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확장 가능한 제어 시스템 설계

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지난 수년간, 고성능 통합 모션, 프로세스 및 세이프티 제어를 관리하는 다부문 제어 시스템이 공동 제어 플랫폼을 갖춘 대형 어플리케이션을 위해 활용되어온 반면, 여전히 장비제조업체는 사용 중인 어플리케이션과 장비 사이즈가 다양하기 때문에 여러 개의 제어 플랫폼과 네트워킹 아키텍처를 사용하고 있는 실정이다.

이는 각각의 플랫폼과 네트워크마다 고유한 설계 환경, 사용자 인터페이스 그리고 협력업체 지원 모델이 모두 상이하여 발생하는 현상으로 장비제조업체나 엔드 유저 모두에게 불필요한 복잡성을 초래하고 있다.

최근 로크웰 오토메이션은 EtherNet/IP™을 지원하는 소형 컨트롤러, I/O, 서보 드라이브, 비쥬얼 라이제이션 및 간소화 툴로 구성된 소규모 어플리케이션용 통합 아키텍처 시스템을 활용한 완벽한 포트폴리오를 출시하였다.

이러한 확장성은 복잡한 패킹이나 재료 취급 공정과 같이 다수의 축을 필요로 하는 공정과 동일한 프로그래밍 환경으로 설계할 수 있기 때문에, 최대 16모션 축이 필요한 어플리케이션과 같은 모션 부문에서 특별한 유용성을 발휘한다.

네트워크 컨버전스

EtherNet/IP 프로토콜은 로크웰 오토메이션의 중소형 통합 아키텍처 시스템에서 중요한 역할을 한다. 장비제조업체와 이들의 엔드 유저가 정보 흐름을 간소화할 수 있도록 하며, EtherNet/IP 연결성과 더불어 모션, 세이프티 그리고 표준 제어 기능이 통합된 기능을 통해 장비제조업체가 사용하는 장비들과 관련하여 단일 네트워크 아키텍처의 강점을 활용하도록 한다.

이러한 네트워크의 컨버전스는 특히, 고속 모션 제어가 필요한 장비의 경우 별도의 모션 네트워크를 구성할 필요가 없어지기 때문에 상당한 절감 효과를 볼 수 있으며, EtherNet/IP 내에서의 시간 동기화 기능으로 초정밀 모션 제어가 가능해지고, 모든 노드에 참조시간을 전달하여 네트워크에 별도의 일정 관리 작업을할 필요가 없어진다. 또한, 데이터 패키지의 사이즈와 콘텐츠가 역동적으로 변화하기 때문에 네트워크 트래픽 역시 감소하게 된다.

그리고 다층 구조의 네트워킹 전략을 표준형의 단일 네트워크 아키텍처로 전환하게 되면 엔지니어링, 시운전 및 배치에 소요되는 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 통합 위험까지 낮출 수 있다.

스마트한 제조 운영

확장 가능한 제어 방식을 적용하면, 장비제조업체는 변화하는 설계 변수나 점점 증가하는 엔드유저의 어플리케이션 요구에도 더욱 효과적으로 대응할 수 있게 되고, 이에 따라, 더 많은 엔지니어링 자원을 장비 혁신 부문에 투입할 수 있게 된다. 만약 제어와 네트워킹 플랫폼을 하나로 표준화하도록 고객을 설득시키는데 성공한다면, 장비제조업체를 담당하는데 소모되는 고객 지원 및 유지보수 부담까지도 간소화할 수 있다.

엔지니어들이 단일 플랫폼에 대한 트레이닝만 해도 되는 상황이라면, 장비제조업체는 더욱 집중적인 지원을 할 수 있을 뿐만 아니라 트레이닝에 소요되는 총 비용을 절약할 수 있고, 해당 제어 아키텍처에 능숙한 엔지니어들을 더 많이 확보하게 되면, 고객 지원 서비스의 일관성과 품질을 향상시킬 수 있게 된다. 또한 단일 제어 플랫폼으로 표준화하면 사용자들이 재고로 보관하는 부품 수량이 줄어들게 되어 전체적인 부품 가용성을 역시 개선시킬 수 있다.

EtherNet/IP의 도입을 통해 실현된 모듈화와 신속한 커뮤니케이션 덕택에 설치 비용을 비롯하여 네트워크에 필요한 스위치, 커넥터 그리고 모듈의 수량을 절감할 수 있다.
추가적으로, 엔드 유저의 제조 네트워크로의 연결과 통합이 손쉽게 가능한 제어 시스템을 선택하면 장비를 엔드 유저의 환경에 통합시키는 과정이 더욱 용이해져, 결국 신속한 시운전과 출시라는 결과로 이어진다.

일단 시스템이 설치되면, 단일 제어 플랫폼과 네트워킹 아키텍처는 사용자의 더 나은 관리 및 의사결정을 위하여 장비 데이터와 비즈니스 데이터의 컨버전스 작업을 실시하도록 도와줄 것이며, 이를 통해 스마트하고, 안전하며 지속 가능한 제조가 실현되는 것이다.

역량 검증

최근에 이루어진 평가를 보면, 로크웰 오토메이션 중소형 통합 아키텍처는 CompactLogix™ 5370 컨트롤러를 사용하는 관리형 그리고 비관리형 네트워크 스위치용 Kinetix®350 단일 축 서보 드라이브의 최대 16축에 대한 검증을 완료하였다. 네트워크 레이아웃은 스위치 레벨에서의 스타형 토폴로지에 초점을 두었으나, 장치 수준의 선형 혹은 링형 토폴로지도 지원하였다.

