복잡하고 중요한 자동화 프로세스의 배포 속도를 향상시키는 새로운 PLC

고급 기능과 복잡하고 중요한 인프라 및 자동화 프로세스를 빠르게 개발 및 배포할 수 있는 유연성을 결합하는 새로운 PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러)가 출시되었습니다.

이는 재생 에너지 및 마이크로그리드 제어부터, 스마트 공장 환경의 인더스트리 4.0 기반 IIoT(산업 사물 인터넷) 전환(소규모 공장 포함), 석유 및 가스, 기계 설계, 그리고 음료 병입, 포장, 섬유 및 이와 유사한 분야의 공정 장비 자동화에 이르기까지 다양한 용도에 중대한 전개입니다.

최적의 솔루션을 제공하려면 최신 기술이 필요합니다. 이러한 PLC는 듀얼 코어, 64비트 프로세서를 통해 고난이도의 까다로운 자동화 요구 사항도 처리할 수 있습니다. Linux 운영 체제를 지원하며 코드는 IEC 61131-3 호환 시스템과의 이식 및 상호 운용이 가능합니다. 웹 기반의 관리 시스템으로 구성도 간소화됩니다.

또한, 통신 인터페이스 선택, 다양한 필드버스 프로토콜 지원, IIoT 및 클라우드 연결, 에너지 관리 소프트웨어, 그리고 다양한 핵심 개발 및 통합 시나리오를 처리하는 데 필요한 유연성을 제공하는 광범위한 보안 도구도 요구됩니다.

PFC300 소개

Wago는 복잡하고 중요한 자동화 프로세스의 배포 속도를 향상시킬 수 있는 PFC300 PLC를 출시했습니다. 먼저 PFC300의 기능과 이점에 대해 소개한 후 이 제품이 스마트 공장 및 마이크로그리드 설치에 어떻게 적합하지 보여주는 예로 마무리하겠습니다.

PFC300의 모듈식 설계는 복잡하고 중요한 인더스트리 4.0 공장, 마이크로그리드, 건물 자동화 분야에서 계속적으로 변화하는 필요 사항과 미래 요구 사항을 지원하기 위해 빨리 적응할 수 있습니다. 특정 자동화 요구 사항에 맞는 다양한 아날로그, 디지털, 특수 I/O(입력/출력) 모듈을 선택할 수 있습니다. 또한 I/O 모듈을 추가하거나 삭제하여 시스템의 복잡성을 확장하거나 축소할 수도 있습니다.

이러한 PLC는 환경적으로 견고하므로 열악한 환경에서도 설치할 수 있습니다. -25°C ~ +60°C의 온도 범위에서 작동하도록 정격화되었으며(95% 상대 습도(RH, 비응축)) IEC 61131-2에 따라 오염도 2 등급을 지원합니다.

IEC 60068-2-6에 따른 최대 4g의 내진동성과 IEC 60068-2-27에 따른 최대 15g의 내충격성을 제공합니다. 전자기 호환성(EMC) 성능에는 EN 61000-6-2에 따른 내성과 EN 61000-6-3에 따른 방출이 포함됩니다. 이 장치는 IEC 60068-2-42 및 60068-2-43에 따른 오염 물질에 대한 노출을 견딜 수 있습니다.

그림 1: PFC300은 환경적으로 견고하고 확장 가능한 모듈식 장치입니다(이미지 출처: Wago).

필드버스 및 에지 연결

PFC300에서 지원되는 다양한 필드버스, 이더넷 프로토콜, 텔레컨트롤 프로토콜은 중요하고 복잡한 자동화 프로세스를 위한 제어 네트워크를 구축할 때의 작업을 간소화합니다.

통합 필드버스에는 Modbus TCP 마스터/슬레이브, Modbus(UDP), Modbus(RTU), EtherNet/IP 어댑터(슬레이브), EtherNet/IP 스캐너, EtherCAT 마스터, PROFINET 컨트롤러(제한적), OPC UA 서버/클라이언트, OPC UA Pub/Sub(설치 가능)가 포함됩니다.

