POWERLINK와 Linux를 통해 빵의 신선도 유지

POWERLINK와 Linux를 통해 빵의 신선도 유지

De la Ballina사는 베이커리 산업의 포장전문 업체이다. 최신형 기계를 개발할 당시, 이 프랑스계 회사는 통합 자동화 솔루션을 구현하기로 결정했고, POWERLINK만이 이 작업을 수행하는 유일한 네트워크 프로토콜이었다. 이 이더넷 표준의 뛰어난 개방성은 이를 뒷받침하는 근거였다.

 

De la Ballina사는 약 20년 동안 포장라인을 생산해왔다.  이 프랑스 포장전문 업체는 비전 시스템을 포함한 하이테크 솔루션과 베이커리 및 파이 제품을 산업적으로 포장하기 위해 쓰이는 로봇을 제공하고 있다.  그들이 사용하는 광학 스캐너 및 이미지 프로세싱 컴포넌트는 높은 정밀도와 빠른 응답 시간을 제공해야 한다.  이러한 요구조건을 맞추기 위해, De la Ballina사는 하드와이어링 및 로우 엔드 필드버스 솔루션을 과거에 사용했었다. 
5년 전, De la Ballina사는 자사 시스템의 자동화 아키텍처를 재평가해보기로 했다.  목표는 장기적인 경쟁 우위를 추구하고 변화하는 시장의 요구에 적응하는 것이었다. 구현 및 유지보수 비용 절감은 물론, 성능 향상, 생산성, 및 효율성 등, De la Ballina 사는 완벽한 자동화 솔루션을 추구했다.
이러한 야심찬 목표와 함께, De la Ballina사는 통합 자동화 아키텍처에 대한 기반을 형성하는 통신 프로토콜의 선택이 가장 중요하다는 것을 잘 알고 있었다. 네트워크 기술에 있어 주된 평가 기준은 결정론적이어야 하고 (정밀도 < 1ms) 특별히 강력해야 한다는 것이다.

 

POWERLINK 프로토콜이 제공하는 실시간성
10 ns의 정밀도와 더불어 100μs의 빠른 사이클 타임 응답 시간이 1 ms도 안 되는 POWERLINK는 쉽게 이러한 요구조건을 만족한다. 이 실시간 프로토콜이 최신의 기계에 완벽할 것이란 것은 의심할 여지가 없었다. 상대적으로, ASIC 기반의 솔루션은 장기적인 개발을 하기에는 위험이 크다. “표준 네트워크 기반 기술의 사용은 우리의 투자수익을 보장했습니다.”라고 De la Ballina의 head of vision system development 부서의 Emmanuel Dumas 씨는 설명하며 덧붙이길, “ASIC를 기반으로 한 커스텀 이더넷 솔루션은 장기적으로 너무 위험합니다. 미래의 이더넷 개발에 있어, ASIC의 재설계 비용은 기술을 퇴보시켜 사지로 몰고 갈 것입니다.”
B&R을 알게 된 후, De la Ballina는 더 이상 살펴볼 필요가 없다고 확신했다. “새로운 시스템 아키텍처 개발에 있어 네트워크의 선택은 핵심적인 전략적 결정입니다. POWERLINK의 선택은 통합 자동화 솔루션에 대한 우리의 비전과 완벽하게 조화를 이룹니다.”라고 Dumas 씨는 강조한다. “특허 솔루션과는 달리, 오픈소스 기술은 숨겨진 디자인 결함에 대한 위험이 없습니다.”라고 Dumas 씨는 설명한다.  2010 이후, 전 세계에 설치된 모든 De la Ballina 의 기계는 POWERLINK를 기반으로 하고 있다. 
자체 개발되고 Linux 운영체제를 사용하는 PC 기반의 De la Ballina 사의 이미지 프로세싱 시스템 또한 PLWERLINK를 통해 통합됐다. POWERLINK의 오픈 구조는 통합을 쉽게 만든다. “세계적으로, 우리는 주 7일, 24시간 작동하는 총 90 개의 POWERLINK 기반 시스템을 설치했습니다.”라고 Dumas 씨는 설명했다.
오픈 소스 자동화 개발 연구실 (OSADL)에서는 적극적으로 실시간 프리앰트 패치를 개발하고 있다. 실시간 성능을 평가하기 위해, OSADL에서는 POWERLINK 마스터 커널 모듈을 실시간 Linux 테스트 시스템에 장착했다. 이것은 B&R X20BC0083 버스 컨트롤러에 있는 POWERLINK I/O 노드에 연결되어 500 μs의 간격으로 지속적으로 데이터를 전송한다. 패킷 스트림은 실시간 지원 이더넷 네트워크 분석기에 의해 모니터링 된다. 심지어 CPU에 매우 높은 부하에도 불구하고, 스트레스 테스트 결과는 지터가 마이크로 초 범위 안에 남아 있다고 보인다.

