ifm electronic, 자동화 시스템에서의 IO-Link 센서 통신
  • 월간 FA저널
  • 승인 2013.04.10 16:20
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IO-Link 시리즈 Ⅲ

IO-Link, 높은 정보수준 요구 대응의 중대한 첫 단계


본 시리즈의 마지막 3부에서는 센서와 액추에이터를 위한 파라미터 설정 및 진단 인터페이스인 IO-Link를 이용해 지능형 센서를 자동화 피라미드에 통합하는 방법에 대해 알려드리고자 한다.


피터 빈체크(Peter Wienzek)

ifm electronic gmbh 아시아지역 Key Account 매니저


자동화 체계

자동화 기계 및 설비에서 통신 시스템은 이미 자리를 잡고 있다. IO-Link를 이용하면 케이블, 클램프와 배전함을 과감하게 감소할 수 있는 필드의 큰 장점이 있다. 자동화 체계에서는 제어 시스템, HMI와 마스터 PC의 네트워킹에 데이터양과 전송시간이 제일 중요하다. 그래서 다양한 요구사항에 다양한 통신 시스템이 생성된다. 예를 들면 입·출력 레벨에 AS-i(Actuators Sensors-interface)가 생성되고 제어레벨에 이더넷을 기본으로 한 필드버스가 생성된다.

IO-Link는 통신시스템이 아닌 Point-to-Point 통신이며 입·출력 통신 아래 레벨에 배치됐다(그림 1). 색깔 있는 레벨 사이의 피라미드 경계선은 각각 제어 하드웨어 간의 실행을 나타낸다. 모든 실행 단계에서 정보와 비회전 명령이 제어 시스템에서 센서까지 정확히 전송되고 있다는 것을 확인하기 위해 표준 드라이버를 사용한다. 연결된 IO-Link 주변의 작동 방법, 복잡성과 전송될 데이터양에 따라서 소프트웨어의 데이터양, 전송속도가 달라진다.




반복적 데이터 전송

반복적 데이터 전송은 프로세스 값(거리, 압력, 온도, 레벨, 제어기 압력 등)의 반복되는 전송을 의미한다. 아날로그 또는 전압 출력과 비슷한 방식 또는 여러 디지털화된 아날로그 값을 반복적으로 전송된다.

이 방식의 장점은 소프트웨어 데이터양의 크기가 작다는 것이다. AS-i IO- Link 모듈에 Plug-and-Comm. 모드로 연결된 두 개의 IO-Link 센서 프로세스값은 AS-i 마스터로 자동 전송되고 아날로그 입력의 데이터 영역에 저장된다. 반복적 데이터 전송의 반응시간은 제어 프로그램의 사이클 시간과 비슷한 속도를 유지한다.


비반복적 데이터 전송

비반복적 데이터 전송은 이벤트 제어된(Event-controlled) 진단 데이터를 센서에서 업로드로 수신받거나 반대로 파라미터 데이터를 다운로드로 송신한다. 두 상황 모두 데이터 전송은 명령어를 통해 작동시켜야 한다. 이런 명령을 여러 레벨(Gateways)을 통해서 하나씩 프로그래밍해야 한다.

비반복적 데이터 전송은 프로그래밍 데이터 크기가 매우 크며 연결된 센서의 수만큼 복잡해진다. 비반복적 데이터는 대체적으로 시간에 크게 영향을 받지 않지만 전체 데이터양에 부담을 덜기 위해 비가동시간에 실행하는 것이 좋다.


일반 설비 설정

중소형 설비에는 대부분 하나 또는 여러 개의 장비의 동시적 작업과 프로그래밍이 가능한 제어 시스템을 사용한다. 적용된 IO-Link 카드에 따라서 제조사 소프트웨어 드라이버를 이용해 프로세스 값을 간편하게 제공한다(그림 2).

대형 설비에서는 SPS(Symbolic Prog ramming System) 시스템을 Ethernet/IP, Profinet 또는 Modbus-TCP와 같은 Ethernet을 기본으로 한 통신 시스템을 통해서 컨트롤러와 연결한다. 여기서 사전에 통신매체와 데이터 전송 방식을 검토하고 최적의 연결 인프라를 선택하는 것이 중요하다.

그림 3의 설정 예에서는 반복적 데이터 전송과 비반복적 데이터 전송을 개별적으로 설치했다. 관련 제어시스템에 빠른 통합과 감소된 소프트웨어 크기가 장점이라 할 수 있다.


웹서버가 내장된 이더넷 Gateway

최신 Fieldbus Gateway에는 일반 Gate way 기능 외에 진단 기능 또는 설정용 추가 이더넷 인터페이스가 가능하다(그림 4).

대형 설비에서 여러 레벨의 필드버스가 결합되기 때문에 블록 구성 그림 4와 같이 IO-Link 데이터는 필드버스를 통해서 투명하게 전송된다.

사용자에게는 전송속도도 중요하기 때문에 로컬 데이터 선처리가 가능한 지능형 Gateway를 이용해 스위칭 포인트를 설정하고 연결된 IO-Link 유닛의 파라미터 데이터의 빠른 제공을 위해 저장할 수 있다.


전망

최신 데이터 처리 또는 인터넷 사용 등 정보통신이 점점 활발해짐에 따라 새로운 설비 콘셉트가 필요하며, 설치시 아날로그 시나리오가 발생한다. 설비 유효성, 제품관리 감독, 품질보증에 대한 높아진 요구사항 때문에 센서부터 관리단계까지 정보수준에 대한 요구도 높아진다.
 
IO-Link는 이 정보 체계의 첫 단계에서 중요한 연결요소 역할을 실행한다. 표준화된 통신 모듈로 액추에이터 및 센서 신호를 소프트웨어 없이도 모든 필드버스 레벨에 공급할 수 있다. 추후 자동화 설비 설계자들은 IT 시스템이 피라미드 상위에 있는 대량의 데이터 정보 중에서 시스템과 관련된 데이터만을 어떻게 관리할 것인지에 대해 고민을 해야 할 것이다.


특별한 도구 없이 일반 인터넷 브라우저를 통해서 기계와 설비에 대해 원격보수 및 모니터링이 가능하다. 오류시 자동메시지 전송 기능을 통해 기술담당자 핸드폰으로 바로 전송할 수도 있다. 이러한 서비스는 일치된 서비스 콘셉트를 필요로 하며 그 어떤 시나리오도 사전에 예상하고 프로그래밍해야 하므로 소프트웨어 개발자에게 높은 수준의 요구사항을 필요로 한다.


FA JOURNAL  편 집 국 (Tel. 02-719-6931 / E-mail. fa@infothe.com)


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