[쉽고 간단한 안내서] TwinCAT PLC HMI와 TwinCAT HMI

 HMI는 ‘Human - Machine Interface’의 약자로 ‘인간과 기기 간의 상호 작용’이라는 의미를 지니고 있습니다. 기기는 사용자에게 실시간 데이터와 그래픽화 된 인터페이스를 제공하며, 사용자는 기기로부터 전달받은 데이터 또는 인터페이스를 기반으로 제어 명령을 기기에 전달하게 됩니다. HMI 이전의 유저 인터페이스는 기기의 전면에 물리적인 버튼이나 램프를 배치하였고, 물리적인 장치가 늘어날수록 인터페이스가 차지하는 공간도 커지게 되었습니다. 이러한 인터페이스가 HMI로 대체되면서 모든 물리적인 장치들을 하나의 화면에 표현 가능하게 되었고, 추후 인터페이스의 변경이 필요한 경우에도 프로그램을 통해 간단하게 수정할 수 있게 되었습니다. Beckhoff에서는 PLC HMI(Visualization)와 TwinCAT HMI 두 가지의 HMI를 제공하고 있습니다. 이번 문서에서는 두 가지 HMI 각각의 특성에 대해 다루고자 합니다.

 

TwinCAT PLC HMI

PLC HMI란

PLC HMI(Visualization)는 TwinCAT Runtime에서 동작하는 HMI로 PLC Project 안에서 관리됩니다. PLC Project 내부의 Visualization을 추가하여 화면 구성 및 동작을 확인할 수 있습니다.  

PLC Project에 Visualization을 추가하여 작화를 진행하며, PLC Project에서 동작하기 때문에 각 Tool에 대한 동작들이 PLC 언어로 구성되어 있습니다. 구성 언어가 PLC 언어이기 때문에 TwinCAT3 뿐만 아니라 TwinCAT2에서도 사용이 가능합니다.  

-       PLC HMI의 특징

①    TwinCAT을 설치하면 기본적인 기능은 추가 설치없이 사용이 가능합니다.

PLC HMI(Visualization)은 PLC 프로젝트에 통합되어 모든 PLC 변수에 대해 간단하고 직접적으로 접근할 수 있습니다. 버튼이나 램프와 같은 Object는 도구 상자를 통해 사용할 수 있으며, 드래그 앤 드롭을 통해 해당 Object를 화면에 간단히 배치할 수 있습니다. PLC 프로젝트가 활성화되면, 같은 PLC 언어로 구성된 Visualization이 TwinCAT Runtime에 로드되어 PLC 코드와 함께 실시간으로 실행됩니다.

 

②    TF1810 PLC HMI Web을 설치하여 웹 브라우저(Google Chrome, Firefox 등)을 통해서 PLC HMI 구동이 가능합니다.

<iOS PLC HMI Web>

PLC HMI는 기본적으로 TwinCAT Runtime에서 동작하기 때문에 TwinCAT Runtime이 설치된 PC에서만 HMI를 실행할 수 있습니다. 하지만 TF1810을 설치하여 Runtime이 설치되지 않은 PC에서 웹 브라우저를 통해 PLC HMI를 동작하는 것이 가능합니다. 웹 브라우저로 HMI를 실행하는 것이 가능해지면서 TwinCAT HMI와 마찬가지로 모바일기기를 통해서도 HMI를 실행할 수 있습니다. 브라우저를 통한 HMI 실행시에는 브라우저 주소창에 “IP주소/Tc3PlcHmiWeb/Port_851/Visu/webvisu.htm”로 접속하여 실행할 수 있습니다.

 

TwinCAT HMI

TwinCAT HMI란

TwinCAT HMI는 Web기반의 HMI로 HMI 화면은 웹프로그래밍에 사용되는 HTML5, CSS, Javascript로 구성되어 있습니다. 별도의 HMI Server가 필요하며 HTML5를 지원하는 Chrome, Firefox, Microsoft Edge와 같은 Browser를 Client로 사용하여 Server에 접속, HMI를 실행하게 됩니다.

TwinCAT HMI를 사용하기 위해서는 별도의 Software TE2000(TwinCAT HMI Engineering)과 TwinCAT HMI Server(TF2000)을 설치해야 합니다. TE2000은 HMI 화면을 구성하는 작화를 위한 Software로 Visual Studio에 통합 설치되며 TwinCAT Project와 분리되어 독립적으로 Project를 관리합니다. TwinCAT HMI Server는 연결된 장비의 Runtime과 통신하며 HMI화면을 전송하는 역할을 담당합니다.

TwinCAT HMI는 기본적으로 제공되는 Tool의 종류가 제한적이지만 HTML, CSS, Javascript를 통해 사용자가 원하는 형태의 Tool을 추가하여 사용할 수 있는 자유도가 높은 HMI입니다.

 

-       TwinCAT HMI의 특징

①    TwinCAT과 별도로 화면 구성을 위해 TE2000, HMI 실행을 위해 TF2000을 설치하여 사용해야 합니다.

TwinCAT HMI는 TwinCAT과 마찬가지로 Visual Studio에 통합환경을 지원하여, TwinCAT Project와 별도로 TwinCAT HMI project를 생성하여 화면을 구성합니다. 화면구성을 위한 TE2000의 경우 무료로 사용 가능하며 설치하게 되면 Local Server가 동작하게 HMI를 테스트해볼 수 있는 환경을 제공해줍니다. 또한 Local Server를 통해서도 HMI를 실행할 수 있습니다.

