고속의 다축 모션 컨트롤를 위한 디지털 모션 네트워크, SynQNet
싱크넷(Synqnet)은 자가진단기능 및 내노이성을 제공하는 산업자동화 분야의 고기능 중앙 집중 컨트롤 시스템을 위해서 특별히 개발되어 고정밀 모션 컨트롤 애플리케이션에서 적극 도입되고 있다.
싱크넷은 모션 엔지니어링(MEI; Motion Engineering, Inc.)에 의해 개발된 고성능 모션 네트워크 기술로서 각종 장비의 개발과정 및 제조공정을 단순화시켜 주고 장비가 설치된 후에도 휠씬 더 적은 비용으로 기술 지원 및 장비 업그레이드가 가능하도록 해준다.
싱크넷은 노이즈에 영향을 받기 쉬운 기존의 아날로그 지령 혹은 펄스 지령방식의 모션 컨트롤러 인터페이스(±10V, CW/CCW)를 리얼 타임 디지털 네트워크로 대체함과 동시에 우수한 자기진단 기능을 제공할 뿐만 아니라 시스템에 대한 성능 및 신뢰성의 향상을 제공한다.
싱크넷의 개발은 고객의 요구로 시작되었으며, 개발환경에 부응하는 범용성에 중점을 두면서 보다 향상된 성능을 가진 솔루션 제공을 목적으로 개발되었다.
- 최대 32축까지의 고속 모션 동기 제어
- 최대 48kHz의 토크명령 샘플레이트를 제공하는 네트워크 대역폭
- 원격으로 모터 및 드라이버에 대한 진단이 가능
- 원격으로 드라이버 구성 및 셋업이 가능
- 원격으로 드라이버의 업그레이드 가능
- 네트워크 구성과 자기진단이 자동으로 가능
- 노드간 거리를 100m까지 허용
- 완벽한 전기적 차폐에 의한 우수한 노이즈 차단 효과
싱크넷은 기존 아날로그 및 펄스형 컨트롤 시스템보다 우수한 성능을 제공함과 동시에 시스템 배선을 혁신적으로 감소시킬 수 있는 유일한 완전 디지털화된 모션 컨트롤 네트워크로 발전하였다.
특히 싱크넷 네트워크를 연결한 상태에서 서보 업데이트 샘플레이트를 최대 48kHz까지 제공하며, 최소 사이클 타임을 25us 이하로 유지할 수 있다. 이로써 이더넷(Ethernet), Firewire(IEEE 1394b)와 같은 어느 정도 고속성을 확보했다고 하는 기존의 네트워크로도 충분하지 못했던 고정밀 수준의 축간 동기 모션을 요구하는 장비에서 사용이 가능하게 되었다.
배선절감 및 제조시간 단축
싱크넷 컨트롤러는 야스가와, 산요, 파나소닉 등 세계 최대의 모터 메이커를 포함하는 다양한 모터 메이커에서 제공하는 싱크넷 전용 드라이버에 직접 연결하거나, 싱크넷 개발주역인 MEI의 RMB(Remote Motion Block)를 통해 기존의 아날로그 및 펄스형 드라이버에 연결할 수 있다.
기존 펄스 혹은 아날로그 시스템의 구축에 수백 가닥의 배선이 필요했던 반면, 싱크넷은 각 노드 사이에 단 하나의 통신 케이블(RJ-45 커넥터와 CAT5 케이블)로 양방향 고속 통신이 가능하다.
펄스 혹은 아날로그 시스템을 구성하기 위해서는 각각의 하위 디바이스와 드라이브간에 통신선을 배치해야만 하는 문제점을 가지고 있다. 이로써 배선만으로도 복잡한 시스템 구조를 구성해야 하며, 관리 및 운용에서도 큰 불편과 많은 배선 비용을 감수해야만 한다. 또한 복잡한 배선구조는 장비제조 및 운전과정에서 많은 결함을 유발시킬 수도 있기 때문에 실패의 요인으로 작용할 수 있다.
싱크넷은 이러한 많은 양의 배선을 싱글 네트워크 케이블만으로 가능하도록 함으로써 배선절감을 통한 획기적인 비용절감을 확인할 수 있다. 또한 단순한 배선 시스템으로 인하여 시스템의 규모도 획기적으로 줄일 수 있으며, 운전 및 유지 보수는 물론 향후의 기능 업그레이드도 저비용으로 손쉽게 구성할 수 있도록 지원한다.
