ODVA가 지난 4월 27일 ‘제1회 ODVA Ethernet-APL + EtherNet/IP 컨퍼런스’를 개최하였다.
행사는 ‘2023 국제 전기전력 전시회’ 부대행사의 일환으로 오후 1시부터 진행되었고, ODVA TAG KOREA 김영석 회장의 인사말을 시작으로 ODVA TAG KOREA 조익영 전무, 엔드레스하우저의 Mr. ADRIAN STANGL(스위스), Endress Hauser Digital Solutions 김상훈 차장, 로크웰 오토메이션 소프트웨어 및 제어사업부 박강석 차장과 배동욱 부장이 발표자로 나섰다.
본 내용을 3회에 걸쳐 소개한다.

2. Ethernet-APL 세부 정보와 추가되는 값(엔드레스하우저의 Mr. ADRIAN STANGL)

엔드레스하우저의 Mr. ADRIAN STANGL(스위스)은 Ethernet-APL에 대한 세부 정보와 Ethernet-APL을 통한 추가되는 값과 추천에 대해 설명하였다.

Ethernet-APL 프로젝트 : 2016년부터 2022까지 실행하였으며, 표준 조직과 DCS 센서, 액추에이터, 인프라 구성 요소 공급업체와의 협업이 진행되었다고 한다. 그는 다음과 같이 Ethernet-APL을 정리 발표했다.

1) Ethernet-APL 요약
•Ethernet-APL은 통신 프로토콜과 무관한 ‘중립 접지’이다
•Ethernet-APL 스퍼(Spur)는 극성에 구애받지 않는다.(‘+’와 ‘-’를 혼동해도 문제가 전혀 발생하지 않음)
•Ethernet-APL 프로젝트는 2016부터 2022까지 진행되었다.
•표준 조직과 공급업체(DCS, 센서, 액추에이터, 인프라 구성 요소 공급자)와의 협업을 시행하였다.
•Ethernet-APL의 주요 특징 : 2 와이어 장거리 통신이며(전력+통신) 모든 위험 영역에 적합하다.
•예 : 0번 구역(Exia) 또는 1번 구역(Cl. 1 Div I) / Ethernet-APL 조직은 표준 조직이다.
•APL 필드 스위치는 별도로 전원이 공급된다.  •대부분의 APL 필드 장치는 루프 방식이다.
•필드 장치는 필드 스위치의 APL 포트에 점 대 점으로 연결된다(지선 Spur 케이블 길이 200m)
•예외 E+H Promass 및 Promag 300/500(0.5) 이상의 에너지가 필요하다.
•트렁크(Trunk) 및 스퍼(Spur) 토폴로지(스위치 n. a)로 구분되어 있다.
•APL 전원 스위치는 필드 스위치 및 장치에 전원을 공급한다.

2) APL 필드 스위치

3) Ethernet-APL 토폴로지 해설
① 위 첫 번째 있는 장비(Process Controller/DCS) / 위 두 번째 장비(Field Care SFE500) / 세번 째 장비(Web Client Server) / 네 번째 장비(Netilion / Endress+Hauser의 Cloud Software)
② 연두색선(기존 이더넷 선), 주황색선(Ethernet-APL 점증되는 안전선), 청색선(Ethernet-APL 본질 안전선)
③ 그림 7 하부의 청색을 띠는 선들은 온도/압력/유량/레벨 Transmitter 연결 APL 지선인 Spur이다.
④ 그림 7 하부의 청색을 띠는 Transmitter에서 중간의 연결된 4개 Box는 모두 APL 필드 스위치이다.
⑤ 좌측 첫 번째 APL 필드 스위치와 두번 째 APL 필드 스위치 사이에 표기된 중 첫 번째에 표기한 것은 CVV-SB X 2ㅁX 2C(구리선이다). 이것은 트랜스미터에서 100m 밖에 연결이 안 된다.
⑥ 그 다음 표기된 것은 광섬유 케이블인데, 2,000m까지 연결이 가능하다, 두 번째 필드 스위치와 Ethernet-APL 지선인 청색의 Spur 배선 길이는 200m이다.
⑦ 세 번째와 네 번째 필드 스위치 사이에 연결된 주황색 배선은 Ethernet-APL의 간선(Trunk)으로 1,000m 길이를 갖는다. 그림 3의 Ethernet-APL 토폴로지에 나와 있는 Ethernet-APL의 간선 길이는 종전의 PLC 산업용 인터넷에서 사용하는 길이 700의 IEC에서 인증받은 ‘A’ Type 배선과 동일한 Ethernet-APL의 또 다른 1,000m짜리 ‘A’ Type 배선이다. 헷갈리는 구석이 있기는 하나, Ethernet-APL 선은 산업용 인터넷에서 사용하는 길이 700m짜리의 ‘A’ Type 배선과 재질이 똑같은 배선이다. 또 필드버스용 ‘A’ Type 배선은 길이 700m이고, APL용 ‘A’ Type 배선은 길이가 1,000m 차이밖에 없다. 그럼 왜? 기존의 산업용 이더넷 선과 Ethernet-APL 재질이 똑같은 것이냐고 묻는다면, 그 해답은 기존의 산업용 인터넷선 또는 필드버스 선과 Ethernet-APL 선을 같이 사용함으로써(기존 자재와 호환성을 갖기 위해 동일 재질로 만듦으로써) 기존 배선을 새 기기에 그대로 사용할 수 있고, 비용을 절감하려는 목적에 있다. 재미있는 것은 1,000m Ethernet-APL 간선(TrunK)과 지선(Spur)을 혼용해 사용하면 필드 계기에서 DCS까지 Ethernet-APL 장치일 경우 필드 스위치를 썼을 때 그 동안 Cloud/DX(디지털 트랜스포메이션), 디지털 트윈, 산업 사물인터넷(IIoT) 등이 다 된다는 것이다. 고로 Ethernet-APL은 산업용 장치이긴 하나, 온전한 이더넷으로서 사용이 가능하다. 우리는 1,000m짜리 Ethernet-APL(‘A’ Type) 선을 다른 이름으로 SPE(Single Pair Ethernet / 단일 쌍 이더넷)이라 부르기도 한다. 물론 Endress+Hauser(ODVA 회원사)는 네틸리온(Netilion)이라는 우수한 클라우드 소프트웨어가 있으므로 더욱더 Ethernet-APL이 활성화될 것이다.
•이더넷의 이점과 2-Wire 기술의 이점을 결합한 Ethernet-APL은 극성에 구애받지 않는다.(‘+’와 ‘-’를 혼동해도 좋음)
•Ethernet-APL은 단순 강력한 2-Wire 기술의 이점(SPE)과 Ethernet의 이점 두 가지를 결합했다.
•전체 수명 주기 동안 Ethernet-APL을 사용하면 장점이 상당히 많다. 계획 및 엔지니어링으로 시작하여 설치, 통합, 시운전을 통해 모든 라이프사이클 단계에서 얻을 수 있는 게 이점 중 하나다.
•예제 사용 사례 : 커미셔닝, 자동 장치 매개변수화, 원격 액세스를 통한 상세 장치 매개변수화, 역극성 보호 및 네트워크 진단으로 간편한 설치가 가능하다.
•예제 사용 사례 : 운영, 성능 최적화, 더 많고 더 빠른 고해상도 프로세스 데이터, 보고서의 신속한 작성, 두 번째 채널, NAMUR 오픈 아키텍처 사용, 클라우드를 위한 간편한 데이터를 제공한다.
•사용 사례 : MRO, 빠른 장치 교체 및 매개변수 백업, 복원, 구성, 검증 및 진단에 대한 간편한 원격 액세스, 유연한 공장 확장이 가능하다.

