산업자동화를 위한 개방형 클라우드 기반 시스템 'ctrlX 자동화 플랫폼'
요즘의 기계 공학은 소프트웨어 개발이라는 한 가지를 의미하기 도 한다. 일부 기계에서는 소프트웨어가 가치 창출의 50% 이상 을 차지하기 때문이다. 소프트웨어는 기계 및 시스템의 유연성, 연결성, 가용성 및 작동 용이성을 결정한다.
자동화 기술은 가능 한 한 적은 노력으로 정보 기술과 들어 맞아야 한다. 즉 이는 자동 화 시스템이 IT 세계와 동일한 통신 표준 및 프로그래밍 환경을 사용하는 경우 훨씬 쉽다는 것을 의미하기도 한다. 이것이 Bosch Rexroth가 완전히 개방된 시스템에서 자동화, 정보 기술 및 사물 인터넷을 결합한 새로운 자동화 플랫폼을 개발한 이유다.
Bosch Rexroth의 자동화 플랫폼인 ‘ctrlX AUTOMATION’은 완전히 새로운 개방형 소프트웨어 아키텍처와 앱 기술을 기반으 로 한다. 이를 통해 새 기계에 대한 엔지니어링 비용이 30~50% 감소했다. 오랫동안 자동화 관련 접근 방식과 프로그램은 기계 공 학에 적합했다. 다른 기계 및 IT와의 연결로 인해 실제 모션 시퀀 스 이외의 작업을 점점 더 많이 수행해야 한다.
예를 들어, 로봇 공학 및 핸들링은 반복되는 작업 프로세스를 최적화하고 자원을 보존하며 재현성을 높이는 방법으로서 제조 산업의 핵심 분야이다. 그러나 이들은 자동화에서 표준화하기 가장 어려운 작업이다. 데카르트 시스템, 델타 또는 SCARA 로봇을 특정 공작물 및 프로세스에 개별적으로 적용해야 하는 경우가 많 다. 이것은 다른 곳에서 요구되는 상당한 엔지니어링 리소스를 묶는다. PLC 및 G-Code 프로그래밍 분야의 전문가 부족은 상황을 더욱 악화시킨다.
스마트폰 모델에 따른 자동화
새로운 ctrlX AUTOMATION 플랫폼은 이러한 문제와 다른 문제에 대한 응답이다. Bosch Rexroth는 여기서 새로운 영역에 진입하고 있다. Bosch Rexroth의 자동화 및 전기화 솔루션 비즈니스 유닛의 CSO인 Steffen Winkler는 “시스템 개발을 시작했을 때 Google, Apple 또는 기타 디지털 회사에서 자동화를 재창조한다면 어떤 자동화가 될지 자문했다”며 “답은 뻔하다. 젊은 전문가와 개발자 는 인터넷과 스마트폰을 사용하게 된다. 우리 모델은 고도로 통합 된 기능과 사용자가 장치를 쉽게 개인화할 수 있는 유연한 앱 기술 을 갖춘 스마트폰이었다”고 말했다.
Bosch Rexroth는 유연한 앱 기술과 광범위한 IT 프로그래밍 언어로 작업할 수 있는 기능을 갖춘 개방형 소프트웨어 아키텍처 에 의존한다. 따라서 ctrlX AUTOMATION은 완전히 새로운 소프 트웨어 및 엔지니어링 접근 방식을 기반으로 하며 독점 구조 및 시스템의 종말을 의미한다. 자동화 플랫폼에는 고성능 제어 시스 템, 소형 드라이브, 안전, I/O 모듈 및 HMI와 같은 완전한 시스템 솔루션에 필요한 모든 소프트웨어 및 하드웨어 구성 요소가 포함 되어 있다. 이 소프트웨어는 간단한 처리 애플리케이션에서 고성 능 모션 제어에 이르기까지 모든 작업을 유연하게 수행한다. 시스템 하드웨어 및 소프트웨어는 확장성이 뛰어나다.
