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t.i사례_-_제조자동화에_혁명을_가져오다 [2015/11/05 15:30] wikiadmin 만듦 |
t.i사례_-_제조자동화에_혁명을_가져오다 [2015/11/05 15:35] (현재) wikiadmin |
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| - | 결정론적 전달 | + | ===== 결정론적 전달 ===== |
| 충돌 감지와 재전송에 의지하는 패킷 전송과 함께, 전통적인 이더넷은 특정한 타임프레임에 의존하지 않는 비결정론적인 전달 메커니즘을 제공한다. 그러나 장비간의 패킷 통신은 결정론적으로 작동해야 하며 좁게 정의된 시간 제한을 가져야 한다. 예를 들어, 벨트에 의해 움직이는 조립 라인의 모터들은 종종 생산라인의 센서에 의한 시간에 따른 투입 조화를 이루며 행동해야 하고, 그렇지 않으면 전체 생산 라인의 흐름이 붕괴될 수 있다. 산업 이더넷이 결정론적 전달을 요구하기 때문에, 개발자들은 패킷 플로우와 스케쥴링을 조정하기 위해서는 특정 데이터 링크 레이어의 경계에 접근 권한이 있어야 한다. 데이터 링크 레이어에 대한 이러한 “hook”는 프로그래밍 전송이 나노초 단위로 가능하게 해야 하며 메시지가 가늠할 수 없는 지연이 없이 보내고 수신될 수 있게 해야 한다. | 충돌 감지와 재전송에 의지하는 패킷 전송과 함께, 전통적인 이더넷은 특정한 타임프레임에 의존하지 않는 비결정론적인 전달 메커니즘을 제공한다. 그러나 장비간의 패킷 통신은 결정론적으로 작동해야 하며 좁게 정의된 시간 제한을 가져야 한다. 예를 들어, 벨트에 의해 움직이는 조립 라인의 모터들은 종종 생산라인의 센서에 의한 시간에 따른 투입 조화를 이루며 행동해야 하고, 그렇지 않으면 전체 생산 라인의 흐름이 붕괴될 수 있다. 산업 이더넷이 결정론적 전달을 요구하기 때문에, 개발자들은 패킷 플로우와 스케쥴링을 조정하기 위해서는 특정 데이터 링크 레이어의 경계에 접근 권한이 있어야 한다. 데이터 링크 레이어에 대한 이러한 “hook”는 프로그래밍 전송이 나노초 단위로 가능하게 해야 하며 메시지가 가늠할 수 없는 지연이 없이 보내고 수신될 수 있게 해야 한다. | ||
| - | 시간에 구애받는 사건들 | + | ===== 시간에 구애받는 사건들 ===== |
| 산업 전반에서 많은 일들은 시간에 구애받는 경우가 많아서 데이터 처리 속도가 명시되어야 한다. 이러한 사건들에서 요구되는 정밀한 시간의 명시는 생산 프로세스의 소요 시간이 더 신경써서 정의되어야 하고, 더 높은 생산 산출로 이어져야 함을 의미한다. 결정론적인 전송 시간을 제공하는 것을 떠나서 위에 언급한 것처럼 산업 이더넷을 위한 솔루션은 특정 수의 센서로부터 데이터를 읽는 것 등 시간에 구애받는 사건의 명시가 필요하다. | 산업 전반에서 많은 일들은 시간에 구애받는 경우가 많아서 데이터 처리 속도가 명시되어야 한다. 이러한 사건들에서 요구되는 정밀한 시간의 명시는 생산 프로세스의 소요 시간이 더 신경써서 정의되어야 하고, 더 높은 생산 산출로 이어져야 함을 의미한다. 결정론적인 전송 시간을 제공하는 것을 떠나서 위에 언급한 것처럼 산업 이더넷을 위한 솔루션은 특정 수의 센서로부터 데이터를 읽는 것 등 시간에 구애받는 사건의 명시가 필요하다. | ||
| - | 더 긴 연결성 | + | ===== 더 긴 연결성 ===== |
