필드컴 그룹, 향후 FDI (Field Device Integration)로의 통합 Integration 방안 추진

글_ 필드컴 그룹(FieldComm Group) 한국 마케팅 위원회

2015년부터 HART Foundation 과 Foundation Fieldbus가 좀더 효과적인 산업 통신의 발전을 위해 필드컴 그룹 (Fieldcomm Group) 이라는 하나의 조직으로 통합이 이루어 졌으며 조직 통합에 따른 시너지 효과를 홍보하기 위해 올해부터 본격적인 향후 추진 전략과 현재까지 진행하여왔던 기술에 대하여 고객사 및 회원사를 대상으로 전세계적으로 Promotion이 진행되고 있습니다. 한국에서도 지난 11월 15일 서울 종각에 위치한 그랑서울빌딩 컨벤션에서 많은 고객을 모시고 필드컴 그룹(Fieldcomm group)에 대한 현재 추진 상황 및 마켓에서 진행되고 있는 여러가지 기술에 대하여 고객 세미나를 진행하게 되었습니다.

아래 열거 되는 내용은 현재 Fieldcomm에서 추진하고 있는 상황과 FDI 기술에 대한 Summary 입니다.

FieldComm Group 핵심 기술의 가치에 대한 지속적인 관심 증대

최근 Fieldcomm Group으로의 통합 이후 고객사 및 컨소시엄들은 FieldComm Group이 가지고 있는 기술의 가치를 높게 평가하여 왔습니다. 지난 한 해 동안 유럽의 화학 산업 전문 컨소시엄인 NAMUR과 Exxon-Mobil은 각각 차세대 공정 산업 통신 시스템에 대한 비전에 대해 성명서를 발표하였는데, 새로운 통합 기술인 FDI (Field Device Integration)가 이 비전에 포함되었습니다. 또한 FieldComm 회원사들은 HART 및 Foundation Fieldbus 제품을 끊임없이 개발하여 현재 2,000개가 넘는 제품이 등록되어 있습니다.

IIoT와 Industrie 4.0은 Digital Transformation이라는 더 넓은 목표의 일부일 뿐입니다

IoT (Internet of Things, 사물 인터넷)와 틈새시장인 IIoT (Industrial Internet of Things, 산업용 사물 인터넷)에 대한 요구와 관심은 증가하고 있으며, 공정자동화의 IIoT를 위해서는 진동, 방폭, 화학 물질 및 보안 등 다양한 환경에서 핵심정보를 처리해야 하는 복잡한 요구사항을 더 깊이 이해할 필요가 있습니다. 이 환경에 맞는 프로토콜을 개발하고 규격을 준수하는 제품을 등록하는 등의 엄격한 프로세스를 통해 사용자들의 요구사항을 충족시키는 성능을 보장합니다. 새로운 아키텍처는 우리 프로토콜을 기반으로 발전할 것입니다.

현재 공정 산업에는 서로 다른 두 가지 통신 기술 그룹이 있습니다. 플랜트 운영 유지를 담당하는 운용기술 그룹 (Operating Technology; OT)과 우리 모두가 잘 아는 정보기술 그룹(Information technology; IT) 입니다. 이러한 디지털 기술로의 전환에 따라 점점 더 많은 정보들이 필요하게 되었습니다. 한 조사에 따르면, 현재 50%의 공정 산업 시설에서 실시간 애플리케이션을 통해 현장 계기 및 디지털 데이터를 사용하고 있는 상황입니다. 이는 위대한 진보이자 그 가치에 대한 인정을 보여주지만, 아직 IIoT를 활용하는 데에는 개선할 부분이 여전히 존재하고 있는 상황입니다.

단순화된 장치 통합에 대한 강조 필요성 대두

단순히 계기를 디지털로 연결하는 것 외에도, 계기 정보는 상위 시스템에 통합되어야 합니다. 장치가 복잡해 질수록, 통합도 복잡해지며 올해 Control Magazine에서는 사용자가 기기를 통합하는 과정에서 발생하는 문제점에 대하여 고객 설문조사를 진행하였는데, 이에 대한 Top 3 답변은 사용자 트레이닝, 기기 드라이버 설치 및 수정, 독점적 시스템 (Proprietary system) 이었습니다. 현재 FieldComm 그룹에서 진행하고 있는 FDI 기술은 드라이버를 찾고 설치하는 절차를 간소화하고, FDI 패키지에 대한 특정 제품의 등록 요구 사항을 준수하도록 하여, 두 번째 문제와 세 번째 문제를 해결하는데 도움이 될 수 있도록 추진하고 있으며, 첫 번째 문제인 사용자의 트레이닝 부담 또한 줄여 줄 수 있다고 확신합니다.

FDI를 통해 통합을 용이하게 하고 모든 기능을 지원하며, IIoT를 위한 기반을 마련
HART 및 Foundation Fieldbus

HART와 Foundation Fieldbus는 매우 효과적이지만 때로는 복잡한 현장 계기들을 공정 산업에서 사용되는 수많은 네트워크, 운영 체제 및 제어 시스템과 통합하는데 더 많은 시간이 소요 되었습니다. 새롭게 출시되는 FDI (Field Device Integration)는 이전에는 액세스 할 수 없었던 데이터를 보고용 및 표시 가능한 정보로 사용할 수 있도록 하여, 애플리케이션 및 비즈니스의 가치를 높일 수 있도록 하고 있습니다.

