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IO-Link, 스마트 팩토리의 중추
이나리 기자 | 승인 2017.10.20 16:18

[EPNC=이나리 기자] 오늘날 화두인 사물인터넷(IoT)은 인터넷 가능한 기기들을 서로 연결할 뿐만 아니라, 통신하고 데이터를 공유함으로써 삶의 질을 향상시킨다. 제조사는 IoT를 사용한 새로운 제조 혁명을 꾀하고 있는데 이것이 바로 인더스트리 4.0다. 이를 통한 공장 자동화로 손쉽게 데이터를 교환하고 최대의 효율로 공장을 가동하는 “스마트 팩토리”를 구현할 수 있다. 이러한 스마트 팩토리를 구현하기 위해서 중요한 인터페이스가 IO-Link이다.

오늘날 시중에 판매되고 있는 제품의 품질이나 가격 면에서 공장들을 통해 이미 효율적인 공급이 이루어진다고 생각 할 수 있지만 실제로 공장들은 많은 비효율적인 환경에서 작업을 수행하고 있다. IO-Link와 같은 인터페이스는 이러한 비효율적인 환경을 줄여주는데 중요한 역할을 한다. 

IO-Link 컨소시엄과 IEC (International Electrotechnical Commission) 61131-9 표준에서는 센서 및 액추에이터를 위한 제조사 독자적인 양방향의 업체 통신 프로토콜을 제정하였다. 이 표준에서는 또한 Profibus, Profinet, EtherCAT 같이 오늘날 사용되고 있는 필드 버스와 완벽하게 역 호환이 가능한 물리 인터페이스를 정의하고 있다.

IO-Link의 주요 이점과 어떻게 공장 자동화 구현을 돕고 있는지 살펴보자.

양방향 통신: 오늘날 공장은 주로 단방향 센서를 사용한다. 즉, 표준 입/출력(SIO)/디지털 출력 스위치 기반인 데이터를 제공할 뿐이다. 예를 들어, 장난감 공장에서 빨간색 장난감 자동차가 초록색으로 도색 되어 나오면 이러한 단방향 센서는 엔지니어에게 결함이 발생됨을 알려준다. 하지만 초록색 장난감 자동차를 주문한 경우는 어떻게 될까?

IO-Link의 양방향 프로토콜은 공장에서 센서 파라미터를 손쉽게 업데이트할 수 있기 때문에 각각의 센서를 재프로그램하기 위해서 공장 현장으로 갈 필요 없이 맞춤형 주문들을 처리할 수 있다. 또한, 양방향 통신은 케이블 끊김, 과열 조건, 출력 단락, 진단 등에 대한 실시간 정보를 제공한다. 심지어 센서수명이 다 되어가는 것도 알려줄 수도 있다.

제조사의 독자적인 표준: IO-Link 표준을 채택한 제조사들은 TI의 제품(센서, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)등) 뿐만 아니라 경쟁 솔루션하고도 동작할 수 있는 센서와 액추에이터를 제조할 수 있다. 표준 인터페이스, 케이블, 커넥터를 사용함으로써 고객의 요구에 따른 제품을 제조하면서 높은 효율과 유연성을 자랑하는 프로세스를 개발할 수 있다.

통신 프로토콜: IO-Link의 포인트-투-포인트 통신 프로토콜은 필요한 사이클 시간에 따라서 최대 32바이트가 가능하다. 또한, IO-Link 마스터는 센서와 타이밍 파라미터를 저장할 수 있다. 이들 핵심 기능을 통해 엔지니어는 결함 센서를 손쉽게 교체하고 새로운 센서에 자동으로 파라미터들을 다운로드할 수 있기 때문에 추가적인 중단 시간을 단축하고 공장 효율을 높일 수 있다.

역 호환성: 앞서 언급했듯이 SIO/디지털 출력 스위치는 오늘날 PLC의 주요 인터페이스이다. 오늘날 공장에는 다수의 SIO 센서가 설치돼 있으며, 이들을 새로운 기술로 교체하는 것은 정말 어려운 일이다. IO-Link의 제작자는 이런 점을 인식하고 IO-Link의 커넥터를 기존 설치 기반과 동일한 커넥터/핀아웃이 되도록 했을 뿐만 아니라 동일한 케이블을 사용하도록 했다. 그러므로 제조사들은 공장 라인을 손쉽게 업데이트할 수 있다.
 

[그림 1] IO-Link SIO 커넥터


[그림 1]의 커넥터들은 IEC 61131-9에서 정의하고 있는 규격에 따른 것이다. 오늘날 설치돼 사용되고 있는 것들과 동일한 커넥터라는 것을 알 수 있다 (M5, M8, M12 타입).
연결은 최대 20m의 길이로 늘어나는 3와이어(혹은 그 이상의) 케이블에서 발생할 수 있다. 표 1은 IO-Link 신호를 어떻게 정의하고 있는지 보여준다.
 

SIO에 익숙하다면 통상적으로 이 표에서 열거하고 있는 것과 기능(VCC, OUT, GND로 구성) 이 동일하다는 것을 알 수 있다. IO-Link와 SIO 둘 다 데이터에 C/Q(또는 OUT) 신호를 사용한다.

텍사스인스트루먼트(TI)는 2011년부터 IO-Link 가능 트랜시버 제품을 제공하고 있으며, 최근에는 2세대 트랜시버 제품을 출시했다. 

[표 1] IO-Link 케이블 정의 (* 3와이어 인터페이스에 필수)

#IO-Link#스마트 팩토리#인더스트리4.0

이나리 기자  narilee@epnc.co.kr

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