한국지멘스, 새로운 제조 트렌드에서는 PLC 자체의 처리 속도도 중요 하지만, 네트워크 처리 성능이나 사람과의 인터페이스가 보다 중요해져 - 스페셜리포트

Special Report
ReportIIoT 및 Industry 4.0 시대와 변화하는 PLC

최근, IIoT(Industrial Internet of Things) 및 Industry 4.0과 같은 새로운 제조 트렌드가 거스를 수 없는 화두로 부상하면서, 공장 제조단으로 IT 기술이 빠르게 진입되고 있다. 즉, 제조단(공장)의 OT(Operational Technology 운영기술) 기술이 IT(Information Technology 정보기술) 기반의 상위 기업 정보 시스템과 서로 융합되고 통합되어야 하는 과제가, 현재 제조 기업들의 생존을 가름하는 관건으로 떠오르고 있는 것.
특히 생산 레벨에서 소위 Smart Thing이라고 불리는 스마트 자산과 설비가 점차 늘어나면서 더 많은 운영 관련 데이터가 발생하고 있고, 이 대용량의 데이터를 처리하고 상위 시스템으로 전송할 수 있는 혁신적인 컨트롤러가 필요지면서, PLC는 이제 제어를 넘어 공장 단의 스마트 서버와 같은 역할을 수행하는 모습으로 변화하고 있다.
따라서 전 세계 PLC 업계를 주도하고 있는 PLC 업체들은 말단의 센서부터 상위의 기업정보시스템까지를 연동해서 고객에게 가치를 제공하는 IIoT나 Industry 4.0의 콘셉트에 맞춰, 데이터를 상위 정보시스템으로 빠르게 전송할 수 있도록 PLC의 네트워크 성능을 향상시키는데 역량을 집중하는 한편, 시스템 및 공정 데이터를 장소에 관계없이 모니터링할 수 있도록 웹서버 기능을 갖추는 것은 물론, VPN이나 방화벽기능을 갖춘 제품들을 PLC 모듈로 출시를 하고 있다.
이와 함께, 고객이 원하는 IIoT나 Indusrty 4.0 솔루션을 제공하기 위해, 글로벌 자동화 기업 간 파트너십 체결이 가속화될 것으로 전망된다.
전 세계 PLC 시장을 주도하고 있는 메이저 PLC 업체들의 최근 동향을 취재했다.

<기획ㆍ취재 / 최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

한국지멘스 디지털팩토리 사업본부 윤웅현 차장

“새로운 제조 트렌드에서는 PLC 자체의 처리 속도도 중요 하지만, 네트워크 처리 성능이나 사람과의 인터페이스가 보다 중요해져”

언제 어디서든 모바일을 통해 모니터링이 가능하고, 커스터마이징 페이지를 입력할 수 있는 웹서버 및 진단버퍼 기능, 철강 및 전자 등 고객들로부터 큰 관심

-지난해 국내 모 전자업체에 S7-1500이 대량 공급되는 성과가 있었다. 이것은 지멘스의 새로운 PLC의 국내 실적 확보라는 측면 외에도, 새로운 지멘스 PLC가 기존의 경쟁사 PLC를 대체한 수요라는 점에서도 이슈가 됐던 내용이다. S7-1500의 어떤 점이 기존 경쟁사 제품을 대체할 수 있는 요인으로 작용했나.

▲현재 자동화 업계의 고객들은 뛰어난 기능 외에도, 사용이 편리한 제품을 선호한다. S7-1500은 CPU에 상세하고 명료한 텍스트 정보가 표시되는 디스플레이를 장착하고 있으며, 시스템 및 공정 데이터를 장소에 관계없이 모니터링할 수 있도록 웹서버 기능을 갖추고 있다. 이처럼, S7-1500은 간편한 작동과 사용자 편의를 위해 수많은 세부적인 혁신이 이루어진 제품이다.

지금 애기한 것처럼, 지난해는 S7-1500이 전자업체와 마린 분야로 공급되는 성과가 있었는데, 우리 한국지멘스에게는 대량 공급이라는 측면보다는 S7-1500의 저변 확대라는 점에 더 큰 의의를 두고 있다.

-S7-1500은 Industry 4.0과 같은 새로운 제조 트렌드와 관련해, 어떤 이점을 제공하나.

▲Integration, Information Handling, Interface 이 세 가지가 Industry 4.0과 같은 새로운 제조 트렌드와 관련해 PLC가 해결해야 할 과제다.