| 제조 작업은 시간과 물리적인 상호 연결에 엄격한 요구사항을 가진다. 이더넷 거리는 노드 사이에 100미터까지 가능하며 이것은 이미 널리 사용되고 있는 Control Area Network (CAN) bus의 한계인 40미터보다 더 길다. 이더넷은 제조 공장의 요구에 맞추기 위해 이 거리를 160까지 늘렸고 다른 건물이나 외부의 장비까지도 범위에 포함시킬 수 있다. | 제조 작업은 시간과 물리적인 상호 연결에 엄격한 요구사항을 가진다. 이더넷 거리는 노드 사이에 100미터까지 가능하며 이것은 이미 널리 사용되고 있는 Control Area Network (CAN) bus의 한계인 40미터보다 더 길다. 이더넷은 제조 공장의 요구에 맞추기 위해 이 거리를 160까지 늘렸고 다른 건물이나 외부의 장비까지도 범위에 포함시킬 수 있다. | ||
| - | 안전하고 신뢰할 수 있는 토폴로지 | + | ===== 안전하고 신뢰할 수 있는 토폴로지 ===== |
| 추가적으로 공장 설비의 네트워크는 안정하고 신뢰할만한 운영을 위해 몇 가지 다른 데이터 네트워크 토폴로지의 설정이 요구된다. 예를 들어 생산 라인을 돌리던 모터는 전통적으로 라인 토폴로지에 연결되어 왔는데 모두가 마스터 제어 유닛에 의해 제어된다. 어떠한 두 모터간의 통신 두절도 제어 유닛으로부터 모든 하부 모터로 통하는 통신을 차단하고 문제점이 고쳐지기 전까지 효과적으로 전체 라인을 멈춘다. 산업 이더넷은 각 노드에 양방향의 포트가 있는 링 토폴로지를 지원하고 단방향의 패킷 충돌을 막고 잉여 데이터를 링의 다른 방향으로 동시에 흐르게 한다. | 추가적으로 공장 설비의 네트워크는 안정하고 신뢰할만한 운영을 위해 몇 가지 다른 데이터 네트워크 토폴로지의 설정이 요구된다. 예를 들어 생산 라인을 돌리던 모터는 전통적으로 라인 토폴로지에 연결되어 왔는데 모두가 마스터 제어 유닛에 의해 제어된다. 어떠한 두 모터간의 통신 두절도 제어 유닛으로부터 모든 하부 모터로 통하는 통신을 차단하고 문제점이 고쳐지기 전까지 효과적으로 전체 라인을 멈춘다. 산업 이더넷은 각 노드에 양방향의 포트가 있는 링 토폴로지를 지원하고 단방향의 패킷 충돌을 막고 잉여 데이터를 링의 다른 방향으로 동시에 흐르게 한다. | ||
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| 보통의 링 기반 운영에서 노드는 한 방향에서 오는 패킷에 반응하고 다른 방향에서 오는 잉여 패킷은 무시한다. 두 노드 사이의 링 균열에 의해 긴급한 문제가 생기면 제어 시스템은 계속 같은 데이터를 각 방향으로 균열 지점까지 보낼 수 있다. 예를 들어 생산라인에서 균열의 한쪽에 있는 모터는 여전히 오는 데이터를 수신할 수 있고 균열의 반대쪽의 모터는 여전히 반대 방향에서 오는 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 모든 모터는 계속해서 작동할 것이고 생산 라인은 멈추지 않을 것이다. 산업 이더넷은 안전성과 신뢰성이 크게 중요하지 않은 라인 토폴로지, 노드와 서브넷이 모두 중앙 시스템에 직접 연결되어야 하는 별형 토폴로지, 종속관계가 부적절할 때 사용되는 동등관계의 배열을 지원한다. | 보통의 링 기반 운영에서 노드는 한 방향에서 오는 패킷에 반응하고 다른 방향에서 오는 잉여 패킷은 무시한다. 두 노드 사이의 링 균열에 의해 긴급한 문제가 생기면 제어 시스템은 계속 같은 데이터를 각 방향으로 균열 지점까지 보낼 수 있다. 