openSAFETY, OPC UA와 만나다

안전한 라인 자동화

인더스트리(Industry) 4.0은 모듈화되고, 유연성을 갖춘 생산 라인을 요구한다. 이러한 특성은 기능적 제어 수준에서는 성공적으로 구현되고 있는 반면에, 생산 라인 수준의 안전 기술에서 비교할 수 있는 유연성 수준을 달성하는 것은 지금까지 극복할 수 없는 장애물처럼 보였다. OPC UA와 openSAFETY의 조합으로, B&R은 그러한 현실을 변화시키고 생산 라인에 대한 빈틈 없는 안전성을 제공하는 것을 목표로 한다.

“이론적으로, 상이한 공급업체로부터의 기계들을 단일 안전 네트워크에 연결시키는 것은 확실히 가능한 일입니다.” B&R의 통합 안전 제품 관리자 Franz Kaufleitner는 설명한다. “그러나 그렇게 하려면 많은 양의 공장 현장 프로그래밍이 요구됩니다.” 일단 생산 라인이 가동되고 운영되더라도, 언제든지 기기를 추가하거나, 제거하거나, 수정하려면, 다시 프로그램 작업을 수행하고 안전 어플리케이션을 재점검해야 할 것이다. Kaufleitner는 말한다. “이것은 실제 현실 세계에서 타당한 솔루션은 되지 못합니다.”

요구되는 높은 수준의 유연성
그러한 이유로 B&R은 전혀 새로운 영역의 솔루션을 열어가게 될 개념에 대해 작업하고 있다. 그것은 OPC UA 및 개방형 소스 안전 프로토콜 openSAFETY를 기반으로 하는 자체 조직된 안전 네트워크이다. 이 기술은 안전 어플리케이션을 다시 프로그래밍할 필요 없이 기계 네트워크로부터 전체 기계나 개별적 컴포넌트를 추가하거나 제거하는 것을 가능하게 할 것이다. Kaufleitner는 말한다. “자체적으로 타당성을 검사하는 생산 라인을 만드는 것까지도 생각해 볼 수 있을 것입니다.”

안전 네트워크로 하여금 안전과 보안에 대한 모든 요건을 지속적으로 충족시키면서 자체적으로 조직화할 수 있도록 하기 위해서는 구현되어야 할 몇 가지 조치가 있다. “이것은 바로 OPC UA와 openSAFETY의 특정한 장점이 효력을 발휘하는 측면입니다.”

openSAFETY, OPC UA와 만나다
OPC UA와 openSAFETY의 조합은 자동화된 생산 라인 전체를 통한 빈틈 없는 안전에 대한 B&R의 답변이다.

작동 방식
그것이 전체 기계든, 개별 부품이든, 혹은 로봇이든 새로운 기기가 기계 네트워크에 추가되면, 보안이 갖춰진 연결을 확립함으로써 OPC UA 보안 메커니즘이 시작된다. 그러면 OPC UA 검색 서비스와 서버 기능 식별자가 안전 기능을 제공하는 서버를 찾는 데 이용되고, 그 뒤를 이어 OPC UA 브라우징 서비스는 기능과 각 서버 상에서 이용 가능한 대응되는 속성을 식별한다. 이러한 방법으로, 모든 OPC UA 서버는 단 한 줄의 코드도 작성할 필요 없이 완전한 네트워크의 지도를 얻을 수 있다. Kaufleitner는 언급한다. “이 프로세스는 이미 OPC UA를 이용하여 구현될 수 있습니다.”

자동 점검
다음에는, 안전 어플리케이션이 새로운 컴포넌트가 이미 알려져 있는지, 혹은 안전성에 관해 이미 타당성이 확인된 구성과 일치하는지 여부를 점검한다. 만약 그렇다면, 그 밖에 기계 운전원이 해야 할 일은 아무 것도 없다.

만약 현저한 차이가 식별되면, HMI 어플리케이션을 통해 새로운 구성이 올바른지 여부에 대해 사용자에게 질문한다. 이 입력은 다음 번에 동일한 구성이 자동적으로 인식되도록, 저장된다.

openSAFETY는 OPC UA를 통해 어떻게 통신하는가?

응답 시간 시험
“여기에서 openSAFETY가 활약하게 됩니다.” Kaufleitner는 설명한다. 각 컴포넌트는 구성의 타당성을 점검한다. “이 프로세스는 기계가 기동될 때 일반적으로 수행되는 점검과 동일합니다.” 여기에는 각각의 안전 기능의 신뢰할 수 있는 실행을 보장하는 데 응답 시간과 싸이클 타임이 충분히 빠른지 여부의 시험이 포함된다. 이러한 점검이 완료되면, openSAFETY를 통한 안전 관련 프로세스 데이터의 교환이 시작되고 생산 라인은 운전을 재개할 수 있다.

자동적인 장치의 반응

안전 생산 라인 자동화 구현에 대한 최소 요건으로써, 각 장치는 openSAFETY의 비상 정지(E-stop) 프로필을 충족시킬 필요가 있다. 비상 정지 버튼을 누려면, openSAFETY 네트워크의 모든 장치는 자동적으로 통지를 받는다. 이들은 각각 독립적으로 비상 정지 상태에 들어갈 것인지 혹은 운전을 계속하는 것이 가능한지를 결정한다. “예를 들어 어떤 사건이 상이한 비상 정지 구역에 영향을 미친다면 비상 정지 상태가 될 것이다.”

기계나 생산 라인의 개별 컴포넌트가 이웃들과 직접 통신하도록 허용하는 선형 프로필이 현재 개발되고 있다. 한 기계 컴포넌트가 안전 상태에 들어가면, 그의 인접한 이웃들은 자신들도 안전 상태에 들어가야 하는지 혹은, 감소된 속도로, 지속적으로 운전을 계속할 수 있는지를 자율적으로 결정한다. Kaufleitner는 말한다. “전체 생산 라인에 걸친 모든 컴포넌트가, 상위 시스템이나 운전원으로부터의 개입 없이 상호간에 통신합니다.”

openSAFETY, OPC UA와 만나다
openSAFETY는 OPC UA 발행자-구독자 모델을 이용하여 데이터를 교환한다.
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