제조 산업 분야에서는 정부 활동을 통해 수년 동안 디지털화가 진행되고 있으며 컨셉 시험을 통한 디지털화의 효용성 입증 및 표준화 작업이 추진되고 있습니다. 그러나, 예측 유지 보수 및 품질이나 스마트 로보틱스와 같은 비즈니스 모델에 필요한 원활한 센서-클라우드간 통신을 보유하고자 하는 열망과 네트워크 인프라 사이에는 여전히 약간의 격차가 있습니다. 본 백서에서는 각 센서에서 IP 기반 네트워크를 활성화하기 위한 새로운 이니셔티브로서 싱글-페어 이더넷 (SPE)의 현 상태 및 진행 상황에 대해 논하고 있습니다.

명칭에서도 알 수 있듯이, 싱글-페어 이더넷 (SPE)는 현재 산업용 이더넷 표준에서 두 통신 파트너간 연결을 CAT-5나 CAT-6 기반 케이블링 대비 와이어 두 개로 감소시킴으로써 플러그에 필요한 공간도 다소 큰 RJ45에서 훨씬 더 작은 플러그로 줄여 줍니다. 이는 M8 크기의 커넥터를 센서 연결에 사용하는 경우 훨씬 더 효과적으로 만들어 줍니다. 두 개의 선으로 연결하는 경우 서로 다른 물리 계층 사양이 필요하기 때문에, IEEE는 10Mbit에서 최대 10Gbit까지 물리적 연결 (PHY)을 위한 사양을 발표했습니다. 이는 자동차 통신 시스템 용 자동차 산업 분야에서의 SPE에 대한 이전 이니셔티브에서 비롯된 산업용 SPE 버전의 표준화를 주도하였습니다. 특히, 최대 1km의 케이블 길이를 허용하는 10Mbit 버전의 SPE는 프로세스 자동화와 일부 하이브리드 산업이 기존 센서 네트워크 인프라를 이더넷으로 채택하기에 매우 매력적인 요소입니다. 현재 첫 PHY 제품이 시장에 출시될 전망으로, 힐셔에서도 2021년쯤 프로세스 산업에 채택될 것으로 예상하고 있습니다. 이더넷 인프라와 특히 IO-Link의 경우 오늘날 이미 디지털화에 있어 수많은 과제를 해결함에 따라 다양한 산업들이 2024년까지 이어질 것으로 예상됩니다.

힐셔의 관점에서 볼 때, SPE가 채택되어 장기적으로 시장을 점유할 것이라는 데에는 의심의 여지가 없습니다. 자사 netX 네트워크 프로세서 제품군은 마이그레이션 경로를 쉽게 지원할 수 있도록 기존 네트워크 인프라에서 SPE로의 게이트웨이 구축 및 SPE 인프라의 채택을 위한 기회를 제공합니다.

netFIELD는 산업 사물 인터넷 (IIOT) 구축이라는 까다로운 도전 과제에 대한 힐셔의 가치 중심적인 대응의 결과물입니다.

이 제품은 디지털화가 약속하는 기회를 제공하며, OEM, 부품 공급업체, 설비 제조업체, 플랜트 운용자들이 플랜트 데이터를 보다 효과적이고 생산적으로 수집, 사용할 수 있도록 "포트폴리오 툴-키트"로 설계되어 있습니다.

netFIELD는 사용 가능 사례가 많은 다목적 솔루션입니다. netFIELD는 netFIELD 엣지 장치와 컨테이너화된 애플리케이션 및 netFIELD 클라우드 간의 통신을 용이하게 하는 기성품인 IIoT 통신 인프라를 구현하는 동시에 벤더들이 자체 특정 정보에 집중할 수 있도록 해줍니다. netFIELD 엣지 장치는 netFIELD 클라우드 플랫폼 및 포털을 통해 원격으로 관리되며 로컬 관리도 가능합니다. 고객 설비의 원격 지원에서부터 직접 판매와 함께 제공되는 “서비스형 제조” 임대 옵션에 이르기까지 다양한 혜택을 누릴 수 있습니다. 