상당히 높은 수준의 개별화를 허용하기 위해 ctrlX AUTOMATION 은 개방형 플랫폼으로 개발되었다. 그 결과 산업용 애플리케이션을 위한 새로운 생태계가 탄생했다. 이제 소프트웨어 개발자는 널리 사 용되는 모든 프로그래밍 언어로 빠르고 쉽고 유연하게 산업용 애플 리케이션을 개발하고 제공할 수 있다. 완전히 새로운 자유도가 생겨 거의 모든 프로그래밍 언어에서 기능을 생성하고 개별적으로 결합 하는 동시에 노하우를 보호할 수 있다.
견고한 기반을 위한 세 가지 주류
새로운 ctrlX CORE 제어 하드웨어는 ctrlX AUTOMATION의 광 범위한 애플리케이션의 기반을 형성한다. 차세대 멀티코어 프로 세서는 PLC 애플리케이션 및 모션 제어에서 CNC 및 로봇에 이르 기까지 모든 자동화 작업에 충분한 컴퓨팅 성능을 제공한다. 이 러한 고성능 CPU는 임베디드 PC(ctrlX CORE), 산업용 PC(ctrlX IPC) 또는 드라이브(ctrlX DRIVE)에 직접 통합될 수 있다. 동시에 이러한 제어 시스템과 관련하여 디지털화 및 자동화가 증가함에 따라 증가하는 요구 사항인 IT 또는 IoT 요구 사항을 충족할 수 있는 충분한 성능이 있다.
제어 시스템이 통합된 ctrlX DRIVE 시스템은 혁신적인 솔루션 을 위한 새로운 차원의 자유를 열어주며, 세계에서 가장 컴팩트한 모듈식 드라이브 시스템으로 간주되며 차세대 서보 드라이브를 대표한다. 이 드라이브는 위치, 속도 및 토크 값의 최대 정밀도와 최적의 역동성을 결합한다. 공간 절약형 크기와 최대 확장성을 제공할 뿐만 아니라 사용자를 위한 거의 무제한의 조합 옵션, 정교한 엔지니어링 도구 및 높은 에너지 효율성과 같은 이점도 자랑한다.
ctrlX DRIVE는 기계 및 제어 캐비닛을 점점 더 작게 만드는 지 속적인 자동화 문제에 대응하고 있다. 이 시스템은 이전 제품군 및 경쟁 제품보다 최대 50% 더 컴팩트하다. 통합 DC 버스 커넥 터 기술은 추가 구성 요소를 줄이고 DC 버스를 통한 에너지 균형 을 허용한다. 이는 전력 소비를 최적화하고 전력 손실을 줄인다. 1 축 및 2축 컨버터와 전원 및 회생 공급 장치가 포함된 종단 간 공 급 장치 개념을 통해 사용자는 모든 구성을 결합할 수 있다. ctrlX CORE 제어 시스템은 추가 공간 없이 통합할 수 있으며 완전한 자 동화 솔루션으로 사용할 수 있다.
완전히 구성된 표준 드라이브에서는 STO 안전 기능을 표준 기 능으로 사용할 수 있다. 구성 가능한 ctrlX DRIVEplus를 사용하 면 SafeMotion, 다중 인코더 및 I/O 확장용 추가 카드를 사용할 수도 있다. 까다로운 공정 제어 시스템은 PC 기반 ctrlX IPC 자동 화 솔루션이 유연하고 확장 가능하게 제공하는 대용량 예비 전력 을 필요로 하는 경우가 많다.
