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이중화 구조의 Profinet 기반 제어 솔루션

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특수 지식이 필요없는 제어 시스템

제조설비, 플랜트, 사회적인프라 설비에서 가동중인 자동화 솔루션은 오류발생 가능성을 사전에 최소화해야 한다. 이를 위한 솔루션이 바로 이중화 구조의 제어 시스템 구축이다. 산업분야에 특화되어 안전성이 보장된 산업용 이더넷 기반의 이중화 제어 시스템이 특히 주목되는 대목이다. < 편집자 주>

산업 환경에는 우수한 가용성이 필요하기 때문에 이중화 구조의 제어 시스템을 사용해야 하는 분야가 많습니다. 높은 비용과 수작업으로 인한 자동화 솔루션의 오류 발생 가능성은 비가동시간 최소화 및 방지를 어렵게 합니다. 이런 사례에 해당하는 분야는 터널, 발전소, 상수도/오수 처리 시설이 있습니다.

일반적으로 플랜트나 시스템은 제어 시스템으로 관리합니다. 제어 시스템은 센서 데이터를 판독하여 출력 모듈에 전송하고 계전기, 축 및 모터를 제어하는 방식으로 하위 계층의 I/O 스테이션을 제어합니다.

제어 시스템은 이런 프로세스 데이터를 처리한 후 상위 계층의 프로세스 제어 시스템이나 데이터베이스에 전송하므로 시스템 조작자는 시각화 시스템을 통해 프로세스를 모니터링 및 점검할 수 있습니다. 제어 시스템이나 통신 네트워크와 같은 최상위 계층에서 자동화 구성 요소가 오류를 일으킬 경우, 플랜트나 시스템의 가동이 중단됩니다.

예비 솔루션으로 즉시 프로세스 제어

피닉스컨택트가 새로 출시한 RFC 460R PN 3TX 고성능 제어 시스템을 이용하면 최상위 계층부터 I/O 모듈에 이르기까지 모든 어플리케이션의 가용성을 극대화할 수 있습니다. 이 경우, 두 개의 필드 컨트롤러가 광섬유 케이블(FOC)을 통해 서로 연결됩니다.

또, 세 개의 다른 SFP(Small Form-Factor Pluggable) 모듈을 제어 시스템과 광섬유 케이블로 연결하여 최대 80Km까지 데이터를 전송할 수 있습니다. 따라서 아무리 긴 터널이라도 PLC를 터널 양쪽에 하나씩 설치할 수 있습니다.

통합 AutoSync 기술은 RFC 460R PN 3TX 디바이스가 모든 구성 데이터와 프로젝트 정보를 서로 교환하는 고성능 데이터 전송 환경을 자동으로 구축합니다. 각 PLC 사이클이 종료되기 전에, 동기화해야 할 모든 변수가 프로세스 제어 시스템에서 상시 대기 상태의 컨트롤러로 전송됩니다(그림 2).

PLC에 오류가 발생하여 보조 디바이스로 대체해야 하는 경우, 예비 제어 시스템이 즉시 프로세스 제어를 담당합니다. 결함이 있는 원격 필드 컨트롤러를 교체하면, AutoSync 기술 덕분에 새 PLC가 필요한 구성 데이터와 어플리케이션 프로그램을 수신하기 때문에 설치 기술자가 굳이 디바이스를 보면서 이를 설정할 필요가 없습니다.

결과적으로, 단시간 내에 상시 대기 상태로 복구되고 어플리케이션이 다시 정상화됩니다. RFC 460R PN 3TX는 총 세 개의 RJ45 포트와 함께 두 개의 분리된 네트워크 인터페이스를 갖추고 있습니다. 따라서 최상위 계층과 하위 계층을 서로 분리해서 각기 다른 서브네트워크에 배치할 수 있습니다.

이중화 구조의 솔루션에 주로 사용되는 링 토폴로지

I/O 계층은 다년간 자동화 환경에서 그 성능이 입증된 Profinet 프로토콜을 사용하여 커플링됩니다. 이 통신 표준은 이더넷 토폴로지를 기반으로 할 때 특히 두각을 나타냅니다. 제어 시스템에 속하지 않은 다양한 디바이스는 이더넷을 통해 연결되는 경우가 많습니다.

이런 디바이스로는 카메라 및 산업용 PC를 꼽을 수 있습니다. Profinet은 기존의 인프라를 이용하므로 특수 필드버스 시스템을 설치하는 경우와 대조적으로 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

뿐만 아니라, 사용자가 다양한 네트워크 이중화 메커니즘을 선택할 수도 있습니다. 이런 솔루션 중 대다수는 구성 요소에 문제가 발생했을 때 나머지 디바이스가 평상시와 다름없이 서로 통신할 수 있도록 링 토폴로지를 형성합니다.

