HMI 통합과 개발 비용절감을 위한 최적의 도구
그래픽 기반의 시스템 통합 플랫폼 LabVIEW

한국내쇼날인스트루먼트 전략마케팅팀 권오훈 과장

산업 자동화 영역에서는 편리한 HMI 개발환경, 시스템 확장 및 통합, 비용 절감 등의 이슈가 발생하곤 한다. 그러나 이러한 이슈들은 어떠한 개발 도구를 선택하느냐에 따라 향후 그 정도가 다를 수 있다.
빠른 기술발전에 의해 산업자동화 시스템도 빠르게 변화한다. 그리고 그에 따른 시스템의 변경은 늘 함께 이루어져야 하기에 초반의 개발비용만 고려하여 도구를 선택 할 경우 언젠가 변화의 상황을 직면하게 된다.
도구는 개발의 용이성, 향후 시스템 확장 및 통합에 대한 대처, 추가적인 배포 및 유지보수에 대한 비용 등을 고려하여 개발 초기단계에서부터 신중한 선택을 해야 한다. 그렇다면 각각의 고려사항에 대해서 하나씩 살펴보기로 하자.

편리한 HMI 개발 환경
공장 자동화 시스템에 있어서 가장 중요한 것 중 하나가 바로 HMI이다. 시스템 운영자가 모든 시스템들을 모니터링하며, 문제가 발생하였을 경우, 빠른 시간 안에 대처할 수 있도록 알려주는 것이 바로 HMI이기 때문이다. 그러므로 효율적인 HMI를 구현하는 것은 실질적인 운영에 핵심이라고 말할 수 있다.
HMI를 구현하는데 있어서 중요한 고려사항으로는 먼저 운영자가 인식하기에 실제 시스템과 유사한 사용자 인터페이스를 제공하여, HMI를 통해서 직관적으로 시스템 전체 상황을 알 수 있어야 한다는 점이다. 각 산업 영역마다 다양한 시스템 컴포넌트들이 존재하므로, 대부분의 HMI 툴은 특화된 산업영역에 맞는 기본 객체를 제공하며, 사용자는 그러한 객체들을 잘 활용하기만 하면 된다.
LabVIEW도 이러한 객체를 기본적으로 제공하는 동시에, 사용자가 원하는 형태로 커스터마이징이 가능한 개발환경을 제공하고 있다. LabVIEW 2011 버전부터는 실버객체를 지원하여 더욱 완성도 있는 객체로 시스템에 최적인 HMI를 구현할 수 있게 되었다. 또한, LabVIEW DSC(Data logging and Supervisory Control) 모듈을 활용하게 되면 더욱 다양한 산업에 특화된 객체를 활용할 수 있을 뿐 아니라, 산업 자동화에 필요한 부가적인 기능을 편리하게 사용할 수 있다.
두 번째로 중요한 부분은 시스템의 기능 구현과 HMI의 연동이다. 대부분의 경우 시스템의 기능을 구현하는 소프트웨어와 사용자 인터페이스를 개발하는 HMI 툴을 별도로 사용한다. 하지만, LabVIEW는 시스템의 기능 구현과 동시에, 동일한 개발환경에서 HMI 환경을 제작하여 활용할 수 있다. 즉, 단일 플랫폼에서 시스템의 모든 기능과 HMI 환경까지 모든 것을 구현할 수 있으므로, 개발 시간과 비용의 절감이 가능하다.
마지막으로, LabVIEW는 일반적인 PC, 터치패널 PC, 터치패널 모니터 등 다양한 환경에서 사용할 수 있다. 일부 HMI 툴의 경우 특정 터치패널 PC에 Key Lock을 보유해야만 운영이 가능한 경우도 존재한다.
그러나 LabVIEW를 활용하여 HMI를 개발할 경우, 이러한 고민 없이 모든 PC에서 개발이 가능하며, 별다른 제약 없이 배포하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 고정된 하드웨어 툴과 일대일로 매칭되는 하드웨어를 사용하게 될 경우, 통합 및 호환성의 제약뿐 아니라, 개발 및 유지보수 비용 등의 이슈가 지속적으로 발생하게 될 가능성이 매우 높다. 사용자의 요구사항에 맞는 가장 적합한 범용 시스템(산업용 PC, 터치패널 PC 등)을 선택하여 시스템을 구성할 경우 개발에 있어 매우 편리한 접근이 가능할 것이다.

그림 1. 산업에 특화된 HMI 개발 가능

그림 2. 산업별 HMI 객체 라이브러리

그림 3. 시스템 기능과 HMI를 동시에 작업하는 LabVIEW 개발환경

시스템의 확장 및 통합
시스템 운영자는 더 많은 기능들을 가진 제품을 생산하고, 생산된 제품을 자동적으로 테스트하여 더욱 빠르고 효율적으로 시스템을 운용해야 하는 부담을 가지고 있다. 이렇게 시스템이 복잡해짐에 따라, 기존의 시스템을 유지 보수하고, 더 나은 기능을 가진 시스템으로 확장시키며 기존의 다른 시스템과의 통합이 필요하게 되는 경우가 빈번하게 발생한다. 이 경우 확장 및 호환성이 이슈가 된다.
동일한 회사의 동일한 제품으로 모든 시스템이 갖추어졌다면 비교적 문제가 용이하지만, 실제 현장에서는 다양한 시스템들이 공존하게 된다. 그렇기 때문에 가지고 있는 다양한 제품과 통신 BUS 그리고 추가되는 기능들을 통합할 수 있는 방법이 필요하다. 이러한 부분은 대부분 하드웨어의 영역이 아닌, 개발 소프트웨어의 영역에서 발생한다. 그러므로 시스템 개발 소프트웨어를 선정할 때는 기본적인 기능구현 가능유무뿐 아니라, 유지보수 및 확장에도 용이한 효율적인 도구인지를 확인할 필요가 있다.