모듈식 ctrlX CORE 제어 플랫폼은 PCIe 인터페이스를 통해 개 방형 ctrlX IPC 포트폴리오에 통합될 수 있다. 이는 표준 구성 요 소 또는 오픈 소스 소프트웨어를 추가하여 시스템을 확장할 수 있음을 의미한다. 다양한 인터페이스를 통신에 사용할 수 있다. ctrlX IPC는 필드 레벨과 클라우드 간의 이상적인 인터페이스를 형성하고 대량 데이터의 안정적이고 안전한 전송을 보장한다. 따 라서 ctrlX CORE CPU는 PC 기반 자동화 또는 에지 솔루션에 이상적이다.
프로그래밍 시 최대한의 독립성
ctrlX AUTOMATION은 특별한 PC 소프트웨어가 필요하지 않 기 때문에 쉽게 시운전하고 배울 수 있다. 웹 기반 시스템 덕분에 사용자는 HTML 페이지의 기본 구성을 통해 논리적으로 안내된 다.
효율적인 방식으로 PLCopen 프로세스를 생성하기 위해 IEC 61131 또는 G-Code에 따라 친숙한 자동화 언어로 작업할 수 있 다. 그러나 점점 더 많은 젊은 전문가들이 이러한 자동화 프로그 래밍 언어에 대한 교육을 받지 못하고 있다.
이를 고려하여 Bosch Rexroth는 프로세스에서 노하우를 보호 하면서 JavaScript, Python, 로우 코드 프로그래밍 언어, C 언어 또는 오픈 소스 소프트웨어 Node-RED와 같은 프로그래밍 언어로 개별 기능을 생성할 수 있도록 한다.
ctrlX WORKS의 앱 기술은 ctrlX AUTOMATION의 핵심 부분이 다. 생산 계획 시스템에 대한 데이터 게이트웨이 또는 IT 연결, 방화 벽, VPN 클라이언트 또는 OPC UA와 같은 표준 기능은 제어 시스 템에서 바로 사용할 수 있는 앱으로 제공되며 별도로 프로그래밍할 필요는 없다. 개발자는 ctrlX WORKS 소프트웨어 도구 상자에서 필 요한 앱을 선택하거나 오픈 소스 소프트웨어를 사용할 수 있다.
또 애플리케이션을 직접 프로그래밍하거나 GitHub 개발 플랫 폼에서 타사 앱을 다운로드할 수도 있다. 등록된 사용자가 천만 명 이상인 GitHub는 확립된 글로벌 개발자 커뮤니티이다. 이는 기계 제조업체와 최종 사용자가 거의 무제한의 서면 기능 라이브 러리에 대한 액세스를 제공한다. 취급 및 로봇 공학용. 버전 관리 를 위한 기본 기술인 Git을 통해 Bosch Rexroth는 버전 제어 기 능과 협업 엔지니어링도 제공한다.
또한 Bosch Rexroth는 특정 요구 사항에 대해 사전 정의된 수 많은 기능을 제공한다. 여기에는 핸들링 시스템과 로봇의 생산성 을 향상시키는 기능이 포함되어 있다. ctrlX COREvirtual을 사용 하면 ctrlX WORKS를 완전히 가상 형태로 사용할 수 있으므로 하 드웨어 없이도 프로그래밍을 수행할 수 있다. 결과적으로 사용자 는 자동화할 기계 및 스테이션을 차단하지 않고 새로운 핸들링 시스템을 개발하고 테스트할 수 있다. 새로운 가능성을 통해 사용자는 엔지니어링 비용을 상당히 줄이고 자체 개발한 기능으로 경쟁 업체와 차별화할 수 있다.