서로 짝을 이뤄 이중화를 지원하는 두 개의 AR(Application Relations)을 구축하려면 특수 기능을 Profinet의 필드 디바이스 스택에 통합해야 합니다. 기본 AR은 프로세스를 제어하는 PLC에 배치되고 보조 AR은 컨트롤러에 배치되어 상시 대기 상태를 유지합니다.

지난해 선보인 Profinet V2.3은 이런 기능성을 정의하고 다양한 제조업체의 I/O 스테이션을 두 개의 RFC 460R PN 3TX 디바이스로 구성된 제어 시스템에 연결하는 데 효과적입니다.

오류가 발생한 경우 이용할 수 있는 사용자 친화적 진단 기능

피닉스컨택트의 모든 제어 시스템과 마찬가지로, RFC 460R PN 3TX는 PC Worx 엔지니어링 툴로 파라미터를 설정하고 프로그래밍을 할 수 있습니다.

그러나 사용자는 본인의 버스 구조에서 속한 제어 디바이스만 볼 수 있습니다. PLC에 프로젝트를 다운로드하려는 경우, PC Worx는 우선 두 개의 원격 필드 컨트롤러 중 어떤 컨트롤러가 실제로 프로세스를 제어하는지 확인한 후 해당 디바이스에 프로젝트를 저장합니다.

프로세스를 제어 중인 PLC는 동기화 인터페이스를 통해 즉시 데이터를 예비 컨트롤러에 전송하므로 어플리케이션 엔지니어가 이 작업을 실행할 필요가 없습니다. 이런 기능 덕분에, 동일한 프로젝트가 항상 두 개의 RRC 460R PN 3TX 디바이스에서 실행될 수 있습니다.

이중화 구조의 시스템에서 오류가 발생하더라도 PC Worx에 통합된 Diag+ 진단 프로그램으로 편리하게 진단할 수 있습니다. 오류가 발생하면 ‘이중화 정보’ 페이지가 열리고 기본 제어 시스템(프로세스를 제어 중인 시스템)과 예비 제어 시스템을 자동으로 연결하여 두 시스템의 상태 정보를 판독합니다.

또한 사용자가 버튼을 이용하여 시스템을 살펴보고 문제를 파악할 수도 있습니다. 상위 계층의 SCADA 시스템과 같은 진단 소프트웨어를 다른 프로그램에 ActiveX 구성 요소로 통합하는 것도 가능합니다.

따라서 별도의 프로그램을 사용하지 않고서도 주 제어실에서 이중화 구조의 제어 시스템을 진단할 수 있는 장점이 있습니다. 제어 시스템의 고해상도 진단 디스플레이에서도 동일한 진단 기능을 사용할 수 있습니다. 게다가, 필요한 경우 진단 디스플레이에 모든 메시지를 평문으로 표시해서 확인할 수 있으므로 사용자 친화적인 로컬 진단이 가능합니다.

OPC 서버가 제어 시스템 전환을 자동으로 감지

심각한 제어 오류가 발생한 경우, 프로세스 제어 시스템을 통해 언제든지 플랜트나 시스템에 수동으로 개입할 수 있어야 합니다. 표준 인터페이스가 탑재된 전용 OPC 서버를 통해 두 대의 프로세스 제어 시스템을 커플링할 수 있습니다.

이중화 구조의 시스템에서는 사용자에게 두 개의 제어 시스템이 지원되는 셈입니다. 결과적으로, 인스턴스는 어떤 PLC가 프로세스를 제어하고 시각화 데이터를 SCADA 시스템에 투명하게 전달할지 결정해야 합니다.

이를 위해, 피닉스컨택트의 OPC 서버를 확장하여 이런 기능이 추가할 수 있습니다. 한 대의 RFC 460R PN 3TX 디바이스에서 다른 디바이스로 프로세스 제어가 인계된 경우, OPC 서버는 0.01초 안에 이를 감지하여 새로 프로세스를 제어하는 PLC의 데이터만 사용하게 됩니다.

요약

RFC 460R PN 3TX를 사용하면 이중화 구조의 제어 시스템이 지정된 플랜트 및 시스템을 Profinet을 기반으로 자동화할 수 있습니다. 완벽한 솔루션을 간편하고 손쉽게 구성 및 프로그래밍할 수도 있습니다. 구성 요소에 오류가 발생한 경우, 정비 인력이 특별한 노하우를 가지고 있지 않아도 어플리케이션의 가용성이 즉시 복구됩니다.

이 글의 저자인 André Brand는 피닉스컨택트 본사(Phoenix Contact Electronics GmbH, 독일 블롬버그와 바트 피르몬트에 위치)의 비즈니스 부문 제어 시스템 마케팅 책임자이다.

아이씨엔 매거진 2012년 12월호

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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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