모든 산업 환경에서 최적의 결과를 산출하기 위한 평면 패널 HMI를 선택하는 방법

산업 네트워킹 응용 분야의 요구 사항에 HMI(인간 기계 간 인터페이스) 평면 패널 디스플레이의 성능을 맞추는 일은 복잡합니다. 네트워크 설계자는 여러 아키텍처 요소, 작동 요소, 환경 요소를 고려해야 합니다.

응용 분야에 웹 인터페이스가 필요한가요? 통합 PLC(프로그래밍 가능 논리 제어)가 도움이 될까요? 열악한 환경이나 실외에서의 사용이 예측되나요? 이는 비교적 간단한 질문에 속합니다.

더 복잡한 결정에는 환경적 견고성과 터치 스크린 입력 성능 간의 균형과 같은 사항을 고려하는 과정이 수반됩니다. 복잡한 제어 작업에서는 입력 정확도 및 반응성이 중요한데 특히 작업자가 장갑을 착용한 경우 더욱 그렇습니다.

추가적인 요인에는 통합된 사이버 보안 기능, 기계적 견고성 요구 사항, 연결 옵션, 시스템 통합 지원 등이 포함됩니다.

응용 분야의 요구 사항 및 복잡성과 관계없이 Schneider Electric의 Pro-face는 인더스트리 4.0 제조, 자동화, 공정 제어 시스템의 HMI 요구 사항을 충족합니다. 이 라인업은 대부분의 산업 네트워크 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있는 엔트리 레벨 및 기본 모델로 시작하여 석유 굴착 장치 및 화학 처리 공장 같은 극한의 실외 환경에서 작동할 수 있는 모델까지 확장됩니다.

엔트리 레벨 및 기본 모델

Pro-face 라인의 HMI는 여러 개의 성능 단계로 분류되는데, 단순하고 비용 효율적인 기계 시각화를 위해 설계된 엔트리 레벨 모델인 ET6000 계열을 시작으로 합니다. 그 다음 단계는 ST6000 계열 기본 모델(예: PFXST6500WADE)이며, 더 복잡한 응용 분야에 적합한 최첨단 시각화 기능, 연결성, 성능을 갖추고 있습니다.

ET6000 계열은 기본 제어 및 모니터링 기능만 필요로 하는 소형 기계, 컨베이어 시스템, 건물 자동화 및 유사한 응용 분야를 대상으로 합니다. ST6000 계열은 안전하고 표준화된 데이터 흐름을 지원하기 위한 OPC UA 서버 같은 최첨단 내장 연결 기능을 제공합니다.

ST6000 계열은 또한 PC, 태블릿 또는 스마트폰을 사용하는 모든 장소의 기계에 대한 안전하고 간단한 클라우드 기반 원격 모니터링, 진단, 제어를 제공하는 Pro-face Connect를 지원합니다. 구체적인 연결은 모델에 따라 달라지지만, ET6000 계열은 일반적으로 인터페이스의 개수와 유형이 더 제한적이며, 이더넷, 직렬 포트, USB와 같은 필수 옵션만 제공합니다.

ST6000 HMI는 보다 광범위한 연결 옵션과 확장성을 제공하며 여기에는 MQTT 등의 다양한 산업용 프로토콜 지원, 다중 이더넷 인터페이스, 확장 장치(예: 비디오)가 포함됩니다.

ST6000 계열에는 다섯 가지 와이드 스크린과 두 가지 전통적인 4:3 종횡비 모델이 포함되며, ET6000은 네 가지 와이드 스크린 모델로 제공됩니다(그림 1). 두 계열 모두 1600만 개 색상을 지원하는 TFT 컬러 LCD와 아날로그 저항 방식 터치 패널을 갖추고 있습니다.

그림 1: ET6000 제품군에는 네 가지 와이드 스크린 모델이 있습니다(이미지 출처: Schneider Electric).

모듈식, 고급형, 프리미엄 모델

STM6000은 모듈식 기본 HMI로 ST6000 계열과 동일한 고급 시각화 기능을 제공하지만, 푸시 버튼 방식으로 표준 22mm 원형 구멍에 공구 없이도 빠르게 설치할 수 있도록 설계되었습니다. 이 계열은 기존 자산과의 원활한 마이그레이션과 통합을 위해 GP-Pro EX 소프트웨어를 지원하며 최신 기능 및 역량을 위해 Pro-face BLUE 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.

더 높은 성능을 위해 Pro-face는 고급형 및 프리미엄 모델을 제공합니다. PFXSP5400WAD 같은 고급형 장치는 기본 모델을 넘어 중요한 추가 기능을 제공하며, 주로 개선된 연결성, 성능, 유연성에 중점을 두어 산업용 IoT(IIoT) 솔루션 및 안전한 원격 액세스를 용이하게 합니다.