IoT의 핵심 요소는 가상세계와 현실세계를 통합하는 CPS(Cyber Physical System)로, 우리 지멘스에서는 지난 2007년 인수한 UGS(현 Siemens PLM)를 통해 제품의 개발단계와 생산단계(가상공간과 현실세계)를 긴밀하게 연계시키고 있다. 특히 S7-1500은 지멘스의 모든 새로운 자동화 장치와 마찬가지로 TIA Portal 엔지니어링 프레임워크에 통합됨으로써, 컨트롤러와 HMI, 드라이브에 표준화된 운영 개념을 제공하고, 프로젝트 전반에 걸쳐 공유 데이터 보관 및 자동적인 데이터 일관성을 제공할 뿐 아니라, 모든 자동화 개체를 아우르는 강력한 라이브러리를 제공한다.

또 Information Handling 측면에서는, 처리할 수 있는 이더넷 노드 수를 확대하고 백플레인 성능을 향상시켜서, 많은 데이터를 상위로 올리거나 PLC에서 처리할 수 있는 기능이 향상됐다. 이러한 것은 IIoT나 Industry 4.0이 지향하는 콘셉트와 일치한다.

또, 현재 스마트 팩토리가 추진되고 있는 이유 가운데 하나가 질적인 성장을 위해서다. 이는 곧 사람 중심의 공장을 의미하는 것으로, 이를 위해서는 기기와 사람 간의 인터페이스가 중요하다. S7-1500 CPU에 장착된 LCD 디스플레이나 웹서버 기능 등은 사람이 중심이 되는, 질적인 성장을 구현하게 해준다.

즉, 새로운 제조 트렌드에서는 PLC 자체의 처리속도도 중요하지만, 네트워크 처리성능이나 사람과의 인터페이스가 중요해지고 있다.

S7-1500에는 디스플레이가 장착되어, 편리한 작동과 상세하고 명료한 텍스트 정보를 제공한다.

-S7-1500은 보안(Security) 측면에서 어떤 개선이 있었나.

▲PLC는 이제 기존의 Defense in Depth의 보안개념에서 PLC 스스로 공격적으로 방어해야 하는 단계에 이르러 있다. 지멘스에서는 VPN이나 방화벽기능을 갖춘 제품들이 S7-1500의 모듈들로 출시가 되고 있고, 이 모듈들은 아킬레스 인증을 확보하고 있다.

-Industry 4.0이나 IIoT와 같은 트렌드와 맞물려, PLC의 기능이 어떻게 변화하고 있다고 보나.

▲Industry 4.0의 궁극적인 기본 콘셉트는 CPS를 통한 생산의 최적화다. 따라서 Production Network, 가상공간과 현실의 결합, 그리고 CPS를 통한 모듈러 생산이 필수적인 요소가 되고 있다.

앞서 얘기했듯이, 지멘스는 이 가운데 제품 네트워크 (Production Network)와 가상현실의 통합에 대한 솔루션을 제공하고 있다. 기존의 PLC가 생산만을 위한 장비였다면, 이제는 Integration(장비 간, Component 간), Information Handling(Local 및 상위), Interface(Human) 부분에 좀 더 집중하는 추세로 변화해 나가고 있는 것으로 보인다. 이는 결국 PLC 자체의 처리 속도를 떠나서, 네트워크에 대한 처리 능력, IPV6나 보안에 대한 기능, CPU와 사람과의 인터페이스 부분에서의 새로운 기능 내지는, 기능 향상의 결과로 나타나고 있다. 이러한 추세는 당분간 계속 될 것으로 생각된다.

우리 지멘스에서는 TIA Portal을 통해 인티그레이션은 거의 완성이 됐다. 앞으로는 여기에서 더 나아가 자사 제품 간 통합뿐만 아니라, 서드파티 제품과의 통합이 이슈가 될 것으로 보인다.

ET200SP Open Controller는 단일 플랫폼에서 PLC와 PC 각각의 장점을 활용할 수 있는 것이 특징이다.

-PLC에 기업 정보시스템으로 데이터를 올려주는 게이트웨이 기능이 추가되고 있는데, 지멘스의 경우에는 어떠한가.

▲지멘스의 PLC는 Modbus TCP나 OPC를 지원하고 있기 때문에, 게이트웨이 역할을 하지 않는다고 볼 수는 없다. 갈수록 PLC가 다목적이 되어가고 있으며, 일면으로는 PC의 영역에 해당하는 기능까지도 커버해 나가고 있다. 통신 영역에 있어서는 일부 게이트웨이로서의 역할도 지원하고 있다고 본다.

-지멘스의 PLC는 IT 기반의 상위 기업 정보 시스템과 융합되는데 있어서 어떠한 이점이 있나.