이 백서에서는 netFIELD 솔루션의 기본 개념에 대해 설명하고 있습니다.

Raspberry Pi 마이크로 컴퓨터는 교육용 장치로 출시된 이래 수백만 명의 팬을 확보했으며 애니메이션 장난감 및 가전제품부터 로봇 공학에 이르기까지 수천 개의 애플리케이션에서 사용되었습니다.

원래 Raspberry Pi는 강력한 컴퓨팅 기능을 갖춘 신용카드 크기의 저렴한 "System on Module" 로 가정이나 학교에서 사용하기 위한 것이었습니다. 그러나, 전문 엔지니어들이 이를 다루면서 산업용으로도 적합할 수 있음을 발견하게 되었습니다.

현재 "엔지니어" 버전과 "산업용 개발 키트"가 사용 가능하지만, 이 버전은 열악한 환경에서 작동하도록 설계되지 않았습니다. 보안 기능의 부재 뿐 아니라, 실시간 이더넷 기능도 내장되어 있지 않습니다.

힐셔의 산업용 Raspberry Pi 3는 이 모든 것을 바꾸어, 간단한 I/O 제어에서 고성능 클라우드 분석에 이르기까지 자동화 기능 지원이 가능한 전체 오픈 소스 에코시스템을 제공하는 두 가지 버전을 지원합니다.

이 백서에서는 산업용 Raspberry Pi 3 에코시스템의 기본 개념에 대해 설명하고 있습니다.

IIoT networking: simple and flexible with netFIELD

MULTIVAC, the leading manufacturer of integrated packaging solutions develops customer-oriented services, enabling higher machine availability.

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Integration of pharmaceutical Process Skids into a Distributed Control System

netTAP 151 provides a flexible and scalable solution for an easy integration of independent processing systems into one industrial communication network.

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cifX: PC-based Automation with unified Interfaces for all Formats and Protocols

müller+krahmer GmbH realizes pneumatic test benches with the capability to change protocols on the fly with the help of Hilscher cifX PC cards.

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Product Development based on the netX 90

The engineering firm kumkeo GmbH is one of the first companies to rely on the netX 90, the world's smallest multi-protocol chip from Hilscher, for the development of innovative products

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Flexible Integration of Industrial Protocols into IPCs

IPC specialist ADS-TEC Industrial IT uses the netJACK option module as a universal solution to equip its industrial box PCs and HMIs with master and slave functionalities on demand, flexibly and without tools.

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Multiprotocol Stack Secures Competitive Advantage

The NORD DRIVESYSTEMS Group utilizes Hilscher's netX 90, the world's smallest multiprotocol SoC, to integrate their decentralized frequency inverter NORDAC ON into various different industrial communication networks, making adaptions to different protocols easier than ever.

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On the Hunt for Errors in Real-Time Ethernet Networks

As the leading service specialist for the entire life cycle of factories and plants, Leadec plans, installs and maintains factories worldwide, providing properly functioning production lines all around the globe. In order to face upcoming challenges, Leadec is utilizing Hilscher’s netMIRROR, a simple, reliable and efficient solution to implement a fully passive and permanent test access point (TAP) into industrial Real-Time Ethernet networks.

광학 검사 시스템을 위한 다중 프로토콜 연결

일등급 머신 비전 시스템 공급업체인 Vitronic은 힐셔의 cifX PC-Card를 M.2 포맷으로 성공적으로 구현했습니다. 이를 통해 자체 자동화형 용접층 검사 시스템인 VIRO WSI를 다수의 실시간 이더넷 및 필드버스 네트워크에 연결할 수 있게 되었습니다.

Hilscher - Always the right solution

Image Brochure for Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH to get more information about the company, our products and our partnerships.

