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AS-Interface 전기기계 컴포넌트(1)

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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>
AS-Interface의 전기기계 컴포넌트
전기기계 기술은 혁신적인 설치 및 조립 기술을 갖춘 AS-Interface 시스템으로 완성된다. 이는 세가지 사항을 고려하는 것을 기반으로 한다.
* 코딩된, 2도체 플랫 케이블
* 플랫 케이블에 접속하는 압핀형 연결기법
* 네트워크의 설치 및 조립이 용이한 모듈형 디자인
전기기계는 시스템의 통합 컴포넌트이며, AS-Interface에 의한 비용 절감에 가장 중요한 기여를 한다. 보조장치 요소가 더욱 간단하여질 수록 기계 내에서 이들은 보다 자주 사용되며, 설치 비용도 훨씬 많이 절감된다. 간단한 이진 센서를 위해 25달러의 비용을 가정해보자. 조사해본 바에 의하면, 컨트롤러 상의 알맞은 입력점에 이러한 간단한 센서를 연결시키는 것은 최대 75달러까지 비용이 든다. – 달리 말하자면, 센서 비용의 최대 세배까지! 여기에서 AS-Interface 전기 기계 컴포넌트를 사용함으로써 실현될 수 있는 엄청난 절약을 가능하게 할 잠재력을 가지게 된다.
AS-Interface는 이 문제점을 해결하기 위해 놀랄 만큼 간단한 기술을 제공한다. 이는 언뜻 보기에는 관련이 없을 것으로 보이는 세가지 기본 아이디어를 기반으로 한다. 이들 아이디어와 함께 광범위한 제품군에서 해당 제품을 어떻게 구현하는지에 대해 다음 장에서 살펴보도록 한다. 이 다양성에도 불구하고 이들은 전자공학, 정보학 및 전기기계학의 아이디어들을 지능적으로 조합함으로써 가능하게 된 간단한 설치 기술을 보유하고 있다. 고집적 슬레이브 IC 없이, 똑똑한 오류 감지 코드없이, 지능형“피어싱 테크닉(Piercing technique)”없이는, ASInterface도 시스템으로서의 자신의 개발 목표를 충족시킬 수 없다.
2-도체 케이블
(1) 황색 AS-Interface 표준 케이블
필드버스 케이블의 가장 간단한 형태는 2-도체 케이블이다. 이 케이블은 접속된 센서와 액추에이터를 작동시키기 위한 전원과 데이터를 전송할 수 있어야 하며, 플랫 케이블 형태이어야 한다. 왜냐하면, 단지 이런 형태의 제품만이 피복을 벗기거나 절연시키지 않고도 도체가 피어싱될 수 있게 하기 때문이다.(그림 참조)
AS-Interface 케이블의 특징
평평한 형태의 2-도체 케이블
외부 규격은 약 8 x 4 mm, 단면적 1.5mm2
기계 상의 극성 반전(reverse polarity) 방지
쉴딩 처리되지 않음
VDE 0295 클래스 6에 따른 미세가닥 도체
색상별로 코드 구분: (-)용 밝은 파랑 및 (+)용 갈색
피복 색상“트래픽 옐로우(traffic yellow)”
다양한 피복 재료 사용 가능
케이블의 극성이 반전되는 착오를 확실히 방지하기 위해, 코드 피복은 케이블이 극성이 맞을 경우에만 접촉 지점에 삽입될 수 있도록 고안되었다. 사다리꼴 케이블 단면은 컴포넌트들의 밀봉을 보다 용이하게 한다.
도체 단면적 1.5mm2 으로 규격화되어 있다. 도체는 DIN VDE 0295에 따른 클래스 6에 해당하는, 주석도금된 미세가닥의 구리이다. 이 도체 절연체는 0.5mm 두께를 갖는다. +극 도체는 갈색이며, -극 도체는 밝은 파랑색이다. 허용 온도 범위는 -30℃ ~ 90℃ 이다.
아래의 외부 피복 재료가 AS-Interface 케이블에 최근에 유용하게 사용된다.
1. EPR, DIN VDE 0207 Part 21에 해당하는 고무 화합물 EM3
2. TPE YM5, DIN VDE 0207 Part 5에 해당
3. PUR, CENELEC HD 22, T 10에 해당
이 물질의 기계적 화학적 특징은 실제 애플리케이션에서 발견되는 거의 대부분의 내성 요건을 충족시킨다. 제한된 굽힘 성능(bending capacity)과 일정 경도를 가진 이 폴리우레탄 케이블은 이 유형을 더욱 설치가 어렵게 한다: 즉, 이중 피복을 통과하는 데에는 어느 정도의 힘이 요구된다.
