Beckhoff의 TwinCAT MC3, 미래에도 통용 가능한 멀티 코어 및 멀티 태스크 지원 모듈형 아키텍처

 TwinCAT MC3: 차세대 모션 제어 기술

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TwinCAT MC3는 모듈형 아키텍처의 제반 이점을 제공하는 차세대 모션 제어 솔루션이다. © Beckhoff

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TwinCAT MC3는 종합적인 멀티 코어 및 멀티 태스크 지원이 특징인 완전히 새로운 세대의 모션 제어 기술이다. 모듈형 아키텍처를 기반으로 하는 이 제품은 TwinCAT NC2 솔루션으로 이미 구현된 축을 원활하게 통합할 수 있을 뿐 아니라 미래의 모션 요건 또한 간편하고, 직관적으로 통합할 수 있다.

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모션 제어는 1996년 TwinCAT이 처음 출시된 이후 자동화 플랫폼의 필수적인 구성 요소가 되었다. TwinCAT NC2 솔루션의 성공은 이 솔루션의 시작이 신중하고 실용적인 컨셉에서 비롯되었기 때문이다. 사용자는 축을 축 객체로 추상화함으로써 하드웨어로부터 독립적으로 축을 시뮬레이션하고 프로그래밍할 수 있다. 이에 더해, 기본적인 단축 이동에서 복잡한 축 결합과 후속 경로 계획, 다양한 어플리케이션별 요건에 대한 맞춤화까지 광범위한 기능을 사용할 수 있다.

MC3 축은 이미 구현된 NC2 축과 결합할 수 있다. © Beckhoff

완전한 시스템 통합 및 첨단 아키텍처

Beckhoff의 이전 모션 제어 솔루션에서 제공하는 핵심 기능도 TwinCAT MC3에 포함되어 있기 때문에 TwinCAT 시스템에 대한 중단 없는 원활한 통합과 용이한 축 추상화가 가능하다. 또한 TwinCAT MC3는 새로운 모듈형 아키텍처를 통해 다수의 추가적인 이점을 제공한다. 특히 종합적인 멀티 코어 및 멀티 태스크 지원을 통해 사용 중인 모든 프로세서 코어에 걸친 동기식 이동이 가능하다는 점과 이전 버전의 축 수 제한이 더 이상 적용되지 않는다는 사실이 주목할 만하다.

TwinCAT MC3를 TwinCAT 시스템에 중단 없이 통합할 수 있다는 것은 모션 제어 솔루션을 하나의 시스템에서 다른 TwinCAT 기능과 함께 운용하는 것이 가능할 뿐만 아니라 이러한 솔루션이 다른 TwinCAT 기능과 통신하는 것도 가능하다는 것을 의미하는 것이다. 주안점은 다음과 같다.

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– TwinCAT MC3를 이전 NC2 모션 솔루션과 함께 운용할 수 있으며, MC3 축을 기존 NC2 축과 결합하는 것 또한 가능하다. 이 때문에 NC2를 사용하는 기존 기계 구성품을 수정할 필요 없이 TwinCAT MC3를 사용하여 구현할 수 있다.

– TwinCAT Drive Manager가 Beckhoff 드라이브 솔루션의 시운전을 지원하며, NC2의 경우와 마찬가지로, 표준 파라미터를 사용하여 MC3 구성 및 MC3 축을 자동으로 생성할 수 있다.

– TwinCAT Scope는 이동 및 다이내믹스를 기록한 다음 다양한 툴박스를 사용하여 수동으로 분석하는 데 사용 가능한 강력한 진단 툴이다.

Marlene Arntz, TwinCAT 제품 매니저– Motion Control & Robotics, Beckhoff Automation © Beckhoff

멀티코어 및 멀티 태스크 지원을 통한 확장성

TwinCAT MC3는 종합적인 멀티 코어 및 멀티 태스크 지원을 통해 제어 컴퓨터 CPU 성능의 활용을 극대화한다. 따라서 잠재적인 축 수와 어플리케이션 복잡도가 선택된 TwinCAT 플랫폼 수준에 따라 조정된다.