예를 들어 생산라인에서 균열의 한쪽에 있는 모터는 여전히 오는 데이터를 수신할 수 있고 균열의 반대쪽의 모터는 여전히 반대 방향에서 오는 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 모든 모터는 계속해서 작동할 것이고 생산 라인은 멈추지 않을 것이다. 산업 이더넷은 안전성과 신뢰성이 크게 중요하지 않은 라인 토폴로지, 노드와 서브넷이 모두 중앙 시스템에 직접 연결되어야 하는 별형 토폴로지, 종속관계가 부적절할 때 사용되는 동등관계의 배열을 지원한다. | ||
| - | 호환 가능한 기술의 필요성 | + | ===== 호환 가능한 기술의 필요성 ===== |
| 마지막으로, 산업 이더넷을 지원하기 위한 결합된 회로 솔루션은 실용적인 적용을 위해 몇 가지 특징을 제공한다. 산업 시스템에는 100개가 넘는 네트워크 프로토콜이 있으며 그중 다수는 연속된 네트워크 프로토콜에 기반한 기준을 따른다. 29개의 프로토콜은 이더넷 기반이며 위에 언급했던 몇가지 이슈를 다루기 위해 어느 정도의 고유 공학이 내재해있다. | 마지막으로, 산업 이더넷을 지원하기 위한 결합된 회로 솔루션은 실용적인 적용을 위해 몇 가지 특징을 제공한다. 산업 시스템에는 100개가 넘는 네트워크 프로토콜이 있으며 그중 다수는 연속된 네트워크 프로토콜에 기반한 기준을 따른다. 29개의 프로토콜은 이더넷 기반이며 위에 언급했던 몇가지 이슈를 다루기 위해 어느 정도의 고유 공학이 내재해있다. | ||
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| 지금까지 고유 프로토콜과 경쟁하는 것은 전자제품의 통제에 산업 이더넷을 더하는 것이 독립된 모듈 또는 컨트롤러로부터 독립적인 FPGA나 ASIC 을 요구함으로써 시스템의 크기, 비용, 필요한 전력을 높인다. TI의 AM335x “Sitara” 마이크로프로세서(Figure 2)는 산업 이더넷을 위한 코어와 주변부, 플렉서블 하드웨어 지원을 하나의 디바이스에 결합함으로써 이 문제를 해결했다. 높은 성능과 결합 때문에 마이크로프로세서로 분류되었지만 AM335x는 마이크로컨트롤러 유닛에의 사용편의성을 제공한다. 이 디바이스의 특징은 결합된 Industrial Communication Subsystem (ICSS)이며, 이것은 TI의 결정론적 전달을 위한 고속 네트워크 통신 분야의 전문성으로부터 도움을 받고, 서로 다른 레가시 프로토콜과 고유 프로토콜의 보완을 위해 개방된 지적 재산을 제공한다. | 지금까지 고유 프로토콜과 경쟁하는 것은 전자제품의 통제에 산업 이더넷을 더하는 것이 독립된 모듈 또는 컨트롤러로부터 독립적인 FPGA나 ASIC 을 요구함으로써 시스템의 크기, 비용, 필요한 전력을 높인다. TI의 AM335x “Sitara” 마이크로프로세서(Figure 2)는 산업 이더넷을 위한 코어와 주변부, 플렉서블 하드웨어 지원을 하나의 디바이스에 결합함으로써 이 문제를 해결했다. 높은 성능과 결합 때문에 마이크로프로세서로 분류되었지만 AM335x는 마이크로컨트롤러 유닛에의 사용편의성을 제공한다. 이 디바이스의 특징은 결합된 Industrial Communication Subsystem (ICSS)이며, 이것은 TI의 결정론적 전달을 위한 고속 네트워크 통신 분야의 전문성으로부터 도움을 받고, 서로 다른 레가시 프로토콜과 고유 프로토콜의 보완을 위해 개방된 지적 재산을 제공한다. | ||
