듀얼 채널 원리

디지털화 비중이 커짐과 함께 기존의 프로세스와 절차도 변화하고 있습니다. 과거에 확립된 후 지금까지 적용되어 온 표준이 검토 중이거나 완전히 사라지고, 조정이 불가피해지기도 합니다. 여러 영역에서 세상은 점점 더 복잡해지고 있고, 미래의 도전 과제를 성공적으로 해결하려면 새로운 전문성과 전략이 필요하다는 것을 느낄 수 있습니다. 이에 Leuze electronic은 고객의 생산 공정을 최적화하고, 기계 및 시스템의 생산성을 높이는 데 도움이 되는 스마트 센서를 개발하였습니다. 다음 비디오를 통해 듀얼 채널이 정확히 무엇을 의미하는지 확인해 보십시오.

디지털화와 인더스트리 4.0은 무엇입니까?

무엇보다 인더스트리 4.0이나 IIoT는 데이터 자체와 데이터 교환을 모든 시스템 경계를 넘어 클라우드까지 표준화하는 것을 말합니다. 이러한 데이터의 대부분은 센서를 이용하여 생성됩니다. 센서는 프로세스 변수를 기록한 후 인터페이스를 통해 데이터 형태로 이를 수신 시스템에 전송하는 역할을 합니다. 이 프로세스 데이터는 기본적으로 실제 자동화 작업을 해결하기 위해 필요한 원본 데이터입니다.

센서 유형에 따라 사용할 수 있는 데이터 양은 다릅니다. 이때 사용되는 인터페이스는 광모뎀의 복잡성에 가장 적합한 것으로 구성됩니다. 가장 간단한 바이너리 스위칭 센서는 IO-Link 포인트 투 포인트 통신 인터페이스를 통해 프로세스 값, 상태 및 진단 메시지를 전송합니다. 기능이 더 많고 복잡성이 더욱 높은 센서는 실시간 필드버스 네트워크에 통합되는 경우가 많습니다. 이러한 센서는 여러 프로세스 값, 경보 값과 상태 메시지 및 진단 메시지를 전송하고, 컨트롤러를 통해 모든 파라미터를 설정할 수도 있습니다.

인더스트리 4.0은 레시피 변경, 포맷 전환, 상태 모니터링, 예측식 유지보수와 같은 다른 주제에 더욱 중점을 둡니다. 여기에 필요한 데이터는 일반적으로 자동화 작업에 반드시 필요한 것은 아니지만, 예방 유지보수 간격을 예약하여 사용자가 시스템 가용성을 높이는 데 도움이 됩니다. 데이터는 클라우드와 같은 중앙 지점의 매우 다양한 소스에서 수집됩니다. 업데이트가 자주 이뤄지지 않더라도 이로부터 상당한 양의 데이터가 발생할 수 있으므로 통신 특성이 달라질 수도 있습니다.

 

로이체는 어떤 IIoT 및 인더스트리 4.0 관련 통신 솔루션을 제공합니까? 

로이체는 듀얼 채널 원리를 통해 이같이 다양한 통신 특성을 최적으로 지원합니다. 여기서 공정 제어에 필요한 데이터는 첫 번째 센서 채널을 통해 실시간으로 전송되고, 기계 분석 및 모니터링을 위한 정보는 물리적인 추가 인터페이스 없이 두 번째 센서 채널을 통해 전달됩니다. 이 원리는 센서의 복잡성과 상관없이 인터페이스가 있는 모든 센서에 동일하게 적용됩니다.

바이너리 스위칭 센서의 듀얼 채널

1. PLC에 연결된 듀얼 채널

고속 포장 기계에서 정확한 절단선 위치를 결정하는 데 사용되는 명암센서 KRT 18B의 예를 들어 보면 기계의 포장 품질은 스위칭 출력의 실시간 기능에 따라 달라집니다. 그러므로 명암센서의 스위칭 출력을 컨트롤러를 통해 연결하지 않고 액추에이터에 직접 연결하는 것이 좋습니다. 명암센서는 기계 분석 및 모니터링 옵션을 위해 빠른 스위칭 출력 외에 IO-Link 통신 인터페이스도 제공합니다. 또한 프로세스 값을 모니터링하고, 예비 광출력을 확인하며, 파라미터 설정을 실행할 수도 있습니다. 나아가 이 센서는 고객의 레시피 변경 또는 포맷 전환을 지원합니다.

