ethernet/ip(iiot)와 cip의 기술동향procon.co.kr/pdf/2018 1/1-1.pdf · 2019. 4. 25. ·...

기획특집

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과학기술정보통신부와 사물인터넷협회가 함께한 사

물인터넷 대국민 홍보 주간(2017년 10월 10일~13일)을

맞았고, 제1회 4차 산업혁명과 스마트 팩토리를 위한 Ether

Net/IP(IIoT) 세미나 & 전시(코엑스)가 10월 13일(금) ODVA

주최로 열렸다. ODVA 회원사 Rockwell Automation, LS

전선, S-NETsystem(CISCO 포함), WAGO, PANDUIT,

REDLION Korea 등은 최신의 스마트공장(Smart Factory)

용 산업 사물인터넷(IIoT) 솔루션을 선보였으며, ODVA

EtherNet/IP(IIoT)와

CIP의 기술동향

조 익 영 전무 / ODVA [email protected]

제1회 4차 산업혁명과 스마트 팩토리를 위한 EtherNet/IP([IIoT) 세미나 & 전시 장면

2018. 1 101

EtherNet/IP(IIoT)와 CIP의 기술동향

는 4차 산업혁명, 스마트 팩토리(Smart Factory), 산업

용 사물인터넷(IIoT) 등 세 개의 키워드(Key word)를 하

나로 묶어 2017년도 제1회 행사를 가졌다. 이 행사에는

수많은 엔드유저들이 뜨거운 관심을 보였고, 참관객들이

몰렸다. 행사에 참여한 6개 회원사 외에도 Schneider

Electric, ENDRESS-HAUSER, RS-Automation,

AUTONICS, CREVIS, SAMWONACT, CHUNIL ELEC

TRIC, ENTeck, FASTECH, YUCHANG TECH, FESTO,

TURCK, YJS 등 국내외의 ODVA 회원사들이 활발하게

스마트 솔루션들을 생산 및 개발 중에 있거나, 한국의 스

마트공장(Smart Factory)의 활성화를 선도하고 있다고

본다.

EtherNet/IP(IIoT)의 확산

최근 산업용 이더넷들이 산업용 사물인터넷(IIoT) 네

트워크로 발표되면서 산업 현장에 빠르게 확산되고 있

다. 이 중에 ODVA가 보급하는 EtherNet/IP가 갑자기

주목을 받고 있다. 급변하는 4차 산업혁명 및 스마트

팩토리, 산업용 사물인터넷 환경에서 기업들이 이 기술

을 빠르게 보급하려는데 보다 근본적인 이유가 있다.

불확실한 산업 및 비효율적인 생산 현장에서 살아남기

위해서는 다른 대안이 없기 때문이다.

산업용 사물인터넷의 확산과 함께 빅데이터, 클라우

드, AI의 등장으로 전 세계가 새로운 전성기를 맞이하

고 있다. 산업 현장에서 이더넷 프로토콜을 IT 네트워크

의 본질인 산업용 네트워크로서, 또는 산업용 사물인터

넷으로 사용하기 위해서는 실시간성의 확보가 중요하다.

일반적으로 산업용 네트워크는 정보 수집(Collect), 장치

설정(Configure), 제어(Control)라는 3가지의 기능을 수

행하며, ‘제어’에 대한 요구사항을 충족시키기 위해서는

실시간이 필수적이다. 이러한 실시간 처리 문제의 해결 방

식에 따라 산업용 이더넷에는 다양한 프로토콜들이 존재

하며, 본고에서는 개방형 표준인 ODVA의 EtherNet/

IP와 CIP(Common Industrial Protocol)를 중심으로 내

용을 기술하고자 한다.

산업용 이더넷의 확산과 함께 새롭게 부상하고 있는

또 하나의 주제는 기업 네트워크의 설계 방법이다. 전통

적으로 기업 네트워크 설계 시 생산 현장의 네트워크는

배제되고는 했다. 이더넷의 확산과 함께 생산 현장의 네

트워크를 포함한 기업 전체의 네트워크 설계가 필요했

스마트 팩토리를 위한 산업용 사물인터넷(IIoT)인 EtherNet/IP 솔루션을 설명하고 있는 PANDUIT

IIoT와 EtherNet/IP의 융합

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고, 이에 따라 생산 현장을 포함한 기업 네트워크의 설

계가 필요하며, 네트워크 토폴로지(Network Topology

: 컴퓨터 네트워크에 참여하는 요소(링크, 노드)들의 배

치 형태, 망 구성 방식을 의미하며, 토폴로지는 데이터

통신망의 물리적 형태)에 대한 유연성이 필요하게 되었

다. 네트워크 분야의 전문기업과 자동화 분야의 전문기

업들이 합종연횡을 하면서 제조 IT와 사무 IT의 융합,

즉 ‘네트워크 컨버전스’를 하고, 기업 간 협력을 활발히

하면서 융합을 시도하고 있다.

ODVA의 개방형 표준 산업용 사물인터넷(IIoT) EtherNet/IP와 CIP(Common Industrial Protocol)

EtherNet/IP는 순수한 이더넷 표준을 그대로 간직

한 채 어플리케이션 계층에서 실시간성을 유지하는 유

일한 산업용 사물인터넷 프로토콜이다. 보통 실시간 적

구성을 위해 사용하는 방법은 오류! 참조 원본을 찾을

수 없습니다.와 같이 프로토콜 스택의 일부를 수정하게

되는데, 이러한 방법은 실시간성 구현이 쉽다는 장점이

4차 산업혁명과 스마트 팩토리를 위한 EtherNet/IP([IIoT) / 전시 품목 스마트공장용 솔루션

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있는 반면, 검증된 표준을 수정하는 바람에 표준 이더

넷과는 완전히 달리 삼천포로 빠지며, 호환성을 상실하

게 되는 한계를 노출한다.

EtherNet/IP는 이러한 접근 방법을 사용하지 않으

며, 대신 표준에 대한 중요성을 강조, 오류! 참조 원본을

찾을 수 없습니다.와 같이 이더넷 표준을 전혀 수정하지

않고 순수하게 있는 그대로 어플리케이션 계층에서 필

요한 기능의 구현이 가능하다.

어플리케이션 계층에서 실현할 수 있는 프로토콜을

CIP(Common Industrial Protocol)라고 부르며, CIP

가 Ethernet 기반 위에 실현되는 것이 EtherNet/IP이

다. 따라서, EtherNet/IP는 FTP나 SMTP, HTTP 등과

똑같은 이더넷 응용프로토콜이며, 표준 Ethernet 시스

템과는 완전한 호환성을 갖는다. 흔히들 산업용 이더넷

이라고 하면 다 똑같은 것으로 엔드유저들이 알고 있는

데, 큰 오산이다. 다 같은 인터넷이 아니란 이야기다.

보통 질이 변질되어 달라진 것으로 표현하는데, 이를 버

비 표준 변종(Variants)이더넷(1)

비 표준 변종(Variants)이더넷(2)

Non-standard Ethernet variants … and some also need to modify the media access layers.

Application layer

non-standard im

plementation

TCP/UDP

Internet Protocol

Modified non-standard physical and/or media access layer

Modified non-standard protocol for real-time control


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라이언트(VARIANTS / 변종 이더넷)이라 부른다.

EtherNet/IP가 다른 변종 이더넷과 다른 특징, 즉 표

준을 준수하는 가장 중요한 가치는 산업용 이더넷이 특

수 목적 또는 특정 영역에만 한정하여 사용하는 것이 아

니고, 생산 현장 전반에서 보편적인 목적으로 사용되는

인프라 네트워크이다. 과거 생산 현장에서 발생한 수많

은 네트워크의 문제들이 대부분 네트워크 특성이나 성

능 때문이 아닌 호환성과 유지보수 측면에서 생각을 한

다면 개방형 표준에 대한 중요성이 얼마나 중요한지를

알 수 있다.

특히, 사무 IT 분야에서 눈부신 발전을 이룬 이더넷

을 표준 그대로 도입할 경우 이더넷 기반에 구축된 다

양한 IT 기술은 물론, 인적 자원도 그대로 활용할 수 있

어 그 효용적 가치는 매우 크다.

