PC기반 제어 자동화 업체인 독일 Beckhoff 사의 국내 대리점인 트라이텍(대표 유기석)이 지난 8월 25일(금), 자사 회의실에서 ‘IoT 및 스마트 팩토리를 위한 Beckhoff 솔루션’이란 주제로 기자간담회를 개최했다.

이날 행사에는 Beckhoff의 아시아지역 8개국 세일즈를 담당하는 Joshua Alexander Rusdy 세일즈 매니저가 참석해, 스마트 팩토리 및 인더스트리 4.0, IIoT를 위한 솔루션과 새로운 자동화 기술에 대해 발표하고, 기자들의 질의에 응답했다.

 

조슈아 매니저는 행사를 통해, Beckhoff는 오래 전부터 소프트웨어 중심으로 기술을 발전시켜온 기업이며, 자사의 PC기반 제어가 인더스트리 4.0이나 IIoT를 구현하는데 적합한 기술이라는 점을 역설했다.

 

또 이와 함께, 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어 및 하드웨어 두 가지 모두를 집중적으로 개발해 시장을 선도하고 있는 Beckhoff야말로 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리를 주도해 나갈 수 있는 핵심기업임을 강조했다.

 

취재 최교식 기자 cks@engnews.co.kr

 

 

Beckhoff, 2000년에서 2016년까지 연간 15%의 성장률 기록

 

Joshua 씨에 따르면, Beckhoff는 지난 2000년부터 2016년까지 연간 15%의 성장율을 기록했으며, 지난 2015년 에는 620밀리언 유로의 매출을 달성, 전년대비 22%라는 괄목할 만한 성장을 달성했다. 지난 2016년에는 679밀리언 유로의 매출을 달성, 전년대비 9.5%의 성장을 기록했다. 2015년과 2016년의 평균성장율은 무려 14.8%에 달한다.

2016년 지역별 매출현황을 보면 독일이 전체매출의 29.6%를 차지해 가장 큰 비중을 보이고 있고, 전년대비 13.8%의 성장을 기록했다. 그다음으로 높은 비중을 차지한 지역은 독일을 제외한 EMEA(유럽, 중앙아시아, 아프리카) 지역으로 Beckhoff 매출의 32%를 차지했고 전년대비 성장률은 15.8%다.

 

그다음은 아시아·태평양지역으로 Beckhoff 전체매출의 18.9%를 차지했으며, 성장률은 -17.0%. 미주지역은 9.7%의 점유율에 전년대비 0.6%의 성장을 달성했다. 아시아태평양 지역의 주요 시장은 전력소비와 풍력 및 태양열과 같은 신재생에너지로, 지난해 일시적인 침체를 보이다가, 올해 9월을 기준으로 했을 때 또다시 괄목할 만한 증가세를 보이고 있다.

 

 

<신제품 소개>

 

이날 지난해와 올해에 걸쳐 출시된 신제품 및 기술이 소개 됐다. 이날 소개된 신제품은 기존 Beckhoff의 가장 작은 IPC인 C6905 크기의 1/3에 불과한 C6015 초소형 IPC와, 12개의 코어 처리능력을 제공하는 CX20x2 임베디드 PC, 온도나 에너지, 진동을 하나의 플랫폼에서 측정하고 모니터링 할 수 있는 측정 터미널, 전력선과 통신선을 일체화시킨 EtherCAT P 등이다.

 

 

비용이나 공간제약이 있는 고객 및 어플리케이션에 효과적인 초소형 IPC C6015

Beckhoff는 PC 기반 제어기술 30주년을 맞이하여, 새로운 세대의 산업용 PC를 선보였다.

우선, 새로운 초소형 C6015 산업용 PC는 기존 Beckhoff의 가장 작은 IPC인 C6905 크기의 1/3에 불과한 것이 특징으로, 자동화, 시각화 및 통신작업은 물론, EtherCAT 기반 애플리 케이션에서도 사용할 수 있도록 설계됐다.

 

이 C6015 멀티코어 IPC는 저렴하면서 82×82×40㎜의 콤팩트한 크기로 제작되어, 비용이나 공간제약이 있는 고객 및 어플리케이션에 효과적이다. 이 PC는 Beckhoff의 가장 저렴한  PC인 x86 PC보다 훨씬 저렴하기 때문에, 중소 규모 어플리케이션에서의 자동화, 시각화 및 시스템 전반의 통신을 최소한의 설치 공간으로 비용 효율적으로 구현할 수 있다는 것이 특징이다.

