산업용 이더넷 솔루션
이더넷은 산업용 애플리케이션에서 데이터 전송에 있어 가장 최선의 선택입니다. HARTING 산업용 이더넷 포트폴리오에 대해 더 알아봅시다.
이더넷은 점점 더 많은 영역에서 공용 통신 프로토콜로 자리잡고 있습니다. 산업용 이더넷 커넥티비티 및 케이블링에 적합한 HARTING 제품군을 확인하십시오.
시리즈로 건너뛰기
완벽한 이더넷 커넥티비티 PDF 가이드
이 제품 선정을 위한 제품 안내서에는 대규모 산업 이더넷 커넥티비티 시장에 출시된 광범위한 HARTING 제품군에 대해 전반적으로 설명되어 있습니다. (PDF | 10MB | 36페이지)
더 많은 솔루션 및 리소스
Learn from our product managers
열악한 환경에 대한 집중 조명: 산업용 이더넷 연결을 위해 통과해야 할 과제
산업용 이더넷 설치는 거의 모든 곳에 배치되어 있습니다. 커넥티비티는 가장 열악한 산업 환경 하에서도 안전하고 신뢰성 있는 전송을 보장해야 합니다. 요아킴 핀케와 하이코 마이어 에서 통과해야 할 구체적인 과제에 대한 개요를 확인할 수 있습니다.
고성능의 혁신적인 이더넷 PCB 연결성
작고, 콤팩트하며 & 강력합니다! HARTING의 혁신적 PCB 커넥티비티는 장치 설계에서 새로운 가능성을 열어줍니다. 자세한 내용은 HARTING 테크놀로지 그룹 제품 관리자 니콜라이 포노마르조프, 마리안 둠케, 막시밀리안 로러.
RJ Industrial® 이더넷 인터페이스
열악한 산업 환경을 위한 RJ 45: 새로운 RJ Industrial®은 매우 견고하고 신뢰할 수 있으며 빠르고 쉬운 조립을 위해 절삭 공구가 통합된 [removed] 버전으로 제공됩니다. 이로써, 이더넷 인프라를 설치했을 때 25%까지 시간을 절약할 수 있습니다.
다음과 같이 사용할 수 있습니다: 케이블 커넥터 | 케이블 어셈블리 | 장치 측
ix Industrial® - 산업용 이더넷을 위한 소형화된 인터페이스
유명한 RJ45에 비해 70% 더 작은 장치 소켓 덕분에, ix Industrial®은 기가비트 이더넷에 최적화된 완벽한 표준형 인터페이스를 제공합니다. ix Industrial®은 우수한 밀폐, 견고성 및 우수한 성능을 구비하여 소형 장치를 위한 완벽한 선택입니다.
다음과 같이 사용할 수 있습니다: 케이블 커넥터 | 케이블 어셈블리 | 장치 측
T1 Industrial - 싱글 페어 이더넷
단 한 쌍의 구리선을 통한 이더넷 전송. SPE는 필드 장치를 이더넷 네트워크에 연결하는 완벽한 기술입니다. 싱글 페어 이더넷 테크놀로지는 빠르고 공간절약 및 비용효율적일 뿐 아니라 손쉽게 구현 가능합니다. 간단한 센서, 카메라 등에 이더넷 인터페이스를 장착함으로써 SPE는 통합 산업 및 IIoT와 같은 주제를 주도하는 업체로 자리매김했습니다.
다음과 같이 사용할 수 있습니다: 케이블 커넥터 | 케이블 어셈블리 | 장치 측
preLink®
PreLink® 시스템은 산업, 빌딩 자동화 및 IT를 위한 다목적의 빠른 & 간편 케이블링 솔루션입니다. 또한, 이 시스템은 모든 애플리케이션에 동등한 효율로 사용할 수 있는 솔루션입니다.
다음과 같이 사용할 수 있습니다: 케이블 커넥터 | 케이블 어셈블리 | 장치 측
원형 커넥터 M12 and M8
M8 및 M12 인터페이스에는 친숙한 RJ 인터페이스를 넘어서는, 산업용 이더넷 애플리케이션에 유효한 세 가지 중요한 장점이 결합되어 있습니다. 높은 IP 보호등급, 매우 좁은 소요 공간, 그리고 방진 수형/암형 접점 시스템이 바로 그것입니다. 이들 인터페이스는 산업용 빌딩 케이블링, 기계 구축, 특히 철도 애플리케이션에 사용됩니다.
