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산업IT 시장에서 컨트롤러의 진보와 PAC 선택 방안

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산업IT 시장에서 다양한 오토메이션용 컨트롤러가 출현함과 더불어 그 기능과 성능이 점차 진보하고 있다. 자동차 제조라인과 같은 산업 제조 설비를 위해 개발된 PLC에 이어, PC 기반 제어시스템이 활발하게 현장에 적용되었다. 이제는 통합 컨트롤 시스템인 PAC가 각광받고 있다.
PAC란 무엇인가?
대부분의 산업 공정이 하드웨어에 내장된 릴레이 로직이나 아날로그 루프 컨트롤러에 의한 제어가 가능해 진 것이 불과 30년 전의 일이다. 30년 전 우주 왕복선의 3개 컴퓨터 시스템에 내장된 램이 100 킬로바이트 이하였고, 이를 통해 그 우주선 내의 복잡한 프로그램을 실행하였다. 불과 30년 전에는 PC와 같은 것은 없었다.
지난 30년 동안, 우리는 하드에 내장된 릴레이와 아날로그 컨트롤러로부터 아주 멀리까지 와 있고 컴퓨터는 당시의 사람들의 확신과 예상 그 이상으로 변화해가고 있다.
PLC가 먼저 개발되다
1979년대, 마이크로프로세서는 느리고, 비쌌으며 오류가 많았다. 메모리 또한 마찬가지였다. Bedford Associates(후에 Modicon)의 Richard Morley와 Allen-Bradley의 Otto Struger는 PLC(Programmable Logic Controller)라고 불리는 디바이스를 생산해냄으로써 자동차 산업에서 하드웨어에 내장된 릴레이 로직과 관련된 비용을 어떻게 줄일지에 대한 도전에 직면하였다.
“컴퓨터로 불리던 것을 컨트롤러라고 명명했지만, 사용자들은 놀라지 않았다.”라고 Morley는 회상하고 있다. PLC는 전기공들이 익숙해 했던 싱글 라인의 와이어링 다이어그램 플랜트와 유사한 “ladder programming”의 사용으로 하드웨어에 내장된 릴레이의 로직을 쉽게 복사할 수 있었다. 자동차 산업을 선두로, 비용절감에 뛰어난 장점을 지닌 PLC는 그 후 보편화되었다.
이로써 PLC는 개별 제조산업의 제어에 대변혁을 일으켰으며 동시에, 퍼스널 컴퓨터 또는 PC는 사무실과 기업의 제어에 있어서 대변혁을 일으켰다.
이어서 PC가 개발되다
30년 전, 오피스에서의 컴퓨팅은 미니컴퓨터와 메인프레임 시스템으로 이루어졌다. 대부분은 독립적으로 사용 가능했으나, 네트워킹 컴퓨터 시스템으로 나아가려는 시도도 있었다. 소프트웨어는 간단한 워드 프로세싱을 처리하는데 스프레드시트 비용은 라이센스(seat license)당 10,000달러를 초과했다. (다운로드하는데 비용이 들지 않는 오늘날의 개방형의 Open Office와는 대조됨) 메모리와 저장장치도 매우 비쌌고, 프리미엄이 붙기까지 했다. 이후, Apple, IBM과 다수의 제조업체들은 간단하면서도 저렴한 “퍼스널 컴퓨터”를 만들어내면서 1980년대 말까지, 퍼스널 컴퓨터가 기업을 점령하게 되었고, 1990년대 말쯤에는, 전세계적으로 비즈니스와 제조업 컴퓨팅의 표준이 되었다.
PAC가 개발되다
비용은 줄어들었고 메모리와 프로세서 파워는 증가하였으며, 시스템의 신뢰도가 중요하게 되었다. 즉, 한 대의 PC 싱글 보드 컴퓨터를 만드는 것이 PLC를 만드는 것보다 더 저렴하게 됐다. 이에 회사와 사용자들은 기존의 PLC를 대체하기 위해 PC의 유용성을 조사하게 되었다. 2000년대 초까지, 프로그램이 가능한 자동화 컨트롤러인 PAC(Programmable Automation Controller)를 집중적으로 실험했다. 산업분야 리서치 및 컨설팅 전문업체인 ARC의 Craig Resnick은 ladder-logic이 프로그래밍된 PLC를 대신하여 퍼스널 컴퓨터 형태의 구조를 가진 PAC의 명칭을 만들었으며 2002년에 그는 PAC는 다음의 기능을 포함한다고 서술하였다.