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| + | 자동화 장비에 단일 칩 마이크로프로세서의 산업 이더넷 솔루션이 가져온 혁신은 과장하기 어렵다. 이전에 제어 전자공학 기술이 보드 위에서 이루어졌다면 지금은 센서나 실행기 같은 작은 장비의 내부에도 포함될 수 있다. 이 디바이스는 기존에 다양한 칩에 사용 가능했던 솔루션의 비용의 작은 부분이다. 비록 전력의 실질적인 절약은 공장 자동화를 가능하게 하는 추가적인 전자기기 제어에서 비롯될 것이나 AM335x의 전력 요구량은 7 밀리와트 정도로 낮다. | ||
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| + | 더 작고, 덜 비싼 제어와 하이엔드 통신은 programmable logic controllers (PLCs), human machine interfaces (HMI), 산업용 드라이브와 센서, 공정과 시야 센서와 같은 주요 장비를 포함한 모든 기계에 가능해질 것이다. 제조업자들은 지금까지 그래왔던 것보다 더 많은 기능을 자동화 할 수 있을 것이며 생산을 더 빠르게, 더 유연한 생산량과 더 안전하고 신뢰성있는 프로세스를 통해 할 수 있다. | ||
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| + | 공장 바깥에서는 많은 적용이 일어나고 있다. 산업 이더넷은 속도, 신뢰성, 안전과 거리 등을 포함한 고려 사항이 많은 선적용 선박, 기차, 트럭 등의 큰 용량의 운송수단에게 소구한다. 거리는 고려 요소가 아닌 자동차에서도 속도와 신뢰성 때문에 산업 이더넷은 CAN과 같은 기존의 네트워크를 대체하고 있다. 자동차의 네트워크에 더 많은 모니터링 정보와 제어 정보가 전달될수록 더 많은 와이어와 기계적인 연결이 제거되어 차량이 더 가볍고 연료효율이 높게 만들 수 있다. | ||
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| + | 산업 이더넷은 큰 규모의 설치산업에도 적용사례를 가지고 있다. 전형적인 테마파크를 예로 들면, 전기적 통신을 필요로 하는 노드가 수만 개가 있고, 카지노를 가진 큰 호텔의 경우에도 비슷한 수의 연결이 있다. 변전소와 산업용 공급 시설의 스마트 그리드 통신도 전력 과부하의 예방과 탈중앙화된 신재생에너지 설치로 더 나은 에너지 분배를 이룰 수 있다. | ||
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| + | 발전된 센서들은 정교한 환경 상호작용과 기능성의 확대를 위해 TI의 기술에 의한 무선 센싱 노드를을 제공하기 위해 이러한 장비에 부착되고 있다(하지만 산업 이더넷에 의한 신뢰성 담보는 되지 않는다). 스마트팩토리들은 TI의 반도체 기술 발전에 기반한 산업 이더넷 적용의 한 사례일 뿐이다. | ||
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| + | 산업 자동화의 새 시대가 정말로 혁신이건, 아니면 혹자들이 말하듯 그저 단순히 진화적인 발전이건, 산업 자동화가 장비 통신에 중요한 새 지평을 열고 있는 것은 사실이다. 산업 이더넷을 사용함으로써 공장들은 산출물의 양과 종류를 늘리고, 더 안전하고 에너지 효율적으로 운영할 수 있다. 운송수단, 자동차 시스템, 전력 분배와 건설 등의 다른 분야 또한 같은 통신 기술로 이익을 얻고 있다. 산업 통신이 혁신적인 속도로 발전할 때 TI 기술은 가속도를 더하고 있다. | ||
