스마트팩토리는 제조생산 전 과정이 디지털 자동화 솔루션으로 결합돼 생산성 및 품질, 그리고 고객만족도를 향상시키는 지능형 공장으로 스스로 제어할 수 있는 공장을 말한다. 독일, 유럽, 미국 등을 중심으로 전세계 제조 산업에서 급속도로 변화하고 있다. 우리 정부도 이러한 변화에 대응하기 위해 중소중견기업을 위한 스마트팩토리 보급확산 정책을 펼치고 있으며 산업자원통상부, 중소벤처기업부, 중소기업기술정보진흥원, 각 지역 테크노파크 등 관계부처 및 기관들과 삼성, SK, LG 등 대기업들이 스마트팩토리 지원 사업에 적극적인 투자를 하며 제조 스마트화에 나서고 있다[1]. 공장자동화(Factory Automation, FA) 구축에는 이기종 장비의 연결에 대해 많은 이슈들이 있다. 다양한 장비로부터의 다양한 통신 구성이 가장 힘든 측면이 그 이유이다. 같은 회사 제품들로만 구성되거나 표준안이 존재하면 모르겠지만, 오래된 장비와 최신의 장비, 사용 환경도 제각각인 장비들이 일련의 통신을 통해 통합 구축을 하려니 구축하기가 쉽지 않다. 이런 문제점을 해결하기위한 방법으로 전 세계적으로 널리 보급되어 있는 자동화 프로토콜의 하나이고, 대표적인 설비 제어시스템인 PLC의 수많은 공업 기기에서 통신표준으로 사용하고 있는 FieldBus중 하나인 Modbus를 이용하여 통신 하는 방안을 제시하고자 한다.
스마트팩토리는 제조생산 전 과정이 디지털 자동화 솔루션으로 결합돼 생산성 및 품질, 그리고 고객만족도를 향상시키는 지능형 공장으로 스스로 제어할 수 있는 공장을 말한다. 독일, 유럽, 미국 등을 중심으로 전세계 제조 산업에서 급속도로 변화하고 있다. 우리 정부도 이러한 변화에 대응하기 위해 중소중견기업을 위한 스마트팩토리 보급확산 정책을 펼치고 있으며 산업자원통상부, 중소벤처기업부, 중소기업기술정보진흥원, 각 지역 테크노파크 등 관계부처 및 기관들과 삼성, SK, LG 등 대기업들이 스마트팩토리 지원 사업에 적극적인 투자를 하며 제조 스마트화에 나서고 있다[1]. 공장자동화(Factory Automation, FA) 구축에는 이기종 장비의 연결에 대해 많은 이슈들이 있다. 다양한 장비로부터의 다양한 통신 구성이 가장 힘든 측면이 그 이유이다. 같은 회사 제품들로만 구성되거나 표준안이 존재하면 모르겠지만, 오래된 장비와 최신의 장비, 사용 환경도 제각각인 장비들이 일련의 통신을 통해 통합 구축을 하려니 구축하기가 쉽지 않다. 이런 문제점을 해결하기위한 방법으로 전 세계적으로 널리 보급되어 있는 자동화 프로토콜의 하나이고, 대표적인 설비 제어시스템인 PLC의 수많은 공업 기기에서 통신표준으로 사용하고 있는 FieldBus중 하나인 Modbus를 이용하여 통신 하는 방안을 제시하고자 한다.
Smart Factory refers to a factory that can be controlled by itself with an intelligent factory that improves productivity, quality and customer satisfaction by combining the entire process of manufacturing and production with digital automation solutions. The manufacturing industry around the world ...
Smart Factory refers to a factory that can be controlled by itself with an intelligent factory that improves productivity, quality and customer satisfaction by combining the entire process of manufacturing and production with digital automation solutions. The manufacturing industry around the world is rapidly changing, with Germany, Europe, and the United States at the center. In order to cope with such changes, the Korean government is also implementing a policy to spread the supply of smart factories for small and medium-sized companies, and related ministries and agencies such as the Ministry of Commerce, Industry and Energy, the Ministry of SMEs and Venture Business, the Korea Institute of Technology and Information Promotion, and local technoparks, as well as large companies such as Samsung, SK and LG are actively investing in smart manufacturing projects to support smart factories[1]. Factory Automation (FA) construction has many issues regarding the connection of heterogeneous equipment. The most difficult aspect of configuring various communications from various equipment is the reason. Although it may not be known if there are standards or products made up of the same company, it is not easy to build equipment that is old, up-to-date, and different use environments through a series of communications. To solve this problem, we would like to propose a method of communication using Modbus, one of FieldBus, which is one of the many industrial devices of PLC, a representative facility control system, and is used as a communication standard.
