더 작고, 빠르고, 스마트한 원격 I/O: 산업 자동화의 미래

원격 I/O 모듈은 수십 년간 산업 세계의 필수적인 부분이었습니다. 감각 데이터 수신이든 액추에이터 명령 전송이든 원격 I/O 모듈은 항상 자동화 체계가 작동하도록 보장해 왔습니다. 오늘날 이 기술은 변화를 겪고 있으며, 더 좋아지고, 작아지고, 빨라지고, 더 지능적으로 변하고 있습니다.

시스템을 업그레이드하고 최신 트렌드에 맞게 유지하면 비용이 많이 들고 유지보수가 어려워진다고 흔히 인식됩니다. 이 통념을 깨려는 한 OEM이 있습니다: Husky Injection Molding Systems.

온타리오에 기반을 둔 이 회사는 사출 성형 기계, 금형, 핫 러너, 통합 시스템을 만듭니다. Husky는 시스템 자동화에 있어 항상 최고 수준이었습니다. 네트워크 I/O 및 기타 여러 혁신을 빠르게 채택했습니다. 초기 하드웨어 비용은 높았지만 장기적 결과는 매우 유익했습니다. 빈번한 업그레이드 결과 Husky 기계는 자재 비용에서 수십만 달러를 절약할 수 있었습니다. 또한 생산성이 약 12% 증가했습니다. 회사가 항상 시스템에 기능을 추가하다 보니 I/O 모듈이 부족해졌습니다. 공간 제약으로 I/O 모듈을 계속 쌓을 수 없어 더 높은 밀도의 I/O 기술 배포만이 유일한 해결책이었습니다.

I/O 모듈 확장

Beckhoff Automation은 Husky 기계가 오랫동안 신뢰해온 하드웨어 공급업체입니다. 중대형 기계 제작자를 위해 Beckhoff Automation은 회로 기판에 직접 연결되는 I/O 모듈을 도입했습니다. 이는 I/O 모듈이 주어진 전기 구성 요소 세트에 특별히 설계되어 해당 시스템과 관련된 작업만 수행함을 의미합니다.

이 접근 방식은 질식할 듯한 비확장성 요소를 가질 수 있지만, 더 단순한 배선, 오류 감소, 더 빠른 조립이라는 이점을 가져옵니다. 또한 새 모듈은 더 작은 크기(40% 축소)를 자랑하며 많은 공간을 절약하여 캐비닛 내에 추가 구성 요소를 설치할 수 있게 합니다.

재정적 측면으로 보면; 이러한 맞춤형 모듈에는 소규모 수요에 상당한 비반복 비용이 수반됩니다. 그러나 연간 100개 모듈 이상의 대량 생산 시 총비용이 크게 내려갑니다.

원격 결정

솔루션은 근본적인 요구사항에 따라 제안되어야 합니다. 원격 I/O 모듈 확장이 이점을 가질 수 있지만 항상 적합한 것은 아닙니다. 일반적으로 원격 I/O 모듈은 50개 채널이 관련될 때 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 이 진술의 이유는 간단합니다. 캐비닛 비용을 상쇄할 수 있는 한 더 많은 I/O 모듈 추가는 비용 효율적입니다. 제한된 확장성이 필요한 상황에서는 더 높은 밀도의 I/O 모듈을 투입하는 것이 더 합리적인 해결책일 수 있습니다.

하지만 적절한 조건에서 원격 I/O는 시스템에 가치를 더할 수 있습니다. Siemens는 이미 이에 대해 작업 중이며 총비용을 낮출 수 있는 제품을 이미 보유하고 있습니다. 예를 들어 이더넷 포트 교체를 허용하는 버스 어댑터는 시스템에 유연성을 크게 추가할 수 있습니다. 여러 원격 I/O 모듈은 반복 사용으로 손상되기 쉬운 통합 이더넷 포트를 가지고 있습니다. Siemens 솔루션은 구성 번거로움 없이 결함 포트를 교체할 수 있게 합니다. 이 수정은 시간과 비용, 생산성을 모두 절약합니다.

원격에서의 로컬 제어

위스콘신 기반 회사인 Helmer Electric은 원격 I/O 모듈에 더 큰 단순화를 가져왔습니다. 이 회사는 채굴, 건설, 굴착 같은 중공업에 완전 자동화된 PLC를 설계 및 설치합니다. 기계와 PLC 사이의 거리는 결코 작지 않으며 수백 미터까지 갈 수 있습니다.

이러한 긴 거리에서 모니터링 및 제어 기능을 위한 데이터 획득은 특수하고 "비싼" 통신 케이블을 필요로 합니다. 만약 이 케이블이 고장 나면? 문제를 진단하고 식별하는 것이 얼마나 어려울까요? 재발 방지는 어떻게 할까요?

이러한 까다로운 질문을 피하기 위해 이더넷 기반 TCP/IP 통신이 채택되었습니다. 감각 데이터가 제때 PLC에 도달해야 한다는 것은 이해되지만, 동시에 너무 많은 데이터가 정보 과부하를 만들어 PLC 프로세서에 부담을 줄 수 있다는 것도 이해해야 합니다. 이 경우 네트워크를 탄력적으로 만들기 위해 IEEE1394 표준 기반 메모리 매핑 프로토콜을 사용하여 데이터를 교환했습니다. 이러한 접근 방식은 데이터에 대체 경로가 있어 단일 라인의 부담을 줄이고 실패 지점을 최소화했습니다.