소개

산업 자동화에서는 이더넷, RS-485, 그리고 다양한 통신 요구를 충족할 수 있습니다. 이더넷은 고속 고속 고속 데이터 교환에 널리 사용되며, RS-485는 신뢰할 수 있는 직렬 통신을 위한 일반적인 선택지로 남아 있습니다. 반면 CAN은 특히 심한 진동과 전자기 간섭(EMI)이 발생하는 열악한 환경에서 여러 장치 간 실시간 통신에 이상적입니다.

CAN/CAN FD 지원을 가진 산업용 PC는 엣지 컨트롤러 역할을 하여 센서, 액추에이터, 모터 드라이브를 원활하게 통합하면서 운영 데이터를 SCADA, MES, 클라우드 아키텍처로 스트리밍합니다. 로봇공학, AGV, 모션 제어, 머신 비전 등 까다로운 작업을 수행하는 경우, 적절한 CAN 플랫폼을 선택하는 것이 시스템의 안정성과 반응성을 보장하는 핵심입니다.

CAN 버스를 사용하는 산업용 PC 이해하기

1 시스템 아키텍처 및 핵심 기능

CAN 버스 산업용 PC는 모터 드라이브, 액추에이터, 센서, 임베디드 컨트롤러, ECU 등 현장 장치와 직접 인터페이스하여 실시간 명령 실행 및 원격 측정 획득을 수행합니다.

엣지 노드로서 IPC는 독립적으로 국지화된 장치 모니터링, 데이터 로깅, 처리 및 장애 진단을 수행합니다. 동시에, 통합 이더넷 인터페이스는 운영 데이터를 SCADA, MES와 같은 기업 관리 플랫폼으로 스트리밍하여 공장 현장에서 클라우드로 원활한 제어 및 데이터 브리지를 구축합니다.

2 클래식 CAN vs. CAN FD

산업용 배치는 주로 다음 중 하나를 사용합니다. 클래식 CAN (CAN 2.0) 또는 CAN FD (유연한 데이터 전송률). 최적의 선택은 장치 호환성, 데이터 용량, 대역폭 요구사항에 따라 달라집니다:

• 클래식 CAN: 대부분의 레거시 드라이브와 센서에서 지원하는 검증된 보편적 호환 표준입니다. 표준 제어 작업과 저처리량 데이터 수집에 이상적이고 비용 효율적인 선택입니다.

• CAN FD: 더 높은 데이터 전송률과 최대 64바이트까지 확장된 프레임 페이로드를 제공합니다. 다중 센서 동기화, 고밀도 텔레메트리 교환기, 고급 원격 진단과 같은 고대역폭 응용을 위해 설계되었습니다.

3 하드웨어 계층 프로토콜과 상위 계층 프로토콜

표준 CAN은 물리 및 데이터 링크 계층에서만 엄격히 동작하며, 데이터 의미론을 정의하지 않고 원시 데이터 전송을 처리합니다. 다중 공급업체 장치 간 상호운용성을 가능하게 하려면 애플리케이션 계층 프로토콜이 필요합니다.

일반적인 CAN 기반 상위 계층 프로토콜은 다음과 같습니다:

• CANopen: 산업용 자동화를 위한 표준 오픈 프로토콜로, 서보 드라이브 제어, 로봇 공학, 분산 입출력 등에서 널리 사용됩니다.

• 1939년 학년: 중장비 차량, 상업용 운송 및 건설 기계에 대한 업계 표준 프로토콜입니다.

적합한 CAN 지원 산업용 PC 선택 방법

1. CAN 인터페이스 및 프로토콜 요구사항 정의

우선, 다운스트림 장치와의 완전한 하드웨어 및 프로토콜 호환성을 보장하기 위해 애플리케이션에 필요한 구체적인 CAN 통신 매개변수를 식별하는 것부터 시작하세요:

• CAN 표준: 클래식 CAN 또는 CAN FD

• 채널 수: 싱글, 듀얼 또는 멀티 채널 절연 CAN 인터페이스

• 보드 속도 / 비트레이트: 요구되는 명목 및 데이터 위상 전송 속도

• 물리적 인터페이스: 커넥터 종류(예: DB9, 터미널 블록) 및 핀 배열 정의

• 적용 프로토콜: CANopen, J1939, 또는 독점 CAN 기반 스택과 같은 고수준 프로토콜 지원

2. 네트워크 토폴로지 및 전기 환경 평가

AGV, 중장비 또는 자동화 생산 라인에 IPC를 배치할 때, CAN 컨트롤러는 복잡한 네트워크의 한 구성 요소일 뿐입니다. 물리적 케이블, 접지, 거친 전기 환경도 고려해야 합니다:

• 네트워크 토폴로지 및 회선 종단

• 차동 배선 표준 (CAN_H / CAN_L)

• 접지 전략과 갈바니 절연 CAN 인터페이스

• 전자기 간섭(EMI/EMC) 및 고잡음장 환경에 대한 내성

3. 시스템 I/O 및 소프트웨어 호환성 평가

CAN 통신 외에도, IPC는 종종 포괄적인 주변 기기 연결과 소프트웨어 통합이 필요한 중앙 허브 역할을 합니다:

• 산업용 입출력 시스템: CAN 외의 필수 인터페이스

• 연결성: 카메라, PLC, 서보 드라이브 및 기타 현장 장치

• 운영 체제 및 소프트웨어 지원: 리눅스 또는 윈도우 드라이버, API/SDK, 그리고 제어 알고리즘과의 호환성

4. CPU 성능과 전체 작업 부하를 맞추기

엣지 컴퓨팅, 제어, 데이터 처리량의 복합 운영 요구에 따라 처리 능력을 선택하세요:

• CAN 통신 및 데이터 로깅

• 모션 컨트롤 및 HMI

• 로봇 제어, 머신 비전 및 엣지 AI

• 다중 장치 통신, 데이터 처리 및 로컬 애플리케이션

5. 산업 신뢰성 및 환경 회복력 검증

이동식 플랫폼, 현장 기계, 또는 연속 공장 운영에 배치되는 산업용 PC는 심각한 환경 스트레스와 전압 변동을 견뎌야 합니다:

• 전원 공급 설계: 광역 DC 입력 및 전원 보호

• 열 설계: 팬리스 또는 기타 적합한 냉각 솔루션

• 시스템 보호: 감시견, UPS, 그리고 견고한 인클로저

• 검증:장기 부하 테스트, 통신 안정성 테스트, 애플리케이션 검증

6. 수명 주기 및 공급망 보안을 위해 OEM/ODM과 협력합니다

OEM과 시스템 통합업체에게 하드웨어 성능은 단지 출발점일 뿐입니다. 지속적인 장기 배치는 신뢰할 수 있는 제조 지원과 공급망 안정성을 요구합니다:

• 유연한 생산: 프로토타입에서 대량 생산으로의 원활한 단계화

• 기술 서비스: 맞춤형 BIOS, 하드웨어 맞춤화, 드라이버 통합 및 BSP 개발

• 장기 가용성: 5년에서 10년의 CPU/칩셋 수명 로드맵

• 수명 주기 관리: 직접 드롭인 교체 솔루션을 가진 EOL/PCN

주요 적용 시나리오   

1. AGV/AMR

CAN 버스는 모터 구동과 차량 제어기를 연결하여 인코더와 IMU로부터의 피드백을 가능하게 합니다. IPC는 CANopen을 활용하여 정확한 속도와 위치 프로파일을 전송하고, 배터리 텔레메트리(셀 전압, 온도, BMS 건강 상태)와 드라이브 결함 진단을 지속적으로 모니터링합니다. 통합된 GigE/PoE 카메라는 실시간 환경 인식을 처리하며, IPC는 차량 상태 및 경보 데이터를 이더넷을 통해 엔터프라이즈 플릿 관리 시스템(FMS)으로 스트리밍합니다.

2. 모션 제어 및 서보 시스템

유압 서보 테스트베드, 맞춤형 자동 테스트 장비(ATE), 단일 축/이중 축 테스트 고정구와 같은 컴팩트에서 중형 모션 제어 시스템에 이상적입니다. 마스터 컨트롤러로서 작동하며, IPC는 CANopen 기반 서보 드라이브, 비례 밸브, 액추에이터를 조율합니다. CAN 통신과 온보드 산업용 I/O를 결합함으로써, IPC는 센서 원격 측정 획득, 테스트 시퀀스 실행, 로컬 제어 로직을 원활하게 처리합니다.

