모듈형 및 확장형 컨베이어 라인을 위한 분산 제어 기술
터크의 TBEN 시리즈 소형 TBEN I/O 모듈은 롤러 트랙의 드럼 모터 제어뿐만 아니라 전체 이송 라인의 디지털화를 가능하게 하는 동시에 내부 물류의 투명성을 보장합니다. 독일 무역 전문지 KEM의 편집장인 미하엘 코르반(Michael Corban)은 터크의 전문가 4인 프랭크 모라시(Frank Morassi), 홀거 스피스(Holger Spies), 프레데릭 니체(Frederik Nitsche), 헨드릭 슈나벨(Hendrik Schnabel)을 인터뷰하여 분산 자동화, 모듈화, 디지털화를 통해 유연하고 확장 가능하며 가용성이 높은 이송 라인을 구현하는 방법을 알아봤습니다. 특히 RFID 기술을 사용하여 이송된 상품을 식별할 때 매우 효율적인 접근 방식입니다.
터크가 해당 내부 물류 솔루션을 통해 직면한 과제는 무엇입니까?
Frank Morassi (내부 물류 매니저): 내부 물류에서는 모든 시스템이 동일할 수 없습니다. 유연성이 핵심입니다. 사용되는 구성 요소뿐만 아니라 오늘날의 빈번하고 빠르게 변화하는 요구 사항을 충족하도록 컨베이어 시스템을 신속하게 재설계하는 것도 중요합니다. 기계 공학 측면에서는 모듈화가 답이며, 자동화 측면에서는 디지털화와 결합된 분산 자동화가 답입니다. 바로 이 점이 저희의 강점입니다. 이러한 방식으로 모듈화되고 유연하게 확장 가능한 컨베이어 라인을 구현하여 필요한 경우 압력 축적 없이 높은 수준의 가용성과 운영을 제공할 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 통해 향후 몇 년 동안 점점 더 많이 발생할 여러 과제를 해결할 수 있습니다.
요구 사항이 변경되면 시스템의 신속한 재설계 외에도 확장성이 필요합니다. 모듈식 설계와 분산 자동화를 통해 컨베이어 모듈을 새로운 라인 레이아웃에 맞춰 빠르고 쉽게 조정하고 확장할 수 있습니다. 스마트하고 견고한 I/O 모듈이 내장되어 있어 배선 작업이 거의 필요하지 않습니다. 모듈에는 24V 또는 48V 전원 공급 장치를 포함한 액추에이터 및 센서에 대한 제어 기능과 연결 기능이 포함되어 있습니다. 터크(Turck)는 항상 모듈식 및 전체론적 개념을 기반으로 제품군을 구축해 왔기 때문에, 물류 전문가들에게 단일 소스 솔루션을 제공할 수 있습니다. 또한, 터크 자동화 제품군을 통해 분산 자동화, 추적성, 상태 모니터링, 확장성, 빠른 출시 기간, 그리고 디지털 서비스를 제공합니다. RFID 전문성 또한 여기에 언급되어 있습니다.
자세히 설명해 주시겠습니까?
Morassi: 조립, 용접, 납땜, 포장, 보관, 임시 보관, 이전 또는 재포장 등 다양한 작업이 수반되므로 현재 어떤 상자나 조립품이 어디에 있는지 정확하게 기록하는 것이 중요합니다. RFID를 사용하면 이러한 정보를 매우 효과적으로 기록할 수 있습니다. 단순히 입고 및 출고 구역의 게이트를 통해서만 기록하는 것이 아닙니다. 각 스테이션의 상위 시스템에서 입력 및 출고를 시작할 수 있습니다. 바코드와 달리 RFID의 매우 중요한 장점은 태그를 읽을 수 있을 뿐만 아니라 기록할 수도 있다는 것입니다. 예를 들어, 조립 과정에서 설치된 부품 및 조립품의 일련번호를 쉽게 확인할 수 있어 추적성이 보장됩니다.
