제9편 AS-interface 통신기술, 자동화 부문의 안전

애플리케이션(1)

이번 장에서는 포장 기계를 예로, AS-Interface Safety at Work 컴포넌트들을 사용하는 애플리케이션 사례들을 알라보고자 한다.

비상 정지(emergency-stop), 인간과 기계의 안전을 보장하는 기능

문제 설명:
비상 정지 장비는 다른 모든 기능들에 앞서 우선권을 지녀야 한다. 위험 상태를 야기할 수 있는 기계 드라이브로의 전원 공급은 위험이 심화되지 않도록 최대한 신속하게 차단되어야 한다. 드라이브들의 리셋으로 인해 반드시 재시동할 필요는 없다.

비상 조치는 감전사 내지 전기로 인한 여타의 위험이 발생할 가능성이 있는 경우, 설비의 전체 또는 일부에 대해 전원 공급을 차단하도록 고안된 것이다 (EN 60204-1 부속서 D 참조)

비상 정지는 카테고리 0 내지 카테고리 1의 정지 상태로 작동해야 한다(EN 60204-1 참조). 이들 정지 카테고리는 다음과 같이 기술될 수 있다:

정지 카테고리 0:
기계 드라이브 컴포넌트 전원을 즉시 차단함으로써 별도의 제어방법을 쓰지 않는 운전정지.

정지 카테고리 1:
제어방식 운전정지; 일단 정지상태에 도달하면 전원 공급이 차단된다.
비상 상황에서 전원차단은 아래와 같은 경우 실행되어야 한다.

a) 일정 거리 내지 차단벽을 두어야 직접적인 접촉을 예방할 때
b) 전력으로 인한 기타 위험 또는 손상 가능성이 있을 때

결론:
이는 위험 분석 결과, 사고 위험이 있는 곳에는 반드시 비상 정지 스위치가 설치되어야 함을 의미하며, 따라서 즉각적이고도 포괄적인 전원 차단을 요구한다.

솔루션 접근방식

AS-Interface 내의 비상 정지 신호를 위해서는, 하나 또는 두 개의 스위칭 요소를 갖춘 디바이스들이 사용되어야 한다. 스위칭 요소의 수는, 무엇보다 위험 분석으로 판명된 제어 시스템 카테고리에 따라 좌우된다.
보기에서는, 비상 정지 스위치는 플랜트 전체의 운전을 정지시키기 위해 설치되었다. 이를 구현하는 데서, 비상 정지 스위치는 사전 정의된 안전 회로에 비상 정지 요소로 통합되었다. 두 가지 안전 회로들, 즉“cage”및“linkage”방식의 회로는 해당 기계에서 정의되었다. 이들은 다양한 영역의 기계 운전을 정지시키는 데 사용될 수 있다. 비상 정지 스위치가 활성화되면, 기계에 장착된 기존의 모든 드라이브들이 정지된다 (컨베이어용 모터, 공급 및 제거 컨베이어 간의 크로스 벨트 등).

연결형 (linkage) 안전 스위치가 활성화되면, 다른 드라이브들이 가동을 지속하는 동안에는 카드보드 공급 컨베이어 운전을 정지하는 일이 거의 없다.
위의 보기에서 보는 바와 같이, 상이한 영역들은 각 플랜트에서 개별적으로 스위치오프 된다. 가령, 생산활동이 완전히 멈추기 이전에 다른 파트가 일부 버퍼를 비우는 동안, 단지 하나의 파트만 스위치오프 하는 것으로 충분할 경우도 흔히 있다. 몇 개의 안전 회로로 분할해 두면, 해당 플랜트의 다운타임을 줄일 수 있다.

AS-Interface Safety at Work를 사용한 솔루션 구현

AS-Interface 시스템에 비상 정지 버튼을 넣기 위해서는, 하드웨어 및 소프트웨어 양자가 모두 통합되어야 한다.

하드웨어:
광범위한 안전 제품군 중에는, 고도의 보호 등급 IP 65에 해당하는 솔루션으로, 스위치 캐비닛 도어 내부에 설치하기 위한 비상 정지 버튼이 있다. 또한 예를 들어, 시작 및 리셋 버튼용으로 비상 정지 스위치와 표준 버튼들을 결합한 제품도 있다.

소프트웨어 구성:
위험 분석에 따라, 적합한 모니터링 디바이스/아이콘 등은 구성 소프트웨어에서 선택될 수 있다. 각 디바이스에는 (사용자가 임의로 정한) 이름이 부여되고, 고유한 AS-Interface 주소가 할당된다. 선택적으로, (시동 테스트 및 로컬 승인 등) 두 가지 부가 기능들이 비상 정지에 할당될 수 있다. 시동 테스트는 매회 재시동을 할 때마다 비상 정지 버튼 테스트를 요구한다. 로컬 승인은 비상 정지 버튼이 활성화된 이후, 해당 버튼의 릴리즈를 요구한다. 최종“학습”(teach) 이벤트와 함께, 비상 정지 버튼은 시스템에 통합되며, 핵심 요소인 안전 모니터에 의해 감시된다.

시스템 커미셔닝 도중, 코드 테이블을 안전 모니터에 학습시키는 동안에 비상정지 기능이 활성화되지 않도록 주의해야 한다.

이점:
널리 알려진 클램핑(clamping) 테크놀로지를 통하여 비상 정지 버튼을 손쉽게 통합함으로써, AS-Interface에 안전 테크놀로지를 통합하는 데서 오는 혜택은 분명하다. AS-Interface 케이블을 사용함에 따라, 추가적인 병렬 결선작업은 이제 불필요하게 되었다. 또한 메시지 신호도 교신되어야 하는 경우, 이들은 이미 안전 슬레이브에 내장되어 있으므로, 메시지 신호를 위한 별도의 추가 배선이 더이상 필요 없다. 뿐만 아니라, 안전 슬레이브의 취급방식은 네트워크 상의 표준 슬레이브를 다루는 방식과 전혀 다르지 않다.

글_ 오상원 객원기자 news@icnweb.co.kr