산업 자동화의 필수 표준

산업 자동화는 계속 발전하고 있으므로 시스템 통합에 대한 구조적이고 신뢰할 수 있는 접근 방식을 유지하는 것이 중요합니다. 산업 자동화의 표준은 이러한 구조를 제공하여 다양한 산업 분야에서 시스템이 안전하고 효율적이며 일관되게 작동하도록 보장합니다. 이러한 표준의 중요한 역할을 이해하는 것은 운영 및 안전 기대치를 모두 충족하는 시스템을 설계, 구현 및 유지 관리하는 데 필수적입니다.

 

산업 자동화 표준은 자동화 시스템의 호환성, 안전성 및 효율성을 보장하기 위해 국제기구에서 정한 공식화된 지침입니다. 이러한 표준은 산업 환경 내의 장치, 소프트웨어 및 프로세스가 상호 작용하는 방식을 규제하여 다양한 산업 및 지역에 적용되는 보편적인 프레임워크를 제공합니다.

 

1. 산업 자동화의 표준

표준은 자동화된 산업 환경에서 사용되는 장비 및 프로세스의 호환성, 안전성, 효율성 및 신뢰성을 보장하도록 설계되었습니다. 이러한 지침을 준수함으로써 업계는 운영을 간소화하고 위험을 최소화하며 고품질 생산량을 유지하는 동시에 다양한 제조업체의 시스템이 원활하게 작동할 수 있도록 할 수 있습니다.

산업 자동화의 표준은 다음과 같은 공인된 국제기구에 의해 제정됩니다.

• 국제전기기술위원회(IEC): 자동화 시스템을 포함한 전기 및 전자 기술에 대한 표준을 전문으로 합니다.
• 국제 표준화 기구(ISO): 품질, 안전 및 관리 관행을 포괄하는 광범위한 표준을 개발합니다.
• 미국 국립 표준 협회 (ANSI) : 산업 공정 및 안전 지침을 포함한 미국의 표준 제정을 감독합니다.

 

이러한 조직은 업계 전문가와 긴밀히 협력하여 표준이 안전 문제뿐만 아니라 최신 기술 개발을 고려하도록 보장하기 때문에 산업 자동화 시스템의 설계 및 구현에 필수적입니다.

 

- 산업 자동화의 공통 표준 유형

1) 안전 표준
안전은 산업 자동화에서 최우선 순위입니다. 안전 표준은 시스템이 사고를 예방하고 작업자와 장비를 모두 보호하도록 설계되도록 보장합니다.

2) 통신 표준
산업 자동화는 서로 다른 장치, 기계 및 시스템 간의 원활한 데이터 교환에 크게 의존합니다. 통신 표준은 서로 다른 제조업체의 장비 간에도 상호 운용성과 효율적인 데이터 전송을 보장합니다.

3) 프로그래밍 표준
자동화 소프트웨어의 일관성과 유지 관리 가능성을 보장하기 위해 프로그래밍 표준은 자동화 제어 시스템을 프로그래밍하는 방법을 정의합니다. 이러한 표준은 코드가 표준화된 방식으로 구조화되도록 하여 더 쉽게 업데이트하고 문제를 해결할 수 있도록 합니다.

4) 품질 관리 표준
제조에서 일관된 품질을 유지하는 것이 필수적이며 자동화 시스템은 이에 중요한 역할을 합니다. 품질 관리 표준은 프로세스가 일관되게 유지되고 출력이 고품질임을 보장합니다.

5) 환경 및 에너지 효율 표준
산업계가 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 노력함에 따라 에너지 사용을 규제하고 폐기물을 최소화하기 위한 표준이 개발되었습니다. 이러한 표준은 기업이 에너지 효율적인 프로세스를 구현하고 환경 규정을 준수하는 데 도움이 됩니다.

6) 사이버 보안 표준
산업 시스템의 상호 연결성이 증가함에 따라 사이버 보안은 중요한 관심사가 되었습니다. 사이버 보안 표준은 무단 액세스로부터 시스템을 보호하고 자동화 시스템의 안전하고 신뢰할 수 있는 작동을 보장합니다.

