광범위한 설계를 사용해 패널 및 바닥을 제조하기 위한 시스템을 구성하는 경우 창의성이 매우 중요합니다. 필요한 시스템을 구현하기 위해서는 혁신적인 개념이 필요합니다. 독일 남서부에 위치한 한 장비 제조업체에서는 세계적인 운영 공급업체의 첨단 기술을 활용해 자사 기계류를 제작하고 있습니다. 이 경우, 공급업체의 제품 품질이 중요한데, 무엇보다 간소화된 엔지니어링, 유연성, 가용성 및 에너지 관리 등 제품이 제공하는 여러 이점과 함께 시스템 통합이 중요합니다.

 

Sandvik TPS Composite Solutions는 더블 벨트 프레스, 정밀 산란 시스템 및 관련 장비를 제조하는 세계적인 선도 업체로, Swedish Sandvik 그룹의 핵심 회사입니다. 이러한 기계 및 시스템은 Stuttgart 인근 Göppingen에서 전 세계 판매를 위해 개발 및 제조됩니다. 회사의 입지는 서비스 책임을 고려해 결정되었습니다. 관리 책임자인 Matthias Kleinhans는 "입지 때문에 신뢰할 수 있는 시스템 솔루션이 가장 중요합니다"라고 강조합니다.

2016년 봄부터 고객은 사내 기술 센터에서 첨단 시스템을 살펴볼 수 있습니다. Sandvik에 따르면 이 기술 센터는 타의추종을 불허한다고 합니다. 뿐만 아니라 고객은 고유한 샘플을 생산해 볼 수도 있습니다. 고객들은 주문하기 전에 파티클 보드, 다층 바닥 덮개 등의 제조에 사용되는 고품질 시스템을 검사하는 실제 데모를 확인할 수 있습니다. 플랜트 관리자인 Frank Hoffmeyer는 다음과 같이 설명합니다. "최고의 품질로 우리 시스템을 실행하는 것 이외에 경쟁력을 갖추기 위한 보다 중요한 요인은 완벽함에 대한 고객의 기대를 충족하도록 만들어 주는 높은 수준의 유연성입니다."

이러한 사실을 염두에 두고 이 업체는 열가류 더블 벨트 시스템을 새롭게 개발해 2015년 말부터 시운전을 시작했습니다. 모듈식 구조와 기타 개선 사항 덕분에 이 시스템은 이전 솔루션의 기술적 대안이자 상업적 대안으로 각광받고 있습니다. 문제는 필요한 압력을 약 20미터톤으로 낮추는 회전식 테플론 벨트였습니다. 따라서 이 시스템에 투자하면 비용 효율성을 상당히 높일 수 있었습니다. Göppingen 기술 센터의 시스템은 길이가 약 30미터이고 연장된 하단 벨트, 가열 구역, 압력 구역 및 냉각 구역, 이렇게 4개 섹션으로 나뉘어 있습니다. 각 섹션은 모두 산란 코팅이 적용되어 있습니다. 처리 속도는 사용된 재질에 따라 0.5~12m/분입니다. 기술 센터의 책임자인 Bernhard Voith는 "우리는 실제 발생할 수 있는 조건에서 고객에게 보여준 다음, 고객과 함께 향후 대량 생산을 위한 이상적인 시스템을 설계합니다."라고 설명합니다.

 

 

이상적인 다기능 솔루션인 초소형 스타터

앞서 서론에서 언급한 것처럼 Sandvik의 전문가들은 이상적으로 조정된 시스템 솔루션을 찾고자 합니다. 모터 스타터에서부터 시스템 제어 장비에 이르기까지 이들이 통합 자동화(TIA)에서 찾은 것이 바로 이러한 시스템 솔루션이며, 모든 핵심 컴포넌트는 지멘스에서 공급하고 있습니다. 예를 들어, 더블 벨트 프레스 내 펌프와 팬 드라이브에는 Sirius 3RA6 초소형 스타터 약 24개가 사용되었습니다. 폭이 45mm(직입(direct-on-line) 스타터)인 경우 최대 정격 전류가 32A인 모터를 5가지 다른 버전으로 가동할 수 있습니다. 이는 전류의 광범위한 설정 범위 덕분입니다. Sandvik TPS 전기 엔지니어링 부서의 Frank Doschadies는 이렇게 설명합니다. "즉, 우리는 이 시스템에 단일 버전만 있으면 됩니다. 그렇지 않은 경우에는 일반적으로 두 가지 버전으로 관리할 수 있습니다. 덕분에 전체 엔지니어링 프로세스와 스토리지 관리가 크게 간소화되었습니다."