순수한 이더넷의 표준 및 개방성에 힘입어 국내외의

다양한 기업들이 EtherNet/IP를 채택하거나 지원을 하

게 된 이유이며, 2016년 12월 22일 미국 미시건 앤 아버

ODVA 본부는 독일 누렘베르크 컨퍼런스 센터에서 개최

된 ODVA의 미디어 브리핑에서 처음으로 EtherNet/IP

가 2015년 산업용 이더넷 네트워크의 선적된 노드 중에

가장 많은 노드를 차지한 기관은 ODVA라고 국제 마케

팅 셰어 분석 회사인 IHS Markit이 EtherNet/IP라고

발표를 하였는데, 세계 시장에서 점유율이 25%라고 했

다. 이는 변형되지 않은 순수한 이더넷을 쓰는 전 세계

의 멀티벤더들이 변질 없는 순 이더넷이라야 접속이 쉽

고 하자가 발생이 안 되기 때문에 세계시장에서 마케팅

셰어가 증가하고 있다.

[산업용 표준 이더넷 특성]

•산업용 표준 이더넷이다

•표준 스위치를 사용한다.

•기존 이더넷 네트워크에 손쉽게 통합한다

•IT 인력이 요구하는 특별한 교육이나 지식이 없다

•COTS 구성 요소를 사용

•끊임없이 진화하는 기술에 보조를 맞춘다.

[변종 비 표준 이더넷 특성]

•비 표준 모델이다

•특수 스위치 또는 보호된 세그먼트가 필요하다.

•기존 설치와 관련된 잠재적 통합 문제가 있다.

•IT인력에 필요한 추가 교육 필요

•종종 세미 프로미터 ASIC와 프로토콜 스택(Protocol Stack)을

사용한다.

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Standard Industrial Ethernet(산업용 이더넷) VS Non-standard variants(비 표준 변종 이더넷)

EtherNet/IP는 IEEE 802.3 specifications에 의해

정의되었다. Internet Engineering Task Force에 의

해 출간되고 RFC에 의해 정의된 TCP/IP 기술과 표준

에 공통 산업 프로토콜(CIP)을 적용하고 있다. Ether

Net/IP는 생태계의 모든 범위를 커버하는 하는 수백의

벤더들과 산업 응용에 대한 수천 가지 제품으로 구성한

시스템들의 강력한 지원을 받고 있다.

“EtherNet/IP의 급성장 요인은 표준 인터넷 기술, 즉

자동화 업계에서는 이더넷 상태의 순수성 때문에 연결

이 잘되는 프로토콜의 충분 조건에 만족하므로 멀티벤

더들이 오히려 상호 Connection을 원하고 있다. 이로

인해 선택도는 증가일로에 있다. 이런 결과를 토대로 하

여, EtherNet/IP는 동시에 두 개의 전선인, 디스크리트

& 하이브리드 산업 및 공정제어 전반의 응용을 위해

EtherNet/IP가 포괄적인 서비스를 제공하게 되었다. 산

업 자동화 기존 분야의 응용에 있어서 첫 번째이며, 두

번째로는 TCP/IP를 이용하는 순수한 이더넷 네트워크

분야를 계승하는 기관이 바로 ODVA”라고 ODVA 본부

의 사장 겸 업무 집행 전무인 Katherrine Voss 씨가 말

했다.

“산업용 이더넷으로의 변천은 가속화되고 있고, Ether

Net/IP는 2015년에 출하된 모든 새로운 이더넷 노드의

25%를 ODVA의 기술을 이용하는 벤더들이 이용했다.”

며 “EtherNet/IP에 대한 성장 트렌드는 이더넷의 강력

한 설치 기반과 현재 필드버스들이 이더넷 네트워크의

생태계로 포함되어 가고 있으며, 산업용 이더넷이 스마

트공장의 제조와 IIoT 솔루션을 가능케 하는 필수 조건

이다. 특히 접속 자재의 기초 소재들과 연결이 Smooth

하게 됨에 따라 지속적인 발전이 예상된다.”고 IHS

Markit의 분석가인 Alex West 씨가 부연 설명을 했다.

특히, Modbus 프로토콜로 대표되는 슈나이더 일렉트릭

은 2007년 4월 EtherNet/IP를 전격적으로 채택한 바가

원래의 표준을 수정하지 않은 어플리케이션을 보이는 EtherNet/IP 프로토콜


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있고, ODVA 회장단에 가입하여 Modbus 인터페이스를

EtherNet/IP에 추가하도록 EtherNet/IP의 사양을 확

장시킨 바가 있다. 이외에도 국내에서는 CISCO, WAGO,

HILSCHER, ENDLESS+HAUSER, OMRON, LS산

전, LS전선, 크레비스, 레드라이언, 오토닉스 등 대표적

인 자동화 업체들이 EtherNet/IP를 채택, 국제인증을

ODVA 협회를 통해 TUV에서 적합성 시험(Conformance

Test) 인증을 받고 있다. EtherNet/IP 외 ControlNet,

CompoNet, DeviceNet 등을 비롯한 총 5개의 프로토콜

을 인증하고 있으며, 국가별로는 미국(ODVA Training

and Technology Center), 유럽(Otto-von-Guericke-

Universität Magdeburg Center Verteilte Systeme at

the Institute of Ergonomics), 아시아(TÜV Rheinland

Japan Global Technology Assessment Center)에서

인증이 활발히 진행되고 있다.

이더넷이 산업용 사물인터넷으로 확산되면서 산업 현

장에는 네트워크 컨버전스가 중요한 이슈로 부각되고

있다. 네트워크 컨버전스란 IT 분야의 사무 정보기술이

산업 현장의 제조 및 자동화 기술과 융합이 되는 현상을

말한다. ODVA 회원인 로크웰 오토메이션과 시스코가

상호 협력을 통해 이것을 주도하고 있다. 기술융합(Tech

nology Convergence)이란 제조 공장에서 IT 분야의 네

트워크 기술을 활용하는 일이다. 이더넷은 산업용으로

검증되기 전부터 오랫동안 산업 현장에서 장치의 설정

이나 정보수집, 모니터링 등의 목적으로 사용되어 왔

다. 이더넷은 산업 현장에서 이미 활용되고 있었고, 이

처럼 생산 현장에서 다른 분야의 기술을 빌려 활용하는

과정을 기술 융합의 과정으로 보며, 제조 현장에서 사

용하는 휴대폰 통신이나 SMS 메시지도 기술 융합의

범주에 포함된다. 네트워크 융합(Network Conver

gence)이란 제조공장에서 IT의 네트워크 기술이 인프

라가 되는 예를 말하는데, 최근 이더넷이 산업용 통신

망이 되고, 산업용 사물인터넷(IIoT)으로 진화하면서

제조 분야의 모든 장치는 이더넷 망을 통하여 정보를

교환할 수 있는 네트워크 인프라가 되었다, 산업 공장

에는 매우 다양한 어플리케이션이 혼재하고 있고, 각

어플리케이션은 그 특성에 따라 높은 수준의 실시간성,

프로세스 제어용 아날로그 데이터 전송 등 특수한 사항

이 요구되며, 모든 현장의 요구사항들을 하나의 네트워

표준 EtherNet/IP Spec.

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크 규격으로는 만족시킬 수가 없다. 따라서, 산업 현장

에서는 분야별 특성에 맞는 특수 프로토콜들이 부분적

으로 존재할 수가 있으나, 다양한 어플리케이션들이 궁

극적으로는 기업 네트워크에 연결이 되어 통합 관리되

어야 하므로 전사적 연결을 위한 인프라 네트워크가 필

요한데, EtherNet/IP가 이러한 역할에 딱 맞는 대표적

인 표준 통신망이다. 순수성 때문에 네트워크 융합이

가능하므로 제조공장에서 이더넷에 연결된 모든 장치

들은 적절한 보안절차를 통해 다른 모든 장치들과 시간

과 공간에 구애를 받지 않고 통신을 할 수 있게 되었다.