다음과 같이 사용할 수 있습니다: 케이블 커넥터 | 케이블 어셈블리 | 장치 측
산업용 이더넷 스위치
Ha-VIS eCon 시리즈의 언매니지드 이더넷 스위치 제품군은 이제 귀사 이더넷 네트워크의 효율적인 설정 및 확장을 가능하게 하는 신형 모델을 추가로 제공합니다.
Han-Modular® - 모듈형 산업용 커넥터의 시장 표준
Han-Modular® 시리즈는 전원, 데이터 및 신호를 하나의 커넥터에 결합할 수 있도록 설계되었습니다. 인서트, 접점, 프레임, 후드, 하우징 및 액세서리로 구성된 다각적인 시스템은 개별 고객의 요구 사항을 충족합니다. 고객은 100개 이상의 다양한 커넥터 모듈 중에 선택 가능합니다.
다양한 전송 매체에 적합하며 다양한 종단 기술뿐만 아니라 데이터 전송을 위한 여러 솔루션(예: Han-Quintax® (cat 5), Han 메가비트 모듈(cat 5 2개) 및 Han 기가비트 모듈(cat 6a 및 cat 8.2))도 지원합니다. 특허받은 Han-Modular® 힌지 프레임은 모든 종류의 열악한 환경에 적합한 Han® 후드 및 하우징에 모든 모듈을 구성할 수 있습니다.
Han® 1A - 다목적 적용 가능한 견고한 소형 제품
HARTING의 Han® 1A는 최초로 컨트롤러, 소형 드라이브 및 제어 캐비닛에 사용할 수 있으며 현장 설치도 가능한 콤팩트하고 경제적인 커넥터를 제공합니다. HARTING은 이 매우 콤팩트하고 비용 최적화된 제품군에서, 다양한 응용 분야를 위한 M12 D-코드 및 M12 X-코드 인서트를 제공합니다.
Han® 3A - 열악한 환경을 위한 소형 커넥터
Han® 3A 산업용 커넥터는 강도 및 다목적성 덕분에, 기계, 로봇, 운송 및 에너지 분야에서 폭넓게 사용되고 인정받고 있습니다. 열악한 산업환경에서 귀하의 작업에 필요한 모든 니즈를 충족시킬 수 있는 어떤 버전의 제품도 찾을 수 있을 것입니다. Han® 3A RJ45 접점 인서트는 모든 애플리케이션 유형에 대해 다양한 이더넷 전송 속도에 사용할 수 있습니다.
이더넷 및 산업용 이더넷이란 무엇입니까?
이더넷을 범용 통신 프로토콜로 사용함으로써, 클라우드에서 모든 센서에 이르는 통신용 단일 프로토콜 표준 설립의 비전은 그 모습을 갖추어 나가고 있으며, IIoT는 점점 더 현실 속에서 구현되고 있습니다.
그렇다면, 이더넷은 무엇이고, 이더넷 이면에는 무엇이 있는지, 그리고 산업 분야에서 이더넷 사용의 특징은 무엇인지에 대해 알아봅시다. 다음 단락에서 이더넷에 대해 자세히 알아봅시다.
시작 - 하와이에서 전세계로
1970년대 초, 세계 최초의 무선 데이터 네트워크인 알로하넷은 하와이 제도에서 시작되었습니다. 1970년 호놀룰루 대학교의 노먼 에이브람슨 교수는 인근 섬에 있는 대학의 여러 위치를 위한 저렴한 통신 솔루션을 찾고 있었습니다.
충돌을 피하기 위해 무작위로 두가지 주파수 대역에서 데이터 패킷을 발사한 이 첫 번째 프로토콜은 이후 이더넷으로 발전되는 것을 위한 기초를 구성하였습니다. 당시만 해도 ALOHAnet(알로하넷)으로 불리는 이 개발이 언젠가는 국제 산업 생산의 통신 기반을 어떻게 형성하게 될지는 상상조차 할 수 없었을 것입니다. 오늘날, 산업 생산은 유비쿼터스 이더넷 없이는 상상할 수 없게 되었습니다. 자동화 환경에서 데이터 전송에 대한 요구사항은 꾸준히 증가하고 있으며, 이는 설치된 이더넷 노드 수에 정량적으로 반영됩니다. 오늘날 산업용 이더넷 변형이 포함된 이더넷은 산업 플랜트에서 가장 널리 사용되는 통신 표준이 되었으며, 그 추세는 계속 증가하고 있습니다. 따라서 인터페이스 및 케이블링 등 안정적인 인프라가 더욱 중요하게 되었습니다.
