가장 최신의 OPC UA 사양 패밀리인 OPC UA Safety는 OPC UA 네트워크에서 세이프티 통신을 수행한다. 우리는 B&R의 세이프티 기술 제품 관리 책임자인 프란츠 카우플레트너(Franz Kaufleitner)와 함께 새로운 표준이 무엇을 제공하는지, 그리고 그것이 B&R의 openSAFETY 기술에 어떤 영향을 미치는지 알아 보았다.
(사진) 프란츠 카우플레트너(Franz Kaufleitner), B&R의 세이프티 기술 제품 관리 책임자
B&R은 openSAFETY를 통해서 이미 개방형의 버스에 구애받지 않는 세이프티 표준을 제공하고 있습니다. OPC UA Safety와 어떤 차이가 있나요?
Franz Kaufleitner: 이들 세이프티 통신 표준은 모두 블랙 채널(black channel) 원리를 기반으로 합니다. OPC UA Safety가 모든 선도적인 자동화 공급업체를 대표하는 조직인 OPC 파운데이션에 의해 지정되었다는 것이 다릅니다. 이들은 모두 공급업체에 구애받지 않는 OPC UA 통신 표준을 준수하며, OPC UA Safety도 마찬가지입니다.
OPC 파운데이션의 사양은 어떤 이점을 제공하나요?
Franz Kaufleitner: 국제적으로 인정된 세이프티 프로토콜에 대한 오랜 요구가 마침내 받아들여진 것입니다. OPC 파운데이션은 공동의 목표를 추구하기 위해 다양한 제조업체 그룹을 모았습니다. 새로운 표준은 석유&가스, 해양과 같은 특수 분야를 포함하여 디스크리트 및 프로세스 제조의 요구사항을 모두 포함합니다. 이는 기술의 글로벌 수용을 보장하는 매우 중요한 측면입니다.
B&R이 OPC UA Safety를 채용하고 있다면, 기존 openSAFETY는 어떻게 되나요?
Franz Kaufleitner: B&R은 계속해서 openSAFETY 기술을 개발하고 제공할 것입니다. OPC UA Safety와 공존하며, 이 둘은 상호 보완적입니다. B&R 고객은 기존 기계에서 openSAFETY를 계속 사용하면서, 라인 레벨의 세이프티 통신에는 OPC UA Safety를 사용할 수도 있습니다. 어떻게 보면, 입증된 openSAFETY 애플리케이션에 대해 OPC UA Safety 업그레이드를 받는다고 할 수 있습니다.
그 공존은 실제로 어떤 모습을 하게 되나요?
Franz Kaufleitner: 두 기술은 모두 블랙 채널 원리를 기반으로 합니다. 따라서 B&R 시스템에서는 openSAFETY와 OPC UA Safety 모두 동일하고 입증된 POWERLINK와 TSN을 통한 OPC UA (OPC UA over TSN) 네트워크 리소스를 사용합니다. 결정적인 것은 모든 애플리케이션이 B&R의 SafeLOGIC 컨트롤러에서 함께 제공된다는 것입니다. 두가지 세이프티 프로토콜이 모두 우리의 세이프티 컨트롤러 상에서 구현되기 때문에 동시에 동일 디바이스에서 openSAFETY나 OPC UA Safety를 통해 쉽게 통신할 수 있습니다. 기계나 플랜트의 운영에 있어서는 어떤 세이프티 프로토콜을 사용하는지에 차이가 없습니다. 이는 소프트웨어 개발에서도 마찬가지입니다.
openSAFETY와 OPC UA Safety가 블랙 채널 원리를 기반으로 한다고 했습니다. 이것이 정확히 무슨 의미인가요?
Franz Kaufleitner: 세이프티 통신은 항상 두 개의 세이프티 노드 사이에서 이루어집니다. OPC UA Safety나 OpenSAFETY에 관계없이 세이프티 프로토콜은 노드가 안전하게 데이터를 교환할 수 있도록 합니다. 이러한 세이프티 프로토콜의 특성은 데이터 전송중에 발생할 수 있는 모든 오류를 감지한다는 것입니다. 예를들어 데이터 손실을 식별하는 한가지 방법은 시간 모니터링입니다. 오류가 발생하면 수신 노드는 일반적으로 데이터를 0으로 설정하여 애플리케이션을 안전 상태로 전환합니다.