데이터 통합 및 앱 관리를 위한 통합 플랫폼 netFIELD

netFIELD는 IoT 환경을 위한 광범위한 솔루션 포트폴리오를 제공합니다. 확장형 게이트웨이 하드웨어 (netFIELD 엣지), 보안 운영 체제 (netFIELD OS), 엣지용으로 사전 구성된 앱 (netFIELD 앱), 서비스 (netFIELD 클라우드)와 netFIELD 기반 애플리케이션 연결용 개방형 REST API 표준 및 편리한 셀프 서비스 포털 (netFIELD 포털) 등이 포함됩니다.  

netFIELD는 광범위한 관리 서비스를 기반으로 중앙에서 제공되는 워크로드를 엣지에서 확장형 방식으로 처리할 수 있도록 하고 이러한 하이브리드 클라우드와 엣지 모델을 사용하여 스마트 엣지 컴퓨팅을 위한 과정을 설정합니다. 

netX 90 & netRAPID 90 제품 하나면 충분합니다!

유연하고 혁신적인 기술을 갖춘 netX 90과 netRAPID 90은 컴팩트형 멀트프로토콜 장치용 완벽한 플랫폼으로 엔코더, 센서, 모터 제어나 I/O 블럭등 거의 모든 필드 장치에 사용 가능합니다.

멀티 프로토콜 SoC netX 90과 칩-캐리어 netRAPID 90에 대한 장점 및 다양한 사용 사례를 이 브로셔를 통해 확인할 수 있습니다.

협회 회원사간 협업을 통한 Industry 4.0 비즈니스의 촉진

오픈 인더스트리 4.0 협회의 이미지 브로셔.

차세대 자동화를 위한 클라우드 기술

IIoT (Industrial Internet of Things) 및 클라우드 기술은 자동화에서 빅 데이터 생성 및 사용을 가능하게 하지만 상용 IoT 솔루션으로는 고유의 자동화 요건을 쉽게 해결할 수 없다. 상용 IoT로 쉽게 해결할 수 없는 요구들은 다음과 같이 정리할 수 있다:

1. 실시간 네트워크 통신의 필요성
2. 사이버 보안 표준 및 실행 준수
3. TSN, OPC UA 및 MQTT 등과 같은 새로운 표준의 활용 가능성
4. 장치와 클라우드 간 연결 경로
5. 클라우드 기반 자동화 및 IoT 솔루션 채택

이 기사에서는 위 요구들 중 4, 5번에 대해 살펴보겠다.

산업용 IoT 기반의 차세대 자동화 시스템 구현 방법

IIoT (Industrial Internet of Things) 및 클라우드 기술은 자동화에서 빅 데이터 생성 및 사용을 가능하게 하지만 상용 IoT 솔루션으로는 고유의 자동화 요건을 쉽게 해결할 수 없다. 상용 IoT로 쉽게 해결할 수 없는 요구들은 다음과 같이 정리할 수 있다:

1.  실시간 네트워크 통신의 필요성
2.  사이버 보안 표준 및 실행 준수
3.  TSN, OPC UA 및 MQTT 등과 같은 새로운 표준의 활용 가능성
4.  장치와 클라우드 간 연결 경로
5.  클라우드 기반 자동화 및 IoT 솔루션 채택

이 기사에서는 위 요구들 중 1~3번에 대해 살펴보겠다.

산업용 인터넷을 구축하는 실시간 이더넷, TSN 및 OPC UA

실시간 이더넷: 힐셔(Hilscher)는 모든 통신 프로토콜 범주의 지원이 가능한 유연한 단일 솔루션 인터페이스를 제공한다.

TSN: 힐셔의 최신 netX 칩은 이미 최신 TSN 릴리즈를 준수하고 있으며, 최종 사양이 확정되면 전체 사양을 곧바로 적용할 수 있도록 준비되어 있다. 또한, 자사의 다른 중요한 인프라 제품들도 TSN을 자체 사양으로 채택하고 있는 다양한 산업용 이더넷 프로토콜을 지원할 수 있도록 대응하고 있다.

