Connect with us

미분류

필드 네트워크를 위한 AS-Interface 마스터(1) – 컨트롤러와의 커플링

Published

on

제조 자동화의 고도화에서 말초 신경계에 해당하는 최하위 필드 레벨에서의 개방형 네트워크인 AS-Interface 통신은 1994년 실용화된 이후 수백만개의 AS-I 디바이스들이 설치되어 검증받았고, 2000년 IEC 표준 인증 및 2006년 KS 표준으로 고시됐다. < 편집자 주>
마스터는 전통적인 케이블 트리와 같이 AS-Interface의 구성을 가능하게 한다. 이는 데이터 트래픽에 의존하여 조직되며, 자동 구성기능과 아울러 중요 서비스 기능을 자동적으로 담당한다.
1. AS-Interface 마스터
AS-Interface 마스터는 사용자 컨트롤러 내지 호스트 필드버스 시스템과의 브리지(bridge) 역할을 한다. 이는 AS-Interface 케이블 상의 데이터 트래픽을 독립적으로 구성하여, 그것과 컨트롤러, 그리고 그와 연결된 센서 내지 액추에이터들과의 인터페이스에서 해당 시스템이 전통적인 케이블 트리와 같이 작동하도록 하는 한편, 동시에 파라미터 설정 전송, 모니터링 및 진단 정보의 전송 등과 같은 부가적인 사용자 기능을 허용한다.
PLC(programmable logic controller)가 있는 경우, 마스터는 컨트롤러 중심으로 특화되어 있으며, 개별버스와 통신한다. 마스터는 PC 및 IPC 등을 써서 보편적으로 구현될 수 있다.
비교적 복잡한 버스들에 비해서, AS-Interface 마스터는 자동 구성기능을 지니고 있다. 사용자는 (전송률, 데이터 및 텔레그램 유형, 접속 권한 등) 어떤 설정도, 혹은 어떤 프로그래밍도 수행할 필요가 없다. 해당 시스템의 개별 구성에는 단지 슬레이브 주소를 각각의 개별 특성 데이터에 (I/O 구성 및 ID 코등 등을) 할당하는 것만 포함된다. 이는 설치 및 검사를 마치고 기능하는 하나의 시스템과 연결된 모든 슬레이브에 대해 관련 데이터를 자동적으로 로딩하거나 – 단일 시스템 설치 시 선호됨 -, 혹은 컨트롤러로부터 마스터로 주요 관련 데이터를 다운로딩 함으로써 – 연속 생산 기기에 대해 선호되는 방법임 – 이루어질 수 있다.
마스터는 파라미터 설정에 필요한 모든 비주기적 기능들을 부가적으로, 그리고 대부분의 경우 자동적으로 수행하는 한편, 주소를 자동 할당하고 해당 네트워크를 모니터링 한다.
교체된 슬레이브에 대한 자동 주소지정 기능은 중요한 서비스상의 난점을 운전자에게서 덜어준다: 만일 어떤 슬레이브가 없어지면, 주소“0”을 지닌 새로운 슬레이브가 출현하고, 해당 마스터는 이를 슬레이브의 대체로 해석하여 약간의 검사 후 사라진 슬레이브의 주소에 자동적으로 지정•설정한다. 이는 해당 운전자가 직접 주소를 입력하지 않아도 될 뿐 아니라, 사용자 프로그램을 마련해야 할 필요도 없게 해준다. 여기서, 수출 중심 기계 및 시스템에서 25 달러짜리 센서를 대체하기 위해, 어떤 전문가를 요구해서도 안 되며, 혹은 주요 서비스 문제가 되어서도 안 된다는 원칙이 그 이면에 숨어 있다.
네트워크 모니터링을 위해, 마스터는 해당 시스템의 명목 구성을 실제 구성상태와 지속적으로 비교한다. 운전 중이나 유지보수 이후에 발생한 변경사항은 결과적으로 오류 메시지를 생성한다.
2. 마스터 사양
앞서 언급한 바와 같이, AS-Interface의 목적은 센서 및 액추에이터들이 케이블 트리 형식의 전통적인 방법으로 연결되었을 때에 비하여, 가능한 한 거의 차이가 나지 않도록 컨트롤러에서 입력 및 출력 신호들을 취급하는 방식을 사용자에게 제공하는 것이다. 이는 마스터에게 핵심적인 중요성을 부여한다.
AS-Interface 마스터는 전송 시스템과 컨트롤러 간의 인터페이스를 나타낸다(그림 1). 이는 PLC 상의 I/O 모듈을 대체한다. 모든 입•출력 신호들은 정의된 데이터 필드에 매핑된다. 이와 아울러, 마스터는 세부적인 진단 능력을 제공한다.
