[TECH REPORT] 산업 자동화 구현의 장애물 극복

[TME] 산업 자동화는 금전적 이익, 생산 가속화, 더 중요한 관점에서는 노동 시장에 미치는 영향이라는 프리즘을 통해 가장 흔히 이해됩니다. 이런 문제는 모두 중요하지만 매우 광범위한 분야인 자동화의 전체 지평을 나타내지는 않습니다.

둘째 그것들은 거의 200년 동안 산업화라는 주제를 중심으로 맴돌던 논의의 연장선상에 있습니다. 오늘날 ‘인더스트리 4.0’이라는 용어는 4차 산업 혁명을 지칭하며 점점 더 대중화되고 있습니다. 이는 대부분의 제조 및 가공 공정 등에 대한 중앙 집중식 제어에 초점을 맞춘 것으로 보입니다.

제어는 센서와 네트워크의 분산 네트워크를 통해 실행됩니다. 복잡하고 전문적인 소프트웨어로 관리되는 액추에이터. 최근에는 이 문제에 대한 관심이 높아지면서 이런 시스템을 인공지능에 기반을 둔다는 이야기가 점점 더 많아지고 있습니다. 그러나 이는 대체로 미래적이고 거의 상상에 가까운 시나리오입니다. 아울러 현재 단계의 산업 컴퓨터화는 완전히 현실적이고 현재의 여러 문제에 대응하고 있습니다.

▶ 산업 혁명?

산업 혁명 인더스트리 4.0 솔루션에는 몇 가지 중요한 이점이 있습니다.

첫째, 상품의 생산/가공/유통의 모든 단계를 포괄적으로 제어할 수 있습니다. 동시에 이런 프로세스의 진행 상황에 대한 자세한 데이터를 제공합니다. 집계된 정보를 분석한 후 공장이나 물류 센터의 작업을 간소화하기 위해 변경 사항을 구현할 수 있으며 결과적으로 생산성이 향상됩니다.

이런 변화는 효율성과 수익에 긍정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 폐기물 감소, 에너지 소비 제한, 가동 중지 시간 단축, 직원 안전 및 편안함 향상으로 이어집니다. 그리고 이 모든 것은 최적으로 구성되고 교정된 시스템의 장점, 즉 고품질, 반복성 및 정밀도를 유지하면서 이뤄집니다.

동시에 전산화가 전체 인프라나 기계를 교체해야 한다는 것을 의미하지는 않는다는 점에 유의해야 합니다. 인더스트리 4.0은 혁명이 아니라 자동화의 진화로 간주돼야 합니다. 다양한 산업에서 사용되는 기존 시스템은 이런 목적을 위해 특별히 개발된 솔루션(어댑터, 모듈, 인터페이스)을 사용해 새로운 제어 방법에 맞게 조정할 수 있습니다.

▶ 현대화 비용

대부분의 산업 자동화 시스템은 이미 RS485와 같은 프로토콜이나 Profinet과 같은 표준 전송 방법을 사용하고 있습니다. 덕분에 시스템의 개별 구성 요소 간의 데이터 교환과 상호작용(반드시 컨트롤러에 의해 중재될 필요는 없음)이 가능합니다.

이런 솔루션이 널리 사용되기 때문에 시스템을 현대화하고 로컬 이더넷 네트워크에 연결하며 다음 단계로 전체 프로세스에 대한 중앙 집중식 제어를 도입할 수 있는 제품이 많은 국가에서 시장에 출시되고 있습니다. 인터페이스는 기존 제어 시스템과 함께 사용할 수 있을 뿐만 아니라 기존 LAN(근거리 통신망) 또는 WLAN(무선 근거리 통신망) 인프라에도 연결할 수 있어 현대화 비용을 최소화할 수 있습니다.

▶ 연결 솔루션 및 필요한 특성

기존 산업 장비 또는 계측기에 차세대 연결을 제공하기 위한 모든 하드웨어는 물론 설치가 간단해야 합니다. 공간 제약도 고려해야 할 수도 있습니다. 마찬가지로 이 하드웨어가 배치되는 애플리케이션 환경에 맞춰 조정되는 것이 가장 중요합니다.

