[인더스트리뉴스 최종윤 기자] ‘시스템 이중화는 왜 필요할까?’

산업용 네트워크는 산업 분야 및 특정 애플리케이션별로 자동화 시스템의 안정성과 가용성에 각각 다른 조건을 요구한다.

요구조건이 많을수록 이중화라는 키워드는 더욱 중요하다.

개별 시스템 구성에서 오류가 발생하더라도 시스템은 중단없이 계속 작동할 수 있도록 해야 하기 때문이다. 이중화 구조로 추가 가용성을 확보해야 한다는 뜻이다.

산업용 통신 및 자동화 분야의 선도적인 솔루션 기업 힐셔(Hilscher)가 일반적인 이중화 메커니즘, 특히 S2 시스템 이중화에 대해 알아야 할 사항과 이를 PROFINET 네트워크에서 구현하기 위한 방안을 제시했다.

PROFINET의 이중화 메커니즘

먼저 PROFINET S1은 특수 이중화 구성이 아니다. 하나의 IO 장치에는 하나의 컨트롤러와 통신 관계를 설정할 수 있는 PROFINET 인터페이스로 구성된다.

S2 이중화는 IO 장치에 하나의 PROFINET 인터페이스가 있지만, 두 개의 중복 IO 컨트롤러와 최대 두 개의 통신 관계를 설정할 수 있다.

데이터는 일반적으로 주 연결을 통해 교환된다. 이 연결에 오류가 있는 경우 백업 컨트롤러를 통해 데이터 교환이 이뤄진다.

R1 이중화 구성은 IO 장치 하나에 두 개의 PROFINET 인터페이스가 있다.

각각 컨트롤러에 연결되며, 주 연결에 오류가 발생하면 동일한 인터페이스가 두 번째 컨트롤러로 전환되지는 않지만 IO 장치는 두 번째 인터페이스로 전환된다.

R2 시스템 이중화는 S2와 R1 접근 방식의 결합이다.

IO 장치에는 두 개의 PROFINET 인터페이스가 있으며, 각각 두 개의 중복 컨트롤러와 두 개의 통신 관계를 갖는다. 연결은 시스템 오류 유형에 따라 항상 가능한 가장 빠른 통신 관계를 통해 복원된다.

S2 시스템 이중화, 효율적인 만능 솔루션

S2 시스템 이중화는 두 개의 중복 컨트롤러를 사용해 시스템의 지속적인 운용을 보장하는 제어 수준의 이중화다.

컨트롤러 중 하나에 오류가 발생되면 두 번째 컨트롤러가 가동 중단없이 자동으로 제어를 인계한다.

원활하고 중단없는 작동이 핵심인 산업용 애플리케이션에서 중요하다.

특히 석유 및 가스, 화학, 제약과 같은 산업에서 PROFINET S2 이중화는 컨트롤러에 오류가 발생할 경우 백업 컨트롤러가 즉시 인계할 수 있도록 한다.

또 자동차 제조나 반도체 제조에 사용되는 고성능 생산 시설의 경우 계획되지 않은 가동 중단은 상당한 손실로 이어질 수 있다.

S2 이중화는 오류 발생 시 컨트롤러를 신속히 변경해 원활한 생산 흐름을 유지하는 데 도움이 된다.

아울러 지속적인 운용이 매우 중요한 발전소, 수처리 시설 및 기타 유틸리티 서비스 분야에서도 S2 시스템 이중화는 제어 장치에 오류가 발생하더라도 눈에 띄는 중단없이 지속적인 운용을 보장한다,

힐셔는 네트워크 세그먼트의 완전한 분리를 가능하게 하는 R 이중화와 비교해 S2 시스템 이중화를 사용하면 상대적으로 간단한 방법으로 이중화 시스템을 구현할 수 있다고 강조했다.

하나의 네트워크 인터페이스, 즉 통신 컨트롤러 하나만으로 소형 필드 장치를 추가 하드웨어 없이 고가용성 시스템에 연결할 수 있으며, 이미 공장 자동화의 대부분 애플리케이션 시나리오에 충분하며 공정 자동화의 대규모 부분에도 적용된다고 설명했다.

한편, 힐셔는 PROFINET S2 시스템 이중화에 필요한 장치 애플리케이션용 netX PROFINET 펌웨어를 제공한다.

netX 51, netX 90 및 netX 100 통신 컨트롤러와 이를 기반으로 하는 cifX PC 카드, netJACK이나 comX 등의 임베디드 모듈 제품군 등을 통해 네트워크 인터페이스로 사용하는 장치들의 이중화 시스템에 쉽게 통합할 수 있다.

힐셔는 PROFINET S2 시스템 이중화의 사용으로 가동 중단비용의 감소와 효율성의 증가로 이어지는 생산 시스템의 가용성과 안정성을 상당히 향상 시킬 수 있다고 강조했다.

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