필드 수준에서도 장치의 동작 데이터를 모니터링 하는 IO-Link 통신

간단한 배선, 신속한 고장 진단, 효율적인 엔지니어링
태양광 발전, 바이오 가스 적용 사례

지속적인 비용 절감, 높은 플랜트 가용성 그리고 모니터링은 자동화 시스템의 구동기, 센서 및 기타 필드 장치를 연결할 수 있는 저렴한 개방형 표준 시스템을 필요로 한다. IO-Link는 이러한 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라, 자동화 엔지니어링의 모든 단계에서 체계적 진단의 개념을 제공하고 파라미터 데이터를 효율적으로 처리할 수 있게 해준다.

IO-Link : 새로운 수준의 인터페이스

IO-Link는 경제적인 포인트-투-포인트 연결을 사용하여 스위칭 장치와 센서를 제어 및 모니터링하는 스마트한 통신이다. 필드 버스 레벨에서의 IO-Link 통신 표준은 센서/구동 장치까지 마스터에서 고장 진단을 하며 독립적인 제어를 지원하고 있으며, 파라미터 데이터는 설비 작동 중 제어장치에서 요구되어지는 값으로 직접 변경할 수 있다는 장점을 지니고 있다.
 

IO-Link 지원 제품

통신의 전체 통합에 대한 요구 사항은 급증하고 있으며 센서 및 구동기는 점점 더 지능화되고 있다. Siemens의 IO-Link 솔루션은 IO-Link 지원 제품의 수가 급증함에 따라 필드 레벨로 부터 가장 높은 자동화 레벨까지 공급이 가능하다. 특히 IO-Link는 개방형 인터페이스이며 모든 공통 필드버스 및 자동화 시스템에 통합 가능하다. 가장 낮은 필드 수준까지 데이터에 액세스함으로써 플랜트 가용성을 높이고 엔지니어링 비용을 절약할 수 있다. 일관된 상호 운용성은 투자 보호를 보장한다.

IO-Link는 추가 설치 비용을 지출하지 않고도 에너지 데이터 관리 시스템에 대한 측정값을 자동으로 통합할 수 있게 지원하므로 필드수준까지 에너지 소비 및 변동을 쉽게 파악해 분석할 수 있다. 통신 규격은 제어, 센서 및 구동기 등의 세계적인 공급사 그룹인 IO-Link 컨소시엄에서 개발한 것이다. 이와 관련 지멘스는 “모든 단계에서 효율성 극대화는 물론 IO-Link를 통해 최하위 프로세스까지 TIA(통합 자동화:Totally Integrated Automation)를 구현할 수 있다”고 밝혔다.

효율적인 엔지니어링

엔지니어링 도구 간 오류 없이 수행되는 효율적인 데이터 교환이나 IO-Link 장치에 간단히 액세스하길 요구될 때, IO-Link는 광범위한 제조업체의 IO-Link 장치에 대한 STEP 7에 통합된 SIMATIC S7-PCT 구성 도구, STEP 7 및 TIA(Totally Integrated Automation)를 위한 IO-Link Call 기능 블록이라는 해결책을 제시할 수 있다. 이는 IO-Link 시스템의 빠르고 무결함의 엔지니어링 및 가동 중 파라미터 변경 및 추가 정보 판독을 장점으로 지멘스의 포트 구성 도구 파라미터 설정 비용을 절약할 수 있게 한다.

또한 마모 또는 결함 발생 시 빠른 컴포넌트의 교체나 별도의 구성작업 없이 즉시 교체 등 자동 파라미터화를 통한 간단한 장치 교체가 요구될 때, IO-Link 사양 버전1.1에 따라 IO-Link 마스터에 파라미터를 저장할 수 있으며, 새 장치에 파라미터 자동 로딩이 가능하다. 이를 통해 설정 오류를 방지할 수 있으며, 다운타임을 최소화 할 수 있다. 뿐만 아니라, 다품종 생산에 최적 및 제품별 특징을 모니터링 할 경우, 유연한 장치 설정이 요구될 때, IO-Link를 통해 다품종 생산을 위한 파라미터 저장 및 전송이 가능하고, 제품 다양성 제고 및 빠른 제품 전환과 설정 오류를 방지할 수 있다.

그 외에도 파라미터의 이중화 저장을 통한 간단한 마스터 교체가 가능한데, 파라미터화 서버 기능 및 파라미터의 이중화 저장과 IO-Link 마스터 교체 후 데이터 자동 가져오기가 가능해 정지시간 단축 및 교체 간소화는 물론 설정 오류가 방지된다. 모든 IO-Link 장치는 이런 기본 기능을 지원하고 있다. 표준 IO-Link 는 개방형 표준을 통한 자동화로 다양한 제조업체 컴포넌트와의 상호 작동이 요구될 때, 폭넓은 지멘스 IO-Link 마스터와 IO-Link 표준을 충족하는 장치 제품으로 활용이 가능하며, 이를 통해 상호 운용성을 통한 제품의 자유로운 선택 및 다양한 장치 제조업체에서 보장하는 추가 개발이 가능해진다.
 

모든 레벨에서의 모니터링을 통한 투명한 운전

IO-Link는 고장 및 결함에 대한 빠른 확인 및 조치가 필요할 때, 진단 이벤트의 감지 및 보고와 구동기에 대한 자체 진단 옵션을 통해 빠른 진단이 가능하다. 따라서 고장 수리비용을 절감할 수 있으며, 고장시간을 최소화 할 수 있다. 또한 고비용의 고장시간 방지가 요구될 때, 유지보수 정보의 감지 및 보고, 그리고 센서/액추에이터 레벨까지 원격진단이 가능하므로 플랜트 가용성 극대화 및 설비수명 확장, 유지보수 계획의 현실화, 예방정비 및 수리비용 최소화가 가능해진다.

