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산업자동화를 이끄는 슈나이더 일렉트릭의 기술 확인 산업자동화를 이끄는 슈나이더 일렉트릭의 기술 확인 관리자 기자입력 2007-01-22 13:57:53




산업자동화를 이끄는 슈나이더 일렉트릭의 기술 확인

얼마 전 "전력 및 제어 심포지엄 2006(Power & Control 2006)"이 개최되어 관련업계의 주목을 받았는데, 다양한 주제를 통한 세미나와 전시물을 통해 높은 호응을 얻었다.
지난 행사에는 슈나이더 일렉트릭 코리아가 공급하고 있는 텔레메카닉(Telemecanique), 머린저린(Merlin Gerin), 스퀘어 디(Square D)와 크립살(Clipsal), 프로페이스(Pro-face), 이오씨알(EOCR) 등의 제품전시와 세미나가 진행되었다.
산업자동화를 지원하는 다양한 제품과 기술력을 선보여서 좋은 정보를 얻을 수 있었는데, 본지에서는 ‘모션 솔루션과 인버터를 이용한 호이스트 제어`와 ‘Transparent Ready : 웹 자동화를 위한 개방형 네트워크 구현`에 관한 내용을 살펴보고 그 기술력을 확인하고자 한다. <편집자 주>
자료제공 : 슈나이더 일렉트릭 코리아 www.schneider-electric.co.kr


1.전력 및 제어 심포지엄 2006

전 세계 전력 및 제어 분야를 선도하는 국내/외 유명기업의 공동 개최로, 해외시장에서 명성이 높은 세계적인 브랜드들과 국내시장에서 잘 알려진 브랜드들이 참여하여 새로운 전기세상을 건설할 수 있는 솔루션과 최신 제품을 선보였다.
참가자들은 주제별 4개의 트랙으로 구성된 세미나를 통하여 최신 동향과 혁신적인 솔루션에 대한 정보를 한번에 얻을 수 있었다. 또한 OEM 어플리케이션을 보여주는 데모 룸도 마련되어 정보공유의 장이 되었다.
또한, ‘Get your ticket to a New Electric World`라는 주제를 통해 보다 획기적이고 혁신적인 산업발전을 이루어가겠다는 의지를 분명하게 보여주는 기회가 되었다.
특히, 산업자동화와 관련된 내용으로 자동화 시장의 네트워크 경향과 함께 슈나이더 일렉트릭의 네트워크 정책이 소개되었다. 이에 기업 내 비즈니스 시스템과 자동화 시스템 간의 통합 네트워크를 실현하고, 전용 솔루션 구축과 제어정보에 대한 개방이 가능하다는 다양한 의견이 제시되어 눈길을 끌었다.
전 세계 전력 관리 및 산업/빌딩 제어를 선도하는 유명기업들의 공동 주최로 금번 심포지엄 참가 기업은 슈나이더 일렉트릭 코리아, 한국 프로페이스, 크립살, 삼화 이오씨알이다.

 



2. 서보 드라이브 Lexium 05와 서보 모터 BSH
(The high concentrate solution for your machines)

슈나이더 일렉트릭에서 Lexium 05 드라이브와 BSH 모터가 출시되었는데, 제품사용 상의 용이성과 안정성은 물론 귀사의 장비에 비용절감의 효과까지 가져다 줄 제품이다. 최적의 기계 운용을 목적으로 설계된 Lexium 05는 많은 외장 구성요소들을 하나로 통합하고 있다. 주요 동작제어 기능과 명령화면을 결합하여 별도의 추가 연결이 필요 없는 신개념의 ‘Additive Free` 접근방식을 통해 우수한 성능을 제공한다.
4가지 사이즈로 출시되는 Lexium 05는 0.4~6kW까지의 폭넓은 출력 범위를 가지며 부속되는 BSH 모터의 정격 토크는 0.5~36Nm이다.

