[FA저널 스마트팩토리 박규찬 기자] 오늘날 대다수 업무 현장을 찾아보면 아직도 효율적으로 작동하는 시리얼 장치들을 많이 찾아볼 수 있다. 무엇이든 좋은 점이 있다면 분명 계속해서 사용해야 할 이유도 있기 마련이지만 시리얼 장치들도 잠재력을 극대화하지 못한 채 남아있는 경우가 많다.

이러한 장치에서 수집된 데이터를 클라우드에 저장한 후 분석을 통해 이전에는 알아보지 못한 정보를 발굴함으로써 생산성을 높이고 운영을 간소화 및 최적화할 수만 있다면 확실하게 장치의 가치를 높이는 방법이 될 것이다. 이를 위해서는 먼저 기존 시리얼 장치를 네트워크에 통합할 수 있어야 한다.

시리얼 장치 서버
기존 시리얼 장치를 이더넷 기반 네트워크에 연결하려면 시리얼 장치 서버라고 불리는 시리얼-이더넷 컨버터를 설치해야 한다. 시리얼 장치 서버는 한쪽에는 시리얼 인터페이스와 나머지 한쪽에 이더넷 인터페이스 등 2개의 인터페이스를 지원한다.

또한 가상 COM을 지원하여 SCADA 시스템에서 기존 COM 포트로 사용하는 것도 가능하다. 즉 기존 SCADA 시스템을 사용하여 새로운 시스템의 개발 비용을 절감할 수 있다는 것을 의미한다. 이 밖에도 시리얼 장치 서버는 시리얼 데이터를 TCP 또는 UDP 패킷으로 투명하게 변환하는 원시 소켓(raw socket) 모드도 지원한다.

대부분 SCADA 시스템과 OPC 서버는 이더넷 캡슐화 드라이버를 지원하기 때문에 시리얼 장치 서버와 함께 사용하면 고유 프로토콜까지 수신할 수 있다. 아직은 이전과 같이 수동으로 프로토콜을 처리해야 하지만 시리얼 장치 서버는 데이터를 이더넷 네트워크까지 손쉽게 전송하는 데 효과적이다.

기존 시리얼 장치에서 데이터를 수신하려면 올바른 구성이 필요하다. 대부분 시리얼 장치는 고유 프로토콜을 사용하기 때문에 시리얼 데이터를 이더넷 패킷으로 변화하는 방법에 대해 고민해볼 필요가 있다. 시리얼 장치 서버를 사용해 IoT 클라우드 애플리케이션을 지원할 때 생각해야 할 몇 가지 요인이 있다.

다중 폴링
시리얼 장치를 단일 SCADA 시스템에 연결하는 일은 간단하고 쉽지만 IoT의 경우에는 수집한 데이터를 클라우드로 전송해야 하기 때문에 그렇게 간단하지 않다. SCADA 시스템과 원격 클라우드 애플리케이션이 시리얼 장치 서버를 통해 하나의 시리얼 장치에 명령을 동시에 실행하는 경우도 있다.

따라서 시리얼 장치 서버가 모든 요청사항을 처리하려면 FIFO(First In, First Out) 대기열이 필요하다. 그러면 첫 번째 대기열만 시리얼 장치로 보내고, 나머지는 FIFO 대기열에서 대기하게 된다. 시리얼 장치 서버가 시리얼 장치에서 응답 신호를 수신하면 다시 이 신호를 관련 SCADA 시스템이나 클라우드 애플리케이션으로 보낸 후에 FIFO 대기열의 다음 쿼리를 처리한다.

이러한 유형의 명령 단위 처리는 대다수의 시리얼 장치가 고유 프로토콜을 지원한다는 점에서 IoT 다중 폴링 애플리케이션에 매우 중요하다. 이러한 설계가 아니라면 다중 폴링을 따로 지원하는 IoT 게이트웨이가 있어야 한다.