FDI 기술은 주요 재단(협회)과 공급 업체가 개발하고 지원하며, FieldComm Group에서 관리하고 있습니다. FDI는 FDT Device Type Manager (DTM)와 Electronic Device Description (EDD)의 장점을 확장 가능한 하나의 솔루션으로 결합하여, 구성, 시운전, 진단 및 교정을 포함한 계기의 전체 라이프 사이클을 처리합니다. EDD는 계속 지원될 것이며, 이전 버전과의 호환성을 보장하고 있습니다. 시스템 및 계기에 상관없이 공통으로 사용할 수 있는 툴을 이용하여 HART, Foundation Fieldbus 및 PROFIBUS와 같은 산업 표준을 포괄하는 계기를 엔지니어링 및 유지 관리 할 수 있습니다. 이런 점에서, FDI는 사용자에 의하여 그 가치가 실현될 수 있습니다. FDI는 EDD의 단순성과 플랫폼 독립성을 FDT의 강력한 기능과 안전하게 결합하여, 고객에게 미래 지향적인 통합 환경 및 우수한 사용자 환경을 제공하게 될 것입니다.

IEC 62769 표준으로 발표된 FDI 규격은 FieldComm Group, PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL (PI), FDT Group 및 OPC Foundation 이렇게 4개의 조직에서 사용할 수 있습니다. Foundation Fieldbus, HART 및 Wireless HART, PROFIBUS 및 PROFINET을 지원하며 ISA100.11a 무선 표준도 지원 준비 중이고, FDI는 다른 통신 프로토콜 간의 데이터 매핑을 허용하는 게이트웨이 패키지도 지정 할 수 있습니다.

ABB의 장치 통합 관리 책임자인 Frank Fengler는 ”FDI는 현장 계기를 IIoT에 적용할 수 있다고 하며 FDI 아키텍처는 장치 패키지가 각각의 계기의 유형을 대신하는 것을 예상하여, Device Information Model을 지정하고 OPC-UA 통신을 사용하여 다른 응용 프로그램이 OPC-UA 통신에 액세스할 수 있게 한다. 이 모델은 외부 애플리케이션을 위한 단일 액세스 포인트로, 보안을 보장하며 원하지 않는 액세스로부터 자동화 시스템을 보호할 수 있다.”고 하였습니다.

업무로의 활용

실제로 장치 공급 업체는 계기를 가상으로 표시하고 호스트 시스템에 필요한 모든 정보를 제공하는 패키지를 제공하고 있으며, FDI 패키지는 매개 변수화(parameterization), 진단 및 유지 관리와 같은 모든 장비 기능을 제공하고 있습니다.

예를 들어, 텍스트 기반 EDD를 사용하여 유량, 압력 및 온도와 같은 물리적 특성을 측정하도록 계기를 설정하더라도, 질량 유량을 계산하려면 데이터베이스의 파라미터가 추가로 필요합니다. FDI는 계기와 데이터베이스에서의 텍스트 기반 기능을 결합하여 질량 유량과 같은 매개 변수를 표시할 수 있으며 밸브 진단과 같은 다른 기능도 지원하고 있습니다.

Emerson의 비즈니스 개발 팀장인 Scott Hokeness는 ”EDD는 텍스트 기반이며 호스트 및 운영 체제와 독립적이다. 그러나 어떤 경우에는 복잡한 계기나 진단에 필요한 프로그래밍 기능이 부족할 수 있다. DTM은 고급 및 복잡한 작업을 위한 프로그래밍 기능을 제공하지만, 호환성 및 사이버 보안 문제가 발생할 수 있다. FDI는 필요하다면, EDD에 프로그래밍 기능을 추가할 수 있다. 또한, FDI는 정품임을 인증하는 제조사가 서명한 패키지(manufacturer-signed package)를 통해 사이버 보안 문제를 해결한다. 이는 유지 관리 비용과 시장에 불러올 문제점들을 줄인다.”고 밝혔습니다.

FDI는 이러한 모든 기능을 하나의 파일에 통합하였습니다. “제어 및 자산 관리 시스템이 지원하는 필수 통합 소프트웨어(FDT/DTM, EDD)에 맞는 통합 소프트웨어 제품이나 계기를 더는 찾지 않아도 되며 더 이상 웹사이트에서 매뉴얼, 인증서, GSD 파일 (PROFIBUS) 또는 CFF (Foundation Fieldbus) 등을 검색할 필요가 없습니다. “계기로 작업해야 하는 모든 것이 FDI 장치 패키지 (단일 * fdix 파일)에 포함되어 있다.”고 CodeWrights GmbH의 제품 관리 및 마케팅 담당자인 Alexander Kaiser는 언급하였습니다.