▲일반적으로 2000년까지 인간이 생성한 데이터의 양이 2 exabyte 정도였다면, 현재는 하루에 이만큼의 용량의 데이터가 생성 되고 있으며, 이는 생산 현장에도 예외가 될 수는 없다.

우리 지멘스의 S7-1500 계열의 PLC는 당사의 기존 제품과 비교 했을 때 한번에 CPU로 전달 될 수 있는 데이터의 양을 40 배가량으로 늘렸으며, 단적인 예로 당사의 기존 CPU가 소화할 수 있는 이더넷 노드의 개수가 최대 96개였던 반면, S7-1500 CPU의 노드 개수는 최대 384개다. 따라서 대단위의 데이터를 상위로 처리해서 올릴 수 있으며, 이 이외에도 로컬에서 처리가 되어야 하는 데이터의 경우에도 디스플레이와 같은 효과적인 기능 외에도, Industry 4.0의 필수불가결 요소인 Security나 IPV6 등의 기능을 제공하는 모듈을 제공하고 있고, WINCC OA나, PLM과 같은 지멘스 가상화 및 스카다 상위 플랫폼을 제공하고 있으며, 이들과의 통합 기능 또한 뛰어나다. 실제로 WINCC OA를 S7-1500과 연결해서 네트워크 게이트웨이 없이 대단위 데이터를 상위로 올리는 수요가 있다.

즉 시스템의 하위단부터 상위단까지를 모두 우리 지멘스 제품과 솔루션으로 꾸밀 수 있다는 것이 지멘스만의 독보적인 경쟁력이라고 할 수 있으며, 이것은 또 PLC를 IT 기반의 상위 시스템과 융합하는데 있어서도 경쟁사에 비해 유리하게 작용한다.

데이터에는 SCADA나 MES 등의 상위로 올려주는 데이터와, PLC에서 바로 처리해야 하는 데이터가 있다. Profinet 인터페이스를 가진 지멘스 컨트롤러는 진단 데이터를 표시하는 웹 페이지가 포함된 통합 웹 서버를 가지고 있어서, 지멘스에서는 이 서버를 통해 로컬 IO 모듈부터 프로피넷으로 연결된 G120 드라이브 까지도 CPU Disply 및 Web server를 통해 모니터링 할 수 있는 진단버퍼 기능을 제공한다. 앞으로, 점점 현장에서의 네트워크 대역폭이 확대 요구될 것으로 예상이 되며, 이에 맞춰 지멘스에서는 이 네트워크 대역폭을 확대해 나가고 있다. 지멘스는 PLM, SCADA 등 상위 콘셉트에서 우위를 점하고 있는 기업이다.

-S7-1500 CPU 디스플레이 장치에서도 한글이 지원되나.

▲메뉴는 한글을 지원하고 있으나 진단 버퍼 등의 메시지는 한글을 지원하지 않고 있다.

다만 S7-1500의 디스플레이 상의 메시지들은 모두 알람 코드가 아닌 문장 형태이기 때문에 사용자가 즉석에서 판독하고 활용하기에 무리가 없을 것으로 판단된다.

-현재 IIoT나 Industry 4.0과 관련해 사업을 전개해 나가고 있는 기업들의 대부분이 클라우드를 통한 장비의 원격모니터링이나 감시 서비스를 얘기하고 있다. 지멘스에서는 클라우드와 관련한 솔루션에 대해 마케팅을 하지 않는 것으로 보이는데.

▲현재 지멘스에서는 SAP HANA에 기반을 둔 Cloud Service를 제공하고 있으며, 이는 PLC의 기능에만 한정되지 않는다. Cloud 커넥션을 통해 장비 보전 데이터 및 에너지 소비량 등에 대해 글로벌 모니터링이 가능 하며, 이를 실제 현장에 활용할 수 있다.

클라우드 서비스는 현재, 국내에서는 아직 소개 되지 않았기 때문에 더 자세한 내용을 얘기 하기는 어렵지만, 멀지 않은 시점에 더 자세한 내용을 공개 할 수 있을 것이다.

-Industry 4.0이나 IIoT와 관련해, 지멘스 등 전 세계 PLC 기술을 주도하고 있는 기업들의 PLC와 관련한 기술전개가 생각보다 빠르지 않은 것으로 보인다.

▲Industry 4.0은 소프트웨어와 아키텍처의 변화로, PLC는 여기에 맞춰서 변화한다고 생각한다. IT와 가상현실 즉, 시뮬레이션 기술은 소프트웨어 기술로서, Industry 4.0이나 IIoT는 소프트웨어가 뒷받침되지 않으면 구현이 될 수가 없다. 따라서 Industry 4.0의 주축은 PLM과 같은 시뮬레이션 소프트웨어가 주도할 수밖에 없다. 지멘스의 S7-1500 및 TIA Portal system은 Industry 4.0을 구현하기 위한 기본적인 네트워크 및 인터페이싱 기능은 이미 충분히 갖춰져 가고 있으며, 여기에 소프트웨어 기능을 강화시켜 나가고 있다.

