B&R 컨트롤 비지니스 매니저 Anton Meindl

표준 네트워크 기술을 이용해 컨트롤러와 드라이브, I/O와 화면을 위한 실시간 제어가 가능한 네트워크를 디자인하기 위해 지난 1999년부터 POWERLINK 대한 연구가 진행되어 왔다. POWERLINLK는 이러한 업계의 요구와 표준 Fast Ethernet 위에 직접 만들어진 실시간 Ethernet 네트워크를 기초로 하여 개발됐다. 또한 Gigabit POWERLINK는 100Mbps POWERLINK로부터 점진적으로 진화하고 있으며, POWRELINK에 대한 네트워크 전송 용량이 10배 증가하는 것을 최상적으로 이용하는데 목표를 두고 있다.

다음은 산업용 이더넷 표준을 위한 글로벌 컨소시엄인 EPSG(Ethernet POWERLINK Standardization Group)의 멤버이자 B&R의 컨트롤 비즈니스 매니저인 Anton Meindl씨와 B&R사의 커스토머 매거진 automotion誌가 Gigabit POWERLINK를 주제로 가진 인터뷰 내용이다. <편집자 주>

▷▶많은 사람들이 Gigabit Ethernet에 대해 이야기하고 있습니다. EPSG는 이 모든 것들을 어떻게 생각합니까.

EPSG는 이미 2006년 11월에, Fast Ethernet POWERLINK가 Gigabit으로 개발될 것이라고 발표했습니다.

POWERLINK는 완벽하게 Ethernet 표준을 기반으로 하기 때문에 쉽게 10배의 속도를 낼 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 이 발표는 실제로 실시간 Ethernet 네트워크에서 Gigabit을 주제로 활발한 토론이 시작되게 했습니다.

▷▶EPSG는 다른 이더넷 주역들보다 먼저 Gigabit을 오랫동안 주제로 다뤄왔기 때문에 그 발표를 통해 다시 한 번 시장을 리드할 수 있었습니다. 그 시장상황을 어떻게 보십니까.

2007년에 PNO는 이것과 관련하여 Ethernet 기반 실시간 네트워크가 Gigabit으로서 어떠한 이점이 있는지의 여부를 결정하기 위한 목적으로 독일 연방정부 교육연구부의 투자로 논문을 냈습니다. Echtzeit-Ethernet fr die Sensor-Aktor-Vernetzung(실시간 Ethernet 센서-동작 네트워크)을 명명했던 Prof. Dr. Jasperneite가 진행했던 프로젝트 체계분석은 Gigabit Ethernet의 사용 가능성을 보여주기 위해 두 개의 다른 시스템의 접근을 사용했습니다.

▷▶어떤 시스템 접근들이 이 연구에서 실험되었으며, 또한 어떤 장비가 여기에 사용되었습니까.

그들의 Gigabit 성능을 위하여 summation frame telegram의 원리가 single telegram 과정과 비교되어 실험되었습니다. summation frame telegram의 대표에 EtherCAT과 Sercos Ⅲ가 포함되었으며, indivisual frame에는 Profinet IRT와 POWERLINK가 사용되었습니다.

▷▶두 시스템 접근의 차이점에 대해 간단히 설명해 주시겠습니까.

원리적으로 summation frame telegrams은 Interbus와 같은 Fieldbus의 첫 세대로 알려져 있습니다. one telegram은 사이클에서 개별적인 slave에 의해 동작되는 모든 데이터를 포함하고 있습니다. 이는 정확한 속도의 특별한 하드웨어를 요구합니다. 고전적인 Fieldbus의 과정은 매우 적은 양의 데이터를 위해 디자인되었습니다. 그래서 이 연구에서 Gigabit Ethernet은 성능에서 어떤 엄청난 향상을 가져오지는 않았습니다.

하지만 위의 결과는 indivisual frames에서는 해당되지 않습니다. 실시간 네트워킹의 효과로 데이터 전송률의 향상을 가져올 수 있었습니다. 이 연구는 최적화된 Profinet IRT 프로토콜을 사용한 다른 점을 보여주었습니다. 원리적으로, 이는 POWERLINK에도 적용될 수 있습니다. 연구와 똑같은 결과를 얻기 위해서, 그리고 summation frame telegram 프로토콜과 비교한 상당한 이점을 얻기 위해서, 성능계산은 Gigabit POWERLINK에 기반을 두고 있습니다.