AS-Interface 마스터는 구조가 간단하여, 필드버스 시스템에서 흔히 필요한 별도의 도구 없이도 설계가 용이하도록 해준다. 설계된 명목 구성은 AS-Interface 네트워크의 상태를 지속적으로 감시하는 데 사용된다. 어떤 슬레이브가 고장나면, 다른 모든 재래식 시스템과 마찬가지로 간단하게 교체될 수 있다. 마스터는 교체된 슬레이브에 자동적으로 주소를 할당한다.
신호의 수가 비교적 많지 않은 중소규모 시스템에서는, 마스터를 컨트롤러에 직접 통합•내장하는 편이 합리적이다. 그런 경우, 개별 컨트롤러들의 다양한 성능이 고려될 필요가 있다. 복합적으로 확장된 시스템에서, AS-Interface는 PROFIBUS, InterBus 또는 DeviceNet 등과 같이 친숙한 필드버스 시스템을 보충하거나 혹은 직접적으로 인터넷을 보완하는 이상적인 보조시스템을 형성한다.
이렇게 되면, AS-Interface와 필드버스 간의 연결은 하나의 AS-Interface 마스터와 하나의 필드버스 슬레이브를 내포한 일종의 게이트웨이가 된다.
마스터 사양[1]은, 한편으로 사용자는 거의 복잡하게 느끼지 않으면서도, 다른 한편으로 복잡한 컨트롤러의 성능이 십분 활용될 수 있도록 마스터의 기능을 기술하는 임무를 지닌다. 그 결과, 마스터 사양은 AS-Interface가 지닌 최대한의 기능을 기술해야 하는데, 이는 차후에 마스터 프로파일상에서 한정될 수 있다.
컨트롤러(호스트)와의 인터페이스는 추상적이며, 특정 시스템을 고려하지 않고 기술되어 있다. 사용자는 볼 수 없지만, 마스터 사양은 AS-Interface가 신뢰성 있게 작동하는 것을 보장한다.
3. 마스터 수준들
사양[1]는 마스터를 세 가지 수준으로 분할하며, 이는 AS-Interface로부터 호스트 인터페이스 (예: PLC)까지 기술한다 (그림 2).
모든 레이어들의 중요 과제는 오류 내지“비정상”운용 상태를 고장 센서 또는 액추에이터 신호를 전송하지 않고 처리하는 데 있다.
그와 같은 상태들은 예를 들면 다음과 같다:
– 휴지기(pause) 오류
– 슬레이브 응답 오류
– 고장 슬레이브
– 운용 중의 슬레이브 연결
– 불시의 슬레이브 연결
마스터의 물리적 전송기반은 슬레이브의 그것과 동일한 요구조건에 부합해야 한다. 여기서 바로 실제적인 비트 전송이 일어나는 것이다.
최하위 논리 레이어는 전송 레이어이며, 이는 개별 텔레그램의 전송 및 수신을 담당한다. 슬레이브의 응답이 소실되거나 결함이 있는 경우, 텔레그램의 자동 반복은 상위의 레이어에 대한 무결성을 보장한다.
시퀀스 컨트롤은 차상위의 전송 레이어로, 데이터 전송 요청을 다음으로 이송한다. 실제 시퀀스 컨트롤에 부가하여, 시퀀스 컨트롤 레이어는 마스터 레이어를 통해 호스트에 의해 요청된 기능들을 처리한다.
최상위 레이어는 마스터 레이어로, 여기서 AS-Interface 기능들이 각 호스트 시스템에 적용된다. 이 레이어는 프로파일이 형성되는 곳으로, 이는 호스트에서 사용가능한 마스터 기능에 대한 제약을 허용한다.
4. 마스터 아날로그 부분
마스터 전송의 물리적 특성은 케이블과의 전기적 커플링, 하드웨어 구조의 아날로그 부문 등을 기술한다 (그림 3.33). 이러한 인터페이스의 구현은 해당 시스템의 노이즈 내성(noise immunity)에 핵심적인 중요성을 지닌다. 과도한 신호 왜곡을 방지하기 위해, 인터페이스 종단(terminal) 간의 저항은, 슬레이브의 경우와 같이, 특정 요건에 반드시 부합해야 한다. 슬레이브와 마찬가지로, 마스터는 네트워크의 대칭을 방해해서는 안 되는데, 그렇게 되지 않을 경우, 해당 케이블이 노이즈를 방출하는 안테나가 될 수도 있기 때문이다. 따라서 접지되는 종단 저항들의 차이는 가능한 한 최소 상태로 유지되어야 한다. 아울러, 컨트롤러와 AS-Interface 네트워크 사이의 전기 절연도 필수적인 준수사항이다.