 

 

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2. 산업 자동화의 공통 표준

표준은 산업 자동화 분야의 초석으로, 시스템 및 구성 요소의 안전하고 신뢰할 수 있으며 효과적인 작동을 보장합니다. ANSI(American National Standards Institute), ISO(International Organization for Standardization) 및 IEC(International Electrotechnical Commission)와 같은 저명한 글로벌 기관의 표준이 있습습니다. 

 

이러한 표준은 에너지 경제 및 사이버 보안에서 전기 안전 및 기능 안전에 이르기까지 산업 자동화의 모든 측면을 제어하는 철저한 규칙 및 규정을 제공합니다. 제조업체와 운영자는 이러한 표준을 준수함으로써 운영 효율성을 개선하고, 오류 및 사고의 위험을 낮추고, 다양한 장치 및 시스템 간에 원활한 상호 운용성을 달성할 수 있습니다.

 

1) IEC(International Electrotechnical Commission) 표준

 

 

전기, 전자 및 관련 기술에 대한 표준을 만드는 국제 기구를 IEC(International Electrotechnical Commission)라고 합니다. 이 표준은 산업 자동화 시스템의 효율성, 안전성 및 호환성을 보장하는 데 필수적입니다.

산업 자동화 분야에서 가장 중요한 IEC 표준은 다음과 같습니다.

표준	목적	범위	혜택
IEC 60950-1	정보 기술 장비에 대한 안전 요구 사항	주 전원에 연결하도록 설계된 전기 장비에 적용됩니다.	안전을 보장하고 전기 위험을 줄입니다.
IEC 61010-2-201	측정, 제어 및 실험실 사용을 위한 전기 장비에 대한 안전 요구 사항	이러한 환경에서 사용되는 전기 장비에 대한 안전 요구 사항을 다룹니다.	측정 및 제어 환경에서의 안전성과 신뢰성 향상
IEC 61508	전기/전자/프로그래밍 가능한 전자 안전 관련 시스템의 기능 안전	전기/전자/프로그래밍 가능한 전자 기술을 사용하는 모든 안전 관련 시스템에 적용됩니다.	기능 안전을 보장하고 고장 위험을 줄입니다.
IEC 62061	안전 관련 전기, 전자 및 프로그래밍 가능한 전자 제어 시스템의 기능 안전	기계 응용 분야에 특화	기계 작동의 안전성 향상
IEC 61511	기능 안전 – 공정 산업 부문을 위한 안전 계장 시스템	공정 산업의 안전 계장 시스템에 적용	공정 산업에서 안전 시스템의 안정적인 작동을 보장합니다.
IEC 62443	산업 자동화 및 제어 시스템을 위한 보안	산업 자동화 시스템의 사이버 보안 측면을 다룹니다.	사이버 위협으로부터 보호하고 시스템 보안을 강화합니다.
IEC 61800-5-1	속도 조절이 가능한 전력 구동 시스템 – 안전 요구 사항	속도 조절이 가능한 전력 구동 시스템에 적용	에너지 효율성과 안전한 작동 촉진
IEC 61000	전자파 적합성(EMC) 표준	전기 및 전자 장비에 대한 EMC 요구 사항을 다룹니다.	장비가 다른 장치를 방해하지 않는지 확인합니다.
IEC 61131	프로그래밍 가능한 컨트롤러	프로그래밍 언어를 포함한 프로그래밍 가능한 컨트롤러에 대한 표준을 정의합니다.	제어 시스템의 상호 운용성 및 표준화 향상
IEC 61499	산업 공정 측정 및 제어 시스템을 위한 기능 블록	산업 공정 제어에 사용되는 기능 블록에 적용	제어 시스템 구성 요소의 재사용성 및 상호 운용성 촉진
IEC 61512	배치 제어	배치 제어 프로세스에 대한 지침을 제공합니다.	일관되고 신뢰할 수 있는 배치 처리를 보장합니다.
IEC 60204-1	기계류의 안전성 – 기계의 전기 장비	기계에 사용되는 전기 장비에 대한 안전 요구 사항을 다룹니다.	기계 작동의 안전 및 규정 준수 향상
IEC 13849	기계류의 안전 – 제어 시스템의 안전 관련 부품	제어 시스템의 안전 관련 부분의 설계 및 통합에 적용됩니다.	기계 제어 시스템의 안전성과 신뢰성 향상
IEC 60947	저전압 개폐 장치 및 제어 장치	저전압 개폐 장치 및 제어 장치에 대한 표준을 지정합니다.	산업 환경에서 신뢰할 수 있는 작동과 안전을 보장합니다.

