Smart Controller for Smart Factory

제어시스템의 패러다임이변하고 있습니다!

PLC 공급사마다 제공하는 인터페이스와 관리 S/W가 다른데, 이를 통합적으로 연결할 수는 없을까?

폐쇄적인 구조의 임베디드 PLC에 Smart Factory 구현을 위한 새로운 ICT 기술 접목이 가능한가?

사용자 운영 기능 중심의 기존 HMI 시스템으로 대용량의 현장 설비 데이터를 처리하고 가시화할 수 있을까?

즉, 기존의 임베디드 시스템이 상용 IPC(Industrial PC) 기반의 소프트웨어 컨트롤러(Software Controller)로 빠르게 전환되고 있습니다. 이를 위해 포스코ICT는 IPC기반 제어기의 기술적 한계를 해결하고, 장점을 최대한 살린 Smart Controller, ‘PosMaster’를 만들었습니다. Smart Factroy 시대, PosMaster가 자동화 시스템의 새로운 해법을 제시해 드립니다.

오늘날 산업분야의 자동화 시스템을 구성하는 HMI (Human-Machine Interface)나 컨트롤러 적용은 제작사의 폐쇄적 환경에서 벗어나 개방형 환경으로 변화하고 있습니다.

“IPC기반을 통한 범용성/확장성/개방성 강화”PosMaster 지향점

HMI

DAQ(데이터수집)

DAQ(server) L2 L3

PLC

I/O

Device

“폐쇄적이나 성능/안정성 최우선”

- 설비별 기능 특화, 성능/안정성 보장- �PLC Maker 전용 H/W, S/W (제어,분석시스템 분리)

- 폐쇄적 환경 (Smart Factory 대응 미흡)

- 높은 설비투자비 (전용 O/S)

일반적인 PLC 환경

Smart Factory 구현을 위한 새로운 제어시스템, PosMaster!

PosMaster는 40년 이상 철강, 제조 공장 자동화 및 산업현장 설비시스템의 디지털화를 추진해온 포스코ICT만의 Know-how를 기반으로 탄생되었습니다.

PosMaster는 40년 이상 철강, 제조 공장 자동화 및 산업현장 설비시스템의 디지털화를 추진해온 포스코ICT만의 Know-how를 기반으로 탄생되었습니다. 산업현장의 자동화 시스템에서 요구되는 핵심기능(PLC, HMI)을 통합할 수 있는, 포스코ICT가 독자적으로 개발한 IPC 기반 제어시스템(Smart Controller) 입니다.

고객 A 고객 B 고객 C

다양하게 발생하는 데이터들을 가시화 하여 사용자가 원하는 형태의 HMI 구현

PLC 기능

Data 수집 기능

국제표준에 맞춰 프로그래밍하고, 표준 통신 프로토콜에 따른 I/O 인터페이스를 유연하게 구성

다양한 대용량 데이터들을 시간에 따라 정확히 측정, 기록, 수집, 저장 및 분석

자동화 시스템 통합플랫폼 구현

L0

L2 Process Computer

I/O System

L1통합

Smart Controller

PLC HMI Data 수집+ +

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일반 IPC + S/W

HMI 서버기능(사양에 따라 분리가능)

L2 L3

I/O

Device

- 범용성&확장성 (Open architecture & O/S)

- 개방형 제어 (고속 실시간 표준 Network)

- IPC기반 사용자 친화성

Industrial PC

PLC HMI Sever

DAQ(데이터수집) AI

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PosMaster

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Smart Controller for Smart Factory

PosMaster만의 특별함!3

하나의 H/W 플랫폼에 다양한 ICT를 구현, 구축 비용 및 유지보수 편익 극대화

모듈형 솔루션 구성으로 유사 솔루션 대비 유연한 통합 및 기능 확장성 제공

표준 통신프로토콜을 채택한 I/O 시스템과의 고속통신 실현

IPC에 탑재된 RTOS(Real-time OS) 상에서 Multi-core CPU에 의한 다중기능을 지원합니다. 이를 통해 데이터 소스에서의 고속 컴퓨팅이 요구되는 ‘엣지 컴퓨팅(Edge Computing)’ 수행이 가능합니다. 특히, 산업현장에서 요구되는 제어나 HMI 기능 외에도 데이터 고속 수집/처리, AI 실행 등 별도 시스템으로 구현되었던 기능들을 통합함으로써 시스템 구축, 운영 및 유지보수 측면에서 다양한 편익을 제공해 드립니다.