– 단일의 플랫폼상에 로직, 모션, 드라이브와 프로세스를 포함하는 멀티-도메인 기능
– 일반적인 태깅과 단일의 데이터베이스를 통합하는 단일의 플랫폼
– 여러 대의 장비나 프로세스 유닛이 교차하는 공정흐름에 의한 디자인을 허용하는 소프트웨어 툴
– 공장의 장비 배열에서부터 공정 플랜트의 유닛 운용에 이르는 산업 어플리케이션을 반영하는 오픈형의 모듈러 아키텍쳐
– 네트워크화된 다양한 제조업체 시스템의 부분으로서 데이터 교환을 허용하는 네트워크 인터페이스, 언어 등을 위한 사실상의 표준(의 채용)
어디에서 PAC를 사용합니까?
PAC는 오래되고 한계를 지닌 PLC의 설계에 비해서 상당한 장점을 가지고 있는데, 그 장점들은 다음과 같다.
– 더 상위 수준의 플랫폼과의 COTS (Commercial Off The Shelf)네트워킹
– 와이어가 필요 없고 필드버스형태의 연결성
– 멀티플 프로토콜을 통한 인터페이스
– 뛰어난 프로세싱 속도와 수치연산을 위한 코프로세서가 있는 고속의 COTS CPUs
– DOS, 리눅스, Windows CE와 같은 COTS 운용 시스템의 사용
– 제한이 없는 메모리와 저장
– 하나의 플랫폼상에 HMI 기능
– 향상된 컨트롤 알고리즘
– 광범위한 데이터베이스 조작
– 통합된 커스텀 컨트롤 루틴
– 복잡한 프로세스 시뮬레이션
사실, PAC는 하드에 내장된 릴레이, 아날로그 컨트롤러와 PLC가 사용되고있는 거의 모든 어플리케이션에 사용할 수 있다. 초고속의 모션 컨트롤이 요구되는 곳에서나 계장 안전관리 기술 시스템(safety instrumented systems)용에서만 약간의 예외가 있을 뿐이다.
그리고 실재로 지난 10년간, PAC는 많은 어플리케이션에서 PLC를 대체하고 있다. 일부 PLC 제조업체는 PAC를 만들고 있고, 일부는 PAC에 대한 기준을 사실상 충족하는 PLC 디바이스로 분류하고 있다.
임베디드 컴퓨팅의 혁명
PAC는 “임베디드 컴퓨팅”이라 불리는 혁명의 한 부분으로 타이어에서 토스트기까지 거의 모든 장치의 내부 PAC에는 컴퓨터 디바이스 종류가 설치되어 있다. PAC는 산업용 자동화 컨트롤러로서 사용되는 임베디드 컴퓨터이다.
PAC는 임베디드 컴퓨팅에서의 사용을 위해 사용자의 용도에 맞는 상업용 운용 시스템을 사용한다. 이는 PAC가 단순히 산업용 자동화 시장만을 위한 것이 아니라, 전체 임베디드 컴퓨팅 시장의 성장에 영향을 주었고, 임베디드 컴퓨팅 제품의 개선과 개발 역시도 PAC의 성능에 즉시 반영되고 있음을 의미한다
OS도 선택할 수 있다
PAC는 도스(DOS)나 윈도우즈 기반의 운용 체제와 사용이 가능하며, 리눅스(Linux) OS와도 함께 사용된다. 여전히 도스는 도스는 다른 운용체제보다 큰 장점을 지닌 운용체제로 평가되고 있다. 우선, 도스는 윈도우즈와 리눅스처럼 빠르게 업데이트되고 있지 않기 떄문에, 도스를 기반의 PAC도 업데이트나 패치에 의한 잠재적인 손상이 없다. 또한, 도스는 좀 더 비용 효율적이며, 엔드유저나 머신 빌더의 낮은 전력 요구사항을 만족시키며, 열 손실에 대한 요구사항도 엄격하지 않다. 팬리스 PAC의 운용은 도스 기반의 PAC로 구동하는 것이 좀 더 쉽다.
이에비해, Windows CE 기반의 PAC는 어플리케이션, 주변장치 및 네트워킹에 대한 일반적인 윈도우즈 성능의 대부분에 영향을 줄 수 있다. 윈도우즈는 사용자가 터치 패널이나 평면 모니터를 컨트롤러의 VGA 포트로 연결할 수 있다. PAC는 때때로 동일한 하우징에 디스플레이와 컨트롤러가 탑재된 복합 유닛으로 조립되기도 한다.
사용자는 컨트롤러상에 패널 소프트웨어를 설치할 수 있고 터치 스크린 대신에 비용이 저렴한 평면 패널을 사용할 수도 있다.
PAC OS용으로 Windows CE의 사용은 이더넷 네트워킹을 포함하여 USB 연결 등 도스에서는 허용하지 않는 특수 모듈의 사용이 가능하다.
PAC 선택하기
PAC를 선택하는 것은 PLC나 데스크탑 PC를 선택하는 것과 같다. 사용자는 하드웨어와 운용 체제를 선정해야 하고, 함께 구동될 주변장치를 선택해야 한다. 이어서 PAC상에서 작동 될 어플리케이션을 선택하거나 만들 수도 있다.
