현대 산업 자동화를 위한 오픈소스 솔루션

AutomationDirect, 조지아주 커밍

그림 1. 기존 PLC와 클래식 래더 — AutomationDirect Productivity 제품군처럼 클래식 래더 로직 프로그래밍을 사용하는 — 는 여전히 중요한 역할을 하며 많은 현대적 기능을 갖추고 있지만, 개발 환경은 전용이다. (이미지: AutomationDirect)

산업 자동화는 전통적으로 독점 기술과 벤더별 솔루션으로 특징지어졌다. 그러나 최근 추세는 최종 사용자, 시스템 통합업체(SI), 원자재 제조업체(OEM)의 진화하는 요구를 반영하여 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 더 큰 개방성으로 이동하고 있다.

초기에는 릴레이와 스위치 같은 하드와이어드 시스템에 의존했다. 자동화가 발전하면서 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 등장했으며, 일반적으로 래더 로직 같은 특수 프로그래밍 방식을 사용했다. 이 PLC들과 통합 개발 환경(IDE)은 독점적이어서 벤더 종속(vendor lock-in)을 초래했다(그림 1). 제어 및 소프트웨어 환경은 공급업체가 엄격하게 통제하여 신뢰성을 보장했지만 유연성과 상호 운용성을 제한했다.

이 모델이 수년간 잘 작동했지만, 산업 부문은 더 큰 맞춤화, 데이터 처리, 분석 필요성으로 점점 더 복잡해졌다. 이는 더 개방적이고 유연한 프로그래밍 솔루션에 대한 수요를 촉진했다. 산업 애플리케이션은 이제 종종 고급 데이터 처리와 현대 IT 기반 시스템과의 통합을 요구하므로 전통적 방법론은 때로 부적절하다. 더 개방적인 자동화로 이어진 몇 가지 발전이 있다:

IEC 61131 표준: 1990년대 중반 도입된 IEC 61131 표준은 산업 프로그래밍 언어 표준화의 중요한 단계였다. 래더 다이어그램(LD), 기능 블록 다이어그램(FBD), 구조화 텍스트(ST), 순차 기능 차트(SFC)가 포함된다. 이 언어들이 공통 프레임워크를 제공하지만, 크로스 벤더 코드 이식성 문제를 완전히 해결하지는 못한다.

CODESYS IDE: 이식성 필요성을 해결하고 사용 편의성을 개선하기 위해 CODESYS가 개발되었다. CODESYS는 IEC 61131-3을 기반으로 하며 여러 플랫폼을 지원하는 하드웨어 불가지론적 IDE를 제공한다. 이 환경에서는 개발자가 한 번 코드를 작성하고 다양한 하드웨어 시스템에 배포할 수 있다. 코드 재사용을 용이하게 하고 사용자 학습 곡선을 줄여주지만, 특정 하드웨어 기능 접근에 제한이 있을 수 있다.

오픈 마이크로컨트롤러: 아두이노와 라즈베리 파이 같은 마이크로컨트롤러 플랫폼의 등장으로 C++과 CircuitPython 같은 현대 프로그래밍 언어가 산업 애플리케이션에 도입되었다. 이 언어들은 새로운 세대 엔지니어들에게 더 친숙하며, 복잡한 수학 연산과 데이터 집약적 작업 처리에 탁월하다. 이 마이크로컨트롤러들이 PLC를 완전히 대체하지는 않지만, 기존 시스템과의 통합과 데이터 연결성 향상을 위한 추가 옵션을 제공한다.

개방형 언어와 플랫폼으로의 전환은 라이선스 비용 절감과 유연성 증대 등 수많은 이점을 제공하지만, 신뢰성과 결정론적 행동이 최우선인 실시간 제어 작업에서는 전용 IDE를 가진 기존 PLC들이 여전히 광범위하게 사용된다.

그림 2. AutomationDirect는 기존 PLC, CODESYS 호환 PLC, 아두이노 호환 프로세서를 활용해 C++과 CircuitPython 같은 현대 언어로 자동화 애플리케이션을 프로그래밍할 수 있는 ProductivityOpen 제품군 등 다양한 자동화 선택지를 제공한다. (이미지: AutomationDirect)

산업 자동화 환경은 점점 더 다양해지고 있다. 일부 애플리케이션은 PLC의 견고한 기능에서 이점을 얻고, 다른 것들은 고수준 처리와 통합을 위해 현대적 개방 기술을 활용한다. 많은 경우 하이브리드 접근이 사용되어 핵심 제어 기능에는 기존 PLC를, 데이터 처리와 분석에는 개방형 플랫폼을 결합한다(그림 2).

산업 자동화 기술이 계속 발전함에 따라 전통적 솔루션과 개방형 솔루션 간의 균형도 진화할 것이다. 강조점은 다양한 사용자 요구를 충족하는 다재다능한 플랫폼 제공에 있으며, 레거시와 현대 시스템이 효과적으로 공존하고 상호 보완하는 환경을 조성할 것이다.

이 기사는 AutomationDirect(조지아주 커밍)의 제품 관리자 Tim Ensminger와 기술 제품 관리자 Matthew Lappin이 작성했습니다. 자세한 정보는 여기를 방문하세요.