계장기술(PROCON)

기획특집 듀얼 채널로 한층 더 가까워진 인더스트리 4.0

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 157회 작성일 20-05-13 11:56

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인더스트리 4.0과 산업용 사물인터넷(IIoT)에서는 표준화된 데이터와 그 데이터가 시스템의 경계를 넘어 클라우드까지 전송되는 것이 중요하다. 대부분의 데이터는 프로세스 변수를 수집하고 인터페이스를 통해 시스템으로 전송되는데, 이는 센서를 통해 가능하다. 여기에서 생성되는 데이터는 실질적인 자동화 작업 솔루션의 기초가 되는 데이터이다.

센서에 따라 데이터의 양은 각각 다르다. 이 때문에 각 센서는 데이터의 복잡성에 따라 그에 맞는 인터페이스를 사용한다.
• 프로세스 데이터, 상태 및 진단 메시지를 전송하는 간단한 스위칭 센서의 경우 IO 링크를 사용하고

• 기능이 많은 복잡한 센서의 경우 실시간 전송이 가능한 필드버스 인터페이스를 사용한다.

인더스트리 4.0으로 인해 상태 모니터링과 같은 주제들이 강조되고 있다. 여기에 필요한 데이터들은 자동화 작업에 반드시 필요한 것은 아니지만, 시스템 가용성을 높이는 예지보전을 할 수 있어 사용자에게 도움이 된다. 이 새로운 인더스트리 4.0 접근법은 다양한 소스에서 나오는 데이터들을 클라우드와 같은 중앙 위치에 수집한다. 이 과정에서 확장된 통신 특성이 생긴다.

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다양한 작업을 위한 듀얼 채널 센서

로이체 일렉트로닉은 듀얼 채널 원리의 다양한 통신 방식을 지원한다. 첫 번째 센서 채널은 공정 제어를 위한 데이터를 실시간으로 전송하고, 두 번째 센서 채널을 통해 기계 모니터링과 분석을 위한 정보를 전송한다. 이 원리는 복잡성과 관계없이 인터페이스를 지닌 모든 센서에서 동일하다. 절단 위치를 감지하기 위해 고속 포장기에 사용되는 명암 센서 KRT18B를 고려해보면, 포장 품질이 센서 스위칭 출력의 성능에 의해 좌우된다. 이 스위칭 출력은 바로 액추에이터에 연결되므로 사용이 편리하다. 그럼에도 불구하고 기계 모니터링 및 분석을 위해 이 센서는 추가로 IO 링크 인터페이스를 갖추고 있어서 이를 통해 출력값을 관찰하고, 기능을 측정하며 파라미터를 설정할 수 있다.

인더스트리 4.0과 사물인터넷에서 데이터는 모니터링 및 파라미터 설정을 위해 위치에 상관없이 전 세계 어디에서나 접근이 가능해야 한다. 이는 대체로 클라우드 솔루션을 통해 이루어지는데, 앞서 설명한 바와 같이 동일한 전제 조건이 적용되는 경우, PLC를 IO 링크로 연결하는 대신 이더넷 인터페이스와 OPC UA 통신 프로토콜이 적용되는 IO 링크 연결 모듈과의 연결이 필요하다. 클라우드와의 연결은 IoT 엣지 게이트웨이 등을 통해 이루어진다.

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센서 데이터를 전 세계에 제공

필드버스 인터페이스가 통합된 복잡한 센서에 대해 듀얼 채널 솔루션을 제공한다. 예를 들어, 바코드 스캐너 BCL 348i는 Profinet 필드 인터페이스를 지원한다. 이를 통해 데이터값, 경고 출력, 상세한 상태 메시지, 진단 메시지 그리고 장치 파라미터를 제어 장치로부터 확인할 수 있다. 하지만 모니터링을 위한 데이터를 전 세계 어디서나 확인할 수 있어야 하는 경우에, 센서는 OPC UA 통신 프로토콜이 적용되는 산업용 이더넷 인터페이스를 통해 데이터를 제공한다. 통합 클라우드 커넥터 또는 IoT 엣지 게이트웨이를 통해 이러한 데이터는 클라우드 어플리케이션으로 전송될 수 있다.

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많은 어플리케이션에서 데이터를 표준화된 형식으로 전 세계에 제공할 수 있는 센서가 요구된다. 이를 위해서는 실시간 기능 측면에서 일반적으로 어떤 요건이 형성되는지를 구분해야 한다. 듀얼 채널 원리를 이용하면 두 가지 채널을 통해 데이터를 구분하여 제공할 수 있다. 채널 1을 통해서 실시간 요건이 있는 데이터를 전송하고, 채널 2를 통해서는 공정 확인과 파라미터 설정을 위한 데이터를 전송할 수 있다.

스위칭 센서의 전통적인 IO 링크 인터페이스는 이러한 양방향 데이터 전송이 불가능하다. 생산 공정 제어를 위해서는 스위칭 출력이 트리거 역할을 수행해야 한다. 특히 명암 센서는 기준치에서 벗어나는 편차를 조기에 감지할 수 있도록 공정 데이터와 오염 상태를 포장 공정에서 지속적으로 확인할 수 있어야 한다. 이때 듀얼 채널 원리를 적용하면 도움이 된다.

필드버스가 적용된 센서에서 실시간 이더넷 인터페이스로 통신하는 경우 모니터링 및 파라미터 설정을 위한 데이터를 이용할 수 있다. 하지만 이는 어디에서나 접근 가능한 데이터가 아니며, 센서의 통신으로만 가능하다. 그리고 대부분의 경우 상태 모니터링이나 예지보전을 위해 센서가 제공되는 정보는 제대로 평가되지 않은 데이터다. 이러한 경우에도 로이체 일렉트로닉의 듀얼 채널 원리는 올바른 솔루션을 제공할 수 있다.


soyeong.seo@leuze.com