빠른 출시 기간도 언급하셨는데…
Morassi: …분산형 자동화의 장점 중 하나이기 때문입니다. 분산형 시스템은 자율적으로 실행되고 테스트되기 때문에 시스템을 더욱 신속하게 구현할 수 있습니다. 이를 통해 새로운 시스템이나 시스템 확장을 더욱 신속하게 구현할 수 있습니다. 동시에 데이터를 매우 쉽게 수집하고 처리할 수 있는 기회도 제공합니다. 이를 통해 클라우드에서의 데이터 분석을 비롯한 서비스 작업과 같은 부가가치를 창출할 수 있습니다.
이러한 측면에서 당사의 자동화 소프트웨어인 Turck Automation Suite(TAS)가 중요한 역할을 합니다. 이 도구를 사용하면 모든 구성 요소를 쉽게 통합하고 통합할 수 있습니다. 이상적으로는 컨베이어 라인의 각 요소에 당사의 I/O 모듈 중 하나가 제공되어 데이터를 기록하고 상위 제어 시스템으로 전달할 수 있습니다.
스마트 I/O 모듈에는 컨트롤러도 있습니다. 로컬 컨트롤러와 상위 컨트롤러는 어떻게 상호 작용합니까?
Holger Spies (프로젝트 세일즈 매니저): 컨베이어 라인의 '모든 미터'에 TBEN 모듈을 설치함으로써 특정 컨베이어 모듈의 롤러 모터를 완벽하게 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 통합 컨트롤러를 통해 로컬(즉, 분산형)에서 제어할 수 있는 모든 작업을 처리할 수 있습니다. 특히 실시간 요구 사항이 있는 작업도 처리할 수 있다는 점을 강조하고 싶습니다. 상위 컨트롤러는 개별 모듈에 대한 세부적인 작업을 수행할 필요 없이 전체 시스템만 조정합니다. 모듈의 제어 작업 외에도 예측 유지보수를 위해 데이터를 수집하여 전달합니다.
이를 간략하게 예를 들어 설명해 보겠습니다. X 스테이션에서 패키지를 배출해야 한다고 가정해 보겠습니다. 그러면 로컬에서 정보를 기록하고 모듈을 통해 전달합니다. 즉, 패키지를 식별하고 분산형 자동화를 통해 관련 배출 장치를 로컬에서 제어합니다. 이는 실시간 애플리케이션에도 적용됩니다. 이 경우 중앙 컨트롤러를 통과할 정보가 없습니다. 예를 들어, 이를 통해 모터 롤러를 각 작업에 따라 로컬에서 제어할 수 있습니다. CAN 기반 통신 프로토콜을 통해 추가 데이터를 동시에 전송하고 특정 프로파일을 실행하거나, 반대로 온도, 전류, 전압 값을 읽어올 수도 있습니다. 디지털 일관성을 확보하여 기존 아날로그 인터페이스의 한계를 극복하는 것이 목표입니다. 디지털화를 통해 전체 시스템 상태, 심지어 마지막 계량기까지도 투명하게 파악할 수 있습니다.
그렇다면 이것이 상태 모니터링이 가능하게 하는 것입니까?
Spies: 맞습니다! 이제 각 모터 롤러별로 필요한 전류량을 파악할 수 있기 때문에, 더욱 다양한 제어 옵션을 제공할 수 있을 뿐 아니라 예측 유지보수의 기반을 마련할 수 있습니다. 이러한 데이터 투명성을 통해서만 시스템 구축업체는 고객에게 특정 모터 롤러를 미리 교체할 수 있는 기능을 제공할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 작동 시간 이후 전류 소모량이 증가하기 시작하는 경우 교체를 제안할 수 있습니다.
요컨대, 분산 자동화를 통해 현장에서 실시간 애플리케이션을 로컬로 처리할 수 있으므로 컨베이어 라인의 제어 및 확장부터 예측 유지보수 솔루션에 이르기까지 완벽한 유연성을 제공할 수 있습니다.
