산업용 무선랜, 신뢰성으로 자동차 엔진 조립라인에 뛰어들다

산업 자동화 및 산업용 네트워크의 흐름이 변화하고 있다. 무선랜(Wireless LAN)이 산업에서의 화두로 부각되고 있는 것이다. 그 동안 무선랜(WLAN)은 네트워크 간섭과 신뢰성에서의 문제로 인해 산업에서의 적용이 배재되어 왔던 것이 사실이다. 그러나 산업의 어플리케이션 현장에 적합한 산업용 무선랜(Industrial WLAN)이 신뢰성을 확보, 다양한 현장에서 활발한 적용을 기대하고 있다. < 편집자 주>
고속의 데이터 전송율
높은 신뢰성
탁월한 유연성
이러한 특징은 농업 및 건설 기기용 디젤 엔진 부문 주요 제조업체가 산업용 무선 LAN을 채택하게 된 주요한 이유이다. 이는 신규 조립 라인의 섀시를 제어하여 배선 절감의 효과를 제공한다. 이 솔루션은 특히 저렴한 유지보수 비용, 확장 가능한 싱글 오버헤드 전기 레일을 통해 전체적으로 다운타임을 방지하여, 경영자의 관점에서도 이상적인 솔루션으로 입증되기에 충분하다.
디젤 엔진 조립라인에서의 산업용 무선랜
독일 파사우(Passau) 인근 Ruhnstorfan der Rott 소재 모터기업인 Hatz GmbH & CO. KG은 농업 기기 및 건설 기기용 공냉(air-cooled) 방식의 다양한 디젤 엔진을 생산하고 있다. 제조업체 최초로 개발된 수냉 방식의 디젤 엔진 W35 Topic은 추가로 어플리케이션의 범위를 확장시켰으며, 매우 가볍고 조용하고 컴팩트한 파워 유닛을 요구한다. 5.5 ~ 30.6 kW 전력 범위의 2, 3, 4개의 실린더형으로 출시된 파워 유닛들은 대형 트럭의 AC 유닛용 드라이브로도 사용 가능하다.
새로운 드라이브를 위한 혁신적인 조립 라인
새로운 엔진이 개발됨에 따라 신설 조립 라인도 혁신적으로 함께 개발되었다. 이때 플로어 장착형과 오버헤드 싱글 레일 시스템 중 어느 것을 사용할 것인가 하는 문제가 최초의 선택사항이었다. Hatz 사는 과감하게 오버 헤드 싱글 레일을 선택했다. 오버헤드 전기 레일이 유지보수가 손쉽고 깔끔한 설계를 특징으로 하고 있기 때문이다.
SI업체인 Astro Steuerungstechnik GmbH와 자동화 부문 우선 공급업체인 Siemens간의 긴밀한 협력 체계 속에, 다양한 대안들이 논의되었다. 그 결과 산업용 무선랜(IWLAN) 시스템에 의해 제어되는 오버헤드 싱글 레일이 최종 선정되었다.
Siemens의 Scalance W 컴포넌트 기반 솔루션의 데이터 전송 용량이 제품 선정에 결정적인 역할을 한 것이다. 견고하고 신뢰성 있는 Scalance W 컴포넌트에 힘입어, Astron 사는 적어도 95% 수준의 가용성을 보장할 수 있게 되었다. 통합 자동화 테크놀로지로 인해 Hatz사가 얻은 수익은 자사 직원 교육을 위한 시간과 비용을 절감하는 형태로 나타났다. 산업용 무선랜(WLAN)을 선정하게 된 또다른 배경으로는 간섭에 대한 높은 내성과 검증된 네트워크 신뢰성도 포함되었다.