-지멘스는 지난해 TIAPortal V13 SP1 소프트웨어에 S7-1500 및 ET200SP 제품에 대한 Option Handling 기능을 추가해서 발표했는데, 이 옵션 핸들링 기능이란 무엇이며, 타깃으로 하는 수요처는 어디인가.

▲옵션 핸들링은 유럽의 수처리 분야나 OEM 장비 업체들이 많이 사용하는 기능으로, 패키징이나 베이킹, 수처리와 같은 산업분야에서는 여러 개의 모듈들이 결합이 돼서 하나의 형태가 되는 경우가 많은데, 이럴 때 과거에는 각 유형의 조합별로 프로그램이 각각 하나씩 있어서 개별적으로 조정을 했지만, 옵션 핸들링을 사용하면, 여러 가지 옵션을 정해 놓고 프로젝트를 단일 관리하고 단일 버전업이 가능하다.

즉, 옵션 핸들링이란 동일한 유형의 다양한 사이즈의 장비에 단일 프로젝트로 접근할 수 있게 해준다는 것이 장점으로, 엔드유저보다는 비슷한 콘셉트의 장비를 여러 개 생산하는 OEM 장비 업체들에게 이점을 제공하는 기능이다.

-지난해 출시된 ET200SP Open Controller는 Industry 4.0 구현에 어떤 이점을 제공하나.

▲단적으로 설명하면, ET200SP Open Controller는 PCBase의 솔루션과 PLC Base의 솔루션을 결합한 일종의 하이브리드 컨트롤러다. 따라서 Industry 4.0이 추구하는 이점을 제공할 수 있는 제품이지만, 플랫폼은 S7-1500이다.

각각의 인스트루먼트에서 값을 받아서 수학적 계산을 해야 하는 경우가 있는데, 이것은 PC영역이다. 이때 ET200SP Open Controller를 사용하면, PLC 파트에서 데이터를 받아서 PC 파트에서 수학적 계산을 하고, 개방형 개발 키트인 ODK를 통해 공유할 수 있다. 즉 데이터를 유연하게 커스터마이징할 수 있게 되고, 이것은 결국 고객이 원하는 데이터 모니터링을 유연하게 할 수 있도록 해준다.

Profinet 인터페이스를 가진 Simatic 컨트롤러는 진단 데이터를 표시하는 웹 페이지가 포함된 통합 웹 서버를 통해 펌웨어 상태, 진단 버퍼, 변수 테이블, 모듈 그룹을 조회 및 저장하고, 통신 링크를 모니터링하고, 플랜트의 토폴로지를 표시할 수 있다.

Industry 4.0으로 가면 결국은 데이터가 핵심이 되는데, 데이터를 인포메이션으로 만들어내는 과정에서, 프로세스 데이터를 생성하는데 ET200SP Open Controller가 큰 이점을 제공한다.

ET200SP Open Controller의 또 한 가지 특징은 비전 센서와의 연결에서의 이점이다. 비전센서를 연결할 때 PC에서 데이터를 받아서 PLC와 연동시킬 때, 이 ET200SP Open Controller가 좋은 솔루션이 될 수 있다.

앞으로는 점점 더 PLC에서의 데이터 핸들링이 많아질 것이다.

-지난 2015년 지멘스 PLC 비즈니스 성과는 어떠했나.

▲S7-1500과 300, 1200 제품을 합해서 얘기하면, 목표치보다 10% 정도 초과 달성을 실현했다.

S7-1500으로 전자 및 선박 등의 영역에서 새로운 고객이 발굴됐다는 것이 우리 내부적으로 큰 의미를 지니며, 이 고객들은 올해에도 지속적으로 유지될 것으로 예상된다.

-지멘스 PLC에 새롭게 추가된 기능으로는 어떤 것이 있나.

▲S7-1500은 PLC 업계에서 가장 최근에 개발되어 출시된 제품이다. 따라서 하드웨어 성능이나 네트워크 성능은 상위일 수밖에 없고, 현재 성능이나 기능보다는 인터페이스 기능이 강화되고 있다.

