산업 자동화 애플리케이션을 위한 안전하고, 믿을 수 있으며,
비용 효과가 높은 무선 솔루션을 달성하기 위한 핵심을 알아보자.
글/ 프리웨이브 테크놀로지스(FreeWave Technologies Inc.) 커트 골드만(Curt Goldman)
무선 I/O에 대해 꼭 알아야 할 다섯 가지
기업들이 안전하고 믿을 수 있는 데이터 통신을 실행할 수 있는 비용 효과가 크고 현실성 있는 방법을 모색하면서 자동화 애플리케이션을 위한 무선 솔루션에 대한 요구가 높다. 석유 및 가스와 같은 다양한 시장 그리고 제조업에서는 공정을 간소화하고 자동화할 수 있는 방법을 모색하고 있다.
무선 I/O 솔루션의 실행에 대해 꼭 알아야 할 다섯 가지 사실은 다음과 같다.
1. 무선 I/O의 기초는 주파수 도약 확산 스펙트럼(FHSS) 기술이다.
FHSS 기술은 트랜스시버가 다른 기기의 대립 신호가 발생하더라도 I/O 데이터를 성공적으로 전송할 수 있도록 지원한다.
FHSS 기술은 네트워크에서 상호 통신을 위해 배정된 트랜스시버가 인식하는 패턴으로 스펙트럼 전체의 반송 주파수를 조정한다. 이 기술은 특히 소음이 있고 간섭이 많은 환경에서 I/O와 같은 소규모 패킷의 정보를 전송하는데 적합하다.
기기 또한 외장 안테나와 함께 설치될 수 있어 장애물의 위치한 지점의 몇 피트 내에서 무선 통신을 탑재할 수 있고, 장애물 또는 간섭이 발생하더라도 안테나를 통해 신호를 송수신할 수 있다.
2. 확산 스펙트럼 무선 통신과 I/O 확장 모듈의 통합으로 프로그래밍 가능 제어기의 확장성과 성능이 강화된다.
일부 무선 I/O 공급업체는 현재 초고밀도 I/O와 함께 확장 모듈을 제공한다. 이를 통해 사용자들은 중요한 위치에 소규모 I/O 세트를 설치할 수 있으며 향후에도 원하는 지점에 I/O를 추가적으로 설치할 수 있다.
확장 모듈은 추가적인 마운팅 하드웨어 없이 직접 연결되어, 단일 지점에 I/O를 192개까지 설치할 수 있다.
정부가 규정하는 추가적인 모니터링, 더 높은 프로세스 출력에 대한 모니터링 및 컨트롤을 위해 더 많은 지점이 필요한 새로운 프로세스 기술, 그리고 향후에 어떤 상황에서라도 더 많은 지점이 쉽게 추가될 수 있다는 고객들의 신뢰로 인해 확장 가능 플랫폼이 채택되는 경우가 많다.
무선 I/O는 또한 필드 제어기, 프로세스 측정 및 컨트롤 지점을 사무실과 연결하기 위해 더 큰 규모의 무선 SCADA 네트워크로 직접 통합될 수 있다. 더불어, 독점적 FHSS 무선 기술은 프로세스 보안을 강화한다.
3. 무선 I/O는 100 피트와 100 마일 사이를 포괄하는 프로세스를 모니터하고 최적화하는 비용 효과적인 방식을 제공한다.
무선 I/O는 측정 또는 컨트롤 지점부터 프로세스 제어기까지 케이블을 가동해야 하는 막대한 문제를 해결해 준다. 결과적으로 기업들은 케이블과 도관, 트렌칭 및 건설 인부 그리고 허가 승인을 위해 필요한 비용을 절감할 수 있다.
신속한 문제 해결, OTAC 변경 및 업데이트 그리고 케이블 관리가 필요 없기 때문에 시간이 지나면서 비용 또한 감소한다.