Smart Factory refers to a factory that can be controlled by itself with an intelligent factory that improves productivity, quality and customer satisfaction by combining the entire process of manufacturing and production with digital automation solutions. The manufacturing industry around the world is rapidly changing, with Germany, Europe, and the United States at the center. In order to cope with such changes, the Korean government is also implementing a policy to spread the supply of smart factories for small and medium-sized companies, and related ministries and agencies such as the Ministry of Commerce, Industry and Energy, the Ministry of SMEs and Venture Business, the Korea Institute of Technology and Information Promotion, and local technoparks, as well as large companies such as Samsung, SK and LG are actively investing in smart manufacturing projects to support smart factories[1]. Factory Automation (FA) construction has many issues regarding the connection of heterogeneous equipment. The most difficult aspect of configuring various communications from various equipment is the reason. Although it may not be known if there are standards or products made up of the same company, it is not easy to build equipment that is old, up-to-date, and different use environments through a series of communications. To solve this problem, we would like to propose a method of communication using Modbus, one of FieldBus, which is one of the many industrial devices of PLC, a representative facility control system, and is used as a communication standard.
본 논문에서는 제조, 생산과 관련되고 대표적인 설비 제어시스템인 PLC에서 Modbus 표준 통신 프로토콜을 이용한 생산 정보의 디지털화 서비스 구축을 방법을 제안한다. 제안하는 서비스는 다양한 장비를 이용하여 구축하는 스마트팩토리 현 구축 상황에서 표준화된 Modbus 프로토콜을 이용하여 이기종 장치들의 통신 구축이 가능한 서비스를 쉽게 구축 할 수 있다.
제안 방법
특정 회사(프토토콜)의 국한된 시스템을 이용(Closed System)하여 생산설비를 구축하는 경우에는 다음과 같은 문제가 발생할 소지가 있는데 이는 해당 회사에서 구축한 시스템만으로는 사용자가 원하는 모든 기능을 맞추기가 어려운 경우가 발생하거나 혹은 다른 회사(프로토콜)에서 생산되는 제품을 시스템에 추가해서 사용할 경우에는 통합 기능을 구현하기 위해서 이 장비와 맞는 다른 회사의 Input/Output 구축을 다시 해야 하는 현상이 발생되기 때문에, 현장에 공통 Input/Output 통함 구축을 하는 효율성의 반감 및 구축 기간과 비용의 증가로 인해 그 의미 자체가 감소된다. 따라서 본 논문에서는 Modbus를 이용한 표준화 통신 방법을 제안한다.
본 논문에서는 스마트팩토리 구축을 위해 필수적인 필드버스를 학습할 수 있도록 내용분석과 FieldBus의 대표적인 Modbus를 이용하여 LSIS PLC 기반의 Mud buss 통신 프로그램을 개발하고 실습 예제를 구현하였다. 특히, 장비는 다양한 산업 현장에서 사용 중인 LSIS PLC와 Modbus 통신기술을 중심으로 제작하여 실무에서 바로 적용할 수 있도록 구현했다.
본 실험은 국내에서 제조되고 국내 제품 중 가장 많이 판매되고 있는 LSIS의 PLC를 이용하여 주장하는 서비스 구현하고 서비스 구현의 심플함과 필요성을 확인하려 한다. LSIS의 PLC들은 XGT전용 모드 버스 사용자 정의 프로토콜을 이용하여 디바이스 읽기, 쓰기가 가능하다.