이러한 이더넷 인프라에 접속될 수 있는 장치인 사무

IT는 물론 제조 분야에서 매우 다양한 옵션을 가질 수

가 있어서 조직적인 융합을 할 수가 있다. 조직적 융합

(Organizational Convergence)이란 기업 조직구조에서

과거 엄격하게 분리되어 있던 제조 자동화 분야와 사무

자동화 분야의 IT 기술의 경계가 허물어져 상호 통합이

되는 단계를 말한다. 기술적 측면에서는 이미 이러한

융합이 많이 진행되고 있으나, 기업 조직과 사람들에게

는 아직도 IT와 제조 분야와 사무자동화 분야는 거리감

이 남아있다고 할 수 있다. 네트워크 융합을 통해 시너

지효과를 얻기 위해서는 네트워크를 운용하고 활용하

는 사람들이 자유롭게 의사소통을 하고, 서로의 언어를

이해할 수 있어야 한다. 지금까지 사무적 IT 기술과 제

조 IT 기술은 상이한 영역에 속해 있었으나, 네트워크

컨버전스 경향에서 이들의 영역은 매우 밀접한 관계를

가질 수밖에 없다. 사무 IT 분야의 사람들이 제조에 있

어서의 IT 기술을 이해해야 하고, 제조 분야의 사람들

이 사무 분야의 IT 기술을 이해해야만 한다. 이러한 영

역의 상호 이해는 기업구조에서 조직적 융합을 통해 달

성될 수가 있으며, 사무 IT와 제조 IT 기술을 모두 이해

하는 사람을 필요로 했다. 과거에는 인터넷 기술이 없

어서 제약이 많았으나, 4차 산업혁명 시대를 맞고 있는

지금은 산업용 사물인터넷(IIoT)인 ODVA의 EtherNet/

IP를 통해 조직적 융합이 가능하게 된 것이다.

또 ‘문화적 융합(Cultural Convergence)’이라는 것이

있다. 이는 사무 IT 분야와 제조 IT 분야가 문화적으로

통합되는 단계로, 조직적 융합이 완성이 된 뒤에는 사

무 IT와 제조 IT의 두 영역은 경계가 없는 하나의 공동

체가 되며, 이러한 공동체에서 새로운 업무 프로세스나

창의적 사고가 발전하게 된다. 인터넷이 우리 생활 속

에 급속하게 확산되면서 불과 십여 년 전에는 상상도

하지 못했던 제품과 기술들이 우리의 생활양식과 문화

를 크게 바꾸어 놓듯, 이러한 변화가 지금 제조공장 깊

숙이 확산되어 새로운 미래를 설계하며, 산업용 사물인

터넷 시대를 앞당기고 있다. 문화적 융합 단계에서 이

더넷 네트워크 기반 위에 형성되는 창의적 기술과 제품

들이 기업의 경쟁력을 향상시키며, 이에 따라 기업 경

영의 패러다임은 요동치고 있다. ODVA 회원사인 로크

웰 오토메이션과 시스코의 기업 간 네트워크 컨버전스

를 추구한 바 있는데, ‘개방형 표준(EtherNet/IP)’을 선

택함으로써 어떠한 제한이나 장벽에도 구애 없이 누구

나 참여할 수 있는 여건을 조성하고, ‘스마트 네트워크’

를 지향함으로써 각 참여자들이 “어떻게 통신하는가”가

아닌 “무엇을 통신하고자 하는가”에 집중할 수 있게 되

었다. 또한, 조직과 문화적 융합을 위한 IT와 자동화 기

술이 접목되면서 이를 실현하고자 상이한 두 분야가 일

상 업무에서 만날 수 있도록 하는 매개체인 ‘스트라틱

스(Stratix)’라는 산업용 네트워크 스위치를 매개체로

ODVA 회원사인 로크웰 오토메이션이 ODVA 회원사인

시스코와 함께 이를 완성하였다. 다음 페이지의 그림은

네트 워크 컨버전스를 나타내고 있다.

네트워크 컨버전스에서 참조 아키텍처는 기업 네트워

크 구조에서 사무정보 IT 네트워크와 제조 IT 네트워크

를 포함하는 통합 네트워크의 설계 지침을 말한다. IT

영역에서 발전한 이더넷 기술은 매우 훌륭한 기술적 기


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반을 가지고 있으나, 일반적인 사무 IT 환경과 달리 생

산 효율과 가동시간을 최우선으로 하는 제조공장 환경

에서는 IT 기반의 설계 기법을 그대로 적용하지 못할 경

우가 많다. 그러므로, 사무 IT 기반의 이더넷 설계 기술

을 생산 공장의 요구사항과 접목하여 사무 IT 인프라와

제조 IT 인프라를 통합하는 새로운 네트워크의 설계 기

법이 필요한데, 이러한 요구사항에 역시 ODVA 회원인

로크웰 오토메이션과 ODVA 회원사인 시스코의 공동

협업으로 이를 개발 완성하여 스마트공장에서 사용하

도록 하였다. 참조 아키텍처에 사용된 모든 기술적 요

소들은 개방형 표준의 원칙에 따라 사무 IT 분야와 IT

자동화 분야의 표준 기술을 바탕으로 범용으로 사용할

수 있도록 개방을 하였다. 참조 아키텍처는 기업 네트

워크를 Enterprise Zone, DMZ, Manufacture Zone의

세 부분으로 구분하고, 네트워크 특성에 따라 이를 다시

Level 0에서 Level 5까지의 다섯 단계로 구분한다. Enter

prise Zone은 ERP 등 일반적인 기업의 정보 시스템이

위치하는 영역이며, 통상적인 IT 설계기법에 따라 구성

한다. DMZ(Demilitarized Zone) 영역은 적절한 보안

수준을 유지하면서 Enterprise Zone과 Manufacturing

Zone을 연결시켜 주는 일종의 완충지대이다.Enterprise

Zone에서는 DMZ에 위치한 서비스를 통해서만 Manu

facturing Zone에 접근할 수 있으며, DMZ 서비스는

기본적으로 Manufacturing Zone에서 관리되므로

Manufacturing Zone을 외부로부터 안전하게 보호할

수 있다. Manufacturing Zone은 생산 현장 전체를 포

괄하는 영역이며, 기능적 특성에 따라 네트워크를 Level

0에서 Level 3까지 세분화한다. Level 0는 Sensor 및

Actuator 등 종단의 자동화 장치가 위치하는 수준이

며, Level 1은 Level 0에 위치한 종단장치를 직접 제어

하는 자동화 컨트롤러(PLC 등)가 위치하는 수준이고,

Level 2는 단위 자동화 컨트롤러를 관리하는 소규모 모

니터링 장치가 위치하는 수준이며, Level 3은 제조 영

역 전체를 관리하는 통합 모니터링 시스템이 위치하는

수준이다.

참조 아키텍처의 구성 및 각 영역에 대한 자세한 설계

및 구현 치침은 다음에 소개된 문서에 상세히 기술되어

네트워크 컨버전스

Technology Convergence

Network Convergence

Organization Convergence

Cultural Convergence

비즈니스 요구사항 증가조직적 문화적 문제가 존재하며, 업무 간 구분이 불명확함

“커다란 문화적 충돌이 발생… 통상 IT 주도형으로 나타남”

“부서 간 또는 업무 간에 커다란 단절이 발생”

“서로의 벽을 허물고 하나로 통합할 필요가 있음”

Cisco / Rockwell Automation Customer Innovation Council – Sept 2006/2007

•신속한 비즈니스 의사결정

•경쟁력 우위 확보

Ethernet 확산

비즈니스 모델 혁신

2018. 1 109


있으며, 다음 사이트에서 무료로 다운로드 받을 수 있다.

•www.ab.com/networks/architectures.html

• http://www.cisco.com/en/US/netsol/ns741/

networking_solutions_products_generic_

content0900aecd80601e1d.html

• http://www.odva.org/Home/tabid/53/ctl/

Details/mid/372/ItemId/36/Default.aspx

이어서 ODVA 회원사인 로크웰 오토메이션은 사무 IT

와 제조 IT 기술을 융합하기 위한 장비를 개발해냈는데,

이것이 바로 스트라틱스(Stratix 8000) 스위치라는 스마

트공장을 만드는데 필수 장비인 스마트 솔루션이다. OD

VA 회원사인 시스코의 네트워크 운영체계인 IOS를 탑

재한 완전한 IT 장치이면서 동시에 로크웰 오토메이션

의 통합 아키텍처 기술을 탑재하고, PAC(Programmable

Automation Controller)에 의해 관리되는 완벽한 스마

트 장비이며, 세계 최초로 두 개의 ODVA 회원 중 로크

웰오토메이션은 자동화 시스템의 대표 선수이고, 세계적

으로 일반 이더넷 및 산업용 이더넷 장비의 강자로 국내

의 통신 3사의 IDC(Internet Data Center)에 대체로 인

터넷 장비를 공급하는 전문업체인 시스코가 합작을 했

으므로 매우 우수한 스마트 솔루션이라 평가된다. 이 스

트라틱스 8000 스위치를 사용하면 외부 네트워크 서비

스에 의존해야만 했던 기존 방식에서 PAC가 능동적으

로 네트워크를 관리하는 스마트 방식으로 전환할 수 있

게 된다. 이것을 통해 사무 IT와 제조 분야 IT의 책임과

권한을 명확히 하고, 상호 간의 보다 효과적인 시너지를

낼 수가 있으며, ODVA의 EtherNet/IP 표준이 가미되어

보다 완벽한 스마트 팩토리용 솔루션이 탄생이 되었다.