최근 개선된 기능 가운데 괄목할 만한 것은 S7-1500 디스플레이에서 TAG Table Data를 입력할 수 있는 기능이 추가된 점이다. 과거에는 웹서버나 CPU 자체 디스플레이에서 모니터링하는 것이 주 기능이었는데, PLC 프로그램이 되어 있는 온도값이나 속도값 같은 변수값을 노트북을 켜지 않고 PLC 디스플레이에서 볼 수 있을 뿐만 아니라, 키패드만 가지고 태그를 수정할 수 있게 된 것이다. 웹브라우저나 CPU 디스플레이에서 태그테이블을 모니터링하고 입력할 수 있으며, WIFI 망을 이용할 경우 모바일 모니터링 기능에 진단 버퍼기능까지, 언제 어디서든 모바일기기를 통해 볼 수 있고, 커스터마이징 페이지를 이용할 수 있게 됐다. 이것은 보전 측면에서 큰 의미를 지니는 기능으로, 현재 철강업계 등 의 고객사에서 이 진단 버퍼 기능에 큰 관심을 보이고 있다. 철강 등과 같은 기기들 간의 거리가 먼 유형의 현장에서, 모바일 기기를 모니터링 용도로 사용할 수 있다는 점은 큰 메리트가 될 수 있다.

또 정확한 시점은 아직 정해지지 않았으나 올 2016년 중반 경, S7-1500 PLC의 모션기능이 보다 더 강력해 질 것으로 예상이 된다. 기존의 간단한 위치제어나 전자기어 기능에 더해, 전자 캠 기능이 추가되어 복잡한 동기제어까지 가능하도록 성능이 개선될 계획이다. 최상급 기능의 모션 기능들은 이미 SIMOTION을 통해 제공해 왔다.

그 이외에도 Display Interface에서의 데이터 접근이 더 쉬워지는 등, 여러 가지 편리한 기능이 추가 될 계획이다.

S7-1500은 혁신 그 자체로, 기술적인 트렌드를 주도하고 있는 제품이다. 현재 S7-1500의 디스플레이 콘셉트나 모바일 모니터링 콘셉트에 대해 고객들의 요구가 늘어나고 있다.

-올2016년 PLC 시장전망을 어떻게 하나.

▲중국의 저 성장세 등의 악재로 인해, 전체적인 수요는 크게 성장하기는 어려울 것으로 보인다. 단지, 그럼에도 불구하고 소폭이긴 하지만, 선진국의 경기 회복 등의 영향으로, 보합세 또는 소폭의 상승 기조가 유지될 것으로 예상된다.

다행히, 한국 시장은 반도체와 제약, 철강분야에서 투자계획이 있어서 소폭의 성장이 기대가 된다.

-올2016년 PLC 업계의 이슈로는 어떤 것을 꼽나.

▲경제적인 관점에서 보자면, 역시 중국 외에도 여러 국가들의 저성장 기조에서 어떻게 하면 살아남아서 혁신을 하느냐 하는 점이 가장 큰 과제 및 이슈가 될 것이다. 당분간 지속될 것으로 보이는 Smart Factory Boom이 이에 대한 증거라고 할 수 있다.

당분간은 생산 패러다임의 혁명적인 변화가 없는 한은, 글로벌 관점에서도 한계가 정해진 성장 체제가 될 수밖에 없기 때문에, 양적 성장 보다는 질적 성장을 목표로 하는 부분들이 대세라고 생각된다. Smart Factory에 대응하는 제품을 만들어 내기 위한 일련의 노력들이 선순환을 이루어 자동화기기 업계의 큰 발전을 가져 올 것이라 생각되며, 현존하는 거의 모든 종류의 PLC 메이커들이 IoT 기술에 PLC 기술을 결합하기 위해 노력할 것으로 보인다. 또, 앞으로는 자동화 공급업체들이 단순하게 IoT 베이스의 제품을 넘어, 로봇이나 CNC 같은 이기종간의 통합, 3rd Party와의 통합에 더 많은 노력을 기울일 것으로 예상이 된다.

우리 지멘스에서는 이미, 쿠카나 덴소와 같은 로봇 업체 장비와 인터페이스할 수 있는 TIA Robotics라는 솔루션을 통해 라이브러리를 제공하고 있다.

-S7-1500의 시장 확대 전략은 어떻게 전개해 나갈 계획인가.

▲S7-1500은 이제 시작 단계에 있기 때문에 특정시장을 타깃으로 하기 보다는, 지멘스의 전 PLC가 약한 부분을 강화하는 방향으로 전략을 가져가고 있다. 특히 반도체 시장 확대 강화를 위해 가격대응력을 높이고, 납기를 줄이는데 노력하고 있다. 또 고객에 대한 기술지원을 보다 완벽하게 할 수 있는 파트너를 육성하고 있다.