산업 응용 분야에서 반드시 겪어야 하는 타협하지 않는 작업 조건에 대처하는 데 필요한 견고성을 보여야 합니다. 극한의 온도, 충격, 진동은 물론 정전기 방전(ESD) 충격과 잠재적인 액체 유입 위험도 모두 방지해야 합니다. 이런 특성을 갖고 지속적인 안정성을 보장할 수 있는 솔루션만 선택해야 합니다.

다양한 직렬 인터페이스 표준을 지원하는 장비 항목 간의 편리한 통신을 가능하게 하는 어드밴텍 ADAM-4520-F는 115.2kbps 데이터 속도를 제공할 수 있는 RS-232-RS-422/RS-485 변환기 모듈입니다.

원래 RS-232 인터페이스가 장착된 장비에 이런 장치 중 하나를 연결하면 RS-232 신호를 격리된 RS-422 또는 RS485 신호로 변환할 수 있습니다. 이를 사용하면 최대 1200m의 통신 거리를 지원할 수 있으며 최대 32개의 서로 다른 노드를 연결할 수 있습니다.

소프트웨어를 변경할 필요가 없으므로 업그레이드 프로세스가 용이합니다. 3kV 갈바닉 절연뿐만 아니라 이 모듈에는 서지 보호 메커니즘이 내장돼 있습니다. 작동 온도 범위는 -10°C~70°C입니다. 소형 ABS 인클로저(치수 70mmx122mmx30mm)로 제공되며 DIN 레일 또는 패널 장착이 가능합니다.

Modbus TCP 프로토콜을 지원하는 Brainboxes ED-588이더넷 게이트웨이를 사용하면 기존 산업 장비가 기업과 상호 작용할 수 있습니다. 인프라가 더 상류에 있습니다. 일반적으로 '프로세스 측'이라고 하는 공장 현장 환경의 시스템에 대한 인터페이스를 제공하는 강력하고 지능적인 '제어 측' 장치를 제공합니다.

8개의 비절연 디지털 입력과 8개의 비절연 디지털 출력 채널이 있습니다. 이더넷 포트를 사용하면 데이터를 100Mbps 속도로 전송할 수 있습니다. 이 DIN 레일 장착 장치는 소형 폼 팩터(101mmx128mmx22.6mm)로 제공되므로 최소한의 캐비닛 공간만 차지합니다.

이 장치는 24V 공급 장치에 연결할 수 있으며 IP20 등급의 절연 폴리아미드 케이스에 들어 있습니다. 팬, 솔레노이드 밸브, 리드 스위치, 램프 또는 모터를 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 또 게이트웨이는 다양한 센서에서 들어오는 데이터를 처리할 수 있습니다. 웹 브라우저에서 장치에 액세스할 수 있으므로 소프트웨어가 필요하지 않습니다.

윈도우 PC에 COM 포트로 설치되므로 이전 장비 모델과도 완벽한 하위 호환성을 갖습니다. 단락 및 ESD 보호 기능은 물론 과열 차단 기능도 통합돼 있으며 -30°C ~+80°C의 작동 온도 범위가 지원됩니다.

▶ 결론

대부분의 산업 운영에서는 공장 현장에서 일어나는 일과 더 높은 수준에서 일어나는 일 사이에 여전히 큰 격차가 있습니다. 더 높은 수준의 자동화를 수용함으로써 얻을 수 있는 이점을 완전히 활용하려면 이런 상황이 바뀌어야 합니다.

이 기고에서 언급한 것과 같은 개조 옵션을 통해 인더스트리 4.0을 향한 경로는 실제로 그렇게 복잡하거나 비용이 많이 들 필요가 없습니다. TME가 제공하는 산업용 컨버터 모듈과스마트 센서 플러그인을 사용하면 오랜 산업 운영을 혁신하고 다음 산업 시대로 이끄는 것이 가능합니다.