[테마] Industry 4.0을 충족하는 자동화 시스템

PSS 4000 안전 PLC

스마트 공장과 Industry 4.0을 충족하는 안전 자동화 시스템인 필츠의 PSS 4000은 필츠의 독자적인 안전 제어 시스템을 기반으로 2개의 CPU를 통해 높은 신뢰성을 확보했다. 또한 모듈형 제품으로 시스템 구축과 제어가 간편하다.

두 개의 뇌, 빠르고 정확한 모니터링
필츠가 제공하는 안전자동화 솔루션은 말 그대로 안전과 자동화를 모두 만족하는 솔루션을 의미하며, 필츠의 안전 PLC인 PSS 4000으로 구현 가능합니다. 일반적인 자동화 제어장치인 PLC에 안전 기능을 강화한 것으로, 이는 일반 자동화 버전과 안전 버전으로 사용이 가능한 분산형 시스템이기 때문에 자동화와 안전이라는 수요를 모두 충족시킬 수 있습니다. PSS 4000의 특징은 필츠의 독자 기술인 순수 안전 제어 시스템 PSSuniversal을 기반으로 한다는 것.
이 시스템은 사람의 뇌에 해당하는 CPU가 두 개이다. 각 CPU가 따로 연산하여 그 값이 일치하는지 확인함으로써 소프트웨어 오류를 검출하고 하나의 CPU에 문제가 생겨도 안전기능을 유지할 수 있으며, 이로써 높은 신뢰성을 확보할 수 있습니다.
또한 PSS 4000은 중앙집중형 제어 시스템이 아니라 모듈식 시스템으로 되어 있습니다. 메카트로닉스 방식에 따라 레고 블록처럼 부분 부분을 확장해 나가는 방식입니다. 이렇게 사용자가 모듈식으로 프로그래밍한 것은 중앙집중식 프로젝트 환경에서도 사용할 수 있기 때문에 쉽고 편리하게 시스템을 구축, 제어할 수 있습니다.

새로운 방식의 자동화 시스템
제어 기능을 일관되게 배분할 수 있으므로 자동화 시스템 PSS 4000을 사용하여 기존 시스템보다 더 쉽고 유연하게 프로젝트를 구현할 수 있습니다. 이러한 효과는 상호 연결된 플랜트 뿐 아니라 독립 실행형 기계에도 적용됩니다.

기존 자동화
한 대의 중앙 제어 시스템으로 플랜트/기계를 감시합니다. 모든 신호가 이 제어 시스템을 통해 처리되고 모든 센서 및 액츄에이터가 이 제어 시스템에 연결됩니다. 분산형 I/O 모듈 덕분에 일부 I/O 기능을 주변 장치로 이전할 수 있으므로 센서 배선 길이가 줄어듭니다. 일반적으로 로컬 신호 처리는 수행되지 않습니다.

제어 기능의 일관된 배분
자동화 시스템에서 제어 기능이 주변 장치로 완전히 배분 및 이관됩니다. 제어 데이터, 자동안전장치 데이터 및 상태가 실시간 이더넷 SafetyNET p를 통해 교환되고 동기화됩니다. 따라서 제어 기능의 경우 각 프로그램 섹션이 처리되는 위치는 중요하지 않습니다. 중앙 제어 시스템 대신, Pilz의 자동화 시스템은 중앙 집중식 프로젝트 내에서 모듈식 사용자 프로그램을 제공합니다. 이로 인해 전체 프로젝트에 걸쳐서 간단하면서도 표준화된 관리가 가능합니다.

Pilz와 Industry 4.0
Pilz는 이미 Industry 4.0 및 미래 자동화를 위한 솔루션을 제공하고 있습니다. 이러한 솔루션은 분산 시스템의 주요 요구사항을 충족합니다. Pilz는 초창기부터 Industry 4.0에 적극적으로 참여해 왔습니다. Industry 4.0을 사용하는 경우, 모듈화, 네트워크 연결, 그리고 세부 기능으로 제어 기능 분산 등과 관련하여 해결해야 할 과제가 발생합니다. 자동화 시스템 PSS 4000 및 실시간 이더넷 SafetyNET p를 사용하여, Pilz는 모듈식 분산 가능한 접근 방식을 엄격히 추구하고 있습니다.
자동화 시스템 PSS 4000은 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소, 네트워크 장치 및 실시간 이더넷 간 최적의 상호 작용을 보장합니다. 이 시스템은 다양한 조합을 가능케하는 옵션을 제공하여 전형적인 자동화 시스템과의 차별을 이룹니다. 그 뿐 아니라, 다양한 산업 분야의 애플리케이션에서 그 가치가 입증되었습니다.

Industry 4.0 – 통합된 산업
모든 통신이 분산화되면 통신 보안에 대한 요구가 높아집니다. 안전 및 보안은 엔지니어링 공정의 표준화 및 절차 측면에서 유사한 관계를 가지고 있습니다. Pilz는 기계류 안전 및 자동화 분야에서 얻은 경험을 활용하여 이러한 문제를 해결해 왔습니다.
Pilz 최신 제어 기능은 분산 및 개체 지향성에 맞게 설계되었으며, 센서와 작동기는 일종의 인공지능을 갖추고 있습니다. 이러한 상황을 고려해서 메카트로닉 접근 방식에 대해 살펴 보겠습니다. 여기에 담긴 철학은 기계 개발 공정에 포함되는 모든 분야, 즉 기계 역학, 자동화 기술 및 정보 기술을 보편적인 방식으로 통합한다는 것입니다. 이러한 방식으로 플랜트는 관리가 가능한, 독립적으로 작동하는 유닛으로 나눠질 수 있습니다. 메카트로닉 접근 방식은 개별 메카트로닉 모듈로 “전환”하기 위한 제어 기능도 요구합니다.
Industry 4.0은 다양한 사람, IT 시스템, 자동화 구성품 및 기계를 포함하는 네트워크로 연결된 고도의 시스템 구조를 가능하게 합니다. 모듈화, 네트워킹 외에 세부 기능으로 제어 기능 분산 등과 같은 새로운 도전 과제도 제시합니다.

엄격한 유럽기준으로 검증된 신뢰성
물론 이러한 기능만큼 중요한 것은 기능에 대한 신뢰성입니다. PSS 4000의 신뢰성은 엄격한 유럽 안전 등급으로 증명되는데, PSS 4000은 PL(Performance Level)이라는 성능 등급에서 가장 높은 e등급을 받았고, 안전 무결성 등급인 SIL(Safety Integrity Level)의 3등급을 인정 받았습니다. 이로써 기술의 신뢰성이 높은 안전 등급으로 검증된 것입니다.
PSS 4000은 이러한 독자적인 기술력과 신뢰성을 인정 받아 세계적으로 도입돼 있습니다. 조선, 항공, 철강, 건축 등 그 분야도 다양하며, 우리나라에서는 반도체, 디스플레이 분야에서 보편적으로 적용하고 있습니다. 하지만 자동차 제조분야, 제철소 등은 여전히 취약하며, 앞으로 취약 분야를 포함하여 전 제조 분야에 이와 같은 솔루션의 도입이 시급합니다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr