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세계기록 : 400μs로 728개 축 제어

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브루크너 사(Bruckner Maschinenbau GmbH & Co. KG)에서 생산하는 LISIM® 라인은 700개가 넘는 클립들이 장비를 통해 플라스틱 필름을 당기는 동시에 기계와 상호 기계 방향으로 재료를 늘린다.

클립들은 자기 부상 열차의 철도 차량 처럼 자기장에 의해 당겨질 수 있다. 728개의 권선이 적용된 리니어 모터는 이것을 가능케하는 이동 자기장을 생성한다. 최근 모션 제어에서는 파워링크(POWERLINK)를 통해 동기화되는 B&R의 ACOPOS 드라이브가 적용되었다.

B&R 기술의 적용을 통해 킴가우(Chiemgau)를 연고로 하는 이 장비 제조 업체는 드라이브 장비에 대한 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 사이클 타임을 상당히 단축시키고, 하드웨어 및 소프트웨어의 유지 보수를 단순화시킴으로써 어느 때는 적용할 수 있는 솔루션을 통해 독자적인 드라이브와 버스 기술을 대체할 수 있었다.

수백개의 클립들은 연속적인 스트레칭 시스템 LISIM으로 구동되는 리니어 모터를 통해 두 개의 고리 모양의 대칭되는 철도 라인 상에서 최대에서 6.6m/s까지 빠른 속도로 진행된다.

클립들은 압출기 및 주조 롤러를 통해 생산된 플라스틱 필름을 쥐고 그립의 양쪽 끝 가장자리를 따라 속도를 증가시키는 동시에 장비를 통해 당기고서 장비 방향으로 필름을 늘린다.

레일은 평행하게 있지 않는 대신 그것들 사이의 거리는 라인의 길이에 따라 증가하며 이것은 아무런 긁힘 없이 장비를 향해 수직 방향으로 연속적으로 늘어난다. 이러한 연장 과정 동안에 필름은 오븐으로 전달된다.

높은 온도는 분자 구조를 경화시키고, 수축과 같이 늘어지는 성질에 영향을 미치는 필름의 물리적 속성에 결정적인 역할을 한다. 늘리는 과정이 끝나고서 클립들은 필름을 놓고 시스템의 처음으로 돌아간다. 선반은 불필요한 가장자리를 제거한 뒤 그것을 감아 올린 시스템으로 부터 필름을 전송한다.

단지 몇 개의 클립들만이 실제로 구동되는데, 구동되지 않는 수백개의 클립들은 힘을 분산시켜 늘어지는 것으로 부터 필름을 보호한다. 구동되는 클립들은 리니어 모터의 보조 측면(로터)로 설계되었고 마찰 표면 상에 영구 자석을 갖추고 있다.

리니어 모터는 마찰 표면 상에 있는 영구 자석의 위,아래 대칭으로 위치한 주요 요소들을 통해 힘의 분포를 향상시키고자 분리된다. 각 영역에 오직 하나의 전원 공급된 클립이 위치하도록 권선은 서로 다른 길이의 영역에 있는 레일을 따라 분배된다.

개별적으로 제어되는 728개의 권선(windings)

각 지역은 인버터를 통해 개별적으로 제어된다. 브루크너 사의 새로운 LISIM® 시스템은 B&R 드라이브 기술과 관련이 있다. 약 65m 길이의 장비를 따라 인가되는 728개 구역을 위한 전원은 파워링크를 통해 동기화되는 B&R의 ACOPOS 드라이브 장치들로 부터 14개의 전원 공급 모듈과 384개의 단일 및 이중 인버터 모듈을 통해 공급된다. 구역의 길이가 길수록 더 많은 전력이 공급되어야하기 때문에, 5 kW 급 중에서도 2.6 A에서 22 A에 이르는 드라이브가 사용되어야 한다.

브루크너 사의 자동화 개발부장인 전기공학자 귄터 외들(Günter Oedl)씨는 “이 장비의 컨셉은 이미 15년전 개발되어 리니어 모터를 기반으로 하고 있지만, 여전히 최신식 기술이기 때문에 특수 필름을 위한 표장 및 평면 판넬 디스플레이 산업 분야의 급격한 수요 증가로 인하여 새로운 르네상스 시기를 맞이하고 있습니다.

