설비 정보 수집은 스마트뷰에서도 가장 핵심적인 기능이면서 전화 상담 중 가장 빈도가 높고 충분히 이해시키지 못하는 대상입니다. 부족하지만 하기 설명 참고하시고 조금이나마 도움이 되시길 바랍니다.

OPC서버란

OPC 서버는 주로 산업현장에서 설비의 상태 감시 및 운전을 위해 설비 제어장치(주로 PLC)로부터 데이터를 수집하고 수집한 정보를 HMI와 같은 애플리케이션에서 쉽게 데이터에 접근할 수 있도록 하는 데이터 통신 중계 역할을 수행하는 미들웨어입니다. OPC 서버는 Siemens, AB, Mitsubishi, LS 등 Automation 업체에서 공급하기도 하고 KepWare와 같이 OPC 서버만을 전문으로 하는 업체들도 있습니다. 하나의 OPC 서버는 통신체계에 따른 복수의 채널과 각 채널은 다수의 장치(PLC)를 등록/연결할 수 있으며 각 장치는 여러 그룹과 이에 종속된 아날로그, 디지털, 바이트 배열을 태그로 등록할 수 있고 각 태그의 특성에 따라서 스케일, 리미트등 부가적인 설정이 가능하도록 되어 있습니다. 또한 보안을 위한 여러 가지 구성과 접근성 제어를 통해 데이터의 안전성을 제공하고 데이터의 신뢰성을 확보하기 위한 설정 기능과 로그를 제공합니다. OPC 서버는 자동화 분야에서 광범위하게 적용되어 사용되고 있지만 해당 분야 전문가가 아니면 들어보지도 못했을 정도로 일반인에게는 생소할 수 있습니다. 따라서 OPC 서버는 신뢰성, 안전성 등 일반인들이 생각할 수 있는 각가지 불안요소가 이미 검증된 시스템이라고 이해 하셔도 무방합니다. 일반적으로 OPC서버는 통신방식(프로토콜)에 따라서 드라이버별로 라이센스가 판매되기도 하고 제조사별로 지향하는 모든 프로토콜을 지원하는 통합 Suite 라이센스로도 판매되고 있습니다.

스마트뷰시스템에서 OPC서버 역할

산업현장에는 수백 수천가지의 각기 다른 제조사 및 장치들이 있고 이들 장치들은 다양한 통신체계로 서로 연결되어 운영되고 있습니다. 이렇게 복잡하게 구성된 설비로부터 정보를 수집하기 위해서 개별적인 방식으로 접근한다면 범용성, 확장성 등 여러 가지 한계에 부딪치게 되고 비용 또한 기하급수적으로 증가하는 문제가 생기게 됩니다. 이러한 문제들을 OPC 서버를 적용함으로써 말끔히 해결할 수 있고 비용 또한 합리적으로 관리할 수 있게 해줍니다. 따라서 OPC 서버를 사용하면 대상 장치가 무엇이든 어떤 프로토콜을 사용하든 해당 드라이버 라이센스만 구매하면 쉽게 연결하고 데이터를 수집할 수 있게 됩니다. 하지만 공장에 있는 모든 설비를 OPC 서버 한대로 연결할 수는 없습니다. 이유는 하나의 라인(설비그룹)은 대게 폐쇄적인 네트워크로 구성되었을 뿐만 아니라 IP 할당이 고정 형태로 운영되어 있어 여러 그룹을 하나로 묶으려면 IP/ID를 재배열하여 할당하는 엔지니어링 작업이 필요한데 이 또한 비용 문제가 발생하기도 하고 보안적인 측면에서 의심의 여지가 발생할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 제조 현장에 2개의 자동화 설비 그룹이 있고 1번 그룹은 주로 Siemens PLC로 구성된 라인이고 2번 그룹은 AB PLC로 구성된 라인이라면 1번 그룹과 2번 그룹은 서로 연결되지도 않았지만 연결할 필요성도 별로 없는 대상입니다. 이런 경우 OPC 서버는 한 대를 사용하되 네트워크 카드를 2장을 장착함으로써 통신망은 분리하되 서로 충돌이 발생하거나 간섭이 없도록 구성할 수 있습니다. 하지만 각각의 그룹에서 수집해야 할 데이터(태그)가 많은 경우라면 트래픽, 퍼포먼스, 장애 조치 등 여러 가지 측면에서 그룹별로 OPC 서버를 운영하는 게 좀 더 안전하다고 할 수 있습니다. 보안 관련해서 OPC 서버는 두 개의 랜카드를 장착하여 공용 네트워크(인트라넷)와 설비망이 물리적으로 분리될 수 있도록 구성하여 외부 접근을 제한할 수 있도록 구성되기 때문에 스마트뷰시스템 때문에 설비가 외부에 노출되는 있을 수 없다고 이해 하시면 됩니다.