3. Ethernet-APL을 통해 장치 상태와 자산을 모니터링한다
(Endress Hauser Digital Solutions 김상훈 차장)

Endress Hauser는 네틸리온이라는 강력한 클라우드 SW를 활용하여 Ethernet-APL을 합리적으로 컨트롤한다.

1) 사용자들의 확장되는 요구 사항
• Open : 제조업체에 여러 장비 사용이 불편 • Available : 언제 어디서나 관련 정보를 쉽게 공유하고 액세스
• Data driven : OT와 IT 간의 데이터 중심적인 의사결정 가능 • Secure : 국제적으로 인정받은 클라우드 보안
• Preventive : 실시간 데이터의 제공으로 예방적이고 안전한 플랜트 운영
• Connected : 현장 데이터뿐만 아니라 기술 데이터베이스에 항상 접속

2) 네틸리온은 이러한 요구 사항을 다음과 같이 해결한다.
• Open : 50개 이상의 제조업체의 필드 장치 사용 가능
• Available : 현장에서 일 파악 시 시간이 많이 소요됨
• Data driven : 데이터 기반으로 인한 생산 프로세스, 지식 해제, 지속적 개선을 가능케 하는 실시간 데이터 필요
• Secure : 가장 높은 수준의 보안 유지 • Preventive : 공장 가동 중지 예방
• Connected : 어디에 있든 가능한 지원과 노하우가 필요하다.

3) 자동화 산업 트렌드 : •디지털화 •인더스트리 4.0 IIoT •NAMUR 개방 구조 •데이터 드라이븐 결정 •2nd 채널 •현장 레벨 기술 진화. 공기식(0.2~1.0kg/cm2, 1개 측정치) / 전기식(4-20mA, 1개 측정치) •스마트 하트(1개 측정치 + 추가 정보) •디지털 필드버스(많은 측정값 + 추가 정보) •디지털 Ethernet-APL(많은 측정값 + 추가 정보)
4) Key / 네틸리온 : 최고의 사이버 보안 표준을 준수하는 IT와 OT의 통합 / 데이터 기반 의사결정 지속적인 운영 개선, 위험 완화 및 비용 절감 / 고객의 인프라를 이용하여 현장 데이터 유지 보수

5) 모바일 인벤토리 관리 : 센서(배터리 구동) – 연결(네틸리온 자동 연결) – 데이터 용량(언제 어디서든 제품 모니터링) – 최적화(시간 절약 / 효율성 보유)

6) 정보 처리 속도(Hart보다 10,000배가 빠르고, 필드버스보다 300배 빠른 Ethernet-APL)
• Example use cases : Operations / 성능의 최적화 – 더 많고 빠르며 고해상도의 프로세스 데이터 / 신속한 보고서 작성 / 데이터의 쉬운 제공, 2차 채널을 포함한 NAMUR 오픈 아키텍처 및 클라우드에 대한 지원
• Ethernet-APL(모니터링과 중복성을 통해 공장 가용성을 높임) : MRO / 빠른 장치 교체 및 매개변수 백업 / 복원 구성, 확인 및 진단에 대한 쉬운 원격 액세스 유연한 공장 확장
• 혁명적 장치 구성 : 어떤 장치 / 어떤 프로토콜 / 최상의 연결 / 어디에나 사용 가능 / 직관적이고 간편함 / 최상의 장치 지원 / 강력하고 견고함 / 항상 최신 상태 유지 / 모든 디지털 프로토콜에 무선 또는 유선 장치 구성 가능 / 구성뿐만 아니라 더 많은 기능 수행