OPC UA 및 MQTT: 힐셔의 netX 칩은 OPC UA 및 MQTT를 모두 지원한다.

공급업체의 신뢰성을 좌우하는 칩의 수명주기 보증

힐셔 (Hilscher)는 netX 칩 제품군에 대해 항상 최소 10년의 공급보증을 제공해왔으며, 체계적인 구매 기회와 컴포넌트 업그레이드 지원에 따른 EOL (End-of-Life) 전략을 취하고 있다.

인더스트리4.0 솔루션, 시판 승인을 받다

지난 2년 동안 인더스트리4.0과 IIoT는 산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔의 주요 관심사였다. 힐셔는 차세대 netX 네트워크 컨트롤러를 출시했을 뿐만 아니라, 센서에서 클라우드에 이르는 완벽한 통신 솔루션을 개발했다.지난 'SPS IPC Drives 2015'에서 인더스트리4.0의 도전과제에 부합하는 완전한 통신 솔루션을 발표했는데, 이 콘셉트는 시장에서 즉각적인 관심을 끌었고, 곧바로 IBM과 SAP의 IIoT 프로젝트가 시작되었다. 현재 힐셔는 데이터 수집 분야에서 양사의 기술 협력사다.

인더스트리4.0과 수직 통신 구현 방안

4차 산업혁명이란 대량의 데이터와 넓은 대역폭 만을 의미하지는 않는다. Industry4.0과 사물인터넷(IoT) 역시 개별 필드장치로부터 클라우드에 이르기까지 수직 통신을 필요로 한다. 이는 새로운 기술과 전혀 다른 통신 인프라처럼 들릴 수도 있지만, 기존 방식을 유지한 채 기능을 추가 탑재하는 방법도 있다. 그리고, 그 솔루션이 바로 OPC UA와 TSN에 있다.

CC-Link IE Field 및 CC-Link IE Field Basic 지원

힐셔 (Hilscher)는 Gigabit Ethernet 기반의 CC-Link IE Field 및 고속 Ethernet 기반의 CC-Link IE Field Basic 등 신규 산업용 Ethernet 프로토콜 2종을 새롭게 추가함으로써 자사의 comX 및 netIC 임베디드형 모듈 제품군은 물론 cifX PC 카드 제품군을 확장했다.

산업용 클라우드 통신을 활용한 산업용 IoT

힐셔는 모든 제조업체들이 IoT를 활용할 수 있도록 돕고자 하며, 이를 위해 기존 시스템 및 장비로 리스크 없이 곧바로 IoT를 구현할 수 있는 일련의 제품들을 제공한다. 이들 제품은 가장 하위단의 임베디드 IoT 인터페이스에서부터 인터넷을 통해 데이터를 공유하기 위한 게이트웨이까지 포괄하고 있으며, 원격 구성과 예방적 유지보수 같은 서비스를 지원한다. 또한 사용자들이 자사 내부적으로 '로컬 클라우드' 서비스를 사용할 수 있도록 지원하며, IoT를 되도록 손쉽게 활용할 수 있도록 하기 위해서 힐셔는 클라우드 기반 서비스 업체들과 협력 관례를 맺고 있다.

리얼타임 이더넷 기능을 통합한 산업용 라즈베리 'netPI'

힐셔의 netPI는 라즈베리 파이 3(Raspberry Pi 3) 아키텍처를 기반으로 한 플랫폼으로서, IoT와 인더스트리4.0 자동화 같은 애플리케이션에 사용하기 적합하다. 이 단일 회로 보드 디자인은 파이 3의 기본 회로와 힐셔의 netX 산업용 네트워크 컨트롤러를 결합했다. 또한, 강력한 파이 3 CPU(64bit, 4코어, 1,200MHz)가 다중 프로토콜을 지원하여 대다수 주요 산업용 네트워크로 연결을 구축할 수 있다. netPI는 힐셔가 파이 3 제조업체인 Element14와 협력해서 개발한 것으로, 산업용 애플리케이션용으로 설계됐다.