현장 적용시 다양한 라인업 확대와 데이터 통합이 가능합니다. 또 Linux 기반의 범용 RTOS 최적화로 Smart Factory의 다양한 특화 기능 대용이 용이합니다.

IPC를 비롯한 I/O 시스템, 표준 통신프로토콜을 채용함으로써 특정 메이커에 의존치 않는 범용성을 확보합니다. 단, 제어용 I/O Module은 국제 표준 프로토콜을 지원하는 제품을 사용합니다. (예: Siemens, Beckhoff, Weidmuller, B&R)

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국제표준(IEC61131-3)에 준거한 프로그래밍툴 (CODESYS) 채용

FBD, LD, IL, ST, SFC 등의 5개 프로그래밍 언어를 비롯하여, FBD와 유사하나 동일 페이지상에서 자유롭게 블록 연결이 가능한 CFC(Continuous Flow Chart)를 지원합니다.

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검증된 EPICS 및 API에 의한 고속처리 강화 및 다양한 기능 구현

다양한 외부 리소스 활용이 가능한 편리한 HMI 화면제작툴 제공

시스템 규모 및 환경에 따른 단독 또는 POSMASTER 통합구축 지원

검증된 오픈 소스 (*EPICS) 기반으로 구현되어 높은 신뢰성을 보장하며, API 기반 기능 통합과 데이터 수집 등 다양한 기능을 제공합니다. 또, 통신 I/F 추가를 통한 다양한 설비 Connectivity를 제공합니다. *EPICS : 1989년 미국에서 개발하여 현재 방사광 가속기에 세계적으로 널리 사용되고 있는 제어시스템 미들웨어

App 화면 제작 시 다양한 외부 리소스 활용이 가능하며, 편리한 Connection 관리 및 Tag 관리 설정기능을 제공합니다.

PosMaster HMI를 단독 솔루션으로 구축할 경우 기본적으로 DA, Alarm, Trend 처리를 위한 서버와 Viewer, Alarm/Trend 등의 Client는 컨트롤러와 별도 시스템으로 구성해 드립니다. PosMaster 컨트롤러와의 통합 구축시에는 DA 서버를 PosMaster 컨트롤러에 탑재함으로써 데이터 처리속도 개선 뿐 아니라 시스템 구축 시간의 단축도 가능합니다.

PosMaster는 기존 PLC가 수행하지 못하는 PC영역에서의 강점을 지니고 있습니다!

PosMaster는 개방형 구조로 설계되어 다양한 사용자 특수성을 만족시킬 수 있습니다!

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PosMaster

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Smart Controller for Smart Factory

Why PosMaster?

한 대의 IPC에 데이터의 규모, Controller의 모듈별 기능을 고려하여 CPU Core별로 분산처리 할 수 있어 더욱 안정적이면서도 효율적인 비용으로 고객의 산업에 최적화된 PLC 기능을 구현시켜 드립니다.

ERP / SCM

MES

HMI

PosFrame

P/C(공정제어)

PLC(설비제어)

수식모델

생산, 제어시스템 계층 구조

L4

L3

L2

L1

L0

PDS

유량계 압력계 레벨계 Valve 계측기/Sensor MotorDrive

목표값 지시

제어

조업실적 Feedback

Sensing Sensing

DAQ

PosFrameP/C(공정제어)

수식모델

PosMaster 제어시스템

PLC

RT-Linux

Industrial PC (Intel Multicore CPU)

HMIDeviceLibrary

I/O System(Field Bus)

L2, L3 통신(Ethernet)

목표값 지시 조업실적 Feedback

유량계 압력계 레벨계 Valve 계측기/Sensor MotorDrive

제어 Sensing Sensing

S/W

O/S

H/W

리눅스 OS로 Windows 형태의 바이러스에 잘 감염되지 않아 보안성이 우수합니다. 프로그램 수정시에는 자체 Simualtion, Trend, Visualization 기능을 활용하여 사전 검증이 용이합니다.