 

 

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2) 국제 표준화 기구(ISO) 표준

 

 

국제 표준은 국가 표준 기구의 글로벌 연맹인 국제 표준화 기구(ISO)의 자발적이고 합의에 의해 만들어집니다. 산업 자동화는 ISO 표준을 광범위하게 사용하는 많은 산업 중 하나입니다.

 

산업 자동화 분야에서 가장 중요한 ISO 표준은 다음과 같습니다.

표준	목적	범위	혜택
ISO 9001	품질 관리 시스템 – 요구 사항	규모나 업종에 관계없이 모든 조직에 적용	품질 관리 개선, 고객 만족도 향상
ISO 14001	환경 관리 시스템 – 사용 지침이 있는 요구 사항	환경적 책임을 관리하고자 하는 모든 조직에 적용 가능	환경 영향을 줄이고 지속 가능성을 개선합니다.
ISO 45001	산업 보건 및 안전 관리 시스템 – 요구 사항	조직이 직원 안전을 개선하고 작업장 위험을 줄일 수 있도록 설계되었습니다.	작업장 안전을 강화하고 사고 및 질병을 줄입니다.
ISO/IEC 27001	정보 보안 관리 시스템 – 요구사항	민감한 정보를 관리하는 모든 조직에 적용 가능	정보 자산 보호, 데이터 보안 강화
ISO 22000	식품 안전 관리 시스템 – 식품 사슬의 모든 조직에 대한 요구 사항	농장에서 식탁에 이르기까지 먹이 사슬의 모든 조직을 포괄합니다.	식품 안전을 보장하고 소비자 신뢰를 향상시킵니다.
ISO 13485	의료기기 – 품질 경영 시스템 – 규제 목적의 요구사항	의료기기의 설계, 생산, 설치 및 서비스와 관련된 조직에 한정	의료기기의 품질 및 안전성 보장, 규제 요건 충족

 

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3) ANSI(American National Standards Institute) 표준

 

 

 

비영리 단체인 ANSI(American National Standards Institute)는 미국에서 자발적 합의 표준 생성을 주선하는 일을 담당하고 있습니다. 산업 자동화는 ANSI 표준을 많이 사용하는 많은 산업 중 하나입니다.

 

산업 자동화 분야에서 가장 중요한 ANSI 표준:

 

