프로피버스/프로피넷 인터내셔널 요그 프레이탁 협회장
한국프로피버스협회 차영식 협회장
산업용 이더넷인 프로피넷이 2010년 4분기에 2.3 버전으로 마지막 업그레이드를 하면서 모든 사양 개발이 마무리됐다. 이제 프로세스 오토메이션에도 적합하게 거듭난 프로피넷의 특징과 장점을 상세히 알리기 위해 프로피버스/프로피넷 인터내셔널 요그 프레이탁 협회장이 한국을 찾았다.
지난해 프로피버스 및 프로피넷의 실적은 어떤가?
프로피버스의 경우 1개의 노드가 1개의 디바이스인데, 2008년에 2,830만 노드, 2009년 3,140만 노드, 2010년 3,560만 노드를 달성해 빠른 속도로 증가하는 것을 알 수 있다.
프로피넷은 2008년 160만 노드, 2009년 210만 노드, 2010년 300만 노드로 증가했다. 2008~2009년 사이에 50만 노드가 증가했고, 2009~2010년에 70만 노드가 증가해 80% 이상의 신장을 했다. 최근 들어 더욱 빠른 속도로 증가하고 있다.
2007년에는 프로피버스와 프로피넷 디바이스가 14:1 비율로 팔리다가, 2010년에는 프로피넷이 5:1 비율까지 올라섰다. 그만큼 프로피넷의 성장세가 가파르다고 볼 수 있다.
프로피넷의 성장세가 높은 이유는?
모든 분야에 사용할 수 있기 때문이다. 프로피넷은 FA(Factory Automation), 모션컨트롤, PA(Process Automation) 등 3가지 에어리어를 모두 커버하는 산업용 이더넷이다. 특히 4년에 걸친 노력으로 올해부터 PA 쪽에 집중하게 됐다.
PA를 커버한다는 의미는?
PA의 특징을 살펴보면 100ms보다 긴 사이클 타임을 가지고 있고, 24시간 내내 풀가동이 이뤄진다. 또한 액추에이터, 센서 등이 복잡하고, I/O의 용량들이 보통 10만개로 굉장히 크며, 플랜트 자체의 라이프 사이클이 굉장히 길다. 그만큼 설치한 제품이 오래 가동된다. 프로피넷은 이러한 PA의 특징에 매우 적합하게 설정돼 있다.
프로피넷은 PA에 적합할 수 있도록 하기 위해서, 협회 내에서 PA 워킹그룹을 만들었다. 여기서 실제로 PA 분야에서 요구되는 조항들을 취합해서 그에 적합한 프로파일을 만들어냈다. 그 결과 프로피넷이 PA에서도 적합하게 됐고, 이제 PA, FA, 모션 컨트롤 등이 하나의 백본에서 가능하다. 협회에서 프로파일이란 하나의 분야에 대해 적용하기 위해서 방법, 표준, 가이드라인 등을 정리해 놓은 것으로, 어느 정도 표준화를 하는 것이다. 이후 제품들이 만들어지면 이 프로파일에 의해 인증을 받게 된다. 결국 프로파일은 하나의 라이브러리나 표준이라 생각하면 된다.
특히, PA에 적합하게 하기 위해서 차별화했던 부분이 4가지가 있다. 바로 필드버스 통합(Fieldbus Integration), 가동 중 컨피그레이션(CiR : Configuration in Run), 이중화(Scalable Redundancy), 시간 동기화(Time Sync/Stamping) 등이다. 이들이 포함된 것이 프로피넷 프로파일이다.
그런 차별화 덕분에 사용자들은 어떤 이득을 얻을 수 있나?
우선 필드버스 통합은 기존에 이미 투자된 시설의 필드버스와의 연결성을 보장하는 것이다. 프로피버스 PA, HART, 필드버스 파운데이션 등을 프록시를 통해서 프로피넷과 쉽게 통합시킬 수 있다. 별도 디바이스나 프로그램 없이도 시스템 구성이 가능하도록 했다. 시간 동기화는 PA 내의 네트워크에 있는 모든 디바이스들의 시간을 동기화 시켜서 제어하고, 균일성 등을 보장하는 것이다. 이중화는 어떤 상황에서도 가동할 수 있도록 보장하는 것이고, 가동 중 컨피그레이션은 시스템 가동 중에 장치의 추가, 분리, 변경을 자유롭게 하는 것이 가능하다.
PA에서 이러한 것들이 가능하게 되면서, 고객과 공급사에게 많은 장점을 제공한다. 고객 입장에서는 기존에 투자했던 부분들이 보장되는 것도 있고, 하나의 통일된 백본을 사용하기 때문에 사용자가 혼동되지 않는 일관성 있는 커뮤니케이션 기능을 갖게 된다. 진단이나 네트워크 관리 등 많은 장점을 가진 이더넷으로 산업용 네트워크를 형성함으로서 고객이 많은 장점을 얻을 수 있다. 공급사 입장에서 보면 원 플랜트 와이드 커뮤니케이션이라는 일종의 집중된 시스템 구축이 가능하고, 개발에 있어 유연성도 높아진다. 그만큼 고객 요구에 손쉽게 대응이 가능하다.
최근 프로피넷의 개발이 끝났다고 들었는데?