또한, 중요 인프라용 SCADA 시스템에서 사용되는 DNP3, 전력 변전소 자동화에 사용되는 IEC 60870 및 IEC 61850, 건물 자동화 분야에서 널리 사용되는 BACnet과 같은 텔레 컨트롤 프로토콜에 대한 라이선스 옵션도 제공됩니다.

프런트 패널의 D 서브 9핀 RS 485 커넥터는 CANopen, Modbus RTU 및 기타 직렬 통신 프로토콜에 사용됩니다. 서비스 인터페이스 뒤쪽의 USB-C 커넥터는 프로그래밍, 구성, 펌웨어 업데이트를 위한 직접적인 액세스를 제공합니다. 두 개의 RJ-45 기가비트 이더넷 포트와 통합된 스위치는 라인 토폴로지 배선을 지원합니다.

통신 인터페이스 및 USB-C 커넥터에 대한 액세스 이외에도, PFC300은 SD(보안 데이터) 카드에 대한 액세스 포트, 상태등, 전력 커넥터를 제공합니다(그림 2).

그림림 2: PFC300의 프런트 패널에는 통신 인터페이스, 상태등, 전력 연결 및 기타 액세스 점이 있습니다(이미지 출처: Wago).

클라우드 연결

클라우드 연결은 복잡하고 중요한 인프라 및 자동 프로세스를 설계하고 배포할 때 필요합니다. PFC300은 MQTT(경량 메시지 전송) 프로토콜을 활용하여 안전하고 효율적인 클라우드 연결을 보장합니다.

또한 Microsoft Azure, Amazon Web Services(AWS), IBM 클라우드, SAP 클라우드, Wago 클라우드 같은 다양한 클라우드 서비스를 사용할 수 있습니다. Wago 클라우드는 포괄적인 프로그래밍 지원 없이도 기계 데이터를 관리하고 트렌드 및 그래픽을 시각화할 수 있는 간단하고 직관적인 솔루션을 제공합니다.

데이터 전송은 TLS(전송 계층 보안)를 사용하여 암호화되며 클라우드 연결 데이터는 Wago의 WBM(웹 기반 관리) 시스템을 사용하여 구성할 수 있습니다. WBM을 사용하면 웹 브라우저 인터페이스를 통해 PFC300 및 원격 I/O 모듈을 모니터링, 구성, 제어할 수 있어 로컬 소프트웨어를 설치하지 않아도 손쉬운 액세스 및 관리가 가능합니다. WBM은 클라우드로 전송되어야 하는 데이터와 로컬로 처리되어야 하는 데이터를 선택할 수 있도록 지원합니다.

클라우드 연결을 더욱 용이하게 하기 위해, Wago의 라이브러리를 61131-3 및 e! COCKPIT 기반의 CODESYS 2.3에 사용할 수 있으며, 하드웨어 구성 및 프로그래밍부터 시뮬레이션, 가시화, 커미셔닝에 이르는 모든 자동화 작업을 지원하는 Wago의 통합 개발 환경은 Wago PLC(예: PFC300)에 사용하도록 최적화되어 있습니다.

표준화를 통한 속도 개선

Wago는 PFC300용 소프트웨어 개발을 위한 여러 경로를 제공합니다. 여기에는 시스템 통합을 위한 C 및 C++와 같은 고급 프로그래밍 언어와 표준 IEC 61131-3 제어 프로그래밍 언어를 지원하는 CODESYS V3.5 플랫폼이 포함됩니다. 이러한 언어에는 ST(구조화 텍스트), FBD(기능 블록 다이어그램), LD(래더 다이어그램), IL(명령어 목록), SFC(순차적 기능 차트), CFC(함수 차트)가 있습니다.

새로운 PFC300을 포함한 PFC 제품군 컨트롤러의 Wago OS(운영 체제)는 실시간 Linux를 기반으로 하여 유연하고 강력한 자동화 솔루션을 지원합니다. C 및 C++에 대한 지원 이외에, Linux가 지원하는 언어로 프로그램을 만들어 컨트롤러에서 직접 실행할 수 있습니다.

