OPC UA Standard für mehr Transparenz

투명해진 자동화 피라미드

기계, 시스템, 제품은 인더스트리 4.0, IioT, Machine to Machine 통신 등의 적합한 표준이 있어야 네트워크에 연결할 수 있습니다. 이 맥락에서 전문가들은 자동화 피라미드를 자주 언급합니다. 정의에 따라 이 피라미드는 최하위 레벨인 장치 레벨부터 필드 레벨, 제어 레벨, 프로세스 제어 레벨을 거쳐 피라미드 최상위 레벨인 관리 레벨까지 이어집니다. 레벨 간 데이터 교환을 위한 표준은 데이터 교환 가능성 면에서 차이가 있습니다. 기계, 장치는 관련 프로토콜(예: IO-Link, PROFINET, Ethernet/IP, EtherCAT, Ethernet TCP/IP)을 통해 필드 레벨에서 또는 제어 레벨 방향으로 데이터를 교환하지만 자동화 피라미드 상위 레벨로의 직접적인 경로는 막혀 있습니다. 필드버스의 경우 클라우드로 확장되지 않고 MQTT와 같은 프로토콜은 필드 레벨과 통신할 수 없기 때문입니다. 이같은 틈을 메우는 것이 바로 OPC UA(UA = Unified Architecture) 프레임워크입니다. OPC UA 인증된 로이체의 센서를 사용하는 시스템 운영자는 다양한 옵션이 주는 이점을 누릴 수 있습니다.

OPC UA 표준은 자동화 피라미드의 레벨을 연결합니다.

필드부터 클라우드까지

지금까지는 모든 기계, 장치, 서버가 전체 레벨에 걸쳐 통신할 수 있도록 만드는 범용 프로토콜이 없었습니다. 프로토콜이 해당 레벨에서 매우 구체적인 요구 사항을 준수해야 하기 때문입니다. 따라서 모든 것을 하나에 전부 구현하는 것은 불가능했습니다. 기계와 장치는 수많은 귀중한 데이터를 만들어냅니다. 그러나 이 데이터를 평가해야 할 레벨이 데이터에 접근하고, 데이터를 평가하는 기능을 갖추지 못한 경우가 많았습니다. 이를 연결한 것이 OPC UA입니다. OPC UA는 프로토콜이 아니라 프레임워크, 즉 기술 구성 요소의 집합체입니다. OPC UA는 어떤 데이터가 전송되는지를 정보 모델을 통해 정의합니다. 이 표준은 통신 레벨에서 액세스 권한을 제어하고, 데이터 교환을 위한 프로토콜을 지정합니다. 이로써 지금까지 분리되어 있던 자동화 피라미드 레벨들의 벽은 사라지고 개방향 네트워크 구조로 발전하게 됩니다. OPC UA는 자유롭게 사용 가능한 오픈소스(Open Source)로서 제조사 및 소프트웨어 플랫폼과 독립적으로 작동됩니다.

더 빠르게 설치

자동화 피라미드의 모든 레벨에 걸쳐 교환할 데이터는 체계적으로 준비 및 제공되어야 합니다. 통신 표준이 지정되어 있는 경우라도 장치가 일련의 숫자를 전송할 때 수신기에는 메타 데이터가 필요하기 때문입니다. 그래야 이 일련의 숫자를 측정 단위 등으로 올바르게 해석할 수 있습니다. 이때 OPC Foundation의 정보 모델이 작용합니다. 이 정보 모델은 연결된 장치들을 다양한 개체로 구성된 네트워크로 설명합니다. 여시서 먼저 규정되는 것은 노드 간의 관계입니다. 네트워크의 장치를 인식하기 위해 필요한 최소 요구 사항인 표준 속성은 그 다음으로 정의됩니다. 기계의 기능, 작업 같은 특수 속성도 정의할 수 있습니다. 이러한 방식으로 자동으로 판독 가능한 구조가 만들어지고 다른 OPC UA 인증 장치에서 데이터를 판독 및 해석할 수 있게 됩니다. 사실 각 제조사가 모든 장치의 사양을 처음부터 만들 필요가 없도록 돕는 업계 표준이 존재합니다. 이 컴패니언 사양(Companion Specification)은 1D 바코드 리더가 어떻게 정의되는지, 어떤 값과 이벤트가 제공되는지를 설명합니다. 이는 OPC Foundation에서 PDF, XML 파일로 다운로드할 수 있습니다. 이 사양은 기계 판독이 가능하므로 수동으로 전송하지 않아도 됩니다.