사용자는 원하는 PAC 플랫폼의 선택 시 다음과 같은 사항을 고려해야 한다. 저전력 운용이 필요한지, 아니면 통풍이 필요한 곳인지, 팬 쿨링이 적합하지 않는 위치인지 등 어떠한 환경에서 PAC가 사용될 것인지에 대한 사전 조사이다.
도스 기반의 PAC를 원하는지 아니면 터치스크린 사용을 할 수 있는 더 나은 기능과 성능을 위해서 Windows CE를 탑재하기를 원하는지 아니면 그 외의 다른 윈도우즈 기반의 HMI를 원하는지 결정해야 한다.
또한, 어떤 종류의 I/O가 필요한지, 또 얼마나 필요한지도 계산해 두어야 한다. 이것이 플랫폼 선택과 OS 및 주변장치의 선택에 영향을 주기 때문이다. 디지털 입출력, 아날로그 입출력의 정확한 수를 고려하여 PAC를 선정한다.
예를 들어, 버튼, 센서 및 스위치와 같은 것은 수를 헤아려서 얼마나 많은 디지털 입력이 필요한지 파악해야 한다.
이러한 디지털 입력들은 PAC의 팬, 라이트, 모터 의 수를 좌우하는 근거가 될 것이며, 그 수를 계산해서 얼마나 많은 디지털 출력이 필요한지 파악해야 한다. 또한, 사용자가 전압, 전류 또는 온도를 측정하고자 한다면 아날로그 입력이 필요하고, 써모커플이나 RFD 모듈로 쓰일 것이다. 모터의 속도나 컨베이어의 속도의 제어를 위해서도 아날로그 입력이 필요하다.
또한, 사용자 시스템의 확장가능성도 확인해야 한다.
PAC는 특별한 운용을 수행하는 성능을 지니고 있으며, 특수 모듈을 호스트 할 수도 있다. 모션 컨트롤, 카운터 모듈, 추가 메모리 및 맞춤형 I/O 모듈을 포함하는 특수 모듈이 이러한 종류의 예이며, 이런 전체 운용을 제어하는 1개의 컨트롤러와 1개의 운용 시스템이 필요하다.
하드웨어를 결정했다면, 소프트웨어를 결정해라
PAC 시스템에는 3가지 형태의 소프트웨어가 있다. 첫째는 운용 시스템이고, 둘째는 프로그래밍 소프트웨어, 마지막은 PAC상에서 구동될 어플리케이션 소프트웨어 프로그램이다.
PLC에 친숙한 대부분의 사람들은 ladder나 IEC 61131-3 프로그래밍 언어중의 하나를 이용하고 있으며, 퍼스널 컴퓨터에 친숙한 대부분의 사람들은 보통 Visual Basic, C++, Visual C 와 그 외의 고차원 프로그래밍 언어로 프로그래밍하는데 익숙해져 있다. 즉, 다시 말해 PLC에 사용되는 ladder로 프로그래밍을 다룰 수 있는 프로그래머들보다 PAC의 고차원 프로그래밍 언어에 친숙한 프로그래머의 수가 많다는 것이다.
동시에, ladder나 statement list 또는 FBD와 같은 PLC 중심의 프로그래밍 언어를 사용할 수 있게 되는 것도 유용하다. 1개의 PAC는 두 종류의 프로그래밍이 가능하다.
PAC는 SCADA 시스템내의 RTUs (remote terminal units)으로서 사용가능하며, HMI 자체로 작동될 수 있고, 분산 네트워크 컨트롤 시스템에서 peer-to-peer 노드로도 사용할 수 있다.
Windows CE 기반의 PAC는 산업 등급의 이더넷 스위치를 사용해서 표준 이더넷 네트워크로 쉽게 통합될 수 있도록 디자인되었다.
윈도우즈 기반의 PAC를 사용하면 COTS (Commercial off the Shelf) 프로그램과 어플리케이션을 프로세스 컨트롤러로서 운용하는 동일한 장비상에서 구동할 수 있다는 것이다. 기존의 PLC를 사용하면서, 그 PLC의 디자인이 크게 중요치 않은 곳에서는 data historian과 HMI를 PAC와 쉽게 통합할 수 있다.
지난 10년간, PAC는 COTS 하드웨어 및 소프트웨어상에서 그 위치를 입증하였고, 보다 더 견고하고 신뢰성이 있는 제품으로 진화하였다. 사실상 외관적으로 PLC와 PAC의 차이점을 구별해내는 것이 쉽지 않으며, 내부에 내장된 PAC의 장점을 알아야 우리는 PAC의 뛰어난 성능을 알 수 있다.
제공_ 어드밴텍코리아 www.advantech.co.kr
아이씨엔 매거진 2009년 02월호

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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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