유연하고 신뢰성 있는 네트워크
전체적으로 오버헤드 전기 레일 시스템은 외부와 내부 회로를 통틀어 총 30개의 어셈블리 스테이션으로 구성된다. 여기에는 또한 손상된 섀시를 따로 옮겨 놓을 수 있는 수리 라인이 있다. 1차 단계에서, 각각 850kg에 달하는 허용 중량을 가진 13개의 섀시들이 설치되었다. 모델에 따라 특화된 작업 흐름이 스캐너로 작업 지점에 등록되었으며, 산업용 네트워크인 Profibus를 통해 시스템 컨트롤러(Simatic S7-400)에 송신된다. Simatic OP 270 오퍼레이터 패널은 라인에 설치된 모든 섀시들을 실시간으로 모니터를 통해 적확히 보여준다.
중앙 액세스 포인트 Scalance W780은 오버헤드 레일 중앙에 설치되며, 레일 시스템의 총 연장이 최대15미터 떨어진 외곽지점까지도 정보를 송신한다. 신뢰성이 매우 높은 무선 연결을 위한 특수 안테나가 장착된 IWLAN-PB 링크는 섀시의 정션 박스(junction box)에 대응하는 휴대장치로 작동한다. 최대 데이터 처리량은 iPCF 전송 프로토콜, 즉 폴링 기반 방식(polling-based method)을 통해 보장된다. 이 방식으로는 액세스 포인트가 클라이언트의 전송 시간을 결정하여 안전하고 예측 가능한 응답 시간을 가능하게 한다. 뿐만 아니라, 플러그 연결이 모든 섀시 상에서 제공되어, 현장 운용을 위한 Simatic Operator Panel OP 77B와 연결된다. 액세스 포인트는 CP443 1 고급형 통신 프로세서를 사용하여 중앙 Simatic S7-400 컨트롤러에 연결된다.
이와 같은 구성에서는 분산형 컨트롤러가 개별 싱글 섀시에 대해 요구되지 않기 때문에, 엔지니어링, 커미셔닝 및 유지보수 등에서 상당한 비용 절감 효과가 나타난다. PLC(Programmable Logic Controller) 프로그램은 명확한 모듈형 구조를 갖추고 있다. 추가 섀시는 파라미터화가 간편한 기능 컴포넌트를 써서 시스템에 빠르고 손쉽게 통합될 수 있다.
물론, 산업용 무선랜(WLAN)을 통해 섀시와 무선 연결된 사용자들은 Simatic 솔루션이 제공하는 표준화되고 개방화된 국제 표준의 Profibus 진단 기능과도 통합된다. 휴대장치 사용자가 보내온 상태 메시지는 중앙 오퍼레이터 패널에서 확인할 수 있다. 이로써 공장 운전자는 신속히 해당 위치를 파악하여 오작동을 제거할 수 있게 됐다.
광범위한 IT기능과 데이터 보안 기능을 특징으로, Scalance 컴포넌트들은 무단 접속, 도청, 정보 유출 및 변조 등으로부터 네트워크를 보호한다. 소위 C-plug는 모든 Scalance 컴포넌트에 추가된 보안 기능을 말한다. 데이터 손실을 보호할 뿐만 아니라, 교체 부품의 교환과 커미셔닝을 간편하게 한다. 이와 같은 경우, C-plug는 별도의 구성이 불필요하며, 간편하게 다시 접속된다.
산업용 무선랜의 파워
Atron사와 Siemens의 협력으로 개발구축된 디젤 엔진 조립라인 자동화 솔루션은 납기 일정에 맞추어 완성되었다. 또한 Hatz사의 기대를 충분히 만족시켰다. 현재, 수냉 방식 W35 디젤 엔진 신설 조립 라인은 무난하고 안정적으로 작동되고 있다.
산업용 무선랜이 다양한 산업 분야에 뛰어들기 위해 워밍업 중에 있다. 모터 회전에 대응하여 작업과정에서 꼬임을 유발했던 배선을 완전 제거하고, 장거리 송수관 라인의 모니터링 및 수처리장, 빌딩, 터널 관리 등에서도 그 성능을 입증받았다.
이러한 산업용 무선랜 기술은 향후 5년내에 산업자동화 시장에서 가장 영향력 있는 핵심기술로 부각될 것으로 전망이다.
아이씨엔 매거진 2007년 11월호