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스마트 팩토리의 기본은 무엇일까요? | 파카하니핀 코리아

What is the Foundation for a Smart Factory | Robotic Welding in Factory-Pneumatic Division Europe-Automation Group-Parker Hannifin

 

자동화가 필요한 제조 공장들은 그 각각의 ‘스마트 팩토리’의 정의와 상황별 요구사항이 있습니다.

그러나 그 중에 공통적으로 요구되는 핵심 요소는 더 많은 인텔리전스를 확보해 머신 투 머신 통신과 인터페이스를 구현하는 것입니다.

스마트 팩토리 환경을 조성할 때에는 우선 전체 시스템 아키텍처와 같은 실용적 측면을 고려하여 다수의 새 센서와 액추에이터가 네트워크를 통해 통신할 수 있게 해야 합니다.

 

 

산업 네트워크는 스마트 팩토리의 기반이라고 생각해야 합니다.

산업 네트워크는 공정 제어와 모니터링을 담당하면서 프로토콜(시스템에 지켜야 하는 일단의 규칙)을 통해 네트워크 자체의 언어와 미디어, 토폴로지(데이터 통신망의 여러가지 구조,데이터 통신망의 물리적 형태를 그림으로 표현한 것 : 연결 형태에 따라 Star형, Bus형, Ring형, Tree형으로 구분)를 규율합니다.

산업 네트워크를 이용하면 센서와 액추에이터를 좀 더 지능적으로 사용할 수 있으며, 이것은 궁극적으로 장비 성능의 향상과 제조 유연성 제고, 공장 시설과 IT 시스템의 통합으로 이어집니다.

현대의 공장 설비에는 통신 기반의 장치가 폭넓게 사용됩니다. 마이크로프로세서 기반의 시스템에서는 아날로그 모니터링과 제어, 고속 동작 제어뿐 아니라 통신 네트워크를 통한 데이터 공유까지 가능합니다.

 

올바른 네트워크의 선택

산업용 사물인터넷(IIoT)의 성장이 시장의 변화를 이끌고 있음은 분명합니다. 이더넷 네트워크도 빠르게 확산되고 있습니다. 이런 네트워크와 프로토콜 중에는 IT 인프라, 인터넷 연결, 원격 모니터링 기능을 갖추고 산업용으로 설계된 것도 많습니다.

PROFINET IO, EtherNet/IP, EtherCat, Modbus TCP처럼 15년 전부터 있던 이더넷 네트워크와 프로토콜도 적지 않습니다. 그러나 이들 시스템은 초기 투자비용이 크기 때문에, 최고 수준의 정교함을 원하는 곳에 적용되기에는 한계가 있었습니다. 그 결과 비교적 덜 복잡한 장비에는 PROFIBUS DP, DeviceNet, CANopen, AS 인터페이스처럼 좀 더 경제적인 필드버스가 많이 쓰였습니다.

최근 공정 자동화가 적용되고 있는 산업에서는 기존 통신 필드버스가 서서히 퇴출되고 있는 양상입니다. 주된 이유는 이더넷 네트워크와 프로토콜의 원가가 떨어지고 시장에 무선 네트워크, 공개 통신 프로토콜과 같은 신기술이 등장하고 있기 때문입니다.

 

IO-Link: 기술을 주목할

공개 통신 프로토콜 중에서 비교적 새로 등장한 것으로 IO-Link가 있습니다.

IO-Link는 2008년 처음 선보였는데 차세대 산업 프로토콜 후보로서 관심을 모으고 있습니다. 뛰어난 산업용 이더넷 네트워크의 완벽한 로컬 확장판이기 때문입니다. IO-Link는 센서와 액추에이터를 갖춘 통신용 I/O 기술로는 처음으로 국제 표준(IEC 61131-9)으로 채택되었습니다. 많이 사용되는 필드버스 시스템과 자동화 시스템의 자원 관리ERP 단계까지 같은 방식으로 장치를 통합할 수 있다는 뜻입니다.

고성능 P2P 인터페이스는 플러그 앤 플레이(Plug-and-play) 설치의 단순함을 모두 갖춘 3선 연결을 기반으로 합니다. IO-Link 모듈은 표준 비차폐 케이블로 슬레이브 장치를 IO-Link 마스터와 연결합니다. 이렇게 하면 프로토콜 전용 케이블과 비교해 케이블 비용이 1/5 수준으로 줄어듭니다. 각 장치의 구성은 저장했다가 교체가 필요할 때 프로그래밍 없이 새 장치로 다운로드할 수 있습니다.

이런 지능형 장치의 이점을 제대로 이용하려면 진단 정보를 쉽게 이용할 수 있어야 합니다. IO-Link에서는 데이터를 주기적으로 교환할 수 있으므로 중요한 정보를 HMI 스크린이나 신호장비, 정비 요청 지점 등 필요한 곳에 직접 보낼 수 있습니다. 생산라인이 가동 중인 경우에도 센서나 액추에이터의 파라미터를 원격으로 수정 및 변경할 수 있습니다. 생산 라인이 중단되거나 공장 전체가 셧다운 되는 것을 방지할 수 있습니다.

IO-Link 커뮤니티에는 130여 업체가 있으며, 이들 업체가 현장에서 확보한 노드(네트워크에서 연결점을 의미, 데이터 송신의 재분배점 또는 끝점)만 해도 350만 개가 넘습니다. IO-Link는 설치 편의, 통제력 강화, 우수한 진단 기능을 앞세워 막대한 사용자층을 확보했습니다. 이런 IO 기술이야말로 제조업계에서 기다리던 지능형 장치의 '스마트 팩토리'를 향한 결정적 진보라 할 만합니다.

 

 

생산성을 극대화 하는 방법은?

자동화 공장이나 포장 공장의 가장 큰 골칫거리 중 하나는 PLC와 Contactor(신호용 릴레이)가 가득 찬  컨트롤러 캐비닛(일명 Elephant in the room)일 때가 많습니다.

기존에는 이런 장비들이 공간을 많이 차지하여 불편했지만, 이제는 공간 절약의 날도 머지않아 보입니다. 전원 공급장치, PLC, 이더넷 스위치는 갈수록 발전하여 이제는 IP20 등급에서 IP65 등급에 이르는 경우도 많습니다. 안전을 위한 파워 릴레이처럼 캐비닛을 벗어나는 장비가 늘어나면 PLC도 도구의 자리로 물러나는 날이 올 것입니다.

궁극적으로는 공장이 캐비닛에게 빼앗겼던 주요 공간을 되찾고 IO-Link 마스터의 설치로 케이블의 탈중앙화도 실현될 것입니다. 둘 다 원가도 크게 낮아질 것입니다.

이렇듯 간결해진 '생산성 제고(Do More With Less)' 비즈니스 모델이 밸브 매니폴드를 선으로 연결하는 기업을 산업용 네트워크로 끌어들이는 역할을 할 것입니다. 이제는 밸브 매니폴드의 상태를 실시간 인텔리전스 진단을 통해 확인할 수 있기 때문입니다. 코일이 단락되거나 전압이 떨어지는지도 쉽게 확인할 수 있습니다. 공압 매니폴드에 대한 인텔리전스 진단으로 다양한 정보를 수집할 수 있으며, 이는 제조의 유연성 확보와 안전성 향상으로 이어집니다.

 

추가 궁금하신 사항은 IO-Link 브로셔를 참고하시거나 Parker.com의 configurator를 통해 확인하실 수 있습니다.

 

파카코리아 오토메이션 공압 Product Manager 김태우 부장

 

이번 블로그 기사 작성은 김태우 부장(Pneumatic Product Manager, 파카 코리아)이 도움을 주셨습니다. 이메일 : twookim@parker.com

파카코리아 제품 보기 : http://ph.parker.com/kr/ko/products

파카코리아 문의처 : parkerkr@parker.com

 

 

 

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