B&R 코리아 박종현 부장 / 자동화와 네트워크 기술
프로토콜 개방 통한 세이프티 무한확장

정리│임근난 기자 (fa@hellot.net)

오픈 세이프티는 안전을 담보한 통신 프로토콜이다. 오픈 세이프티를 탄생시킨 B&R이 강조하는 것은 전체 프로세스, 즉 공장 생산라인의 통합 솔루션이다.
통합 자동화 솔루션은 단순히 PLC I/O만 가지고는 불가능하다. 소프트웨어도 당연히 필요하다. 장비기기를 개발한다든지 전체 프로세스 공장 라인을 개발할 때 필요하다.

오픈 세이프티 시대가 열렸다

생산 단계에서의 사고를 방지하기 위해 세이프티 릴레이가 많이 사용됐다. 그러나 이보다 세이프티 프로토콜에 의한 세이프티 로직, HMI, 산업용 PC, 패널 PC, 터치 패널, 모션 등 다양한 구성이 필요하다. 이밖에 리니어 엔코더, 세이프티 센서, 비전 시스템, 밸브, 여러 가지의 프린팅 센서 등이 통합된 하드웨어를 구성했을 때 통합 솔루션이 완성이 된다.
이 통합 솔루션은 상호간 통신이 필요하다. 통신과 세이프티를 위한 프로토콜이 얼마나 안전하게 전달이 되는가에 따라서 안정성의 레벨이 정해진다. B&R의 정책은 이들 솔루션을 통해 작업의 완성도를 효율적으로 높이자는 것이다.
이더넷 파워링크가 요즘 이슈이다. 기존 필드버스 경우에는 제한이 많지만 이더넷에서는 데이터 용량, 통신 용량 등 주고받을 수 있는 데이터가 훨씬 더 크다는 장점이 그 이유인 듯하다. 이더넷은 1972년부터 개발해 왔다. 현재 인터넷이나 사무실에서 사용하는 모든 게 이더넷 TCP/IP를 통해서 이뤄지고 있다.
이더넷은 또 엔드유저 입장에서나 기계 제조업체 측면에서 봤을 때 생산성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 기계와 기계의 효율적인 통신이 빠른 시간 내 가능해지기 때문이다.
산업용에서는 그냥 이더넷만으로는 효율성을 높일 수 없다. 일반 이더넷은 데이터 용량을 정확한 시점에 스케줄링 해 줘야 하는데 일반 이더넷은 데이터 용량을 보내주면 언제 도착할 지 명확하게 알려줄 수 없다. 그러나 산업용 이더넷에서는 이들을 실시간으로 지원해주기 때문에 정확하게 데이터 용량과 스케줄링 할 수 있다. 크리티컬 프로세스(Critical Process) 데이터를 정확하게 실시간에 운영할 수 있어 생산 효율성을 높이게 된다.
기존 필드버스에서는 모든 통신 필드버스가 다르다 보니 중간중간 엮어주는, 즉 복잡한 것을 서로 간에 이해할 수 있게 하는 컨버터 등 하드웨어를 추가로 선정해야 한다. 반면 이더넷으로 하면 이어진 프로세스가 가능하다. 오피스부터 밑의 장비까지 모든 데이터 용량과 통신이 일관성 있게 진행될 수 있으며 결국 비용 절감으로 이어진다.