하지만 우리가 지금까지 사용해온 드라이브 기술은 점차 노후화 되가고 있습니다.” 라고 B&R 시스템으로 전환한 이유에 대해서 말했다. “새로운 개발은 어려울 뿐만 아니라 많은 비용이 필요하기 때문에 전용 버스를 이용하여 특수하게 개발되었습니다.”

파워링크가 결합된 ACOPOS 모듈을 사용함으로써 기계 제조 업체는 비용면에 있어서 효율적이고 표준화된 솔루션을 통해 자체 제품들을 대체가 가능하게 되었다. 이러한 표준 솔루션의 추가 개발이 필요한 것은 물론이고 모든 사용자에 의해 축적되어져야 한다.

파워링크를 통한 정확한 동기화

“파워링크는 수백가지 네트워크 어드레스와 높은 데이터 처리량을 동시에 제공함으로써 정확한 동기화 모션을 가능케 합니다. 또한 우리는 사이클 타임을 400μs 수준으로 상당히 줄일 수 있었습니다. 다른 한편으로는, 드라이브에서 중앙 드라이브 제어장치로 대량의 소프트웨어를 전송하는 것이 가능하게 되었습니다.” 라고 귄터 외들 씨가 설명한다. “이것을 통해 소프트웨어의 서비스 및 유지보수가 상당히 간편해졌습니다.”

시스템 내 398개의 모든 ACOPOS 모듈(파워서플라이 모듈 및 인버터)들은 12개의 산업용 컴퓨터인 APC810에 의해 동기화 된다. 이들은 13개 이상 모듈을 제어하기 위한 3개의 파워링크 카드를 갖추고 있다. 이 산업용 컴퓨터들은 각각 다른 파워링크 카드를 사용함으로써 서로 통신을 할 수 있고 또한 브루크너 모션 제어 소프트웨어를 구동시키는 고사양의 APC810와도 통신이 가능하다. 예를 들어 오븐을 제어하기 위한 플렌트 제어 시스템은 프로피버스(PROFIBUS) 인터페이스를 사용하여 B&R 산업용 컴퓨터와 연결된다.

사내 전기공학 개발 부서장의 확인을 통해 파워링크의 짧은 사이클 타임과 최소한의 지터(jitter)는 브루크너 사의 기술력을 향상켰다. “각 개별 구역들은 아주 균일하게 그룹화되어 어플리케이션에서 규정된 에러 오차 범위를 밀리 세컨 단위 이하로 상당히 줄일 수 있습니다.”

장비 제조사를 위한 이점은 파워링크가 사설 버스 시스템이 아니므로 개방형 소스 솔로션으로써 수많은 생산자들에 의해 지원이 가능하다. 따라서 수많은 솔루션이 폭넓게 사용 가능하며 전문적인 진단 툴 역시 포함되어있다.

공간 및 에너지 절감

귄터 외들 씨가 언급한 바와 같이 브루크너 상의 관리자들은 폭넓은 ACOPOS 시리즈 제품군 뿐만 아니라 두 개의 축을 제어하거나 하나의 인버터로 와인딩 작업을 할 수 있는 것에 큰 감명을 받았다. “728 개의 인버터 모듈로 작동하는 것이 아니라 그보다 적은 398 개로도 충분한 효율성을 보장하기 때문에 이것은 분명히 비용 뿐만 아니라 소요 공간을 줄일 수 있게 되었습니다.”

브루크너 관리자들은 또한 냉각 기술에도 큰 관심을 보였다. 브루크너 기술 관리자는 기체를 냉각하는데 있어 제 시간 안에 필터를 교체하지 못하거나 제거하지 못할 경우 상당한 위험을 초래할 수 있다고 경고한다.

“이것이 바로 콜드 플레이트 냉각 방식(cold plate cooling)을 사용하고자 하는 이유입니다. B&R은 사전 논의 및 뛰어난 솔루션을 통해 매우 훌륭한 기술 지원을 제공해 주었습니다.” 프로젝트가 끝난 후라도, B&R은 매우 성실히 서비스에 대한 대응을 한다. B&R은 오스트리아 에겔스버그에 있는 본사의 자체 연구소에서 전체가 똑같은 시스템을 구비하여 함께 연구 활동을 해나가고 있다.

