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블로그: 싱글 페어 이더넷 – 다양한 시나리오에서 시스템 채택

제3부: 공정 자동화 부문의 시스템 채택

공장 자동화 네트워크는 오늘날 대부분 이더넷 표준에 기반을 두고 있지만, 프로세스 자동화 분야에서 이더넷의 채택은 여전히 진행 중입니다. Namur는 Industry 4.0 및 산업용 IOT의 비즈니스 모델을 해결하고 지원하기 위해 모든 계층에서 클라우드로의 통신 개념을 정의하는 오픈 아키텍처(NOA)를 발표했습니다. Namur는 또한 공정 자동화의 미래 네트워크가 이더넷을 적용한 IP 네트워크가 되도록 결정하는 문서를 발표했습니다. FieldComm Group은 PI 및 ODVA 등의 협회와 함께 IEEE 내에서 폭넓은 발전을 주도하고 신속한 현장 도입을 위한 시스템 요구사항을 결정하는 그룹을 구성했습니다.

이 그림은 공정 플랜트의 여러 구역을 보여 주며, 구역 0과 같은 위험 구역에서 다양한 수준의 본질 안전 및 루프 내지 별도 전원공급장치를 다루고 있습니다. 네트워크 자체는 유명한 스퍼(spur) 및 트렁크(trunk) 토포로지를 사용하며, 각각 최대 500mA로 최다 50개의 장치에 대한 전원공급기능을 포함하고 있습니다. 또한, 기존 케이블과 설치를 재사용함으로써 시스템 설계 및 통합 시간을 단축할 수 있습니다. 따라서 공정 산업의 핵심은 기존의 필드버스 설비를 APL로 꾸준히 교체하는 데 있습니다.

공장 자동화 부문 시스템 채택

공정 산업과 달리, 공장 자동화 업계에서는 산업용 이더넷을 적용한 네트워크가 대세입니다. 다만, 이는 또한 설치 면적 축소, 케이블 경량화, 케이블 길이 연장, 내구성 향상, 단일 도구 환경을 통한 설치 및 유지보수 편의성 등으로 공정 자동화 산업에서 유효한 SPE의 장점을 제한하기도 합니다.

현행 데이터 기반 비즈니스 모델 중 이미 많은 것을 지원하는 기존의 IP 기반 네트워크에 이러한 장점을 도입하는 것이 이제 당면 과제입니다. 도전 과제는 다양합니다. 일부 산업용 이더넷 표준은 10Mbit 전송 속도가 규격에 없거나 이제 막 포함되기 시작했습니다.

공정 자동화용 APL의 메인 플레이어인 일부 센서 제조업체들은 이미 2007년부터 IO-Link 표준 안에서 자사의 요구사항을 적극 반영해 왔습니다. IO-Link는 “Industrie 4.0” 생태계에 대한 매개변수화, 진단 및 완전한 통합을 지원합니다. 하지만, 1000m 이상 SPE를 통해 IO-Link 프레임을 전송할 경우, 종래의 P2P 센서 네트워크가 일종의 필드 버스로 전환됩니다. 혼동을 피하고 문제를 해결하려면 포지셔닝 논의가 필요합니다. 이러한 기술적 문제에도 불구하고, 공장 자동화의 핵심 관건은 SPE의 이점을 활용할 수 있는 적용 사례입니다. 현재 PI, ODVA 및 IO-Link 소속의 여러 그룹에서 이러한 적용 사례와 가능한 현장 통합 시나리오를 논의 및 평가하고 있습니다. IO-Link 컨소시엄은 몇 가지 배치 시나리오의 사례가 포함된 백서를 발표한 바 있습니다(IO-Link 컨소시엄, 2020). 발췌한 보기에는 다음과 같은 브라운 필드에서의 일부 설치 사례가 포함되어 있습니다:

SPE installation in IO-Link eco-system (source: IO-Link Consortium 2020)

The example allows integrating IP67 SPE master into an existing installation of IO Link and binary sensors and devices. The proposal in the whitepaper takes SPE mainly as a transport medium for IO-Link Frames.

IO-Link data integration into Ethernet hardware and datagrams (source: IO-Link Consortium 2020)

A software based Ethernet to IO-Link adapter allows to maintain the data format and use the range extension and other SPE benefits by maintaining the opportunity to keep the existing infrastructure and installations alive.

Hilscher는 PI 협회의 여러 워킹 그룹에 참여하여 PROFINET용 SPE 논의에 기여하고 있습니다. 당사는 또한 두 가지 표준을 상호 보완적으로 현장에 통합하는 데서 오는 편익과 당면 과제를 평가함으로써 IO-Link 워킹 그룹에 기여하고 있습니다. IEEE에서 당사는 802.3cg 표준에서 남아 있는 공개 주제에 대한 토론을 공유하고 SPE 토픽에 관한 ODVA 협의에 참여하고있습니다. 당사의 목표는 SPE를 기존 시스템에 손쉽게 통합할 수 있는 마이그레이션 경로를 구축하고, 통신 및 제품 분야에서 당사의 역량을 바탕으로 이를 지원하는 데 있습니다.

참고 문헌

IO-Link Consortium (2020), Gringauz, Moritz, Lindenthal, Witte, “Concept study Extension of IO-Link for Single Pair Ethernet transmission” (Whitepaper)”

관련 링크

닐스 트랍(Niels Trapp)이 내놓은 당사의 백서에서 SPE에 대해 자세히 알아보세요! 다운로드 링크를 클릭하세요.

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싱글 페어 이더넷 관련 블로그 시리즈 제 4부: 시스템 채택, 표준 통합 및 관련 채택 사례의 이점 활용 측면에서 해결되지 않은 물음에 답하기 위해 업계는 아직도 많은 숙제를 안고 있습니다. SPE 분야의 향후 전망은?

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