SCADA 시스템 테스트를 위한 컨트롤러 소프트웨어 에뮬레이션
감시 제어 및 데이터 수집(SCADA) 시스템 소프트웨어 개발은 장치, 센서, 컨트롤러 간의 상호작용을 철저히 검증해야 합니다. 기존의 스위치와 하중 셀이 포함된 물리적 시운전 패널은 기본 시나리오를 시뮬레이션할 수 있었지만, 무게 한계(최대 30kg)로 인해 병렬 처리를 완전히 재현할 수 없었습니다. 델파이를 활용한 소프트웨어 에뮬레이션으로 전환함으로써 이러한 제약을 극복하고, Modbus RTU 통신과 입력/출력 모듈 동작을 정밀하게 시뮬레이션할 수 있게 되었습니다.
에뮬레이터는 디바이스 구성 도구로 설계되어 사용자가 컨트롤러를 추가하고 RS-485 주소를 할당하며 입력/출력을 매핑할 수 있습니다. 모든 장비 버전을 지원하며, 통신 장애를 시뮬레이션하기 위한 긴급 정지 버튼도 포함됩니다.
에뮬레이터 아키텍처
주 에뮬레이터 창에는 상태 표시기와 함께 장치 목록이 표시됩니다. 무게 측정 컨트롤러의 경우 다음과 같은 기능이 제공됩니다:
- 물리적 제약 없이 무게를 조절할 수 있는 슬라이더.
- 수동 파라미터 설정 및 상태 전환.
- 랜덤 무게 증가를 포함한 수동/자동 모드 전환 기능으로 현실적인 배치 테스트 가능.
I/O 모듈은 수동 입력/출력 전환을 가능하게 하며, 자동 모드에서는 실제 재료 분량 조절(시멘트, 골재, 물)을 시뮬레이션합니다.
핵심 애플리케이션과의 통합은 최소화되었습니다. 컴파일러 지시어 $IF Emulate=True는 ComPort.Write 호출을 Emulator.Send로 리디렉션합니다.
{$IF Emulate=True}
Emulator.Send(EmulData, FWaitingTime);
{$ELSE}
ComPort.Write(OutDIOM, 11, @InDIOM, 8);
ComPort.Wait(FWaitingTime);
{$IFEND}변경 사항은 통신 모듈에만 국한되며, Modbus RTU 명령은 그대로 유지되고 응답은 반드시 사양을 준수합니다.
통신 및 명령 큐
통신은 여러 큐를 통해 병렬성을 가능하게 하는 '명령' 패턴을 따릅니다:
- 컨트롤러 상태의 지속적인 읽기 (대기 중에도 계속).
- I/O 모듈의 입력/출력 읽기 (모니터링 목적).
- 명령 전송 (최고 우선순위: 배치 시작, 모터 작동).
지속적인 흐름이 큐를 관리합니다. 읽기 큐는 임계값까지 채워지고, 고우선순위 운영자 명령은 앞부분에 삽입됩니다. 현재 및 예상되는 장치 상태에 따라 명령이 동적으로 생성됩니다.
예시: 콘크리트 공장에서는 세 개 이상의 배치 작업이 동시에 진행됩니다 (설정, 무게 할당, 시작). 시멘트 공장에서는 각 새로운 명령 전에 순차적인 상태 확인이 이루어집니다.
통신이 끊기면 큐 표시기가 빨간색으로 변합니다. 10개의 I/O 모듈(각 요청당 20ms)에서 발생하는 지연은 약 400ms의 사이클에 더해져 컨트롤러 풀링을 포함해 총 약 1초 응답 시간이 됩니다. 이는 UI에 반영되어 오류 경고가 잘못 발생하지 않도록 합니다.
소프트웨어 에뮬레이션의 장점
- 완전한 시나리오 시뮬레이션: 실패, 마찰, 병렬 배치 등 물리적 하드웨어 없이도 가능.
- 구성 저장/불러오기: 특정 공장에 맞춘 설정을 쉽게 관리.
- 확장성: 새 장비 추가는 Modbus 및 컨트롤러 사양 준수만으로 충분.
- 빠른 시운전: 현장에서 예측 불가능한 오류 감소.
에뮬레이터는 구형 윈도우 XP/7 애플리케이션에서도 실행되며, 다운타임 없이 복잡한 프로세스 테스트가 가능합니다.
핵심 요약
- 에뮬레이션은 Modbus RTU 정확도를 유지하며 핵심 코드 변경 최소화.
- 자동 모드는 현실적인 테스트 조건을 위해 랜덤 분량 조절 포함.
- 다중 명령 큐로 블로킹 없이 병렬 실행 가능.
- 단순성: 프로토콜 및 장치 문서 이해 후 바로 학습 가능.
- 비용 절감: 물리적 패널 필요 없음, 개발 및 디버깅 속도 향상.
— Editorial Team
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