하나의 파일에서 EDD와 FDT/DTM의 이점을 결합하면 EDD로 표현할 수 있는 단순한 장치를 FDI User Interface Descriptor(UID)로 표현할 수 있으며, DTM을 필요로 하는 복잡한 장치는 FDI UID + FDI User Interface Plugins (UIP)로 표현할 수 있습니다.

계기 공급 업체는 동일한 개발 소프트웨어를 사용하여 HART, Foundation Fieldbus, PROFIBUS 및 PROFINET FDI 패키지를 생성하고 있으며 이를 통해 작업을 단순화시키고, 엔지니어링 시간을 줄여 출시 기간을 단축함으로써 공급 업체가 사용자의 진화하는 요구 사항을 보다 잘 지원할 수 있도록 하여야 합니다. 공정 제어 엔지니어는 해당 프로토콜을 지원하는 계기에 대해 같은 호스트를 투명하게 사용할 수 있으며, 오프라인으로 구성하여 EDD와 DTM 두 가지의 장점을 진행 할 수 있습니다.

IIoT를 위한 준비

FDI는 IIoT와 Industrie 4.0의 실현에 중요한 역할을 할 것으로 예상합니다. Hokeness는 ”여러 통신 프로토콜이 존재하지만 변하지 않을 것이다. 그러나 FDI는 모든 통신 프로토콜에서 제공하는 이진법의 데이터를 기업 전반에 걸친 다양한 레벨의 시스템에서 사용자가 표시하고 사용할 수 있는 실질적인 정보로 변환할 수 있는 단일 통합 기술이 될 수 있다. 주요 공정 자동화 호스트 시스템 공급 업체들은 이미 FDI에 뒤지고 있다. 우리는 그것을 개발하는 데에 도움을 주었으며, NAMUR가 FDI와 비슷한 비전을 갖고 있다고 생각한다.”고 전했습니다.

 

 

NAMUR 이사회 의장인 Wilhelm Otten은 공정 산업에서 Industrie 4.0의 장점을 활용하기 위해 표준화되고 지능적인 인터페이스가 핵심 성공 요인이라고 다음과 같이 동의하였습니다. ”이러한 인터페이스는 우리의 핵심 공정, 공급망(supply chain) 및 자산 수명주기(asset lifecycle) 및 수직적 통합을 좀 더 투명하고 효율적으로 수행할 수 있는 기반이다. FDI는 표준화되고 공급 업체에 독립적인 툴 및 처리 방법과 함께 현장 계기를 자동화 시스템에 자동으로 통합하는 하나의 큰 단계이다. 호스트 시스템 및 패키지의 인증과 개방형 공급자 중립 인터페이스 (open, vendor-neutral interface) (OPC UA)의 구현은 장기적인 이익을 창출하기 위해 중요한 단계이다. 자동화 기술 사용자 협회인 NAMUR는 기존에 사용하는 표준과 틀을 통합하기 위해 이러한 활동을 추진해왔으며 결과적으로 FDI를 홍보하고 구현할 것이다.”

또한 Kaiser는 “제어 시스템 또는 자산 관리 툴이 OPC UA 인터페이스를 지원하는 경우, 상위 레벨 시스템에서 추가적인 기능을 사용하기 위하여 OPC UA 메커니즘을 통해 계기 상태 및 토폴로지 관련 데이터에 액세스할 수 있다. 우리는 FDI가 공정 산업뿐만 아니라 다른 산업에서도 계기 통합 및 관리의 표준이 될 것이라고 믿는다. FDI 기술 및 FDI 기반 솔루션의 유연성과 확장성으로 인해 어떠한 자동화 시스템에서도 거의 모든 유형의 계기에서 사용할 수 있기 때문이다. 또한, 개방적이고 구체적인 데이터 모델이 있다는 점에서 IIoT 및 Industrie 4.0은 큰 잠재력이 있다.”라고 덧붙였습니다.

이제 FDI는 현장 계기를 제어 시스템 및 자산 최적화 툴에 통합하기 위한 핵심 기술로 발전 할 것입니다. 또한, FDI는 기존의 현장 장비에서 사물, 서비스 및 사용자를 이어주는 인터넷으로 변화하는 과정입니다.

다음 단계

주요 공급 업체는 FDI가 가능한 현장 계기, 컨트롤러 및 호스트를 권장하고 있습니다. Hokeness는 Instrument Inspector application 구성 툴이 FDI 표준을 기반으로 한 최초의 HART 및 Foundation Fieldbus 호스트라고 밝혔습니다. ”우리는 또한 최고의 지능형 장치 관리 패키지인 AMS 장치 관리자로 FDI를 지원할 것이다. 이렇게 하면 연결된 어떠한 호스트 시스템에도 지원할 수 있다. 조만간 Emerson의 현장 계기 또한 FDI를 지원할 것이다.”

제조사에서는 SmartLine 장비, DCS 및 Field Device Manager, Asset management system에서 FDI 기술을 적용할 것을 적극적으로 계획하고 있습니다.

향후 다가올 기술을 고객이 받아들이기 위해서는 모든 레벨에서의 완벽한 상호 운용성과 데이터 투명성이 그 핵심 요소입니다. FDI는 단순성과 사용 편의성을 통해 고객의 필요 사항과 조건을 능가하도록 해야 할 것입니다.