산업용 네트워크
산업 자동화 시스템이 복잡해 지면서 시스템이 가지는 다양한 정보에 접근하기
위한 방법으로 통신이 이용되고 있다. 현재까지 산업 자동화에 적용되고 있는
네트워크를 분석해 보면 데이터 량이나 사용되는 영역별로 여러 개의 계층으로
나뉘어져 각 계층에서 필요한 특성의 네트워크를 사용하고 있으며,
특정 Application에 대해서 그 Application에 적합한 네트워크를 사용하고 있다.
<그림 1>에서 보듯이 최하위 계층인 Device Level은 주로 현장에서 사용되는
소규모 장비와 통신하는 계층으로 DeviceNet, Profibus 등 소용량의 데이터를
다루면서 여러 개의 장비를 연결할 수 있는 버스 형태의 네트워크를 주로
사용하고 있다.
또, 특정 Application 분야로써 Motion Control 분야는Mechatrolink 등
Servo Drive maker에서 제공하는 네트워크를 이용하고있다.
Controller간 데이터 공유 또는 교환을 목적으로 사용되는Controller Level 역시
Controller maker에서 제공하는 전용 네트워크를 주로 사용하고 있다.
이러한 하위 계층 네트워크는 주로 PLC 등 Controller maker에서 개발하여
장비 제조 업체에 확산시킴으로써 다른 종류의 Controller에 대해 선점 우위를
유지하고자 적용이 확대되어 왔으며, 동일한 네트워크 장비 제조 업체간
네트워크 협회를 만들어 네트워크를 더욱 확산시켜 왔다.
하위 계층 네트워크와는 달리 대용량의 정보 교환이 필요한
Information Level 및 O/A 분야와 연계되는 Enterprise Level에는
퍼스널 컴퓨터 및 인터넷의 사용이 일반화 되면서 일찍부터
Ethernet이 도입되어 왔다.
산업용 Ethernet
이러한 계층별 네트워크 구성은 그 계층에 최적화된 네트워크를
구성할 수 있는 장점이 있으나 계층간 네트워크를 구축하기 위해 제2의
네트워크를 구축해야 하며, 계층간 정보의 전달이 어려운 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해 Ethernet이 주목 받고 있다.
Ethernet은 이미 산업용 네트워크에서 최상위계층을 점유하고 있으며,
기술의 꾸준한 발전으로 신뢰성이 증대되고 넓은 대역폭으로 인해 대량의
정보 전송이 가능해 Business와 Plant를 통합하는 산업용 네트워크의
중심으로 자리잡아가고 있다.
Ethernet이 산업용 네트워크의 표준으로 자리잡아가고 있는 배경에는
다음과 같은 Ethernet의 다음과 같은 장점이 있다.
환경적 측면
- IT 분야의 절대적 인지도
- 미래지향적 개발기반 및 넓은 개발저변
- 개발 Cost 경쟁력 우수
- Business 와 Plant 통합의 유일 Solution
기술적 측면
- Large Bandwidth(넓은 대역 폭)
- High Throughput(높은 전송효율)
- Multi-Protocol support. (다중 프로토콜)
- 호환성 및 다양한 Third-party
- Network Transparency(계층간 투명성)
이러한 추세에 맞추어 기존의 Field bus 네트워크를 선도하던 업체들은
Ethernet 기반의 네트워크를 발표하고 있다.
Profibus 네트워크를 주도하던 Siemens가 Ethernet 기반의 Profinet을
발표 했으며, DeviceNet 네트워크를 주도하던 Allen-Bradley는 EtherNet/IP를
발표했다. 또한,Motion 분야에서도 기존의 Bus 형태 위주의 네트워크에서
EtherCat, Sercos, Mechtrolink-Ⅲ 등Ethernet 기반의 네트워크를 발표했다.
RAPIEnet
LS산전에서도 이러한 추세에 발맞추어 100Mbps Ethernet 기반의 Ring
네트워크인 RAPIEnet을 발표했다.
