이번 호에서는 5G를 통한 EtherNet/IP와 CIP 세이프티 통신에 대한 평가 내용을 3회에 걸쳐 연재하고자 한다. 5G는 초고속 데이터 전송, 초저지연(Ultra-Low Latency) 통신, 초연결성(Massive Connectivity)을 구현하며, 5G 네트워크는 실시간 데이터 전송과 대규모 연결이 필요한 분야에서 핵심 기술로 활용되고 있다. 이러한 5G 기술이 EtherNet/IP 및 CIP 세이프티 통신에 적용될 때 어떤 가능성과 성능이 전개되는지를 다음과 같이 평가해보고자 한다. 개요 공장 내 산업 네트워크에 5G 무선화를 적용하는 방안이 검토되고 있다. 공장 내 다양한 사용 사례에 대한 통신 성능 요구 사항은 파악되었으나, 실제 공장 환경에서 5G 무선 전송을 통해 달성된 통신 성능에 대한 구체적인 평가는 아직 제한적인 상황이다. 또한 로봇 셀에 대해 5G를 통해 CIP 세이프티(CIP-Safety)를 전송하고, 24시간 동안 안전 반응 시간 및 안정성을 평가함으로써 구체적인 사용 사례를 제시하고자 한다. 이러한 평가를 통해 5G 기반 공장 자동화 환경에서 기대할 수 있는 통신 성능을 명확히 할 수 있을 것이다 소개 공장 내 무선 기술은
테스트 환경 구축 일반적인 EtherNet/IP 기반 모션 제어 드라이버 사용 사례를 재현하기 위한 테스트 환경의 고수준 아키텍처가 그림 1에 나타나 있다. EtherNet/IP와 프라이빗 5G 네트워크의 통합을 평가하기 위한 테스트 환경에는 EtherNet/IP 슬레이브 스택을 포함한 STM32 평가 보드와 연결된 I/O 장치가 포함되었다. 이 실험의 목표는 I/O 장치를 EtherNet/IP 마스터를 갖춘 PC 기반 호스트 시스템과 연결하는 것이었다. 이 두 시스템 간의 물리적 계층은 5G 모뎀을 통합하여 구현되었다. 이 시스템에서는 SPI(직렬 주변기기 인터페이스) 통신이 사용되었다. 해당 설정을 반영하는 OSI 아키텍처는 아래에 제시되었으며, 애플리케이션 및 세션 제어는 STM32 보드가 담당하고, 전송 계층에서는 SPI를 통한 UDP 프로토콜이 활용되었으며, 네트워크 및 물리 계층에서는 5G 모뎀이 사용되었다. 이 설정이 이더넷 표준을 준수하는지 확인하기 위해 OSI 계층과의 매핑이 그림 2에 나타나 있다. 두 하드웨어 간의 SPI 통신 설정은 다음과 같다. · 클럭 속도 : 1MHz · 모드 : 풀 듀플렉스(Full Duplex) 미래의 연결된 공
이더넷/IP와 5G 네트워크의 시너지 통합 1. 계층에 따른 통합 아키텍처 매핑 정확한 타이밍과 동기화는 네트워크의 결정론적 속성을 보장하는 핵심 요소이다. EtherNet/IP는 오랜 기간 검증된 안정적인 성능 덕분에 산업용 애플리케이션에서 결정론적 통신을 제공할 수 있다. 5G 네트워크를 EtherNet/IP의 기반으로 통합함으로써 예측 가능하고 일관된 성능을 보장하는 결정론적 네트워크를 구축할 수 있다. EtherNet/IP는 일반적으로 명시적(Explicit) 및 암시적(Implicit) 두 가지 방식의 통신을 지원한다. (1) 명시적 통신(Explicit Communication) 이 방식에서는 각 장치 간의 통신이 개별적인 ‘질의-응답’ 쌍으로 이루어진다. 즉, 한 장치가 정보를 요청하면, 수신 장치는 이를 해석하여 해당 요청에 대한 응답을 반환한다. 일반적으로 유지보수를 위한 데이터 진단 등과 같이 긴급하지 않은 메시지 교환에 사용된다. 이 글에서는 명시적 통신과 관련된 사용 사례를 탐구한다. (2) 암시적 통신(Implicit Communication) 이 방식은 실시간성이 중요한 고속·저지연 애플리케이션을 위해 설계된 통신 방식이다. 주로 컨
제조업체들은 자사와 파트너 기반 디지털 서비스 및 역량을 통합하여 소프트웨어 정의 공장(Software Defined Factory, SDF)을 구축하고 있다. 이 과정에서 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 분리하고 주요 산업 자산을 가상화하여 유연성을 높이고 보안을 강화하며 유지보수 비용을 줄이고자 한다. 예측 유지보수, 인공지능(AI), 디지털 트윈과 같은 기술을 활용하면 공장 운영 최적화와 제품 품질 향상이 가능해진다. IT 분야에서는 이미 SW 정의 네트워킹(SDN) 모델이 등장했다. SW 정의 생산 네트워크는 동적인 연결성, 복원력, 보안을 제공하며 SDF를 지원하기 위한 필수 요소이다. 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 SW 정의 네트워크의 핵심 역할을 한다. 이번 세션에서는 CNC가 생산 시스템에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 새로운 모델로 전환하기 위한 주요 아키텍처와 고려사항을 다룰 예정이다. 또한 SW 정의 네트워크가 ODVA 기반 산업 자동화 시스템에 어떻게 적용될 수 있는지 논의한다. 산업 네트워크를 위한 CNC의 필요성 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 산업 네트워크를 자동으로 배포, 구성, 유지관리 및 모니터