이더넷의 물리적인 형태는 스타 토폴로지보다는 선형

(Linear) 토폴로지가 더 적합한데, 이더넷을 산업 공장에

스마트하게 적용하기 위해서는 네트워크의 물리적인 형

태인 토폴로지에 대해서는 보다 융통성 있는 지원이 필

요하다. 이 문제를 위해 ODVA 회원사인 로크웰 오토메

이션에서는 스마트 공장 솔루션으로 내장형 스마트 스

위치를 개발하였다. 내장형 스위치란 이더넷을 장착한

자동화 장치에 DLR(Device Level Ring) 기능을 가지는

3포트 스위치를 내장시키는 것을 말한다. 이는 ODVA

ODVA의 회원사인 로크웰 오토메이션의 설계 지침 및 ODVA의 네트워크-인프라 스트럭처 문서


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의 DRL이란 기술인데, DLR이란 ODVA가 제공하는 초

고속 복구 시간을 유지하는 첨단 산업 네트워크 이중화

기술이며 로크웰 오토메이션은 ODVA의 프로토콜인

EtherNet/IP 사양을 써서 스마트공장용으로 만든 가장

최신의 개방형 표준 네트워크 기술로 만든 장비이며,

DLR 기능을 장착한 이 스위치를 로크웰 오토메이션이

개발해냈다. 이 네트워크 스위치는 선형 및 링 토폴로

지를 지원하며, 네트워크 단절이 발생할 경우 1msec

이내, 50 노드 기준으로 최대 3msec 이내에 오류를 복

구하며, 오류가 발생한 곳의 위치를 IP 주소로 알려준

다. DLR 기술을 장착한 제품은 현재 독립형 3포트 스

위치, PLC용 이더넷 통신 모듈, 분산 I/O 통신 모듈 등

이 나와 있고, 안전(Safety) 제품이나 인버터, 모션 드

라이브 등 다양하다. ODVA 회원사인 로크웰 오토메이

션에서는 DLR 기술을 이용한 이더넷 기반의 PLC 이중

화 솔루션도 출시하고 있으며, 스마트공장용 이더넷의

이중화 기술개발에도 노력을 경주하고 있다. DLR을 이

용한 선형 및 링 토폴로지를 구성한 로크웰 오토메이션

의 네트워크 시스템인데, 참조 아키텍처의 설계 지침에

따른 스트라틱스(Stratix) 8000 스위치와 내장형 스위치

를 사용한 전형적인 스마트공장용 산업 사물인터넷(IIoT)

솔루션이다.

무선 네트워크는 거리나 통신 특성에 따라 인공위성

이나 휴대폰 통신망을 이용하는 원거리 무선통신 네트

워크, 무선 LAN으로 알려진 무선 인프라 네트워크,

ZigBee로 많이 알려진 무선 센서 네트워크, 프로세스

제어를 위한 무선 프로세스 네트워크 등 그 종류와 기

술은 매우 다양하다. 그러나 네트워크 컨버전스 측면에

서 보면 인프라 역할을 할 수 있는 무선 랜 기술이 매우

중요하다고 할 수 있다. 현재 802.11g 기반의 무선 네

트워크 기술은 통신의 신뢰성 및 효율성 측면에서 산업

용 네트워크의 다양한 요구사항을 수용하기 어려운 것

으로 평가되어 유선을 사용하기 어려운 영역에서만 제

한적으로 사용되고 있다. 그러나 최근 Wireless-N으

로 알려진 802.11n 무선 규격이 개발되면서 자동화 분

야의 무선통신 기술이 빠르게 발전하고 있다. 개방형

표준 산업 이더넷 규격인 ODVA의 EtherNet/IP는 전

세계적으로 가장 빠르게 확산되고 있으며, 앞서 IHS

Markit이 세계적으로 25%의 시장의 점유율 갖게 되었

다고 발표한 바가 있으며, 국내에서 이미 다양한 분야

에 폭넓게 적용되고 있다. ODVA 회원사인 로크웰 오

토메이션에서는 EtherNet/IP를 산업용 사물인터넷의

기본 네트워크로 권장하고 있어서 LCD, 자동차, 타이

어, 석유화학, 발전소 조선업 등 대규모 플랜트와 일반

기계제작업체 등 소규모 어플리케이션에 이르기까지

폭넓게 ODVA의 EtherNet/IP를 적용하고 있다.

또한, DLR 기술을 장착한 네트워크 스위치 제품이 스

마트공장용으로 각광을 받으면서 산업용 이더넷 기술이

여러 현장으로 발 빠르게 확산되고 있다. 이는 4차 산업

혁명의 빠른 세계적인 확산 추세와도 무관치 않다. 최근

ODVA의 회원인 LS산전에서는 EtherNet/IP 통신 모듈

로 XGT PLC 시리즈(XGK, XGI, XGR) 및 XGB 시리즈

Stratix 8000 BASE- ModuleODVA 회원사인 로크웰 오토메이션의

스트라틱스 8000 스위치

2018. 1 111


(XBC, XBM)에 장착, 또는 Remote I/O로 사용되는 프

로토콜을 사용한 산업용 사물인터넷(IIoT) New PLC를

선보였다. XGL-EIPT 모듈은 스마트공장(Smart

Factory)용 PLC로 XGT PLC 한 대당 총 24대, XGB는 기

본 유닛당 최대 2대 장착 가능하고, 내장 스위치 기능으

로 별도의 스위치나 허브가 필요 없어 배선 절감 및 설치

유연성을 제공하고 있다. XGL-EIPT 모듈은 IO 통신으

로 Client(Originator) 64Connecti on Server(Target)

128Connection을 지원하고, UCMM으로 64개 Connection

을 제공하는 스마트 솔루션이다. XBL-EIPT 모듈은 IO

통신으로 32/64개, UCMM으로 최대 32개의 지원을 자

랑하며, 스마트공장용 솔루션으로 시장에 자신 있게 출

시했다.

다음은 ODVA 회원사인 오므론의 EtherNet/IP 기능

을 탑재한 산업용 사물인터넷 기기를 소개한다. 바로

PC 제어를 위한 통신 소프트웨어인 시스맥-게이트웨이

(SYSMAC Gateway)라고 하는 스마트공장용 솔루션이

다. 이 솔루션 역시 산업용 사물인터넷(IIoT)인 EtherNet/

IP Protocol 기능을 탑재한 여러 종류의 PLC와의 통신

을 시스맥 게이트웨이(SYSMAC Gateway)를 통해서 유

연하고 빠르게, 직접 Data link 액세스할 수 있고, 유연한

어플리케이션이 가능한 스마트공장용 통신 소프트웨어이

다. PC와 PLC 간의 요구 정보의 양과 속도의 증대는 물

론, 사양 변경(PLC 내부 Address 할당 변경 등)이 쉽고,

어플리케이션이나 네트워크에만 의존하지 않는 소프트웨

어의 표준화와 Cost Down 등의 요구에 부응한 스마트 솔

루션이다. ODVA의 산업용 사물인터넷(IIoT)인 EtherNet/

ODVA 회원사인 로크웰 오토메이션 참조 아키텍처 기반의 네트워크

Enterprise Zone

DMZ

Manufacturing Zone

Patch Management Terminal Services Application Mirror AV Server

FactoryTalk Applications and Services

링 포폴로지

Cell/Area Zone #1 Cell/Area Zone #2 Cell/Area Zone #3 Cell/Area Zone #4

AP as Workgroup Bridge (WGB)

Lightweight AP(LWAP)

Mobile User

ERP. Email, Wide Area Network (WAN)

Network Enterprise Cisco Adaptive Security

Appliance (ASA) 5520 Firewall

Cisco 2960 Layer 2 Access Switch

Cisco 3750G Stack wise Layer 3 Distribution Switch

Cisco 4402 Wieless LAN Controller (WLC)

Cisco 1252G 802.11n – Dual B and Access point

8000 Managed Layer 2 Switch

ETAP – Embedded Layer 2 Switch Ring

Topology Embedded Layer 2 Switch Linear

Topology

6000 Managed Layer 2 Switch Star

Topology


112

IP 상에서 Data link가 가능하며, PC에서 PLC로 엑세

스하는 방법이 보다 유연하며, 고속의 데이터 링크를 위

한 전용 Port도 필요 없는 스마트공장(Smart Factory)

용 솔루션, 산업용 사물인터넷(IIoT)인 EtherNet/IP를

적용한 솔루션으로 출시되었다.

