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기획특집 <특집: 공정 자동화 분야의 무선 기술 최신 동향> 세상을 바꾸는 무선 기술

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작성자 댓글 0건 조회 477회 작성일 21-09-02 13:28

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그림 1. 다양한 통신 프로토콜 


서론 

소규모로 운영되던 과거 플랜트는 대부분의 작업을 수동으로 수행하였고, 수동 조작을 위한 숙련된 기술자들과 함께 제어되어왔다. 이후 플랜트는 생산성과 생산 방식에 있어 더 큰 단위로 변화됨에 따라 점차 기계화를 이루었다. 하지만, 급속한 생산능력 확장과 많은 기계들의 조작은 공정과정에서의 오작동을 초래하게 되었고, 작업자의 오류는 결과적으로 심각한 경제적, 질적 문제를 야기하게 되었다. 현재의 산업은 자동화와 자동제어의 패러다임 속에 있으며, 유선으로 제어되던 시스템은 무선으로 제어하는 산업 트랜드와 함께 하고 있다. 


이에 KROHNE는 한발 앞선 개발의 움직임으로 빠르게 급변하는 산업 트랜드에 최고의 기술력을 제공하고자 끊임없이 고민하였다. 다양한 통신 프로토콜을 제공하기 위해 Modbus, Hart, Foundation Fieldbus와 같은 통신 외에도 ProfiNet 및 산업용 이더넷을 위한 이더넷IP까지 지원 가능하며, 이제는 더 나아가 블루투스 통신을 통해 항상 내 곁에 있는 관리를 제공할 수 있게 되었다. 고객에게 최적의 솔루션을 제공하고자 2019년 자사 홈페이지에 Wireless and remote metering solutions의 플랫폼을 신규 개설하였고, 제품과 성공 사례들을 공유하고 있다.


광범위한 지리 영역에서의 무선 기술– 상/하수도 망 

물 공급 네트워크는 광범위한 지리적 영역을 두고 있다. 급수탑과 같은 건물은 일반적으로 접근하기 어려운 위치에 있으며, 네트워크를 연결하기 위한 데이터 및 제어 케이블은 항상 공장 건설과 함께 건설되는 것은 아니다. 과거에는 물 산업의 많은 플랜트가 독립적으로 작동하였으며 제어실과 분리되어 있어 관리 및 검사에 상당한 비용이 투입되었다. 이러한 급수 플랜트의 운영 비용을 줄이기 위해 안타깝게도 인력 영역에서 점점 더 많은 절감이 이루어지고, 기존의 제어 및 데이터 케이블은 종종 현대 통신 기술에 사용할 수 없을 정도로 열악한 상태에 있다.


식수는 생명에 필수적이므로 식수 공급은 가장 중요한 기반 시설 분야 중 하나이다. 따라서 안전한 데이터 전송 및 제어실과의 통신이 필수적이다. 오늘날 관리자는 급수탑의 고정밀 유량 측정을 위해 마모 및 유지 보수가 필요 없는 혁신적인 KROHNE 전자식 수도메타(WATERFLUX)에 점점 더 의존하고 있다. 최적화된 스페셜 튜브 덕분에 이 유량계는 직선의 전/후단 구간 없이 설치할 수 있다. 유량, 충전 레벨, 전도도, 염소 그리고 압력 및 온도와 같은 측정 데이터는 통신 및 모바일 기술을 사용하여 무선으로 전송된다.


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그림 2. 상/하수도 네트워크를 위한 무선 기술




무선 전송을 통해 Modbus 통신과 같은 직렬 데이터와 아날로그 또는 디지털 신호와 같은 I/O 매핑을 전송할 수 있다. I/O 매핑을 사용하면 각 입력이 직접 주소 지정을 사용하여 출력에 할당된다. 이 작업은 라디오 모듈의 썸휠을 돌려 간단하게 수행된다. 이 유형의 Radio system은 RS 232/RS 485 시리얼 인터페이스를 통해 여러 컨트롤러 또는 직렬 I/O 장치를 네트워크로 연결하는 데도 사용할 수 있다. 예를 들어, I/O 매핑은 디지털 펄스 출력뿐만 아니라 수도메타의 아날로그 4-20mA 출력을 모두 전송하는 데 사용된다.


Modbus 통신이 가능한 측정 장치는 RS 232/485 시리얼 인터페이스를 통해 전송된다. 무선 모듈의 모듈식 확장성 덕분에 현장에서 하나의 무선 모듈로 수도메타를 무한정 연결할 수 있다. 최대 20km의 범위와 어려운 지형을 통과하는 지점은 중계기 슬레이브 스테이션을 사용하여 크게 확장할 수 있다. 또한, 최신 암호화 방식을 통해 데이터 보안을 보장하며, 제공된 소프트웨어를 사용하여 시스템 진단도 가능하다.


이 무선 시스템을 사용하면 최대 250개의 무선 스테이션으로 구성된 점대점 연결 또는 복잡한 메시 네트워크와 같은 다양한 네트워크 구조를 매핑할 수 있다. 전원 공급 장치가 없는 맨홀에서는 배터리 공급 장치가 있는 자체 전원 수도 미터를 사용할 수도 있다. 이 경우 원격 데이터 전송을 위한 전원 공급이 태양열 기술로 이루어지도록 한다.



구조적 설치 영역에서의 무선 기술– 폐수 처리장

1차 및 2차 침전지와 같은 침전조에는 일반적으로 퇴적된 슬러지와 부유 입자상 물질을 배수 깔때기로 운반 및 제거하는 이동식 브리지가 있다. 이 브리지에는 슬러지 블랭킷 측정 장치와 수질계측계 등과 같은 공정 장치가 설치된다. 이 필드 장치와 공정 제어 시스템 간의 통신은 브리지의 회전으로 인해 배선의 어려움과 관리자가 직접 접근 해야함으로 안정성과 효율성에 있어 많은 어려움이 있었다. 이것이 오늘날 무선 솔루션을 선호하게 되는 이유이다.


측정값의 무선 데이터 전송을 위해 Bluetooth 컨버터가 로컬 자동화 네트워크에 통합되어 있다. 이것은 브리지의 다른 Bluetooth 변환기와 통신한다.

이러한 변환기는 네트워크에서 투명하게 작동한다(컨트롤 시스템에서 장치로 인식하지 않고 케이블처럼 작동). 이를 통해 물리적 전송 매체인 Bluetooth를 통해 Profibus, Profinet, ProfiSave, EthernetIP 또는 Modbus TCP와 같은 공통 프로토콜을 사용하여 브리지에서 프로세스 제어로 측정 데이터를 이더넷 기반으로 전송할 수 있다.


..(후략) 


KROHNE

 본 기사는 2021년 9월호에 게재되었습니다. 

  

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