이 플랫 케이블의 전기적 값은 규격의 요구를 충족시킨다. 정격 전압은 300V이며, 시험 전압은 1.5 kV이다.
AS-Interface 표준형 케이블 외부 피복은“트래픽 옐로우(traffic yellow)”이며, 이 시스템의 트레이드 마크가 되었다.
(2) 흑색 AS- Interface 케이블
황색 플랫 케이블은“버스 라인”으로 정해졌다. 즉 이 케이블은 항상 데이터와 전원 공급을 위해 사용된다는 것을 의미한다. 외부 2차 전압에 대해 동일한 설치 기술을 사용할 수 있기 위해, 서로 상이한 색상 그러나 동일한 특징을 갖는 케이블이 규정되었다. 저전압 범위(최대 30V DC)에서 2차 전압을 위해, 흑색 피복 케이블은 케이블 설치 시에 혼동을 피하기 위해 규격화되었다.
압핀형 연결기법
“피어싱 기법(piercing technique)”이라고도 불리는 AS- Interface 의 압핀형 연결기법은 비용 절감에 상당한 기여를 하기 때문에 수많은 제품들의 중심 특징이 되고 있다. 아래 기술된 모듈방식 기술과 연결해서 개발되고 완벽하게 테스트되었기 때문에, 이는 오늘날 모듈형 디자인이 있건 없건 다수의 제품들에서 발견될 수 있다. 그림 3.42에서는 아래와 같은 원리를 설명한다: 접촉날은 피복을 뚫고 삽입되어 전기적 도체와 접촉한다. 이는 낮은 접촉 저항과 신뢰성있는 데이터 전송을 보장하며, 케이블을 자르고 피복을 벗겨야 하는 번거로움도 없앴다.
케이블 고정은 케이블 자체에는 부정적인 영향을 미친다. 그러나, 이로써 극성 반전 가능성은 완벽히 차단된다. 밀폐 가장자리 또는 고무 마개는 접속을 밀봉하며, 이로써 IP 67의 밀폐 등급을 얻을 수 있다.
AS- Interface 의 모듈방식 기술
모듈 기술은 AS-Interface 의 전형적인 특징이 되어왔다. AS-Interface 가 저비용으로 미세-입자 솔루션을 완성하기 위한 기술적 필수조건을 제공하고, 제품 고안에 대한 새로운 가능성이 활짝 열렸다. 따라서, AS- Interface 컨소시움은 시스템 개발의 일부로서 새로운 전기기계적 컨셉을 고안했다.
AS- Interface 모듈 기술을 사용하는 제품들은 구획화되었다. 이들 중 낮은 부분, “커플링 모듈”은 네트워크 구성 용의 간단한 설치 기술을 AS-Interface 플랫 케이블과 함께 제공한다. 이의 상위 부분, “사용자 모듈”은 네트워크 내의 기능을 포함한다. 이들은 (일반적으로) 슬레이브들이다. 반면에 커플링 모듈들은 설치를 보다 손쉽게 하고, 다양한 사용자 모듈은 AS-Interface 네트워크를 위해 장치들을 사용하고 선택하는 데에서 고도의 유연성이 구현될 수 있게 한다.
구조물을 구성하기 위한 세가지 유형의 커플링 모듈이 제작되어 있다: 전기적으로 연결되어, 교차분배기 또는 T-분배기 또는 간단한 연결 단위로서 쓰일 수 있는 2개의 (황색) AS- Interface 플랫 케이블과 함께 사용하는 용도; 2차 전원공급을 위한 황색 및 흑색 플랫 케이블의 일반적인 연결 용도; 원형 케이블과 함께 사용하는 용도. 또한 기장착된 주소지정 플러그를 갖는 다양한 변형들도 존재한다. 그림 3은 원리를 설명하여 준다.
사용자 모듈이 폭넓게 제공된다. 수많은 기업들은 M12 커넥터 시스템으로 전환 기능을 담당하는 수동 분배기 모듈과 커플링 모듈을 차단하기 위한 간단한 커버 이외에, 2차 전원이 포함되거나 포함되지 않은 액티브 유저 모듈도 제공한다. 기존 컴포넌트 연결에 사용되는 이들 모듈 이외에, 통합형 발광 버튼 또는 다양한 통합형 공압 밸브를 갖춘 모듈과 같은 커플링 모듈에 연결될 수 있는 ASInterface 제품들도 있다.
