기계 장비 및 시스템시 완벽하게 통합된 메카트로닉스 시스템을 구현하기 위해서는 기구적, 전기적, 그리고 제어 및 소프트웨어 엔지니어링 부분까지도 모두 고려해야 한다. 이처럼 시스템의 복잡함은 날로 증가하는 데 반해, 개발하는 데 허용되는 시간의 양은 줄어들고 있다.
이 민 선 기자
메카트로닉스 시너지 효과
개발자들은 ‘Automation Studio 4’의 사용을 통해 본연의 강력한 성능은 물론이고 타사 시스템에 효과적으로 접근할 수 있는 등 메카트로닉스 엔지니어링의 완벽한 시너지 효과로부터 오는 다양한 이점들을 누릴 수 있게 됐다. 뿐만 아니라 훌륭한 품질과 더불어 비용절감이 가능해져 프로토타입 단계에서 양산 단계로의 신속한 전환이 가능해진다.
치열하고 좁은 시장 진입 시기에는 빠듯한 예산으로 인해 무엇보다 비용효율성이 중시되는데, 이러한 의미에서 Automa tion Studio 4는 병행 및 모듈 방식의 개발을 모두 지원할 수 있어 개발과정에 있어 기계 장비와 시스템의 전체 개발시간의 단축은 물론이고 비용절감까지 도와주는 솔루션이다.
한편, 메카트로닉스 시스템은 전기적인 장치와 제어 기술, 그리고 소프트웨어를 기반으로 해 기구 및 유압, 그리고 공기역학 등을 모두 다룰 수 있다.
개발에 대한 목표 설정에 있어 그릇된 방향으로 이끌 수 있는 위험 요소들을 배제하는 것은 필수적이며, 이 모든 것들을 동시에 진행할 수 있어야 전반적인 개발 기간을 단축할 수 있다.
소프트웨어는 기계 장비와 시스템에 대한 모든 프로세스 및 작동과 관련성이 높기 때문에 기구적인 설계와 동일한 사양을 기반으로 한 개발이 진행돼야 한다.
시뮬레이션을 통한 개발의 가속화
컴퓨터 모델링을 활용한 시뮬레이션 기반의 개발을 통해서 소프트웨어를 실제 기구보다 일찍 적용할 수 있다. 이러한 모델링은 기구 설계 엔지니어가 사용하는 CAD 시스템 내에서 시뮬레이션 된 기구학적 모션들을 통해 얻어진 데이터를 기반으로 해 생성이 가능하다.
자동 코드 생성
MATLAB/Slimulink 및 MapleSlim과 같은 시뮬레이션 툴을 사용해 시뮬레이션 된 프로세스를 분석하고 C 언어 및 Structure Text 형식의 소스 코드로 변환할 수 있는 기능을 통해 소프트웨어 개발이 보다 간편해지며 더욱 신속한 처리가 가능하다. 모든 것을 일일이 프로그래밍하지 않고도 이러한 코드를 직접 Automation Studio를 통해 쉽게 불러올 수 있을 뿐만 아니라, 제어용 소프트웨어 안에 자체적으로 포함된 애플리케이션 모듈처럼 사용할 수 있다. 이를 통해 개발 과정에서 발생할 수 있는 불필요한 요소들과 잠재적인 오류 발생의 가능성 역시 사전에 차단해 시간을 단축시킬 수 있다. B&R이 개발한 상징적 알고리즘을 통해 소프트웨어를 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 모델링의 효율성을 감소시키지 않고도 코드 실행을 가속화시킬 수 있는 것이다.
고효율 그리고 최고의 품질
하드웨어 구성에 대한 시뮬레이션 모델링 코드는 자동적으로 생성돼 B&R의 하드웨어로 전송되는데, 하드웨어 인 더 루프(Hardware-In-the-Loop : HIL) 시뮬레이션을 활용해 장비의 동작 테스트에 적용할 수 있다. 이러한 시뮬레이션 기능을 통해 수정이 필요할 때에도 시뮬레이션 모델링을 통해서 즉시 간편하게 만들 수 있다.
Automation Studio 4의 각종 펑션블록들은 Simulink나 MapleSim으로 전송돼 테스트가 가능하다. 이 과정에 품질 보증 검사 단계를 포함함으로써 다방면으로 소프트웨어 개발 과정을 가속화시킬 수 있다. Automation Studio에 통합된 실시간 환경 시뮬레이터인 ARsim은 실제 하드웨어 없이도 컨트롤러의 작동을 시뮬레이션 할 수 있도록 해준다.
가상 테스팅 및 시운전을 위한 옵션은 여기에 그치지 않는다. 모든 B&R ACOPOS 서보 드라이브 시스템 드라이브 역시 모터에 연결된 부하까지도 고려해 시뮬레이션이 가능하며, 3D 하드웨어 모델링을 통해 사전에 계획된 하드웨어를 통해 입출력 동작을 실시간으로 시뮬레이션 할 수 있다.
