ifm electronic, IO-Link를 통한 센서의 지능화

지능형 센서의 원격 유지보수와 파라미터 설정이 가능한 시스템

본 시리즈의 1편에서는 새로운 산업 통신 시스템인 IO-Link의 기초에 대해 살펴봤다. 본 2편에서는 센서를 더욱 지능화시키고, 경고 또는 오류 정보의 제어시스템 전달 기능, 파라미터를 영구적으로 저장하는 기능, 유닛 교환시 자동 저장 기능에 대해서 알아보고자 한다.

피터 빈체크(Peter Wienzek)
ifm electronic gmbh 아시아 지역 Key Account 매니저

지능형 센서
대부분의 전자식 센서들은 편리한 운영과 측정값의 선형화(linearize)를 위해 스위칭 포인트를 평가하는 마이크로프로세서가 내장돼 있다.

IO-Link 인터페이스를 내장시키면 이 프로세서로 인해 데이터가 칩(시리얼UART 기능)으로 전송되면서 유닛의 통신이 더 원활해진다(그림 1. 지능형 압력 센서 스위칭 원리). 지능형 IO-Link 센서는 IO-Link-Port 또는 일반 바이너리 입력시 사용이 가능하다.

로컬 파라미터 저장
센서 디스플레이를 통해 센서를 파라미터화한다. 예를 들어 스위칭 포인트, 회귀 포인트, 히스테리시스, 아날로그값 조정 등의 파라미터값은 센서에 설정된 후 영구적으로 저장된다. 기존에는 센서 교체시 파라미터를 재설정하기 위해 시간을 소모해야 했고, 설정값을 정확히 기록해 두는 작업이 필요했다.

IO-Link는 모든 설정을 IO-Link 인터페이스를 이용해 외장 메모리에 저장하고 언제든지 다시 읽을 수 있도록 구성했으며, 매우 간편하게 파라미타를 저장 및 설정할 수 있다.

로컬 파라미터 설정값을 저장하는 가장 쉬운 방법은 메모리 플러그다. 메모리 플러그로 모든 유닛 설정을 영구적으로 저장할 수 있으며, 유닛 교체시 다시 읽고 쓰기가 가능하고, USB/IO-Link 인터페이스와 FDT 소프트웨어를 통해 PC에 저장할 수도 있다.

예를 들어, 메모리 플러그는 IO-Link 파라미터화 이후 2번과 4번 핀에 두개의 스위칭 출력이 모듈과 연결된 일반 아날로그 또는 디지털 입력의 플러그 모듈로 영구적으로 장비에 설치될 수 있다(그림 2. 연결 다이어그램). 센서의 파라미터를 저장하고 오류시 원래 설정값으로 복원시켜주는 서비스 툴로도 자주 사용된다. 이를 통해 정지시간이 줄고 전문지식이 요구되지 않아 누구나 손쉽게 작동할 수 있다.

Bottom-Up 또는 Top-Down
전체 시설 콘셉트에 따라 센서 파라미터를 저장하거나 설정하는 데에는 여러 가지 방식이 있다. Bottom-Up 콘셉트는 센서를 Teach-In 방식으로 애플리케이션에 파라미터화하며 파라미터값을 제어시스템에 저장하는 방식이다. 이 방식은 센서를 현장에서 파라미터화(설정)할 수 있기 때문에 시스템 상에서의 소프트웨어 작업이 감소된다는 장점이 있다.

반대로 Top-Down 콘셉트는 모든 센서의 설정을 제어시스템에서 프로그래밍한 후 한 번에 센서로 전송하기 때문에 각 파라미터 모듈에 저장 가능한 프로세스 변화에 유연하게 반응할 수 있다.

IO-Link는 양방향 데이터 전송을 지원하기 때문에 두 개의 콘셉트에 모두 적용 가능하다. 전용 Device Type Manager (DTM) 드라이버로 포함된 센서가 제어시스템에서 FDT Container 소프트웨어로 조정, 감시할 수 있다. 각 IO-Link 디바이스에 해당되는 드라이버 IODD가 있다. 이 IODD 데이터는 제조사와 상관없이 작동되고 대부분 인터넷에서 다운로드가 가능하다.

지능형 센서의 예
IO-Link 인터페이스를 가진 센서는 다양한 측정작업을 실행한다. 그림 3은 IO-Link 인터페이스 기능에 많이 사용되고 있는 ifm electronic 유체 센서 제품군이다. 그 외에도 레벨센서, 온도센서, 압력센서, 유량센서 등이 다양하게 사용된다.

센서의 모든 파라미터를 보기 편하게 나타내기 위해 완성된 IODD 데이터가 있다. IODD 데이터 형식은 XML이며, 일반 필드버스 Configurator로 입력 가능하다.