 

따라서 C6015는 지금까지 PC기반제어 기술이 사용되지 않았거나, 마더보드가 일반적으로 고가의 맞춤 솔루션으로 통합되는 경우에 사용될 수 있다. 최대 4개의 프로세서 코어를 갖춘 통합 Intel Atom의 컴퓨팅 성능이 포함된다.

 

 

12개의 프로세서 코어가 탑재된 새로운 임베디드 PC CX2072

새로운 임베디드 PC인 CX2072는 12개의 프로세서 코어가 탑재되어 있으며, 기존 EPC와 동일하게 DIN-Rail에 부착이 가능하고, I/O를 직접 장착할 수 있다.

조슈아 매니저는 Beckhoff는 마더보드를 직접 제작하고 있기 때문에, 고객의 장기적인 사용을 보장하고, 커스터마이징이 가능하다는 점을 강조했다.

 

 

모듈식 EtherCAT 터미널 시스템에 직접 통합될 수 있는 측정 터미널

새로운 측정 터미널은 23°C 에서의 100ppm 측정 정확도, 1㎲ 이하의 정확한 동기화, 그리고 초당 최대 50,000개 샘플링의 높은 샘플속도로 고품질 데이터 획득을 구현하는 것이 특징이다.

 

PC 기반 제어를 위한 최첨단 측정기술을 구현하는 이 제품은 모듈식 EtherCAT 터미널 시스템에 직접 통합될 수 있다.

 

 

프로세스 기술 및 자동화를 결합한 폭발방지 통합시스템 출시

지난해 Beckhoff는 프로세스 기술 및 자동화를 결합한 폭발방지 통합시스템을 출시했다. 여기에는 안전성이 검증된 콤팩트한 I/O가 포함이 된다. 이 새로운 I/O는 Ex Zone 0 내 필드장치와 직접 연결되는 새로운 EtherCAT 터미널이다.

새로운 ELX 시리즈의 EtherCAT 터미널은 100가지 이상의 다양한 신호 유형을 지원하며, 500개의 버스터미널과 30가지의 버스 시스템(Bus System)을 지원한다.

이 제품을 통해 Beckhoff는 폭발방지 요구사항을 위한 시스템 통합 솔루션을 제공한다. 다양한 방폭 구성요소는 Zone 0/20까지의 위험한 구역에서 배리어프리(barrier-free) 솔루션을 가능하게 한다.

 

Beckhoff 제품에는 안전성이 검증된 인터페이스를 갖춘 ELX 시리즈의 EtherCAT 터미널 외에도, Ex Zone 2/22에서 사용하기 적합한 새로운 Control Panel 및 Panel PC, 프로세스 기술에 특화된 다양한 인터페이스를 갖춘 TwinCAT 제어 소프트웨어가 포함되어 있다.

 

 

최대 100미터 거리에 위치한 Panel PC에 화면을 전송할 수 있는 CP-Link4 기술

 

Beckhoff에서는 PC의 화면과 마우스 및 키보드 동작을 이더넷을 통해 여러 호스트 PC로 전송하는 기술인 CP-Link4를 제공하고 있는데, CP-Link4는 Beckhoff에서 제공되는 멀티 터치 Panel PC와 연결될 수 있으며, 최대 100미터 거리 에 위치한 Panel PC에 화면을 전송할 수 있다. 또한, 단일 케이블(Single Cable)로 연결될 수 있어서, 케이블뿐만 아니라 설치비용도 줄일 수 있다.

화면은 윈도우 OS를 기반으로 하는 하나 이상의 Panel PC로 이더넷을 통해 전송되는데, 단일 데스크탑, 다중 데스크탑, 확장 데스크탑 기능과 함께, LCD 모니터를 위한 고화질의 디지털 인터페이스인 DVI(Digital Visual Interface)와 USB 2.0, 파워서플라이가 지원된다.

 

1. Ultra-Compact IPC C6015는 기존에 가장 작은 Beckhoff 캐비닛 PC의 1/3 크기에 불과하다. 2. 새로운 측정 터미널  3. 새로운 ELX 시리즈의 EtherCAT 터미널은 Zone 0/20까지의 위험 지역 내 위치한 필드장치와 직접 연결이 가능하다. 4. CP-Link4는 멀티 터치Panel PC와 연결될 수 있으며, 단일 케이블로 연결될 수 있어서, 케이블뿐만 아니라 설치비용을 줄일 수 있다.