EtherNet/IP™와 CIP(Common Industrial Protocol) 기술

EtherNet/IP™는 인터넷 및 엔터프라이즈 연결성을 지

원하는 표준 이더넷 기술(TCP/IP Suite)과 결합된 IEEE

802.11b)를 사용하여 언제 어디서나 인터넷 및 엔터프

라이즈의 연결성을 구현할 수가 있다. 사물인터넷은 제

조업체들에게 혁신을 위한 상당한 기회의 제공은 물론

새로운 기술의 트렌드를 보여준다. 이러한 기회를 활용

하고 모든 기기를 연결할 수 있는 것은 인터넷 프로토

콜을 지원하는 네트워크에 투자를 함으로 가능하다. 인

터넷 기술 및 이더넷 표준 기술에 의존하는ODVA의

EtherNet/IP는 사물인터넷에 완벽한 산업용 이더넷

네트워크 기술을 제공하는 산업용 사물인터넷이다.

EtherNet/IP는 표준 이더넷 인프라 장치를 포함한 다

양한 토폴로지 옵션을 제공하며, EtherNet/IP 디바이

스가 사용될 수 있도록 설정한 디바이스 레벨링[DLR:

Device Level Ring]을 기술을 제공한다. 추가로 Quick

Connect™ 기능을 사용하면 네트워크가 실행 중인 상

태에서도 장치를 교환할 수가 있다. IEEE 이더넷 규격의

준수는 사용자에게 10,100Mbps 및 1Gbps의 네트워크

인터페이스 속도를 제공하고, 구리·섬유·섬유 링 및 무

선을 비롯한 상용 이더넷 옵션과 호환되는 유연한 네트워

크 아키텍처를 제공한다. 기기 라벨링이 용이한 모듈 및

네트워크 상태 LED를 포함하는 배전기 등급 커넥터를 포

함하는 산업용 기기의 옵션은 사용의 용이성도 제공한다.

모든 CIP 네트워크와 마찬가지로 Ether Net/IP 상위 계

층의 CIP™를 사용한다. 또한, CIP Networks는 OSI(O

pen System Interconnection)모델을 따른다. 즉 물리적,

데이터 링크 네트워크, 운송, 세션, 프레젠테이션, 애플리

케이션 등 7개 계층에서 네트워크 프로토콜을 구현한다.

이 모델을 따르는 네트워크는 애플리케이션 또는 사

용자 인터페이스 계층을 통해 물리적 구현에서 완벽한

네 트워크 기능 셋을 정의한다. CIP에는 제어, 안전, 에

너지, 동기화 및 동작, 정보 및 네트워크 관리를 비롯한

다양한 제조 자동화 애플리케이션에 대한 포괄적인 메

시지와 서비스가 포함되어 있다. 전 세계 수백 개의 공

급업체가 지원하는 진정한 미디어 독립성 프로토콜로

서, CIP는 제조업체 전반에 걸친 통합 및 통신 아키텍

처를 제공한다.

ODVA의 4개의 동종 최고의 네트워크인 EtherNet/

IP™, DeviceNet™, ControlNet™ 및 CompoNet™은 모

두 CIP™이라고 하는 공통 프로토콜 중 하나이다. CIP

는 산업 자동화 응용프로그램, 안전, 에너지, 동기화 및

동작, 정보, 네트워크 관리를 수집하기 위한 포괄적인

메시지 및 서비스를 포함하는 메시지와 서비스를 망라

LS산전의 XGT PLC

XGT 시리즈는 LS산전의 기술력이 집결된 혁신적인 PLC 제품군으로서

Open Network를 초고속 처리 속도, 콤팩트한 사이즈 및 대폭 개선된

소프트웨어를 바탕으로 강력한 엔지니어링 환경을 제공하는

신개념의 차세대 솔루션이다.

2018. 1 113


한다. CIP를 사용하면 이런 애플리케이션을 엔터프라이

즈급 이더넷 네트워크와 인터넷에 통합을 할 수 있다.

전 세계적으로 수백 명의 공급업체가 지원하고 있으며,

CIP는 업계 전반에 걸쳐 통합 커뮤니케이션 아키텍처를

사용자에게 제공한다. 개방형 네트워크는 개방형 네트

워크의 많은 이점을 제공하고, 확장 가능하고, 업그레이

드가 가능한 커뮤니케이션 아키텍처를 제공함과 동시에

개방형 네트워크에 있어서 많은 이점을 누릴 수 있도록

해준다. CIP는 제품의 소비자 통신 모델을 사용하는 미

디어로 상위계층의 프로토콜을 지향한다.

각 CIP 개체에는 속성(데이터), 서비스(명령), 연결 및

동작이 있다. CIP에는 범용 네트워크 통신, 파일 전송

과 같은 일반적인 네트워크 통신, 파일 전송과 아날로

그/디지털 입출력장치, HMI, 모션컨트롤 등, 일반적인

자동화 기능을 지원하는 광범위한 객체 라이브러리가

포함되어 있다. CIP 정보의 상호운용성을 제공하기 위

해 두 개 이상의 장치에서 구현된 동일한 개체가 장치

에서 장치로 동일하게 동작한다. 장치에 사용되는 개체

의 그룹은 장치의 ‘객체 모델’을 기반으로 하며, 데이터

를 전송할 필요 없이 송신장치(예 : 생산자)와 많은 수

신장치 간에 애플리케이션 정보 교환을 허용한다. CIP

는 여러 벤더의 디바이스로 구성된 CIP 네트워크의 추

가 상호운용성을 제공하기 위해 CIP는 디바이스에서

구현된 개체 집합을 ‘장치 프로파일’과 함께 정한다. 표

준 디바이스 프로파일 중 하나를 구현하는 장치는 동일

한 모든 명령에 응답하며, 동일한 프로파일을 따르는 다

른 장치와 동일한 네트워크 동작을 수행한다.

또한, CIP는 네이티브 Modbus 변환 서비스를 사용하

여 ModbusⓇ 장치의 간단한 통합을 제공할 수 있다.

CIP의 공통 애플리케이션 계층은 정보, 다수의 CIP 네

트워크 및 인터넷 기술과의 완벽한 통합을 가능하게 한

다. 공통 애플리케이션 계층이 있는 단일 미디어 플랫

폼을 기반으로 구축된 CIP는 확장성이 뛰어나고, 일관

성 있는 아키텍처를 통해 플랜트에 원활한 통신을 제공

한다. CIP를 통해 기업은 여러 네트워크에 걸쳐 I/O

Control, 장치 구성 및 데이터 수집을 통합할 수 있다.


114

이는 궁극적으로 엔지니어링 및 설치시간과 비용을 최

소화하는 동시에 다음과 같은 특성을 통해 ROI를 극대

화한다. 산업 자동화를 위한 포괄적인 메시지와 서비스

는 제어, 안전, 에너지, 동기화 및 동작, 정보 및 네트워

크 관리에 필요한 기능을 제공한다. 운영자-소비자-소

비자 아키텍처를 통해 네트워크 대역폭을 효율적으로

사용할 수 있다. 원활한 브리징 및 라우팅을 통해 중간

디바이스를 프로그래밍하거나, 구성하지 않고도 네트워

크 아키텍처를 위한 유연한 토폴로지 체계를 구축할 수

있다. 기기 프로파일은 공통적인 애플리케이션 인터페

이스를 제공한다.