모든 표준 IEC 61131-3 프로그래밍 언어를 지원하는 동일한 CODESYS 소프트웨어는 또한 웹 시각화를 생성하고 기계 조작자 및 유지 보수 작업자가 웹 브라우저를 통해 태블릿 컴퓨터나 PC에서 기계에 액세스할 수 있도록 합니다.

확장 가능한 스토리지

PFC300에는 또한 푸시-푸시 메커니즘과 밀폐 가능한 덮개를 가진 메모리 카드 슬롯이 포함되어 있습니다. 이는 SD, SDHC, SDXC 형식을 처리할 수 있습니다(보장된 모든 속성은 Wago 메모리 카드에서만 유효합니다). 이 카드는 다목적으로 사용 가능하며 다음과 같은 여러 용도에 적합합니다.

• 일반 데이터 스토리지
• PFC300이 부트되면 자동으로 업데이트를 시작하는 부트 가능 SD 카드를 사용하는 펌웨어 업데이트
• 웹 시각화 응용 제품에 사용할 수 있도록 대용량 이미지 저장
• 저장을 위해 PLC 이미지 백업 또는, 컨트롤 간에 장치 파일 및 파라미터를 전송하여 배포 속도 향상
• FTP를 사용하여 원격으로 메모리 카드에 액세스

계층적 보안 도구

복잡하고 중요한 인프라 및 자동화 프로세스 배포에는 최고 수준의 보안이 필요합니다. PFC300 컨트롤러는 필요한 여러 계층의 보안 도구를 제공합니다.

이 컨트롤러는 데이터를 보호하기 위해 TLS(전송 계층 보안) 암호화를 사용하여 보안 통신을 위한 VPN(개인 가상 사설망)을 지원합니다. 통합 방화벽은 무단 액세스로부터 보호합니다.

WBM은 TLS 1.3으로 보안되는 HTML5를 사용하여 구현되며, PFC300은 SNMP v3, SFTP, FTPS, HTTPS, SSH와 같은 보안 프로토콜을 지원하여 보안 데이터 교환을 보장합니다. USB-C 포트는 업데이트를 위한 보안 액세스를 보장하며 필드버스 프로토콜은 연결된 장치와 안전한 통신을 보장합니다.

인더스트리 4.0 및 스마트 공장

PFC300 PLC는 포괄적인 필드버스 연결, 실시간 데이터 기능, IIoT 및 클라우드 통합을 제공하여 유연한 제조, 최적화된 프로세스, 예측 유지 보수를 가능하게 합니다. 이는 인더스트리 4.0의 스마트 공장의 특징입니다. 복잡하고 중요한 산업 공정에서 자동화라는 섬을 없애고 에너지 소비를 최적화할 수 있습니다.

PFC300 PLC는 Wago EDM(에너지 데이터 관리) 소프트웨어와의 통합을 통해, 공장 현장의 개별 장치에서 에너지 모니터링과 자원 최적화를 수행하고, 에지에서 시설 전체의 데이터를 컴파일하며, 클라우드로 푸시하여 심층 분석할 수 있습니다(그림 3).

• EDM은 실시간 모니터링 및 에너지 소비 피드백을 제공하여 효율성을 최대화하고 사전 예방적 유지 보수를 지원합니다.
• 광범위한 통합과 유연한 통신 옵션은 장치 및 공장 네트워크에 걸쳐 원활한 데이터 통합을 실현합니다.
• 시각화 도구는 데이터에 대한 액세스를 손쉽게 하고 분석 속도를 향상시킵니다.

그림 3: PFC300은 현장부터 클라우드까지 인더스트리 4.0 자동화에 필요한 모든 기능을 제공합니다(이미지 출처: Wago).