일반적으로 장비를 선택하게 되면 그에 따른 전용 소프트웨어가 존재한다. 확장이 필요 없는 시스템이라면 사용하는데 문제가 없을 것이다. 그러나 부가적인 기능을 추가하고, 다른 시스템과 통합하기 위해 고민하게 될 때 문제가 발생한다. 이러한 문제가 하나 둘씩 늘어날 때마다 시스템은 더욱 복잡해지며, 안정적인 시스템 운영에 많은 위험부담이 발생한다.
최근에는 Serial, Ethernet, CAN, LIN, DeviceNet 등 기존의 범용적인 장비 프로토콜 이외에도 PROFIBUS, Fieldbus, ModBus, EtherCAT 등 다양한 프로토콜들이 개발되어 산업자동화 영역에 적용되고 있다. 그러므로 운영자는 이러한 모든 것들을 하나로 통합하여 효율적으로 운용할 수 있도록 항상 노력해야 한다.
LabVIEW는 기본적으로 개방형 플랫폼을 지향하며 다양한 하드웨어를 LabVIEW라는 단일 플랫폼 안에서 통합할 수 있는 환경을 제공한다. 산업 자동화 영역에서 많이 사용하는 다양한 종류의 PLC와의 통합에 필요한 OPC 서버를 제공하여 편리한 통합이 가능하다. 추가적인 기능이 필요할 경우, 내쇼날인스트루먼트에서 제공하는 PAC 시스템, Machine & Vision 시스템, 고속 아날로그 입/출력 등의 기능을 가진 하드웨어를 활용한다면 더욱 편리하게 기존 시스템을 확장 할 수 있다. 뿐만 아니라, DB와의 연동, 데이터분석, 보고서 생성까지, 모든 데이터를 편리하게 활용할 수 있어, 운영의 편의를 도모한다.

그림 4. 산업자동화에서 통합은 선택이 아닌 필수!

그림 5. NI에서 지원하는 산업용 프로토콜

그림 6. LabVIEW 기반의 다양한 플랫폼 통합

배포 및 유지보수 비용의 절감
대부분의 개발 시스템은 단일 배포의 경우 별도의 라이선스를 필요로 하지 않기에 단일 시스템만 사용하는 경우라면 비용에 대한 고민이 필요 없다. 그러나 시스템이 대형화 되면서, 여러 개의 시스템에 배포를 할 경우에는 일반적으로 하나의 배포시스템마다 각각 배포 라이선스를 보유해야 하므로 배포를 많이 할수록 비용이 증가된다. 물론 소프트웨어 공급자 입장에서는 소프트웨어에 대한 기술력에 대한 대가를 충분히 받아야 하는 것이 당연하다. 그러나 사용자 입장에서는 이런 비용이 달갑지만은 않다.
LabVIEW는 하나의 개발 라이선스를 구매하여 실행파일로 배포할 경우, 무료로 제공되는 Run-time Engine과 함께 제공할 수 있어 별도의 추가 비용이 없으며, 시스템을 제한 없이 배포할 수 있다. 이것은 곧 시스템 개발비용의 절감으로 이어지며, 업체의 가격 경쟁력뿐 아니라, 배포의 제한을 받지 않으므로 시스템의 지속적인 발전으로 이어질 수 있다.
이미 산업자동화 시장은 치열한 레드오션이다. 이러한 경쟁에서 살아남기 위해서는 경쟁사보다 한 걸음 앞서 나가야만 한다. 여러분이 산업자동화를 위해 선택한 개발 도구는 이러한 미래에 대응할 수 있는가? 어떤 개발 도구가 최고의 도구라고 어느 누구도 확언할 수 없겠지만, 분명한 것은 좀 더 개방적이고, 통합에 용이한 도구, 그리고 기술발전에 더 유연하게 대처할 수 있는 도구가 바로 최고의 도구라는 점이다.
이제 도구는 더 이상 시스템의 개발도구가 아니라, 치열한 레드오션의 경쟁에서의 생존을 결정하는 핵심 열쇠이다. 시스템에 맞는 최적의 도구로 불확실한 미래를 대비하길 바란다.

그림 7. 산업 자동화를 위한 효율적인 개발 및 통합 도구: LabVIEW

"LabVIEW는 기본적으로 개방형 플랫폼을 지향하며 다양한 하드웨어를 LabVIEW라는 단일 플랫폼 안에서 통합할 수 있는 환경을 제공한다. 산업 자동화 영역에서 많이 사용하는 다양한 종류의 PLC와의 통합에 필요한 OPC 서버를 제공하여 편리한 통합이 가능하다. 추가적인 기능이 필요할 경우, 내쇼날인스트루먼트에서 제공하는 PAC 시스템, Machine & Vision 시스템, 고속 아날로그 입/출력 등의 기능을 가진 하드웨어를 활용한다면 더욱 편리하게 기존 시스템을 확장 할 수 있다."