엔지니어가 IIoT를 위한 새로운 네트워크를 구축하는 데 도움이 되는 스마트 제어 및 HMI 소프트웨어 설계

Parker Hannifin의 Marissa Tucker가 수석 편집자 Patrick Waurzyniak과 이야기합니다.

Marissa, 산업용 사물 인터넷(IIoT)에서 모션 컨트롤러의 역할은 무엇이며 관련 소프트웨어는 무엇인가요?

모션 컨트롤러를 넘어 IIoT에서 프로그래머블 자동화 컨트롤러[PAC]가 가장 큰 역할을 한다고 말하고 싶습니다. 그 이유는 PAC는 기계 로직 외에도 동작 제어를 루틴의 일부로 포함하고 종종 HMI(인간-기계 인터페이스)도 포함하기 때문입니다. 이 접근 방식의 장점은 구성 요소가 동일한 논리를 사용하는 동일한 장치에 있기 때문에 프로그램이 장치 간에 태그를 공유할 필요가 없다는 것입니다. 이렇게 하면 프로그래밍 시간이 단축될 뿐만 아니라 IIoT 기능도 용이해집니다.

여기에 예가 있습니다. 모션 컨트롤러에 매우 고유했던 위치 오류는 임베디드 HMI에서 자동으로 액세스할 수 있습니다. 임베디드 HMI에 웹 서버 기능이 있는 경우(대부분이 그러하듯이) HMI는 이메일이나 SMS[단문 메시지 서비스]를 통해 현지 운영자와 공장 관리자에게 즉시 경고를 보낼 수 있습니다. 이것은 모션 컨트롤러가 오류를 PLC[프로그래머블 로직 컨트롤러]로 보내도록 하는 기존 접근 방식보다 훨씬 낫습니다. 그러면 PLC는 데이터를 처리하여 HMI로 보내기만 하면 됩니다. 웹 서버. 하나의 하드웨어 장치에 다운로드된 하나의 프로그래밍 소프트웨어에 로직이 작성되기 때문에 장치 간의 이러한 복잡한 데이터 전송이 제거됩니다. 매우 긴밀하게 통합되어 어디서나 쉽게 정보를 얻을 수 있습니다.

내장 HMI를 생성하는 개발자가 다른 사용자 그룹과 자격 증명을 생성할 수 있도록 하는 것이 중요합니다. 이를 통해 프로그래머는 사용자에 따라 HMI의 사용자 정의 인스턴스를 생성할 수 있습니다.

기계 내부의 정보 흐름의 용이성도 중요하지만 기계 간의 정보 흐름의 용이성도 중요합니다. IEC 61131-3 프로그래밍 표준은 한 제조업체에서 개발한 기계가 다른 제조업체에서 사용하는 것과 동일한 언어를 사용하도록 보장합니다. 이는 IIoT를 향한 필수 단계인 서로 다른 두 기계 시스템을 더 쉽게 연결할 수 있기 때문에 통합업체에 큰 이점이 됩니다. PackML 표준을 홍보하고 있는 OMAC [Organization for Machine Automation and Control]와 같은 조직은 시스템을 프로그래밍하는 방법을 권장할 뿐만 아니라 기계가 처리하는 표준 태그 세트를 개발하여 IEC 61131-3을 다음 단계로 끌어올리고 있습니다. 네트워크의 다른 컴퓨터에서 사용할 수 있어야 합니다.

공압 밸브 및 위치 센서와 같은 저수준 장치는 어떻습니까? 모든 것이 IoT의 일부가 되어야 하지 않나요?

저수준 장치에서 데이터를 가져와 유용한 정보로 전환하는 것이 문제입니다. 한 가지 접근 방식은 이러한 장치 수준에서 처리를 수행한 다음 고성능 제어 버스를 통해 또는 클라우드로 직접 결과를 보내는 것입니다. 이것은 매우 비용이 많이 드는 접근 방식이며 데이터를 수집하거나 중앙 집중화하는 데 도움이 되지 않습니다. 또는 값비싼 오버헤드 없이 온도 센서, 솔레노이드, 공압 밸브 매니폴드 등에서 기본 데이터를 수집할 수 있는 직렬 기반 프로토콜인 IO-Link의 인기가 크게 증가하고 있습니다.