이러한 B&R의 연구환경과 ACOPOS 인버터에 대한 전폭적인 지원은 B&R 드라이브 기술을 선택하는데 큰 영향을 미쳤다. 이 장비들은 열전도성 페이스트(heat-conductive paste)를 필요로하지 않는다. 귄터 외들 씨는 “서비스 상황 시 전에는 인버터를 교체하는데 한시간이 소요되었지만, 지금은 30분이면 교체가 가능합니다.”라고 말했다.

그러나 그것만으로는 충분치 않다. : 콜드 플레이트(cold plate)가 사용된 드라이브를 위해서는 열은 물 또는 기름의 도움으로 보다 효과적으로 캐비넷으로 부터 전달되어야 한다. 순간적으로 발생하는 높은 온도와 같이 발생하는 큰 폭의 온도 변화는 사전에 예방될 수 있고, 이는 전자부품의 수명을 연장시킨다. 만약 냉각제가 기존 냉각 시스템으로 유입된다면, 기존 냉각 방식 보다 더 높은 전체 효율성을 달성할 수 있다.

높은 효율성과 강한 내구성을 위한 센서가 없는 폐루프 제어(Closed loop control)

권선에 적용되는 개루프 제어에서 부터 폐루프제어에 이르기까지, 이러한 시스템 변경은 에너지 절약에 있어 상당한 효과를 가져왔다. 이러한 목적을 위해 브루크너 사는 센서를 오븐 근처에 장착할 수 없기 때문에 센서를 사용하지 않는 방법을 추구한다. “센서 없이 제어가 가능한 시스템 덕분에, 우리는 각 시스템당 100 ~ 150 kW 씩 소모되는 전력을 줄일 수 있었습니다.” 라고 귄터 외들 씨는 말했다.

이러한 제어 시스템을 사용함으로써 얻은 또다른 긍정적인 부분은 기존의 제동력이 약한 자기장 샤프트 메스 시스템(magnetic shaft mass system)에 비해 보다 완벽하게 제동될 수 있다는 것이다. 따라서 센서가 없는 장비 제어는 생산 중에 발생하는 변동이나 필름의 구겨짐과 같은 예상치 못한 외란에도 충분히 대응할 수 있다. 브루크너의 기술 관리자는 “센서가 없는 폐루프 제어의 장점은 완벽합니다. 우리는 앞으로도 B&R의 이상적인 솔루션을 사용할 수 있다는 사실을 환영하는 바입니다.”라고 결론지었다.

업체명: 브루크너
산업분야: 플라스틱
직원수: 약 400 명
지역: 독일 시그도르프
www.brueckner.com

< 마지막페이지 우측 박스 기사>

유럽 투어를 성공적으로 마친 POWERLINK 및 파트너사들

약 1,000명의 기계, 공장, 시스템 및 부품 설계기사들이 유럽 5개국의 11개 장소에서 개최된 European Industrial Ethernet Conferences 2011에 참석하였다.

B&R, Stäubli, Cognex, ASCO Numatics와 Ethernet POWERLINK Standardization Group (EPSG)이 공동으로 준비한 마지막 컨퍼런스가 2011년 11월 16일에 개최되었다. 산업용 로봇, 영상 처리, 액체 및 제어 기술 간의 통합된 상호작용이 얼마나 안정적이며 견고한지에 초점이 맞춰진 정보는, 자동화 성능을 크게 향상시키며 새로운 가능성을 열 수 있게 해 준다.

EPSG chairman인 Stefan Schönegger씨는, 성능 개선 및 비용 절감에 영향을 주는 POWERLINK 및 openSAFETY의 잠재력에 대해 강조했다. 각 회사 대표들은 종합 솔루션 형성을 위해 산업 자동화의 핵심 기술을 통합하는데 POWERLINK가 어떻게 사용되는지 프레젠테이션과 전시품으로 보여주었다.

Institute of Assembly Machinery 및 뮌헨 공대(TU Munich) 경영학과 출신인 Stefan Krug씨와 같은 독자적 전문가에 의한 Plug & Produce 로봇 공장 관련 프레젠테이션, Innotec GmbH의 Peter Wratil 박사가 준비한 새로운 기계 다이렉트 구현 방법 및 이들의 부차적 기준에 관한 프레젠테이션이 특히 인상깊게 전달되었다.

아이씨엔 매거진 2012년 03월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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