사용되는 스마트 I/O 모듈의 다른 특징은 무엇입니까?
Frederik Nitsche (공장 자동화 제품 매니저): Turck는 항상 극한 환경 조건에 적합하도록 IP67 모듈을 설계합니다. 특히 물류 현장에서는 진동 저항성이 매우 중요합니다. 또한, 모터에 48볼트 전원을 공급할 수 있도록 설계했습니다. 이는 사소해 보일 수 있지만, 전류를 효과적으로 절반으로 줄여주므로 대규모 물류 시스템에서 특히 중요합니다. 각 Turck 모듈은 롤러 모터 4개를 구동 및 제어할 수 있어 컨베이어 모듈 전체를 제어할 수 있습니다.
앞서 언급했듯이, 제어 기능은 롤러 모터에만 국한되지 않고 다른 작업도 수행할 수 있습니다. 이러한 모든 기능을 통해 물류 전문가는 컨베이어 모듈에서 매우 효율적으로 작동하는 간편하고 유연한 분산형 로직 시스템을 구축할 수 있으며, 무압력 축적 이송도 가능합니다. 이는 롤러 컨베이어 시스템의 일부를 자동화하는 훌륭한 방법입니다.
모터 롤러는 특정 제조업체 제품만 지원하나요?
Nitsche: 현재 MTA, MPC, Interroll의 CAN 기반 모터를 지원합니다. 모듈화라는 핵심 이념에 따라 실제 로직과 디지털 롤러 연결 기능을 모두 통합했습니다. 따라서 데이터 매핑에 대해 걱정할 필요 없이 Profinet 또는 EtherNet/IP를 통해 언제든지 속도를 제어하거나, 반대로 예측 유지보수를 위한 데이터를 읽어낼 수 있습니다. 예를 들어, 당사의 TBEN-LL4RM-4DI-4DXP I/O 모듈을 기반으로 SSI SCHAEFER를 위해 "컨베이어 제어 장치"를 개발했습니다. 이 장치에는 롤러 모터용 48V 전원과 기존 액추에이터용 24V 전원, 모터와의 CAN 통신, 컨트롤러와의 Profinet 통신 외에도 외부 트리거 신호 또는 액추에이터용 디지털 입력 및 출력이 추가로 필요했습니다. 모듈에는 일반적인 I/O 포트 4개 외에도 입력 또는 출력으로 사용할 수 있는 DXP 포트 4개가 제공됩니다.
Spies: 앞서 언급했듯이, 이 모듈은 특히 Turck의 RFID 시스템(예: 새로운 RFID 터널)과 연동하여 실시간 제어 작업을 해결하는 데에도 사용할 수 있습니다. 물류 관리에서 저는 상자 안에 태그가 실제로 5개 있는지 확인하는 작업을 자주 합니다. 태그가 4개뿐이면 상자를 즉시 꺼내서 반품해야 합니다. 중요한 것은 사용자가 이러한 작업을 해당 모듈에서 로컬로 처리할지, 아니면 중앙에서 처리할지 선택할 수 있도록 하는 것입니다. 저희는 두 가지 모두 지원합니다. 이는 특히 확장 및 전환 시에 매우 큰 이점입니다.
금속 환경에 대해 이미 언급하셨는데, 금속이나 액체 표면에서 RFID 태그를 판독하는 해결책이 마련되었습니까?
Schnabel: 이는 여전히 근본적인 문제이지만, 특수 금속 태그와 같은 해결책이 존재합니다. 이러한 요구 사항에 대해서는 컨설팅 서비스도 제공하고 있습니다. 이러한 사례는 대개 복잡하고 면밀한 검토가 필요하기 때문입니다. 하지만 오늘날 물류 현장에서는 주로 플라스틱 용기와 운반 용기를 사용하기 때문에 태그 판독에는 큰 문제가 없습니다.
저자| Michael Corban 은 전문 산업 저널 KEM Konstruktion | Automation의 편집장입니다
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