통함된 에너지 관리도 가능하다. 에너지 절감을 통한 운영비 절감이 필요할 때, IO-Link 장치를 통해 측정된 에너지 데이터 값을 상위 컨트롤러에 전달해 에너지 필요에 대한 최적화된 대책 및 실행이 가능하며, 긴 제품 수명을 유지할 수도 있다.

빠른 배선

IO-Link는 배선의 표준화를 추구한다. 기존 배선을 IO-Link 관련 배선으로 손쉽게 전환하고, 업그레이드 시 간단한 배선작업, 제어 캐비닛에서의 명확한 배선 배치가 필요 시, 비차폐 3코어 케이블을 이용한 지점 간 연결이 가능하다. IO-Link 마스터 당 최대 16개의 지멘스 모터 스타터를 제어할 수 있어 배선감소 및 I/O 모듈 수량 최소화를 통해 단자 및 배선비용 절감도 실현했으며, IO-Link 마스터를 통한 컴팩트한 구성 및 지멘스 모터 스타터의 사용으로 단자대 수량을 감소할 수 있어 제어 캐비닛 크기를 감소시킨다. 컴팩트한 디자인도 특징 중 하나다. IO-Link 마스터를 통한 컴팩트한 구성, 그리고 지멘스 모터 스타터의 사용으로 단자대 수량을 감소시킬 수 있다.

•간편한 유지보수 및 저비용 배선기술
•기존 배선을 IO-Link 관련 배선으로 손쉽게 전환
•재고부담 감소
•서비스 요원의 작업성 향상
•빠른 설치 및 배선 실수 감소
•I/O 모듈 및 케이블 수량 감소
•제어 캐비닛 크기 감소
•복잡성 감소
•유지보수 작업 시 부품 교체 간소화

지멘스 IO-Link 참고 사례

IO-Link는 다양한 산업에 적용된 사례를 가지고 있다. 먼저 태양광발전에 적용된 참고사례는 다음과 같다.

이탈리아 칠리아노(Cigliano)시 공동 프로젝트에서 Siemens는 EPC Soland와 공동으로 18MW의 태양광 플랜트를 구축했다. 이 프로젝트는 5개의 지상 설비 플랜트와 태양광 추적장치를 사용하는 350kW급 태양광 발전 설비로 구성됐다. 제어 캐비닛에서의 통신 솔루션은 12개의 기존 변전소에서 팬과 온도를 제어하는 데 필요했다. 기존의 긴 설치 및 시운전 시간을 최소화하기 위해 EPC Soland는 IO-Link를 사용하는 지멘스 솔루션을 도입하기로 결정했다.
 

이에 대한 지멘스의 솔루션은 최대 10개의 IO-Link 모터 스타터는 팬과 온도를 제어하는 데 사용되었다. 이들은 SIMATIC ET 200S I/O를 기반으로 해당 팬을 제어할 수 있었다. 또한 IO-Link 기술은 배선을 간소화하고, 빠른 고장 진단을 제공하고, 효율적인 설계를 지원했다. IO-Link 기술을 통해 배선의 간소화, 효과적인 엔지니어링 및 신속한 진단 제공되었으며. 변전소의 전류, 전압 및 생산관련 데이터는 로컬인 제어 캐비닛에서 표시되며 PROFINET을 통해 제어실로 전송되었다.

지멘스는 “배선 비용을 최대 25%까지 절약하고, 고장시간을 최대 30% 감소 그리고 엔지니어링 비용을 최대 30%까지 절감하는 칠리아노(Cigliano) 태양광 발전 플랜트.(EPC Soland IO-Link 솔루선 도입)이 가능했다”고 전했다.

한편, 프로세스에 대한 투명한 진단 정보는 IO-Link를 선호하는 결정적 요인이 되기도 했다.

이와 관련해 지멘스는 Eckel Elektrotechnik는 독일 하노버 인근 바이오가스 플랜트의 산업용 스위치 기어에 대한 설치 및 시운전을 제공했다. 분산형 I/O를 사용하는 이 플랜트는 각각 4개의 채널을 가진 2개의 SIMATIC ET 200S 장치는 IO-Link 마스터로 쓰였다. 중앙 플랜트 제어 시스템과 교반기의 전류 모니터링은 공간절약 솔루션을 도입해야 했다.
 

결국 Eckel는 IO-Link 통신이 접목된 전자접촉기를 선택했으며, 오픈 시스템 아키텍처인 TIA(통합 자동화:Totally Integrated Automation)는 작업자에게 결정적인 경쟁 우위를 선사했다. 특히 이 진단 기능은 다이버가 문제를 찾아야 하는 발효조 등에서 장애 요소를 빠르고 효율적으로 교정할 수 있게 해준다. 교반기 전력 사용량 등 정확한 전력 소비 데이터는 장비에 관한 정보뿐만 아니라 혼합의 정도 또는 프로세스 상태 등 바이오매스 상태에 대한 소중한 정보를 제공하기도 했다.

이를 통한 가장 큰 장점은 프로세스, 작동 그리고 어떠한 고장에 대한 소중한 진단 정보 등, 원하는 경우 SMS를 통해 휴대폰으로 정보 전송이 가능하다는 점이며, 또한 공간 절약, 배선비용 감소 그리고 에러 리스크 감소 및 IO-Link 기능의 과부하 릴레이를 통한 간단한 진단이 가능하다는 점이었다. 

자료제공 | 지멘스산업자동화(www.siemens.co.kr/industry/)