동시에 제어 캐비닛에서 차지하는 공간이 상당 부분 줄어 전체적으로 캐비닛 분할에 긍정적인 효과를 가져왔습니다. 또한 초소형 스타터의 배선 덕분에 시간을 크게 절약할 수 있었다고 확인해 주었습니다. 동시에 그의 동료인 Ralph Baudisch는 "이 시스템 덕분에 우리는 와이어 엔드 페룰이 필요 없어졌고 나사 터미널을 사용하기 때문에 연결부를 조일 필요가 없어져 시간을 크게 줄이고 품질은 향상되었습니다."라고 스프링 터미널의 긍정적인 효과를 강조했습니다.

지멘스 역시 전체 Sirius 모듈식 시스템을 스프링 터미널과 함께 공급하기 때문에 시스템 통합에 있어 유리합니다. 그 결과, 주 회로와 제어 회로의 조립 및 분해가 더 간단해졌습니다. 수리가 필요한 경우에도 즉시 장치를 교체할 수 있습니다. 탈착식 터미널을 당겨 분리한 후 초소형 스타터를 꺼낸 다음 동일한 방법으로 새 장치를 장착하기만 하면 됩니다. 장착하기 전에 장치의 전면에서 전류 값만 수동으로 설정해야 합니다. Frank Hoffmeyer는 "이처럼 빠른 교체 덕분에 시스템의 가용성을 한층 높일 수 있습니다."라고 간단하게 설명합니다.

 

 

진단 옵션을 통한 가용성 향상

Sirius 3RA6 초소형 스타터 전면에는 메인 접점의 서비스 수명 종료를 나타내는 디스플레이가 있습니다. 이 디스플레이는 모든 과부하 또는 단락 트리핑을 별도로 감지하기 때문에 서비스 관점에서 매우 유용합니다. 또한 더 높은 레벨 컨트롤러에서 해당 신호를 감지하는 용도의 통합형 보조 스위치도 있습니다. 열가류 시스템에서 모터 스타터의 신호는 Simatic ET 200SP 분산 I/O를 통해 처리됩니다. 이 시스템에서 신호는 Profinet 또는 Profisafe가 이중 안전 Simatic S7-1500 컨트롤러로 전달합니다. 또한 표준 모듈과 이중 안전 모듈을 자유롭게 결합할 수 있어 장비에 안전 시스템을 쉽게 통합할 수 있습니다. "이 지점에서도 시스템 통합을 통해 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다"라고 Matthias Kleinhans는 말합니다.

이러한 명확한 구조 덕분에 병렬 배선이 아니라 IO-Link를 통해 불과 3개의 표준 케이블로 신호를 전송할 수 있습니다. 최대 4개의 초소형 스타터(리버싱 및 직입(direct-on-line) 스타터)를 함께 연결해 표준화된 IO-Link 연결을 통해 ET 200SP의 IO-Link 마스터에 있는 포트에 편리하게 연결할 수 있습니다. 따라서 IO-Link 마스터에 있는 4개 포트에서 최대 16개 스타터를 구동할 수 있습니다. 그러면 진단 정보의 밀도가 더욱 증가해 하나의 집합적인 장애 메시지 대신 단락, 서비스 수명 종료, 종료 위치 등을 자세히 표시할 수 있습니다. Frank Doschadies는 "현재 이러한 대체 연결 방법을 적용한 일련의 장치가 있으며 우리는 향후 이러한 장치의 사용을 확실히 고려할 것입니다."라고 말합니다.

