스마트 공장을 위한 비접촉식 안전 센서의 기능

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안전 문제는 가장 간단한 실수에서 비롯되기도 한다. 도어, 플랩 또는 후드와 같은 안전 가드를 열린 채로 두면 위험하다. 고장 가능성을 높일 수 있다. 그렇기 때문에 안전 표준이 가장 우선이다.
자동화와 IT가 통합됨에 따라 상상이 현실로 빠르게 이동한 Industry4.0의 발전으로 장비를 보다 폭 넓은 수준으로 통합할 수 있게 되었다.

위에서 언급된 움직이는 가드의 모니터링을 위한 안전 기술의 필요성을 고려해야한다. 이러한 장치는 간단한 설치, 높은 정렬 불량 내성, 내진 동성 및 물리적 마모가 없고 청소가 매우 용이해야 한다. 이러한 장치를 공장 장비에 통합할 때는 비용 효율적이며 콤팩트하고 안전한 제품이어야 할 것이다.

SRF 비접촉식 안전 센서

Bernstein의 SRF 센서는 매우 콤팩트한 장치로서 장비 작동 중 부상을 입을 수 있는 위험한 지역으로부터 직원을 보호하는 데 사용된다(그림 1). 보호 안전 장치가 제대로 닫히지 않은 경우, 이 장치에 의해 기계 및 장비가 종료되거나 스타트가 되지 않는다. 키 인터록 장치를 사용하는 경우 정확한 정렬과 설치에 필요한 시간과 노력이 필요하다. 이로 인해 비접촉식 자기 작동 리드 스위치를 사용하는 것을 많이 선호한다.

그러나 이 장치에는 단점도 있다. 첫째는, 리드 스위치는 비교적 부서지기 쉬워서, 개방 또는 폐쇄 상태에서 고장을 예측할 수 없어 위험 지역을 보호하지 못하는 경우가 있다. 둘째는, 더 높은 안전 수준에 도달하려면 리드 스위치를 특수 안전 릴레이에 개별적으로 연결해야 하는 경우가 종종 있다. 한 기계에 6개의 리드 스위치를 사용한다고 상상해라. SRF 비접촉식 장치에는 필요하지 않는 케이블 자체에 유지관리 및 설치 문제가 발생한다. SRF 비접촉식 장치는 직렬로 안전하게 설치할 수 있기 때문이다. 이는 SRF 센서가 해결할 수 있는 몇 가지 단점이다.

SRF 명칭은 Safety RFID의 약자이다. 이 소형 센서는 안전 가드가 올바르게 닫히지 않을 때 장비를 끄거나 시동할 수 없도록 하여 직원을 부상으로부터 보호한다. 각 장치의 크기는 36.5 × 26.2 × 15 mm이다. 장치는 직렬 설치를 위한 ‘T’ 커넥터를 포함한 M12 플러그 가능 시스템을 사용하여 연결되며 PLe, Cat의 안전 수준을 제공한다. 4(EN ISO 13849-1에 따름) 및 SIL CL3(DIN EN 62061에 따름). 송신기, 수신기, 커넥터 및 배선은 IP69 등급의 세척 프로세스에 적합하다.

비접촉식 장치로서 정밀 조정은 문제가 되지 않는다(그림 2). SRF 센서는 정격 거리가 13mm(10mm 보장된 감지 ON; 25mm OFF)로 송신기와 수신기가 범위 내에 있을 때 2개의 OSSD 안전 출력(및 진단 신호)을 제공함으로써 큰 정렬 허용 오차를 제공한다. 로봇 및 패키징 장비와 같은 장비를 고려할 때이 기능은 과도한 진동을 받는 기계를 방해없이 트립할 수 있기 때문에 큰 이점이다.

또한 SRF 센서를 직렬로 설치할 수 있다. 여러 후드와 도어를 모니터링해야 하는 애플리케이션의 경우 기능을 사용하면 쉽게 손상되어 장비가 종료될 수 있는 대형 와이어 번들이 필요하지 않다. 이 기능은 4선 비 차폐(four-conductor unshielded) 표준 연결 케이블을 사용하여 센서에서 센서로 연결할 수 있기 때문에 전체 비용을 절감한다. 이러한 방식으로 최대 32개의 스위치를 직렬로 연결할 수 있으므로 동일한 수의 리드 스위치를 작동하는 데 필요한 와이어 하니스의 크기가 줄어 든다.

Industry 4.0 진단 기능

센서와 함께 제공된 진단 시스템에 특히 주의를 기울였다. 아이디어는 가능한 많은 데이터 수집 기능을 포함하여 지능적인 생산 상황을 지원하기 위해 중앙에서 유연하게 사용할 수 있도록 하는 것이었다.