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 지난 호에서는 이더넷-APL케이블의 다섯 가지 실드[Sheld]방법의 대안을 제시했으며. 이번 호에서는 제어기를 다중 와이어 벌크 케이블에 적용하거나, PROFIBUS PA, EtherNet/IP, PROFINET, DeviceNet, HART 등에 적용하는 시스템 마이그레이션의 예를 설명코자 한다. 제어시스템이 없는 기본 점검 기본 점검(제어 시스템 없이)은 표준 PC/노트북이나 네트워크 모니터링 시스템을 사용하여 수행된다. APL 세그먼트를 가동한 후, 네트워크 모니터링 시스템 등을 사용하여 APL 장치의 작동을 테스트한다. 이러한 테스트의 장점은 최소한 장치와의 연결이 가능한지 확인할 수 있다는 점이다. 제공되는 정보는 사용되는 도구에 따라 다를 수 있다. 이 테스트는 커미셔닝(commissioning) 단계
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 지난 호에서는 서지 보호와 최소 APL 케이블 거리에 관해서 논의 했다. 이번 글에서는 APL 케이블 라우팅 권장 사항을 도표에 나열하는 방식으로 구체 적으로 설명을 하려고 한다. 도표의 연속이므로 다소 지루 한 감은 없지 않으나 구체적 통신망 처리 방법이므로 APL에서 놓칠 수 없는 주요사항 중 하나다. 케이블 라우팅 권장사항 아래 그림에 제시된 케이블 라우팅 권장사항을 준수 바란다. 케이블 매설 작업 지침 케이블 매설 공정은 아래 그림의 권장 사항을 준수한다. APL 케이블의 기계적 보호 APL 케이블의 기계적 보호를 보장하기 위해 아래 그림의 권장사항을 준수한다.
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 서지보호와 APL 네트워크 설치에 대해서 알아본다. 서지보호 서지보호 장치(SPD/Surge Protection Device)는 전기서지 및 전압 스파이크로부터 전자 장비를 보호하는 데 사용되는 전기 장치다. SPD는 보조 장치인 것이다. 보조 장치의 수는 세그먼트당 2개로 제한된다. 이는 스퍼(Spur)뿐만 아니라 트렁크(Trunk)에도 적용된다. 산업용 응용프로그램에서 번개의 보호를 위해 적용되는 현지 표준 및 규정을 준수 바란다. 잠재적인 서지노출의 위험으로 인해 서지보호를 적용해야 하는 경우 스위치 포트 및 필드장치 포트 모두에 서지 보호기를 설치해야 한다. APS2021에 따라 SPD를 설계해야 하며 최대10cm의 서브길이로 APL 포트와 세그먼트 케이블 사이
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 APL의 차폐개념에 대해서 알아본다. APL의 차폐개념 앞 장에서 설명한 바와 같이 매시(meshed)된 CBN을 가정할 때 APL 네트워크의 케이블 실드는 케이블의 양쪽 끝에 있는 CBN에 연결되어야 한다. 이는 스퍼(spur)뿐만 아니라 트렁크에도 적용된다. 그림 1은 케이블 실드가 양쪽 끝에 있는 공통접합 시스템에 직접 연결되는 것을 보여준다. 부품 또는 그 도전성 하우징이 접지단자를 통해 CBN에 연결되는 것을 알 수 있다. 그와 병행하여 케이블 실드가 하우징에 연결된다. 실드의 연결은 장치의 설계에 따라 달라진다. 일반적으로 그림 2의 실드 연결 대안 1, 2, 3에 따라 또는 M12 또는 M8 커넥터의 하우징을 통해 수행된다. 케이블 실드의 접촉은 표면이 크
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 계획 과정 체크리스트와 기능적 결합 및 차폐에 대해서 알아본다. 계획 과정 체크리스트 다음 체크리스트는 이 장에서 제시된 계획 단계를 요약한 것이다. 두 가지 체크리스트를 사용할 수 있다. 표 1은 폭발적인 대기가 없는 지역의 APL 계획을 위한 체크리스트이다. 표 2는 폭발적인 대기가 있는 지역의 계획을 위한 체크리스트이다. 모든 체크리스트에 주의하기 바란다. 전원이 공급되지 않는 트렁크는 [APS2021]에 아직 명시되어 있지 않다. 향후 개발 대상이다. 기능적 결합 및 차폐 다음 장에서는 APL 네트워크의 본딩 및 차폐 개념에 대한 권장 사항을 제공한다. 기능적 결합과 차폐는 두 가지 목적으로 사용된다. 첫째, 폭발성 대기를 점화시킬 수 있는 잠재적인 차이를 피한
