Wiznet makers

2022년 WIZnet Design contest에 출시한 작품입니다. 당시 2위를 기록했었습니다. 
Vasilis Vorrias는 이 제품을 Contest 이후에도 업그레이드 했고, 다양한 Example 사례들을 내놓았습니다. 컨테스트 이후, 해당 프로젝트를 이용하여 몇가지의 추가적인 예제와 제품을 만들었습니다. 
(2022년도 4~6월 Contest *이후 2023년도 10월까지 PLC관련 프로젝트도 진행)

이에 소개합니다. 

메인 사이트는 이렇게 구성이 되어 있습니다. 

WIZnet Contest당시 작성했던 내용이 hackaday에 올라와 있습니다. 

프로젝트에 대해 간략히 설명드리겠습니다. 

제품은 일단 총 9개로 구성되어 있습니다. 명칭은 M10CUBE 입니다. 

M10 프로젝트

• M10은 “마이크로 컨트롤러 큐브 (micro controller cube)” 개념으로 설계된 모듈형 컨트롤러 생태계입니다. 큐브의 외형 크기를 10 cm × 10 cm × 최대 10 cm 로 규정한 것이 특징입니다.
• 즉, 일종의 “블록 / 벽돌 (brick)” 방식: LEGO처럼 모듈을 쌓거나 조합해서 다양한 제어 시스템을 구성할 수 있도록 설계되었습니다. 
• 하드웨어에 독립적(hardware-agnostic)이라는 철학을 지니고 있으며, 특정 보드나 플랫폼에 종속되지 않는 유연성을 목표로 합니다.

모듈 종류 (구성에 따라)

• CPU 모듈: 예컨대 Raspberry Pi 4을 사용하는 설계 포함 (RPI 4와 함께 사용)
• I/O 모듈: 디지털 입력(DI), 출력(DO) 모듈 — 예: 8채널 24 V 입력 + 8채널 출력, 8채널 릴레이 출력 (최대 220V, 16A 지원) 등
• 센서 모듈: 온도, 습도, 대기압, 조도, 미세먼지(PM2.5/PM10), VOCs, 소리, 가스(NO₂, CO₂ 등), GPS, LoRa 통신 등 다양한 센서를 통합
• 전원 및 통신: 24 V DC, 220 V AC, PoE, 배터리, USB 등을 전원 옵션으로 고려. 모듈 간 통신은 CAN 버스, Ethernet, WiFi, LoRaWAN, RS-485, I2C/SPI 등

다양한 모듈에 대한 예제가 몇가지 있었는데, 내용을 간략히 소개드리겠습니다.

프로젝트에 대한 내용은 GitLab에 올라와있습니다.

첫번째로 GREENHOUSE 입니다. 각 센서들과 연결이 되어있고, 센서 데이터를 읽어서 Web으로 컨트롤 할 수 있는 프로젝트입니다. 

이 외에도 CNC controller, Dishwasher, home Automation, MODBUS HMI, PLC 등 다양한 예제들이 소개되어 있습니다. 
이 중,  눈에 띄는 것은 PLC 부분입니다.

BEREMIZ, CODESYS 두가지로 나누어서 정리를 해놨는데, 간단히 두가지 용어에 대해 설명하자면 아래와 같습니다. 

Beremiz — 오픈소스 PLC / 자동화 프레임워크

• Beremiz는 “소프트 PLC(Soft-PLC)” + “자동화 개발 환경(IDE + runtime)”을 제공하는 오픈소스 소프트웨어
• 구체적으로, Beremiz는 국제 표준 IEC 61131-3 을 지원합니다. 이 표준은 PLC 제어기를 프로그래밍하기 위한 규격입니다.
• 다시 말해, Beremiz를 사용하면 “일반 컴퓨터나 싱글보드컴퓨터(Raspberry Pi 같은)가 PLC처럼 동작하게” 만들 수 있고 — I/O 제어, 센서 연결, 통신(예: Modbus) 등을 구현할 수 있습니다.
• 실제로 Beremiz 내부에 Modbus 지원 모듈이 있고, 이를 통해 Modbus TCP 또는 RTU 방식으로 외부 장치와 통신할 수 있습니다.

CODESYS — 상업용/광범위 PLC 플랫폼

• CODESYS는 산업용 자동화에서 매우 널리 쓰이는 PLC 개발 환경 & 런타임 플랫폼이에요. “Controller Development System”의 약자입니다. 
• 마찬가지로 IEC 61131-3 규격을 기반으로 하여, 프로그래머는 래더(Ladder), 구조화 텍스트(Structured Text), 기능 블록(Function Block Diagram), 순차 차트(SFC) 등 다양한 언어로 제어 로직을 작성할 수 있습니다. 
• CODESYS는 단순한 “프로그래밍 툴 + 런타임”을 넘어서, fieldbus / communication / HMI / 시각화 / 로봇/운동 제어 / 안전 제어 등 산업 제어 전반에 걸친 풍부한 기능을 제공합니다.
• 다만, CODESYS 런타임(제어기 탑재용)은 대개 라이선스가 필요하고, 상용 PLC 디바이스들이 이를 탑재한 경우가 많습니다.

BEREMIZ

 먼저 BEREMIZ를 사용하여 W5100S-EVB-Pico보드를 PLC로 전환할 수 있습니다. BEREMIZ는 PLC관련 공식 규격 중 유일한 Open source입니다. BEREMIZ를 사용하여 PLC 사용하는 것 처럼 다양한 io 들을 컨트롤 하는 예제를 남겨놨습니다. 이미지에선 Pico보드로 나와있지만, W5100S-EVB-Pico로 컨트롤도 마찬가지로 가능하고, 이에 대한 설명도 나와있습니다.

이와 관련하여 W55RP20 + BEREMIZ 로 PLC + Ethernet 컨트롤이 쉽게 구현이 되지 않을까 하는 생각입니다. 

그에 따른 설명과 Tutorial 등을 명시해놨습니다. 자세한 내용은 아래 링크를 통해 참고 부탁드립니다.

https://gitlab.com/m10cube/m10/-/tree/master/PROJECTS/PLC/BEREMIZ?ref_type=heads

CODESYS

CODESYS는 MODBUS와 관련하여 PLC를 만들고, 프로그래밍하고, 실행까지 시킬수 있는 IDE + 런타임 구조의 플랫폼입니다. CODESYS로 테스트 툴을 만들고 PLC환경으로 주행등을 제어할 수 있는 프로젝트를 구상하여 테스트를 진행했습니다. MODBUS이다 보니 MASTER, SLAVE 잘 구분하여 진행한 모습입니다. 

사실 해당 프로젝트가 이 UCC의 메인이라고 생각합니다.

뒷면엔 Raspberry Pi Z가 장착되어 있는데, Z의 OS에서 CODESYS를 실행하고, 관련 데이터를 W5100-EVB-Pico가 보내는 것으로 보입니다. 

결론

해당 프로젝트는 거의 모든 기계 제품을 다룰 수 있는 제품을 구성하고자 한 것으로 보입니다. 
다양한 I2C, SPI, BUS등 프로토콜과 CNC, PLC, MODBUS등 다양한 환경에서 거의 모든 제품을 Ethernet으로 컨트롤 할 수 있는 좋은 기획을 가지고 프로젝트를 진행한 것으로 보입니다. 

눈여겨 봤던 점은 BEREMIZ 라는 PLC 관련 소프트웨어가 있었고, 해당 프로젝트는 W55RP20에 대입하여 조금 더 조사가 필요할 것으로 보입니다.