프로피넷은 2010년 4분기에 2.3 버전에서 모든 사양이 완성돼 개발이 끝났다. 그동안 사용자들의 요구를 계속 반영해 사양이 완성되고, 모든 사양에 대한 업데이트 및 개발이 끝났다. 2010년 말부터 더 이상의 사용자 요구는 없다. 중요한 점은 프로피넷 버전이 높아져도 호환성은 그대로 유지하고 있다는 부분이다.
그렇다면 완성된 2.3 버전의 특징은 무엇인가?
2.3 버전은 퍼포먼스 최적화 특징이 있는데, 크게 3가지로 FF(Fast Forwarding), DFP(Dynamic Frame Packing), Frag mentation이다.
우선 FF를 살펴보면 포워딩 타임이 기존 6.3μs에서 1.2μs로 줄어들었다. 일반적으로 이더넷에서 프레임을 들여다보면, 메시지를 보내기 직전에 이 프레임이 어디로 가야할지 결정된다. 그래서 메시지를 읽고 어디로 보낼지 결정된 다음에 원하는 데이터를 보낸다. 이를 개선해 보낼 곳을 미리 결정해서 딜레이가 발생하지 않도록 했다. 덕분에 속도가 4~5배 가량 빨라졌다.
DFP는 메시지 전달 속도를 향상시켰다. 통상 이더넷에서 데이터를 전송할 때 어느 정도는 브로드캐스팅 개념처럼 아무런 구분 없이 흘려보내곤 했다. 이를 개선해 디바이스 별로 해당되는 메시지를 받고 나면 그 부분을 전체 프레임에서 빼버리기 때문에, 뒷부분에서는 해당되는 프레임만 받게 된다. 이를 통해 메시지 전달 속도가 빨라졌다.
Fragmentation은 사이클 타임을 보장하는 것으로 기존 250μs 정도에서 31.25μs로 확 줄였다. 데이터가 긴 것들은 사이클 타임을 보장하기 위해 31.25μs의 짧은 사이클 내에서 우선 일부를 처리하고, 남은 부분은 다음 타이밍에 나눠서 전송할 수 있게 했다. 이를 통해 빠른 전송이 가능하다.
이 밖에도 Shared Device와 I-Device라는 특징이 있다. Shared Device는 말 그대로 I/O 모듈을 공용으로 사용해서 비용을 절감할 수 있다. 기존에는 I/O 스테이션이 통상 하나의 컨트롤러에 귀속됐지만, 이제는 모듈별로 나눠서 설정이 가능하다. 이를 통해 컨트롤러 2개가 하나의 I/O 모듈을 공용으로 사용할 수 있고, 스테이션 비용 절감이 가능하다.
I-Device는 컨트롤러가 I/O의 역할도 가능하게 한 것이다. 이를 통해 하위 컨트롤러를 상위 컨트롤러의 I/O 역할로 사용하면서 CPU로는 더 하위의 I/O 모듈을 제어할 수 있다. 그래서 더욱 경제적인 시스템 구성이 가능하다.
최근 프로피에너지 도입 추세는?
프로피에너지는 산업용 이더넷에서 에너지 세이빙 절감을 위해 가장 첫 번째로 접근한 프로파일이다. 종래 산업현장에서는 비가동시간에도 일부 디바이스를 그냥 켜놓은 상태로 유지했다. 이로 인해 비가동시간에도 정상 가동시간의 60%에 달하는 에너지를 사용하게 됐다. 프로피에너지는 비가동시간에 에너지를 80%까지 절약할 수 있게 한다.
기존에는 에너지 절감을 위해선 별도의 하드웨어에 프로그램해서 넣어주고 스위치들을 일일이 꺼줘야 한다. 게다가 새로운 하드웨어가 설치되면 추가 작업이 발생한다. 허나 프로피에너지는 이런 하드웨어 없이도 네트워크만으로 에너지 절감을 가능하게 한다.
현재 프로피에너지는 프로파일이 완성됐고 실제 플랜트에도 설치됐으며, 4~5개 회사가 제품에도 적용하고 있다. 인증 절차는 계속 진행 중이다.
보다 효과적인 프로피에너지 사용을 위한 조언을 한다면?
프로피에너지를 사용하는데 있어 명심할 점은 그냥 적용한다고 해서 에너지가 절약되지는 않는다는 것이다. 사용자는 자기가 알고 있는 플랜트의 운용 노하우를 고려해서 어느 시간에 스위치를 끄고 켜야 하는지 등을 프로파일에 적용해야 한다. 마찬가지로 공급사에서도 사용자들이 설정한 프로파일에 준해서 설비들이 제대로 작동할 수 있도록 해야 한다. 상호 노력이 더해져야 에너지 절감이 가능하다.
프로피에너지 사용에 따른 최대 장점을 꼽는다면?
프로피에너지를 사용하면 기본적으로 에너지 절약, 환경 보호 등이 가능한데, 가장 중요한 점은 디바이스나 제조사들을 자유롭게 선택하는 것이 가능하다는 것이다. ABB, 지멘스, 피닉스컨택트, 보쉬 렉스로스, 댄포스, 힐셔 등 전 세계적으로 유명한 다양한 제조사들이 존재한다. 