안정적인 O&M 서비스 제공

철강 공정제어 엔지니어링의 풍부한 경험을 기반으로 특화된 Library를 제공하고, 엔지니어링 기간을 단축해 드립니다. 또한 특정 Maker에 종속되지 않는 Remote I/O와 다양한 필드통신을 제공하여 범용성을 확보해 드립니다.

풍부한 레퍼런스 기반 특화된 서비스 제공

오픈소스 기반의 SW 중심 제품으로, 어떤 H/W에도 탑재 가능한 유연성을 지니고 있습니다. 하나의 CPU에 여러 개(최대 4개)의 제어기 통합구성으로 별도의 H/W 구매 비용을 절감시켜 드립니다.

효율적인 비용절감 효과

IPC 기반의 고속 Data 처리 환경을 제공해 Smart Factory 활용성을 높여 드립니다. 기존 PLC가 구현하지 못했던 여러가지 분석 Package 및 Model 등을 통합 운영할 수 있습니다. 또한 IoT, AI, Digital Twin 등 Smart Factory 구현에 필요한 신기술 연동이 용이한 구조를 구현해 드립니다.

최적의 Smart Factotry환경 구현

4 PosMaster의구성

PosMaster는 PosMaster-PLC와 PosMaster-HMI로 구성되며, 동일한 플랫폼에 Modular 구조로 구현합니다. PosMaster의 PLC와 HMI는 고속으로 대용량의 I/O 데이터를 처리하며, 이중화에 의한 안정적인 시스템 운영을 지원해 드립니다.

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● PosMaster-PLC 산업용PC(IPC)기반의 Software PLC● PosMaster-HMI EPICS(Open Source) 기반 HMI 개발 Tool

DAQ

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PosMaster

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Smart Controller for Smart Factory

- 재사용이 가능한 다양한 형태의 위젯 - 다양한 조건 설정이 가능한 알람 화면 - 조업분석용 Historical Trend 화면

- 정확한 시계열 대용량 데이터 수집, 저장- 다양한 장치의 Interface 보유- Web 화면으로 통합운영 관리

- HMI 서버 및 네트워크 이중화 기능 - 일보/주보/월보 Reporting 기능 (Template 제공)

이중화 시스템 자동 리포트

HMI 제작 도구 제공

수집, 저장,표시기능 제공

서버 이중화및 Reporting

HMI Server Slave

HMI Server Master

HMI 단독구성

HMI Client

Trend Alarm Data AgentHMIServer

Siemens Mitsubishi ToshibaPosMaster

PLC+HMI 통합구성

OS

PLC

HMI Client

HMI Server

DAQ (In future)

AI Model (In future)

Moniitor

Keyboard

검증된 오픈 소스(EPICS) 기반으로 개발하였으며, 편리한 화면 작성, API 기반 기능 통합, 데이터 수집 , Trend Alarm 기능을 구현하여 기존 고가의 외국 HMI 개발 Tool을 대체할 수 있습니다.

PosMaster-HMI

PosMaster-HMI 단독 구축Data Agent, Alarm, Trend 처리를 위한 Server와 Viewer, Alarm/Trend Viewer 기능을 하는 Client를 별도 시스템으로 구성

PosMaster-PLC 통합 구축PosMaster-PLC에 PosMaster-HMI를 동시에 탑재하여 데이터 처리속도의 개선뿐 아니라 시스템 구축 시간 단축 가능 (별도의 HMI H/W 불필요)

PosMaster HMI는 시스템의 규모 및 환경에 따라 단독 또는 통합 구축할 수 있습니다.

기능 및 성능 표준 프로토콜 지원

개발 Tool

Real-Time Linux의 최적화를 통해 처리시간을 최소화하고 타 처리 기능을 분산시켜 제어성능 극대화

CPU1은 제어 및 외부 통신 인터페이스과 같은 PLC 기능을 전담하고, CPU2~n은 HMI, DAQ, AI 실행계 기능으로 담당

IPC의 고성능 컴퓨팅 성능에 의해 연산속도 고속화 및 Scan Time 단축 → 기존 Embedded PLC 대비 고속처리로 제어 정밀도 향상

다양한 필드버스 적용 - �EtherCAT, Profibus–DP, ProfiNet, Modbus TCP,

Modbus RTU, CAN

PLC와 HMI간 통신방식- �전송속도와 사용자 편의성을 위해 2가지 통신 방식 적용

→ Modbus TCP, OPC UA

장치간 통신방식- PLC간 통신 → Ethernet(Socket), ProfiNet(Master/Slave)