▷▶Gigabit POWERLINK를 통해 사용자가 얻을 수 있는 것은 무엇입니까.

데이터의 양은 계속적으로 증가합니다. 센서와 작동기들 조차도 단순한 디지털 값 이상으로 생성되고 또한 소멸되기 때문에 점차 복잡성이 증가하고 있습니다. 특히 최근에 만들어진 드라이브에서는 한 대의 기계에 사용되고 있는 드라이브 수가 매우 빠르게 증가하고 있습니다. 보안이 필요 없는 간단한 데이터보다 상당히 복잡한 보안 데이터의 증가로 보안 데이터 전송을 위한 안전한 측정이 필요해졌습니다. 저속의 안전한 메커니즘을 위해 이러한 데이터를 실시간으로 전송하는 것이 또한 가능해야 합니다.

만약, 중앙의 드라이브가 실제 드라이브 제어를 위해 매우 적은 양의 데이터를 가져와야 한다면, 안전에 관련된 드라이브들일 경우, 이는 근본적으로 변경되어야 합니다.

이 예는 또한 앞으로의 견고한 진보와 향상의 필요뿐만 아니라 그러한 진보를 유용할 필요까지 설명해주고 있습니다. 이러한 이유로 POWERLINK는 시작부터 최고의 장치를 장착하고 있습니다.      

▷▶어떤 기능과 원리가 Gigabit POWERLINK에 사용되고 있습니까.

근본적인 아이디어는 네트워크상의 모든 지연을 없애는 것입니다. 더구나, POWERLINK는 더 나은 성능과 리소스를 열어 줍니다. 왜냐하면, Gigabit은 스위칭 기반으로 동작되기 때문에 양방향 통신의 특징을 지니고 있습니다. 매니저와 제어코드 사이의 체계적인 질문과 응답의 게임은 실제로 동시에 동작하는 것입니다. 그래서 직접적인 교차적 통신과 같은 모든 이점은 여전히 유지되어 있습니다.

이러한 Gigabit Ethernet의 복잡한 이용 가능성은 대역폭 factor 이상의 성능으로 잠재적인 성장을 불러올 수 있습니다.

▷▶Gigabit POWERLINK로 정확히 어떠한 성능의 향상을 이루게 되었습니까.

Gigabit POWERLINK를 통해 스테이션의 수와 데이터의 양과 같은 제공된 사양에 맞는 최소의 사이클 공정시간을 이뤄냈습니다. 위상기하학(Topology)에 따라, 시그널 runtime은 단지 적은 영향을 미칠 뿐입니다. 한 예로 전형적인 중간 크기의 어플리케이션을 생각해 보겠습니다. 당신은 30 스테이션에 각각 36byte의 입력과 36byte의 출력을 가지고 있습니다. 100 Mbps에서의 cycle time은 533㎲으로 단축시켰습니다. 이것은 100 Mbps와 Gigabit 사이에서 15배의 speed factor입니다. 이 경우는 속도가 factor의 15배로 증가하였다는 것을 의미합니다. 이전의 모든 어플리케이션 경험을 통하여 우리는 12∼18배의 factor로 성능을 향상시킬 것으로 기대하고 있습니다. 이론적으로는 20배의 factor까지 가능합니다.

▷▶이미 POWERLINK를 사용하고 있는 고객에게는 어떤 의미가 있을까요. 그들의 어플리케이션 전부를 교체할 수 있을까요.

POWERLINK의 물리적 강점은 또한 여기에 적용됩니다. 실제로 CANopen을 기반으로 한 POWERLINK로 정의된 소프트웨어에 두 가지의 다른 속도 성능 사이에서 사용자를 위한 어떠한 기능의 변화를 줄 필요가 없습니다.

사용자의 관점에서 보면, 이전의 Fast Ethernet을 통한 CANopen이 Gigabit Ethernet을 통한 CANopen으로 변환되는 것입니다. 그것도 매우 빠른 속도의 이점과 함께 말입니다.