 

 




가. 단순함에 내재된 강력함(The ultimate in simpli-city)

Lexium 05 드라이브는 최소의 공간에 최대의 기능을 제공하며 통합 EMC 필터, 출력 차단 안전 기능, 토크 및 속도 조정, 전자변속장치, 필드버스를 통한 point-to-point 위치설정 명령 등을 포함하여 총체적 안전을 위한 표준 규격을 준수하고 있다.

- 작아진 크기
작아진 서보 드라이브, 새로운 기술로 모터는 더욱 콤팩트
- 간편한 조합
측면 연속 설치 가능, DIN rail 설치, 스프링 터미널, 90° 조정 가능한 컨넥터, 브레이크 내장 모터, 기어박스

동작 제어를 위해 이상적으로 구현된 Lexium 05는 기본적으로 CANopen 필드버스, Modbus RTU Serial link, 2±10V 아날로그 Input, 6로직 Input/2로직 Output, 펄스/위치 인식 Input이나 A/B 인크리멘탈 엔코더 Input 또는 엔코더 에뮬레이션을 위한 엔코더 인터페이스를 제공한다. Profibus DP를 채용한 Lexium 05 버전도 있다.
모터 파라메터의 자동설정 및 자동인식을 통하여 연결부터 작동에 이르기까지 손쉽고 빠른 설치를 가능케 한다.
EMC필터와 제동저항기는 내장되어 있다. 출력차단 안전기능은 의도치 않은 모터의 작동을 방지해주며 2개의 외부 접촉기를 따로 추가할 필요가 없다.
이러한 안전 기능은 기계 관련 유럽표준규격 EN 954-1 규정 3에 준하여 튜브(TUV) 마크 인증을 취득했다. 모터차단기능은 유럽표준규격 EN 60204-1을 따르고 있다. 한편, Twido 컨트롤러가 탑재된 Lexium 05는 CANopen 연결을 통해 ‘Pick and Place` 어플리케이션을 위한 이상적인 솔루션을 제공한다.
돌출자극을 기반으로 하는 새로운 권선기술의 도입으로 콤팩트한 BSH 초소형 서보 모터는 Lexium 05 드라이브와 연결되어 완벽한 드라이브 솔루션을 제공한다. 모터와 드라이브는 용도에 부합하는 최상의 통합 해결책을 제시해 줄 것이다.
제어루프의 자동 조절기능과 더불어, 광범위한 필요를 충족하기 위해 인간과 기계의 커뮤니케이션을 위한 인공지능적 인터페이스 사양을 선택하거나 오실로스코프와 FFT(고속 푸리에 변환) 모드 등과 같은 고급기능을 지원하는 PowerSuite 소프트웨어를 이용할 수도 있다.

 



나. Altivar 71

극히 단순한 운전에서 복잡 다단한 특성까지도 적응이 가능하도록 다양한 기능이 내장되어 있다.
SIMPLY START 메뉴는 설정은 쉽고 운전은 간편하게 하도록 도와준다.
마크로 기능에서 호이스팅 설정으로 브레이크 로직 기능 활성 및 브레이크 제어를 위한 로직 출력(릴레이) 설정이 손쉬워진다. 또한 역방향, 폴트리셋, 외부 폴트 등 로직 입력 설정이 쉽다.
호이스트의 움직임 타입 설정 만으로 브레이크 컨트롤 시스가 자동으로 형성된다.
- 수평 움직임에 맞는 모터 토크와 동기운전을 고려한 브레이크 개폐
- 수직운전시, 브레이크 개폐시 운전부하에 적절한 모터 토크의 유지
브레이크 개방주파수 닫힘 주파수 설정은 모터슬립을 고려한 브레이크 개방 주파수와 닫힘 주파수가 자동으로 설정된다.
브레이크 콘텍터 제어는 브레이크 콘택에 대한 명령 상태와 실제 브레이크 콘택의 상태를 모니터링하기 위한 로직입력 설정 및 브레이크 릴레이 제어 기능이 활성화된다.


