이더넷 베이스 통합 네트워크 ‘CC-Link IE’

CC-Link협회는 제조업 자동화 솔루션의 끊김없는 수직적 통합을 위한 산업통신망 솔루션으로 산업용 이더넷 CC-Link IE(Industrial Ethernet)을 새롭게 선보였다. CC-Link IE는 상위의 정보레벨로부터 하위의 필드레벨까지를 끊김없이 통신할 수 있는 이더넷 기반의 통합 네트워크이다.
글_ 정덕영, CC-Link협회
clpakor@meak.co.kr
1. 머리말(CC-Link IE 개발의 컨셉)
제조의 글로벌화와 사용자 요구의 다양화에 따라 가격경쟁의 격화와 제품 라이프 사이클의 단축 등 제조업을 둘러싼 비즈니스 환경은 매년 힘겨움을 더하고 이러한 비즈니스 환경의 변화에 대한 신속한 대응이 요구되고 있다.
구체적으로 제조업에 관련된 각 업체는 다음과 같은 요구를 받고 있다.
① 비용절감 : 개발기간의 단축, 기동시간의 단축, TCO절감
　 *TCO(Total Cost of Ownership) : 소유 총비용
② 설비의 고도화, 대형화: 기계와 라인의 고도화, 대형화, 복잡화, 생산성 향상
③ 제품 라이프 사이클의 단축: 새로운 장비의 조기 도입(개발, 기동, 생산)과 변화에 따른 신속한 개조
④ 품질관리 기능의 강화: 트레이서빌리티 정보수집 강화에의 대응
위와 같은 요구를 실현하기 위한 네트워크로서는 첫번째, 택 타임 향상을 위한 공정간 및 장비 내의 대용량, 고속전송의 실현. 두번째로 제조 및 품질 트레이서빌리티 강화를 위한 대용량 데이터 전송의 실현이 요구되고 있다.
CC-Link IE는 정보계로부터 필드레벨까지 심리스(Seamless)하게 통신할 수 있는 이더넷 베이스의 통합 네트워크이다.(그림1)

2. CC-Link IE의 특징과 도입의 장점
CC-Link IE는 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크, CC-Link IE 필드네트워크, CC-Link IE 모션네트워크 등 3종류로 분류할 수가 있다. 여기에서는 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크의 특징과 도입의 장점에 대해 설명하기로 한다.
CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는,
① 효율적인 생산시스템을 구축하기 위해 필요한 안정적이고 사용하기 편리한 리얼타임 통신의 실현
② 생산현장에서 뿐만이 아닌 정보계를 포함한 생산시스템 전체의 최적화(수직통합)를 실현하기 위한 그리고 이더넷 베이스의 네트워크를 동시에 실현하기 위한 통합네트워크이다. 네트워크의 기본사양은 표1과 같다.
2-1. 네트워크형 공유 메모리 통신(사이클릭 통신)
그림2에 나타낸 바와 같이 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는 네트워크 내에 가상적인 공유 메모리를 실현하고 있다. 각 국은 자국이 입력(쓰기) 가능한 영역을 사전에 설정할 수 있으며 임의의 타이밍으로 정보 갱신이 가능하다. 또한 각 국은 이러한 가상적인 공유 메모리를 통해 네트워크 내의 각 국의 상태를 파악할 수가 있다.
그림3은 네트워크형 공유 메모리 통신의 실현 방식을 나타낸 것이다. 각 국은 데이터 전송 제어권인 토큰을 수신하면 자국의 정보를 네트워크 내의 모든 타국으로 송신한 후 토큰을 다음 국으로 건네준다. 이것을 순차적으로 반복하면서 네트워크형 공유 메모리 통신을 실현하고 있다.
네트워크형 공유 메모리 통신을 이용함으로써 사용자는 커넥션(통신상의 송수신 국간의 관계)을 의식하지 않고 메모리에 읽기쓰기를 하는 감각만으로 간단하게 리얼타임 통신을 실현할 수 있게 된다.