EDM은 사용자가 프로그래밍 없이 에너지 소비 세부 정보를 모니터링, 분석, 보고할 수 있는 웹 기반 애플리케이션입니다. EDM은 에너지 계량기 및 센서와 자동으로 인터페이스하여 향후 분석을 위해 데이터를 수집, 컴파일, 저장할 수 있습니다.

데이터는 시계열 또는 바 차트와 같은 라인 플롯으로 나타내고, 광범위한 분석 소프트웨어 패키지와 호환 가능한 CSV(쉼표로 구분되는 값)로 내보낼 수 있습니다. EDM 소프트웨어 및 관련 하드웨어 부품(예: 계량기 및 센서)은 모듈식이고 확장이 가능하며 산업 시설에서의 장비 및 인프라 변화에 빠르게 적응할 수 있습니다.

EDM 소프트웨어를 통해 시설 엔지니어는 에너지 소비를 향상시키고 에너지 절약 프로그램을 구현할 수 있는 가장 유익한 기회를 식별할 수 있습니다. 이 시스템은 또한 에너지 소비 한도를 설정하고 이러한 한도가 초과될 경우 알림을 보낼 수 있습니다. EDM 소프트웨어의 데이터는 복잡한 인더스트리 4.0 시설과 중요한 인프라(예: 마이크로그리드)의 전반적인 에너지 관리에서 중요한 요소입니다.

마이크로그리드 및 에너지 관리

마이크로그리드 및 포괄적인 에너지 관리 체계는 지속 가능성을 지원하기 위해 그 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. PFC300 PLC는 건물 자동화, 마이크로그리드 변전소, 에너지 데이터 관리, 전기 차량 충전을 위한 부하 관리 및 기타 그린 에너지 응용 제품을 포함한 중요한 그린 에너지 인프라에 매우 적합한 강력한 도구를 제공합니다.

• 이러한 PLC는 건물의 HVAC(냉난방 환기 및 공조) 시스템을 제어하고 로컬 에너지 생성, 저장, 사용을 모니터링합니다.
• 마이크로그리드에서 사용 가능한 에너지 자원을 최적화하기 위해, 마이크로그리드를 유틸리티 그리드에 연결하는 변전소부터 EV 충전기 또는 건물과 같은 특정 부하 위치에 이르기까지 에너지 소비 패턴을 기록하고 분석할 수 있습니다.

그림 4: PFC300에서 지원되는 마이크로그리드는 지속 가능성과 에너지 보안을 향상시킬 수 있습니다(이미지 출처: Wago).

Wago의 ALM(Application Load Management) 소프트웨어를 통해 동적 부하 관리를 구현할 수 있으며, 이를 통해 EV 충전, 재생 에너지원(예: 태양광), 에너지 저장 시스템, 그리드 전력을 통합할 수 있습니다. 예를 들어, ALM은 고객 변전소와 같은 그리드 연결점에서 총 충전 전력을 조절하여 부하 피크 및 밸리를 완화하고 그리드 과부하를 방지할 수 있습니다.

이 소프트웨어는 차량 수, 사용 가능한 그리드 용량 및 기타 요인에 따라 EV 충전 부하를 동적으로 분산할 수 있습니다. 전력 요금이 피크인 동안 로컬 전력 생성과 저장 자원의 사용을 우선화하여 수요가 높은 시간대의 요금을 줄일 수 있습니다.

PFC300은 에너지 소비 데이터를 기록 및 분석할 수 있으며, 해당 웹 기반 관리 시스템과 IIoT 통신 프로토콜에 대한 지원을 통해 로컬 및 원격으로 에너지 소비를 데이터 시각화하고 모니터링할 수 있습니다.

결론

환경적으로 견고한 PFC300은 복잡하고 중요한 인프라와 자동화 프로세스를 신속하게 개발 및 배포할 수 있는 모든 기능을 갖추고 있습니다. 이 장치의 확장 가능한 모듈식 설계는 다양한 응용 시나리오에 적합한 유연성을 제공합니다. 포괄적인 보안 통신 옵션은 현장부터 클라우드까지의 연결을 지원합니다.

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