다품종 소량생산, 짧아진 생산주기, 노동시장의 변화 및 다른 글로별 요인과 같은 추세에 따라 제조업이 빠르게 변화하고 있습니다. 제조업계가 이러한 트렌드에 대응하는 하나의 방법은 달라진 업계 표준과 새로운 기술을 포함한 safety communication로 인간과 기계가 안전하게 협업하는 방식으로 바꿔 나가는 것입니다
과거에는 세이프티 시스템은 고정 배선으로 케이블 길이가 길거나 문제 해결이 어렵고 설계 변경이 어려운 경우가 종종 있었습니다. 최근 세이프티 네트워크로 전환하면서 이러한 문제들을 신속하고 안전하게 세이프티 제어 시스템 내 다양한 제품들간의 안정적인 커뮤니케이션을 가능하게 합니다. 이러한 통신 시스템의 장점은 산업용 사물인터넷 (IIoT) 및 Industry 4.0 솔루션 구현에 핵심 요소라는 점입니다.
일반적인 공장에서는 기업 레벨 (Ethernet), 제어 레벨 (Ethernet 기반의 산업용 프로토콜), 그리고 디바이스/센서 레벨 (다양한 기술 네트워크)와 같이 3개 이상의 커뮤니케이션 레벨이 있습니다. 표준 제어 시스템용 디바이스 레벨의 산업용 통신의 수요가 많아져서 유사한 세이프티 통신 솔루션에 대한 수요도 덩달아 많아졌습니다.
가장 널리 사용되는 제어 레벨의 프로토콜을 기반으로 하는 세이프티 아키텍쳐는 이제 일반적이며 같은 물리적 매체에 있으므로 배선 및 제어 체계가 간단합니다. 아래의 표는 Ethernet 기반의 세이프티, Ethernet 기반의 제어 레벨 프로토콜과 행정 기구를 보여줍니다.
| Ethernet Based Safety Protocol | Ethernet Based Control Protocol | Governing Organization |
| CIP Safety | Ethernet IP | Open DeviceNet Vendor Association (ODVA) |
| PROFISafe | PROFINET | PROFIBUS and PROFINET International (PI) |
| Fail Safe over EtherCAT (FSoE) | EtherCAT | EtherCAT Technology Group |
| CC-Link IE Safety | CC-Link IE | CC-Link Partner Association |
| openSAFETY | Ethernet POWERLINK | Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG) |
이더넷 기반의 세이프티 프로토콜은 고속이며 상당히 많은 양의 정보를 전달할 수 있으며 Safety PLC, 드라이브, CNC, HMI, 모션 컨트롤러, 리모트 세이프티 I/O 그리고 고급 안전 장치 간 데이터 교환에 적합합니다. 대부분의 고객은 이더넷과 친숙하며 이러한 프로토콜은 많은 업체와 공급업체에게 개방되어 있습니다. 고객은 수많은 공금업체의 제품을 사용하여 시스템을 제작할 수 있습니다. 한가지 단점은 하나의 프로토콜에 호환하는 장치가 다른 프로토콜과는 호환되지 않으므로 벤더는 그들의 장비에 다수의 통신 연결을 해야 합니다. 또다른 단점은 연결에 많은 비용이 들며 디바이스 당 하나의 IP 주소를 사용해야 하므로 일부 프로토콜에 대한 단일 공급업체의 영향력이 큽니다.
디바이스 레벨의 세이프티 프로토콜은 상당히 새롭고 일반적이지 않으므로 Ethernet 기반의 세이프티 프로토콜과 동일한 장점을 제공하며 일부 단점을 해결했습니다. 이더넷 프로토콜과 마찬가지로 다양한 세이프티 디바이스 연결이 가능하며, 배선이 간소화되며 고정 배선보다 더 많은 데이터를 수집할 수 있습니다. 단점은 일반적으로 이더넷 프로토콜보다 속도가 느리고 전송량과 거리가 짧습니다. 반면에 디바이스 연결이 보다 경제적이며 IP 주소를 사용하지 않으므로 E-stop, 세이프티 스위치, 근접 세이프티 센서 및 간단한 세이프티 라이트 커튼에 통합할 수 있습니다
| Device level Safety Protocol | Device level Standard Protocol | Open or Proprietary | Governing Organization |
| Safety Over IO-Link/IO-Link Safety* | IO-Link | Semi-open/Open | Balluff/IO-Link Consortium |
| AS-Interface Safety at Work (ASISafe) | AS-Interface (AS-I) | Open | AS-International |
| Flexi Loop | Proprietary | Sick GmbH | |
| GuardLink | Proprietary | Rockwell Automation |
* Safety Over IO-Link는 세이프티와 IO-Link가 접목된 기술입니다.
Safety와 표준 센서를 제어 시스템에 보다 긴밀하게 통합하려는 노력으로 디바이스 레벨의 safety communication에 대한 인식과 수요가 늘어날 것입니다.
- 배선을 줄이고 단순화
- 솔루션을 확장, 축소 또는 변경할 수 있는 유연성 향상
- 문제 해결 개선
- 다양한 공급업체의 최고의 컴포넌트를 조합하여 솔루션을 최적화
- IIoT 데이터를 보다 상위 레벨의 시스템으로 전달
많은 사용자들은 특히 IIoT 니즈를 충족할 수 있는 비용 효율적이면서도 포괄적인 세이프티 솔루션을 구현하고자 하는 경우 이더넷 기반의 세이프티 프로토콜이나 디바이스 레벨의 세이프티 프로토콜이 이러한 요구들을 모두 수용할 수 없다는 것을 인지하고 있습니다. 여기에 Safety 마스터 (또는 브릿지)를 사용할 수 있습니다 – 디바이스 레벨의 세이프티 프로토콜을 제어 레벨의 세이프티 프로토콜에 연결하여 디바이스 레벨에서 경제적인 가격으로 센서를 연결하고 데이터를 수집하여 상위 레벨의 제어 시스템으로 전송할 수 있습니다.
위에서 설명한 아키텍처의 예는 PROFISafe/PROFINET의 Safety Over IO-Link입니다. 세이프티 라이트 커튼, E-Stop, 세이프티 스위치는 Safety Over IO-Link 프로토콜이 내장된 “Safety Hub”에 연결됩니다. 이 허브는 PROFINET/IO-Link Master로 PROFISafe PLC와 통신합니다. 세이프티 디바이스 연결은 매우 간단하고 저렴합니다 (선반 케이블과 표준 M12 커넥터 제외). 좀 더 성능이 뛰어난 Ethernet (PROFINET/PROFISafe) 연결은 필요한 경우에만 가능합니다 : 마스터, PLC, 그리고 다른 제어 레벨 디바이스. 또 다른 장점은 PROFINET/IO-Link 마스터에 표준, 세이프티 센서가 연결되어 장치 레벨 아키텍쳐를 단순화 할 수 있다는 점입니다.
디바이스 레벨과 제어 레벨의 프로토콜을 접목하면 사용자가 Safety communication 솔루션을 최적화하고 비용, 데이터, 및 속도 요구 사항의 균형을 맞출 수 있으며 IIoT 데이터를 수집하여 제어 및 MES 시스템에 전달할 수 있습니다.
