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공장제어로부터 업무레벨까지를 하나의 정보망으로!

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제조공장 및 플랜트에서의 최대 과제는 생산성 향상이다. 새로운 프로젝트에 대한 투자는 시장의 최신 요구에 보다 빠르게 대응하는 신상품으로 탈바꿈하고자 노력한다. 또한 경쟁사보다 더욱 빨리 시장으로의 도달시간을 더욱 앞당길 필요가 있다. 이를 위해 생산초기 단계의 공장제어 레벨을 비롯하여 회사의 업무레벨에 이르기까지를 하나의 유연한 정보망으로 구축할 필요가 있다. < 편집자 주>
혁신적이고 개방화된 산업용 이더넷, PROFINET
수직적 통합의 중요성에 대한 증대는 현대적 의미의 자동화 전반에서 산업부문 통신이 얼마나 결정적 역할을 수행하는지 여실히 보여준다. 산업용 이더넷에 기반한 개방형이고 벤더간 호환이 가능한 국제 표준의 Profinet은 회사 업무관리 차원의 레벨에서 하위의 제반 현장 레벨에 이르는 적접적이고 투명한 접근을 제공한다.
Profinet은 필드레벨에서 관리차원의 레벨에 이르기까지의 장치들을 연동하도록 지속적인 발전을 거듭하고 있는 이더넷(Ethernet) 기반 기술을 사용한다. 따라서 사내 통신의 단일성과 지속성, 투명성을 고루 갖추고 산업적 수행능력을 연동시키고 있다.
Profibus International이 2000년 8월 보도 기관 회의에서 최초로 언급한 이래 4년 후 Profinet(PROcess FIeld NET)의 기본이 공개되었다. 여기에는 설치 기술, 실시간 통신, 네트워크 관리 및 웹 통합 기능이 포함된다.
상이한 유형의 어플리케이션에 대한 최적의 지원을 제공하기 위하여, Profinet은 두 가지 가능성들을 제공한다.
분산형 입출력 장치 통합을 위한 Profinet IO와 분산형 자동화에서 모듈 방식의 설비를 만들어내기 위한 Profinet CBA. 프록시 개념을 통하여, Profinet은 필드버스 시스템의 균일한 통합을 가능하게 한다. 이것은 설비확장의 단순화를 가능하게 하는 중요한 기능이다. 하지만, Profinet은 산업용 이더넷 기반 자동화 설비를 위한 최적의 통신 시스템 이상의 것이다.
Profinet은 산업용 자동화 설비에서 이더넷을 사용하는 데 있어서 요구되는 모든 것을 충족하는 포괄적인 표준이며, 컨트롤서 레벨에서의 통신, 입/출력 시스템을 갖춘 표준 자동화 제어 기계, 그리고 강력한 모션 컨트롤 어플리케이션 까지도 포함한다. 따라서, Profinet은 모든 자동화 제어 어플리케이션에 적합하다.
Profinet의 발전은 여전히 계속되고 있다. 모션 컨트롤 어플리케이션을 가능하게 하기 위하여 Profidrive 프로파일을 Profinet으로 전환하는 것뿐만 아니라 보안과 안전과 같은 토픽들을 정의하기 위한 연구가 계속되고 있다. MES 레벨 인터페이스로 향하는 초기 단계인 유지 관리 운영에 관한 토픽 또한 시작되었다.
공정 자동화와 관련하여, Profinet 사용에 대한 요구사항은 현재도 정의되고 있다. 워킹 그룹(WG)인“Train Application”설립을 통하여, 최초의“순수”Profinet 프로파일에 대한 연구가 시작되었다.
Profinet IO
Profinet IO는 이더넷상에서 분산 필드 장치의 직접적 인터페이스를 가능하게 한다. 사용되는 모든 장치들은 일관적인 네트워크 구조에 연결되어 있으며, 따라서 전체 생산 설비에 걸친 일관적인 통신을 제공한다. Profibus DP 사용자 뷰는 구성, 프로그래밍, 진단에 주로 적용되어왔다.
Profinet IO는 데이터 매개변수화와 진단뿐만 아니라 IO-Controller와 IO-Device간의 완벽한 데이터 교환을 명확하게 한다. 그것은 수 밀리세컨드의 버스 사이클 타임을 가진 빠른 데이터 교환에 적합하게 설계되어 있으며, Provider/Consumer 모델에 기반을 두고 있다. 종속 Profibus 세그먼트상의 필드 장치들은 프록시를 사용하여 Profinet IO 시스템으로 통합될 수 있다.
Profinet CBA
Profinet CBA (CBA: Component Based Automation)는 자동화 설비에 관한 추가적 관점을 분명하게 한다. CBA에 대한 기본적 개념은 자동화 설비가 많은 경우에 있어서 독자적 구성 장치, 즉 소위 말하는 기술 모듈로 구분될 수 있다는 점이다. 또한 설계와 기능성은 일부 구성 장치에서 동일하거나 약간 변형된 형태로 되어 있을 수 있다.
그러한 기술적 모듈은 일반적으로 관리 가능한 입력 신호들로 제어된다. 그러한 모듈들은 사용자가 작성한 제어 프로그램에 의해서 정의되는 기능성을 가지고 있으며, 이러한 방식으로 만들어진 신호들을 다른 컨트롤러에게 출력한다.
Profinet 컴포넌트들은 기계 시스템에서 입력장치와 출력장치를 가지는 모듈을 대표하는 것들이다. 이러한 것들은 벤더와는 독립적으로 만들어지고, 컴포넌트 기반 시스템의 통신은 프로그램화되어 있다. Profinet CBA는 특이 사항 및 결정적(deterministic) 통신을 지원하며, 10ms까지 이르는 전송 주기를 가지기 때문에 컨트롤러간 통신에 매우 적합하다.
실시간 통신
Profinet 통신은 3단계로 측정된다. Profinet CBA는 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)와 실시간 통신 (RT) 모두를 사용하며 100ms (TCP/IP)에서 10ms (RT)의 크기 순서로 된 사이클 타임을 가능하게 한다. 이것은 PLC 간의 통신을 위해서 자주 사용된다.
Profinet IO는 프로세스 데이터 교환을 위하여 독점적으로 실시간 통신을 사용한다. 10ms 크기 순서로 달성될 수 있는 주기를 가지고 있기 때문에, Profinet IO는 분산 입/출력 부분(공장 자동화 설비)에서 사용하기에 매우 적합하다.
등시성 실시간 통신 (IRT)은 1ms 크기 순서의 사이클 타임을 가능하게 하고, 따라서 모션 컨트롤부분에서 사용하기에 매우 적합하다.
Profinet CBA는 기본적으로 TCP/IP를 사용하는 컴포넌트 기반 통신과 컴포넌트들과의 실시간 통신으로 구성된다. Profinet IO는 분산 입/출력 기능을 가진 실시간(RT) 통신과 등시성 실시간 통신(IRT)을 사용한다.
필드버스 통합
Profibus는 이미 1천만 개 이상의 노드들이 설치되어있다. 또한 필드버스의 리더인 Profibus는 기존의 Profibus 시스템을 Profinet과 인터페이스를 통해 연결하기 위한 간단하고 빈틈없는 이행 전략을 제공할 의무를 수행하기 위하여 연합하고 있다. 이러한 목적을 위하여, Profinet은 이미 설치된 필드 장치들을 추가적인 변경 없이 Profinet으로 통합할 수 있게 해주는 프록시 개념을 지원하고 있다.
프록시는 대부분 2개의 주요 컴포넌트들, 즉 이더넷 기반 장치와 필드버스 장치, 예를 들면 Profibus DP Master로 구성되어 있다. 이는 구성되어진 Slave들의 모든 I/O와 진단 데이터의 교환이 보장됨을 의미한다. 그 결과값은 공통 메모리에서 DP 마스터에 의해서 저장된다. 예를 들어, Profinet CBA를 사용하는 경우, 프록시의 Profinet 장치는 이 메모리에 접근하여 거기에 존재하는 데이터를 구성된 링크를 통하여 각각의 컨슈머(데이터 소비자)에게 전송한다. 만약 컨슈머가 Profibus 장치에 존재한다면, Profibus DP 마스터는 도달 연결 데이터를 다음 Profibus 주기에 각각의 다음 Profibus 종속장치에 전송한다.
보안
자동화 부문에서는 다음과 같은 트랜드가 오랫동안 인식되어왔다.
상대적으로 절연된 셀 또는 아일랜드 솔루션(island solution)이 네트워크화되고 점차 동종화되는 자동화 구조에 의해서 대체되고 있다. 오늘날 기본적으로 어떠한 장소에서도 원격의 PLC와 통신을 하는 것이 가능하다.
이것은 기계 작동 중 그리고 장치 호출 시에 오류가 일어날 가능성이 증가한다는 것을 의미할 수 있으며, 또한 스파이 활동과 방해 활동의 가능성이 증가한다.
자동화 부문의 이더넷 사용 증가, 인터넷을 통한 원격 유지 보수가 가능하게 된 점, 사무실 네트워크 또는 회사의 사내 망과 공장 네트워크의 상호 연결은 예외적인 사항이 아니다.
