Schneider Electric Pro-face™ HMI를 통한 시각화 및 에지 연결성 지원

산업용 오퍼레이터 터미널은 열악한 조건을 견디는 동시에 자동화된 인프라 및 로봇 장비에 대한 시각화 및 제어 기능을 안정적으로 제공해야 합니다. 엔지니어들은 다양한 디스플레이 크기를 제공하고, 에너지 효율적인 작동을 지원하며, 확장된 배포가 용이하도록 설계된 IIoT 지원 HMI를 선호합니다.

이 기사에서는 Schneider Electric의 Pro-face HMI 포트폴리오가 포장, 자재 관리, 조립 및 공정 응용 제품의 자동화 요구 사항을 어떻게 지원하는지 살펴봅니다. ST6000 모델(예: PFXST6500WADE)은 고해상도 TFT 디스플레이, 저전력 소비, LED 백라이트, IP65F 등급 전면을 제공합니다. 웹 기반 STW6000 터미널(예: PFXSTW6200WAD)을 사용하면 PC 종속성 문제가 해결되므로, 표준 웹 브라우저를 통한 원격 시각화를 지원할 수 있습니다. 온보드 논리가 필요한 응용 제품의 경우, STC6000 장치(예: PFXSTC6300TADDKE)는 단일 하드웨어 실장 면적 내에서 HMI 및 제어 기능을 모두 제공합니다.

Pro-face HMI는 제품 라인업 전반에 걸쳐 HTML5 시각화, 다중 이더넷 및 직렬 인터페이스, OPC UA, MQTT 및 Modbus를 비롯한 일반적인 산업용 프로토콜을 지원합니다. 다양한 화면 크기, 실장 형식 및 조립품을 통해 OEM 장비, 업그레이드 및 레트로핏 패널에 간편하게 통합할 수 있습니다. IP 등급 구조, 넓은 온도 범위, 컨포멀 코팅 옵션은 식음료, 자재 관리 및 공정 제어 환경을 지원하는 동시에 후속 모델에서 일관된 오퍼레이터 인터페이스를 유지합니다.

산업 자동화에서 HMI 요구 사항

자동화된 산업용 장비는 생산 하드웨어와 감독 시스템 간의 간극을 메우기 위해 오퍼레이터 터미널에 의존합니다. HMI는 신뢰할 수 있는 시각화, 예측 가능한 입력 응답 시간, PLC, 드라이브 및 분산 I/O와의 결정론적 통신을 제공해야 합니다. 다양한 작업 현장에서도 그 기대치는 동일한데, 이는 빠른 화면 업데이트, 직관적인 인터페이스, 견고한 구조, 연장된 제품 수명 주기(유지 보수 계획의 간소화를 위해) 등입니다.

공장에서 IIoT 아키텍처를 채택하고 데이터 기반 최적화를 구현함에 따라, HMI 선택 시 네트워크 연결성이 점점 더 중요한 요소가 되고 있습니다. 이전에는 고립된 애셋으로 운영되던 기계가 이제는 진단, 원격 액세스 및 분석을 위해 IT 및 OT 시스템과 상호 작용합니다. 이를 위해서는 브라우저 기반 액세스를 위한 HTML5 시각화와 히스토리언, SCADA 시스템 및 클라우드 플랫폼과의 데이터 교환을 위한 OPC UA, MQTT 및 Modbus와 같은 산업용 프로토콜이 필요합니다. 시스템이 발전함에 따라, 하위 호환성 및 펌웨어 연속성을 통해 재검증 및 통합 작업의 필요성이 줄어듭니다.

환경 및 하드웨어 고려 사항

환경적 내구성 또한 HMI의 핵심 요구 사항입니다. 식음료 라인, 포장 시스템, 실외 키오스크에 있는 터미널은 세척용 화학 물질, 넓은 온도 범위, 먼지 및 진동에 일상적으로 노출됩니다. IP 등급 밀폐, LED 백라이트, 넓은 작동 온도 범위, 컨포멀 코팅(선택 사항)으로 예기치 않은 다운타임을 방지할 수 있습니다.