표준	목적	범위	혜택
ANSI / ASME B31	압력 배관 코드	배관 시스템의 설계, 재료, 시공 및 테스트를 다룹니다.	배관 시스템의 안전성과 신뢰성 보장
ANSI/IEEE C2	국가 전기 안전 코드	전기 공급 및 통신 라인의 설치, 작동 및 유지 보수에 대한 안전 표준을 다룹니다.	전기 안전 보장, 전기 위험 감소
ANSI/NFPA 70	국가 전기 코드	안전한 전기 설계, 설치 및 검사를 위한 지침을 제공합니다.	전기 안전성 향상, 화재 및 전기 사고 위험 감소
ANSI/ISEA Z87.1	직업 및 교육용 개인 눈 및 얼굴 보호 장치	눈 및 얼굴 보호 장치에 대한 요구 사항을 지정합니다.	안전성을 개선하고 눈과 얼굴 부상의 위험을 줄입니다.
ANSI/ISO 14001	환경 경영 시스템	환경적 책임을 관리하고자 하는 모든 조직에 적용 가능	환경 영향을 줄이고 지속 가능성을 개선합니다.
ANSI/ISO 9001	품질 경영 시스템	규모나 업종에 관계없이 모든 조직에 적용	품질 관리 개선, 고객 만족도 향상
ANSI/ASQ Z1.4	속성별 검사를 위한 샘플링 절차와 테이블	속성별 검사를 위한 샘플링 절차를 제공합니다.	일관된 품질 관리를 보장하고 검사 비용을 절감합니다.
ANSI/ ISEA  90.1	저층 주거용 건물을 제외한 건물의 에너지 표준	건물에 대한 최소 에너지 효율 요구 사항을 지정합니다.	에너지 효율성을 개선하고 에너지 소비 및 비용을 절감합니다.
ANSI/ISA-88	배치 제어	배치 제어 프로세스에 대한 지침을 제공합니다.	일관되고 신뢰할 수 있는 배치 처리를 보장합니다.

 

 

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4) 유럽 표준(EN) 표준

 

 

유럽 규범(EN)은 유럽 표준화 위원회(CEN)에서 개발 및 발표한 표준입니다. 이러한 표준은 유럽 전역에서 사용되며 다른 국가에서도 채택되는 경우가 많습니다.

 

산업 자동화 분야에서 가장 중요한 EN 표준:

표준	목적	범위	혜택
EN 1	기화 버너가 있는 굴뚝 석유 스토브	기화 버너가 있는 석유 스토브에 적용됩니다.	석유 스토브의 안전과 성능을 보장합니다.
EN 54	화재 감지 및 화재 경보 시스템	화재 감지 및 경보를 위한 구성 요소 및 시스템을 다룹니다.	화재 안전을 개선하고 신뢰할 수 있는 감지 및 경보 시스템을 보장합니다.
EN 81	리프트 건설 및 설치에 대한 안전 규칙	엘리베이터와 에스컬레이터에 적용됩니다.	리프트 및 에스컬레이터의 안전성을 강화하고 사고 위험을 줄입니다.
EN 115	에스컬레이터와 무빙워크의 안전성	에스컬레이터 및 무빙워크에 대한 안전 요구 사항을 지정합니다.	안전성 향상, 사고 위험 감소
EN 166	개인 눈 보호	눈 보호 장치에 대한 요구 사항을 지정합니다.	안전성 향상, 눈 부상 위험 감소
EN 286	공기 또는 질소를 포함하도록 설계된 간단한 비연소 압력 용기	공기 및 질소용 압력 용기에 적용	압력 용기의 안전성과 신뢰성 보장
EN 60204-1	기계류의 안전성 – 기계의 전기 장비	기계에 사용되는 전기 장비에 대한 안전 요구 사항을 다룹니다.	기계 작동의 안전 및 규정 준수 향상
EN 61508	전기/전자/프로그래밍 가능한 전자 안전 관련 시스템의 기능 안전	전기/전자/프로그래밍 가능한 기술을 사용하는 안전 관련 시스템에 적용	기능 안전성 보장, 고장 위험 감소
EN 62061	안전 관련 전기, 전자 및 프로그래밍 가능한 전자 제어 시스템의 기능 안전	기계 응용 분야에 특화	기계 작동의 안전성을 입증합니다.
EN 62443	산업 자동화 및 제어 시스템을 위한 보안	산업 자동화 시스템의 사이버 보안 측면을 다룹니다.	사이버 위협으로부터 보호하고 시스템 보안을 강화합니다.

 

 

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5) 산업 자동화의 통신 프로토콜 표준

 

산업 자동화는 서로 다른 시스템 및 구성 요소 간에 원활한 제어와 데이터 전송을 용이하게 하기 때문에 통신 프로토콜에 크게 의존합니다. 이러한 프로토콜은 제조업체에 관계없이 다양한 자동화 시스템 구성 요소 간의 효과적인 통신을 보장합니다.

