자동화 공장에서 정보를 효율적으로 전달하는 방법은?

[테크월드=이나리 기자] 오늘날 경쟁이 치열한 시장에서 성공으로 가기 위한 두 가지 길은 생산성을 개선하고 유통 체인의 효율성을 향상시키는 것이다. 이러한 개선 사항은 기계의 신뢰성을 향상시키는 것에서부터 사용 편의성을 간소화하고 더 정확한 데이터를 제공하는 것에 이르기까지 다양하다. 이러한 모든 개념은 산업용 자동화 시스템을 이용하는 공장에서 정보를 전달하는 방법을 기반으로 다뤄질 수 있다.

공장에서 무슨 일이 벌어지는가?

기계가 문제없이 가동되도록 하기 위해서는, 생산 라인에서 오류가 발생했을 때 작업자가 신속하게 알 수 있어야 한다. 예를 들어 탄산음료 병 주입 기계는 작업자에게 남은 양에 따라서 음료를 보충하도록 알려주어야 한다. 시스템이 부족한 상태를 감지하면, 휴대용 기기, 대규모 통제실 또는 기계 자체의 휴먼 머신 인터페이스(HMI)로 상태를 업데이트한다. HMI는 단순하게 세그먼트화 된 디스플레이에서 고해상도 LCD 디스플레이에 이르기까지 다양할 수 있다.

디스플레이 시스템은 일반적으로 애플리케이션 프로세서를 포함해 리눅스나 VXWorks 같은 운영체제를 실행할 수 있다. 이를 토대로 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 설계하기 위한 Qt 같은 프레임워크를 사용할 수 있다. 어떤 프로세서는 메인 프로세서의 부하를 줄이면서 정교한 그래픽 프로세싱을 제공하는 그래픽 액셀러레이터를 포함한다. ARM 코어 기반 TI의 시타라(Sitara) 프로세서는 다수의 2D 또는 3D 디스플레이 기능을 사용할 수 있다.

HMI로 데이터를 표시할 수 있으면, 그 다음에는 공장의 나머지 부분에서 데이터를 수집해야 한다.

데이터는 네트워크를 통해 어떻게 전달되는가?

센서 네트워크는 생산 라인을 따라 이동하면서 제품 정보를 포착하고 저지연 실시간 네트워크를 통해 PLC(programmable logic controller)에 연결한다. 이러한 네트워크는 전문적인 산업용 이더넷 통신 프로토콜을 사용해서 밀리초 이내에 정보를 전송하므로, PLC가 사람이 할 수 있는 것보다 훨씬 빠르게 연결된 장치들로 명령을 전송할 수 있다. 또한 산업용 이더넷 프로토콜은 종종 중복 측정을 사용해서 네트워크 장애 시에도 정보가 확실하게 전달되도록 한다.

시타라 프로세서를 사용할 때 이러한 산업용 통신은 PRU-ICSS(programmable real time unit and industrial communication sub system)에서 실행될 수 있다. 추가 PRU 코어들은 다중의 프로토콜을 구현할 수 있어 각각의 프로토콜에 대해 맞춤형 ASIC 디바이스를 사용할 필요 없이 동일한 디바이스를 사용해서 여러 프로토콜을 편리하게 프로그래밍할 수 있으므로 시간과 자원을 절약할 수 있다. 다시 프로그래머블이 가능한 디바이스이므로, 공장에서 새로운 요소들을 연결하기 위해 전체적인 네트워크를 변경할 필요가 없다.

이러한 이더넷 네트워크는 공장에서 필요로 하는 많은 요구를 충족시킬 수 있다. 하지만 무선 커넥티비티는 더 나은 솔루션을 제공한다.

와이파이를 이용해 어떻게 커넥티비티를 향상시킬 수 있는가?

공장에서는 흔히 높은 곳에 자리 잡고 있는 제어 장치나 협소한 장소에 설치된 디스플레이같이 작업자가 접근하기 어려운 곳에 대형 기계 장비를 사용하는 경우가 많다. 와이파이 센서는 이와 같이 접근하기 어려운 장소에서 정보를 얻기 위해 데이터를 좀더 접근하기 편리한 위치(통제실 등)로 전달할 수 있다. 또한 클라우드 서비스를 통합해 작업자는 구체적인 정보를 스마트폰 애플리케이션을 통해 액세스할 수 있을 뿐만 아니라 특정 기계 장비에 대한 데이터를 누적 또는 분석을 할 수 있다.

TI의 WiLink 8 모듈을 통해 엔지니어들은 산업 자동화용 시타라 프로세서와 완벽하게 결합해 와이파이 및 블루투스/블루투스 저에너지 커넥티비티를 여러 디바이스에 손쉽게 추가할 수 있다. 이러한 특징은 다음과 같다.

• 변화하는 설계 및 요구를 충족하는 다양한 유형의 확장 가능한 핀-대-핀 호환 모듈 제품
• 산업용 온도 등급 모듈 옵션
• 메시 네트워킹을 사용한 거리 확장