- Host 통신 → Ethernet(Socket), Serial, OPC-UA - 이중화 컨트롤러간 통신 → EtherCAT, Profibus-DP

프로그래밍-국제표준IEC61131-3 기반의 개발환경 및 확장된 프로그래밍 언어 제공 - FBD, LD, IL, ST, SFC 포함한 CFC, C-code 인터페이스

H/W Configuration - Fieldbus IO Module은 Make GSD 활용하여 구성

Diagnosis - 4가지 카테고리 (Exception, Error, Warning, Information)에 따른 진단결과 제공

성능시험 및 검증

다양한 필드버스 통신시험을 통한 통신 성능 확인 – �EtherCAT, Profibus-DP, ProfiNet, Modbus TCP,

Modbus RTU

이중화 컨트롤러에 대한 절체 시험

PLC, HMI, DAQ 등 Application간 Data 인터페이스 시험

HMI

❶ �Modbus, OPC-UA, Ethernet

❷

❸ 이중화 PLC

PosMaster PosMasterPLC HMI PLC

Client #1 Client #2 Client #N

Remote I/O #1 Remote I/O #2 Remote I/O #3

❶ HMI 서버, L2와 인터페이스 지원❷ �Remote I/O와 다양한 필드버스

통신 지원 ❸ �PLC 이중화 시스템 구현 (최대 절체시간 100ms 이내)

주요특징

Multi-core CPU를 탑재한 고성능의 IPC 사용으로 자동화에 필요한 다양한 기능과 Edge 컴퓨팅 지원이 가능합니다. 또, 국제산업표준(IEC61131-3)에 준거하여 기존 PLC와 동일한 언어 사용이 가능합니다.

PosMaster-PLC

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PosMaster

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Smart Controller for Smart Factory

PosMaster 제어시스템 구성 사례

PosMaster는 상황에 따라 분산형 또는 통합형 시스템으로 다양하게 구성하여 현장에 적용할 수 있습니다.

L2 Network

L1 Network Network 이중화

PLC 이중화

Field Bus

Field Bus

Field Bus

Remote I/O

Remote I/O

Remote I/O

HMI-Client HMI-Client HMI-Client

통합형- Client 확장

통합형분산형

Server이중화

HMI-ServerHMI-Designer HMI-Server

DI

DI

DO

DO

AI

AI

AO

AO

DI DO AI AO

DI DO AI AO

DI DO AI AO

DI DO AI AO

MoniitorKeyboard

PosMaster-PLCPosMaster-HMI

PosMaster-PLCHMI-Server

HMI-ClientHMI-DesignerHMI-Client

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Use Case 포스코ICT는 포항 시험연주기 Pilot 실증, 포스코기술연구원 오실레이터 제어정밀성 확인 등을 통해 PosMaster의 내구성과 성능 검증을 완료하였습니다.

연구용 강종의 쇳물을 Slab로 제조하는 포항 시험연주기의 전기 PLC 및 MLAC PLC에 적용

연주 공정 고난도 제어 설비인 오실레이터 실증POSCO 기술연구원의 프로세스 개발을 위한 시뮬레이터 구축

● 실증결과 ● 실증결과

- �전기 PLC : 기존 S社의 Remote I/O를 재사용하고, 기존 CPU를 PosMaster로 교체하여 주조 Sequence 제어 성능검증

- �MLAC PLC : 기존 PLC와 PosMaster의 병렬구성 및 조업으로 제어 정밀도 성능 확인

- �오실레이터 실제운전을 통해 제어 정도 확인 (목표값과 실제 출력 추종값)

- �통합시스템(PLC+HMI+DAQ) 검증

- �Globla PLC maker 대체 가능성 확인

포항 시험연주기 설비 실증 포스코 기술연구원 오실레이터 제어 실증

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PosMaster-PLCPosMaster-PLC

PosMaster-HMI

주요 사양

구분 PosMaster-HMI 기능

독립형

Designer- 손쉬운 작화가 가능한 Drag&Drop 방식 지원- 다양한 재사용 Widget, Symbol 및 예제화면 - 보고서 출력을 위한 예제스크립트 제공

