최근들어 인더스트리 4.0(Industry 4.0) 기술의 개발이 빠른 속도로 진전되고 있다. 산업 자동화의 미래는 단계적이고 열려있으며, 통합 가능할 것이라는 긍정적 전망이 힘을 받고 있는 상황이다. 이에 따라 기계 제작 및 공장 가동에 영향을 미칠 몇 가지 요소들을 짚어본다.
분산 제어
대부분의 산업 자동화 시스템은 중요한 부분에서 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)로 구동하는 중앙집중식 제어 전략을 채택한다. PLC 중심의 솔루션들의 원격 액세스는 제한적이며, M2M(Machine to Machine) 커뮤니케이션에 보안을 제공하지 못할 뿐 아니라 안전 제어도 통합하지 못한다. 마스터-슬레이브 시스템에서의 자율 기기들은 센서와 액츄에이터로 작동되는 모든 입/출력 값들이 PLC와 직접 혹은 능동/수동 소자들을 통해 연결되어야 하므로 서로 상호 존재하지 못한다. (표 1 참조)
표 1. 기존의 산업 자동화 시스템 블록 다이아그램 (출처: 몰렉스)
업계가 직면한 다음 단계는 내장된 안전 및 보안 기능을 갖춘 분산 제어 아키텍쳐에 맞도록 기존의 중앙집중식 탑 다운 방식을 탈피해야 한다는 것이다. 분산 제어는 안전, 공정 및 지능적 요소들을 라인에서의 필요에 맞도록 이동시켜주며 동적인 실시간 프로세싱을 가능하게 해준다.
기기에 적용되는 더 높은 단계의 지능성은 기기간의 로직을 분산시킴으로써 비싼 중앙집중식 컨트롤러의 필요를 없애준다. 실시간 M2M 커뮤니케이션 및 커넥티비티 기능을 엔터프라이즈급 분야에 분산 제어하면 중앙집중적인 계층적 구조의 자동화 세계의 기존 패러다임을 바꾸게 된다.
공장에서는 기존의 필드버스(Fieldbus) 통신 시스템을 이더넷 기반으로 점점 더 대체함으로써 필드 레벨에서의 이더넷 특징을 더욱 활용하게 된다. 이더넷 기반의 필드버스 기술은 아주 적은 비용으로도 신뢰도와 접근성을 제공한다.
빠르고 안전하며 정확한 데이터 플로우를 촉진시키는 이더넷 기반의 필드버스 기술은 인터넷 억세스 기능을 이용해 단일 로컬 지역 네트워크에서 상호 커뮤니케이션 기능을 공유한다. 네트워크는 투명성 개선뿐 아니라 생산, 자원 관리 및 끊김 현상 없는 작동을 더욱 확실하게 모니터링하고 관리하기 위해 유/무선 커넥티비티를 모두 통합한다.
동적인 자동화는 상호 작동 가능한 오픈 네트워크를 필요로 한다. 기계 제작 및 시공업체들은 앞으로 자사 독자 표준인 세미 오픈 솔루션에 얽매이지 않아도 될 것이다. 인더스트리 4.0 생태계 내에서의 모든 기기들은 별도의 프로토콜 제한없이 상호 연결된다. 기계 시공업체 및 고객들은 오픈 아키텍쳐 덕택에 이러한 최근 기술을 자유롭게 맞춤형으로 사용할 뿐 아니라 생태계 시스템 내에서 노후 기기들도 쉽게 추가할 수 있게 될 것이다.
인더스트리 4.0으로의 길
인더스트리 4.0이라는 단어는 그 자체로 볼 때 그리 혁명적이지 않다. 산업 자동화는 한 번에 한 대의 기계를 변화시킨다. 그러나 이 인더스트리 4.0 포맷에서는 여러 기술들이 강력하게 오픈된 분산 네트워크를 생산 라인에서 모든 컨베이어와 기계들을 대체하지 않고도 모듈화한 기계 기반의 제어와 로직으로 지원하는 기술들이 많이 존재한다.
표 2. 몰렉스의 산업 자동화 솔루션 4.0 (출처: 몰렉스)
몰렉스 산업 자동화 솔루션 (Molex Industrial Automation Solution 4.0: IAS4.0)은 그림 2에서 보듯이 센서-기계의 구도를 기업-클라우드 애플리케이션으로 바꾸면서도 기계들을 분산 제어, 조정하도록 해주는 오픈 아키텍쳐를 제공한다. 통합된 IAS4.0 플랫폼은 모듈화된 빌딩 블록 접근법을 위한 필요를 해결하기 위해 개발되었다. 이 솔루션을 이용하는 설비 시공업체들 혹은 공장들은 서로 다른 여러 기계들을 연결시킨 후 각 라인의 사정에 맞도록 선택한 단계별로 대량생산을 하게 된다.
