케이스 포장 시스템에 적용된 맞춤형 제어 솔루션
2016년에 Honeywell Intelligrated의 자회사가 된 United Sortation Solutions(이하 USS)는 까다롭거나 특이한 자재 취급 애플리케이션 문제를 위한 특수 설계를 제공함으로써 내부 및 외부 고객을 위한 솔루션 센터로서의 역할을 담당하고 있는 기업이다. 주로 토트(tote) 핸들링 분야에서 고객 맞춤형 솔루션을 핵심 역량으로 삼고 있다.
의료 산업의 한 대형 제조업체는 2021년 전체 물류센터 (DC)를 자동화하기 위해 Honeywell에 문의했다. 이 시설의 최종 라인에는 애플리케이션 고유의 복잡한 포장 요구 사항을 처리할 수 있는 고도로 맞춤화된 기계가 필요했다. 이 고객은 의료 제품이 제조 구역을 떠난 후 손상이 전혀 없도록 매우 정밀한 제품 및 패키지 처리가 필요했으며, 이 DC 프로젝트의 일환으로 USS에 맞춤형 기계 설계를 의뢰했다.
USS는 약 9개월 만에 이 애플리케이션을 위한 맞춤형 솔루 션을 신속하게 설계하고 구축했다. 그 결과 탄생한 기계는 현재 USS의 차세대 ‘케이스 로딩 및 포장 시스템(CLAPS)’으로 알려져 있다. 이 포장 프로세스는 전체 Honeywell 자동 보관및 검색 시스템(AS/RS)의 일부로 간주되며 내부 물류 운영에 맞춰져 있다.
USS의 사업부 리더이자 수석 엔지니어링 매니저인 Donna Kiefer는 “이 프로젝트는 향후 애플리케이션에 맞게 고객별 솔루션을 수정하고 적용하는 방법과 USS가 새로운 맞춤형 기계를 매우 신속하게 설계, 제작 및 현장 배치하는 방법을 보여 준다”고 설명했다.
차세대 케이스 포장 시스템(CLAPS)
새로운 CLAPS는 이전에 로봇이 처리했던 많은 기능을 대체한다. 이 기계는 상류 컨베이어 장비에서 세워지고 라벨이 부착된 상자를 받으며, 바코드가 부착된 제품이 담긴 가방을 기다린다.
CLAPS는 상자를 위치에 맞춰 이동시키고 바닥에 골판지 라이너를 놓는다. 그 후 상자를 다음 위치로 이동시켜 특허 받은 그립 메커니즘을 통해 제품이 담긴 가방을 상자에 들어 올려 넣는다. 그리고 또 다른 골판지 라이너가 포장된 제품 위에 삽입된다.
이 과정이 진행되는 동안 바코드 스캐너가 동시에 상자와 제품의 바코드를 읽어 각 상자에 어떤 제품이 포장되었는지 기록한다. 이러한 과정이 완료된 후, 포장된 상자는 테이핑, 최종 처리 및 창고 실행 시스템(WES)에 서의 이행을 위해 하류로 보내진다.
▲ USS는 고도로 맞춤화된 솔루션이 필요한 의료 대형 제조업체를 위해 시스템을 설계했다.
▲ USS 기계는 손상 없이 제품을 상자에 포장했다.
맞춤형 기계를 위한 표준 자동화
USS는 고속 분류 장비 및 토트 핸들링 장비에 대한 다양한 자동화 기술을 Beckhoff로 표준화해 왔다. 특히, 기계 제어를 위한 확장 가능한 CX 시리즈 내장 PC에 중점을 두었다. 이에는 쿼드 코어 인텔 코어 TM i7 프로세서를 갖춘 고성능 CX2040, 듀얼 코어 인텔 아톰 TM 프로세서를 갖춘 중간급 CX5130, 그리고 초소형 CX8190 임베디드 PC가 포함된다.
CX8190은 다양한 이더넷 프로토콜을 통해 다른 PLC에 이더캣 I/O(또는 E-bus) 게이트웨이로 작동할 수 있는 마이크로컨트롤러로서, 다른 PLC 플랫폼에서의 EtherCAT의 이점을 제공하는 쉬운 솔루션이다.
EtherCAT는 모든 USS 기계의 공통 요소이다. 사용자 정의 CLAPS 기계의 경우, CX8190 임베디드 PC가 모든 이더캣 장치와 통신하며 기타 기능을 위해 전통적인 PLC 하드웨어와의 통신에 이더넷/IP를 사용한다. IP20 및 IP67 보호로 구성된 이더캣 I/O는 전체 기계에 걸쳐 분산되어 있으며 전기 캐비닛 내외부에 I/O가 마운트되어 있다.
▲ Beckhoff CX8190 임베디드 PC는 트윈세이프를 통해 모든 이더캣 장치 및 안전 구성 요소와 통신한다.
▲ Beckhoff의 IP67 등급 EtherCAT 박스 모듈은 USS 기계에 직접 장착할 수 있어 편리하다.
모든 애플리케이션을 하나로 묶어주는 EtherCAT
EtherCAT 프로토콜의 강력한 성능은 Beckhoff 기계 컨트롤러와 동일한 네트워킹 성능을 제공하지 않는 고객 지정 PLC를 통합할 때에도 USS에 매우 유용했다.
USS의 Eamon Kelly 엔지니어는 “기존 PLC를 사용하면 일반적으로 기계의 모든 I/O에 대해 10밀리초 또는 20밀리초의 스캔 속도를 얻을 수 있다. 하지만 Beckhoff 임베디드 컨트롤 러와 EtherCAT을 추가하면 EtherCAT I/O 시스템에서 1밀리초 또는 2밀리초의 스캔 속도를 달성할 수 있다. 이를 통해 기존 PLC에서 가능했던 것보다 더 낮은 스캔 속도로 더 많은 I/ O를 활용할 수 있다”고 설명했다.
EtherCAT은 또한 풍부한 진단 기능을 제공하며 시스템에서 케이블이 끊어진 정확한 위치와 개별 네트워크 장치가 작동 상태가 아닌지 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다.
USS의 Donna Kiefer 매니저는 “기능 및 비용 요구 사항을 충족하는 것 외에도 Beckhoff는 현장에서 매번 올바른 연결이 이루어질 수 있도록 맞춤형 색상 코드 케이블을 제공함으로써 우리를 위해 더 많은 노력을 기울였다.”고 말했다.
자료제공: Honeywell(sps.honeywell.com) / Beckhoff(www.beckhoff.com)