이더넷은 IIoT에도 적용되고 있습니다.
IoT(사물 인터넷)는 정보통신 기술을 사용하여 가상 및 실제 물리적 객체를 네트워크로 연결하여 상호 작용할 수 있도록 하는 것을 말합니다. 일상 속 사물은 디지털 기능을 습득하여 디지털 네트워크에 참여할 수 있는 실제 물리적 사물이 됩니다. 산업 애플리케이션에서도 일어나는 이들 프로세스를 산업용 사물 인터넷(IIoT)이라고 합니다.
점점 더 많은 산업 부품이 스마트하고 지능적인 참여자가 되고 있습니다. 하지만, 이제 이들 제품은 더 이상 예전처럼 사내 네트워크의 상위 수준에 국한되지 않습니다. 이더넷 프로토콜은 최근 몇 년 동안 클라우드 시스템에 점점 더 많이 연결되고 있으며 현장 수준에서도 변화가 일어나기 시작했습니다. 여기서 싱글 페어 이더넷(줄여서 SPE)은 이더넷을 센서에 바로 연결하기 위해 라스트 마일을 커버하는 새로운 '물리적 계층'입니다.
데이터의 수집, 평가 및 사용이 증가함에 따라 보다 강력한 인프라가 필요하게 되었습니다. 동시에, 이와 같이 강력한 인프라를 통해 소요 공간 및 자원도 절약할 수 있을 것으로 기대합니다. 대역폭 요건이 증가한 점점 더 많은 센서가 네트워크에 참여할 수 있게 되었기 때문에, 효율성은 더욱 중요한 용어가 되었습니다. 이로써, 이제 새로운 하드웨어 테크놀로지가 필요하게 되었습니다.
자동화와 IT는 자동화로 병합됩니다.
동시에 자동화 환경은 이전에 분리되어 있던 IT 세계와 계속 결합하고 있습니다. 회사의 모든 영역에서 증가하는 데이터 속도를 실용적인 방식으로 처리하고 이를 영리한 알고리즘에 활용하는 것이 핵심입니다. 자동화의 목표는 항상 유연성과 생산성을 높이는 것이었습니다. 모든 산업용 기계를 서로 연결하고 IT와 연결하면 기계에서 얻은 데이터를 시각화하는 동시에 스마트한 평가를 통해 예측을 수행할 수 있습니다. 어디에서 프로세스를 조정해야 합니까? 최적화 잠재력은 어디에 숨겨져 있습니까?
IT 지원 데이터 평가는 최적화를 위한 완전히 새로운 가능성을 열어줍니다. 또한, 현장 수준의 디지털화(digitalisation)는 이전에는 생각할 수 없었던 완전히 새로운 비즈니스 모델 또는 서비스를 제공합니다. 부품당 지불(Pay-per-part) 모델 또는 추가 기능의 소프트웨어 기반 활성화는 2가지 사례가 제공됩니다.
이 외에도, 플랜트 운영자들은 전 세계에서 공장의 프로세스에 주목할 수 있습니다. 이러한 모든 개발을 위해 이더넷 프로토콜은 이러한 통합을 가능하게 하는 통합 언어입니다. 또한 이러한 융합을 모든 세부 사항에서 일관되게 수행하는 것이 얼마나 중요한지도 분명해집니다. 클라우드와 센서를 잇는 이더넷 - 이것이 실제 IIoT를 구현하는 방법입니다. 아날로그 시스템과 필드버스에서 이더넷 프로토콜로의 발전은 매년 발표되는 HMS 산업용 네트워크 연구에서도 정기적으로 언급됩니다. 이와 같은 연구는 산업 네트워크에서 새로운 통신 노드의 시장 분포를 보여줍니다. 불과 5년 전인 2016년에는 이더넷 프로토콜의 전체 점유율이 38%에 달했지만, 2021년에는 65%로 성장했습니다. 한편, 필드버스 시스템의 총 점유율은 30% 감소했습니다.
모든 사업 분야에서 단일한 프로토콜을 지향하는 경향이 조금도 수그러들지 않고 있습니다. 하지만 이것이 인프라 및 인터페이스 선택에 어떤 영향을 미쳤나요? 어떤 커넥터가 어떤 애플리케이션에 적합할까요? 어떤 경우에 산업 등급 솔루션이 필요할까요? 현재로서는 완벽하지만 미래에는 구식이 될 수 있는 솔루션은 무엇입니까?