 

2. 듀얼 채널 및 IIoT/인더스트리 4.0

IIoT 및 인터스트리 4.0에서는 다른 자동화 장치가 가능한 한 위치와 상관없이 전 세계 어디에서나 모니터링, 파라미터 설정 등을 위한 데이터를 이용할 수 있어야 합니다. 이는 일반적으로 클라우드 솔루션을 통해 실현됩니다. 앞서 설명한 것과 같은 전제조건이 적용되는 경우 PLC에 대한 IO-Link 연결 대신 이더넷 인터페이스 및 OPC UA 통신 프로토콜이 있는 IO-Link 커플링 모듈에 대한 연결이 필요합니다. 이같은 연결이 이뤄지면 IoT Edge 게이트웨이 등을 통해 클라우드에 연결됩니다.  

필드버스 인터페이스를 사용하는 센서의 듀얼 채널

듀얼 채널 및 IIoT/인더스트리 4.0

Leuze electronic은 통합형 필드버스 인터페이스를 사용하는 더욱 복잡한 센서에도 듀얼 채널 솔루션을 제공합니다. 예를 들어 바코드 리더 BCL 348i는 PROFINET 필드버스 인터페이스를 사용합니다. 원칙적으로는 이 인터페이스를 통해 컨트롤러에서 프로세스 값, 경보 값, 자세한 상태 및 진단 메시지와 전체 파라미터 설정을 수행할 수 있습니다. 그러나 위치와 상관없이 전 세계에서 모니터링 데이터를 이용할 수 있어야 하는 경우 센서는 OPC UA 통신 프로토콜과 함께 산업용 이더넷 인터페이스를 통해 이러한 데이터를 제공합니다. 데이터는 통합형 클라우드 커넥터 또는 IoT Edge 게이트웨이를 통해 클라우드 애플리케이션까지 전송할 수 있습니다.

로이체의 듀얼 채널 원리가 갖는 장점

상태 모니터링(Condition Monitoring) 또는 예측식 유지보수(Predictive Maintenance)와 같이 IIoT 및 인더스트리 4.0에서 집중적으로 다뤄지는 주제에는 데이터를 전 세계 어디서나 표준화된 형식으로 제공할 수 있는 센서가 필요합니다. 일반적으로 실시간 기능과 관련하여 발생하는 요구사항을 이와 구분해야 합니다.  듀얼 채널을 이용하면 고객의 요구사항에 따른 데이터를 별도로 제공하는 것이 처음으로 가능해집니다. 채널 1은 실시간 요청 데이터를, 채널 2는 프로세스 관찰 및 파라미터 설정 관련 데이터를 전송하는 데 사용됩니다.

SIO 모드(Standard IO Mode)에서 스위칭 출력 또는 요청 시 센서와의 포인트 투 포인트 통신을 허용하는 바이너리 스위칭 센서의 일반적인 IO-Link 인터페이스는 이를 수행할 수 없습니다. 두 정보가 공정 제어에 동시에 필요하기 때문입니다. 예를 들어 고객은 포장 기계의 포장 공정 중 명암센서 프로세스 값, 임계값 대비 예비 스위칭출력 또는 오염 상태를 온라인상에서 지속적으로 평가하여 목표 상태와의 편차를 조기에 감지할 수 있어야 합니다. 바로 이때 듀얼 채널 원리가 도움이 됩니다. 

필드버스를 사용하는 센서의 경우 모니터링 및 파라미터 설정을 위한 데이터와 실시간 기능을 적어도 실시간 이더넷 인터페이스에서는 이용할 수 있습니다. 그러나 이는 로컬에만 한정되어 있어 위치와 상관없이 전 세계 어디서나 제공되는 것이 아닙니다. 그리고 하나의 센서가 상태 모니터링 또는 예측식 유지보수를 위해 제공하는 대부분의 정보는 평가되지 않습니다. 로이체의 듀얼 채널 원리는 여기서도 올바른 솔루션을 제공합니다.