이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 지난 호에서는 이더넷-APL케이블의 다섯 가지 실드[Sheld]방법의 대안을 제시했으며. 이번 호에서는 제어기를 다중 와이어 벌크 케이블에 적용하거나, PROFIBUS PA, EtherNet/IP, PROFINET, DeviceNet, HART 등에 적용하는 시스템 마이그레이션의 예를 설명코자 한다.

 

제어시스템이 없는 기본 점검

 

기본 점검(제어 시스템 없이)은 표준 PC/노트북이나 네트워크 모니터링 시스템을 사용하여 수행된다. APL 세그먼트를 가동한 후, 네트워크 모니터링 시스템 등을 사용하여 APL 장치의 작동을 테스트한다. 이러한 테스트의 장점은 최소한 장치와의 연결이 가능한지 확인할 수 있다는 점이다. 제공되는 정보는 사용되는 도구에 따라 다를 수 있다. 이 테스트는 커미셔닝(commissioning) 단계의 속도를 높이기 위해 선택적으로 실행될 수 있다. 점검은 표 1에 따라 수행할 수 있다. 이러한 허용 테스트가 끝나면 APL 세그먼트의 시운전이 시작될 수 있다.

 

 

기존 설치 마이그레이션

 

이 섹션에서는 기존자동화 솔루션에서 이더넷-APL 기반 솔루션으로 마이그레이션 하는 과정을 설명한다. 다음의 세 가지 사용 사례에 대해 논의한다.

 

· 중앙 IO 시스템, 4 … 20 mA 기기, 마샬링 랙 및 접속 박스를 포함한 시스템

· 원격 IO 시스템, 원격 IO에 연결된 4 … 20 mA 기기

· PROFIBUS PA 또는 Foundation Fieldbus H1과 같은 필드버스를 사용하는 시스템

 

이 각각의 사용 사례에 대해 기존 시스템을 어떻게 마이그레이션할지에 대한 제안이 제공될 것이다. 케이블 재사용의 경우, 항상 케이블의 수명을 고려하고 표 2에 정의된 케이블 카테고리에 따라 APL 네트워크에 적합한 케이블인지 확인한다.

 

 

1. 중앙 IO 및 마샬링 랙을 사용한 시스템 마이그레이션

그림 1은 컨트롤러에 직접 연결된 중앙화된 IO가 포함된 자동화 시스템을 보여준다. 컨트롤러는 IO 모듈을 갖추고 있으며, 이 경우 4 … 20mA 전류 루프 입력이 사용된다.

 

IO 케이블은 필드의 센서에서 접속 박스, 멀티 와이어 벌크 케이블, 마샬링 랙을 거쳐 제어실의 컨트롤러 IO 모듈로 라우팅된다. 시스템의 모든 부분에 차폐되지 않은 케이블이 사용될 가능성이 있다.

 

이러한 시스템을 마이그레이션할 경우, APL 신호는 멀티 코어 벌크 케이블을 통해 라우팅해서는 안 된다는 점에 유의해야 한다. 따라서 벌크 케이블은 교체해야 한다. 기기에서 나오는 케이블은 확인이 필요하다. 만약 표 2의 사양을 준수한다면, 재사용이 가능하다. 그렇지 않다면 이 케이블 역시 교체해야 한다.

 

 

시스템을 APL로 마이그레이션하는 방법에는 여러 가지가 있다. APL 시스템을 구성하는 방법은 다음 세 가지가 있다.

 

· 전원이 공급되는 트렁크

· 전원이 공급되지 않는 트렁크

· 필드 스위치에 대한 산업용 이더넷 연결

 

그림 2는 가능한 마이그레이션 중 하나를 보여준다. 기존 케이블은 표 2에 따라 APL 배선으로 갱신되었다. APL 필드 기기(1n)는 APL 스퍼를 통해 APL 필드 스위치(1m)에 연결된다. 필드에 보조 전원이 없다고 가정하여, 전원이 공급되는 트렁크가 선택되었다.