버스를 단순하게 두면 모든 기계 시스템에 있어야 하는 PAC 또는 PLC에서 처리하여 이 데이터를 수집하고 유용하게 만들 수 있습니다. 웹 퍼블리싱을 위한 임베디드 HMI가 있는 PAC를 사용하면 사용자는 해당 정보를 가져와 필요한 곳이면 어디든지 네트워크에 저장할 수 있습니다. 소리를 데시벨 단위로 지속적으로 모니터링하는 센서가 있는 공압 시스템을 상상해 보십시오. PAC IO-Link로 보내야 하는 유일한 데이터는 현재 dB입니다. PAC에는 여러 컨트롤러에서 작동할 수 있는 제조업체가 개발한 맞춤형 IEC 61131-3 기능 블록이 있을 수 있습니다. 이 기능 블록은 노이즈에 이상한 패턴이 있는지 확인하여 '아, 누수가 있을 수 있습니다.'라고 말할 수 있습니다. 프로그래머는 해당 경고를 받아 공압 장치가 고장나기 전에 HMI의 유지 관리 수준 사용자에게 메시지를 보낼 수 있습니다. .

정보가 컴퓨터에서 클라우드로 어떻게 이동하고 관련 소프트웨어는 어떻습니까?

공장과 IT 사이에는 여전히 큰 분열이 있습니다. 특히 여러 주 또는 국가에 여러 시설을 갖춘 제조 회사의 경우 데이터를 외부 서버 또는 클라우드에 저장하는 것이 이상적입니다. 소프트웨어 측면에서 부품 제조업체는 IT와 작업할 때 기계 제작자의 삶을 최대한 쉽게 만들 수 있도록 도와야 합니다.

대부분의 기계 제조업체는 IEC 또는 이와 유사한 언어로 PLC 또는 PAC를 프로그래밍하는 데 익숙하므로 기업은 정보 흐름을 쉽게 하기 위해 기계 제어에 대한 통합 접근 방식을 취하는 제조업체를 찾아야 합니다. 그러나 누가 그 정보를 IT 서버와 쉽게 공유할 수 있는지도 모릅니다. 유럽에서 추방되고 있는 또 다른 표준은 OPC-UA[OPC Unified Architecture]입니다. 이 클라이언트-서버 프로토콜은 크게 확장되어 기계 대 기계, 기계 대 SCADA 또는 기계 대 서버로 데이터를 전송하는 보편적인 방법을 허용합니다. 유연성 덕분에 OPC-UA는 빠르게 IoT 표준이 되고 있습니다. 몇 번의 클릭으로 OPC-UA 연결을 쉽게 생성하고 개발자가 IEC 61131-3 프로그램 내에서 몇 개의 태그를 공유함으로써 간단히 데이터를 공유할 수 있는 소프트웨어 도구가 내장된 공급업체를 찾으십시오. 서버에서 액세스할 수 있게 되면 나머지는 IT 부서에서 처리합니다.

정보가 클라우드에서 유용합니까? 공장 현장에서 운영자의 손에 중요한 데이터가 어떻게 전달되나요?

사용 사례에 따라 다릅니다. 기계 운영자, OEM 기계 제작자, 공장 소유자 등 IIoT에 대해 생각하는 사람은 먼저 사용 사례를 개발해야 합니다. 예를 들어 공장 현장 관리자는 전반적인 장비 효율성(OEE) 정보를 원할 수 있습니다. 이러한 유형의 정보는 일반적으로 더 넓은 공개 영역과 공유되는 것이 아니므로 내부 서버를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그러나 공장 현장 관리자는 종종 기계에서 멀리 떨어져 있거나 책상에 있지 않을 수 있지만 여전히 OEE를 볼 필요가 있습니다. 사용 사례가 솔루션을 주도합니다. 기계에 웹 서버가 있는 임베디드 HMI가 있는 경우 사용자는 iOS 또는 Android 플랫폼에서 HMI에 연결하고 자격 증명을 입력하고 기계의 OEE를 볼 수 있습니다. 외부 클라우드가 필요하지 않습니다. . 이 공장 내 네트워크를 종종 '포그' 컴퓨팅이라고 합니다.

