스마트팩토리를 위한 준비 ‘Flexible Automation Systems’

서보스타

저자 : Ingrid Traintinger / Marketing-Communication, Sigmatek GmbH & Co. KG

미래의 공장 기술은 production 4.0 기반으로 유연하게 구성되는 기계 자동화와 모바일 시스템의 요소들이 근본을 이룬다.
  오스트리아 잘츠부르크에 위치한 시크마테크(SIGMATEK)는 고기능 분산 제어 기술, 무선 안전, 모바일 HMI, 개방형 시스템 및 통신 표준, 데이터 암호화 기술 등 새로운 자동화 솔루션으로 확장하고 있다.

스마트 팩토리를 구현하기 위해서는 결국 고도로 개별화된 제품을 소량으로도 생산할 수 있도록 설정 시간이 짧고, 높은 가용성을 보장하는 기계 시스템의 유연성을 완성하는 것이다. 시그마테크의 혁신기술 책임자 Franz Aschl은 “고객은 제어솔루션에 대한 현재의 한계를 뛰어 넘은 문제를 해결해야 한다. 디지털화된 번들 제품에 사용되는 Modern Machines은 다른 시스템과 능동적으로 통신하고 수평적 M2M 데이터 집중적으로 교환하며 수직적으로 통합 데이터 스트림을 제어하기 위한 완전히 새로운 개념이 필요하다”고 강조한다.

새로운 과제, 데이터 스트림
스마트팩토리에 대한 요구는 매우 유연한 생산프로세스 함께 품질에 대한 높은 기대치와 추적가능성, 문서화 등의 새로운 문제가 있다. 가동생산 및 시스템 정보 도메인은 IT에서 자동화에 이르기까지 확장된다. 데이터는 기계에서 수집되고, 기록되고, 컴파일되며 오버레이된 데이터 저장소로 업스트림으로 보내져야 한다.
  다운스트리밍 데이터는 새로운 가능성을 위해 필요한 정보를 제공한다. 방대한 볼륨의 데이터는 가용한 정보로 투명하게 필터링되어 시스템에 직접 보낸다. Aschle은 데이터 처리에 대해서 장비의 성능, 가용성 및 생산성에 대한 측정 가능한 데이터가 요구한다고 강조했다. 이러한 성능 지표들은 시스템 자체뿐만 아니라 배치 및 운송 등 물류와 같은 주변 시스템에도 필요하기 때문에 모든 기계의 정보 및 생산 데이터의 문서화 등 기록에 대해 관심이 높아지고 있다.
  시그마테크의 최신 제어 CPU에는 인터페이스, 프로토콜 및 기능들이 포함되어 있다. 이 정보들을 기계에 직접 표시하기 위하여 광범위한 프로그램 도구 툴들이 제공된다. 웹서버 및 VNC와 같은 검증된 서비스가 사용된다. 네트워크 경계를 넘어 제어 장치에서 시작된 파일 전송도 솔루션 스펙트럼의 일부이다. 사용자는 현장에서 pdf 파일을 표시할 수 있을 뿐만 아니라 직접 생성할 수 있다. 예를 들어 CFR 파트와 관련된 식품 및 제약 산업 보고서에도 사용할 수 있다.

OPC UA 와 데이터 암호화
표준화된 통신은 디지털화된 생산 시설의 필수 요소이다. 시그마테크는 OPC UA 표준과 서버 및 클라이언트 서비스를 구현했다. 오늘날 많은 고객이 이 기능을 사용하여 기계 제어를 Scada 시스템에 통합하고 타사 제조업체의 제어와 원할한 데이터 교환에 사용하고 있다.
  시그마테크의 관점에서 OPC UA는 제품 계획과 ERP 시스템 또는 클라우드 서비스 통합 등을 고려할 때 훨씬 많은 이점을 제공한다. IT 및 데이터 솔루션 환경에서 OPC UA는 작업과 프로세스데이터의 양방향 교환을 위한 토대를 마련했다. 이러한 경계를 벗어나면 즉시 데이터 보완과 암호화가 된다. 시그마테크의 컴팩트 제어시스템은 SSL 암호화 뿐만 아니라 VPN 터너링도 지원한다.
  OPC UA는 이미 시작되었다. Aschl은 “가까운 장래에 TSN을 통해 프로그램 범위와 사용자를 위한 이점이 크게 증가시킬 것이다. Varan에는 이미 입증된 100% 결정론적 실시간 버스 시스템이 있으며, 이는 SIGMATK 자동화를 사용하는 기계에서 시간이 중요한 작업의 백본으로도 활약할 것”이라며 “Varan 사용자의 장점은 무엇보다도 장치가 버스와 연결하기 위해 구성 및 설정이 필요하지 않다는 것이다. 이는 버스를 교체해야 하는 경우에도 적용된다. 이는 시스템 가용성을 증가시키기 때문에 Smart Factory 운영자에게 큰 장점이 된다”고 강조했다.