비교기(comparator)는 회선 상의 DC 전압을 검사하고, 해당 회선의 모든 지점에서 슬레이브의 안정적인 운용에 필요한 전압이 충분한 시점을 보고하기 위해 AS-Interface 전원 켜짐(APO) 신호를 사용한다.
5. 전송 레이어
마스터 상의 전송 레이어는 슬레이브들과 개별 텔레그램들을 교환하는 일을 담당한다. 이는 시퀀스 컨트롤로부터 오는“미가공”(raw) 데이터와 아울러, 데이터 교환 작업을 맡는다. 어떤 텔레그램이 전송될 경우, 프레임(시작 및 종료 비트)들과 패리티가 부가된다. 정확히 수신된 슬레이브는 패리티 없이 응답하거나, 혹은 프레임이 시퀀스 컨트롤에 되돌려진다.
마스터와 슬레이브 간의 데이터 교환은 AS-Interface 메시지의 마스터 요청과, 이에 뒤따르는 마스터 휴지기와, 슬레이브 응답과 전송 휴지기로 항상 이루어진다 (그림 4). 마스터 휴지기는 마스터 요청을 받은 이후 해당 슬레이브가 이행하는 데 필요한 휴지 시간이다. 전송 휴지기는 슬레이브 응답 종료 이후, 해당 네트워크가 유휴(idle) 상태에 있는 동안의 시간을 말한다.
마스터 사양은 방해 받지 않는 정상 작동 중에는 2 비트 시간 이상 전송 휴지기가 지속되지 않을 것을 요구한다. 이는 사양 설정된 짧은 주기 시간이 유지될 수 있도록 보장한다. 휴지 시간을 측정해 보면, 최종 비트 중간에서 슬레이브 응답의 마지막 (포지티브) 펄스가 시작하고, 그 다음 마스터요청의 최초 (네거티브) 펄스는 시작 비트의 중간지점까지는 시작되지 않는다는 점에 유의한다. 전송 휴지기는, 이것이 5ms이내의 완전한 주기 안에 끝나지 않을 경우에는, 최대 500ms까지 확장될 수 있다. 이는 62개 이하의 슬레이브를 지닌 시스템들에 대해 주기시간을 늘이면서, 아울러 관리 기능에 보다 많은 프로세서 성능을 할애할 수 있도록 해준다. 데이터 전송을 위한 기능은 시퀀스 컨트롤을 제공하며, 두가지 전송 방법이 있다 (그림 5):
(1) 일회성 전송
슬레이브 응답이 결여되거나, 결함 신호를 수신한 경우, 이는 즉각적으로 보고 된다. 해당 마스터 요청은 반복되지 않는다. 이러한 운용방법은 새로운 슬레이브들을 탐색할 경우에 사용된다.
(2)반복성 전송
슬레이브 응답이 없거나 결함이 있는 경우, 전송 제어가 마스터 요청을 일회 반복한다. 이는 개별 슬레이브에서 해당 신호들을 심각하게 지연시키지 않으면서 최하위 수준에서 단일 오류를 잡아낼 수 있도록 한다.
최소 마스터 휴지기 시간이 경과한 이후, 그리고 10 비트 시간이 경과하기 이전에 슬레이브 응답이 시작된 다음, 이것이 오류 없이 수신되었다면, 전송이 성공적이라고 본다. 10 비트 시간의 타임아웃은 3 내지 5 비트 시간의 슬레이브 응답시간 (마스터 휴지기) 및 1 비트 시간에 해당하는 케이블 상의 전파 시간을 고려한 것이다. 나머지 4 내지 6 비트 시간은 신호를 생성하는 리피터(반복기)가 사용하도록 허용된 것이다.
슬레이브 응답이 수신되면, 받아들인 텔레그램의 맨체스터 코딩(Manchester coding), 시작 및 종료 비트, 그리고 패리티 비트 등이 검사된다. 제반 전송 오류의 대부분은 맨체스터 코딩에 의해 탐지되며, 그 결과 텔레그램의 복수 Sin2 펄스 상의 오류들만이 패리티 오류로 귀결된다. 마스터 요청에 대한 직접적인 반복이 잠시 후 오류를 결과한다면, 이는 시퀀스 컨트롤에 보고되어, 여기서 후속 오류 처리를 담당하게 된다.
마스터 요청을 전송하고 슬레이브 응답을 수신하는 동안, 해당 전송 제어는 ASInterface 파워 온(Power ON) 플래그를 모니터링 한다. 만약 이 시간 내에 회선상의 공급 전압이 너무 낮다면, AS-Interface 전원 고장 (APF) 신호가 시퀀스 컨트롤에 보고된다.
< 자료제공: AS-International Association>
아이씨엔 매거진 2008년 02월호

