[글 ODVA 조익영 전무] 아날로그로 운용되던 프로세스 계장분야가 미래의 디지털로 향하고 있다. 현장에서는 CVVSB 2ㅁ x 2C 아날로그 케이블이 단일 쌍(Single Pair Ethernet, SPE) 케이블로 대체되고, 클라우드를 활용하는 등 디지털이 일상인 시대로 바뀌게 됐다.

EtherNet/IP가 On-Machine 센서로 이더넷-APL까지 가능한 프로토콜로 진화하고 있다. [사진=gettyimage]

특히 지난 2019년 9월 IEEE802.3cg(EtherNet/IP=802.3) 태스크 포스에서 10 BASE-T1S 및 10 BASE-T1L 이더넷 표준을 개발한 이후 ODVA가 관련 이더넷 기술을 자체적으로 채택한 뒤 변화하기 시작했다. 기존 PLC자동화 기술은 물론 10 BASE-T1S 이더넷 기반 캐비닛 EtherNet/IP 사용 프로파일과 10 BASE-T1L 이더넷 기반 이더넷-APL 프로세스 계장 프로파일이 EtherNet/IP 사양에 플러스가 된 것이다. 이번 원고에서는 잠재적인 EtherNet/IP사용 프로파일인 온머신(On-Machine) 센서와 EtherNet/IP 사용 프로파일에 대해 연구한 결과를 탐구한다.

제한된 이더넷/IP 온-머신 SPE센서 네트워크와 결합

네트워크 아키텍처 작업에서 OMSPE 센서가 갖는 주요 목표 중 하나는 OMSPE 센서 네트워크 시스템 비용을 최적화해 시장에서 비용 효율적이고 가격경쟁력 있는 솔루션을 제공하는 것이다(자료1). ODVA는 관련 목표 지원을 위해 다양한 개념을 채택했다. 구체적으로 탭 비용과 시스템 비용을 줄이기 위해서는 3 포트 SPE 스위치 탭 대신 수동 탭을 사용하고, 탭 비용을 줄이기 위해서는 인 캐비닛 EtherNet/IP 사용 프로필에 적용되는 저비용 EtherNet/IP에 대한 개념을 OMSPE 센서에 채택한다. 또 드롭에 대한 표준 2 페어 이더넷 미디어를 사용하며, 차폐되지 않은 케이블을 사용하고 드롭을 위한 전원이 공급되는 SPE 기술을 사용했다.

아울러 OMSPE 센서 네트워크는 트렁크 드롭 물리 토폴로지를 채택한다. OMSPE 센서는 드롭 미디어와 함께 탭 내 드롭 포트에 연결하며, 캡은 탭에서 트렁크와 사용되지 않는 드롭 포트를 종료하는 데 사용한다. 또 전원은 파워탭(Power Tap)을 통해 네트워크에 제공하며 OMSPE 센서 네트워크는 Linking Device를 통해 전체 EtherNet/IP 네트워크에 연결된다(자료2).

OMSPE 센서 기능 블록 다이어그램 [자료=ODVA]

온머신 센서 기반 이용 범위 확대

제한된 EtherNet/IP 연결을 지원하는 센서를 통해 기존 산업제어 사용 사례에 대해 ODVA는 센서 기술에서 컨트롤러로 통신 기술을 단순화한 뒤, 센서로부터는 컴퓨팅·클라우드로 직접 통신채널을 열어 정보분석 사용 사례에 대한 새로운 기술 발전의 기회를 잡았다. 즉 일반적인 자동화 기술은 물론 온머신 센서로 프로세스 계장 분야 기술까지 진출하는 등 보다 광범위하게 이용 범위를 확대·발전시키는데 있어 ODVA가 발 빠른 대응을 하고 있다고 보면 된다.

ODVA가 보유한 EtherNet/IP프로토콜 기술은 CIP(Common Industrial Protocol)에 의해 CIP 어답션 기술로 빠르게 개방화되더니 PLC 자동화 산업은 물론 프로세스 계장 기술까지 발 빠르게 수용하게 됐다. ODVA는 2022년 11월부터 Ethernet-APL 적합성 테스트를 기기 내 물리 계층을 대상으로 실시하고 있다.

테스트 결과 자동화 분야 인증은 EtherNet/IP 적합성 테스트를, 계장분야 인증은 Ethernet-APL 적합성 테스트를 진행하도록 만들게 됐다. 각기 다른 두 가지 분야를 동시에 인증시험 할 수 있는 프로토콜 운용기관은 아직까지 ODVA가 유일하다.

자동화 시스템의 온-머신 SPE 센서 네트워크 [자료=ODVA]

ODVA, “변화가 아닌 확장”

일부 벤더 중에는 ‘ODVA가 자동화 기술이 아닌 프로세스 계장 분야로 기술이 바뀐 건 아가’라는 오해를 한다. 관련 내용은 오해에 불과하며, 기존의 자동화 기술에 더해 계장 기술까지 보다 확장된 기술 진화를 단시간에 이룬 것으로 이해하면 된다.

제한적이었던 EtherNet/IP프로토콜이 이제는 자동화 기술은 물론 Ethernet-APL 기술까지 종합적으로 활용할 수 있는 길을 열었기에 ODVA 가입 벤더들은 자동화 분야와 프로세스 계장 분야에서 손쉽게 컨포먼스 테스트(conformance test, 국제 적합성인증시험)를 할 수 있게 됐다.

한편 최적화 및 개선은 비 차폐 케이블과 진행하는 안정적인 통신 달성, 고집적 저가형 듀얼 포트 T1L SPE 칩 개발 등 시스템 비용 최적화와 사용 편의성에 중점을 둬야 한다. ODVA는 네트워크 등 사용자 구성을 최소화해 편의성 향상에 도움이 되고자 노력하고 있다. 향후 제품 설계를 위한 개념 최적화, 온머신 센서 EtherNet/IP 사용 프로필에 대한 사양 향상 및 전체 생태계개발 분야에서 관련 주제에 대한 ODVA 커뮤니티 내 추가 협력이 예상된다.

[조창현 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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