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필드 네트워크를 위한 AS-Interface 애플리케이션(2)

제조 자동화의 고도화에서 말초 신경계에 해당하는 최하위 필드 레벨에서의 개방형 네트워크인 AS-Interface 통신은 1994년 실용화된 이후 수백만개의 AS-I 디바이스들이 설치되어 검증받았고, 2000년 IEC 표준 인증 및 2006년 KS 표준으로 고시됐다.

1994년 도입된 이래, AS-Interface라고도 알려진 액추에이터/센서 인터페이스 (Actuator / Sensor Interface)는 최하층 필드 레벨에서 폭넓게 쓰이는 버스 시스템이 되어, 이진 단말장치 네트워킹, 센서, 액추에이터 등은 물론, 자동화 부문의 아날로그 센서에도 사용되고 있다. 따라서, 이것은 산업 자동화에 쓰이는 여타의 필드버스 시스템으로는 통상 합리적인 비용으로 네트워크화 하기 어려운 분야에도 적용이 가능하다.

사례 4. 자동차 부품을 위한 조립 시스템

Horbiger-Origa의 승용차 냉각 시스템 부품조립에서의 AS-Interface 적용 사례

AS-Interface 액추에이터-센서 인터페이스를 사용하여 승용차 냉각 시스템 부품조립을 위한 회전 인덱스 테이블 장착 조립 시스템의 제어를 구현한다.

쌍방향 드라이브 유닛 외에도 그리퍼와 쇼트-스트로크 실린더와 같은 추가적인 공압 컴포넌트들이 에어박스를 이용한 시스템에 통합되어 있다.

총 10개의 쌍방향 드라이브 유닛과 추가적인 20개의 공압식 액추에이터들(에어박스 시스템)이 AS-Interface 버스가 제어하는 조립 시스템 내에서 함께 작동한다.

이점

* 설치 및 조립 작업 감소

* 기계 제작 시간 단축

* 용이한 문제 해결 방식으로 유지보수 향상

* 완벽한 설치를 통한 공간 절약

* 특수 기계 제작을 위한 고도의 유연성

사례 5. 호주 인쇄 회사의 잉크 이송 시스템을 위한 자동 윤활 시스템

Murrelektronik GmbH에서 제조한 AS-Interface 밸브 커넥터를 이용한 Lincoln GmbH의 AS-Interface 애플리케이션

Lincoln GmbH는 자동 윤활 시스템을 공급하는 주요 업체이다. 이 호주 회사는 인쇄기의 잉크 이송 시스템을 위한 중앙 윤활 시스템의 효율성을 증가시키기 위해 구식 압축 공기식 윤활 시스템을 유압식 밸브 기반의 단일 및 이중 고압력 시스템으로 대체하였다. 이 대체 작업을 위해 Murrelektronik GmbH가 제조한 밸브 커넥터가 선택되었다.

이점
기존의 공압식 밸브로 가능한 최대 압력은 100bar에 불과했다. 그러나 이제 유압식 밸브를 사용하여 최대 250bar까지의 압력도 가능하다. 이것은 윤활 스테이션을 삽입하지 않고서도 추가로 시스템을 확장시킬 수 있음을 의미한다.

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* 유압식 밸브는 공압 밸브에 비해 더 비용절감적이다.

* 고비용의 압축 공기 공급 장치가 필요 없다.

* 더 많은 윤활유를 더 먼 거리까지 이송시킬 수 있다.

* AS-Interface와 파워 라인을 사용할 수 있다.

* AS-Interface 밸브 커넥터를 유압식 밸브와 함께 사용함으로써 유연성이 더 높아졌다.

* 더 이상 공기 공급에 의존할 필요가 없으며, AS-Interface와 외부 전압 공급을 위한 연결 케이블을 AS-Interface 밸브 커넥터로 라우팅하기만 하면 된다.

* 리피터를 사용하여 최대 300m까지 시스템을 연장시킬 수 있다.

* 시스템 구성에 따라 15개에서 20개의 밸브 커넥터가 사용된다.

* 각 AS-Interface 밸브 커넥터마다 하나의 출력점과 하나 또는 두 개의 입력점이 사용된다.

사례 6. Waldkirch, Sick의 완전 자동화된 하이 베이 저장 시설을 갖춘 물류 센터

배경
유통망의 확장과 이전의 결과 Waldkirch에 위치한 Sick의 물류 센터의 수동식 저장 시설은 그 한계 용량을 넘어섰다. 그 결과, Sick는 더 많은 수용력과 더 빠른 회전율을 위한 솔루션을 찾게 되었다.

문제 해결을 위한 시스템 컨셉
이 문제 해결을 위해 Viastore가 만든 창고 시스템이 선택되었다. Viastore는 창고 및 유통 관련 제품을 생산하는 전 세계적인 유망 업체이다.

Viastore 시스템은 다음의 컴포넌트로 구성된다.

* Viaspeed를 사용한 자동 소형부품 저장소(AKL)의 6개의 통로

* Viapal을 사용한 하이 베이 저장소(HRL)의 3개의 통로

시스템은 제품을 작업자에게로 자동 운반할 수 있다.

