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이더넷 베이스 통합 네트워크 ‘CC-Link IE’

CC-Link협회는 제조업 자동화 솔루션의 끊김없는 수직적 통합을 위한 산업통신망 솔루션으로 산업용 이더넷 CC-Link IE(Industrial Ethernet)을 새롭게 선보였다. CC-Link IE는 상위의 정보레벨로부터 하위의 필드레벨까지를 끊김없이 통신할 수 있는 이더넷 기반의 통합 네트워크이다.

글_ 정덕영, CC-Link협회
clpakor@meak.co.kr

1. 머리말(CC-Link IE 개발의 컨셉)

제조의 글로벌화와 사용자 요구의 다양화에 따라 가격경쟁의 격화와 제품 라이프 사이클의 단축 등 제조업을 둘러싼 비즈니스 환경은 매년 힘겨움을 더하고 이러한 비즈니스 환경의 변화에 대한 신속한 대응이 요구되고 있다.

구체적으로 제조업에 관련된 각 업체는 다음과 같은 요구를 받고 있다.

① 비용절감 : 개발기간의 단축, 기동시간의 단축, TCO절감
  *TCO(Total Cost of Ownership) : 소유 총비용

② 설비의 고도화, 대형화: 기계와 라인의 고도화, 대형화, 복잡화, 생산성 향상

③ 제품 라이프 사이클의 단축: 새로운 장비의 조기 도입(개발, 기동, 생산)과 변화에 따른 신속한 개조

④ 품질관리 기능의 강화: 트레이서빌리티 정보수집 강화에의 대응

위와 같은 요구를 실현하기 위한 네트워크로서는 첫번째, 택 타임 향상을 위한 공정간 및 장비 내의 대용량, 고속전송의 실현. 두번째로 제조 및 품질 트레이서빌리티 강화를 위한 대용량 데이터 전송의 실현이 요구되고 있다.

CC-Link IE는 정보계로부터 필드레벨까지 심리스(Seamless)하게 통신할 수 있는 이더넷 베이스의 통합 네트워크이다.(그림1)

2. CC-Link IE의 특징과 도입의 장점

CC-Link IE는 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크, CC-Link IE 필드네트워크, CC-Link IE 모션네트워크 등 3종류로 분류할 수가 있다. 여기에서는 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크의 특징과 도입의 장점에 대해 설명하기로 한다.

CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는,

① 효율적인 생산시스템을 구축하기 위해 필요한 안정적이고 사용하기 편리한 리얼타임 통신의 실현

② 생산현장에서 뿐만이 아닌 정보계를 포함한 생산시스템 전체의 최적화(수직통합)를 실현하기 위한 그리고 이더넷 베이스의 네트워크를 동시에 실현하기 위한 통합네트워크이다. 네트워크의 기본사양은 표1과 같다.

2-1. 네트워크형 공유 메모리 통신(사이클릭 통신)
그림2에 나타낸 바와 같이 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는 네트워크 내에 가상적인 공유 메모리를 실현하고 있다. 각 국은 자국이 입력(쓰기) 가능한 영역을 사전에 설정할 수 있으며 임의의 타이밍으로 정보 갱신이 가능하다. 또한 각 국은 이러한 가상적인 공유 메모리를 통해 네트워크 내의 각 국의 상태를 파악할 수가 있다.

그림3은 네트워크형 공유 메모리 통신의 실현 방식을 나타낸 것이다. 각 국은 데이터 전송 제어권인 토큰을 수신하면 자국의 정보를 네트워크 내의 모든 타국으로 송신한 후 토큰을 다음 국으로 건네준다. 이것을 순차적으로 반복하면서 네트워크형 공유 메모리 통신을 실현하고 있다.

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네트워크형 공유 메모리 통신을 이용함으로써 사용자는 커넥션(통신상의 송수신 국간의 관계)을 의식하지 않고 메모리에 읽기쓰기를 하는 감각만으로 간단하게 리얼타임 통신을 실현할 수 있게 된다.