프리미엄 모델(예: PFXSP5800WCD)은 1600만 개 색상을 지원하는 고해상도 스크린을 제공하는데, 이는 고급형 HMI이 제공하는 262,000개 색상과 비교됩니다. 또한 고급형 모델의 최대 크기인 12”와 비교하여 프리미엄 모델은 최대 19”의 더 큰 스크린을 제공합니다. 프리미엄 HMI는 전면 USB 포트, 밝기 센서, 자동 크기 조정 등 고급형 장치에서는 제공되지 않는 기능도 지원합니다.

IT와 OT 시스템 간의 연결

공장 현장의 작동 기술(OT) 시스템과 고레벨 정보 기술(IT) 엔터프라이즈 시스템 및 클라우드 사이의 간극을 메우는 인터페이스를 제공하는 것은 중요한 고려 사항일 수 있습니다.

HMI는 데이터 시각화를 위한 강력한 도구일 뿐만 아니라 SQL 데이터베이스 또는 ERP(엔터프라이즈 리소스 계획) 시스템에 저장할 수 있는 실시간 생산 데이터를 수집하여 데이터 기반의 의사 결정을 지원할 수 있습니다.

Pro-face Connect 및 Pro-face Remote 소프트웨어는 안전한 원격 액세스를 제공하여, PC, 태블릿 또는 스마트폰에서 장비 작동 및 성능을 모니터링할 수 있도록 합니다. 이는 또한 유연성을 향상시키고 유지보수 응답 시간을 줄여줍니다.

Pro-face Blue Open Studio 소프트웨어는 PLC 및 다른 장치를 위한 250개 이상의 통신 드라이버를 지원합니다. 모델에 따라, Pro-face HMI는 1,200개 이상의 장치뿐만 아니라 산업 네트워킹 및 IT 프로토콜도 지원합니다. 이 광범위한 통신 및 연결성 지원은 Pro-face HMI가 공장 현장부터 클라우드에 이르는 IT 및 OT 네트워크를 연결할 수 있도록 합니다(그림 2).

그림 2: Pro-face HMI는 IT 네트워크와 OT 네트워크 간 효율적이고 안전한 링크를 제공할 수 있습니다(이미지 출처: Schneider Electric).

예를 들어, STM6000 Edge Box HMI는 AWS(Amazon Web Services) 및 Microsoft Azure와 같은 다양한 클라우드 서비스에 데이터를 안전하게 업로드하고 AVEVA Insight와 같은 플랫폼과 통합할 수 있습니다.

HMI + 웹 연결

Pro-face STW6000 웹 HMI에는 PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러), 모터 구동기 및 기타 장치와의 연결을 위한 웹 클라이언트로 사용할 수 있는 브라우저가 포함되어 있습니다. 이러한 HMI는 소형 기계에서 기본 HMI를 대체할 수 있으며 손쉽게 HTML5 데이터를 표시할 수 있습니다.

또한 유지보수 및 진단을 위해 PLC에서 직접 또는 메인 디스플레이(임베디드 서버를 사용하는 경우)에서 제한된 정보를 시각화하기 위한 비용 효율적인 보조 디스플레이로 사용될 수 있습니다(그림 3).

그림 3: STW6000 HMI는 주 디스플레이(왼쪽) 또는 보조 디스플레이(오른쪽)로 사용될 수 있습니다(이미지 출처: Schneider Electric).

HMI + PLC

일부 응용 분야는 HMI 및 PLC의 기능을 단일의 콤팩트한 장치에 결합함으로써 이점을 얻을 수 있습니다. 이것이 STC6000 조작자 인터페이스 제품군이 필요한 이유입니다. 이 통합 솔루션은 소형 기계의 부품 수를 줄이고 유지보수를 간소화할 수 있습니다. 또한 맞춤형 PLC 제어의 필요성과 여러 소프트웨어 패키지의 필요성을 제거하여, 구현을 간소화하고 배치 속도를 향상시킵니다.

STC6000 장치에는 직렬, 이더넷, USB 인터페이스가 포함되어 있습니다. CANOpen 및 TM3 모듈을 통해 연결성을 확장할 수 있으며 이러한 컨트롤러는 타사 장치에 손쉽게 연결됩니다. 여기에는 센서, 램프, 적층광 또는 밸브를 지원할 수 있는 통합 I/O가 포함되어 있습니다. 모터 제어 응용 분야를 위해 설계된 확장 옵션을 갖춘 이 장치는 산업용 세탁기 및 포장 기계에 적합합니다(그림 4).