장치의 데이터 모델에는 다음과 같은 정보 유형이 저장됩니다.

네트워크 내 장치 식별용 데이터
프로세스 데이터 및 이벤트(예: 스캐너의 판독 결과, 시작/정지 명령)
품질 데이터(예: 스캐너가 성공/실패한 판독 과정)

이로써 OPC UA는 설치 시 많은 이점을 제공합니다. 예를 들어 로이체의 바코드 리더 BCL 348i가 네트워크에서 1D 바코드 리더로 식별되고 제어 레벨이 이 신호를 이해할 경우 장치 특성이 자동으로 인식됩니다(AutoID). 그 결과 시스템 통합 과정이 매우 빨라집니다. 또 개별 장치의 알람이나 오류 및 상태 메시지를 중앙에서 파악하고 통합 평가할 수 있으므로 시스템 유지 관리도 더욱 간편해집니다.

로이체의 1D 코드 리더 BCL 348i는 OPC UA 인증을 받았습니다. 따라서 OPC UA에 따른 기술 요구 사항과 호환되어 데이터를 관리 레벨에 전송할 수 있습니다.

네트워크 안전성

OPC UA는 IT 보안 강화에도 도움이 됩니다. IIoT 시대에서는 산업용 IoT를 위해 클라우드로 기계 데이터를 처리해야 하므로 IT 보안의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. OPC UA는 시스템 운영자에게 종단간(End-to-End) 암호화가 통합된 표준을 제공합니다. 이 표준은 기업 데이터를 외부 공격으로부터 효과적으로 보호하는 동시에 내부 권한도 간편하게 할당할 수 있도록 만들어줍니다. 데이터에 접근하고 이를 판독, 평가, 변경할 수 있는 사람을 지정하므로 공격, 오작동으로 인한 가동 중지 등의 위험이 최소화됩니다.

더욱 간편하게 시스템 모니터링

이 표준의 가장 큰 장점 중 하나는 데이터 분석으로 시스템 효율을 크게 높일 수 있다는 점입니다. OPC UA를 사용하면 기계와 시스템을 간편하게 모니터링하고, 프로세스를 최적화할 수 있습니다. 컨베이어 라인으로 상자를 옮겨 상품을 피킹 스테이션 및 배송 시스템에 운반하는 소형 부품 창고의 실제 사례로 이를 알 수 있습니다. 박스에는 바코드 라벨이 부착되어 있습니다. 컨베이어 라인에 설치된 로이체의 1D 코드 리더 BCL 348i는 컨베이어 라인을 통해 박스를 운반하는 데 필요한 데이터를 제공합니다. 시간이 지나면 작동되는 동안 스캐너의 광학장치가 오염되어 박스 라벨이 깨끗하게 스캔되지 않는 상황이 발생할 수 있습니다. 아니면 작동 중 라벨이 사용되면서 손상 또는 오염되어 더 이상 판독 불가한 상태가 될 수도 있습니다. 이때 기계 사용 업체는 어떻게 오류를 찾을까요?

인증된 센서 기술 사용

OPC UA는 필드 레벨부터 클라우드에 이르는 데이터 전송을 위한 중앙 프레임워크로 전 세계에 빠르게 자리잡았습니다. 이로써 계층이 엄격히 구분되어 있던 자동화 시스템 레벨들의 벽이 허물어졌습니다. 이는 기계 및 장치 데이터 평가의 효율을 높이는 데 도움이 되었습니다. 그러나 설치, 작동 최적화, 서비스에 필요한 이 표준이 주는 이점도 적합한 센서 기술이 있어야 누릴 수 있습니다. 이때 OPC UA 인증 제품 포트폴리오와 관련 노하우를 갖춘 센서 전문가를 만나는 것이 좋습니다. 로이체의 Sensor People은 전문가로서 언제든 도와드릴 수 있습니다. 2D 코드 리더 DCR 248i, 1D 코드 리더 BCL 348i와 같이 OPC UA 인증을 받은 로이체의 혁신적인 센서 기술은 기계 사용 업체의 시스템 효율을 완전히 새로운 수준으로 높여줍니다.

2D 바코드를 위한 OPC UA 인증 스캐너도 있습니다(DCR 248i). 로이체는 IIoT, 인더스트리 4.0의 효율적인 활용을 위해 더 많은 OPC UA 제품 라인을 계속 갖춰나가고 있습니다.

OPC UA: 투명성을 극대화하는 다섯 글자