 

 

다음은 산업 자동화에 사용되는 가장 일반적인 통신 프로토콜 표준입니다.

 

1) 모드버스

• 목적: 네트워크에서 장치 간의 통신을 용이하게 합니다.
• 범위: PLC, 센서 및 기기를 포함한 다양한 산업 응용 분야에 사용됩니다.
• 장점: 구현이 간단하고 널리 채택되며 직렬(Modbus RTU) 및 이더넷(Modbus TCP/IP) 통신을 모두 지원합니다.

 

2) PROFIBUS(프로세스 필드 버스)

• 목적: 필드 장치와 컨트롤러 간의 고속 통신을 제공합니다.
• 범위: 공장 자동화 및 공정 제어에 일반적으로 사용됩니다.
• 장점: 높은 데이터 전송 속도, 다양한 장치 지원, 견고하고 신뢰할 수 있습니다.

 

3) PROFINET (프로세스 필드 네트)

• 목적: 실시간 데이터 교환을 위한 이더넷 기반 프로토콜입니다.
• 범위: 산업용 이더넷 애플리케이션에 사용되는 PROFIBUS의 후속 제품입니다.
• 장점: 고속 통신, 실시간 기능, IT 시스템과의 통합.

 

4) EtherNet/IP(이더넷 산업용 프로토콜)

• 목적: 표준 이더넷을 사용하여 산업용 장치를 연결합니다.
• 범위: 실시간 제어 및 데이터 수집을 위한 산업 자동화에 널리 사용됩니다.
• 장점: 고속 데이터 전송, 상호 운용성, 기존 이더넷 인프라 사용.

 

5) 파운데이션 필드버스

• 목적: 프로세스 자동화를 위한 디지털 프로토콜.
• 범위: 분산 제어를 위한 프로세스 산업에서 사용됩니다.
• 장점: 분산 제어, 복잡한 블록 기능 및 고속 이더넷(HSE) 지원과 같은 고급 기능.

 

 

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6) OPC(공정 제어를 위한 OLE)

• 목적: 장치와 소프트웨어 간의 데이터 교환을 표준화합니다.
• 범위: 다양한 산업 자동화 응용 분야에 사용됩니다.
• 장점: 플랫폼 독립성, 실시간 데이터 교환 지원, 상호 운용성 향상.

 

7) 디바이스넷

• 목적: 간단한 산업용 장치와 상위 레벨 컨트롤러 간의 통신을 제공합니다.
• 범위: 공장 자동화에 일반적으로 사용됩니다.
• 장점: 배선을 단순화하고 다양한 장치를 지원하며 비용 효율적입니다.

 

8) CANopen

• 목적: 임베디드 시스템을 위한 통신 프로토콜.
• 범위: 자동화 및 제어 애플리케이션에 사용되는 CAN(Controller Area Network)을 기반으로 합니다.
• 장점: 높은 신뢰성, 실시간 기능, 복잡한 네트워킹을 지원합니다.

 

9) 산업용 이더넷

• 목적: 산업용 애플리케이션을 위한 이더넷 프로토콜을 사용합니다.
• 범위: EtherCAT, Powerlink 및 SERCOS III와 같은 다양한 이더넷 기반 프로토콜을 포함합니다.
• 장점: 고속 통신, 실시간 제어, 견고하고 확장 가능.

 

10) 무선HART

• 목적: 산업 자동화를 위한 무선 통신 프로토콜.
• 범위: 공정 산업의 무선 센서 네트워크에 사용됩니다.
• 장점: 배선 비용 절감, 유연한 설치, 안전하고 신뢰할 수 있는 통신.

 

이러한 통신 프로토콜은 산업 자동화 시스템이 효율적이고 안정적으로 작동하도록 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 표준을 준수함으로써 제조업체와 운영자는 서로 다른 장치와 시스템 간의 원활한 통합 및 상호 운용성을 달성하여 성능을 개선하고 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다.

 

 

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