그림 4: STC6000 HMI는 유연성이 뛰어나며 다양한 단순 기계 설계에 적합합니다(이미지 출처: Schneider Electric).

사이버 보안

강력한 사이버 보안은 작동 무결성을 보장하는 데 중요한 고려 사항입니다. 이 기사에서 설명한 최신 Pro-face HMI 라인(예: ST6000, STW6000, STC6000, SP5000 계열)은 안전한 OT/IT 통합을 보장하기 위한 포괄적인 사이버 보안 기능으로 설계되었습니다.

이 Pro-face HMI는 TLS 암호화를 포함한 여러 사이버 보안 조치를 지원하며 복잡한 방화벽 설정 없이 보안 원격 액세스가 가능합니다. 이 장치는 EdgeIPS와 같이 외부 네트워크 기반의 IPS(침입 방지 시스템)와 호환 가능합니다.

Schneider Electric에 소속된 Pro-face는 위협 모델링 및 침투 테스트를 비롯한 SDL(보안 개발 수명 주기) 프로세스를 사용하여 자사 제품이 IEC 62443과 같은 산업 표준을 충족하도록 합니다.

Pro-face Connect는 액세스 레벨 및 보안 인증서로 관리할 수 있는 보안 원격 액세스를 위한 임베디드 암호화 VPN 솔루션을 제공합니다. 대부분의 Pro-face HMI는 안전하고 간편한 네트워크 분리를 위해 두 개의 이더넷 포트를 갖추고 있습니다. 자세한 내용 및 배치 제안 사항은 Pro-face HMI/IPC 사이버 보안 안내서를 참조하십시오.

글러브 모드 및 기타 기능

여러 Pro-face HMI는 사용자가 장갑을 착용한 상태에서도 원활한 조작을 보장하는 '글러브 모드'를 지원합니다. 사용자는 시스템 설정에서 글러브 모드를 선택할 수 있으며 표준 모드(맨 손가락 조작)와, 물 감지 모드(스크린에 액체가 묻을 경우 의도하지 않은 입력을 방지하기 위해 터치 입력을 비활성화)와 같은 다른 옵션도 지원됩니다.

글러브 모드는 정전 용량 방식 터치 스크린의 터치 민감도를 높여줍니다. 이 모드는 스크린의 소프트웨어를 활성화하여 니트릴, 유틸리티 또는 플리스 글러브와 같은 다양한 글러브 유형에서의 터치 입력을 인식할 수 있도록 합니다. 표준 모드에서는 이러한 인식에 실패하는 경우가 많습니다.

이는 안전을 위해 또는 추운 날씨에서 편의를 위해 사용자가 반드시 장갑을 착용해야 하는 환경에서 특히 유용합니다(그림 5). 글러브 모드는 SP5000X Extreme 계열 HMI에서도 지원됩니다.

그림 5: 글러브 모드는 작업자의 안전성, 효율성, 편의성을 높여줍니다(이미지 출처: Schneider Electric).

최고의 성능

석유 및 가스 시추 장치 및 정유 공장, 화학 플랜트, 중장비 건설 차량, 주차장, 주유소와 같은 응용 분야는 극한의 실외 환경에 노출될 수 있으며, 이런 경우 Pro-face SP5000X Extreme 계열과 같은 견고한 고휘도 HMI가 요구됩니다.

예를 들어, 모델 PFXSP5690WAD는 -30°C ~ +70°C의 범위에서 작동하도록 설계되었으며, 이는 0°C ~ +55°C의 작동 범위를 가지는 대부분의 Pro-face HMI와 비교됩니다. 이 계열의 기타 극한 성능 사양에는 다음이 포함됩니다.

• 1,000cd/m²의 밝기. 직사광선에서도 가독성을 확보하는 눈부심 방지 화면
• IEC 침투 보호 등급인 IP66F 및 IP67F 충족(여기서 'F' 접미사는 오일 또는 연료 비말(스플래시)에 대한 보호를 의미함)
• 표준 HMI에 비해 최대 2.7배 향상된 내충격성 및 내진동성
• 최소 99%의 자외선 차단으로 높은 수준의 보호 제공

결론

모든 유형의 인더스트리 4.0 작동을 위해 설계된 Pro-face HMI가 있습니다. 이러한 장치는 단순 기계용 엔트리 레벨 모델부터, 까다로운 응용 분야 및 실외 환경에 적합한 Extreme 모델까지 폭넓게 구성되어 있습니다. 또한, 효과적인 공장 시각화를 위해 필요한 연결성, 신뢰성, 소프트웨어 호환성 및 사이버 보안을 지원합니다.

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