오픈 세이프티 프로토콜의 장점

이러한 것을 모두 갖추고 있는 이더넷과 실시간을 지원하는 게 바로 파워링크이다. 현재 파워링크는 전 세계적으로 400개의 기계 제조업체가 사용하고 있으며, 매년 4,000여 OEM 딜러가 구매한다.
파워링크 통신을 구매하고 관련 파워링크 기관에 620명의 멤버가 참여할 정도로 활성화되고 있다. 이들 멤버를 주축으로 지속적 지원과 개발이 이뤄지고 있다.
2012년 시장 점유율 전망을 보면 지멘스의 프로피넷이 27%로 가장 많다. 그 다음 이더넷/IP 26%, Modbus TCP/IP 13%, 파워링크 8%, 이더넷 CAT 4% 등 순이다.
여기서 강조하고 싶은 것은 파워링크로 인해서 불필요한 선도투자 요인이 없어졌다는 것이다. 파워링크 자체가 오픈소스이기 때문이다. 따라서 관련 기술을 100% 고객이나 멤버들에게 오픈으로 지원한다. 소유권이 고객들에게 있다는 것이다.
필드버스는 지멘스가 됐든 미쓰비시가 됐든 B&R이 됐든 모든 장비 사이의 통신이 이루어지고 있다. 이를 통해 다양성을 확보하게 됐고 편리하게 많은 데이터를 주고받을 수 있는 기반을 형성하게 됐다.
그러나 이름이 다르듯이 프로토콜 자체가 다르다. 그러다보니 서로간의 인터페이스를 확보하는 게 어려운 것이 현실이다.
세이프티에서도 마찬가지이다. 세이프티에서도 필드버스처럼 각각 브랜드의 프로토콜을 개발하고 있다. 그러나 독자적인 프로토콜로 개발하는 것은 자칫 확장성을 방해하는 요인이 될 것이란 지적이 있다. 이것이 오픈 세이프티의 개발 배경이다.
B&R에서 개발한 오픈 세이프티 역시 오픈소스이다. 오픈소스라는 것은 개발 노하우를 전체 고객 또는 멤버들에게 오픈한다는 것이다.
세이프티 모듈을 개발하다 보면 인증받는 단계에서 시간적인 소모를 야기한다. 인증 단계에서 걸리는 기간만큼 통신 프로토콜도 동일하게 오래 걸린다. B&R은 통신 프로토콜을 이미 인증을 받아서 모든 필드버스에서 쉽게 운영할 수 있는 프로토콜이다. 프로피 세이프티는 프로피버스에서, CIP 세이프티는 SERCOS에서 적용되는 구조가 아니라, 필드버스와 전혀 상관없는 세이프티 프로토콜이다.
현재 산업용 통신 시장 점유율을 보면, 오픈 세이프티로 이미 개발된 제품들(이더넷/IP, Modbus TCP/IP, 파워링크, SERCOS Ⅲ, 프로피넷)이 산업용 이더넷 시장의 80%를 차지하고 있다. 이더넷/IP, Modbus TCP/IP, 파워링크, SERCOS Ⅲ, 프로피넷에 있는 프로토콜은 각 멤버들이 개발해서 운영 기반을 제공하고 있다.
오픈 세이프티의 장점은 많다. 빠른 시운전과 투자비용 절감을 우선 꼽을 수 있다. 오픈 세이프티 자체에서 모듈 하드웨어에 관련된 정보를 갖고 있기 때문이다.
예컨대, 시리얼 넘버와 같은 것을 추가적으로 같이 받을 수 있기 때문에 유지보수와 제어 하드웨어 교체가 용이하다.
세이프티 프로토콜은 레벨별 제어가 가능하다. 예를 들어 어떤 작업자가 프로세스 라인에 손을 넣었을 때 모든 장비의 작동을 멈추게 하는 것이 기존 제품이라면, 세이프티 프로토콜은 레벨 별로 제어를 할 수 있다는 것이다. 그래서 단계별로 작업자가 위험한 구역에 있다하면 생산라인 프로세스 속도를 단계별로 줄이는 등 속도와 프로세스를 다르게 운용할 수 있는 기능을 제공한다.
또한 기계가 운행 중에도 제품 교체를 할 수 있다. 기존 프로토콜이나 하드웨어를 보면 신속한 교체가 불가능해 기계를 반드시 정지시키고 장비를 교체한 뒤 다시 가동시킬 수 있다. 그런데 세이프티 프로토콜은 핵심 프로세스가 아니라면 굳이 기계를 정지시키지 않고도 하드웨어를 교체할 수 있다. 오픈 세이프티는 다른 것과 비교해 16배 정도 빠른 데이터 송신이 가능하다.

개방형으로 무한 확장이 가능

오픈 세이프티로 인해서 파워링크가 됐든, 필드버스가 됐든 상관없이 프로토콜을 사용할 수 있다는 것도 큰 장점이다.

또한 기존에는 반드시 기기마다 세이프티 PLC를 넣어줘야 했는데 오픈 세이프티는 기기와 기기 간의 통신이 가능하기 때문에 세이프티 로직 하나를 통해 운용이 가능하다.
현재 멤버들과 함께 개발한 것은 파워링크, SERCOS, Modbus, 이더넷/IP, 프로피넷이다. 이더넷뿐만 아니라CAN, RS485 등 어떤 인터페이스가 됐든 상관없이 세이프티 프로토콜을 운용할 수 있다.
그리고 4년 전인 2008년도부터 실무에 적용시키고 있다. 2009년부터는 이 프로토콜을 개방했다. 라이선스는 BSD에서 받은 상태다. 오픈 세이프티는 자동차, 선박, 포장기 등 모든 산업 분야에 사용할 수 있다.
오픈 세이프티는 말 그대로 100% 오픈소스로 웹 페이지에서 어느 누구든 소스를 다운로드받아서 개발할 수 있으며, 독립적이어서 필드버스와 전혀 상관없이 운용할 수 있다.
TUV-certified를 이미 보유하고 있기 때문에 개발 시간, 비용 등을 굉장히 줄일 수 있다.