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기획특집 <특집: 제조공장에서의 원격 감시 솔루션>SCADA 원격 감시 솔루션

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작성자 댓글 0건 조회 171회 작성일 20-09-24 13:47

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그림 1. SCADA의 발전 역사 


서론

SCADA 시스템은 오픈된 통신 환경 위에 시스템을 구축할 수 있으며 이 환경을 이용한 기업을 대상으로 원격 감시 솔루션을 제공하고 있다. SCADA의 위치는 과거 30년 이상의 역사를 지나면서 이전의 원격 감시 시스템에서 최신의 실시간 오퍼레이션 플랫폼 및 데이터의 백본(backbone)으로 이동하고 있으며, 현재는 기업 전체에서 사용되는 OT(제어운용 기술: Operational Technology)IIoT(산업 사물인터넷: Industrial IoT)의 기반 시스템으로도 이용할 수 있다.

 본고에서는 원격 감시 솔루션을 제공하는 SCADA 시스템의 동향과 예에 관하여 소개한다.

 

SCADA 시스템의 추이

컴퓨터 기반의 SCADA가 등장한 이후 SCADA에서 다루는 데이터양은 해마다 증가해왔다.

최근에 저렴한 비용으로 이용할 수 있는 IIoT 디바이스도 등장하면서 데이터양은 지금보다 훨씬 더 많이 증가할 것이라 예상된다. 이 대량 데이터를 효율, 수익률, 품질 향상을 위해 얼마나 이용할 것인지가 앞으로의 과제다.

SCADA는 시간과 함께 세련되어지고 포괄적인 실시간 오퍼레이션 플랫폼이 되었다. 그 발전의 역사는 5세대로 분류할 수 있다.


1세대에서는 PLC(Programmable Logic Controller)RTU(Remote Terminal Unit)의 감시 제어를 목적으로 개발되었다. I/O 점수는 몇 백 개 정도이며, 메인프레임 컴퓨터 상에서 실현되었다.

2세대에서는 하드웨어가 메인프레임에서 전용 PC의 분산 구성으로 바뀌고 처리 능력과 스토리지 용량이 늘어나 I/O 점수는 몇 천 개 정도였다.

3세대에서는 인터넷이 주류가 되고 대량 스토리지를 지원하는 파워풀한 서버가 나타나면서 처리 능력과 스토리지 용량에 대한 비용이 큰 폭으로 줄어들었다. 10I/O 점수의 데이터 수집과 감시 제어가 가능했다.

4세대에서는 제조 환경에서 벗어나 기업의 운용 전체를 커버하는 엔터프라이즈 플랫폼이 되면서 비약적으로 발전했다. IT 인프라스트럭처 위의 가상 환경을 이용하여 100만 데이터를 실시간 운용 데이터로 받아들이면서 운용 판단에 필요한 정보를 실시간으로 이끌어낼 수 있게 되었다.

최신의 제5세대에서는 IIoT 연결로 강화된 시스템으로 진화했다. 온프레미스 또는 클라우드 기반에 임베디드된 SCADA에서의 데이터 수집이 가능해졌다. SCADAOTIIoT의 백본으로서의 기능뿐만 아니라 기업 전체의 실시간 운용의 자동화를 담당할 것으로 기대된다.


SCADA의 진화를 살펴보면 최근 몇 년간 플랜트 I/O수가 극적으로 증가했다. I/O 증가에 따라 다양한 종류의 데이터가 출현했다. 이전에 I/OOT 데이터인 기기로부터의 실시간 측정값으로 구성되어 있었지만 현재는 진단 데이터를 포함한 대량 IIoT 시계열 데이터로 구성된다. 다루는 데이터의 가용성 향상에 따라 SCADA는 감시 제어에서 데이터 취득으로 초점을 옮겨가고 있다.


진단 데이터와 조합시켜 수집된 데이터는 플랜트 운용 개선을 위해 매우 가치가 있으며, OT 데이터와 IIoT 데이터를 조합시켜 운용 방법에 대한 새로운 지식을 얻을 수 있다. 막대한 양의 데이터를 분석하여 상관관계를 찾아내는 일은 운용 효율화의 큰 가능성을 숨기고 있다. 어떻게 분석할 것인지가 앞으로의 과제일 것이다.

 

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그림 2. SCADA I/O 수의 추이

 


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그림 3. OTIIoT 융합


 

새로운 트렌드

(1) 디지털 트랜스포메이션 이너블러(Enabler)로서의 SCADA

다양한 분야에서 디지털 트랜스포메이션을 달성하기 위해 SCADA가 활용된다. 최신 SCADA 솔루션에서는 OT 영역과 IIoT 영역 간의 데이터 교환이 가능하여 OTIT의 융합이 도모되고 있다.

SCADA는 센서, 컨트롤러, 서브시스템을 통해 필드로부터 취득한 데이터를 바탕으로 감시 레벨에서의 액션을 결정한다. 또한, 막대한 양의 생산진단 데이터를 사용한 고도의 데이터 분석을 위해 집약된 데이터와 정보를 IT 수준의 애플리케이션에 공유한다. 이를 통해 정보에 근거한 운용 수준의 액션을 실행할 수 있게 된다. 액션은 검증과 실행 허가를 거쳐, 우선순위가 부여된 후에 실행된다.


(2) IIoT 클라우드

IoT core는 방대한 디바이스와의 연결을 목표로 한다. 현장의 모든 산업용 디바이스가 운용 정보를 직접 클라우드에 제공할 수 있게 된다. IoT core와 연결하려면 MQTT 프로토콜이 사용되는 경우가 많다. MQTT는 업계에서 인지되는 프로토콜이며, 안전하며 가용성과 확장성이 뛰어나다. 운용 정보를 IT 환경에 반영하여 분석하고 운용 개선으로 이어지도록 하려면 SCADA에 의한 네이티브 MQTT 지원이 필수적이다. 클라우드 환경에서는 클라우드 벤더가 제공하는 머신 러닝이나 AI 등도 이용할 수 있게 된다. 클라우드 기반의 시스템은 일반소비자를 대상으로 시작되었으며 산업에 적합한 시스템은 아직 비교적 새롭다.


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그림 4. OTIT 융합




...(후략)




Peter Jan Sloots 河端 義弘 / 요꼬가와전기㈜ 

본 기사는 2020년  9월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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