소형화된 모듈식 제어기술
SIGMATEK의 목표는 기술 및 성능 지향적인 자동화 개념을 실현하는 것뿐만 아니라 기계 및 시스템의 총 비용을 줄이는 것이다. S-DIAS 제어시스템의 컴팩트한 구조는 새로운 응용 가능성을 열어준다. 모듈의 너비는 12.5mm, 높이 104mm, 깊이 72mm이다. 이는 표준 그리드 치수이다. 듀얼 코어 프로세서와 시스템에 24VDC 공급 장치를 제공하는 고성능 CPU도 너비가 3행에 불과하다. 이는 공간 요구 사항이 매우 낮다는 것을 의미한다. 이를 통해 기계 제조업체는 제어 캐비닛이 필요하지 않다. 이것은 비용을 절감할 뿐만 아니라 금속 하우징이 필요하지 않기 때문에 기계의 외부 설계에 대한 높은 자유도를 동시에 달성할 수 있다.
  SIGMATEK은 단순히 크기 감소가 아니라 기계 또는 시스템의 높은 적응성을 보여준다. 미래에는 여러 CPU로 구성된 제어 솔루션이 필요하다. 각 CPU는 관리 가능한 기계 단위를 제어하고 필요에 따라 인접 컨트롤러와 정보를 교환하게 된다.

무선 데이터 교환 및 유연한 자재 흐름
S-DIAS 시스템은 안전 제어 장치와 얇은 12.5mm 모듈로 쉽게 확장할 수 있다. 안전 지향적인 데이터 교환은 버스 시스템 뿐만아니라 이더넷 TCP/IP 네트워크와 WLAN을 통해서도 가능하다.
  이에 따라 EN61784-3에 따른 블랙 채널 원리에 의존하고 로봇, 핸들링 유닛 또는 자동 운송 시스템과 같은 모바일 시스템 구성 요소를 위한 제어 솔루션에서는 SIGMATEK을 이미 사용하고 있다. 생산 시설 내 물류도 전체 자동화 개념에 통합되어야 한다. 영구적으로 설치된 핸들링 및 컨베이어 시스템은 생산 시스템에 비해 매우 유연하다.
  이러한 이유로 자율 운송 시스템은 변화하는 요구 사항에 유연하게 대응하고 공장 내 자동화된 체인의 격차를 좁힐 수 있다. 예를 들어 자동 안내 차량과 같은 모바일 시스템 구성 요소에 사용되는 S-DIAS 시스템은 소형, 진동 방지 및 무선 데이터 전송이라는 장점을 제공한다.

HMI 재정의
Franz Aschl은 운영 모니터링에 대하여 다음과 같이 전망하고 있다. “현재 HMI의 규모가 점점 커지는 추세이다. 새로운 고성능 듀얼 코어 프로세서와 2개의 독립적인 이더넷 인터페이스가 탑재된 최대 23.8인치 대각선 및 유리 멀티 터치스크린이 탑재된 표준 패널이 있다. 수요는 계속해서 증가하고 있다.”
  시그마테크는 스마트 팩토리 요구 사항과 관련하여 병렬 접근 방식을 취하고 HMI를 완전히 재설계하여 휴대용 및 무선을 기반으로 새로운 운영 개념을 도출했다. 사용자는 HGW 1033을 통해 10.1인치 멀티 터치스크린, 통합 배터리 팩 및 2.4~5GHz용 표준 WLAN 인터페이스를 갖춘 모바일 운영 패널을 사용할 수 있다.
  휴대용 패널에는 안전 비상 정지, 확인 버튼 및 키 스위치도 장착되어 있다. 비상 정지 버튼이 빨간색으로 켜지면 HMI는 안전 기능을 사용할 수 있고 안전 시스템이 올바르게 연결되었음을 나타낸다. 신호는 무선으로도 안전 컨트롤러로 전송된다. 자동화 공급업체는 이를 통해 향후 시각화 작업을 위한 초석을 마련할 수 있다.
  Aschl은 “현대 생산 시설에서 수많은 기계와 시스템은 작업자의 감독 하에 작동된다. 담당자는 항상 모바일 및 무선 인터페이스로 수집된 정보를 명확하게 확인하고 정리할 수 있다”고 말했다.

엔지니어링의 유연성과 개방성
SIGMATEK은 모듈식 메카트로닉스 기계 설계를 지원하고 매우 유연하게 구성 및 적용할 수 있는 엔지니어링에 중점을 둔다. 통합 설계 환경 LASAL을 통해 프로세스, 모션 및 안전 기술과 시각화를 위한 소프트웨어를 생성한다. 바로 사용할 수 있는 이 기능은 Pick & Place 또는 CNC와 같은 단순한 기능뿐만 아니라 복잡한 표준 기능에도 사용할 수 있으므로 엔지니어링에 대한 요구사항을 줄여준다.
  Aschl은 “LASAL은 레이어로 구성된다.”며 “하위 계층에는 기계 제조에 필요한 기능의 약 80%를 다루는 표준 기능이 있다. 여기에서 고객은 자신의 특수 기능과 알고리즘을 프로그래밍 할 수 있다. 마법사처럼 구성된 애드온은 개별화를 위해 매우 편안한 레이어를 제공한다. 고객은 시각화를 포함하여 몇 번의 마우스 클릭만으로 Delta 로봇용 컨트롤을 생성할 수 있다. OPC UA, VNC 중계기 또는 통합 웹 서버와 같은 다양한 옵션도 인터넷 통신 및 원격 유지 관리 메커니즘에서 사용할 수 있다. LASAL Machine Manager에서 최신 다중 CPU 프로젝트를 명확하고 쉽게 관리할 수 있다.”고 말했다.