실시간 및 비실시간 데이터에 대한 중앙 액세스
ctrlX AUTOMATION은 아마도 가장 안정적이고 안전한 운영 체제인 Linux 실시간 운영 체제를 기반으로 한다. 운영 체제의 컨테 이너 기술 덕분에 프로그래머는 별도의 앱으로 모든 기능과 애플 리케이션을 재생산하고 필요에 따라 결합할 수 있다.
ctrlX 데이터 계층은 중요한 아키텍처 요소이다. 설치된 앱의 모든 실시간 및 비실시간 데이터에 대한 중앙의 승인된 액세스를 보장한다. 앱에서 생성된 데이터는 다른 앱에서도 사용할 수 있 다. 중추 신경계로서 ctrlX 데이터 계층은 모든 데이터와 값을 수 신 및 배포하고 명확한 주소를 제공한다. 측정 결과 초당 최대 8 백만 액세스가 가능한 것으로 나타났다. 자동화 플랫폼은 또한 실 시간 프로세스 이미지를 생성하므로 예를 들어 기계 학습 애플리 케이션에 필요한 모든 것을 배치한다.
따라서, 새로운 제어 세대는 이전의 산업용 제어 시스템과 완 전히 다르다. 결국 사용자는 핵심 기능에 액세스할 수 없었고 추 가 하드웨어에서 개별적으로 또는 순차적으로 애플리케이션을 실행해야 했다. 동시에 데이터는 서로 다른 위치에 저장되며 교환을 위해 구성해야 한다. 이는 시간 소모적인 프로세스이다. 이로 인해 인터페이스 및 데이터 교환과 관련하여 복잡성이 증가되고 엔지니어링 비용이 크게 증가한다. ctrlX Data Layer를 사용하면 응용 프로그램이 ctrlX CORE에 런타임 앱으로 설치되는지 또는 PC, 스마트 장치 또는 클라우드에서 엔지니어링 앱 및 서비스로 실행되는지 여부는 크게 중요하지 않다.
열린 커뮤니케이션
ctrlX AUTOMATION은 현재 시장에서 사용할 수 있는 가장 연결 성이 뛰어나고 미래 지향적인 시스템이다. 절대적인 개방성으로 모든 자동화를 처리한다. 현장 통신에서 Bosch Rexroth는 ctrlX AUTOMATION을 통해 확립된 표준을 사용한다.
제어 시스템 마 스터 인터페이스는 주로 EtherCAT과 Profinet, Ethernet/IP 및 Sercos를 지원한다. 디지털 명판을 사용하여 지능형 자동화 구성 요소 및 주변 장치는 제어 시스템에 자동으로 식별된다. 이는 커 미셔닝 비용을 크게 줄인다. IT 및 IoT와의 통신을 위해 새로운 제어 시스템은 설치된 광범 위한 프로토콜 및 표준도 제공한다. 이 플랫폼은 IT 시스템과의 데이터 교환을 위한 30개 이상의 표준 및 프로토콜을 지원한다. ctrlX AUTOMATION은 또한 TSN 및 5G와 같은 미래 통신 표준 에 대비한다.
통합된 표준 준수
안전 역시 ctrlX AUTOMATION의 핵심 측면이다. 통합된 ctrlX SAFETY 기술은 안전한 논리와 동작을 결합하고 표준 준수 기계 안전의 구현을 단순화한다. 표준을 준수하는 안전 기술은 기계 제 조업체의 표준이다. ctrlX SAFETY를 통해 회사는 이 분야에서도 경쟁에서 우위를 점할 수 있다.
결국 기존 필드버스보다 10배 빠 른 안전 반응이 가능하다. 개발자는 기계 움직임을 훨씬 더 동적 으로 그리고 더 안전하게 설정할 수 있으므로 생산성이 향상된다. ctrlX 자동화는 기계 제조업체 및 통합업체에 필요한 엔지니어 링 비용과 공간을 30~50% 줄이고 생산성을 최대 10%까지 높인 다. Bosch Rexroth의 자동화 플랫폼을 통해 사용자는 개별 솔루 션을 이전보다 훨씬 더 빠르게 운영하고 모든 언어로 쉽고 유연하 게 기능을 프로그래밍하고 제공할 수 있으며, 결국 이것이 지출을 줄이고 자원을 절약하도록 도와준다.
자료제공: Bosch Rexroth(www.rexroth.com)
