모듈식 포장 기계의 자동화 솔루션

적용사례

포장 제조 공장은 모듈식을 적용했기 때문에 오늘날에도 포장 제조 공장에 모듈식 디자인이 자주 적용된다. 모듈식은 시간이 단축되고 기계가 더 빨리 구축되며 기존 플랜트의 수정이 간단해진다는 장점이 있다.

로만라우셔(Lohmann&Rauscher 이하 L&R)는 1851년 독일에 세워진 로만과 1899년 오스트리아에서 설립된 라우셔가 1998년 합병해 만들어진 의료용소모품, 시술재료 생산 유통회사다. 전 세계 4200명을 고용하며 2015년에 5억5700만유로의 매출을 올렸다. 그들이 성공할 수 있었던 것은 의료 시장의 변화와 추세를 지속적으로 연구했기 때문이다. L&R이 생산 공정에서 설정한 표준이 매우 높기 때문에 필요한 경우에는 기계를 스스로 제작했다. 신제품들은 새로운 생산 플래트와 함께 사용된다. 비록 최종 제품들이 다를지라도 생산 순서는 여전히 비슷하다. L&R의 전기 공학 이사인 Frank Kaufmann은 “웹 모양의 물질은 다른 물질의 플러그에 하나씩 끼우고 자른다. 그 다음 밀봉하고 포장하는 것이 생산 순서다”라고 설명했다. 이러한 이유로 개별 생산 단계는 동일하거나 수정된 형태로 반복해서 사용된다.

이는 기능, 구동 및 관련 모듈형 소프트웨어가 포함된 별도의 플랜트 모듈을 만들어 새로운 플랜트가 이들 모듈로부터 쉽게 접근할 수 있게 해준다. 모듈식 설계의 주된 장점은 계획 및 구성 작업을 크게 줄이고 공장이 상대적으로 신속하게 생산 준비를 할 수 있다는 것이다. Frank Kaufmann는 “우리는 개별 모듈에만 연결하면 되는 접근 방식을 상상했고 생산 소프트웨어는 모듈의 위치와 용도를 즉시 파악할 수 있었다”라고 설명했다. 따라서 개별 프로세스 단계는 새로운 기계에 쉽게 조리할 수 있도록 일종의 라이브러리에 드라이 기능과 프로그래밍이 있는 별도의 완전 모듈로 존재해야 한다. 즉, 새 시스템은 필요한 전체 프로세스 수와 해당 프로세스의 명시적 순서에 따라 구성된다. 물론 이 접근법은 또한 기존의 발전소를 쉽고 빠르게 수정하거나 확장할 수 있게 한다.

L&R은 개별 시스템 모듈을 완전히 독립적인 모듈로 설계하기 위해 분산 드라이브 기술의 사용이 선택됐다. 적절한 제품 범위와 경험을 갖춘 파트너를 찾기 위해 검색을 실시했다. Frank Kaufmann은 “AMK와 함께 우리에게 전 세계적인 드라이브 기술 제품 포트폴리오를 제공할 수 있는 파트너를 찾았다” 라고 설명했다. 이어 “기술적인 측면과 회사 규모, 연락 담당자의 지속적인 가용성도 우리와 잘 맞았다”라고 덧붙였다. 이것은 L&R이 각 모듈을 AMKASMART 시리즈의 분산 드라이브를 장착한 이유다. iDT 5 서보 변환 통합 모터를 통해 드라이브를 제어 캐비닛 또는 배전함 없이 기계에 직접 설치할 수 있다. 그 결과 공간 요구사항과 상위 제어 캐비닛도 축소 할 수 있다. 또 다른 장점은 드라이브에 피드버스와 전원 케이블만 공급해야하기 떄문에 케이블 연결이 줄어든다는 것이다. 추가적인 iDT 는 단순히 반복된다. 발전소 통신을 위한 EtherCAT과의 CANbus 로 대체했다. IT 의 장점은 실시간 기능과 짧은 주기에 있다. 또한 기계의 언제 어디서나 쉽게 들어갈 수 있도록 다른 필드 버스 구성 요소를 활성화한다.