 

 

도요타자동차, EtherCAT P의 배선절감 효과 인정, 자사 공장 내 네트워크로 EtherCAT 채택

EtherCAT P는 EtherCAT 통신 네트워크를 위해 사용 하는 통신 케이블에 전원을 함께 공급함으로써, 가격 절감과 케이블 감소를 실현한다.

지난해 도요타자동차가 자사의 공장 내 산업용 네트워크 로서 EtherCAT을 채용하기로 발표하면서 화제를 모으기도 했는데, 하나의 케이블로 통신뿐만 아니라, 전원공급까지 가능 하게 하는 EtherCAT P가 EtherCAT 채택의 중요한 이유가 된 것으로 알려졌다.

 

도요타는 EtherCAT P로 실현가능한 배선절감은 토요타가 추진하고 있는 Lean 생산 및 TPS(Toyota Production System 토요타생산방식) 등의 방향성과 일치한 다고 밝히고, 무엇보다 케이블이 줄어들게 되면 고장을 줄일 수 있게 되어, 기기 및 공장의 가동율을 높일 수 있다는 점을 높게 평가한 것으로 알려졌다.

 

 

인더스트리 4.0의 중심에 있는 Beckhoff, ‘it’s OWL’ 클러스트에 메이저 업체로 참여

한편, Beckhoff는 Industry 4.0과 관련한 독일정부의 ‘Hightech Strategy 2020 전략’을 실현하기 위한 ‘it’s OWL (Intelligent Technical Systems OstWestfalenLippe)’ 클러스트에 메이저 업체로 참가하고 있다.

‘it’s OWL’은 지난 2012년 German Federal Ministry of Education and Research(BMBF)에 의해 Top Cluster로 지정됐고, 독일정부의 High-tech Strategy ‘Industry 4.0’에서 지원되는 첫 주요 프로젝트인 ‘ScAut(Scientific Automation)’ 을 이끌고 있다.

Beckhoff에서는 Scientific Automation Platform 및 스마트그리드를 위한 에너지 관리, Extreme Fast Automation 이 3가지 프로젝트에 참여하고 있다.

이날 기자간담회에서는 Beckhoff의 IoT 솔루션이 비중 있게 소개가 됐다. 이날 소개된 IoT 솔루션은 Many-core PC를 비롯한 XTS, TwinCAT Analytics와 TwinCAT IoT 등이다.

 

 

<IoT 솔루션>
 

최대 64코어까지 확장이 가능한 Many-core PC, TwinCAT3를 이용해 머신러닝에 대응

한편, 최근 Beckhoff의 기술 포트폴리오 가운데 주목해야 할 대목은, 많은 CPU를 처리하는 IPC를 통해, 하나의 PC에서 PLC와 NC, 모션, 비전까지 처리할 수 있도록 기술을 전개해 나가고 있다는 점이다.

Beckhoff는 지난 2014년 36개의 멀티코어를 지원하는 IPC ‘C6670’을 출시했는데, 이 C6670은 최근 CPU가 최대 64코어까지 확장이 가능하도록 성능이 향상됐다. 멀티 코어를 지원하는 TwinCAT3를 이용하면, 모션을 비롯해 비전까지 하나의 PC에서 운영이 되며, 제어에 필요한 모든 기능을 수행할 수 있는 강력한 성능을 발휘한다.

TwinCAT이 연결된 하나의 멀티 코어 PC로 머신과 로봇, 시퀀스, 비전, 측정까지 처리가 가능하며, 이 컨트롤러 한 대로 라인 전체, 경우에 따라서는 공장전체를 제어하는 것이 가능 하다는 것이 핵심 경쟁력.

TwinCAT은 멀티코어의 지원뿐 아니라, 자유롭게 프로 그래밍 언어를 선택할 수 있고, 프로그래머에게 가장 익숙한 Visual Studio 환경을 제공한다. 또한, Industry 4.0의 핵심적인 기능인 네트워킹과 통신을 완벽하게 지원한다.

조슈아 매니저는 이날 Beckhoff의 새로운 Many-core PC는 업계에서 예를 찾아 볼 수 없는 고성능의 산업용 PC라고 강조하고, 이 Many-core PC를 리얼타임 제어에 사용할 수 있는 소프트웨어인 TwinCAT3와 조합해서 사용하게 되면 머신러닝도 가능하다고 설명, 데이터의 수집과 분석 등, 데이터 마이닝에 대응하는 C6670의 고성능을 피력했다.