HMI 선택의 또 다른 기준은 패널 공간, 전력 예산, 자재 명세서(BOM) 비용입니다. 터미널은 불필요한 하드웨어 없이도 적절한 처리 리소스와 통신 포트를 제공해야 합니다. 많은 OEM이 디스플레이 크기와 성능 수준에서 공통적인 개발 환경을 공유하는 모듈식 제품군으로 표준화함으로써, 배포 및 장기적인 지원을 간소화합니다. Schneider Electric의 Pro-face 포트폴리오는 각 특정 배포 시나리오에 최적화된 세 가지 주요 HMI 제품군을 통해 이러한 요구 사항을 해결합니다.

시각화 중심 터미널(ST6000 계열)

Schneider Electric의 Pro-face ST6000 계열은 온보드 제어 논리 없이 로컬 시각화가 필요한 기계를 위한 패널 실장형 HMI 아키텍처를 제공합니다. 고해상도 TFT 디스플레이와 LED 백라이트는 다양한 주변 조명 조건과 세척 중에도 가시성을 보장하는 동시에, 밀폐형 인클로저의 열 부하와 전력 소비를 줄입니다. IP65F 등급의 전면 패널은 먼지, 물 분사 및 청소용 화학 물질에 대한 내성을 갖추고 있어, 식음료 및 자재 관리 장비에 쉽게 배치할 수 있습니다.

그림 1. Schneider Electric Pro-face ST6000 Basic HMI는 고휘도 TFT 디스플레이, IP65 등급 전면 밀폐 및 저전력 LED 백라이트를 통해 로컬 시각화를 제공하여, 밀폐형 인클로저에서의 효율적인 작동을 지원합니다(이미지 출처: Schneider Electric.)

ST6000 플랫폼은 다양한 화면 크기와 종횡비를 지원하므로, 소형 OEM 기계로부터 풀사이즈 오퍼레이터 스테이션에 이르기까지 일관된 인터페이스 레이아웃을 구현할 수 있습니다. 표준 실장 옵션을 사용하면 업그레이드 또는 개조 프로젝트를 위한 드롭인 교체가 가능하며, 공통 소프트웨어 도구를 통해 다른 지역이나 고객에게 변형된 버전의 제품을 배송할 때 엔지니어링 작업을 줄일 수 있습니다. 후속 모델들에서도 인터페이스가 일관적으로 유지되므로, 운영자와 기술자가 장비 업데이트 중에 내비게이션이나 경보 처리에 대해 다시 학습할 필요가 없습니다.

연결성은 다중 이더넷 포트, RS-232/485 인터페이스, 그리고 로깅, 데이터 전송, PLC 및 드라이브와의 직접 통합을 위한 SD 카드를 통해 최신 장치와 레거시 장치를 모두 지원합니다. HTML5 시각화를 통해 진단 또는 원격 지원을 위한 브라우저 기반 액세스를 제공하므로, 전용 클라이언트 소프트웨어가 필요하지 않습니다.

하드웨어 실장 면적이 작아 패널의 깊이를 줄일 수 있으며, Schneider의 Pro-face BLUE 소프트웨어 환경을 통해 화면 개체, 경보 배너 및 트렌드 차트를 재사용할 수 있어 커미셔닝에 드는 시간을 단축할 수 있습니다. 로컬 시각화 및 긴 가용성 기간을 갖춘 내구성이 뛰어난 저전력 터미널이 필요한 기계 제조업체를 위해, ST6000 계열은 불필요한 제어 하드웨어 없는 표준화된 플랫폼을 제공합니다.

브라우저 기반 시각화(STW6000 계열)

Schneider Electric의 Pro-face STW6000 계열은 원격 액세스와 간소화된 유지보수가 필요한 장비를 위한 웹 기반 HMI 아키텍처를 제공합니다. 터미널은 표준 브라우저에서 HTML5 화면을 렌더링하여, 운영자와 기술자가 클라이언트 소프트웨어 없이도 태블릿이나 랩톱에서 동일한 인터페이스에 액세스할 수 있도록 합니다. 따라서 장애를 진단하거나 분산된 자산을 지원하는 데 소요되는 시간을 절감할 수 있습니다.

그림 2. Schneider Electric Pro-face STW6000 Web HMI는 HTML5 기반 브라우저 시각화 및 중앙 집중식 업데이트를 제공하여, 분산된 애셋 전반에서 IIoT 아키텍처 및 원격 진단을 지원합니다(이미지 출처: Schneider Electric).