이더넷을 통한 고유 프로토콜
고유 프로토콜을 사용하는 시리얼 장치가 많아지면서 시리얼 데이터를 이더넷 패킷으로 올바르게 변환하는 문제가 중요해졌다.

다수의 시리얼 장치 서버가 이러한 유형의 변환을 처리할 수 있도록 원시 소켓 및 TCP 서버 모드를 지원하고 있다. 하지만 문제는 시리얼 장치 서버가 시리얼 데이터를 TCP 패킷으로 분할하는 방법을 모를 수 있다는 것이다.

시리얼 장치 서버는 시리얼 데이터 형식을 이해하지 못하기 때문에 시리얼 장치의 응답 신호를 2개 이상의 TCP 패킷으로 분할할 수 있다. 하지만 SCADA 시스템 또는 클라우드 애플리케이션은 각 TCP 패킷을 시리얼 장치에서 수신되는 단일 응답 신호로 인식하기 때문에 분할된 패킷을 잘못된 응답으로 인지해 거부하는 결과가 발생하게 된다.

고유 프로토콜의 데이터 형식이 다를 수도 있으므로 이 문제를 방지하기 위해서는 시리얼 장치 서버가 유연한 데이터 패킷 처리 옵션을 지원해야 한다. 예를 들어 고정된 데이터 길이나 특수 구분 문자를 사용하여 단일 시리얼 장치 응답 신호를 식별하는 방법도 있다.

이러한 경우에는 시리얼 장치 서버가 계속해서 데이터를 시리얼 장치에서 수신하기는 하지만 고정된 크기의 데이터 또는 구분 문자를 수신할 때까지는 이더넷에 전송하지 않는다.

데이터 패킷 처리 옵션을 지원하지 않으면 TCP 패킷을 올바로 처리할 수 있는 복잡한 SCADA 소프트웨어 애플리케이션을 개발해야 한다. 하지만 이 방법은 시간만 낭비할 뿐 시스템 버그까지 발생하는 결과를 초래할 수도 있게 된다.

연결이 많아지면 대역폭도 늘어난다
시리얼 장치는 제어실이나 클라우드 애플리케이션으로 데이터를 다시 보내야 하는 경우가 많다. 이를 위해 시리얼 장치 서버는 시리얼 데이터를 전송하기 전에 원격 연결을 개방할 필요가 있다.

다수의 시리얼 장치를 동일한 네트워크에 연결하면 이로 인해 제어실이나 클라우드 애플리케이션에서 많은 리소스가 소모된다. 따라서 많은 수의 원격 연결을 올바로 처리하려면 시리얼 장치 서버가 유연한 연결 제어를 지원해야 한다. 가장 좋은 방법은 장치에서 시리얼 데이터를 수신할 때만 연결을 개방하는 것이다.

그리고 전송이 완료되면 시리얼 장치 서버가 최대한 빠르게 연결을 폐쇄해야 한다. 유연한 연결 제어 옵션을 지원하지 않으면 중앙 사이트 또는 클라우드 애플리케이션에서 발생하는 연결을 처리하는 데 더 많은 시간을 소비해야 한다.

NPort 시리얼 장치 서버의 가치 극대화
Moxa는 25년 넘게 장치 연결 분야의 선도 기업으로 자리매김하면서 전 세계 산업 응용 분야에 광범위하게 사용되는 산업용 장치 연결 제품을 폭넓게 제공하고 있다. 많은 사람들이 이미 NPort 시리얼 장치 서버가 다양한 유형의 시리얼 장치가 네트워크에서 보이도록 하기 위해 여러 가지 운영 모드를 제공한다는 것을 알고 있다.

하지만 각 운영 모드 내에서도 다양한 고급 기능이 지원돼 운영을 간소화하고 시리얼-이더넷 연결의 이점을 극대화하는 데 도움이 될 수 있다는 사실은 잘 모르는 게 대부분이다.

FA저널 스마트팩토리 박 규 찬 기자 (fa@infothe.com)

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