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 전원이 공급되지 않는 트렁크를 사용한 모범 사례 계획과 산업용 이더넷을 필드 스위치에 적용한 모범 사례 계획의 예에 대해서 알아본다. 그림 1은 단면이 1.5mm²(16AWG)인 APL 트렁크 케이블을 사용하면 두 APL 필드 스위치 각각에 최대 2개의 APL 필드 장치를 연결할 수 있음을 보여준다. 단면이 2.5mm²(14AWG)인 APL 트렁크 케이블을 사용하면 장치 수가 APL 필드 스위치당 3개로 증가한다. 모범 사례가 요구사항이나 독자에게 맞지 않을 경우 사용된 구성 요소의 개별 데이터를 기반으로 등급을 개별적으로 계산할 수 있다. APL 필드 스위치와 APL 필드 장치의 전력은 APL 트렁크 케이블을 통해 전달되어야 한다. 앞의 예를 통해 APL 필드 스위치
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 동력 APL 트렁크를 사용하는 샘플 응용프로그램에 대해서 알아본다. 가용성 고려사항 중복 개념은 상위 네트워크의 중복구조에 의존하므로 중복에 대한 더 이상의 정보는 제공되지 않는다. 자세한 것을 알고자 한다면 APL 프로젝트에 협력하는 기관 국제인 SDO(표준 개발 조직) 중 한 곳의 홈페이지에 문의하면 자세한 정보를 요청하면 정보를 받아 볼 수가 있을 것이다. 모범사례 계획 예시 이 장에서는 APL 네트워크의 계획을 위한 모범사례를 제공한다. 이 장의 목적은 전형적인 네트워크 토폴로지를 계산이나 추가적인 고려 없이 그대로 재사용할 수 있다는 것이다. 1. 전원 공급형 APL 트렁크를 사용한 모범사례 계획의 예 이후의 예제들은 동력 APL 트렁크를 사용하는 샘플 응용프
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 폭발성 대기가 없는 지역에서의 APL 적용 예시와 폭발성 대기가 있는 지역의 네트워크 토폴로지와 성능 고려사항에 대해서 알아본다. 폭발성 대기가 있는 지역의 네트워크 토폴로지 1. NEC 500에 따른 폭발성 대기가 있는 스퍼 토폴로지의 예 그림 1은 Class I, Div 2에 필드 스위치가 설치된 스퍼 토폴로지의 예를 보여준다. 필드 스위치는 산업용 이더넷 제어 네트워크에 직접 연결된다. APL 트렁크는 사용되지 않는다. 필드 스위치는 Class I, Div. 2에 있다. 본질안전(I.S.) 스퍼는 APL 필드 스위치를 Class I, Div. 1에 있는 필드장치와 연결한다. 토폴로지에는 다음과 같은 기능이 있다. · APL 필드 스위치는 별도로 전원이 공급되고 A
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 폭발성 대기가 없는 지역에서의 APL 적용 예시와 폭발성 대기가 있는 지역의 네트워크 토폴로지에 대해서 알아본다. APL 토폴로지 계획 기본 사항 그림 1은 보조 장치와 케이블 커넥터가 있는 네트워크의 예를 보여준다. 이 예는 표 1에 정의된 요건을 충족하는 것을 알 수 있다. 계획 과정에서 모든 세그먼트가 표 1에 따라 보조장치의 최대 개수와 최대 삽입 개수를 준수하는지를 확인한다. 자세한 내용은 보조장치의 문서를 확인한다. 폭발성 대기가 없는 지역에서의 APL 적용 예시 이 장에서는 폭발적인 대기가 없는 지역의 APL 시스템 계획 과정을 안내하려고 한다. 폭발적인 대기가 있는 지역의 계획 네트워크에 관심이 있는 독자를 초대하여 섹션 바로 진행하고자 한다. 그림 2는
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이더넷-APL은 PROCESS계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 APL 네트워크의 계획 과정을 소개한다. APL 네트워크의 계획 과정 이 섹션에서는 이더넷 APL 시스템의 계획 과정을 안내한다. 이 장의 대상은 APL 네트워크의 계획 과정에 참여하는 개인이 중요하다. 그림 1은 이 절에서 설명한 APL 계획 프로세스와 주요 계획 단계에 대한 개요이다. 1. 장치의 선택 이 문서는 그림 2에 표시된 APL 샘플 애플리케이션을 사용한다. 응용 프로그램은 서로 다른 위치에 있으며 거리가 더 긴 두 개의 발전소 영역으로 구성되어 있다고 가정해 본다. 각 발전소 영역에서 파이프 내 가스 흐름이 제어되어야 한다. 위치측정기와 유량계가 있는 제어밸브를 사용하여 배관 내 압력을 측정해야 한다. 또한 두 발전소 영역의 장치는 제어 및 측정 작업을 수
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