최적화(Optimization 4.0™)

ODVA는 산업 자동화에 사용되는 정보통신기술(ICT)

에 상용 기성품의 기술(COTS)을 적용한 선구자적 역할

을 하였다. EtherNet/IP 도입 이래, 기술의 견고성과

제품의 가용성은 폭발적으로 증가했다. EtherNet/IP 인

터페이스 비용은 ARM과 같은 대용량 마이크로 프로세

서 기술로 인해 지속적으로 감소하고 있다. 오늘날의

EtherNet/IP는 별도의 산업용 및 산업 자동화와 공정

산업 전반에 걸쳐 제조 애플리케이션을 채택한 세계 최

고의 상용 이더넷 중 하나다. 미래에는 4차 산업혁명이

산업계를 통합하여 사이버물리시스템(CPS)을 구성하

는 장소로 바뀔 것이다. 새로운 포괄적인 개념은 발전

소의 많은 것들을 발전소 밖의 많은 것들과 연결하는 기

술로 진화할 것이다. 소프트웨어와 네트워크, 신속한 네

트워크의 이동성 및 클라우드와 같은 기술혁신은 이러

한 변화를 촉진하고, 산업용 사물인터넷(IIOT)의 시대를

앞당길 것이다. 발전소 자동화에 있어서 산업 네트워크

의 개방형 표준화에 성공한 ODVA는 이러한 변화를 촉

진시키기 위해 기술과 표준의 미래의 진화를 예견하고,

ODVA의 개념과 전체 비전을 실현하기 위한 포괄적인

비전 및 접근 방법은 Optimization 4.0™이다.

•프로세스 통합 최적화

•기계 통합 최적화

•에너지 사용량 최적화

•산업 사이버 보안의 최적화

2018. 1 115


Optimization of Process Integration (OPI™)

프로세스 자동화에서 이더넷과 IP 기술의 광범위한

수용 및 사용에도 불구하고, 현장·제어 및 엔터프라이

즈 레벨 사이에는 여전히 격차가 있다. 또한 다양한 제

어시스템이 다양한 현장을 선호한다. 프로세스(계장) 통

합(OPI™)을 최적화하면 사용자가 필요한 개체, 서비스

및 프로필에 대한 정보와 통신 표준을 포함하는 통합 통

신 솔루션을 제공함으로써 이러한 상황을 완화할 수 있

다. OPI의 실현은 프로세스 산업에 대한 자동화된 접근

법 (1) 필드 장치에 대한 공통적인 사용 사례, (2) 필드

장치간 통신 통합, (3) 현장 장치 간 커뮤니케이션, (4)

완벽한 전체 현장 간 통신 아키텍처이다. ODI에 대한

OPVA의 접근법은 이러한 사용 사례에 대한 자연스러

운 솔루션 그룹을 기반으로 하며, 4부로 된 작업 가설에

서 유래한다.

1. 프로세스 플랜트에서 산업용 이더넷 사용이 급성장

하고 있으며, 처음에는 제어시스템의 백본(Backbone)으

로 사용하고, 새로운 현장의 장치로 확장할 수 있다. 궁극

적으로, 여러 가지 다양한 네트워크를 융합하여 자동화

아키텍처를 간소화할 수 있다.

2. 현장 수준에서 산업용 이더넷은 프로세스 데이터

(예 : 이동 거리, 스틱) 또는 제어 밸브가 포함된 계측기

데이터(예 : 대량의 흐름, 점성) 또는 제어 밸브가 포함

된 대형 데이터 교환 요건이 적용된다. 장기적으로는 단

순한 센서와 액추에이터와 같은 데이터 교환 요건이 작

은 기기들이 하이브리드 산업에서 보여진 것처럼 따라

갈 것이다.

3. 기기 및 제어 루프의 수와 전체 시스템의 지리적

분포 측면에서뿐만 아니라 전체 시스템의 지리적 분포

는 하이브리드 및 불연속 생산 공장보다 큰 경향이 있

다. 이 분포는 다수의 장치와 P2P 또는 분산형 제어 아

키텍처를 지원할 수 있는 확장 가능한 아키텍처를 갖춘

네트워크를 요구한다.

4. 프로세스 산업의 자동화 애플리케이션에 있어 발

전소와 장비의 유용한 수명은 하이브리드와 분리된 산

업보다 훨씬 더 오래 지속될 것이다. 따라서, 프로세스

산업의 사용자들은 새로운 것과 조화를 이루는 자동화

아키텍처를 수용하고, 발전소 통합을 최적화하기 위한

접근법을 필요로 한다.

사례 유형 1 : 현장 통합

OPS-E-GIS 통합은 OPI의 근간이다. 필드 장치를

ICS로 통합하는 것은 특수 필드 기기에 대한 통신 요구

사항을 포함하며, 향상된 진단 및 계기 데이터와 같은

산업용 이더넷 상의 새로운 현장에 있는 장치의 통신 개

선 사항과 함께 통신 성능을 제공한다. 또한 파워 오버-

이더넷과 같은 물리적 계층 옵션을 포함하며, 본질적으

로 안전한 이더넷에 대한 최신 표준을 준수한다.

Holistic Field-to-Enterprise

Communication Architecture

Field Devise-to-Plant Asset Management Integration

Field Devise-to-ICS

Integration


116

사례 유형 2 : 현장 통합 - 현장 통합

OPI의 현장 통합은 OPI를 위한 가속도계 역할을 한

다. 현장 기기는 커미셔닝 및 운용에서 교정 및 유지 관

리에 이르기까지 모든 단계에서 현장 기기가 최적의 성

능을 발휘하도록 보장한다. PAM은 설치가 중단되지

않고 오랜 기간 동안 작동할 것으로 예상되는 프로세스

애플리케이션에 특히 중요하다.

사례 유형 3 : 신뢰성 있는 현장 간 통신 아키텍처 구축

전체적인 현장 간 통신 아키텍처는 OPI를 위한 통합

이다. 이 프레임워크는 고전적이고 제한적인 자동화된

분산형 네트워크 아키텍처로 패러다임의 전환을 가능

케 함으로써 프로세스 통합의 최적화를 지원한다. 단일

통합 및 투명한 전사 커뮤니케이션 아키텍처를 통해 자

동화 및 엔터프라이즈 리소스 계획 시스템 간에 완전한

액세스를 제공할 수 있다. 따라서, 언제 어디서나 무제한

으로 액세스할 수 있는 유니파이드 커뮤니케이션 솔루

션이다.

OPI는 사용자가 현장 설치의 성능과 서비스 가능성을

개선하고, 전체적인 엔터프라이즈 애플리케이션을 안전

한 방식으로 통합할 수 있도록 지원한다. ODVA의 솔루

션 OMI에 대한 보다 완벽한 이해를 얻기 위해 프로세스

인더스트리 뷰트의 통합 통신인 ODVA 비전의 최적화를

읽는다. 300개 이상의 기업으로 구성된 ODVA는 산업

자동화를 위한 개방형 상호운용성 정보 및 통신 기술의

발전과 진흥을 목적으로 하는 세계 최고의 글로벌 스탠

더드 개발 및 무역 기구 중 하나다.

Optimization 4.0™은 산업화의 미래를 지향하고 있

는 주제에 초점을 맞춘 ODVA의 견해를 반영한다.

1995년에 설립된 ODVA(www.odva.org)는 세계 최고

의 자동화 기업들로 구성한 글로벌 협회다.

기계 시스템 통합 최적화(OMI™)

이 관점을 바탕으로 OMI의 실현은

(1) 통신 연결, (2) 기계 간 통신, (3) 기계 대 기계 간 통

신을 필요로 한다. ODI의 OMI 접근법은 기계를 통합하

고자 할 때 기계 제조업체와 제조업자들이 직면한 핵심

과제로부터 비롯된다. 이러한 당면과제는 다음과 같다.

기계 시스템 통합 최적화(OMI™) 아키텍처

Enterprise

Site

Areas

Cells

Units

Equipment Modules

Control Modules

Sensors and Actuators

“Machinery”

Machinery with Respect to the Hierarchy of Things

2018. 1 117


1. 기계 자동화에는 자동화 네트워크가 확산되고 있다.

2. 기계 자산의 유용한 수명은 오래된 것이며, 기존 네

트워크를 통해 많은 설비를 갖추게 된다.

