국내 모션컨트롤 5개사의 기술 경쟁 ... PC 기반 모션제어, EtherCAT·소프트웨어로 확장

반도체·디스플레이·이차전지·로봇 등 첨단 제조장비가 고속화·다축화 되면서 모션제어 시스템의 구성 방식도 빠르게 다양해지고 있다. 기존 PCI·PCIe 기반 모션보드는 여전히 주요 제어 방식으로 활용되고 있지 만, EtherCAT과 같은 산업용 네트워크의 확대와 범용 PC 성능 향상, 실시간 운영체제 기술의 발전은 모션제어의 선택지를 한층 넓히고 있다.

단순히 ‘PC 기반 모션제어에서 다른 방식으로 이동한다’기보다, 하나의 산업용 PC를 중심으로 전용 보드, EtherCAT 마스터, 소프트웨어 기반 모션컨트롤러, 외장형 네트워크 컨트롤러 등이 서로 다른 형태로 결합 되고 있는 것이다.

국내 시장에서도 PC 기반 모션제어를 중심으로 EtherCAT, Software Motion, 통합제어, 외장형 네트워크 컨트롤러 등 다양한 기술 접근이 나타나고 있다. 모벤시스, 아진엑스텍, 알에스오토메이션, 커미조아, 파익스 등 5개사는 각기 다른 방식으로 모션제어의 확장성을 높이고 있다.

<표> 국내 모션컨트롤 5개사의 기술 전략 비교

1. 모벤시스, 전용 모션보드를 소프트웨어로 대체하는 ‘WMX’

▲ 모벤시스 WMX3 기반 Software Motion 데모 시스템

모벤시스는 앞선 업체들과 접근 방식 자체가 다르다. 핵심 플랫폼인 WMX 는 전용 Motion Board나 PLC에 의존하기보다 범용 PC의 CPU와 실시간 운영체제를 활용해 모션제어를 소프트웨어로 구현하는 Software Motion Control 솔루션이다.

WMX는 Real-time OS를 기반으로 멀티코어 CPU 가운데 하나 이상의 코어를 실시간 제어에 할당해 정주기성과 실시간성을 확보한다. Windows와 Real-time OS RTX64 환경에서는 16축/125μs, 32축/250μs, 64축/500μs, 128축/1ms의 구성을 지원하며, 전체 제품 사양에서는 CPU 성능과 통신 플랫 폼에 따라 31.25μs~8ms의 통신·명령주기를 제시하고 있다.

또 하나의 특징은 개방형 소프트웨어 구조다. C, C++, C#, Visual Basic, Python 등 범용 프로그래밍 언어를 사용할 수 있으며, Open Architecture 인 Moventecture를 통해 WMX에 포함된 기본 모션 기능 외에도 사용자가 필요한 기능을 직접 개발해 추가할 수 있다. 네트워크 역시 EtherCAT에 한정되지 않는다. EtherCAT, CC-Link IE TSN, MECHATROLINK-4를 지원하며 서로 다른 네트워크를 함께 사용하는 Hybrid Communication 도 가능하다.

▶ KEY POINT : Software Motion + Open Architecture + Real-time OS + Multi-Network

2. 아진엑스텍, 자체 모션칩에서 EtherCAT·로봇제어까지

▲ 아진엑스텍 EtherCAT 마스터 보드 ‘PCIe-R3205-ECAT’

아진엑스텍의 특징은 모션제어의 핵심이 되는 전용 반도체에서 보드와 네트 워크 컨트롤러, 소프트웨어까지 이어지는 기술 체계를 구축하고 있다는 점이 다. 자체 개발한 CAMC 계열 모션제어 전용 VLSI를 기반으로 Step Motor와 AC/DC Servo Motor 등 다양한 모터를 제어하는 PC 기반 모션제어 솔루션을 발전시켜 왔다.

PCI·PCIe 기반 모션보드를 통해 축적한 기술은 EtherCAT 기반 Network Motion으로도 확대되고 있다. 산업용 PC 기반 EtherCAT 제품에서는 8 축/125μs부터 128축/1ms까지의 구성을 지원하며, C++, C#, Visual Basic용 SDK와 다양한 모션 기능을 제공한다.

특히 아진엑스텍은 기존 PC 기반 모션제어 환경에서 사용하던 개발언어와 소프트웨어 자산을 EtherCAT 기반 시스템에서도 활용할 수 있도록 하고 있다. 이에 따라 기존 모션보드 사용자도 개발환경의 연속성을 유지하면서 EtherCAT 기반 제어로 확장할 수 있다. 기존 개발 자산을 활용할 수 있다는 점은 네트워크 모션으로의 전환 과정에서도 장점으로 작용한다.

제품군도 Motion Chip, Board/Module, Network Controller, Stand-alone Controller, Robot Controller까지 이어진다. 이 같은 제품 구성은 아진엑스텍이 기존 PC 모션보드를 넘어 EtherCAT 기반 네트워크 제어와 상위 컨트롤러 영역 으로 제품 범위를 확대하고 있음을 보여준다. 

▶ KEY POINT : 자체 모션제어 칩 + PC Motion + EtherCAT + Network/Robot Controller

3. 알에스오토메이션, 모션컨트롤러와 서보를 잇는 통합 경쟁력

▲ 알에스오토메이션 다축 EtherCAT 서보드라이브 ‘D8 Series’

알에스오토메이션(RS Automation)의 차별점은 모션컨트롤러만 공급하는 것이 아니라 Servo Drive, PLC, Network I/O 등 자동화 시스템의 여러 제어 계층을 함께 구성할 수 있는 제품군을 갖추고 있다는 점이다.