오류가 감지되지 않을 확률은 IEC 61784-3 표준에서 요구하는 임계값보다 훨씬 낮습니다. 그렇기 때문에 POWERLINK 또는 TSN을 통한 OPC UA와 같은 전송 레이어는 안전성 평가에서 고려되지 않으며, 라우터 및 스위치와 같은 네트워크 인프라도 고려되지 않습니다. 이러한 컴포넌트는 세이프티 프로토콜이 모든 오류를 감지하기 때문에 기계를 안전하게 유지합니다. 따라서 전송 레이어를 블랙 채널 레이어라고 합니다.
OPC UA Safety는 서로 다른 제조업체의 기계들이 서로 안전하게 통신할 수 있도록 개발되었습니다. 그 중에서 가장 어려웠던 부분은 무엇이었나요?
Franz Kaufleitner: M2M(machine-to-machine) 세이프티 통신과 관련하여 세가지 주요 고려사항이 있습니다. 첫번째 문제는 어드레스 충돌입니다. 각각 비상 정지 기능이 있는 20개의 동일한 로봇이 있는 생산 라인을 상상해 보십시오. 로봇에서 비상 정지 기능은 어드레스로 식별됩니다. 이를 #01이라고 합시다. 모든 로봇이 동일하게 구성되어 있고, 커미셔닝 중에 애플리케이션 프로그램을 수정하면 안되기 때문에 생산라인은 어드레스 #01로부터 100까지 이어질 것입니다. 이 어드레스들이 뒤섞이지 않도록 하는 것이 중요합니다. OPC UA Safety는 각 로봇에 생성된 고유한 SafetyBaseID 식별자를 사용하여 이를 수행합니다.
(사진) B&R의 세이프티 테크놀로지 제품 관리 책임자인 Franz Kaufleitner 씨는 “OPC UA Safety와 openSAFETY는 공존할 것이며, 이 둘은 서로를 보완할 것입니다.”라고 말했다.
세 가지 주요 고려사항이 있다고 말했습니다. 다른 이슈는 무엇인가요?
Franz Kaufleitner: 두 번째 이슈는 끊김없는 사이버 보안을 구축하는 것입니다. OPC UA Safety는 OPC UA 보안 메커니즘을 사용하여 클라우드에서 센서에 이르기까지 통합 보안을 제공하는 최초의 표준입니다.
그리고 마지막으로 서로 다른 제어 시스템을 실행하는 기계들이 서로 통신할 수 있어야 한다. OPC UA Safety는 글로벌 선도 제조업체들이 지원하기 때문에 자동화 디바이스간에 데이터를 안전하게 교환할 수 있습니다.
서로 다른 제조업체의 컨트롤러가 더 많이 상호 작용할수록 안전 기능은 더욱 복잡해집니다. OPC UA Safety는 이를 어떻게 처리하나요?
Franz Kaufleitner: 핵심은 오류를 감지하고 근본 원인을 신속하게 파악하는 것입니다. OPC UA Safety는 시간초과와 같은 각 타입의 오류에 대해 표시해야 하는 진단 데이터를 정의합니다. 주어진 오류 타입에 대해 출력되는 에러 코드는 사용되는 제어 시스템에 관계없이 항상 동일합니다. 진단은 제어 제조업체가 제공하는 기존 메커니즘을 사용하거나 OPC UA를 통해 수행될 수 있으며, 이는 오류의 원인을 식별하는 프로세스를 크게 가속화합니다.
OPC UA Safety를 통해 기계제작자가 기대할 수 있는 이점은 무엇입니까?
Franz Kaufleitner: 제조업체와 자동화 공급업체 모두 소비자 행동의 급격한 변화에 대처하고 있습니다. 더 많은 온라인 주문량 외에도, 그들은 또한 증가하는 제품 다양성과 예측할 수 없는 수요 변동을 처리해야 합니다. 따라서 그들에게 필요한 것은 매우 유연하고 적응력있는 뛰어난 기계입니다. OPC UA Safety를 사용하면 이러한 기계와 함께 사용할 수 있는 완벽한 세이프티 통신 시스템을 갖추게 됩니다. 이제 안전 기술 요구사항이 다른 제조업체의 컴포넌트가 있는 기계에서도 고려될 수 있습니다. 빈번하게 변화하는 소량의 제품을 효율적이고 안전하게 생산할 수 있게 된 것입니다.