무선 I/O 네트워크 내에 추가적인 지점의 배치는 계속 증가한다. 예비 도체를 설치하는 대신, 추가적인 I/O 슬레이브를 설치하여 공통 I/O 마스터를 공유할 수 있다. 간단하게 추가 I/O 슬레이브를 설치함으로써 필요한 용량이 증가된다. 실제로, 이런 방식은 초기 비용 및 설치 예비 용량 간의 복잡한 트레이드오프(trade-off)가 아니라 ‘선불 방식(pay-as-you-go)’이다.
4. 새로운 무선 I/O 제품은 더 적은 노력을 투자하여 프로세스 최적화를 위한 더 많은 측정 및 컨트롤 그리고 자산 컨디션 모니터링을 제공한다.
석유 및 가스, 화학, 식품 및 음료, 전력/스마트 그리드, 그리고 폐수 처리 등과 같은 프로세스 산업에서는 사람의 판단과 수동 상호작용에만 의존하는 공정을 찾아보기 어렵다. 사람의 판단과 반응에만 의존하는 경우, 신뢰성, 적시성 및 품질에서 변동이 발생할 수 있기 때문이다.
고객의 관점에서 볼 때, 이런 변동성은 서비스 또는 제품의 품질 저하로 인식된다. 기업의 관점에서 볼 때, 이런 변동성은 수익 증가, 비용 절감 및 서비스의 지속적 품질 관리에 있어서 심각한 문제로 이어진다.
가장 최신 I/O 제품은 측정 가능한 디지털 입력, 디지털 출력, 아날로그 입력 및 아날로그 출력 용량을 포함하여 더 적은 공정으로 더 많은 데이터를 제공한다.
이는 사용자들이 각 기기에 대한 다수의 컨트롤 및 모니터링 옵션을 유지함으로써 좀 더 효율성을 강화할 수 있도록 해 준다. 새로운 기기들은 또한 모드버스 호스트(Modbus host)를 통한 통신이 가능하다.
무선 및 확장성과 더불어, 범용 채널 설정 가능성, 측정 정확성, 기기 신뢰성, 하위 호환성 및 사용 용이성과 같은 특징은 새로운 I/O 기기의 유용성을 강화한다. 새로운 I/O 기기는 프로세스 애플리케이션의 설치 및 사용을 위한 단일하고 단순한 제품을 제공해야 한다.
5. 어떤 통신 시스템도 신호 손실을 피할 수 없다.
하지만, 일부 무선 I/O 시스템은 사용자들에게 링크가 손실되었거나 중단되었다는 자동 통신 알람을 송신한다.
또한 프리웨이브 테크놀로지스와 같은 일부 무선 I/O 공급 업체들은 결함이 발생할 경우를 대비한 안전장치 기능을 제공하여 통신 오류 발생 시에 무선 I/O 모듈이 미리 설정된 안전 디폴트 구성을 기반으로 출력을 컨트롤 할 수 있도록 한다.
분산 자산 데이터
안전한 산업 기술을 사용하는 무선 I/O 솔루션은 지리적으로 분산된 자산 전역에서 더 많은 정보를 지식으로 전환 할 수 있는 기회를 제공하여 생산성 최적화, 안전성 개선 및 자산 신뢰성을 강화한다.
또한 무선 I/O는 기존의 기반 시설의 활용도를 개선하여 더 나은 자원 최적화를 가능하게 하고, 미래 성장을 위한 튼튼한 토대를 구축하기 위해 현재의 예산 위기를 해소할 수 있게 해준다.
콜로라도 볼더에 위치한 프리웨이브 테크놀로지스는 로크웰 오토메이션의 파트너네트워크에 참여하는 인컴패스 프로덕트 파트너(Encompass Product Partner)이다. 프리웨이브는 고성능 라이센스 프리와 라이센스 무선 통신을 제공한다.
프리웨이브 테크놀로지스의 무선 I/O 솔루션은 막대한 비용이 들고, 기술적으로 실현 가능하지 않으며 충분한 신뢰성을 보장할 수 없다고 여겨졌던 이슈들을 처리하기 위한 특별한 방법을 모색하기 위해 로크웰 오토메이션의 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)를 사용한다.
자료제공: 로크웰 오토메이션