단대단 플랫폼인 이 IAS4.0은 클라우드 기반의 애플리케이션을 개발하기 위해 단순한 것이든 아주 복잡한 것이든 기계 및 로봇뿐 아니라 컨트롤러, 게이트웨이 및 IO 모듈에 모두 적용된다.
이 세미 프로토콜 코어는 기존의 느린 프로토콜이 무엇이든 상관없이 실시간 M2M 커뮤니케이션이 가능하다.
몰렉스 IAS 4.0의 특징
표 1. 기존의 산업 자동화 시스템 블록 다이아그램 (출처: 몰렉스)
업계가 직면한 다음 단계는 내장된 안전 및 보안 기능을 갖춘 분산 제어 아키텍쳐에 맞도록 기존의 중앙집중식 탑 다운 방식을 탈피해야 한다는 것이다. 분산 제어는 안전, 공정 및 지능적 요소들을 라인에서의 필요에 맞도록 이동시켜주며 동적인 실시간 프로세싱을 가능하게 해준다.
기기에 적용되는 더 높은 단계의 지능성은 기기간의 로직을 분산시킴으로써 비싼 중앙집중식 컨트롤러의 필요를 없애준다. 실시간 M2M 커뮤니케이션 및 커넥티비티 기능을 엔터프라이즈급 분야에 분산 제어하면 중앙집중적인 계층적 구조의 자동화 세계의 기존 패러다임을 바꾸게 된다.
공장에서는 기존의 필드버스(Fieldbus) 통신 시스템을 이더넷 기반으로 점점 더 대체함으로써 필드 레벨에서의 이더넷 특징을 더욱 활용하게 된다. 이더넷 기반의 필드버스 기술은 아주 적은 비용으로도 신뢰도와 접근성을 제공한다.
빠르고 안전하며 정확한 데이터 플로우를 촉진시키는 이더넷 기반의 필드버스 기술은 인터넷 억세스 기능을 이용해 단일 로컬 지역 네트워크에서 상호 커뮤니케이션 기능을 공유한다. 네트워크는 투명성 개선뿐 아니라 생산, 자원 관리 및 끊김 현상 없는 작동을 더욱 확실하게 모니터링하고 관리하기 위해 유/무선 커넥티비티를 모두 통합한다.
동적인 자동화는 상호 작동 가능한 오픈 네트워크를 필요로 한다. 기계 제작 및 시공업체들은 앞으로 자사 독자 표준인 세미 오픈 솔루션에 얽매이지 않아도 될 것이다. 인더스트리 4.0 생태계 내에서의 모든 기기들은 별도의 프로토콜 제한없이 상호 연결된다. 기계 시공업체 및 고객들은 오픈 아키텍쳐 덕택에 이러한 최근 기술을 자유롭게 맞춤형으로 사용할 뿐 아니라 생태계 시스템 내에서 노후 기기들도 쉽게 추가할 수 있게 될 것이다.
인더스트리 4.0으로의 길
인더스트리 4.0이라는 단어는 그 자체로 볼 때 그리 혁명적이지 않다. 산업 자동화는 한 번에 한 대의 기계를 변화시킨다. 그러나 이 인더스트리 4.0 포맷에서는 여러 기술들이 강력하게 오픈된 분산 네트워크를 생산 라인에서 모든 컨베이어와 기계들을 대체하지 않고도 모듈화한 기계 기반의 제어와 로직으로 지원하는 기술들이 많이 존재한다.
표 2. 몰렉스의 산업 자동화 솔루션 4.0 (출처: 몰렉스)
몰렉스 산업 자동화 솔루션 (Molex Industrial Automation Solution 4.0: IAS4.0)은 그림 2에서 보듯이 센서-기계의 구도를 기업-클라우드 애플리케이션으로 바꾸면서도 기계들을 분산 제어, 조정하도록 해주는 오픈 아키텍쳐를 제공한다. 통합된 IAS4.0 플랫폼은 모듈화된 빌딩 블록 접근법을 위한 필요를 해결하기 위해 개발되었다. 이 솔루션을 이용하는 설비 시공업체들 혹은 공장들은 서로 다른 여러 기계들을 연결시킨 후 각 라인의 사정에 맞도록 선택한 단계별로 대량생산을 하게 된다.
단대단 플랫폼인 이 IAS4.0은 클라우드 기반의 애플리케이션을 개발하기 위해 단순한 것이든 아주 복잡한 것이든 기계 및 로봇뿐 아니라 컨트롤러, 게이트웨이 및 IO 모듈에 모두 적용된다.
이 세미 프로토콜 코어는 기존의 느린 프로토콜이 무엇이든 상관없이 실시간 M2M 커뮤니케이션이 가능하다.
몰렉스 IAS 4.0의 특징
- 분산 제어 전략
- 마스터/슬레이브 및 Pub/Sub 커뮤니케이션
- 내장된 안전/통합된 안전
- 통합된 IT(정보기술)+OT(운용기술)
- 내장된 보안
- 실시간 M2M
- 어디서나 가능한 원격 액세스