 

64개의 멀티코어를 지원하는 IPC ‘C6670’. TwinCAT3를 이용해 하나의 PC에서 PLC와 NC, 모션, 비전까지 처리할 수 있다.

 

 

다품종소량 생산방식을 충족시키는 리니어 이송 시스템 ‘XTS’

Beckhoff의 XTS는 로터리 방식과 리니어 방식의 두 가지 드라이브의 원리의 이점을 결합한 새로운 리니어 이송 시스템 으로, 로터리 모터를 적용하기 어려운 어플리케이션에 리니어 시스템의 이점을 활용할 수 있다.

XTS는 이동자(Mover)의 개별제어로 여러 공간에서 동시에 사용할 수 있는 새로운 방식의 기능을 가능하게 하며, 이동자는 전체 경로를 자유롭게 움직일 수 있고, 이동자는 모두 독립적인 개별제어가 가능하다. 또, XTS는 직선과 곡선으로 된 원형으로 구성되어 소재를 이송하기 때문에, 효율적으로 공간을 활용할 수 있다.

특히, XTS는 최대 속도 4m/s, 위치 정밀도 ±0.025㎜, 반복 정밀도 10㎛ 이내에서 동기제어가 가능하다. 완벽한 PC 기반 제어로 별도의 서보 드라이브 및 인터페이스가 없이, 멀티코어를 활용한 최대 50㎲의 정주기를 제공하는 TwinCAT과, 100㎱ 이내의 전체 통신 네트워크 Jitter를 보장하는 EtherCAT 통신으로 완벽한 실시간 모션 제어가 이루어진다.

Beckhoff는 올해 하노버 메세에서 스토보리 로봇과 쿠카 로봇을 XTS와 연결한 데모를 선보였다. TwinCAT이 연결된 하나의 멀티 코어 PC로 XTS와 로봇, 시퀀스, 비전, 측정까지 커버하는 데모가 구동이 됐는데, 이것은 PC의 코어가 각각 XTS와 로봇, 시퀀스, 비전, 측정에 할당되어 동기제어를 하는 것을 보여주는 것이다.

2017 하노버 전시회에서 선보인 스마트 팩토리/Industry 4.0 관련 데모 시스템에서는 XTS의 리니어 이송시스템을 기반으로 여러 공정들로 나누어져 있으며, 현장의 상태(온도, 진동, 에너지 등) 데이터는 물론, 생산물의 생산량 및 장비의 운전 상황들이 실시간으로 클라우드 시스템으로 전송이 되고, 클라우드 시스템으로 전송된 데이터는 분석기술을 통해 설비의 운전 상태를 분석하는데 이용되는 것을 보여줬다.

 

또한, 이렇게 수집된 데이터는 사용자의 VR 기기를 통해 장비의 모든 운전 상태 및 생산량을 모니터링하거나 생산량 및 속도를 임의로 조절할 수 있도록 구성됐다.

XTS 시스템 구성을 통해, 기존 기계적인 이송시스템에서 요구되는 별도의 모니터링 시스템을 갖출 필요 없이, XTS 시스템 자체가 생산 공정을 진행하면서, 모든 생산 데이터 및 상태를 상위시스템으로 전송할 수 있게 된다는 점에 주목할 필요가 있다.

여기서 더 나아가 Beckhoff는 최근, IP69K라는 높은 내환경성 기준을 만족시키는 XTS 시스템을 선보였다. 이 신제품은 물이나 먼지가 많은 환경에서도 동작하며, 과산화수소로 소독 해야 하는 공정이나 고압세정을 해야 하는 가혹한 환경에도 견딜 수 있다.

 

식품이나 약품현장에서는 잡균이 번식하지 않도록 과산화수소로 소독하는 등의 위생기준을 충족시킬 필요가 있었는데, 지금까지는 IP65 대응의 모듈밖에 없었기 때문에, 대응을 할 수 없는 경우가 있었다. 그러나 이 제품은 IP69K까지 대응할 수 있기 때문에, 이러한 니즈에 대응할 수 있게 됐다. 고무의 패킹을 밀착시킴으로써 시스템이 밀봉, 밀폐되기 때문에 완전한 방수방진이 실현된다.