STW6000 하드웨어는 IP 등급 전면 패널, LED 백라이트, 넓은 작동 온도 범위 등 ST6000 플랫폼과 동일한 산업적 특성을 유지합니다. 이러한 일관성을 통해, OEM은 위생 세척 구역, 고습 인클로저, 범용 포장 또는 자재 관리 기계에 이르는 장비 전반에 걸쳐 시각화를 표준화할 수 있습니다. 이 설계는 함요형 실장과 얕은 인클로저를 수용하므로, 공간이 제한된 기계에서 패널의 깊이를 줄이는 데 도움이 됩니다.

시각화는 표준 웹 기술을 사용하기 때문에 화면 및 진단 업데이트가 중앙에서 배포됩니다. 엔지니어링 팀은 각 기계까지 직접 가지 않고도 인터페이스 변경 사항을 배포하므로, 다중 라인 배포를 위한 커미셔닝 시간을 단축하고 개조 효율성을 개선할 수 있습니다. 운영자와 유지보수 담당자는 적절한 액세스 권한으로 네트워크에 연결된 모든 장치에서 경보, I/O 상태 및 구성 데이터에 액세스하여 보다 효율적으로 문제를 해결할 수 있습니다.

STW6000 통신은 최신 IIoT 아키텍처를 지원합니다. 이 터미널은 PLC, SCADA 서버 및 클라우드 분석과 직접 데이터를 교환할 수 있도록 OPC UA, MQTT 및 Modbus를 실행합니다. 이더넷 포트는 제어 및 서비스 네트워크를 세분화하거나 분리할 수 있으며, 직렬 인터페이스는 기존 장비에 연결할 수 있습니다.

컨베이어 시스템, 픽 앤 플레이스 유닛, 소형 포장 모듈 또는 원격 OEM 기계의 경우, STW6000 계열은 PC의 오버헤드 없이 시각화 기능을 제공합니다. 브라우저 기반 액세스로 인해 지원 도구가 줄어들고, 여러 장치에서 인터페이스가 표준화되며, 분산된 애셋에 대한 유지관리가 중앙 집중화됩니다.

통합 논리 및 제어(STC6000 계열)

일부 자동화 장비에서는 별도의 PLC 및 HMI 비용이나 실장 면적을 요구하지 않는 방식의 시각화 및 로컬 제어가 필요합니다. Schneider Electric의 Pro-face STC6000 계열은 단일 플랫폼에 HMI 기능과 온보드 논리를 통합하여 부품 수를 줄이고 패널 레이아웃을 간소화합니다. 이 접근 방식은 공간 및 배선 복잡성이 제한된 소형 기계, 격리된 컨베이어, 독립형 자동화 셀에서 특히 효과적입니다.

그림 3. Schneider Electric Pro-face STC6000은 논리와 시각화를 단일 소형 터미널에 통합하여, 모듈식 또는 독립형 자동화 시스템에서 배선 및 제어 하드웨어를 최소화합니다(이미지 출처: Schneider Electric).

STC6000 장치는 ST6000 플랫폼과 동일한 고해상도 TFT 디스플레이, LED 백라이트, IP 등급 전면 패널을 제공합니다. 익숙한 개발 환경을 통해 엔지니어는 동일한 툴체인에서 제어 동작을 프로그래밍하면서 화면, 경보, 트렌드 개체 및 데이터 로깅을 구성할 수 있습니다. 개별 컨트롤러를 배선하는 대신 I/O를 로컬 또는 네트워크 모듈에 직접 매핑함으로써, 조립 시간을 최소화하고 유지관리해야 하는 현장 장치의 수를 줄입니다.

통합 논리는 전체 PLC가 필요하지 않은 기본 시퀀싱, 인터로크 및 기계 안전 기능을 위한 결정론적 성능을 제공합니다. 터미널이 이더넷 및 직렬 인터페이스와 결합하는 경우, 드라이브, 센서, 업스트림 컨트롤러와 조정하면서 시작/정지 명령, 설정값, 경보 처리에 대해서는 로컬 권한을 유지합니다. 모듈식 장비를 공급하는 OEM에서 이 아키텍처를 활용하면 독립형 스테이션으로 기능하거나 대규모 자동화 네트워크에 연결되는 표준화된 설계를 구현할 수 있습니다.