 

 

APL 필드 스위치는 제어실에 위치한 APL 전원 스위치와 전원이 공급되는 APL 트렁크를 통해 연결된다. 이는 시스템을 구성할 수 있는 여러 방법 중 하나다. 다른 대안도 가능하다.

 

 

2. 원격 IO를 사용한 시스템 마이그레이션

그림 3은 PROFIBUS와 같은 필드버스를 통해 n개의 4 … 20mA 기기와 연결된 원격 IO 시스템을 보여준다. PROFIBUS DP 통신 케이블의 임피던스는 APL 케이블과 다르기 때문에, 이 케이블은 재사용할 수 없다.

 

기기에서 나오는 배선은 확인이 필요하다. 만약 표 2의 사양을 준수한다면, 재사용이 가능하다. 그렇지 않으면 이 배선 역시 교체해야 한다.

 

APL 시스템을 구성하는 방법은 세 가지가 있다.

 

· 전원이 공급되는 트렁크

· 전원이 공급되지 않는 트렁크

· 필드 스위치로의 광섬유 연결을 사용하는 제어 네트워크

 

일반적으로, 그림 2에 나오는 마이그레이션 솔루션을 여기에도 적용할 수 있다. 필드에 이미 원격 IO에 전원을 공급할 보조 전원이 존재하므로, 그림 4에 따른 구조도 가능하다. 이 경우, 컨트롤러는 산업용 이더넷 인터페이스 버전으로 업그레이드가 필요하다.

 

 

자동화 네트워크는 광섬유 케이블을 통해 APL 필드 스위치로 직접 연결된다. APL 트렁크는 사용되지 않으며, 필드 스위치는 보조 전원을 제공받아야 한다. 동시에, 그림 2에 따른 전원이 공급되는 트렁크를 이용한 마이그레이션도 가능하다. 이는 시스템을 구성할 수 있는 여러 방법 중 하나다. 다른 대안도 가능하다.

 

3. 필드버스 FF-H1을 사용한 시스템 마이그레이션

APL은 기존 Foundation Fieldbus H1(FF-H1)을 기반으로 한 필드버스 설치에서의 마이그레이션에도 사용할 수 있다.

 

 

그림 5는 Foundation Fieldbus H1 기반 시스템을 보여준다. 컨트롤러는 FF-H1 인터페이스 모듈을 장착하고 있다. 여기서부터 FF-H1 트렁크가 필드로 연결된다. 절연 디바이스 커플러는 분배 박스 역할을 하며, 동시에 스퍼(spur)의 전압과 전류를 제한하는 역할을 한다. FF-H1 케이블은 일반적으로 APL 케이블과 동일한 파라미터를 가지므로(표 2 참조), 기존 배선을 재사용할 수 있다.

 

제안된 마이그레이션 솔루션은 그림 2 또는 그림 4와 동일하다. 컨트롤러는 산업용 이더넷 인터페이스 버전으로 업그레이드되어야 한다. 이는 시스템을 구성할 수 있는 여러 방법 중 하나다. 다른 대안도 가능하다.

 

 

4. 필드버스 PROFIUS PA를 사용한 시스템 마이그레이션

그림 6은 PROFIBUS DP와 PA를 기반으로 하는 시스템이 마이그레이션되는 과정을 보여준다. 컨트롤러는 PROFIBUS DP 인터페이스를 장착하고 있다. PROFIBUS DP에서 PA로 변환하는 컨버터(DP/PA Link)가 PROFIBUS DP 신호를 PROFIBUS PA 신호로 변환한다. PROFIBUS PA 신호는 필드로 전달된다. 필드의 절연 디바이스 커플러는 본질적으로 안전한 PROFIBUS PA 스퍼(spur)의 전류와 전압을 제한하는 역할을 한다.

 

제안된 마이그레이션 솔루션은 그림 2 또는 그림 4와 동일하다. 컨트롤러는 산업용 이더넷 인터페이스 버전으로 업그레이드되어야 한다. 이는 시스템을 구성할 수 있는 여러 방법 중 하나다. 다른 대안도 가능하다.