3. 기계 제작자들은 가격과 성능에 비례하여 차별화

된 가치를 지닌 가치 있는 기계를 제공하는 것이 아니라,

전반적인 장비의 효율성에 비해 차별화된 가치를 제공

한다.

4. 기계를 유지하기 위해 제조업체는 기계와 기계에서

공유되는 정보뿐만 아니라 기계로부터 회선 제어, MES,

엔터프라이즈 애플리케이션 등의 정보에 이르기까지

OEM을 안전하게 액세스할 수 있어야 한다.

1. 사례 유형

1. 기계 간 통신

기계 간 통신은 OMI의 근간이다. 표준화를 확립하는

것은 기계 통합의 시간과 비용을 최소화하는데 도움이

되며, 서로 다른 벤더의 장비를 통합하는데 필요한 맞

춤형 소프트웨어와 특수 하드웨어를 줄이는데 도움이

된다. 시스템이 키를 포함한 주요 데이터 모델과 호환

되는 통합 모델을 공유하는 모델을 사용하여 머신 빌더

및 제조업체와 협력하여 머신을 보다 쉽고 빠르게 통합

하는 사례의 유형이다.

2. 시스템 대 서비스 통신

시스템과 시스템 간의 통신은 OMI의 가속제이다. 제조

업체는 라인 컨트롤러 및 제조실행시스템(MES)을 활 용

하여 시스템 정보를 통합한 생산 데이터를 수집하고, 자

산관리를 지원하며, 진단 및 경보를 지원할 수 있다.

이 기계 모니터링 및 관리는 효율적인 활용률을 높여

다운타임을 줄이고, 전반적인 장비 효율성을 향상시키

는 작업을 자동화하여 머신 통합의 이점을 극대화한다.

OMI는 기존 자동화를 통해 기계 사용에 대한 새로운 효

율성을 실현하는데 필요한 기능을 통합하여 사용자의

기술에 대한 투자를 보호한다.

3. 통신 연결

OMI에 대한 연결이 가능하다. 산업 생태계 내의 기

계는 제조업체의 기업 내 외부에 여러 물리적 영역에

연결된 복수의 이기종 네트워크에 의해 특징지어진다.

물리적 미디어, 네트워크 인프라 스트럭처 및 보안 원

격 액세스에 대한 일반적인 표준을 활용함으로써 사용

자와 기계 제작자는 기계 통합의 비용과 복잡성을 줄여

기계의 유지 보수 및 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한,

신뢰성이 중요하므로, OMI 접근법은 기계를 사용할 수

없을 때 의사소통이 어떻게 처리되는지를 정의한다. OMI

에 대한 이러한 접근 방식을 도출하기 위한 활동에서,

ODVA는 이 도전의 해결을 용이하게 하기 위해 두 동맹

협력 파트너인 OPC Foundation과 Sercos International

과 협력하고 있다. 협업의 주된 초점은 공통 데이터 모델

과 감독 시스템과의 데이터 교환 방법의 개발이다.

ODVA의 OMI에 대한 보다 완벽한 이해를 얻기 위해 기

계 통합의 최적화를 한다.

레벨 용어의 출처(20102006-88.00.2010 회분 제어 부품 1 : 모델과 용어)

ODVA의 지원과 함께, ODVA의 역할은 산업 자동화

에서 상호 운용 가능한 정보 및 통신 기술을 발전시키

는 것이다. 회원들이 갖는 커뮤니티에 대해 ODVA의 기

본적인 관심사는 CIP™(CIP™), ODVA의 미디어 독립

적인 네트워크 프로토콜 및 CIP 네트워크의 적응성을

개발하는데 공통된 관심사를 갖고 있다. EtherNet™,

Device, Net™, CompoNet™ 및 ControlNet™. ODVA

는 이러한 기술을 관리하고, 이러한 4개의 네트워크에

대한 규격을 개발 및 배포하여 일관성과 정확성을 보장

한다.


118

CIP(Common Industry Protocol) 및 CIP 네트워크 제품군

전통적으로 제조업체에서 사용하는 네트워크는 대개

제어, 정보 및 안전을 위해 특정한 애플리케이션의 성능

에만 최적화되어 있다. 이러한 네트워크는 설계된 단순

기능에는 적합하겠으나, 이런 류의 네트워크는 엄밀히

말해 일관성이 있는 기업 전반에 대한 구조(엔터프라이

즈 아키텍처)를 염두에 두고 개발된 것은 아니다. 효율

성, 신뢰성, 수익성은 대개 이러한 기능 중 하나에 의존

CIP(Common Industry Protocol) 및 CIP 네트워크 제품군

공통 산업 프로토콜(CIP™)및 CIP 네트워크 패밀리

Member Review and Comment Period

Conformance Tests Updated

New Specification Edition Published

Members Develop Specification Enhancements in Special Interest

Groups (SIGs)

Technical Review Board Reviews and Approves Specification

Enhancements

Specification Enhancements Integrated in New Revisions of

Publications

2018. 1 119


을 하기 때문에, 제조업자들은 다른 여러 개의 기능을

구현할 수 있는 통신망은 고려하지 않고 있는 것이 일반

적 현실이다. 그 결과, 대부분의 제조 회사의 네트워크

환경은 여러 개의 전문적인 네트워크와는 호환이 안 되

는 네트워크의 특징을 보이는 것이 대부분이다. 전 세계

적으로 규모가 큰 기업들은 전 세계를 연결하려고 최상

의 방법을 찾으려 노력하고 있다. 더 이상 제조 공정 라

인을 통제할 수 없는 상황에서 새로운 제조의 권한은 회

사 전반에 걸쳐 제조 데이터를 모두 액세스할 수 있게

하고, 이 데이터를 비즈니스 정보 시스템과 원활하게 통

합해 주어야 한다. 그러나 OSI 7개 계층을 사용하는 개

방형 시스템 상호 접속의 다양한 계층에서 사용되는 기

기, 프로그램 및 프로세스 모델들은 나름의 다양한 옵션

및 기능과 표준을 가지고 있다.

이러한 상황에서 각 네트워크들을 통합하려면 별도

의 리소스와 프로그래밍이 필요한데, 시스템 간의 서로

다른 특성과 간격으로 인해 때때로 완전성의 유지와 매

끄러운 조정이 불가능하다. 그리고는 네트워크를 원활

하게 통합할 수 있는 방법을 모색하지도 않고, 사용자

는 개방형 네트워크 기술을 이용하여 약속된 모든 생산

성 목표와 품질의 이점을 거의 누리지 못하는 것이 대

다수 기업의 현실이다. 따라서, 여기에 소개하는 공통

애플리케이션 계층이란 이러한 공장 현장의 애로사항

해결과 최고급 통신 및 진정한 네트워크 통합의 핵심을

제공해주는 진정한 기술이며, ODVA가 제공하는 4개의

네트워크인 EtherNet/IP™, DeviceNet™, ControlNet™,

CompoNet™은 산업 현장의 제어는 물론, 사무 자동화,

즉 제어 분야와 사무 분야 등 기업이 필요로 하는 자동

화 응용프로그램에 속하는 제어, 안전, 에너지, 동기화

및 네트워크 관리를 위한 포괄적인 메시지 및 서비스를

모두 완벽하게 양수겸장으로 제공하는 공통 산업 표준

네트워크 통합의 획기적인 기능을 제공한다. 예컨대 국

제연합원자력위원회에 소속된 사용자의 경우, 애플리케

이션을 활용하는 엔터프라이즈급의 이더넷 네트워크와

인터넷에 매끄럽게 통합하게 해준다. CIP는 현재 ODVA

의 공통 프로토콜로 전 세계적으로 수백 명의 공급업체

들을 통합 지원하고 있으며, 진정한 미디어의 독립성을

갖춘 공통 산업용 프로토콜(CIP), 즉 업계 전반에 걸친

통합 커뮤니케이션 아키텍처를 모든 산업 현장의 엔드

유저들에게 제공을 한다.

모든 프로토콜을 상호 개방형 네트워크를 통해 개방

된 많은 네트워크의 장점을 누릴 수 있게 만들며, 기존

의 자동화 설비에 투자함으로써 기존의 자동화 투자자

들이 고민하는 문제를 일거에 해결하며, 이들의 투자가

헛되지 않게 보호막을 쳐줄 수 있다. 업그레이드할 수

있는 다기 다양한 미디어의 독립성, 즉 이것을 통해 다

양한 네트워킹 기술을 공유하고 단일 선택할 수 있게

해준다. 미디어의 독립성 플랫폼인 CIP 네트워크를 선

택함으로써 골치 아픈 공장 현장과 사무 현장의 고민을

한 번에 해결할 수 있다.

