치는 산업 현장 환경에서의 SPE 구현을 위해 간편하면서도 비용 효율적인 솔루션을 제공한다. SPE 미디어 스위치를 이용하면 고가의 네트워크 부품 추가 없이 센서부터 클라우드까지 원활한 IP 기반 통신이 가능하다. SPE 미디어 스위치는 10BASE-T1L 표준으로 최대 1000m 거리에서 장치를 쉽고 저렴하게 연결할 수 있기 때문에 대규모 생산 시설이나 광범위하게 분산되어 있는 애플리케이션들에 이상적인 제품이다. 힐셔는 SPE 시스템 협회(SPE SA)와 SPE 산업용 파트너 네트워크(SPE PN)의 회원사로서 각 협회의 SPE 커넥터 표준을 모두 지원한다. SPE 미디어 스위치는 IEC 63171-2 (SPE SA) 및 IEC 63171-6 (S
힐셔는 Orange Precision Measurement사(이하 Orange Precision)와 협업해 이더넷 프로토콜 세 종류와 필드버스 프로토콜 제품을 출시했다고 11일 밝혔다. Orange Precision은 지난 1년 동안 9 가지 산업용 통신 프로토콜을 지원하는 힐셔의 최신형 ASIC인 netX90을 통합할 수 있었다. 또 힐셔의 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스를 통해 기존 필드버스 및 산업용 이더넷과 바로 통신하는 멀티-프로토콜 솔루션을 구축했다. 이번에 출시된 산업용 이더넷 프로토콜은 PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP이며, 필드버스 프로토콜은 DeviceNet이다. 이러한 프로토콜의 성공적인 출시로 Orange Precision의 제품들은 전 세계의 다양한 고객에게 공급돼 안정적인 통신을 제공할 수 있게 됐다. 베르윈 바나레스 Orange Precision CTO 겸 소프트웨어 및 임베디드 시스템 그룹 책임자는 “제품의 구조는 자사 제품이 경쟁 분야에서 어떻게 성공할 것인지를 정의하기 때문에 우리에게 매우 중요하다”며 “우리는 힐셔의 멀티-프로토콜 플랫폼을 통해 자사 제품을 고객사 시스템과 통합하려는 고객의 요구를 지
5G 셀룰러 연결은 산업 자동화 분야에 흥미로운 가능성을 가져다준다. 이 논문은 가까운 미래에 산업 통신에 어떤 향상을 기대할 수 있는지, 그리고 6G와 같은 장기적으로 무엇을 기대할 수 있는지에 대한 질문에 답하려고 노력하고 있다. 이 논문은 또한 기술이 이러한 솔루션을 채택할 것으로 예상할 수 있을 때 단기적이고 장기적인 것이 무엇인지 이해하고, 이 기술이 사용되는 시기와 이유가 바뀌는 가장 중요한 정치적 및 시장적 기초를 정의하려고 노력한다. 우리는 또한 현재 이 변화에 저항하는 세력이 무엇인지, 그리고 누가 현재 혜택을 받고 있는지에 대한 이해를 유도하기 위해 5G 솔루션의 현재 상태를 살펴볼 것이다. 이 논문은 2020 ODVA 컨퍼런스 “5G-더 이상 휴대폰에만 국한되지 않음”의 데이비드 브랜트(David Brandt)과 스콧 그리피스(Scott Griffiths) 논문을 보완한 것이다. 산업용 5G 기술을 제공하는 3GPP를 지원하는 보조 기구인 5G-ACIA에 의해 산업 현장에서 5G를 위한 특정한 길은 ACIA의 설립 이후 비교적 긴 대기 기간을 보내고 있다. 우리는 5G 출시와 산업 네트워크, 차기 기술인 6G 기술에서 과연 무엇을 기대할
EtherNet/IP는 단일 컨트롤러, 기계 또는 스키드에서 이산(discrete), 하이브리드 및 프로세스 자동화에 이르기까지 모든 시설 설치를 수용할 수 있는 검증된 산업제어 네트워킹 솔루션이다. 자동차, 반도체, 포장, 식음료, 제약, 물, 폐수, 화학, 광업, 석유 및 가스 등 다양한 산업 분야에서 EtherNet/IP 통신 및 제어기술에 더욱 많이 의존하고 있다. EtherNet/IP는 ODVA의 CIP 애플리케이션 계층을 활용하고 이더넷, Wi-Fi 또는 5G와 같은 표준 네트워킹 기술에 배포하여 애플리케이션의 유연성을 상당히 높였다. 안전하고 뛰어난 애플리케이션 유연성 EtherNet/IP를 통해 사용자는 프로세스 자동화 담당자가 필요로 하는 안전하고 유연한 애플리케이션별 기능을 실시간으로 제공할 수가 있게 되었다. 실시간 데이터의 경우 사용자는 IIoT 디바이스에서 제공되는 정보에 비할 바 없이 액세스가 잘 되므로 운영이 어떻게 수행되는지에 대한 가시성과 통찰력을 즉시 얻을 수 있으며, 이를 통해 보다 나은 비즈니스 의사 결정을 할 수가 있게 되었다. EtherNet/IP는 상용의 기술 및 표준, TCP/IP Suite와 결합된 IEEE 802