Continue Reading
Advertisement
Click to comment

댓글 남기기

미분류

힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

Published

on

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.

Continue Reading

Featured

[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

Published

on

'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)

Continue Reading

미분류

2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

Published

on

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.

Continue Reading

배너광고

Power Electronics Mag
스마트공장 자동화 산업전
Japan ITweek
네스트필드
  • 슈나이더 일렉트릭
  • HMS Anybus
  • 지멘스
  • 힐셔코리아
  • 비앤드알 산업자동화
eBook 보기

책 판매대

SPS 2018
물류기술 매거진
Advertisement

Trending

© Copyright 2006-2018 아이씨엔미래기술센터 All Rights Reserved.
tel. 0505-379-1234, fax. 0505-379-5678 | e-mail. icn@icnweb.co.kr | Powered by WordPress Flex Mag Theme. Theme by MVP.
Address: 57-25 4F, Changcheon-dong, Seodaemun-gu, Seoul, 03789, Korea
주소: 서울특별시 서대문구 연세로5나길 10 (창천동, 4층)
업체명: 아이씨엔, 사업자등록번호: 206-11-69466, 통신판매업신고증: 2009-서울서대문-0373호
기사제보 : news@icnweb.co.kr 반론청구 : oseam@icnweb.co.kr

아이씨엔의 모든 콘텐츠는 저작권법의 보호를 받습니다. 이의 일부 또는 전부를 무단 사용하는 것은 저작권법에 저촉되며, 법적 제재를 받을 수 있습니다.


[[클린 광고 선언]]
아이씨엔매거진은 어떠한 경우에도 성인, 성형, 사채, 폭력, 투기, 악성SW 및 환경파괴(원자력 포함) 관련 광고는 게시하지 않습니다.
[광고 신고: oseam@icnweb.co.kr]