RAPIEnet은 대한민국의 산업 강화와 해외 진출 교두보 마련을 위하여
Topology, Performance,Maintenance에 대해 산업분야의 요구 사항을
수렴하여 개발되었으며, 지명도 확보, 기술 우수성 검증 및 통합 Network
기반 조성을 위해 IEC 규격으로 추진중에 있다. RAPIEnet은 2008년 1월
국내 최초로 산업용 통신망 분야에서 IEC/PAS 62573으로 채택되었고,
IEC 61158/61784 Series에 5종의 규격으로 제정되기 위해 사전
준비기간을 포함하여 약 5년 간 기술개발이 추진 되었다. RAPIEnet은
2010년 2월 현재최종 국제 규격안(FDIS: Final Draft International Standard)이
심사 중이며, 2010년 3월까지 IEC에서 검토되고 2010년 9월 5종의 국제
규격에 등재될 예정이다.
RAPIEnet의 특징으로는 Dual-Port 스위치를 디바이스에 내장하여
스위치등의 외부 시스템에 의존하지 않고 H/W기반의 결정론적
통신을 제공하며 산업 현장에 적합한 Daisy-Chain을 지원하고
있으며, 안정적인 네트워크의 구성을 위한 링 구조의 네트워크까지
구성할 수 있다. 또한, 다양한 통신 미디어(전기, 광, 혼합)를
지원함으로써 외장 디바이스 없이 다양한 환경에서 적용이
가능하다.
RAPIEnet 기술을 좀 더 상세하게 살펴보면 RAPIEnet의 핵심 기술은
다음의 3가지로 요약할수 있다.
1) 데이터 특성에 따라 네트워크에 참여하고 있는 모든 Station에
공유할 수 있으며, 1:1 통신 시에는 수신받은 디바이스가 해당 내용을
다음 Station으로 전달하지 않아 통신 선로에 불필요한 전송량을
발생시키지 않는다.
2) 배선 구조는 Daisy Chain 구조를 기본적으로 제공하며,
Daisy Chain 구조의 네트워크에서 양쪽말단 장비간 케이블만
연결하면 링 구조를 형성할수 있다.
3) 전체 네트워크에서 장거리 통신이 필요한 일부 구간이나 여러 가지
이유로 전기 통신을 사용할 수없는 구간이 있는 경우 그 부분만
광 케이블을 적용할 수 있으므로 효율적인 시스템 구성이 가능하다.
제품화 측면에서는 RAPIEnet기술을 응용한 제품군(이중화 PLC XGR,
중대형 PLC XGK/XGI 통신모듈, 소형 PLC XGB 통신모듈,
HMI Option Card, PC Card 등)이 개발되어 13개국의 공장자동화,
수처리, 발전, 석유 화학 제어분야 등에서 운용되고 있으며,
2010년 리모트I/O, 인버터 등 자사 제품 위주로 추가 제품을
개발 중에 있다.
RAPIEnet은 추후 1Gbps의 네트워크로 업그레이드 될 예정이며,
다양한Third Party 제품군에 손쉽게 RAPIEnet을 적용할 수 있도록
Single Chip Solution을 준비하고 있다.
Single Chip Solution은 FPGA와 ASIC으로 구성되며 1Gbps까지,
16Mb NOR Flash, 160KB SRAM을 내장하여 추가 부품 없이
RAPIEnet device의 설계가 가능하도록 제공할 예정이다.
위에서 설명한 다양한 장점들과 고속의 신뢰성있는 통신 구현으로 인해
현재 RAPIEnet은 XGT시리즈 PLC와 함께 Controller 간 네트워크가
중요시되는 자동차 라인, 철강 라인, LCD 라인, 수처리 등에 집중적으로
적용되고 있다.
또한, 네트워크의 신뢰성이 보장되어야 하는 Clean Net, 발전,
태양광 시스템 등 여러 분야의 시스템에 꾸준히 적용되어 신뢰성 및
안정성을 인정받고 있다. Single Chip Solution이 제공되고 다양한
Third Party 제품군이 출시되면 RAPIEnet은 명실상부한 대표적인 산업용
네트워크로 자리매김하게 될 것이다.
출 쳐 : http://autocontrol.co.kr/
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