주요 매체 - 구리(cuprum)
쿠프룸은 그리스어 키프리움에서 유래한 단어로 그리스 키프로스 섬의 광석이라는 뜻입니다. 전통에 따르면 이곳에서 쿠프룸이 처음 추출되었고 쿠프룸의 이름이 유래되었다고 합니다. 구리는 사용 가능한 매장량이 충분한 우수한 전기 전도체로서, 모든 종류의 전류 전달에 대해 표준이 설정되어 있습니다.
이는 이더넷 네트워크용 데이터 케이블에 대해서도 마찬가지입니다. 수십 년 동안, 이전에는 불가능하다고 여겨졌던 전송률에 새로운 표준이 설정되었습니다. 와이어 쌍의 영리한 꼬임기술과 효율적인 차폐 개념은 현재 최대 40 Gbit/s의 전송 속도를 가능하게 하며, 이는 Cat.8.1/8.2 표준규격에 해당합니다. 여기 제시된 것은 4 쌍의 구리 연선이며, 이는 총 8개의 전선으로 데이터를 전송합니다. 이로써 데이터 스트림은 여러 경로로 갈라집니다. 이전에 언급한 고립 및 차폐는 고주파를 가능하게 하지만, 현재 가능한 주파수는 이미 소진되었습니다. 싱글 페어 이더넷의 최신 개발은 이 분야에서, 그러나 이후 더 많은 영역에서 새로운 장을 열고 있습니다.
대체 통신 매체
통신매체인 구리가 가까운 미래에 전송 옵션 대안으로 대체될 것이라고 여러 차례 언급되어 왔습니다. 하지만 구리가 정말 입지를 잃고 있을까요, 아니면 오히려 모든 IIoT 계획의 기반이 될까요? 전기 전송은 모든 구리 기반 솔루션의 공통 요소입니다. 이는 가용 주파수 및 전송 길이에 대한 물리적 한계를 설정합니다. 100미터 이상의 1/10/25/40 Gbit/s는 구리 케이블을 경유하는 이더넷에 대해 알려진 한계치입니다.
전송 속도와 전송 길이에 대한 이러한 제한을 피하고 모바일 시스템을 이더넷과 연결하기 위해 현재 무선 라디오 시스템만큼이나 광섬유 도체가 사용되고 있습니다. 최근 몇 년 동안 광섬유와 WLAN은 전통적인 케이블을 능가할 미래의 통신 매체로 여겨져 왔습니다. 하지만 이것이 정말 사실일까요?
인정: 광섬유 케이블을 사용하면 수 킬로미터의 거리에 걸쳐 높은 데이터 전송 속도로 전송할 수 있으며 EMC 제어를 위한 복잡한 차폐가 필요하지 않습니다. WLAN은 고정 케이블링에 대해 독립적으로 이동할 수 있는 기능과 기가비트 전송을 결합합니다. WLAN 액세스 포인트를 이미 설치한 경우, 신규 장치가 무선으로 빠르게 연결됩니다. 그러나 설치되지 않은 경우에는 액세스 포인트 설치에 비용이 많이 들며, 이 경우 케이블 연결도 반드시 필요합니다. 안타깝게도 사용자는 이러한 기술을 사용할 때 몇 가지 결정적인 단점을 감수해야 합니다. 광케이블은 오염으로 인한 신호 감쇠를 방지하기 위해 매우 깨끗한 조건에서 연결해야 합니다. 이와 마찬가지로, 데이터 외에 어떠한 공급 전압도 전송할 수 없습니다. 추가 구리 케이블은 장치에 전원 공급을 하기 위해 여전히 필요합니다.