이 모듈들은 45 x 80mm의 표준화된 EMS(전기기계 시스템) 인터페이스의 기본치수로 제작되었으며, 최대 4개의 M12 포트를 차지할 수 있다. 최근 추가로 설계된 모듈은 90 x 80mm의 규격을 가지며, 최대 8개의 M12 커넥터를 공급할 수 있는 성능을 갖고 있다.
모듈들을 연결시킬 때, 먼저 플랫 케이블이 커플링 모듈 상의 케이블 가이드로 삽입된다. 케이블에 접촉할 때 정확한 위치로 인도하기 위해, 케이블 고정장치(cable fittings)는 케이블 자체와 동일한 외양을 갖는다. 또한 이들 장치는 확실한 부착과 손쉬운 제거를 가능하게 한다. 확실한 접촉을 위해, 두 개의 접촉날이 각 도체에 제공된다. 칼날 형태는 높은 전류 이동 용량 및 낮은 접촉 저항을 갖도록 실험을 통하여 최적화되었다. 케이블 고정장치들은 사용자 모듈로 나사 조임에 의해 압착된다. 두 개의 압핀은 케이블 고정장치의 외부 윙을 함께 압착하며, 케이블을 잠그고, 접촉날로 케이블을 밀어 넣는다. 동시에, 케이블 고정장치는 보다 낮은 가이드로 서서히 내려간다. 이 프로시져 이후에, 위로부터의 압축은 접촉을 신뢰성있게 유지하는 데에 필요하지 않다. 이로써, 사용자 모듈은 언제든 필요시에 제거되고 대체될 수 있다.
특수 애플리케이션을 위해, 다양한 부가적 사용자 모듈 변형이 시장에 출현했으며, 이들 중 몇몇은 AS-컨소시움에 의해 원래 개발된 모듈 기술을 사용하며, 이들 중 몇몇은 서로 상이한 접근방법을 사용한다. 그러나, “황색 케이블”은 이들 모두에 일반적으로 사용된다.
제어반에 사용된 AS- Interface
AS- Interface 가 필드 사용을 위해 고안되었지만, 제어 캐비닛 및 로컬 결합에서도 이를 사용함으로써 배선도 보다 더 간단해질 수 있다. 방수 등급 및 종단기술에 대한 다양한 요구로 인해, 이는 완벽하게 상이한 디바이스 컨셉들을 이끌어왔다.
제어 캐비닛에서 사용하기 위해, 대부분의 제품들은 IP20 보호 등급으로 제공된다. 일반적으로 제어반을 위해 개발된 다수의 접촉 기술 – 플러그, 스크류 종단(screw terminal), 케이지 클램프(cage clamp) 또는 압핀형 연결기법 – 은 ASInterface 플랫 케이블에서는 배제된다.
분산 설치
AS- Interface 는 위에 이미 언급했던 것과는 상당히 상이한 방식으로 기계 및 시스템을 위한 설치 기술에 점점 더 영향을 미치고 있다.
산업 자동화 기술은 분산화로의 경향을 증명하고 있다. 분산화된 기능성 유닛들은 이들이 명확한 기능을 수행하며, 손쉽게 서비스 면에서 대체될 수 있으며, 보다 광범위한 자동화 작업으로의 통합이 용이하다는 이점들을 제공한다. 이러한 경향의 표시는 중앙 제어반에서 처리되는 경향이 있는 보다 많은 기능들의 주변장치로 변해간다는 것이다. 보기를 통하여, 인버터와 모터는 단일한 유닛으로 융합되며, 공압 실린더, 제어 밸브 및 위치 피드 백은 통합되고, 전체 섹션의 운송 장비들은“키트(장치)”의 일부로서 제공된다. 이러한 유닛들이 접속면에서 필요로 하는 요소는 AC 파워 케이블이며, 압축된 공기 또는 유압 라인및 황색 AS- Interface 케이블이다.
AS- Interface 는 분산화된 유닛을 구성하기 위한 경향을 지원하며, 실제로 이러한 개발이 최초 장소에서 감당할 수 있게 하는 것이다.
< 자료제공: AS-International Association>
아이씨엔 매거진 2008년 09월호

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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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