사무실 부문에서 도출된 보안 개념은 자동화 부문의 특별한 요구사항에 거의 적합하지 않기 때문에, 자동화 기술에 적합한 새로운 보안 개념에 대한 발전이 필요하다. 단기간의 네트워크 고장조차도 사람들과 기계들에게 생산측면의 손해 또는 엄청난 위험을 초래할 수 있으므로, 이러한 개념들은 사용하기에 간편하고, 자동화 기술의 특수 필요요건, 프로토콜, 네트워크 위치에 맞아야 한다.
Profinet 보안 개념은 이더넷 기반 자동화 시스템의 고도의 네트워크 보안 요건들을 고려하고 있다. 이러한 개념은 접근 통제, 데이터 암호화, 인증 및 보안 관련 사안들의 기록을 망라한다.
보안 개념의 핵심은 자동화 네트워크의 보안지향적 분할이다. 이로써, 보호된 자동화 셀들이 생성된다. 셀 안에 있는 네트워크 노드들은 스위치 또는 보안 설비와 같은 특수 보안 네트워크 컴포넌트들에 의해서 보호된다.
이러한 네트워크 컴포넌트들은 그러한 셀을 오가는 데이터 전송을 제어하고, 접근 권한에 의해서 사전에 인증을 받은 경우에만 전송을 허용한다.
특수 보안 클라이언트 소프트웨어는 클라이언트 PC 가 보호된 PLC 에 접근하기 위하여 사용된다. 데이터 터미널은 고유의 보안 기능성을 필요로 하지 않는다. 보호된 셀 간의 데이터 전송 또는 클라이언트와 셀 노드 간의 데이터 전송이 추가적으로 암호화될 수 있으며, 따라서 데이터에 대한 스파이 행위나 데이터 복제로부터 신뢰할 정도로 보호될 수 있다. 이것은 특히 예를 들어 목적에 맞는 서비스를 제공하기 위하여 인터넷을 통한 원격 접근이 필요한 경우와 같이 무보안 네트워크(non-secured network)를 통한 통신의 경우에 관심을 끌만한 것이다.
Profinet을 사용한 모션 컨트롤
Profinet을 사용함으로써 더 많은 숫자의 축, 더 많은 데이터 양, 단축된 주기를 가지는 모션 컨트롤 어플리케이션의 구현이 가능하다. Profinet의 실행에 필요한 대응 활동들은 2004년 여름에 Profibus 인터내셔널의 Profidrive 워킹 그룹에 의해서 시작되었다. 이러한 활동들의 목표는 간편한 전환이 가능하도록 Profibus에 맞게 정립되어 있는 Profidrive 프로파일을 Profinet에 매핑하는 것이다.
기능성과 인터페이스 모델링은 변함이 없다. Profidrive@Profinet은 알려진 어플리케이션 시나리오와 변하지 않는 사용자 관점에 적용되며, 이것은 장치를 변환시킬 때 사용자 프로그램을 바꿀 필요가 없다는 것을 의미한다.
Profidrive@Profinet은 통신에 있어서는 실시간 (RT) 통신과 등시성 실시간(IRT) 통신에 적용된다.
Profinet상의 안전
안전 공학은 많은 자동화 시스템의 핵심 구성 요소이다. 이러한 문제가 과거에는 전통적인 중계 기술을 사용하여 해결되었던 반면에, 현재의 트랜드는 개방형 표준화 통신 시스템상의 통합으로 기울고 있다. 특수한 목적의 버스들은 점차 줄고 있다. 예를 들어서, 자동차 산업은 좀 더 안전한 Profinet 통신을 이용한 신속한 구현을 요구하고 있다.
결과적으로, Profinet IO에서 사용자와 친숙하고 안전한 데이터 전송을 달성하기 위한 활동들이 2004년 중반에 Profibus 인터내셔널에 의해서 시작되었다. 회원사들이 검토를 하기 위한 초안 사양은2005년 하노버 무역 박람회에서 완성되었다. TUV와 직업 안전을 위한 연방 협력 기관 (Federal Cooperative Institute for Occupational Safety, BIA)과의 필요한 협력이 이미 시작되었다.
Profinet IO에 기초하여, 검증된 Profisafe의 프로토콜이 적용될 것이며, 그에 따라서 “블랙 채널” 원칙을 이용하게 될 것이다. Category 4와 SIL3(Safety Integrity Level 3) 에 이르는 안전 어플리케이션에 적합한 안전 솔루션을 사용하는 것이 가능해질 것이다.
아이씨엔 매거진 2008년 03월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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