벤더 세미나 ①

“판매된 6개 디바이스 가운데 하나가 RPOFINET 제품”

한국프로피버스/프로피넷협회 「PROFIBUS/PROFINET 국제동향」 주제로 기술세미나 개최 

이번 『AUTOMATION WORLD 2011』 기간 중 프로피버스/프로피넷협회(PORFIBUS/PROFINET International: PI)의 Jorg Freitag 회장이 방한해 「PROFIBUS/PROFINET 국제동향」이라는 주제로 발표를 했다.
다음은 프라이탁 회장의 발표 내용이다.

PROFIBUS 노드 수는 지난 2008년 2830만에서 2009년 3140만, 2010년 3560만을 달성했으며, 이러한 추이에서 알 수 있듯이 PROFIBUS의 증가하는 속도가 대단히 빠르다.
또 PROFINET 노드 수 역시 지난 2009년 210만 노드에서 2010년 300만 노드수를 달성했으며, 증가 속도를 보면 지난 2007년 160만 노드에서 2009년 210만 노드로 50만 노드 증가했는데, 지난 2010년 300만 노드를 달성하면서 지난 2007년에 비해 배에 가까운 증가를 보이고 있다.

2010년, 6개의 디바이스 가운데 하나가 RPOFINET 제품

또 지난 2007년에는 판매된 15개의 디바이스 가운데 하나가 PROFINET이었는데, 2010년에는 6개의 디바이스 가운데 하나가 RPOFINET 제품으로, 이는 PROFINET의 급속한 수요확대를 보여주는 단적인 예에 해당한다.

또 PROFINET은 Factory Automation과 Motion Control, Process Automation 이 세 가지 영역을 커버하는 산업용 이더넷으로, PI에서는 올해 Process Automation에 집중한 활동을 전개하고 있다.

Process Automation의 특징은 사이클 타임이 100ms보다 길다는 점과, 시스템이 24시간 풀 가동 된다는 점, 액추에이터와 센서가 복잡하다는 점, I/O 용량이 10만 이상으로 크다는 점, 플랜트 자체가 라이프사이클이 길다는 점 이 다섯 가지가 특징으로, PROFINET은 Process Automation의 이 모든 특징에 적합하도록 기술적으로 완료가 됐다.
Process Automation에 적합하도록 PI 자체에서 워킹그룹을 조직해 Process Automation에서 요구되는 모든 조항을 취합해서 프로파일이 만들어졌으며, 이를 통해 PROFINET이 FA 및 Motion Control, PA 이 세가지 영역에서 하나의 백본으로 돌도록 기술적으로 완성이 됐다.

Enhancement for PROFINET in PA

특히, PI는 PA에 적합하도록 PROFINET을 4가지 측면에서 차별화했다.
Fieldbus Integration과 Configuration in RUN(CiR), Time Sync/Stamping, Scalable Redundancy가 그것으로, 우선 Fieldbus Integration을 통해 PROFIBUS PA나 HART, PROFIBUS DP, FF H1 등 기존에 투자되어 있는 필드버스가 프록시를 통해 PROFINET과 쉽게 인티그레이션이 되도록 기술이 업데이트 됐으며, CiR 즉, 시스템 가동 중에 장치의 애드온이나 추가변경을 자유롭게 할 수 있도록 기술이 완성됐다.

또 Time Sync/Stamping을 통해 모든 프로토콜의 시간 동기화를 실현함으로써, 제어의 균질성을 보장하며, Scalable Redundancy 즉, PROFINET은 풀 스케일로 Redundancy를 실현한다.

PROFINET은 이러한 기술적 전개를 통해서 유저와 벤더에게 많은 이점을 제공할 수 있다.

우선 Seamless Complement를 통해 유저들의 기존 투자를 100% 보호하며, One Plantwide Communication을 통해 고객이 비용 효율적이면서도 혼동 없이 일관성 있는 네트워크를 구성할 수 있고, 벤더들에게는 One Plantwide Communication을 통해 시스템의 유연성 및 개발의 유연성을 제공한다.