3. 에너지 저장 및 배터리 테스트 시스템

배터리 팩 테스트 스테이션과 번인/노후 테스트 플랫폼을 위해 설계되었습니다. IPC는 CAN을 통해 BMS와 인터페이스하여 셀 전압, 온도, 균형 상태를 모니터링합니다. 안전 경보를 기록하고 자동화된 충전 및 방전 사이클을 실행하며, 대용량 테스트 분석을 이더넷을 통해 중앙 플랫폼에 전송합니다.

4. 시각 유도 동작 및 정밀 조정

산업용 카메라는 PoE/이더넷을 통해 IPC에 고해상도 영상을 전송하여 실시간 검사와 공간 방향 파악을 지원합니다. IPC는 시각 데이터를 처리하고, 목표 좌표와 오프셋을 계산하며, 즉시 CAN 연결 액추에이터에 모션 명령을 내립니다. 이로 인해 저지연, 비전 유도 폐쇄 루프 제어가 가능하며, 비전 유도 픽 앤 플레이스, 자재 취급, 소형 자동 분류 모듈에 이상적입니다.

5. CAN 산업용 엣지 게이트웨이

IPC는 현장 수준의 CAN 네트워크와 상위 IT/OT 아키텍처를 연결하는 지능형 엣지 노드 역할을 합니다. CAN 버스에서 원시 텔레메트리를 집계하고, 패킷 파싱, 노이즈 필터링, 임계값 경보 트리거와 같은 로컬 엣지 처리를 수행하며, 표준화된 데이터 페이로드를 산업용 이더넷을 통해 SCADA, MES 또는 클라우드 플랫폼으로 전송합니다.

주요 CAN 버스 산업용 PC

퓨처 로봇은 컴팩트 컨트롤, 모션 컨트롤, 첨단 로봇공학을 위한 다양한 CAN 지원 플랫폼을 제공합니다.

E201

E201은 인텔® 아폴로 레이크 프로세서를 탑재한 소형 팬 없는 산업용 컴퓨터로, 최대 8GB LPDDR4 메모리를 지원합니다. 이중 인텔® i225-V 이더넷 포트, 이중 CAN 버스 인터페이스, 통합 4채널 디지털 입출력 기능을 갖추고 있어 산업용 장치와의 신뢰성 높은 통신을 가능하게 하고 기본 기계 제어 및 데이터 수집을 지원합니다. RS-232/485/422 직렬 포트, USB, HDMI의 조합은 컨트롤러, 센서, 주변기기 연결을 위한 유연성을 제공합니다. 넓은 9-36V DC 전원 입력과 팬리스 설계를 갖춘 E201은 공간이 제한된 산업 환경에서 안정적인 작동, 다중 통신 인터페이스, 비용 효율적인 컴퓨팅을 요구하는 소형 자동화 시스템, 장비 모니터링, CAN 버스 기반 장치 제어와 같은 응용에 적합합니다.

M1120

자율 이동 로봇(AMR)을 위해 설계된 M1120은 까다로운 컴퓨팅 및 제어 작업을 위해 인텔® 12세대 Core™ Alder Lake U/P 시리즈 프로세서로 구동됩니다. 4개의 인텔® i210-AT 기가비트 이더넷 포트, 6개의 COM 포트, 3개의 USB 타입-C 포트, 그리고 여러 산업용 기기를 연결하는 듀얼 CAN 버스 인터페이스를 갖추고 있습니다. 24개의 디지털 입력, 20개의 디지털 출력, 2개의 인코더 인터페이스, 1개의 통합 IMU를 갖추고 있으며, 모션 제어, 센서 통합, 실시간 상태 모니터링을 지원합니다. MIPI 연결은 머신 비전 애플리케이션을 위한 카메라 통합을 가능하게 하며, 선택 사양인 4G/5G, Wi-Fi 6, UPS 확장은 유연한 무선 통신 및 전력 백업 옵션을 제공합니다. 풍부한 I/O, 다중 네트워크 연결, 확장 가능한 컴퓨팅 기능을 결합하여 통합 내비게이션, 머신 비전, 모션 제어가 필요한 AMR에 적합합니다.