모든 분야에서의 동시적 엔지니어링
여러 엔지니어링 분야의 장벽을 허물어버림으로써 Automation Studio 4를 통해 개발 과정의 흐름을 최적화시킬 수 있을 뿐만 아니라 신제품 출시 시기 역시 앞당길 수 있다. 고급 기능의 ECAD 툴인 EPLAN Electric P8의 데이터베이스 시스템과의 양방향 인터페이스를 통해 중복되거나 부정확한 데이터 입력을 피할 수 있도록 전기 및 하드웨어적인 설정을 동기화시킬 수 있다. 기계 장비 및 시스템 엔지니어링 분야에서 공통적으로 제공되는 이플랜의 데이터베이스 플랫폼에 대한 지원은 곧 유압 및 공압식 컴포넌트에 대한 MCAD 디자인과 계획들을 통합시키는 것이 아주 쉽다는 것을 의미한다.
Automation Studio 4는 EPLAN Elec tric P8을 통해 양방향으로 할당된 I/O 맵핑 데이터 및 관련 변수들을 포함해 전체적인 하드웨어 구성을 직접 불러올 수 있다.
한결 같은 소프트웨어
소프트웨어 개발시 프로젝트를 분산시킬 수 있다면 엄청난 시간을 절약할 수 있다. 이렇듯 언제나 재사용이 가능한 소프트웨어 모듈의 관리를 통해 개발 기간 절감을 증대시킬 수 있다. 지능적 소프트웨어 모듈화를 바탕으로 하는 Automaton Studio 4는 프로젝트의 모든 진행상황 전반에 걸쳐 모든 품질을 관리하는 동시에 고객의 개발목표에 보다 빨리 도달할 수 있도록 도와준다.
계획된 스케줄과 준비된 예산을 낭비하지 않고 날로 증가하는 제품의 복잡성에 대응하기 위해서, 기구 설계 엔지니어들은 표준화 및 모듈화의 이점을 십분 활용하고 있다. 기구 설계 엔지니어들은 특정 기능에 대한 성능을 보장하고, 이미 검증된 메커니즘을 활용한 기계 장비나 시스템을 활용해 필요에 따라 이것들을 완벽한 장비나 시스템에 결합시키기 위해 표준화된 부품 및 구성요소를 개발한다. 또한 수많은 설계 사무실에서 여러 엔지니어링 분야의 전문가들 사이에서 이러한 프로젝트들이 나뉘게 된다.
복잡한 제품 관리도 손쉽게
그동안 모듈화 접근방식은 기구 설계 엔지니어들에게 전적으로 환영받아왔으며, 수년간 IT 분야에서 주축이 돼 왔다. 초창기의 PLC 프로그래밍을 연상시키는 구시대적 방식을 계속 사용하는 것은 오늘날의 복잡한 메카트로닉스 시스템에 대한 소프트웨어 개발을 어렵게 하며, 최악의 경우 모든 것을 사용할 수 없게 만들 수도 있다.
기계 장비와 시스템 내부에서 수행되는 조작들이 점점 더 복잡해지고, 점점 더 동시적으로 변해감에 따라 프로그램이 가능한 로직 및 CNC, 로보틱스 및 지능형 모션 컨트롤, 그리고 HMI 및 통신 간의 경계가 점점 모호해져 가고 있다. 만약 어떠한 소프트웨어 솔루션이 복잡한 알고리즘을 관리하고, 점차 증가하는 복잡성에 직면해 통제력을 유지하면서도 효율성을 잃지 않기 위한 능력을 발휘하려면, 기계 장비 및 시스템에 대한 모듈화된 구조는 반드시 필요한 요소이다. 기구 설계 엔지니어들이 표준화된 부품과 컴포넌트들을 사용하는 것과 마찬가지로, 모듈 방식의 소프트웨어 구조는 독립된 기능을 바탕으로 한 프로세스 및 제어 알고리즘의 라이브러리를 사용해 구성된다.
Automation Studio 4는 자체적으로 포함하고 있는 애플리케이션 모듈을 재활용할 수 있는 방식의 프로그래밍을 지원한다. 애플리케이션 각 모듈은 단일 기능이나, 장비의 구성품 하나 또는 그 이상의 전체적인 장비 모듈을 구현할 수 있다. 이를 통해 내부적으로 펑션블록 및 전체 프로그램 또는 이들 중 두 가지 이상의 다양한 조합이 가능하다.
분할 개발
다중 애플리케이션 모듈들이 보다 큰 용량의 프로그램으로 조합됨으로써 프로그램 운영 및 관리가 매우 간편해진다. 게다가 모듈화된 기계 설계를 위해 보다 직관적인 형태를 제공함으로써, 모듈화된 소프트웨어들은 자신이 개발한 모듈을 독립적으로 개발 및 테스트하는 다양한 개발자들에게 개별적으로 분배돼 개발될 수 있다. 이러한 접근 방법을 통해 외부에서 서비스를 제공하거나 필요시 구매자가 솔루션의 일부를 프로그램 할 수 있는 자율성과 보안성을 제공한다.
성공적인 기능별 업그레이드
새로운 세대의 장비를 선보이기 위해 매번 번거롭게 모든 것을 새롭게 개발하기보다 제조업체들은 장비 각각의 부품과 기능적인 면을 성공적으로 업그레이드 하는 것이 보다 더 실질적이면서도 효율적인 접근이다. 균형 잡힌 작업 분량을 관리하고 개발팀이 보다 효율적으로 일할 수 있는 환경을 제공함으로써 짧은 시운전 기간에도 즉각적으로 품질 향상의 성과를 거둘 수 있다.
FA Journal 이 민 선 기자 (fa@infothe.com)
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