또 다른 예는 여러 위치에 있는 여러 공장 라인의 수율 데이터를 모니터링해야 하는 구매 에이전트입니다. 외부 서버만이 답입니다. 민감한 회사 정보가 노출될 위험을 최소화하기 위해 프로그램은 수익률이 아닌 총 출력만 게시할 수 있습니다. 이 솔루션은 클라우드 서버의 사용을 요구하지만 두 가지 이유로 외부 서버에 데이터를 보낼 때 제한을 사용해야 함을 보여줍니다. 일반적으로 내부 또는 '포그' 네트워크에 보관하는 것보다 덜 안전하며 대부분의 계획 회사에서 외부 클라우드로 데이터를 보내고 저장하는 비용을 청구합니다.

마케터는 인더스트리 4.0을 홍보하는 일을 훌륭하게 수행했지만, 각 사용자는 뒤로 물러나서 '정보를 어떻게 사용할 수 있습니까?'라고 물어야 합니다. 클라우드는 필요하지 않을 수 있습니다. 당신이 생각하는 대로.

이 모든 연결이 비용을 증가시키지 않습니까?

가능하지만 꼭 그래야 하는 것은 아닙니다. 3~4년 후, 기업이 IoT에 대비했지만 웹 서버나 OPC-UA를 통해 통신을 어렵게 하거나 불가능하게 하는 장치를 지정했거나, 데이터 흐름을 훨씬 쉽게 만드는 단일 시스템 PAC. 이 실수를 완화하기 위해 온도 제어에서 외부 클라우드로 직접 이동하는 엄청나게 비싼 센서를 구입하여 기계의 다른 모든 장치를 우회할 수 있습니다. 거기에서 데이터를 유용하게 만들기 위해 다른 사람의 소프트웨어를 사용하여 전체 사용자 정의 레이어 또는 웹 사이트를 프로그래밍해야 합니다. 당신은 이런 사람이 되고 싶지 않습니다.

대신 IIoT를 현명하게 배포하십시오. 첫째 날 기계 설계의 일부로 만드십시오. 새 애플리케이션을 구축하는 경우 현재 조직에서 고려하고 있지 않더라도 전환하기에 완벽한 위치에 있습니다. 오늘의 선택으로 나중에 수십만 달러를 절약할 수 있습니다.

또한 IO-Link와 같은 버스를 지원하는 저수준 장치를 선택하면 데이터를 저렴하게 얻을 수 있습니다. 비용 효율적이고 다양한 소스의 데이터를 사용할 수 있는 표준 프로토콜을 사용합니다. 단일 컨트롤러에서 단일 프로그래밍 소프트웨어를 사용하여 프로그래밍을 단순화하십시오. 기계 컨트롤러에 다른 추가 게이트웨이가 필요하지 않은 클라이언트-서버 관계 기능이 있는지 확인하십시오. 이렇게 하면 정보를 다른 위치로 라우팅해야 하는 경우 IEC 기반 프로그램에서 바로 수행할 수 있습니다. 포그 컴퓨팅을 잊지 마세요. PLC에 웹 서버가 가능한 임베디드 HMI가 있는 경우 클라우드를 전혀 사용하지 않고도 모든 IIoT 사용 사례를 충족할 수 있습니다. 그리고 필요한 경우 선택한 컨트롤러에 OPC-UA 서버와 쉽게 공유할 수 있는 소프트웨어가 포함되어 있는지 확인하여 IT가 가장 잘하는 일을 할 수 있습니다.

현명한 선택을 통해 IIoT로의 전환을 매우 저렴하게 만들 수 있지만 지금 선택해야 합니다.