플라스틱 가공 장비들은 이미 상당한 수준의 자동화를 이루어냈다. 생산공정을 보다 효율적으로 만들기 위해, 플라스틱 산업 분야의 제조업체들은 전반적인 플랜트 효율성을 개선시켜 줄 솔루션을 찾아야만 한다.
여기에는 보조 빌딩과 미디어 제공 기능 및 플랜트 기반 시설 전체가 포함되어야 한다. B&R의 통합 자동화 기술은 시장에 나온 다른 어떤 시스템보다 더욱 확실하게 효율성을 개선시킬 수 있다.
B&R은 I/O 수준의 작업에서 부터 전체 플랜트의 공정 제어 시스템에 이르기까지 모두를 아우르는 시스템을 통해 싱글 몰드를 위한 완벽한 솔루션 캐스트를 제공한다. 이는 모든 자동화 요소에 대한 솔루션일 뿐만 아니라, 더욱 향상된 생산성을 위한 솔루션이다.
플라스틱 제품의 생산은 고속 사이클 타임을 통해 높은 수준으로 자동화 되어있다. 사출성형, 딥-드로잉, 압축성형 및 블로우 몰딩 등과 같은 다양한 제조기법들은 보다 빠른 속도와 정확성, 그리고 정확한 반복성을 필요로 한다.
설비 가동률 및 각 기계들의 가용성에 대한 정보로 액세스하는 것은 생산성 최적화에 필수요소이다. 이 데이터는 생산라인의 다양한 설비들을 조정하는데 필요한 토대가 된다. 설비의 높은 가동률은 최대한의 생산성을 확보하는데 중요하다. 컨디션 모니터링 솔루션을 통해 유지관리에 있어서 상당한 개선이 이루어질 수 있다.
품질을 높이고 비용을 낮춘 컨디션 모니터링
지속적인 컨디션 모니터링은 제품의 품질과 설비, 플랜트의 가동성을 증가시키며, 동시에 관리비용을 감소시킨다. B&R의 APROL EnMon 솔루션은 측정 데이터로부터 계산된 주요 상태 파라미터에 기반하여 진동 모니터링 및 분석을 제공한다.
각각의 설비들은 이미 완전히 자동화되어 있으며, 다음 목표는 개별적인 설비들뿐만 아니라 내부적인 물류 시스템 및 건물 관리 기술까지도 포함하는 플랜트 전체의 자동화 수준을 향상시키는 것이다. 이런 수준에서의 효율적인 자동화를 위해서는 전통적인 SCADA 시스템의 성능을 넘어서는 또 다른 시스템이 필요하다.
각각의 설비 컨트롤러들을 네트워크로 연결하여 그룹화하는 동시에 프로세스의 자율성을 훼손하지 않아야 한다. 추가적으로, 이렇게 네트워크화 된 시스템은 개별적으로 제어되는 디바이스들간에 프로세스상의 격차가 발생하지 않도록 반드시 센서와 액츄에이터를 직접적으로 제어하고 그에 따른 피드백을 받을 수 있어야 한다.
실제 에너지에 대한 소비를 나타내 주는 에너지 모니터링
에너지 소비가 최적화 되어야만 생산 비용도 최적화할 수 있다. 이를 위해서는 우선적으로 생산 프로세스 설비 및 플랜트와 관련된 에너지 비용들을 모두를 정확히 알아야 한다. B&R의 APROL EnMon 솔루션을 통해 플랜트 운영자들이 필요한 모든 에너지관련 데이터를 쉽게 얻을 수 있으며, 이를 종합적으로 분석하고 평가한 보고서를 생성이 가능하다.
각 설비들의 효율성을 비교하는 것이 첫 번째 단계이다. 하지만 그보다 어려운 것은 전체 생산라인과 플랜트 자체에 관한 데이터를 수집하는 것이다. 이 때, 생산 라인 및 플랜트 시설 전체에 걸친 복잡한 프로세스 데이터 수집 시스템이 요구되는데 B&R의 APROL PDA를 통해 가능하다.
자동차 생산시 적용되는 유압 라인을 제조하는 독일의 UNIWELL Rohrsysteme GmbH & Co KG사는 품질관리를 위해 APROL PDA를 사용한다. “생산 파라미터가 바뀔 경우 품질에 부정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라, 심지어는 돌이킬 수 없는 지경에 이르러서야 이를 알게 될 수도 있습니다.” 라고 UNIWELL의 기술담당 관리자인 Lutz Goldhammer씨는
말한다.
그는 이어서 “APROL을 통해 생산라인 전반에 걸친 프로세스 데이터를 수집하고, 그것을 자동화 프로세스에 적용한 이후로 설비들의 편차를 빠르게 교정하고, 필요시엔 생산을 전체적으로 중지시킬 수 있게 되었습니다.”라고 말했다.
각종시스템을 통합하는 POWERLINK POWERLINK를 통해 연결된 I/O모듈들은 센서 데이터를 직접적으로 수신할 수 있으며, 이로써 UNIWELL사는 생산의 모든 단계를 지속적으로 모니터링하고 필요 시에는 적절한 조치를 취함으로써 불필요한 비용을 줄일 수 있게 되었다.
단지 생산라인을 모니터링 하는 것에만 그치지 않고, 플랜트 전체와 그 보조 장치들까지 모두 모니터링 함으로써 높은 수준의 프로세스 최적화를 달성하였으며, 제조업체들은 생산 프로세스에 대해 필수적인 조정이 가능할 뿐만 아니라 모든 제품의 에너지 간의 균형을 상당히 개선시킬 수 있었다.