1) 특화된 기능

- 리미트 스위치 관리
·1개 또는 2개의 리미트 스위치로 역방향 금지 또는 역방향 운전을 관리한다.
·리미트 정지 후 모터는 재기동시 반대방향 기동만이 가능하도록 관리할 수 있다.
- High speed 호이스팅
·호이스트 부하가 없거나 매우 작을 때에 이에 적합하도록 속도 및 움직임을 최적화하여 능률적인 운전이 가능하다.
·부하 측정에 적합한 속도단계에서 부하를 측정, 최대 허용속도가 계산된다.


2) 안전-파워 리무버블 Power Removal
ATV71은 내부 파워 제거 안전 기능이 있다.
파워 리무벌 “Power Removal” 기능은 의도하지 않은 모터의 기동으로부터 안전을 보장한다. 이 기능은 모터로 공급되는 전원을 차단하고, 모터로 전달되는 힘을 차단한다.

 








3. 산업현장의 웹 자동화 구현을 위한 전략의 수립에서 구축까지

가. 개요

·산업용 네트워크의 요구사항
높은 신뢰성, 빠른 응답시간, 장시간 사용, 확장성, 개방성
·필드버스의 장점
비용절감 효과, 데이터 신뢰도 향상, 데이터 처리속도 향상, 제어기능 향상으로 품질 및 관리기능 향상, 다중신호 처리가 가능하게 된다.
·필드버스의 문제점
개방성의 부족, 대역폭 및 통신거리의 한계, 확장성의 한계
·이더넷의 등장과 장점
통신의 투명성 필요, 시스템의 네트워크의 통합 요구, 확장성 보장, 통신의 개방성 확보
Modbus TCP와 Ethernet/IP는 자동화 및 산업기반 시설의 중심으로 전체 설비 중 약 51.5%의 장비에서 Modbus 및 Ethernet 사용중이다.


나. 자동화 시장의 네트워크 경향


1) 왜 이더넷인가
빠르고, 싸고, 믿을 수 있는 기술로 가장 널리 사용되고 있으며 가장 빠르게 진화중이다.
현장(Factory Floor)에 맞게 설계되었으며, 기업의 이더넷은 더 이상 대역폭에 구애받지 않고 Open Networks 구성을 가능하게 한다.
그리고 이더넷은 현장의 영역까지 TCP/IP의 범주에 들어오게 한다.


2) 왜 TCP/IP 인가
TCP/IP는 인터넷의 표준으로 국제 규격이다.
TCP/IP의 유연성은 HTTP(port 80), Modbus(port 502), FTP(port 21) 등은 물론, 음성이나 영상의 전송까지 가능하다.
TCP/IP는 유선이나 무선, FO 등 대부분의 영역에 즉시 사용가능하다.


3) 자동화 시장의 네트워크
산업전반에 걸쳐 고루 사용되고 있으며, 연평균 51.4% 증가한다.
- Network 구조=Ethernet
- Network Topology=TCP/IP, Modbus TCP


다. 슈나이더 일렉트릭의 네트워크 정책


1) 고객은 특수한 네트워크 솔루션을 원하지 않는다
더 이상 독점의 영역이 아닌 표준형, 개방형 솔루션을 제공하고, 표준형 COTS 기술개발(chip, driver, standard…)을 한다.
Open mind business 파트너와 제3자를 위한 기술개발을 한다.


2) 고객은 자사만의 솔루션을 원한다
필요시 전용 솔루션 구축이 가능하고 CANopen을 이용한 디바이스 통합, AS-i를 통한 센서 및 액추에이터의 조합 및 안정화, Sercos를 통한 모션의 동기화를 가능하게 한다.





3) 고객은 효율을 원한다(교육, 유지보수, 정보 공유 등)
한발 앞서 상용화된 기술로 표준형 Ethernet TCP/IP, Modbus, Web 기반의 기술을 실현하며, 디바이스에서 컨트롤, 그리고 IT 등 다차원적 레벨에 기반을 둠으로써 모든 시스템과 기반시설에 즉시 적용가능하다.