본 논문에서는 제조, 생산과 관련되고 대표적인 설비 제어시스템인 PLC에서 Modbus 표준 통신 프로토콜을 이용한 생산 정보의 디지털화 서비스 구축을 방법을 제안한다. 제안하는 서비스는 다양한 장비를 이용하여 구축하는 스마트팩토리 현 구축 상황에서 표준화된 Modbus 프로토콜을 이용하여 이기종 장치들의 통신 구축이 가능한 서비스를 쉽게 구축 할 수 있다.
대상 데이터
LSIS Modbus 통신 프로그램은 [표 3]과 같은 조건하에서 개발하였다. 본 논문에서 제시한 LSIS PLC Modbus 통신 프로그램의 통신 흐름은 Field에 있는 PLC의 Modbus 버스 RTU 서버 설정이 되어 있고, PLC와 PC는 RS-232통신 방식을 이용하고, 데이터 수집 PC에는 Visual Studio C# 개발 환경 구성이 되어 있고 NModbus Lib을 이용하여 Windows 환경에서 통신을 하는 흐름을 가지고 있다.
성능/효과
Modbus 프로토콜은 사실상의 표준으로 자리 잡아가고 있고, 1979년부터 다양하게 사용되고 있는 Modbus 프로토콜을 PLC 제조사들도 컨트롤러에도 확장하고 있다. Modbus는 초고속 이더넷 데이터 전송을 보장하는 간단하고 간소화된 프로토콜이라는 장점을 가지고 있어 제조사에 구애받지 않는 데이터 구조는 다양한 제조사의 기기 사이의 통신을 가능하게 해 준다.
특히, 장비는 다양한 산업 현장에서 사용 중인 LSIS PLC와 Modbus 통신기술을 중심으로 제작하여 실무에서 바로 적용할 수 있도록 구현했다. 따라서 기존의 제조회사에 특정한 단일시스템 중심의 PLC 통신 프로그램보다 스마트팩토리 PC 통신 구축과 연계되는 설계, 제작, 유지보수의 다양한 분산된 필드 기기의 제어와 원격진단 및 타사 제품(프로토콜)과의 호환능력을 기대할 수 있다. Modbus 프로토콜은 사실상의 표준으로 자리 잡아가고 있고, 1979년부터 다양하게 사용되고 있는 Modbus 프로토콜을 PLC 제조사들도 컨트롤러에도 확장하고 있다.
본 논문에서는 스마트팩토리 구축을 위해 필수적인 필드버스를 학습할 수 있도록 내용분석과 FieldBus의 대표적인 Modbus를 이용하여 LSIS PLC 기반의 Mud buss 통신 프로그램을 개발하고 실습 예제를 구현하였다. 특히, 장비는 다양한 산업 현장에서 사용 중인 LSIS PLC와 Modbus 통신기술을 중심으로 제작하여 실무에서 바로 적용할 수 있도록 구현했다. 따라서 기존의 제조회사에 특정한 단일시스템 중심의 PLC 통신 프로그램보다 스마트팩토리 PC 통신 구축과 연계되는 설계, 제작, 유지보수의 다양한 분산된 필드 기기의 제어와 원격진단 및 타사 제품(프로토콜)과의 호환능력을 기대할 수 있다.
후속연구
향후 Modbus를 지원하는 다양한 PLC 제조회사의 PLC에 대한 Modbus 통신에 대한 연구를 진행할 예정이다. 추가적으로는 스마트팩토리 구축에 필요한 빅데이터, AI용 데이터 수집을 하기 위한 기초단계 작업으로 다양한 제조사 PLC 장비에서 Modbus를 이용한 초고속 통신 방법연구를 진행하고 수집되는 데이터를 Database 데이터 고속 로깅하는 개발에 대한 연구도 함께 진행할 예정이다.
향후 Modbus를 지원하는 다양한 PLC 제조회사의 PLC에 대한 Modbus 통신에 대한 연구를 진행할 예정이다. 추가적으로는 스마트팩토리 구축에 필요한 빅데이터, AI용 데이터 수집을 하기 위한 기초단계 작업으로 다양한 제조사 PLC 장비에서 Modbus를 이용한 초고속 통신 방법연구를 진행하고 수집되는 데이터를 Database 데이터 고속 로깅하는 개발에 대한 연구도 함께 진행할 예정이다.
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