아나로그로 운용되던 프로세스계장 분야가 바야흐로 미래의 디지털로 향하고 있다. 현장에는 CVVSB 2ㅁ × 2C 아나로그 케이블 대신, 단일 쌍(Single Pair Ethernet/SPE)케이블로 바뀌고, 클라우드가 가능한 디지털이 일상인 시대로 바뀐 것이다. 2019년 9월 IEEE802.3cg(EtherNet/IP=802.3) 태스크 포스가 10BASE-T1S 및 10BASE-T1L 이더넷 표준 개발을 완료한 이후 ODVA는 이러한 이더넷 기술을 자체적으로 채택한 뒤 변화하기 시작했다. 기존의 PLC 자동화 기술은 물론이고 한발 더 나아가 이제 10BASE-T1S 이더넷 기반의 캐비닛 EtherNet/IP 사용 프로파일과 10BASE-T1L 이더넷 기반의 이더넷-APL 프로세스계장 프로파일이 EtherNet/IP 사양에 플러스가 된 것이다. 이 글에서는 잠재적인 EtherNet/IP 사용 프로파일인 On-Machine 센서와 EtherNet/IP 사용 프로파일에 대해 연구한 결과를 해부해 보고자 한다. OMSPE 시스템 아키텍처(물리적 토폴로지, 미디어, 인프라 탭, SPE 센서), 통신아키텍처, 전력 전달아키텍처, 네트워크, 시운전, 진단 기능을 갖춘
이더넷-APL은 PROCESS계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 APL 네트워크의 계획 과정을 소개한다. APL 네트워크의 계획 과정 이 섹션에서는 이더넷 APL 시스템의 계획 과정을 안내한다. 이 장의 대상은 APL 네트워크의 계획 과정에 참여하는 개인이 중요하다. 그림 1은 이 절에서 설명한 APL 계획 프로세스와 주요 계획 단계에 대한 개요이다. 1. 장치의 선택 이 문서는 그림 2에 표시된 APL 샘플 애플리케이션을 사용한다. 응용 프로그램은 서로 다른 위치에 있으며 거리가 더 긴 두 개의 발전소 영역으로 구성되어 있다고 가정해 본다. 각 발전소 영역에서 파이프 내 가스 흐름이 제어되어야 한다. 위치측정기와 유량계가 있는 제어밸브를 사용하여 배관 내 압력을 측정해야 한다. 또한 두 발전소 영역의 장치는 제어 및 측정 작업을 수
세계적인 자동화 기술 및 소프트웨어 공급업체 에머슨은 힐셔의 netX를 이용하여 자체 AVENTICS™ 밸브 시스템에 OPC UA 기능을 탑재함으로써 IIoT 통합 및 분석 기능을 단순화했다. 에머슨의 지능형 자동화 제품 마케팅 디렉터인 닐스 벡만은 “힐셔의 netX90 통신 컨트롤러를 사용하면 밸브 데이터에 액세스하기 위해 엔지니어가 전체 시스템이나 아키텍처를 변경할 필요가 없다. 이는 사용자에게 최대의 유연성을 부여한다”고 설명했다. 산업 환경에서의 OPC UA 에머슨은 전 세계 주요 산업 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하는 글로벌 기술 및 소프트웨어 회사이다. 아스펜테크의 지분을 대부분 보유하고 있는 에머슨은 업계 선두의 자동화 포트폴리오를 통해 하이브리드와 공정, 각 제조업체의 운영 최적화에 조력하며 직원들의 사생활 보호와 배출량의 감소 등 지속 가능한 목표를 달성하고 있다. 자체 AVENTICS™ 제품 브랜드를 보유한 에머슨은 세계 최고의 공압 부품과 시스템 제조업체 중 하나이기도 하다. 독일 니더작센주의 라첸(Laatzen)시에 위치한 에머슨 팀은 기계 및 공장 자동화 분야의 혁신적인 공압 드라이브 솔루션을 주력으로 하고 있다. AVENTICS™ 제
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