AR100

그 AR100은 인텔® 코어™ 울트라 시리즈 3(팬서 레이크) 프로세서를 기반으로 구동되는 산업용 컴퓨팅 플랫폼으로, 고성능 컴퓨팅과 통합 AI 기능을 결합하여 첨단 로봇공학 및 지능형 자동화를 지원합니다. 내장 LPDDR5 메모리 및 SSD 저장 공간, 5개의 인텔® I210-AT 이더넷 포트, 4개의 USB 3.2 Type-C 포트, 6개의 COM 포트를 갖추고 있어 산업용 기기와 주변 시스템에 유연한 연결을 제공합니다. 듀얼 CAN FD 인터페이스, 16개의 디지털 입력, 16개의 디지털 출력, 그리고 통합 IMU가 모션 제어, 센서 통합, 실시간 장치 조정을 지원합니다. GMSL 지원을 지원하는 MIPI CSI 인터페이스는 기계 시각 및 인지(perception) 작업에 카메라 통합을 가능하게 합니다. 엣지 AI 컴퓨팅, 풍부한 산업용 I/O, 다중 카메라 연결성을 결합한 AR100은 지능형 모바일 로봇, 자율 시스템 및 조정된 인지, 의사결정, 모션 제어가 필요한 기타 응용 분야에 맞게 설계되었습니다.

전반적으로 CAN 버스가 탑재된 산업용 PC는 산업용 기기 연결, 제어 작업 조정, 데이터 처리를 로컬에서 신뢰할 수 있는 플랫폼을 제공합니다. 기본 CAN 버스 통신을 위한 소형 시스템부터 CAN FD, 모션 제어, 머신 비전을 통합한 고급 플랫폼에 이르기까지, 적절한 구성은 애플리케이션 요구사항, 입출력 요구사항, 컴퓨팅 성능에 따라 달라집니다. Future Robot에 연락하여 OEM/ODM 요구사항을 논의하고 귀하의 애플리케이션에 맞춘 플랫폼을 개발하세요.

자주 묻는 질문

1. CAN 버스가 있는 산업용 PC란 무엇인가요?

CAN 버스를 가진 산업용 PC는 컨트롤러, 센서, 모터 드라이브 및 기타 장치와 통신하기 위한 하나 이상의 CAN 인터페이스를 갖춘 산업용 컴퓨팅 플랫폼입니다. 로컬 컴퓨팅, 장치 통신, 제어 기능을 하나의 시스템에 결합하여 산업 자동화, 모바일 로봇, 배터리 테스트, 모션 제어 응용 분야에 적합합니다.

2. CAN 버스와 CAN FD의 차이점은 무엇인가요?

CAN 버스는 일반적으로 클래식 CAN 프로토콜을 의미합니다. CAN FD(Flexible Data-Rate)는 프레임당 최대 64바이트를 지원하며 데이터 단계에서 더 높은 데이터 전송률을 허용합니다. CAN FD는 더 높은 데이터 처리량이 필요한 응용 분야에 적합하며, 클래식 CAN은 기존 산업 시스템에서 널리 사용되고 있습니다. 적절한 선택은 장치 호환성과 애플리케이션 요구사항에 따라 달라집니다.

3. 미래 로봇이 OEM/ODM 프로젝트에 CAN 버스를 적용한 산업용 PC를 맞춤화할 수 있을까?

퓨처 로봇은 산업용 컴퓨팅 플랫폼에 다양한 프로세서 옵션, CAN 버스 또는 CAN FD 인터페이스, 디지털 I/O, 직렬 포트, 이더넷 연결을 제공합니다. 프로젝트 요구사항과 기술적 타당성에 따라 OEM/ODM 개발은 하드웨어 구성, I/O 확장, 전력 설계, 기계 맞춤화, 시스템 통합을 포함할 수 있습니다. 적합한 플랫폼을 논의하려면 지원 요구 사항을 저희 팀에 문의해 주세요.