물론 이것은 플랜트 개조 및 확장을 포함해 모듈형 설계에 강력한 동반 장치이다. 간단한 케이블 연결 방법을 통해 독립적인 기계 모듈을 개별적으로 테스트할 수 있으므로 커미셔닝이 더 쉽고 빠르다. 필드버스 구성요소가 추가로 필요하며 쉽게 발전소 내의 모든곳에서 루프를 수행할 수 있다. 개별 드라이브는 DC 링크를 통해 전원 공급을 받기 때문에 인피드 및 재생 피드백 모듈만 필요하다. 여기서 L&R은 AMKASYN KE 시리즈의 소형 공급 모듈을 결정했다. 이들 모듈은 높은 전력 밀도와 구형파 또는 단선 재생 피드백을 선택할 수 있는 옵션을 제공하며 과열, 전원 장애, 회선 전류, 단락 회로, 제동 저항, DC 링크 과전압 및 메인 접촉기 제어를 모니터링한다. 모듈식 시스템의 기술은 개별 모듈로 구성된 시스템이 ‘하나의 틀에서 나온 것’ 이다.

이러한 이유로 모든 자동화 구성 요소는 단일 시스템 제조 업체로부터 얻는 것이 중요했다. 이에 따라 동작제어, PLC와 시각화를 포함한 AMK AMKAMAC A5 가 선정됐다. 이 컨트롤러의 핵심은 1.1GHz 의 강력한 ATOM 프로세서다. 컨트롤러는 다양한 플랜트 개념에 유연하게 적응한다. A5 의 최적 통합을 위해 디지털 액추에이터 및 센서를 기계에 직접 연결할 수 있는 다기능 I/O 가 있다.

AMK의 AIPEX PRO 엔지니어링 도구는 공장의 서비스 기간동안 필요한 프로그래밍, 시각화 및 진단화 프로그램을 제공한다. CODESYS 프로그래밍 플랫폼은 ICE 61131-3 준수 프로그래밍을 위해 그곳에 통합되어 있다. 드라이버의 파라미터 할당과 필드 버스 구성은 PLC 기능으로부터 파생되어 자동으로 실행된다. 여기에는 AMK의 광범위한 PLC 모션 라이브러리와 구현을 가속화하는 산업별 기술 블록이 포함되어있다. CODESYS 웹 시각화를 사용하면 운영자 터미널에 공장을 직접 표시할 수 있다. 앞으로 L&R은 수량을 시각화에 사용할 것이다. C++ 클래스 라이브러리는 컨트롤러를 프로그래밍하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공한다. 시각화를 만들기 위해 터치 조작, 버튼의 색상 그라디언트, 3차원요소, 광학적으로 조정 가능한 조작 패널, 핸드 훨 및 푸시 버튼을 만든다. 속도면에서도 사용자 인터페이스는 아무것도 원하지 않는다.

수량 덕분에 SQlite 데이터베이스에 액세스할 수 있다. 이 데이터 베이스는 생산 데이터를 기록하거나 조리법을 관리하는데 사용할 수 있다. L&R의 사내 시스템은 이미 사무실에서 공장을 감시하고 오류 분석을 생성하고 해당 기계를 로그인하도록 허용하고 있다. 새로운 것은 수량과 PLC 프로그래밍 인터페이스 CODESYS 의 상호작용과 실시간으로 데이터를 교환하는 것이다. 이미 쉽고 빠르게 배울 수 있는 AIPEX PRO를 통해 L&R은 AMK 엔지니어들로부터 전문가들의 지원을 받는 짧은 훈련 기간만 필요했다. 따라서 사내에서 적절한 프로그래밍 전문 지식을 빠르게 습득할 수 있었고 현재 모든 프로그래밍 작업이 사내에서 이루어지고 있다. 전반적으로 분산 드라이브, PLC 컨트롤러 및 엔지니어링 도구를 갖춘 AMK 자동화 솔루션은 L&R에게 미래의 업무를 처리하기 위한 매우 유연하고 효율적이며 유지 관리가 쉬운 기술을 제공했다.

출처 : AMK(www.amk-group.com)