 

식품 및 제약 산업에서도 적용이 가능한, 스테인리스 재질로 제작된 IP69K 규격의 XTS

 

 

IoT를 위한 TwinCAT 솔루션 ‘TwinCAT Analytics’와 ‘TwinCAT IoT’

 

Beckhoff에서는 Industry 4.0과 IoT를 위한 TwinCAT 솔루션을 새롭게 제공하기 시작했다. Beckhoff의 모든 제어 시스템이 마이크로소프트와 아마존 클라우드 및 Beckhoff 클라우드 등과 같은 클라우드 시스템에 직접 연결될 수 있도록, TwinCAT Analytic와 TwinCAT IoT 제품을 출시한 것.

TwinCAT Analytics를 통해 완벽한 프로세스 데이터의 수집과 분석이 가능하며, TwinCAT IoT는 빠르고 표준화된 IoT 통신을 가능하게 한다. TwinCAT Analytics는 공정 주기로 산업 데이터를 연속적으로 기록하고, 완벽한 분석을 위한 기초자료로서 제공되며, TwinCAT IoT는 클라우드 기반 데이터 저장 및 서비스를 활성화하여 직접적인 IoT 연결을 가능 하게 한다.

AMQP와 같은 표준 통신 프로토콜을 사용해, 마이크로소프트 의 Azure나 아마존의 AWS와 같은 공용 클라우드 서비스와 연결될 수 있다. TwinCAT Analytics 는 장비에서 각 태스크 사이클마다 현재 상태를 데이터베이스에 저장할 수 있고, TwinCAT IoT 통신 프로토콜에 의해 데이터를 클라우드 시스템에 넣을 수 있다.

 

클라우드 시스템을 통해 TwinCAT Analytics PLC 라이브러리에서 온라인 또는 오프라인으로 장비의 상태 분석이 가능하며, 이를 통해, Beckhoff의 제어 시스템은 Industry 4.0과 IoT 구현을 위한 완벽한 연결성을 제공할 수 있다.

조슈아 매니저는 이날 클라우드 서비스를 위한 Publisher- Subscriber 개념에 대해 설명하고, 클라우드 서비스에서 Publisher-Subscriber 개념이 제공하는 이점을 피력했다.

전통적인 클라이언트-서버 메커니즘에서는, 클라이언트는 서버에 정보를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다. 따라서 많은 수의 노드가 있는 네트워크에서는, 트래픽이 기하급수적 으로 증가하고 시스템의 성능을 저하시킨다.

그러나 Publisher-Subscriber 개념에서는, 서버가 네트 워크에 데이터를 전송(Publish)하고 모든 클라이언트는 데이 터를 수신(Subscribe)할 수 있다. 즉, 1 대 다수와 다수 대 다수 통신을 허용한다. 서버는 그의 데이터를 네트워크에 전송 (Publish)하고, 모든 클라이언트는 이 정보를 수신(Subscribe) 할 수 있게 됨으로써, 자원 집중적인 클라이언트와 서버 사이의 영구적인 연결 필요성을 제거한다.

이 Publisher-Subscriber 개념은 OPC UA 규격의 중요한 새로운 기능으로, Beckhoff에서는 OPC UA의 Publisher와 Subscriber의 개념을 도입하여 OPC 기술을 확장시키고, 상위 클라우드와의 원활한 연결을 위해 AMQP 또는 MQTT 등의 기능을 지원하고 있다.

Beckhoff에서는 TwinCAT IoT 제품군을 확장해 모바일 기기와의 손쉬운 통합과, 스마트폰 앱을 제공하고 있다.

TwinCAT IoT 제품군으로는 TF670x IoT Communication을 비롯해서, TF671x IoT Functions, TF672x IoT Data Agent, TF6730 IoT Communicator, TF6735 IoT Communicator App 등이 있다.

TF670x IoT Communication은 MQTT 및 AMQP를 통해 Publishe와 Subscribe 데이터를 교환하며, TF671x IoT Functions은 마이크로소프트의 애저나 아마존의 AWS와 같은 Public Cloud Service와의 연결을 손쉽게 해준다.

TF672x IoT Data Agent는 클라우드 연결을 위한 게이트 웨이로, 프로그래밍 없이 컨피규레이션으로 쉽게 실행이 되는 것이 특징.

TF6730 IoT Communicator는 모바일 기기와의 손쉬운 통합을 제공하고, TF6735 IoT Communicator App은 TF6730을 위한 스마트폰 앱이다.