Industry 4.0을 실현시키는 IO-Link

Balluff

Industry 4.0은 장비 프로세스의 지능적인 네트워크뿐만 아니라 IT 및 회사 관리와 함께 생산 관리 단계를 연결하는 것을 의미한다. 프로젝트의 목표는 더욱 빠르고 유연하며 적응 가능한 프로세스를 갖춘 ‘스마트 팩토리’다. 스마트 팩토리는 장비가 공작물이 무엇을 하기 원하는지를 잘 알기에, 다른 장비가 또 다른 장비가 무엇을 하는지 잘 알 수 있다.

예를 들어, 현재 엑추에이터의 상태가 어떤지, 현장에 있는 주변 장치들은 무엇을 수행하는지, 지정된 시점에서 어느 공작물이 어떤 단계에 있는지 등, 현장에 대한 다양한 정보를 요구한다. 장비의 현재 상태에 대한 세부 정보는 프로세스 값만 인지하는 것 이상으로 지능적이고 통신 가능한 센서를 통해서 제공된다.

그러나 이는 인터페이스에 대해 새로운 요구를 필요로 한다. 추가적인 정보 즉, 장치식별 및 진단 데이터뿐만 아니라 파라미터 데이터까지 포함해서 전송돼야 한다. 후자는 사이즈 또는 레시피 변화를 유연한 로트 사이즈로 즉시 수행돼야 할 때 필요하다.

DIN EN 60947.5-2에 설명된 대로 이전의 센서 인터페이스가 병목현상을 일으키고 있다. 결국 한두 개의 스위칭 비트만이 보내질 수 있다. 센서가 조금 복잡해지자마자 차폐형 멀티-도체 케이블이 있는 번거로운 멀티 핀 플러그를 사용해야 한다.

IO-Link가 병목현상을 개선

이를 해결할 수 있는 것은 필드버스 중립적 통신 표준인 IO-Link다. IO-Link는 이미 몇 년 전부터 Industry 4.0의 원동력 기술로써 통신 분야에서 획기적인 발전을 이뤘다. 이는 컴퓨터에서 USB와 같이 보편적으로 사용할 수 있다. IO-Link 처리 장치는 전체론적 시스템 개념에 간단하게 통합될 수 있다.

디지털 포인트-투-포인트 연결은 필드버스 레벨 아래에 작동해 단순하며 양방향 신호 및 데이터 교환을 제공한다. IEC 61 131-9 국제 인증 표준인 IO-Link는 근본적으로 설치와 케이블링 프로세스가 간결하다. IO-Link 마스터와 함께 현대적인 인터페이스는 모든 통신 작업을 위해 일반적인 비차폐형 3선 케이블만 필요하기 때문이다. IO-Link는 모든 표준 센서와 역 호환이 가능하며 전자기 간섭에도 문제없다.

또한, 특수 케이블과 추가 인터페이스 박스가 필요 없다. M12 커넥터만 연결하면 터미널이 없어도 바로 기기들을 사용할 수 있다. 스마트 IO-Link 기능이 있는 센서/엑추에이터를 통해 매개체 변수 및 진단 콘셉트를 바로 실현할 수 있으며, 프로세스 단계까지 확장하고 데이터를 한 눈에 확인할 수 있다.

그러나 IO-Link는 그 이상을 실현할 수 있다. 발루프의 프로젝트 연구는 툴을 사용해서 어떻게 가장 낮은 단계의 기기를 직접 엑세스할 수 있는지를 보여준다. 시스템에서 모든 IO-Link 프로세스 기기는, 제어 시스템과 병행해 UDP(User Data Protocol)를 통해 중앙에서 매개체 변수와 모니터링 및 테스트를 할 수 있다. 즉, 유연한 생산 공정과 통합된 네트워크 관리를 향한 로지컬 단계이다.

한 번에 전체 시스템을 구성

IO-Link를 기반으로 한 소프트웨어 툴은 주변 장치의 명확한 개요를 제공한다. 센서/엑추에이터에 대한 매개체 변수와 구성 및 진단 정보를 직접 엑세스할 수 있게 한다. 복잡한 압력과 레이저 거리 센서의 구성 설정을 위한, 수정 및 재구성과 테스트를 통해 생산 관련 데이터를 불러올 수 있다(모두 중앙 위치에서 수행).

가까운 미래에서는 솔루션이 포괄적인 네트워크 관리 시스템의 구성 요소로 통합될 것이다. 네트워크 관리 시스템은 여전히 자체 IP 주소를 가진 시스템 구성 요소만 나타낸다. 일반적으로 마스터 레벨까지 내려가며, 결과적으로 프로세스 레벨에서 다양한 기기의 환경을 포함하지 않는다. 이는 IO-Link 기기가 IP 없이 네트워크 관리 시스템으로 통합되는 것이 가능해지기 때문에 곧 바뀔 것이다. 따라서, 멀티 기기 구성 구현, 소프트웨어 업데이트, 오류 메시지 처리, 그리고 거의 모든 포인트에서의 정적/동적 시스템 진단을 필드 레벨까지 실행하는 게 가능해질 예정이다.

이와 같이 Industry 4.0은 센서/엑추에이터에서 인터넷으로 전체 통신을 필요로 한다. 기존의 단일 방향 통신은 지능형 및 멀티 방향 통신으로 대체돼야 한다. 가상 물리 시스템(CPS)과 망사형 네트워크는 현실이 되고, 기능적 수준의 엄격한 계층적 자동화 피라미드로 대체될 것이다.

자료 제공 : Balluff(www.balluff.com)