Bernstein AG는 DCD(Daisy Chain Diagnostics) 시스템을 사용하여 이를 수행한다. 진단 데이터가 각 센서에서 기계 제어 시스템으로 공급될 수 있다는 사실은 Industry 4.0 운영을 향한 도약이다. 센서 진단은 I/O Link 또는 게이트웨이(예: Profinet 또는 Ethercat)가 있는 I/O Link Mater를 사용하여 통합하거나 NFC 기술을 사용하여 Android 기반 스마트 폰 또는 태블릿에 표시할 수 있다.(Near Field Communications는 스마트 폰 애플리케이션으로, 장치가 정보를 서로 가까이 배치하여 간단히 정보를 교환할 수 있도록 한다.)

모든 오류 메시지는 타임스탬프를 사용하여 진단 모듈에 저장되며 필요한 경우 모든 인터페이스를 통해 검색할 수 있다. NFC 기능 덕분에 진단 모듈에 전압이 없는 경우에도 이 중요한 진단 정보를 읽을 수 있다. 이 고유한 기능은 효율적인 문제 해결을 가능하게 하며 결함 있는 시스템의 재시작을 가속화한다. 또한 문제 해결을 단순화하기 위해 시스템 관련 데이터를 저장하는 오류 메모리가 있다.

비접촉식 SRF 센서 시스템을 통해 진단 시스템의 주요 이점은 각 센서 및 전체 시스템에 대한 진단 정보 등이다(그림 3).

- 쉽게 검색할 수 있는 진단 데이터
- 시운전, 유지 보수 및 결함 조사 중 시간 및 비용 절감
- NFC를 통해 스마트 폰에 진단 데이터 표시
- 오류 메모리를 읽어 간단한 문제 해결

또 다른 중요한 기능은 사전 종료 감지 시스템을 통해 예기치 않은 기계 정지를 방지하는 기능으로, 완전히 종료되기 전에 20분 동안 경고한다. 작동 방식은 다음과 같다. 한 출력에서 오류가 감지되면 센서는 이를 진단 코드를 통해 동시에 정보를 전송하면서 플래시 코드로 표시한다. 할당된 20분이 지나면 기능 출력이 꺼진다.

NFC 또는 직렬 라인을 통해 각 센서에 대해 20가지 진단 정보 항목을 검색하여 사용할 수 있다. 기본 정보에는 액추에이터 안전 출력 여부, 기계를 다시 시작할 수 있는 로컬 재설정 기능 및 작동 전압 경고가 포함된다. 확장된 진단에는 코딩 레벨 및 리셋과 같은 추가 센서 기능, 남아있는 액추에이터 티치 인 기능, 다양한 출력 오류, 센서 온도 등이 포함된다. 진단 데이터는 매우 광범위하므로 기본 정보와 확장 정보로 나뉘어 우수한 제어 시스템과 함께 사용하면 데이터 처리가 단순해진다.

아이디어는 항상 프로세스 초기에 오류 감지를 기반으로 비용 효율적인 예측 유지 보수를 작성하고 종료를 방지하는 것이었다. 이러한 유형의 작업이 편리할수록 문제없이 더 원활하게 작업을 계속할 수 있다. 따라서 전원 공급 장치에 장애가 발생하면 NFC를 통한 오류 메모리가 문제 해결에 포함된다. 비상 출력에서 오류가 감지되면 비상 모드는 또한 비상 정지가 트리거 되기 전에 제어된 방식으로 기계 전원을 끄는 옵션을 제공하여 궁극적으로 공구 또는 공작물 손상을 방지한다.

이 상세한 진단 데이터는 모두 스마트 생산을 지원하기 위해 다중 센서 시리즈 배열로 설계되어 있어도 각 센서의 완전한 상태 이미지를 제공한다. 진단 데이터는 I/O 링크를 통해 기계 제어 시스템에 공급된다. 진단 데이터는 가장 간단한 방법으로 비용 효율적인 예측 유지 보수를 제공한다. 고급 내결함성 인식 기능을 통해 값 비싼 시스템 종료를 방지할 수 있다.

센서에는 세 가지 코딩 레벨이 제공된다. 저수준 코드 센서는 모든 SRF 액추에이터로 활성화된다. 고급 코드 센서는 하나의 특정 액추에이터와 쌍을 이룬다. 고유 레벨 코드 센서는 한 번만 페어링 할 수 있다. 페어링 후에는 다른 액추에이터로 센서를 활성화할 수 없다. 페어링 절차에는 추가 장비가 필요하지 않다. 개별 PNP 진단 출력 센서도 제공된다. PLC에 직접 연결하여 어떤 문, 게이트 또는 가드가 열리고 닫혀 있는지 표시할 수 있다.

자료 제공: Altech(www.altechcorp.com)