4) 시스템 진단을 위한 Basic Web Servers
패스워드와 함께 즉시 사용가능하고 시각화와 디바이스 편집 전환 기능이 있다.


5) Configurable Web Servers
운전중인 설비에 대한 주문형 페이지로 각 시스템에 맞춘 어플리케이션 제작(Java objects)이 된다.


6) Active Web Servers
자동 측정 및 알람(이메일 등), 자동 데이터 베이스 작성, 동기화 등이 가능하다.


라. Transparent Ready 소개

Transparent Ready 컨셉은 이더넷과 웹 기술을 이용 모든 형태의 네트워크 구조에서 시간과 장소에 구애 받지 않고 사용권한을 가진 모든 사용자에게 접근을 허용하는 솔루션으로 현장의 정보교환을 위한 쉽고(Simple), 똑똑하고(Smart), 표준화(Standard)된 솔루션이다.
쉬운 솔루션(A simple solution)으로 모든 Modbus 디바이스 공급자를 위해 솔루션이 개방된다.
똑똑한 솔루션(A smart solution)으로 모든 이더넷과 웹 서비스로부터 현장 영역의 통신을 위한 정보 교환, Modbus에서 그 이상의 영역까지 언제든지 확장이 가능하다.
표준화 솔루션(A standard solution)으로 IEC, W3C, IETF, OPC 등의 국제규격을 준수하고, 이미 수많은 기업에서 널리 사용중이다.
기업형 이더넷의 표준 ‘Modbus TCP/IP`을 채택하고, Modbus TCP/IP는 인터넷으로부터 승인받은 유일한 기업형 프로토콜로 IANA Modbus에 502 TCP 고정포트를 할당하였다.
IEC 61158와 중국 국제 규격에 의해 증명된 Modbus 기술이다.
공유를 위한 열린 기술로 www.Modbus-IDA.org 에서 Modbus에 관한 모든 정보를 제공하고 있으며, Modbus TCP/IP node 중 75%는 제3사업자에게서 판매한다.
시리얼 라인에서 Modbus TCP/IP로의 전환되고, 게이트웨이를 통한 Modbus SL 또는 Modbus+이다.
140종 이상의 실현 가능한 Transparent Ready 장비를 보유하고 있다.


1) 3단계에서 2단계의 네트웍으로 통합 네트워크 솔루션 구현
- 3가지의 별개의 네트워크
상호 간 데이터 전송 불가
인터페이스 노드 필요
SCADA에 병목현상 발생

- 2종의 통합 네트워크
PLC에 의한 웹 서버 로드 분배
병목현상 감소 및 제거
통합형 구조


2) Transparent Ready 솔루션의 장점
- Machine builders & system integrators
표준형 솔루션의 사용으로 개발 비용 및 테스트, 시운전 비용절감
리모트 컨트롤을 이용한 유지보수 및 업그레이드로 현장 출장에 필요한 시간 및 비용절감
웹 기반 기술과 함께 리모트 연결 등의 지속적인 기능 확대

- Machines & installation end-users
모든 사용자에게 표준 웹 브라우저를 통한 실시간 데이터 전송
공정자동화에서 전산업무(사무실, ERP, MES 등) 까지 실시간 데이터 공유
표준형 솔루션 사용으로 지속적인 업그레이드 보장
개별적 보안 솔루션 가능


마. 결론

기업 내 Business 시스템과 자동화 시스템 간의 통합 네트워크를 실현하고, 전용 솔루션 구축과 제어 정보에 대한 개방이 가능하다.
세계적인 표준에 따른 개방형 솔루션 실현 및 실시간 지원이 확보된 광범위 확장성 보증을 장점으로 하며, 정확한 정보를, 정확한 사람에게, 정확한 시간에, 정확한 장소로 전달할 수 있어 유용하다.

 

관리자 기자
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