솔루션 설명
* Siemens S7-400이 AKL과 HRL 구역을 제어한다.

* AKL의 경우 4개의 AS-Interface PROFIBUS IP20 게이트웨이(듀얼 마스터, ASIM32320)가 PROFIBUS를 통해 S7-400에 연결된다.

* HRL의 경우, 2개의 AS-Interface PROFIBUS IP20 게이트웨이(듀얼 마스터, ASIM32320)가 PROFIBUS를 통해 S78-400에 연결된다.

* 총 105개의 AS-Interface 모듈 (qty. 65 4I, qty. 25 2I/2O)이 250개의 센서를 통해 연결된다. 총 길이 1500m의 황색 플랫 케이블이 사용된다.

총 1332개의 센서 (광전자식, 유도성)가 사용된다. 또한 사일로용으로 S7-300 컨트롤러 6대가 사용되고, 통로 트럭당 하나의 IPC가 사용된다.

제어 시스템과의 연결
센서 신호는 AS-Interface를 통해 수집되고 신호 처리를 위해 PROFIBUS를 통해 호스트 컨트롤러로 전송된다. 모터 드라이브는 AS-Interface를 통해 시동된다. 상태 (ON/OFF)는 AS-Interface를 통해 컨트롤러로 보고된다.

사례 7. AS-Interface로 핑거 조인팅 라인의 설치 시간을 감소시킨 사례

Hannover 부근 Alfeld의 GreCon Dimter Holzoptimierung은 핑거 조인팅 라인 분야에서 선두를 달리는 회사이다. 이 Weinig Group 회사는 반자동화 기반 시스템에서부터 완전 자동화 밀링 시스템까지 폭넓은 제품 라인을 보유하고 있다.

AS-Interface를 사용한, 다양한 센서와 액추에이터의 지능형 네트워킹을 통해 기계의 설치 시간이 거의 60% 가량 단축되었다.

GreCon Dimter 회사는 매년 약 100개의 핑거 조인팅 라인을 전 세계에 판매한다. 새롭게 개발된 Combipact에서 목판들은 하나의 패키지 단위로, 포지셔닝 유닛에 의해 형삭 테이블에 올려져서 고정된 후 절삭된다. Combipact는 이중 형삭 유닛으로 구성되어 있기 때문에 패키지는 종료 지점에서 풀려지고 반대편 절삭측으로 이송된다. 그 후 배열과 진동을 거치고 고정된 다음 절삭되고 부착된다.

그 후 목판 패키지는 수동으로 혹은 완전 자동식으로 분리된다. 분리된 개별 목판들은 길이에 맞춰 절단되고 합판으로 압축된다.

완전 자동화된 이 목재 가공 공정에는 수많은 센서와 액추에이터 신호가 수반된다. GreCon은 기존의 신호 네트워킹 식의 중앙 시스템 구조로는 이러한 공정을 수행할 수 없다고 판단했다. 현재 신호는 입출력 필드 모듈을 통해 AS-Interface 버스 시스템에서 국지적으로 수집되고 상호 네트워크화된다.

이 구조는 예를 들어 프레스 가공에서 엄청난 절감 효과를 가져왔다.

소요 시간이 14시간에서 6시간으로 무려 약 60% 감소했기 때문이다.

그러나 GreCon에서 자동화 기술의 분산화는 입출력 주변 장치로 끝나지 않는다. AS-Interface에 사용된 Siemens의 분산형 모터 스타터가 컨베이어 벨트 위의 여러 대의 1kW 모터를 구동한다. 모든 스타터들은 파워 버스를 통해 중단 없이 전원을 공급 받으므로, 모터 스타터에 연결되던 많은 전선이 필요 없어지고 그에 따라 설치 시간도 감소된다.

간단한 설치
고객에 의한 최종 점검을 위해 시스템은 Alfeld의 설비에서 조립되고, 형삭과 프레스 각 섹션은 개별적으로 점검된다. AS-Interface 시스템의 전형적인 특징인 간단한 구조와 오류 없는 설치로 인해, 시스템은 설비에서 단 시간에 조립 해체될 수 있으며, 그 후 고객의 설비에서 재조립되고 시운전될 수 있다.

미래 유망주: 통합 안전 시스템
현재 밀링과 프레싱 운전에서 사람과 기계의 안전을 보장하기 위해 전통적으로 배선된 보호 릴레이, 안전 게이트, light curtain이 사용되고 있다. 이것은 버스 방식의 신호 획득이 시스템 전체에서 일관적으로 유지될 수 없다는 것을 의미한다. 그러나 한편 표준 데이터와 안전 데이터 모두가 동일한 AS-Interface 라인 상에서 최고 안전 분류 4까지 전송될 수 있으므로, 미래에는 안전 스위치로부터의 신호가 안전한 AS-Interface 모듈 상의 안전 입력점을 통해 획득되고, ASInterface를 거쳐 전송되며 안전 모니터에 의해 모니터링될 것으로 예측된다. 그 결과 별도의 인터페이스가 필요 없고 통일된 엔지니어링이 가능하므로 시스템은 더 경제적으로 설계될 수 있을 것이다.

아이씨엔 매거진 2008년 12월호

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