싱크넷으로 설계된 장비는 기존의 펄스 및 아날로그 모션 컨트롤 시스템보다 결과적으로 가격이 저렴하고, 구축이 간편해질 뿐만 아니라 탁월한 시스템 안정성과 문제 발생시 손쉬운 대처능력을 갖추게 된다.
표준 이더넷 통신도 단선의 배선을 통해서 통신을 시도하기는 하지만, 불완전 이중화 구조를 채택하고 있어 입력 데이터와 출력 데이터가 충돌하는 문제가 발생할 수 있다. 그러나 싱크넷은 입력 데이터와 출력 데이터가 충돌하지 않는 완전 이중화 구조를 한 가닥의 배선만으로 가능하도록 하였다.
신뢰성 향상과 원격 통신
싱크넷은 네트워크 상에서 로컬 장비의 상황을 LAN과 웹을 통한 원격통신 및 모니터링이 가능하다. 싱크넷 소프트웨어는 예방 목적의 유지 보수와 최적의 가동 시간이라는 최종적인 목적을 위해 실시간 정보를 얻고 이들 데이터에 대한 분석이 가능하도록 해준다. 싱크넷 시스템은 네트워크를 통해 개별적인 드라이버의 상태에 대한 자세한 정보를 호스트 컴퓨터에 제공하여 운전자로 하여금 개별적인 드라이버의 운전상태를 복잡한 절차없이 실시간으로 모니터링하고 문제 발생시 신속하게 대처할 수 있도록 지원한다.
특히 싱크넷은 링 토폴로기를 채택함으로서 획기적인 배선절감을 실현함은 물론 백업 채널을 통한 이중화 구조를 구성할 수 있다. 이로써 어느 한 노드에서 단선이 발생하더라도 시스템 운전에서는 아무런 문제를 발생하지 않는 시스템 구성이 가능하고, 단선 내용을 정확히 시스템 운전자에게 보고함으로써 유지보수 및 시스템 운전에서의 안정성을 확보할 수 있도록 해준다.
호스트 소프트웨어는 드라이버 설정, Notch 필터링, 전류와 속도 루프, 피드백 설정, 특수 정보, 방열판 온도, 에러와 상태 정보 그리고 호스트의 다른 파라미터에 대해서도 적접적인 접근이 가능하다. 이런 결과들을 가지고 소프트웨어를 통해서 장비의 고장을 사전에 예측할 수 있고, 발생한 문제점에 대한 원인규명을 보다 쉽게 할 수 있다. 만약 드라이버와 관련된 부분에서 문제가 발생하면 싱크넷 컨트롤러는 이를 바로 인식하고 전체적인 결함으로 발전하기 전에 시스템 운영자에게 경고하도록 시스템이 구성된다.
이로써 시스템 운영자는 호스트 컴퓨터의 디스플레이를 모니터링하는 것만으로 하위 디바이스로부터 드라이버 및 컨트롤러간의 정보를 한눈에 파악할 수 있다는 시스템 운영에서의 잇점들을 확보하여 시스템 운영자 및 유지보수 인원에 대한 재배치가 가능하다.
설계 기술에 대한 접근성 용이
싱크넷을 적용하고자 하는 OEM 장비 제조 업체와 모터 드라이버 공급업체들도 시스템 구축에서의 편리함과 동시에 비용절감 효과를 예상할 수 있다. 먼저 편리함 측면에서 싱크넷은 범용의 반도체를 사용했기 때문에 누구나 손쉽게 장비 설계에서의 기술적인 접근이 가능하다.
대다수의 시스템들이 아직도 복잡한 ASIC 설계 기술을 고집하면서 설계 및 개발과정에서 많은 개발인력과 시간을 필요로 했던 것에 비해 싱크넷을 통한 시스템 설계에서는 복잡한 ASIC 기술 대신 범용의 반도체 기술을 활용할 수 있는 것이다.
특히 범용성 및 통합의 용이성에 중점을 두고 싱크넷을 만들었기 때문에 OEM 고객들은 복잡한 장비를 구축하기에 앞서 고객의 환경에 정확하게 부합할 수 있는 다양한 요구에 부응할 수 있도록 벤더 선택권을 가질 수 있다. 즉 고객이 요구로 하는 시스템 성능 및 메이커 호응도를 최대로 받아주면서도 아무런 문제나 개발기간의 변경없이 프로젝트의 수행이 가능해진다는 것이다. 고객이 특정 메이커의 모터 드라이버를 원할 경우, 이에 적극 대처할 수 있게 되었다.■