TF2000은 TwinCAT HMI Server로, Beckhoff에서 자체 개발한 Web Server입니다. 웹서버란 웹 브라우저에서 요청하는 HTML문서 또는 Object를 전송해주는 서비스 프로그램을 뜻합니다. HMI Project는 HTML로 구성되어 있기 때문에 Client(Web browser)에서 HMI를 실행한다면 HMI Server에서는 Client의 요청에 따른 화면 및 Object를 전송하여 Client에서 해당 내용을 표시하게 됩니다. 사용을 위해서는 HMI Server와 통신중인 TwinCAT Runtime에 해당 라이선스가 활성화되어 있어야 합니다.

 

②    하나의 TF2000 TwinCAT HMI Server에서 여러 대의 장비를 제어할 수 있습니다.

TwinCAT HMI Server는 TwinCAT 내부 통신인 ADS를 통해 TwinCAT Runtime과 데이터를 통신을 하고 있습니다. Server는 여러 개의 Runtime과의 통신을 지원하며 각 PLC에서 선언된 모든 데이터를 별도의 프로그램 작성없이 AmsNetId 및 Port번호만 입력하여 HMI에서 사용할 수 있습니다.

최근에는 ADS를 통해 TwinCAT Runtime에 접근하는 것뿐만 아니라 OPC-UA를 지원하여 TwinCAT뿐만 아닌 다른 장비의 데이터를 HMI상에 표시할 수 있으며, 추후에 다른 통신에 대한 지원도 확대해 나아갈 예정에 있습니다.

 

③    TF2000 TwinCAT HMI Server에 접속하여 HMI를 실행시키기 위해 HTML5를 지원하는 브라우저를 사용해야 합니다.

Server는 네트워크를 통해 서비스를 제공하는 시스템, Client는 Server가 제공하는 서비스를 사용하는 사용자의 개념으로 사용됩니다. HMI Server에서 제공하는 HMI Project를 이용하기 위해서는 Server에 접근할 수 있는 Client가 필요하며, TwinCAT HMI는 일반적인 PC에서 사용가능한 브라우저를 Client로 사용합니다. Client를 실행할 PC에는 TwinCAT과 관련된 어떠한 것도 설치할 필요없이 Server PC와 통신이 가능한 상태, 지원하는 브라우저를 실행할 수 있으면 HMI를 구동할 수 있습니다. 

TwinCAT HMI는 HTML로 구성되어 있기 때문에 HMI를 실행시키기 위해서 최신 HTML을 지원해야 하며 현재 Client는 Google Chrome, Firefox, Microsoft Edge를 사용할 수 있습니다.

 

④    Javascript 및 조건문 등을 활용하여 HMI에서 제공하는 기본 기능 외에도 다양한 기능을 추가할 수 있습니다.

TwinCAT HMI 화면에서 사용되는 모든 Object의 동작은 Javascript로 구성되어 있으며, 각 동작에 대한 이벤트 트리거마다 별도의 동작을 추가할 수 있습니다. 기본적으로 IF문, CASE문과 WriteToSymbol을 통한 Object의 속성값 대입을 사용하는 방식과 Javascript 코드를 작성하여구현하는 방식이 있습니다. 단순히 속성값을 변경하는 기본기능에 비해서 Javascript를 활용하면 기본기능 이외의 것들을 구현할 수 있습니다.

 

⑤    모바일 기기를 통한 HMI 실행이 가능합니다.

<Android Samsung Internet>

 

<iOS Safari>

TwinCAT HMI는 Client를 통해 Server에 접속하여 HMI를 실행해야 합니다. 따라서 Client로 이용할 수 있는 HTML5를 지원하는 브라우저가 사용 가능한 모든 Device에서 HMI를 실행할 수 있습니다. 접속 방법은 PC와 동일하게 HMI Server가 있는 PC의 IP주소 및 외부접속이 허용된 포트번호를 통해 접속할 수 있습니다.

 

마치며

TwinCAT에서 지원하는 HMI인 PLC HMI와 TwinCAT HMI의 각 특징에 대해 살펴보았습니다. 기존 타사의 HMI를 사용하셨을 경우 PLC HMI는 사용방법에 있어 큰 차이점을 느끼지 못할 수도 있지만TwinCAT HMI는 Web Programming으로 화면을 구성하는 방식이라 생소하게 느껴질 수도 있을 것 같습니다. 하지만 동작에 사용되는 언어가 다를 뿐 실제 사용에 있어서는 드래그 앤 드롭 방식으로 Object를 화면에 추가하고 터치 이벤트에 동작을 등록하는 방식에는 크게 달라진 점이 없습니다.

만약 TwinCAT HMI를 사용하실 예정인 경우, 새롭게 웹 프로그래밍을 배우게 된다면 기존 HMI들에 비해 많은 기능을 활용할 수 있지만 배우지 않더라도 충분히 원하는 HMI 기능을 구현할 수 있을 것이라 생각합니다.   

 

 

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참고자료

TF1800 PLC HMI [링크]

TF1810 PLC HMI Web [링크]

TE2000 HMI Engineering [링크]

TF2000 TC3 HMI Server [링크]

 

 

 

 



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2021. 04. 05

작성자: Beckhoff Korea / Evan Kim