테스트가 진행되는 동안, 다양한 모션 중심 매트릭스를 선정해 평가하고 네트워크 트래픽이나 스위치 선택에 모션 제어가 영향을 받지 않음을 검증하였다(관리형 vs. 비관리형). 매트릭스는 포지션 오류(후속 오류), 단계 오류(등록 입력 오류) 그리고 오프셋 투 마스터를 포함하나 이들로 제한하지는 않는다.

’실제’ 네트워크 트래픽을 시뮬레이션하기 위하여, 모션 시스템을 비모션 트래픽에 노출시켰고, 트래픽 패턴은 20%의 멀티 캐스트, 80%의 유니 캐스트로 구성되었으며, 패킷은 최대 1,500 비트로 무작위로 이루어졌다.

최대 80%의 대역폭 활용도를 네트워크에 주입하고, 모션 관련 매트릭스를 히스토그램 데이터 수집 배열에 따라 일련의 순서로 기록한 후, 네트워크 트래픽이 모션 성능에 영향을 미치는 가에 대한 결과를 평가하였다. 최대 트래픽(80%)은 네트워크에 엄청난 로드가 걸린 상태를 표현한 것으로 대부분의 실제 네트워크 로딩 상황보다 과중한 상태를 나타낸 것이다.

고립형 네트워크 토폴로지 결과

테스트를 통해 고급 모션 로직과 이산 I/O로직의 실행을 위한 중소형 통합 아키텍처의 사용을 검증하였다. 고립형 16축 스타형 토폴로지를 사용한 시스템 설계에 대하여 최대 80%의 네트워크 대역폭 활용도 그리고 관리형 및 비관리형 스위치를 모두 적용하여 테스트한 결과, 시스템은 16-포지션으로 구성된 축을 8 ms 업데이트율로 관리하는 것으로 나타났다.
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지속적 작업은 750 단계이며, 주기적 작업은 40 단계/8 ms로 나타났다. 지속적 작업 사이즈를 통해, 사용자는 모션 작업, 시스템 작업 그리고 주기적 작업이 모두 실행 완료된 이후의 예상 실행 시간을 알 수 있다. 그리고 주기적 작업의 사이즈와 실행 빈도를 통해서는 지속적 작업을 얼마나 신속하게 실행해야 하는가를 결정하게 된다.

고립형 8-축 스타형 토폴로지, 고립형 4-축 선형/링형 토폴로지를 적용한 시스템 설계에 대한 추가적인 결과는 Scalability – the Best Approach to Change 백서에서 확인할 수 있으며, 그 외에도 네트워크 토폴로지, 관리형 및 비관리형 스위치 선택, 네트워크 로딩, Ethernet 케이블 연결 권고방안과 같은 다양한 주제를 살펴볼 수 있다.

로크웰 오토메이션 중소형 통합 아키텍처는 장비 제조업체에게 단일한 개발 환경과 완벽하게 통합된 축 포트폴리오를 제공하고 있으며, 이러한 조합을 활용하면 설계의 유동성을 향상시키고 제어 시스템을 신속하게 확장하거나 축소하여 자동화와 관련한 다양한 요구사항을 보다 수월하게 충족시킬 수 있다.

로크웰오토메이션 www.rockwellautomation.co.kr

소프트웨어의 로직 기반 자동화 시스템 구성

로크웰 오토메이션 Integrated Architecture™ Builder(IAB)는 사용자가 하드웨어를 선택하고 로직 기반 컨트롤러, I/O, 네트워크, PowerFlex® 인버터, On-Machine™ 케이블 연결 및 배선, 모션 제어 그리고 기타 장치들에 대한 Bill of Material(BOM)을 발행을 도와주는 툴로서, 네트워크 트래픽 산정에 사용하는 Advanced Performance Calculator(APC) 그리고 프로세서나 커뮤니케이션 모듈의 중요 성능 기준을 결정하는 알고리즘을 추가적으로 제공한다.

고급 모션 로직과 이산 I/O로직의 실행을 위한 중소형 아키텍처 시스템의 설계 검증 과정에서, APC를 사용하는 IAB 소프트웨어에 네트워크 레이아웃, 장치 그리고 구성을 입력하여 전체 모션 시스템의 예상 성능을 결정하였다.

그리고 다양한 네트워크 토폴로지를 위하여 유사한 IAB 분석까지 함께 진행한 결과, 모션 시스템에 대한 통찰력을 비롯해, Ethernet 매체와 커뮤니케이션 컨트롤러, Logix 컨트롤러의 활용도를 알 수 있었다.

이러한 매트릭스는 설계 과정중 사이징 및 선택 단계에서 발생하여 전체 모션 시스템에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 병목 현상 혹은 한계점들을 파악할 수 있다.

매트릭스는 녹색, 황색 혹은 적색의 지표로 표시된 3단계 등급 시스템으로 정의되며, 바람직한 결과 범위로는 레벨0(녹색)에서 레벨1(황색)의 중간 값이 해당된다. 레벨2 결과는 시스템이 수용 가능한 범위를 초과하였기에 리소스 수요를 줄이기 위한 조정 작업이 필요함을 뜻한다.

아이씨엔 매거진 2013년 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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