네트워크 프로토콜은 더 광범위한 Pro-face 라인업을 따릅니다. STC6000 터미널은 SCADA, MES 및 클라우드 분석 시스템과의 데이터 교환을 위해 OPC UA, MQTT 및 Modbus를 지원하므로, 외부 게이트웨이 없이도 기계 진단 및 생산 메트릭을 캡처할 수 있습니다. 브라우저 기반 액세스를 통해 원격 서비스 및 감시 회로의 시각화를 지원하며, 다양한 디스플레이 크기에서 일관된 인터페이스를 제공합니다.

기존 HMI-PLC 아키텍처가 사용되는 응용 제품에서는 비용, 배선 또는 인클로저의 깊이가 추가되어야만 했지만, STC6000 계열은 단일 마운팅 실장 면적 내에서 결합된 솔루션을 제공합니다. 따라서 BOM이 간단해지고, 커미셔닝이 가속화되며, OEM이 현장에서 장비 기능을 확장하는 경우 명확한 마이그레이션 경로를 제공합니다.

최적의 HMI 선택

적합한 HMI를 선택하려면 시각화 요구 사항, 환경적 조건, 네트워크 아키텍처 및 사용 가능한 패널 공간을 고려해야 합니다. 로컬 작업자와의 상호 작용만 필요한 장비의 경우, Pro-face ST6000 계열이 효율적인 패널 실장 옵션을 제공합니다. 깊이가 제한된 인클로저 또는 기온이 높은 지역에 배치된 기계는 저전력 LED 백라이트를 사용하여 열 부하를 줄일 수 있습니다.

분산 또는 원격으로 서비스되는 애셋의 경우에는 Pro-face STW6000이 표준 장치를 통해 브라우저 기반 액세스를 제공하여 진단 및 업데이트를 간소화합니다. 시각화 및 로컬 제어가 모두 필요한 경우, Pro-face STC6000 계열이 논리 및 HMI 기능을 단일 플랫폼에 통합하여 배선 및 인클로저 크기를 줄이는 동시에 결정론적 시퀀싱 및 경보 처리 기능을 유지합니다.

또 다른 선택 기준은 환경적 요인 및 수명 주기입니다. IP65F 등급의 전면, 넓은 온도 허용 오차 범위, 컨포멀 코팅(선택 사항)을 제공하므로, 세척 과정이 가혹하거나 먼지가 많은 환경에서도 작동할 수 있습니다. Pro-face 라인업 전반에서 제품 가용성이 확장되어, OEM은 후속적인 기계 세대에 걸쳐 일관된 인터페이스를 유지할 수 있으므로 재검증 및 재교육에 드는 노력이 최소화됩니다.

표 1에는 주요 응용 제품 환경이 요약되어 있으며 각 사용 사례에 맞는 최적의 HMI 계열이 표시되어 있습니다.

대상 응용 분야 추천 계열 주요 이점 로컬 운영자 패널, 범용 기계류 ST6000 소형 폼 팩터, 저전력, 디스플레이 크기와 상관없이 일관된 시각화 원격 진단이 필요한 분산 또는 원격 시스템 STW6000 브라우저 기반 HTML5 액세스, 중앙 집중식 업데이트, IIoT 지원 프로토콜 시각화 및 제어가 모두 필요한 소형 또는 독립형 장비 STC6000 통합 논리 및 시각화, 더 적은 배선, 단일 마운팅 실장 면적 식음료 및 공정 환경 ST6000/STC6000 IP 등급 밀폐, LED 백라이트, 넓은 작동 온도 범위 다중 회선 또는 모듈식 OEM 플랫폼 모든 계열 개발 도구 및 화면 라이브러리 공유, 플랫폼 수준의 연속성

표 1: 일부 대상 응용 제품에 대해 권장되는 Pro-face 계열

결론

Schneider Electric의 Pro-face 터미널은 안정적인 시각화, 최신 연결성 및 확장된 제품 가용성을 필요로 하는 OEM 및 기계 제조업체를 위해 확장 가능한 HMI 플랫폼을 제공합니다. ST6000 계열은 전통적인 패널 실장형 오퍼레이터 인터페이스를 제공하고, STW6000은 PC 종속성 없는 브라우저 기반 액세스를 지원하며, STC6000은 시각화와 논리를 단일 장치에 결합하므로 소형 장비에 적합합니다. 이 포트폴리오는 HTML5 시각화, 산업용 프로토콜 및 IP 등급 구조를 제공하므로, 포장, 자재 관리, 식음료 및 공정 응용 제품을 지원하는 동시에 여러 모델에서 일관된 사용자 인터페이스를 유지합니다.