동일한 사항이 WLAN 장치에 적용됩니다. 모바일 솔루션은 충전식 배터리 또는 구리 케이블로 연결된 전원 공급 장치에 의존하는 경우가 많으므로 궁극적으로 모빌리티(이동성)의 이점이 사라집니다. 또 다른 이슈는 오늘날 점점 더 초점을 맞추고 있는 충전식 배터리가 환경에 미치는 영향입니다. 또한 실시간 전송이 보장되지 않고 수신 위치 및 수신자 수에 따라 데이터 전송 속도가 저하되는 등 여러 가지 추가적인 문제를 고려해야 합니다. 무선으로 데이터를 전송할 때 데이터의 보안은 어느 정도이며 민감한 지역의 방사선 노출은 어느 정도인가요? 이러한 문제는 기존 구리 케이블을 사용하면 안전하게 무시할 수 있는 문제입니다. 4 또는 8선을 사용하는 이더넷은 PoE(Power over Ethernet)를 통해 장치에 최대 100와트의 전력을 공급하며, 많은 경우 추가적인 전원 공급이 불필요합니다. 애플리케이션이 허용하는 경우, 싱글 케이블 솔루션이 항상 선호됩니다. 이러한 특징은 특히 비좁은 현장 환경에서 진가를 발휘합니다. IIoT 개발 과정에서 점점 더 많은 스마트 센서 및 기타 구성요소들이 기계설비로 재배치되고 있으며, 이 경우 공간 절약형 데이터 및 전력 공급이 요구됩니다. 바로 이것이 새로운 개발의 결과입니다.
올바른 이더넷 인터페이스에 이르는 세가지 단계
1. 어느 정도의 속도가 요구됩니까?
애플리케이션은 어느 정도의 데이터 속도를 요구합니까? Fast Ethernet으로 충분합니까? 아니면, Gigabit Ethernet이 필요합니까? 이를 위해서는 연결 기술과 케이블 연결을 Fast Ethernet의 경우 두 쌍(최대 100 Mbit/s)으로, Gigabit Ethernet의 경우 네 쌍으로 설계해야 합니다.
예시:
PROFINET 규격을 준수하는 소형 비전 센서
이러한 비전 센서는 고해상도 이미지를 제공하므로 데이터 인터페이스는 기가비트 이더넷용으로 설계되어야 합니다. 견고함과 좁은 설치 공간은 추가 요구 사항입니다. Ix Industrial® 인터페이스는 간단한 IP20 애플리케이션에 적합하거나 방수 및 방진 IP65/67 인터페이스로서 M12 X-코딩이 적용되었습니다. 두 인터페이스 모두 PROFINET과 호환됩니다.
2. 환경 요건은 어떻습니까?
애플리케이션은 어떤 환경에서 사용되어야 합니까? 아래 환경 요건은 디자인 선택과 관련이 있으며 이러한 요건을 고려해야 합니다:
- 보호 등급(IP20 또는 IP65/67)
- 온도 범위
- 진동 및 충격 저항
- 기후 및 내화학성
예시:
자동차 제조 로봇의 데이터 인터페이스
이러한 환경에서는 로봇의 빠른 움직임으로 인한 영구적인 굽힘과 비틀림 응력으로 인해 케이블 패키지가 수명이 다할 때까지 마모되므로 매우 견고하고 쉽게 교체할 수 있는 인터페이스가 필요합니다. 금속 버전의 Han® PushPull 변형 14가 이에 적합합니다. PushPull 잠금 메커니즘 덕분에 케이블 패키지의 매우 신속한 교체가 가능하여여 다운타임을 최소화할 수 있습니다. 또한 이 설계는 RJ45 또는 광학 데이터 컨테이너뿐만 아니라 신호 및 전력에서도 사용할 수 있습니다. 즉, 데이터, 전원 & 신호의 라이프라인에 이상적인 인터페이스입니다. 또한 인터페이스는 AIDA 및 PROFINET과 호환됩니다.
3. 애플리케이션이란 무엇인가요?
이 장치는 어떤 애플리케이션과 함께 사용되나요? 몇 가지만 열거하자면, PROFINET용 PNO, Ethernet/IP용 ODVA, EtherCAT용 ETG, Varan용 VNO과 같은 사용자 단체가 제공한 사양들이 있습니까? 또한 이러한 고려 사항으로 인해 표준화된 이더넷 인터페이스가 선택되기도 합니다. 애플리케이션 내부의 가용한 장치 크기 및 가용 설치 공간 등이 선택에 영향을 주기도 합니다.
예시:
기계 및 플랜트 엔지니어링
이 분야에서는 매우 견고한Han® 커넥터가 모든 것의 척도이며,Han® 3A,Han-Modular® 또는 식음료 산업을 위한Han® F B와 같은 기타 설계에서도 다양한 산업용 이더넷 프로토콜에도 사용할 수 있는 RJ45 또는 M12 D- 또는 X-코딩 설계가 제공됩니다.