2-2. 메시지 통신을 고려한 정시성 보증의 통신
CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 고속대용량의 N:N형 리얼타임 통신인 사이클릭 통신뿐만 아니라 수직통합을 쉽게 실현할 수 있도록 생산관리 정보를 전송하기 위한 비 리얼타임 통신인 1대1형 메시지 통신의 사양을 정의하고 있다. 메시지 통신은 비정기적으로 발생하면서 또한 데이터 크기가 불특정하기 때문에 사이클릭 통신기능(데이터 전송주기)에 영향을 끼칠 가능성이 높다. 그 때문에 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 메시지 통신용의 대역을 미리 확보하여 메시지 통신을 실시해도 사이클릭 통신의 안정된 데이터 전송주기를 보증할 수 있도록 했다. 이러한 기능에 의해 높은 정도(精度)로 생산의 품질을 확보할 수 있게 된다.

2-3. 전송로 이중화 기술 및 광통신기술에 의한 고신뢰 통신
그림4에 나타낸 것과 같이 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는 표준으로 이중 루프의 전송로를 채용하여, 각 국은 케이블 단선과 이상 국을 검출한 경우에는 이상개소를 무시하고 정상적인 국간에 통신을 속행한다.

이 기능은 기본 기능으로서 정의되며 신뢰성을 높이기 위한 추가 기능을 필요로 하지 않는 점이 특징이라 할 수 있다. 다시 말하면 비용과 가용성을 양립한 전송로의 리던던시(Redundancy)를 실현할 수 있다. 또한 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 여러 통신장애의 원인이 되는 전기적 노이즈 인가에 의한 통신이상을 경감시키기 위해 광 케이블을 전송매체로 사용하고 있다.

3. CC-Link IE의 자리매김

앞서 설명한 바와 같이 CC-Link IE는 생산시스템 전체를 심리스하게 연결하는 이더넷 베이스의 통합 네트워크의 총칭이다. 우선, 그림6에서 CLPA(CC-Link협회)에 있어서의 CC-Link IE의 위치를 나타내고 있다.

지금까지 CLPA는 CC-Link의 보급과 촉진을 목적으로 한 활동을 전개해 왔다. 그 때문에 정보계를 포함한 시스템 구축이 필요한 경우에는 상황에 따라 컨트롤러 네트워크를 사용할 필요가 있었고 결과로서는 [2. CC-Link IE의 특징과 도입의 장점]에서 설명한 생산시스템 전체의 최적화(수직통합)가 어려웠다. 그렇기 때문에 이번에 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크를 책정하고 정보계와 필드레벨의 통합을 실현하게 되었다.

더불어 그림7에 나타낸 바와 같이 기존의 CC-Link와의 심리스 통신을 정의하고 사용자 자산의 계승(활용)을 가능하게 하였다. 또한 향후 이더넷 베이스의 CC-Link 필드 네트워크 및 모션 네트워크를 검토하여 이러한 네트워크에 접속된 기기들과도 투과적으로 통신이 가능한 구상을 실현할 예정이다. 그렇게 함으로써 사용자는 네트워크의 계층과 경계를 의식하지 않고 모든 기기가 같은 계층에 접속되어 있는 이미지로 프로그래밍과 유지보수를 할 수 있게 된다.

4. 맺음말

지금까지 CLPA(CC-Link협회)가 제안하는 CC-Link IE의 컨셉과 이번에 발표한 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크의 특징에 대해 설명하였다. 향후 순차적으로 필드 네트워크 및 모션 네트워크를 책정할 예정이다. 또한 시스템의 통합(수직통합)을 실현하기 위해서는 단순히 네트워크에 접속된 컨트롤러 및 기기간의 통신 프로토콜을 통합하는 것뿐만 아니라 컨트롤러 또는 기기의 애플리케이션으로서의 활용 등 상위 개념에서의 통합이 필요하게 될 것이다.
 
[문의처] CC-Link협회
TEL:02-3663-6178 / FAX:02-3663-0475
E-Mail:clpakor@meak.co.kr
Homepage : http://www.cc-link.or.kr

아이씨엔 매거진 2008년 05월호

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