CANOpen 원격 모니터링 및 데이터 로깅

CANOpen 원격 모니터링 및 데이터 로깅

개요

CANOpen 네트워크에서 원격 모니터링과 데이터 로깅은 장치 상태를 실시간으로 감시하고, 문제 발생 시 신속하게 대응할 수 있도록 합니다. 이를 통해 장치의 유지보수 및 장애 예방이 가능하며, 산업 자동화 및 IoT 환경에서 중요한 역할을 합니다.

본 장에서는 STM32F429와 STM32CubeIDE 및 HAL을 활용하여 CANOpen 네트워크에서 원격 모니터링 및 데이터 로깅을 구현하는 방법을 다룹니다.

원격 모니터링 개념

원격 모니터링(Remote Monitoring)은 CANOpen 네트워크의 데이터를 외부 시스템에서 실시간으로 감시하는 기능을 의미합니다. 이를 통해 다음과 같은 기능을 수행할 수 있습니다.

• 장치 상태 및 센서 데이터 모니터링
• 오류 감지 및 경보 전송
• 실시간 데이터 시각화
• 유지보수 일정 관리

데이터 로깅 개념

데이터 로깅(Data Logging)은 CANOpen 네트워크에서 발생하는 데이터를 저장하여 분석하는 과정입니다. 이는 시스템 성능 평가, 문제 발생 시 원인 분석 및 장기적인 트렌드 파악에 유용합니다.

데이터 로깅 시스템의 주요 기능은 다음과 같습니다.

• CAN 메시지 기록 및 저장
• 데이터 압축 및 필터링
• 장기적인 데이터 분석 지원

원격 모니터링 시스템 구성

원격 모니터링 시스템은 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어집니다.

1. CANOpen 장치(STM32F429)

   • 센서 및 액추에이터 데이터 수집
   • CAN 메시지 송수신

2. 게이트웨이 장치(CAN-Ethernet, CAN-WiFi 모듈)

   • CAN 메시지를 TCP/IP 기반 네트워크로 변환
   • 클라우드 서버 또는 원격 데이터베이스와 연동

3. 클라우드 서버 또는 로컬 모니터링 시스템

   • 데이터 저장 및 시각화
   • 웹 대시보드 및 모바일 애플리케이션과 연동

STM32F429를 이용한 CANOpen 데이터 로깅 구현

STM32F429에서 CANOpen 데이터 로깅을 구현하기 위해 STM32CubeIDE와 HAL 라이브러리를 활용할 수 있습니다. 기본적인 구현 절차는 다음과 같습니다.

1. CANOpen 네트워크 설정

STM32CubeMX에서 CAN 인터페이스를 설정하고, CANOpen 스택을 구성합니다. 대표적인 CANOpen 스택으로 CANopenNode 또는 CANFestival을 사용할 수 있습니다.

2. 데이터 수집 및 저장

CAN 메시지를 수신하고 데이터 로깅을 수행하는 예제 코드는 다음과 같습니다.

#include "stm32f4xx_hal.h"
#include "can.h"

void CAN_Receive_Message(void) {
    CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;
    uint8_t RxData[8];

    if (HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan1, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData) == HAL_OK) {
        // 수신된 데이터를 SD 카드 또는 플래시 메모리에 저장
        Log_CAN_Message(RxHeader, RxData);
    }
}

void Log_CAN_Message(CAN_RxHeaderTypeDef header, uint8_t *data) {
    // 데이터 저장 로직 (예: 파일 시스템, EEPROM, 클라우드 전송 등)
}

3. 원격 전송을 위한 통신 모듈 연동

데이터를 원격으로 전송하기 위해 ESP8266 또는 Ethernet 모듈을 활용할 수 있습니다.

void Send_Data_Remotely(uint8_t *data, uint16_t length) {
    // WiFi 또는 Ethernet을 사용하여 클라우드 서버로 데이터 전송
}

데이터 시각화 및 모니터링

수집된 데이터를 웹 대시보드에서 실시간으로 확인할 수 있도록, MQTT 또는 HTTP 프로토콜을 사용하여 데이터를 전송할 수 있습니다.

예를 들어, MQTT를 이용하여 CAN 데이터 전송을 구현할 수 있습니다.

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    print("Connected with result code " + str(rc))
    client.subscribe("canopen/data")

def on_message(client, userdata, msg):
    print(msg.topic+" "+str(msg.payload))

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect("mqtt.example.com", 1883, 60)
client.loop_forever()

결론

본 장에서는 STM32F429를 활용한 CANOpen 네트워크의 원격 모니터링 및 데이터 로깅 방법을 설명하였습니다. 이를 통해 산업 자동화 및 IoT 시스템에서 실시간 데이터 감시 및 분석이 가능하며, 유지보수 비용 절감과 성능 향상에 기여할 수 있습니다. 향후 이를 확장하여 AI 기반 예측 유지보수 시스템과 연동할 수도 있습니다.