이는 네트워크의 개방 및 개방 시스템을 위해 필수

불가결한 상호운용성 및 상호 호환성을 CIP에 대해서

4종의 네트워크에 걸쳐 적용이 가능한 네트워크 통합

의 달인이라 할 수가 있다. 이더넷 프로토콜인 TCP/IP,

UDP/IP의 변형되지 않은 순수성에 노하우가 깃들어

있는 것이다. 이더넷이라고 해서 다 똑같은 게 아니다.

IP가 변형되지 않은 순정품이어야 한다. 흔히 공장에서

통신 속도를 빠르게 할 목적으로 IP를 변형하는 경우가

있는데, IP를 조작하여 변형하는 순간 공통의 표준은 깨

지는 것이어서 ODVA의 변형 불가의 IP를 사용해야 진

정한 이더넷이며, 공통 네트워크로서 현장의 하드웨어

제어를 돕고, 사무실에서 데이터 마이닝을 위한 MES,

PRM, ERP 등 사무전산 에리어를 순혈주의 변형이 안

된 TCP/IP와 UDP/IP가 여러 다기한 공정의 수많은

IO(입출력) 사이와 사무가 필요한 기업 연결(Enterprise


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connected) 업무를 원활하게 수행할 수가 있는 통합 기

술이 ODVA가 추구하는 공통 프로토콜(CIP) 기술이다.

로크웰 오토메이션과 같은 ODVA 회원사는 Wide한

플랜트와 기업 전체의 업무를 공통 프로토콜(CIP) 기술

과 EtherNet/IP™, DeviceNet™, ControlNet™ 및 CIP

afty 기술 등을 접목 응용하여, 전 미국에서 엄청난 공

장과 커넥티드를 위해 빅데이터, 클라우드, AI 기술 등

을 접목, 기업들에게 엔터프라이즈 소프트웨어와 하드

웨어 영역을 넘나들며 연간 엄청난 시장을 묶어내고 있

다. 특히 CIP+ EtherNet/IP 기술로 IIoT(산업용 사물인

터넷) 시스템의 키를 포함한 주요 데이터 모델과 호환되

는 통합 모델을 사용하여 머신 빌더 및 제조업체와 협력

할 뿐만 아니라, 머신을 보다 쉽고 빠르게 통합하고, 사

례 유형 인터넷을 구현해 가고 있다.

공통 산업용 프로토콜(CIP™) 및 CIP Networks

ODVA의 4개의 동종 최고의 네트워크인 EtherNet/

IP™, DeviceNet™, ControlNet™ 및 CompoNet™은

CIP™라고 하는 공통 프로토콜 중 하나이다. CIP는 산

업 자동화 응용프로그램, 안전·에너지·동기화 및 동

작, 정보·네트워크 관리를 수집하기 위한 포괄적인 메

시지 및 서비스를 포함하는 메시지와 서비스를 망라한

다. 이런 애플리케이션을 엔터프라이즈급 이더넷 네트

워크와 인터넷에 통합을 할 수 있다. 전 세계적으로 수

백 명의 공급업체가 지원하고 있으며, 미디어 독립성을

갖춘 CIP는 업계 전반에 걸쳐 통합 커뮤니케이션 아키

텍처를 사용자에게 제공한다. 개방형 네트워크는 개방

형 네트워크의 많은 이점을 제공하고, 확장 가능하고

업그레이드가 가능한 커뮤니케이션 아키텍처를 제공함

과 동시에, 개방형 네트워크에 있어서 많은 이점을 누

릴 수 있도록 해준다. CIP는 제품의 소비자 통신 모델

을 사용하는 미디어로써 상위계층의 프로토콜을 지향

한다. 각 CIP개체에는 속성(데이터), 서비스(명령), 연결

및 동작(속성값과 서비스 사이의 관계)이 있다. CIP에

는 범용 네트워크 통신 파일 전송과 같은 일반적인 네

트워크 통신, 파일 전송과 아날로그/디지털 입출력장

치, HMI, 모션컨트롤 등 일반적인 자동화 기능을 지원

하는 광범위한 객체 라이브러리가 포함되어 있다.

CIP 정보의 상호운용성을 제공하기 위해 두 개 이상

의 장치에서 구현된 동일한 개체(또는 개체 그룹)가 장

치에서 장치로 동일하게 동작한다. 장치에 사용되는 개

최 또는 개체 그룹은 장치의 ‘객체 모델’을 기반으로 하

며, 데이터를 전송할 필요 없이 송신장치(예 : 생산자)

와 많은 수신장치 간에 애플리케이션 정보 교환을 허용

하게 된다. CIP는 여러 벤더의 디바이스로 구성된 CIP

네트워크의 추가 상호운용성을 제공하기 위해 CIP는

디바이스에서 구현된 개체 집합을 ‘장치 프로파일’과 함

께 정한다. 표준 디바이스 프로파일 중 하나를 구현하

는 장치는 동일한 모든 명령에 응답하며, 동일한 프로

파일을 따르는 다른 장치와 동일한 네트워크 동작을 수

행한다. 또한, CIP는 네이티브 Modbus 변환 서비스를

사용하여 ModbusⓇ 장치의 간단한 통합을 제공할 수

있다. CIP의 공통 애플리케이션 계층은 정보, 다수의

CIP 네트워크 및 인터넷 기술과의 완벽한 통합을 가능

하게 한다. 공통 애플리케이션 계층이 있는 단일 미디

어 독립 플랫폼을 기반으로 구축된 CIP는 확장성이 뛰

어나고, 일관성 있는 아키텍처를 통해 플랜트에 원활한

통신을 제공한다. CIP를 통해 기업은 여러 네트워크에

걸쳐 I/O Control을 통합할 수 있다. 궁극적으로 엔지

니어링 및 설치 시간과 비용을 장치 구성 및 데이터 수

집을 최소화하는 동시에, 다음과 같은 특성을 통해 ROI

를 극대화한다.

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• 산업 자동화를 위한 포괄적인 메시지와 서비스는

제어, 안전, 에너지, 동기화 및 동작, 정보 및 네트

워크 관리에 필요한 기능을 제공한다.

• 운영자-소비자-소비자 아키텍처를 통해 네트워

크 대역폭을 확장할 수 있으며, 네트워크 대역폭을

효율적으로 사용할 수 있다.

• 원활한 브리징 및 라우팅을 통해 중간 디바이스를

프로그래밍 하거나, 구성하지 않고도 네트워크 아

키텍처를 위한 유연한 토폴로지 체계를 구축할 수

있다.

• 기기 프로파일은 공통적인 애플리케이션 인터페이

스를 제공한다.

산업계는 사물인터넷에 관해 논의하는 것과 같은 사

물의 개념을 사용하여 기계에 대해 자주 이야기한다.

사물은 많은 것들이 될 수 있기 때문에, 계급 안에서 사

물을 생각하는 것이 도움이 된다.

무엇보다 이 계층적 모델을 사용하여 OMI™의 최적화

는 기기 모듈, 유닛 및 셀이 기기 모듈 레벨의 일부임을

나타낸다.

월간 계장기술이 참신한 원고를 받습니다. 소장하고 있는

원고나, 평소에 소개됐으면 하는 내용을 기사로 작성하여 보내

주시면 감사하겠습니다. (특별기고 기술정보 연재 산업동향

& 전망 / 자세한 사항은 본지 참조)

▶ 원고 게재 분양 및 내용

FA와 PA 분야의 주요 품목인 DCS, PLC, 센서, 유량계,

인버터, 컨트롤 밸브, 필드버스(산업통신망), 계측 및 계장

기기, 중전기기 및 발전 플랜트와 이를 활용한 기술 및

산업 전망

계측 제어 자동화 설비(플랜트) 분야의 산업 트렌드와 시장 전망

▶ 원고 분량 및 발송

A4지 4~10매(연재는 편집부와 협의)이며, E-mail로 보내

시면 됩니다. E-mail이 어려운 원고와 첨부자료(카탈로그와

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