PROFINET은 지난 2004년부터 기능을 Add On해 나가면서 고객의 니즈를 지속적으로 반영, 지난 2010년 4/4분기에 모든 개발이 완료가 되어 스펙이 완성이 됐으며, 지난 2010년 버전 2.3 발표를 통해 퍼포먼스 최적화를 달성했다.
이 PROFINET 버전 2.3은 3가지의 괄목할 만한 특징이 있는데, 첫 번째 특징은 Forwarding Time의 감소로, 이것은 프레임 안에서 포워드 디렉션을 미리 결정해서 딜레이가 발생되지 않도록 데이터 통신 속도를 향상시켜주는 기법이다. 두 번째 특징은 DFP(Dynamic Frame Packing)로, 디바이스가 메시지를 캐치하면 그 메시지를 빼서 마지막 디바이스는 필요한 메시지만 받게 됨으로써, 메시지 전달속도가 현저하게 줄어들게 됐다. 세 번째 특징은 사이클 타임을 250㎲에서 31.25㎲로 줄인 것.

PROFINET의 주목할 만한 새로운 특징, Shared Device 및 I-Device

이번 세미나를 통해 PI가 발표한 내용 가운데 주목할 대목은 PROFINET의 두 가지 새로운 특징이다.

      
첫 번째는 Shared Device. 원래 IO 스테이션은 하나의 컨트롤에 어사인(Assign)이 되는데, 이를 개선해 하나의 IO 스테이션이 두개의 컨트롤러에 모듈별로 어사인이 되도록 함으로써, 고가의 인터페이스 모듈을 절감할 수 있게 됐다.

두 번째는 I-Device. 과거 PROFINET에 들어가는 컨트롤러는 마스터의 역할을 했는데, 이를 개선해 컨트롤러가 첫 번째 컨트롤러의 IO 역할을 하게 됨으로써 IO 모듈들은 CPU에 의해서도, IO 컨트롤러에 의해서도 데이터를 주고받을 수 있게 됐다. 따라서 보다 경제적인 시스템 구성이 가능해진 것.
PI에서는 테스트를 위한 다운로드와 GSD Checker를 통한 GSD 파일 다운로드, 검증하고 모니터링 할 수 있는 툴인 Wireshark의 다운로드 등 PROFINET에 필요한 세 가지 툴들을 무상으로 제공하고 있다.

이날 세미나에서는 PROFINET에 기반한 벤더 중립적인 데이터 인터페이스인 PROFIenergy의 이점에 대해서도 소개가 됐다.  PROFIenergy를 사용하면 유휴시간(idle time) 중에 중앙제어 시스템에 의해 장치를 정지시킬 수 있고, 설비의 하위부문 또는 개별 컴포넌트들은 외부 하드웨어의 도움 없이도 뛰어난 선별적 방법으로 자동 전원 차단이 가능하다. 예를 들어, 안전 관련 부분을 포함한 다른 자동화 컴포넌트들이 방해 받지 않고 계속 작동하는 동안 설비의 모든 부문 또는 개별 장치들이 선별적으로 정지될 수 있다.
실제로 현재, 4~5개의 회사가 PROFIenergy를 자사 제품에 적용해 테스트를 통해 인증을 받고, 프로젝트에 적용되는 단계에 있다.

IO-LAINK, IEC 스탠다드화 진행 중

이번 세미나에서 주목할 만한 대목 가운데 또 한 가지는 PI의 IO-Link에 대한 집중이다.
IO-Link는 디바이스와 센서 및 액추에이터 간의 연결방식의 일종으로, 그동안 하드와이어로 연결되던 것을 IO-Link를 통해 통신을 하게 되면 상위에서 Fault의 원인규명이나 진단 등을 쉽게 할 수 있게 된다. 즉, 한 디바이스에 대해 파라미터를 설정하거나 진단기능을 받을 수 있어서 플랜트 레벨에서 말단레벨까지 컨피규레이션하고 진단할 수 있다는 장점이 생긴다는 의미.

IO-Link는 하드와이어링과 마찬가지로 1 대 1로 물리며, 전원라인과 통신을 위한 라인으로 구성이 되고, 통신을 위한 라인을 통해서 아래의 표준 UART 프로토콜을 통해 텔레그램이 가능해 단순하게 시그널을 주고받는 것이 아니라 하나의 통신이 된다.

IO-Link는 필드버스 통신과 달리 하나의 디바이스에 대해 peer to peer 통신을 하기 때문에 스팩 상 필드버스와 경쟁적인 입장에 있지 않으며, 사용자에게 선택의 폭을 넓혀줄 수 있게 된다. 따라서 현재 PI에서 IO-Link를 같이 관장을 하고 있다.

IO-Link는 현재 50여개사가 멤버로 등록이 되어 있으며, IEC 스탠다드화가 진행 중에  있다. IEC에서 표준으로 규정이 되면 디바이스와 센서ㆍ액추에이터 간 통신을 위한 유일한 스탠다드가 될 것으로 기대된다.