APROL 프로세스 컨트롤 시스템
APROL은 완벽한 공정 제어 시스템으로써, 그 종합적인 성능은 프로세스 데이터를 수집하는 것에 그치지 않고 관리자 레벨의 제어와 프로세스 시각화 작업을 포함하고 있다.
또한 현장 작업자 레벨에서 관리자 레벨에 이르기까지 동일한 사용환경 및 성능을 보여주는 프로세스 자동화의 이점을 누릴 수 있다. APROL은 가공 처리과정이든 생산이든, 어느 쪽을 특별히 지향하는 장비와 상관없이 모든 분야에 적용할 수 있다. 데이터베이스 인터페이스나 웹 인터페이스, 또는 OPC를 통해 통합된 기능들은 생산계획, 시뮬레이션 및 컨트롤 시스템의 데이터 교환을 지원한다.
관리자 레벨에서 현장까지의 공통적인 플랫폼
제조업체 및 모델과는 관계없이, 각 생산설비의 컨트롤러는 표준 필드버스 기술을 통해 네트워크에 직접 연결될 수 있다. 특히 B&R 컨트롤러를 활용하여 통합을 더욱 강화할 수 있다.
APROL 프로세스 컨트롤 시스템은 기계자동화에 사용되는 개발환경과 동일한 Automation Studio를 포함하고 있으며, 이를 통해 하드웨어와 필드버스 네트워크를 설정할 수 있다.
APROL시스템의 프로세스 데이터 수집 기능을 비롯하여, APROL에 통합되어 있는 다양한 엔지니어링 툴은 통일된 플랫폼을 제공함으로써 장비와 기반시설의 조율에 최적화된 효율성을 보여준다.
통합된 Safety 기술력
다른 분야들의 장비 제작과 마찬가지로, 플라스틱 산업도 모듈화 트랜드에 발맞추어 변하고 있다. 모듈방식의 장비를 구축하기 위해서는 버스기반의 safety 기술이 중요 핵심요소이다.
옵션방식의 장비 부품의 발전을 가능하게 하며 실제 운용 중에도 모듈을 교환할 수 있게 해주기 때문이다. 그 결과, 고정배선으로 연결된 safety 솔루션에 비하여 효율성 측면에서 상당한 이점을 갖게 되었다.
B&R은 완전하게 필드버스에 독립적인 openSAFETY 프로토콜을 사용하여 보안신호를 전송한다. “블랙 채널”의 원칙을 적용하여, openSAFETY는 어떠한 이더넷 시스템의 전송 레이어를 통해서라도 이어질 수 있다. 심지어 서로 다른 제어 시스템과 필드버스 시스템이 설치된 장비의 컴포넌트들도 쉽게 통합할 수 있다.
openSAFETY-플라스틱 가공 장비의 최선의 선택
여기, openSAFETY가 플라스틱 가공 장비를 위한 최선의 선택인 또 다른 이유가 있다. openSAFETY는 매우 빠른 응답 시간과 함께 고속의 동작에서도 최소한의 정지거리를 보장하기 때문이다.
또한 드라이브가 지능적으로 반응하도록 하여 갑작스런 정지 상황에서도 충격을 방지하고 긴급작동의 제어 및 신속한 재가동을 가능케 하며, 동시에 플랜트 작업자들의 안전을 완벽하게 보장한다.
예를 들어, 안전하게 제한된 속도와 같은 안전에 관한 리액션들은 개별적인 축뿐만이 아닌, 복잡한 키네마틱(운동학) 툴 센터 포인트에서도 구현이 가능하다.
플랜트 전반에 이르는 safety 커뮤니케이션
핸들링 유닛과 옵션 컴포넌트가 부착된 설비에서의 통합 safety 기술은 개별 설비들을 위한 솔루션으로 자리매김 하였다. 뿐만 아니라 근래에 플라스틱 제조업체들은 길게 이어진 일련의 생산라인 전반에 대하여 safe 커뮤니케이션을 제공하는 용도로도 통합 safety 기술을 사용하고 있다.
openSAFETY를 사용하면, 내부적으로 사용하고 있는 필드버스 기술에 상관없이 설비들을 네트워크로 그룹화하여 연결할 수 있다. 그로 인해 safety 관련동작에 대한 대응을 조정할 수 있으며, 또한 같은 생산라인에 다른 종류의 기계들을 사용할 때, 기계들이 제각기 응답함으로써 발생하게 되는 위험을 제거한다. 전체 생산라인이 하나의 safety 파라미터를 공유하게 되어 면적을 줄이고 부수적인 safety 장치에 소요되는 비용 역시 절약할 수 있다.
완벽한 시스템 – 완벽한 일관성
대다수의 사용자들은 이미 B&R의 APROL 공정 제어 시스템을 사용하여 플랜트 시스템을 완벽한 계층 구조의 중앙시스템으로 통합시켰다.
MATLAB/Simulink를 사용한 통합 시스템 시뮬레이션을 포함할 뿐만 아니라, 그 밖에도 APROL은 광범위한 기능들을 갖고 있으며, 모든 수준의 자동화를 일관성 있고 완전한 시스템으로 결합시킬 수 있다.
외부 시스템과 신호 소스의 직접적인 통합은 모든 방식의 접촉을 감안하여 설계되었기 때문에 사용기간 동안 시스템의 신뢰할만하고 효과적인 작업을 보장해 준다.©
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아이씨엔 매거진 2013년 12월호