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– 이 맥락에서 멀티 코어가 지원된다는 것은 TwinCAT MC3를 필요에 따라 여러 CPU 코어에 분산할 수 있다는 의미이다. 이동을 사용 중인 모든 CPU 코어에 걸쳐 동기화할 수 있다.

– 멀티 태스크가 지원된다는 것은 사이클 시간이 각기 다른 축을 단일 CPU 코어에서 작동하고 각 축의 속도와 작업을 정밀하게 조율할 수 있다는 의미이다. 즉, '가장 빠른' 축이 반드시 모든 축의 클럭 속도를 결정하는 것은 아니므로 CPU 코어 활용을 최적화할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 델타 피커가 장착된 컨베이어 벨트의 축을 1 ms의 사이클 시간으로 작동하도록 하여 작업물을 신속하게 픽업하도록 하는 동시에 컨베이어 벨트의 폭 조정이 필요한 축을 동일한 CPU 코어 상에서 4 ms의 사이클 시간으로 작동할 수 있다.

TwinCAT MC3를 사용하면 잠재적인 축 수와 어플리케이션 복잡도를 TwinCAT 플랫폼 수준에 따라 조정할 수 있다. © Beckhoff

하드웨어 독립의 이점

이전 모션 제어 솔루션과 마찬가지로, TwinCAT MC3는 축을 축 객체로 추상화하여 하드웨어를 프로그래밍 공정으로부터 분리한다. 이를 통해 하드웨어 독립을 구현할 수 있는데, 다음과 같은 특징에서 그 이점을 확인할 수 있다.

– 축을 시뮬레이션할 수 있으며, 한 프로젝트에서 실제 축과 가상 축을 혼합하여 시뮬레이션하는 것 또한 가능하다. 구성에서 클릭 한 번으로 개별 축과 축 그룹 모두에 대해 실제 축과 가상 축 간에 시뮬레이션 전환을 수행할 수 있다. 따라서 하드웨어에 연결할 필요 없이 축을 프로그래밍하고 실제 기계에서 시운전 기간을 단축할 수 있다.

– TwinCAT은 EtherCAT의 고성능 통신 시스템뿐만 아니라 다른 일반 필드버스 시스템을 모두 지원하는 개방형 제어 플랫폼이다.

– 서보 모터, 스텝 모터, DC 모터와 같은 다양한 드라이브 시스템과 XTS 제품 이송 시스템을 축 객체로 동일하게 추상화할 수 있으므로, 균일한 프로그래밍이 가능하다. 프로그래밍은 사용자가 NC2에서 인식 가능한 PLCopen 호환 펑션 블록을 제공하는 TwinCAT Tc3_Mc3 라이브러리를 통해 간편하게 수행할 수 있다.

– TwinCAT MC3의 경우 유압 축 또한 지원하기 때문에 이를 완전하게 통합할 수 있다. 일반적인 프로그래밍은 전동 축에 사용되는 것과 같은 PLCopen 호환 펑션 블록을 사용하여 수행한다. 특수 유체 동력 기능을 위한 추가적인 펑션 블록이 포함된 라이브러리도 존재한다.

TwinCAT MC3는 축 객체로의 추상화 기능 덕분에 사용 중인 모션 하드웨어로부터의 독립성도 구현할 수 있다. © Beckhoff

모듈형 아키텍처와 높은 기능성

TwinCAT MC3는 미래에도 사용 가능한 모듈형 아키텍처를 기반으로 한다. 이러한 새로운 아키텍처의 대표적인 특징이 멀티 코어 및 멀티 태스크 지원이다. 새 아키텍처는 미래에 새 기능을 구현할 때도 용이한데, 고객별 요구 사항에 맞게 프로파일 생성기, 드라이버, 필터를 맞춤화하는 경우가 대표적인 예이다. TwinCAT MC3는 NC2의 이미 친숙하고 입증된 기능도 포함하고 있다. 차세대 모션 제어 솔루션의 첫 번째 출시품은 point-to-point 이동 및 결합이 출발점이며, 단순 선형 축 결합부터 비선형 모션 결합까지 폭넓은 범위를 망라할 것이다.

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[원본] 월간컨트롤 2024년도 8월호

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