그럼 OPC-Broker는 무슨역할을 할까요

OPC서버는 등록된 태그 정보를 설비로부터 지속적으로 수집하여 실시간 정보로 업데이트한 정보를 내부적으로 가지고 있으며 수신 요청(Subscribe) 한 OPC Client에 데이터를 전송하는 행위만을 연속적으로 수행합니다. OPC-Broker는 바로 OPC Client에 해당되며 수신 받고자 하는 태그를 등록하고 OPC 서버에 수신 요청하며 수신된 정보를 스마트 허브망에 연결하는 브리지 역할을 수행합니다. 따라서 OPC-Broker는 OPC 서버에 설치하여 운영되고 백그라운드 서비스로 작동하도록 되어 있기 때문에 OPC 서버와 동일한 환경에서 운전이 되고 서버가 중지되거나 재부팅 돼도 자동 실행되는 기능을 가지고 있습니다. 또한 OPC-Broker는 각각의 태그에 대한 이벤트 트리거 방식(특정 시간, 주기적, 변화, 혼합)을 결정할 수 있어 각 태그의 데이터 특성에 따라서 과도한 트래픽이 발생하지 않도록 할 수 있으며 변환비, 표준값, 상/하한 값에 따른 이벤트 설정과 데이터 DB Logging 등을 설정할 수 있어 히스토리 분석을 위한 정보를 제공할 수도 있습니다. 설비<-->OPC서버<-->OPC-Broker<-->SmartHub 이렇게 여러 단계로 구성된 모습을 보고 데이터 딜레이가 많이 발생할 거라 생각하실 것 같은데 실제 처리되는 속도는 수 msec에 불과하여 시각적으로 구분하기 어려울 정도밖에 안됩니다. 그리고 주기적, 값 변화에 따라서 해당되는 이벤트만 발생되기 때문에 데이터 트래픽도 최적화된 상태로 전송되기 때문에 실시간 트렌드와 같은 속도감 있는 정보를 바로바로 확인할 수 있습니다.

어!! 그럼 온습도나 전력,전류등 PLC에 없는 독립적인 데이터는 어떻게 수집해야 할까요?

이렇게 분산되거나 연결되지 않은 신호를 Discrete Signal이라 칭하고 이들 정보는 한 장소에 다수의 정보가 있는 경우라면 저가 PLC로 신호를 연결하고 이들 PLC를 OPC 서버로 수집하는 방식으로 합리화 할 수 있고 그렇지 않은 경우는 Smart-Node로 데이터를 수집할 수 있습니다. 첫 번째 방식은 위의 설비 정보 수집 방식과 같은 방식이지만 새롭게 망을 구성하는 것이기 대문에 분포된 신호원에 대한 효과적인 위치 선정과 구역 설정에 신경써야 비용적인 부담을 덜 수 있습니다. PLC 수집 방식은 30~50만원 부터 시작하여 접점 수량에 따라 모듈을 증설해야 되기 때문에 비용이 발생하게 됩니다만 여타의 방식보다 저렴하면서 안전성, 신뢰성 등을 확보할 수 있는 방식입니다. 참고로 10개 물류창고의 온도/습도/화재/시건 상태 정도의 데이터를 모니터링 하고자 한다면 PLC 방식 보다는 Node 방식으로 접근하는 게 저렴하고 이보다 좀 더 많은 정보 또는 시건, 환기 등 환경 제어까지 원한다면 PLC 방식으로 접근해야 효과적입니다.

Smart-Node란?

Smart-Node는 아직 제품화를 진행하지 않은 Hi-Box에 내장한 Open-frame 형태의 임베디드 IOT장치 입니다. 이 장치는 소량의 신호를 연결하고 수집된 정보를 SmartHub 망에 바로 데이터를 올릴 수 있도록 구성되었으며 용도에 따라서 입/출력을 가변적으로 구성하고 그에 맞게 Firmware를 수정하여 사용할 수 있는 장치입니다. 기본적인 통신은 WiFi이고 Ethernet도 확장 가능하며 옵션으로 LTE, Lora도 지원 가능하여 광범위하게 분산된 소량의 신호를 허브망에 쉽게 연결할 수 있습니다.

맺는 말

위 내용으로 개괄적인 구성 방법, 데이터 흐름, 보안등 일반적인 의문 사항들은 이해 하셨을 거라 생각하지만 그래도 막상 실행에 대입하기엔 설명이 좀 부족하리라 생각합니다. 그리고 스마트 뷰 시스템의 핵심 기술 요소인 스마트 허브는 공개적인 설명이 제한적이지만 구축 협의 시 설명이 필요한 경우 가능한 범위에서 적극 설명 드리도록 하겠습니다.