Canopen 어플리케이션의 쉬운 통합
통신 프로토콜은 많은 레이어들로 구성되어 있다. 국제표준화기구((International Organization for Standardization)에 의해 도입 된 OSI 모델은 7개의 레이어로 구성되어 있고 각 레이어 마다 특정 통신 요구조건에 맞춰져 있다. 아래 두 레이어의 경우 (1과 2), POWERLINK는 IEEE802.3 이더넷 표준을 사용한다. 레이어 3에서 6은 실시간 기능 및 핫 플러깅과 같은 POWERLINK 관련 기능을 제공한다. 이 레이어들은 한 번에 한 노드만이 네트워크에 액세스 할 수 있게 해준다. 이 사양은 일곱 번째 레이어 CANopen을 정의한다. 그리고 이것은 POWERLINK 네트워크에 표준 CANopen 어플리케이션이 쉽게 통합되게 해준다. 
POWERLINK 디바이스는 마스터 또는 슬레이브 중 하나로 사용할 수 있다. 다른 모든 디바이스가 슬레이브로 작동하는 동안 마스터는 모든 네트워크 활동을 컨트롤 한다. POWERLINK 네트워크 통신이 주기적으로 이루어지며, 각 사이클은 마스터에 의해 전송되는 프레임으로 시작한다. 바로 이 첫 번째 프레임을 따라, 마스터는 각 슬레이브에 쿼리를 보낸다. 지목된 슬레이브는 쿼리에 응답하고, 이 응답은 네트워크상의 모든 마스터 및 슬레이브가 받을 수 있다. 이것은 네트워크 충돌을 방지하고 또한 결정적 타이밍을 가능케 한다. 네트워크 사이클에 고정된 시간은 비 동기 데이터용으로 확보된다. 이것은 예를 들어 이미지 작화, 진단, 또는 펌웨어 업그레이드에 사용할 수 있다. 든 이더넷 프레임은 비동기 프레임으로 전송될 수 있다.  

 

최대 효율을 위해 POWERLINK 사용
POWERLINK는 De la Ballina의 모든 측면의 요구 사항을 만족시켰다. 그것은 새로 개발되는 기계를 위한 완전히 통합되고 고효율적인 자동화 아키텍처에 대한 발판을 마련했다. 그리고 POWERLINK 가 개방형 솔루션이기 때문에, 기존 이미지 프로세싱 시스템과의 통합은 성능 향상에 있어 매우 효과적이면서 가격도 저렴했다. De la Bellina 의 다음 단계는 이미지 프로세싱 시스템에 있어 FPGA 기술로 전환 하는 것일 것이다. POWERLINK 를 통해서는 아무런 문제가 없다. POWERLINK 는 아주 작은 공간만이 필요하여, 이미지 프로세싱 알고리즘 및 POWELRINK 커넥션에 모두 동일한 FPGA를 사용할 수 있다. 

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - POWERLINK와 Linux를 통해 빵의 신선도 유지