Client - 구성 : Viewer(최대 100개 화면 지원), Alarm Client, Trend Client

Server- 구성 : Data Agent, Alarm Server, Trend Server- 특징 : 손쉬운 Tag 등록 및 Device 연결, 고속대용량 데이터 저장

올인원 독립형과 동일 (동일 IPC에 PLC와 HMI 모두 설치해 통합 운영)

구분 상세사양

독립형

Data 수집속도 0.1초 ~ 1초 (전 모델)

통신 I/F Modbus/TCP, OPC UA Siemens S7 Comm.(통신 I/F 확장 개발 중)

시스템이중화 Server이중화 , Network이중화, PLC 및 Client 연결

올인원

Data 수집속도

0.1초 ~ 1초 (고급형)0.3초 ~ 1초 (표준형)

기타 공유 Memory 적용

구분 PosMaster-PLC

제어 로직국제 표준 지원 ○

Real-TimeMulti-Tasking ○

시스템 이중화 ○

온라인 다운로드 ○

시뮬레이션 ○

디버깅 (Monitor/

Force/Trace)○

로그(장애) 관리 ○

AI, 회귀모델연동 ○ (개발중)

IoT 등신기술 I/F ○ (개발중)

구분 사양 비고

시스템

- IPC 기반 소프트웨어 콘트롤러 탑재- Max I/O 태그 : 65,536,(Digital) / 4,096(Analog)- 연산속도 : 1.5nsec/Instruction- Scan time : 250μs 부터 1μsec단위로 설정 가능- 이중화 절체 : < 100ms

H/W(IPC)

- CPU : Intel 6세대 Dual Core 1.9Ghz (Fan 장착시 2.7Ghz)- 메모리 : 16G DDR4/256G SSD, 2M(NVSRAM) - SDD : 256GB- 확장 슬롯 : 5 (4 PCI/1 PCIE)- 동작온도 : 45℃ (Fan 장착 시 55℃)

표준형기준

제어 언어

- IEC 61131-3 지원(IL, LD, SFC, FB, ST)- CFC, C, PLCOpenXML 지원

라이브러리 - Built-In + OSCAT + User-Defined OSCAT :

오픈소스

통신

- Host Link : Ethernet, Serial, OPC UA- PLC Link : �Ethernet(Socket), ProfiNet(Master/ Slave) Reflective Memory I/F- Fieldbus Link : Pofibus-DP, ProfiNet, EtherCAT, Modbus TCP Modbus RTU, CAN, RS-232/422/485 Wifi

확장- HMI Server, Matlab 생성 model 연동 기능 (Simulink 활용)※ DAQ, AI 실행모델 연동(’20년)

Multi-Core

옵션 - UPS, Fan PLC전용

구분 PosMaster-PLC

연산 속도 1.5 nsec

메모리

크기 16G

타입 DDR4

최소 Scan 250 usec

이중화 절체시간 최소화 < 100ms

Max I/O DIO 65,536 AIO 4,096

동작 환경

온도 0℃ ~ 55℃ (w Fan)

Shock 20G, 11ms

진동 2G, 20~500Hz

구분 상세사양 비고

고속 Data수집 및

저장

수집속도 30ms -

수집 Tag수 5,000 -

통신방식 Modbus/TCP 확장 예정

PosFrame 연계FTP DAT 파일생성

TC Type 포스코 Spec

고속 Data 분석 Trend 시계열 분석 개발 예정

Analyzer FFT, Filtering 개발 예정

PosMaster-PLC

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기능

기능

LINE-UP DAQ 옵션

성능

성능

상세사양

구분 등록 가능 Tag

라인업 주요 적용처 I/O Tag Trend Tag

독립형

대용량 대형 공장용 60,000 30,000

중용량 중형 설비용 10,000 2,000

소용량 단위 설비용 5,000 1,000

올인원

고급형 PLC, HMI, AI 통합형 2,000 500

표준형 PLC, HMI 통합형 1,000 300

경제형 PLC 단독형 - -

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PosMaster

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최고의 Smart Factory 구현을 위해고객의 미래와 늘 함께 합니다!

경상북도 포항시 남구 호동로 68 054)280-1114 www.poscoict.com