대표적인 MMC-EtherCAT은 산업용 PC와 연계해 사용하는 EtherCAT 기반 다축 모션컨트롤러로, 최대 64축 모션제어에 대응한다. 위치·속도 등 다축 제어와 다양한 모션 프로파일을 지원하며, C++, C#, Visual Basic 등 PC 기반 개발환경과 연계할 수 있다. 또한 대규모 I/O를 하나의 PC 환경에서 처리할수 있어 다축 장비의 통합 제어에 적합하다.

알에스오토메이션의 보다 분명한 차별점은 상위 모션컨트롤러와 하위 Servo Drive를 함께 공급한다는 데 있다. CSD7 Servo Drive Series는 EtherCAT 기반 서보드라이브 제품군이며, EtherCAT Technology Group의 공식 제품 데이터베이스에서 다수의 CSD7 모델이 공식 EtherCAT Test Center 인증 제품 으로 등록돼 있다.

여기에 PLC와 EtherCAT I/O 제품군을 결합함으로써 Motion ControllerServo Drive-PLC-I/O로 이어지는 제어 시스템을 하나의 공급사 제품군 안에서 구성할 수 있다. 따라서 RS Automation의 특징은 단일 모션컨트롤 러의 성능뿐 아니라 모션컨트롤러와 서보드라이브, PLC, I/O를 연결하는 통합 제어 구성에 있다.

▶ KEY POINT : PC Motion + EtherCAT + Servo Drive + PLC + I/O

4. 커미조아 모션·DAQ·I/O를 하나의 PC 제어환경으로

▲ 하나의 플랫폼으로 구현하는 통합 장비 제어 솔루션 ‘COMI-CIEM’

커미조아는 Motion, DAQ(Data Acquisition), I/O 기술을 기반으로 PC 기반 장비 제어 솔루션을 제공하고 있다. 디지털·아날로그 신호처리 하드웨어와 PC 기반 소프트웨어 기술을 결합해 Motion, I/O, 계측 기능을 하나의 통합된 제어환경에서 구현할 수 있는 제품군을 지속적으로 확대하고 있다.

최근에 선보인 COMI-CIEM은 EtherCAT Master와 Compact IPC를 하나의 시스템으로 통합한 일체형 제어기다. 별도의 EtherCAT Master Board와 산업용 PC를 구성하는 방식에서 벗어나 제어 시스템을 보다 컴팩트하게 구성할 수 있으며, 16축 및 32축 모션 제어를 지원해 다양한 자동화 장비 및 모션 제어 애플리케이션에 적용할 수 있다.

특히 COMI-CIEM은 Embedded EtherCAT Master 기술을 기반으로 실시간 EtherCAT 통신과 PC 기반 제어 환경을 결합한 것이 특징이다. 이를 통해 장비 구성에 필요한 시스템 공간과 하드웨어 구성을 줄이면서도 Motion 제어, EtherCAT 통신 및 PC 기반 애플리케이션을 하나의 플랫폼에서 구현할 수 있도록 했다.

커미조아의 EtherCAT 제품군은 COMI-CIEM뿐만 아니라 PCI 타입 EtherCAT Master Board, 외장형 EtherCAT Master, Software Master, EtherCAT Slave I/O 등 다양한 형태로 구성되어 있다. 커미조아의 DIO, AIO, RTD/TC, Network/Serial, Pulse Motion 모듈을 High Level API로 제어할 수있도록 지원한다.

▶ KEY POINT : PC Motion + Embedded EtherCAT Master + DAQ + I/O

5. 파익스 PCI 슬롯 밖으로 나온 Ethernet 모션컨트롤러

▲ 파익스 8축 Ethernet Pulse Motion Controller ‘NMC2E-820’

파익스(PAIX)의 접근법은 PC 내부 슬롯에 모션카드를 설치하는 방식과 차이가 있다. Ethernet TCP/IP를 이용해 PC와 외장형 모션컨트롤러를 연결하는 구조를 주요 제품군으로 전개하고 있다.

대표적인 NMC2E 시리즈는 2·4·6·8축 모델로 구성되며 Ethernet을 통해 PC와 연결된다. 서보 또는 스텝모터의 펄스 제어를 지원하고 PTP, 직선·원호 보간, 연속보간, 동기운전, 갠트리 구동 등 다양한 모션 기능을 제공한다.

외장형 컨트롤러의 장점은 PC의 PCI·PCIe 슬롯에 직접 장착하지 않아도 된다는 것이다. PC와 모션제어부를 물리적으로 분리할 수 있어 시스템 배치와 확장 측면에서 선택의 폭이 넓어진다.

파익스는 Ethernet 기반 펄스 모션뿐 아니라 네트워크 모션 제품도 공급해왔다. NMC-XR 시리즈는 Ethernet과 Panasonic RTEX를 연결하는 컨트롤러로 한 대에서 최대 32축을 지원하며, 다수의 컨트롤러를 네트워크로 연결할수 있도록 구성돼 있다.

따라서 파익스의 특징은 PC 성능 자체를 모션 엔진으로 활용하는 소프트 모션과는 다른 방향이다. PC와 실시간 제어부를 Ethernet으로 분리해 외장화하고, 네트워크를 통해 제어 시스템을 구성하는 접근이라고 할 수 있다.

▶ KEY POINT : External Ethernet Motion + 분산형 제어 + Network Motion + EtherCAT I/O