2-2. 메시지 통신을 고려한 정시성 보증의 통신
CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 고속대용량의 N:N형 리얼타임 통신인 사이클릭 통신뿐만 아니라 수직통합을 쉽게 실현할 수 있도록 생산관리 정보를 전송하기 위한 비 리얼타임 통신인 1대1형 메시지 통신의 사양을 정의하고 있다. 메시지 통신은 비정기적으로 발생하면서 또한 데이터 크기가 불특정하기 때문에 사이클릭 통신기능(데이터 전송주기)에 영향을 끼칠 가능성이 높다. 그 때문에 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 메시지 통신용의 대역을 미리 확보하여 메시지 통신을 실시해도 사이클릭 통신의 안정된 데이터 전송주기를 보증할 수 있도록 했다. 이러한 기능에 의해 높은 정도(精度)로 생산의 품질을 확보할 수 있게 된다.
2-3. 전송로 이중화 기술 및 광통신기술에 의한 고신뢰 통신
그림4에 나타낸 것과 같이 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크는 표준으로 이중 루프의 전송로를 채용하여, 각 국은 케이블 단선과 이상 국을 검출한 경우에는 이상개소를 무시하고 정상적인 국간에 통신을 속행한다.
이 기능은 기본 기능으로서 정의되며 신뢰성을 높이기 위한 추가 기능을 필요로 하지 않는 점이 특징이라 할 수 있다. 다시 말하면 비용과 가용성을 양립한 전송로의 리던던시(Redundancy)를 실현할 수 있다. 또한 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크에서는 여러 통신장애의 원인이 되는 전기적 노이즈 인가에 의한 통신이상을 경감시키기 위해 광 케이블을 전송매체로 사용하고 있다.
3. CC-Link IE의 자리매김
앞서 설명한 바와 같이 CC-Link IE는 생산시스템 전체를 심리스하게 연결하는 이더넷 베이스의 통합 네트워크의 총칭이다. 우선, 그림6에서 CLPA(CC-Link협회)에 있어서의 CC-Link IE의 위치를 나타내고 있다.
지금까지 CLPA는 CC-Link의 보급과 촉진을 목적으로 한 활동을 전개해 왔다. 그 때문에 정보계를 포함한 시스템 구축이 필요한 경우에는 상황에 따라 컨트롤러 네트워크를 사용할 필요가 있었고 결과로서는 [2. CC-Link IE의 특징과 도입의 장점]에서 설명한 생산시스템 전체의 최적화(수직통합)가 어려웠다. 그렇기 때문에 이번에 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크를 책정하고 정보계와 필드레벨의 통합을 실현하게 되었다.
더불어 그림7에 나타낸 바와 같이 기존의 CC-Link와의 심리스 통신을 정의하고 사용자 자산의 계승(활용)을 가능하게 하였다. 또한 향후 이더넷 베이스의 CC-Link 필드 네트워크 및 모션 네트워크를 검토하여 이러한 네트워크에 접속된 기기들과도 투과적으로 통신이 가능한 구상을 실현할 예정이다. 그렇게 함으로써 사용자는 네트워크의 계층과 경계를 의식하지 않고 모든 기기가 같은 계층에 접속되어 있는 이미지로 프로그래밍과 유지보수를 할 수 있게 된다.
4. 맺음말
지금까지 CLPA(CC-Link협회)가 제안하는 CC-Link IE의 컨셉과 이번에 발표한 CC-Link IE 컨트롤러 네트워크의 특징에 대해 설명하였다. 향후 순차적으로 필드 네트워크 및 모션 네트워크를 책정할 예정이다. 또한 시스템의 통합(수직통합)을 실현하기 위해서는 단순히 네트워크에 접속된 컨트롤러 및 기기간의 통신 프로토콜을 통합하는 것뿐만 아니라 컨트롤러 또는 기기의 애플리케이션으로서의 활용 등 상위 개념에서의 통합이 필요하게 될 것이다.
　
[문의처] CC-Link협회
TEL:02-3663-6178 / FAX:02-3663-0475
E-Mail：clpakor@meak.co.kr
Homepage : http://www.cc-link.or.kr
아이씨엔 매거진 2008년 05월호