현대 산업 자동화를 위한 오픈 소스 솔루션

AutomationDirect, 커밍, 조지아

그림 1. 기존 래더 논리 프로그래밍을 사용하는 AutomationDirect Productivity 제품군과 같은 기존 PLC 및 기존 래더는 개발 환경이 전용임에도 불구하고 여전히 중요한 역할을 하며 많은 최신 기능을 얻었습니다. (이미지:AutomationDirect)

산업 자동화는 전통적으로 독점 기술과 공급업체별 솔루션이 특징이었습니다. 그러나 최근 추세는 최종 사용자, 시스템 통합업체(SI) 및 OEM(Original Equipment Manufacturer)의 진화하는 요구를 반영하여 하드웨어와 소프트웨어 모두에서 더 큰 개방성을 갖는 방향으로 바뀌고 있습니다.

초기에 산업 자동화는 릴레이 및 스위치와 같은 유선 시스템에 의존했습니다. 자동화가 발전함에 따라 일반적으로 래더 논리와 같은 특수 프로그래밍 방법을 사용하는 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC)가 등장했습니다. 이러한 PLC와 해당 IDE(통합 개발 환경)는 독점적이어서 공급업체 종속으로 이어졌습니다(그림 1). 제어 및 소프트웨어 환경은 공급업체에 의해 엄격하게 통제되어 신뢰성은 보장되었지만 유연성과 상호 운용성은 제한되었습니다.

이 모델은 수년 동안 충분히 잘 작동했지만 산업 부문은 맞춤화, 데이터 처리 및 분석에 대한 필요성이 커지면서 점점 더 복잡해졌습니다. 이로 인해 보다 개방적이고 유연한 프로그래밍 솔루션에 대한 수요가 높아졌습니다. 이제 산업용 애플리케이션에는 고급 데이터 처리 및 최신 IT 기반 시스템과의 통합이 필요한 경우가 많으므로 기존 방법론이 부적절할 때가 있습니다. 더욱 개방적인 자동화로 이어지는 몇 가지 개발이 있었습니다:

IEC 61131 표준:1990년대 중반에 도입된 IEC 61131 표준은 산업용 프로그래밍 언어 표준화를 향한 중요한 단계였습니다. 여기에는 래더 다이어그램(LD), 기능 블록 다이어그램(FBD), 구조화된 텍스트(ST), 순차 기능 차트(SFC)가 포함됩니다. 이러한 언어는 공통 프레임워크를 제공하지만 공급업체 간 코드 이식성 문제를 완전히 해결하지는 않습니다.

CODESYS IDE:이식성에 대한 요구를 해결하고 사용 편의성을 향상시키기 위해 CODESYS가 개발되었습니다. CODESYS는 IEC 61131-3을 기반으로 하며 여러 플랫폼을 지원하는 하드웨어에 구애받지 않는 IDE를 제공합니다. 이 환경을 통해 개발자는 코드를 한 번 작성하고 이를 다양한 하드웨어 시스템에 배포할 수 있습니다. 특정 하드웨어 관련 기능에 액세스하는 데 제한이 있을 수 있지만 코드 재사용을 촉진하고 사용자의 학습 곡선을 줄입니다.

개방형 마이크로컨트롤러:Arduino 및 Raspberry Pi와 같은 마이크로컨트롤러 플랫폼의 출현으로 C++ 및 CircuitPython과 같은 최신 프로그래밍 언어가 산업용 애플리케이션에 도입되었습니다. 새로운 세대의 엔지니어에게 더 친숙한 이러한 언어는 복잡한 수학 연산과 데이터 집약적인 작업을 처리하는 데 탁월합니다. 이러한 마이크로컨트롤러가 PLC를 완전히 대체할 수는 없지만 기존 시스템과 통합하고 데이터 연결성을 향상시키기 위한 추가 옵션을 제공합니다.

개방형 언어 및 플랫폼으로의 전환은 라이선스 비용 절감, 유연성 향상 등 수많은 이점을 제공하지만 독점 IDE가 있는 기존 PLC는 신뢰성과 결정성 있는 동작이 가장 중요한 실시간 제어 작업에 계속해서 광범위하게 사용되고 있습니다.

그림 2. AutomationDirect는 기존 PLC, CODESYS와 호환되는 PLC, Arduino 호환 프로세서를 활용하는 ProductivityOpen 제품군을 비롯한 다양한 자동화 옵션을 제공하므로 사용자는 C++ 및 CircuitPython과 같은 최신 언어를 사용하여 자동화 애플리케이션을 프로그래밍할 수 있습니다. (이미지:AutomationDirect)

산업 자동화 환경은 점점 더 다양해지고 있습니다. 일부 응용 프로그램은 PLC의 강력한 기능을 활용하는 반면 다른 응용 프로그램은 더 높은 수준의 처리 및 통합을 위해 최신 개방형 기술을 활용합니다. 많은 경우 핵심 제어 기능을 위한 기존 PLC와 데이터 처리 및 분석을 위한 개방형 플랫폼을 결합하는 하이브리드 접근 방식이 사용됩니다(그림 2).

산업 자동화 기술이 계속 발전함에 따라 기존 솔루션과 개방형 솔루션 간의 균형이 발전할 가능성이 높습니다. 다양한 사용자 요구를 충족하는 다용도 플랫폼을 제공하고 기존 시스템과 최신 시스템이 공존하고 서로 효과적으로 보완할 수 있는 환경을 조성하는 데 중점을 둘 것입니다.

이 기사는 AutomationDirect(조지아주 커밍)의 제품 관리자인 Tim Ensminger와 기술 제품 관리자인 Matthew Lappin이 작성했습니다. 자세한 내용을 보려면 여기를 방문하세요.  .