IO-Link의 진단 옵션을 사용하는 가장 간단한 방법은 Siemens "TIA Portal" 엔지니어링 프레임워크의 해당 진단 블록을 사용하는 것입니다. 즉, 이러한 블록을 사용하지 않을 경우 진단에 필요한 추가 프로그래밍 작업을 수행할 필요가 없습니다. Sandvik TPS의 전문가들은 새로운 테스트 시설에서 실제 처음으로 소프트웨어를 사용했습니다. 여기에는 Sirius 모듈식 시스템 전체를 포함한다는 이점이 있습니다. 아울러 프로그래밍, 파라미터 설정, 시각화, 산업용 제어, 안전 시스템 및 드라이브를 공유 데이터베이스가 적용된 단일 플랫폼에서 모두 관리할 수 있습니다. Frank Hoffmeyer는 "이 고성능 소프트웨어는 여러 엔지니어링 프로세스를 간소화하고 하드웨어 측면에서 시스템 통합을 지원합니다. 전 세계 우리 고객은 이러한 두 측면에서 이점을 누리고 있습니다."라고 간략하게 설명합니다.

 

에너지 관리를 위한 간단한 전류 관리

관련된 또 다른 문제에는 에너지 효율성이 있습니다. Göppingen에 있는 시설처럼 테스트 시스템을 가끔 사용하는 경우에는 반드시 필요하지 않지만 지속적으로 사용하는 처리 시스템에는 에너지 효율성이 매우 중요합니다. 예를 들어, 에너지 효율성 지침 2012/27/EU의 부분적 이행과 관련된 새로운 법안에서는 일정 규모 이상의 기업에 대해 분기별로 정기적으로 에너지 감사를 받도록 의무화하고 있습니다. 또는 기업이 ISO 50001에 따라 에너지 관리를 이행해야 하는 경우도 있습니다. 이러한 상황은 제조업체와 사용자 모두에게 에너지 소비 데이터의 체계적인 수집을 실천해야 한다는 압력을 가중시키고 있습니다.

지멘스는 초소형 스타터와 모터를 간단하게 연결할 수 있는 Sirius 3RR2 모니터링 릴레이를 통해 이러한 요구를 충족하고 있습니다. IO-Link를 사용하면 값을 쉽게 컨트롤러로 읽어들여 처리할 수 있습니다. 3VA2 회로 차단기 역시 마찬가지입니다. 이 장치는 산업용 시스템에서 주 회로 차단기로 사용할 수 있으며, 추가 배선 및 변류기 없이 통합 전류를 관리할 수 있습니다. "에너지 측정기" 모듈은 ET 200SP에 사용할 수 있는 추가 에너지 관리 솔루션입니다. 이 모듈은 전류를 직접 측정할 수 있고, 전류는 별도의 변류기를 통해 기록됩니다. 이러한 몇 가지 예를 살펴보면 에너지 통합을 통해 에너지 관리를 쉽게 설정하거나 개선할 수 있음을 알 수 있습니다. 지멘스의 Simatic b.data 등과 같은 다른 시스템에서 데이터를 분석하고 그 결과를 분명하게 표시할 수 있습니다.

 

시스템 통합 - 성공의 토대

"우리는 규격화된 시스템을 판매하지 않습니다. 모든 시스템이 고객의 요구 사항에 따라 개별적으로 맞춤화되어 있습니다."라고 Matthias Kleinhans는 간략하게 설명합니다. Göppingen 소재 Sandvik TPS의 주 제조 플랜트에 있는 새 기술 센터는 프로세스 및 생산 측면에서 무엇을 구현할 수 있는지를 잘 보여줍니다. 시스템 제조업체에서는 자사 시스템에 최신 기술을 적용합니다. 따라서 시스템 통합에 대한 관심이 커질 수밖에 없습니다.

다양한 재질로 제작되는 패널 및 바닥 제조업체를 위한 테플론 벨트가 적용된 새 더블 벨트 프레스의 예를 살펴보겠습니다. 이 장비는 시스템 통합이 개별 솔루션 개념을 구현하기 위한 기술적 범위를 확장할 수 있고 동시에 글로벌 서비스를 비롯하여 솔루션 전반에서 제조 비용 효율성을 개선한다는 점을 분명히 보여줍니다. Sirius 3RA6 초소형 스타터와 같이 겉으로 보기에 특별하지 않은 장치도 다른 많은 자동화 컴포넌트와 결합해 전체 시스템 내에서 완벽하게 조화를 이룰 수 있습니다. TIA Portal 엔지니어링 프레임워크를 사용하면 비용 효율성, 경쟁력 및 가용성이 우수한 시스템을 구축하기 위한 조건이 갖추어집니다.

 

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