PLC의 컨버전스 경향

[산업일보]
자동화 장비 및 공장 자동화 시스템 제어를 위한 필수 요소인 PLC는 전 세계의 수많은 PLC 메이커에 의해 생산되고 있다. FA분야 핵심 제어 장치인 PLC는 현장이 요구하는 높은 신뢰성과 빠른 응답성의 제어라는 기본 기능뿐 아니라 각 메이커마다 다양한 부가 기능들을 제공하고 있다.

현대의 PLC 기능의 변화는 IT와의 접목을 통한 통신성의 강화와 하나의 기기가 여러 가지 기능을 수행할 수 있는 디지털 컨버전스(Digital Conver gence)라는 거센 흐름으로 자리잡아 가고 있다.

Festo는 PLC, Remote I/O 그리고 공압 밸브를 하나의 디바이스로 모두 수행이 가능한 CPX-FEC로 PLC 시장의 새로운 표준을 만들어 내고 있다. CPX-FEC는 고객이 원하는 기능과 제품만을 선택이 가능하도록 각 부품들이 모듈화 있어 다양한 Remote I/O(4DI, 8DI, 4DO, 8DO, 8DI/8DO, 2AI, 2AO 등), 공압 밸브 터미널(CPA, MPA, MIDI/MAXI 등)을 고객의 어플리케이션(유량, I/O수량)에 맞도록 조합이 가능할 뿐 아니라, 여러 기능을 가진 디바이스들을 하나로 통합하여 기존에 필요했던 각 디바이스간의 배선 절감과 잠재적인 에러 발생 원인을 감소시킬 수 있다.

또한 에러 발생시, CPX 밸브 터미널의 에러 파악 및 상태 진단을 위한 사용자 유니트 CPX-MMI를 이용하여 손쉽게 에러 발생 원인 및 시간(최대 40개까지의 에러 목록 저장) 파악이 가능하여 사용자에게 최대의 생산성을 보장한다.

대부분의 자동화 장비 및 공장자동화 시스템을 제어하기 위해 사용되는 PLC는 전세계 수많은 FA 공급업체에서 생산되고 있다. PLC는 FA분야에서의 핵심 제어 장치로 현장이 요구하는 높은 신뢰성과 빠른 응답성을 가지고 있다. 이런 기본적인 특징 위에 전자제품의 트렌드인 기능 융합 즉, 컨버전스로 인해 제어 장치간 경계를 무너뜨리고 PLC를 중심으로 한 제어장치가 통합화되고 있다.

현재 공압과 전기 그리고 IT 기술이 결합된 PLC 제품들이 두드러지게 나타나고 있으며, Festo도 PLC와 Remote I/O 그리고 밸브가 통합된 CPX 터미널로 PLC시장에 새로운 표준을 만들어내고 있다. 여러 기능을 가진 밸브뿐 아니라 다양한 I/O모듈을 선택할 수 있으며, 하나의 디바이스에 여러 기능 모듈을 통합시켰으므로 배선 절감과 더불어 에러 발생 요인이 감소된다. 또한 에러 대응이 빨라 다운 타임을 줄일 수 있어 최대 생산성을 보장해준다.

이 혁신적인 제품은 수동 작업이 많은 어플리케이션 또는 자동화 비율이 높은 자동차 생산 공정이든 상관없이 제어 캐비닛 외부의 장비에 직접 장착할 수 있기 때문에 별도의 PLC없이 다양한 제어가 가능하다. IP65와 IP67의 높은 보호 등급의 CPX-FEC로 인해 설비 작업의 간소화, 비용 절감, 공간 절약을 할 수 있다. 이제 새로운 제어 시스템은 거추장스러운 긴 선이 아닌 짧은 배선을 원하는 고객의 요구를 만족시켜 줄 것이다.

이더넷 기반으로 진단 및 상태 정보의 빠른 네트워크
‘제3공장 : 5번 장비, 2번 출력 접점 단락, 생산 라인 정지 신속 조치 요망’
현장 라인의 PLC에서 보내온 문자 메세지를 받은 보전팀은 단 몇 번의 마우스 클릭을 통해 문제를 파악하고, 적합한 스페어 부품으로 빠르게 교체해 문제를 해결한다.
위 상황이 미래의 얘기 같지만 CPX-FEC사용자들에게는 현재 일어나고 있는 상황이다. 현장이 아닌 원격지에서 현장 상황에 대한 데이터를 얻으려는 사용자들에게 SMS 기능이 탑재 가능한 밸브 터미널 내장형 PLC인 CPX-FEC는 가장 이상적인 솔루션이다. 새로운 CPX-FEC 컨트롤러 모듈을 사용한다면 여러분이 갖고 있는 휴대폰에서 공장의 상황을 볼 수 있으며, 언제 어디서라도 라인상의 장비로 접속이 가능하다.

또한 사무실에 앉아 인터넷을 통해 장비를 모니터링, 설정 및 진단 기능을 수행할 수 있도록 CPX-FEC는 자동화와 IT간의 통신을 지원한다. 기본 사양으로 내장된 이더넷 인터페이스는 공장 작업자들에게 자동화 부품간의 네트워킹뿐만 아니라 모든 IT 서비스로 접속할 수 있는 원격 관리 기능을 제공한다. 즉 필요하면 언제 어디서나 온라인 접속을 통해 장비의 상태 확인이 가능하고, 특성 파라미터를 바꿀 수 있으며 인터넷을 통해서 저장된 프로그램을 업로드 및 수정된 프로그램을 다운로드 할 수 있다. 진단 정보와 상태 정보는 PLC 내부 메모리의 웹서버를 운용하여 모니터링이 가능하다.

이 프로세스 데이터들은 TCP/ IP, 즉 검증된 프로토콜을 통해 상호 교환된다. 작업자들은 각종 데이터 및 에러 데이터를 이메일 또는 핸드폰 문자 서비스를 통해 받을 수 있다. CPX-FEC 내부 메모리에 최근 40개까지의 진단정보가 시간과 함께 자동 저장되므로 이들 설비는 에러의 진단이 빨라지고 다운타임이 줄어들게 되어 결과적으로 유지 보수 비용이 감소된다. 그러나 이것이 전부가 아니다.

이 다양한 기능의 컨트롤러는 다양한 고객들의 요구에 맞추는 모듈형 구성으로 유연성을 최대화했다.

유연성 제공: 다양한 모듈을 구비한 통합형 PLC
이제 PLC도 단순 기능에서 더 나아가 편리하고 다양한 기능을 통합하여 종합 경쟁력을 갖춰야 한다. 네크워크 개념과 더불어 고객이 요구하는 다양한 기능성 I/O모듈이 통합되어 제공된다면 최상의 시너지를 창출할 수 있기 때문이다.

특히 Remote I/O가 결합된 CPX-FEC는 다양한 디지털 및 아날로그 모듈을 선택할 수 있어 사용자들이 각 공정에 맞게 구성할 수 있다. 올해 출시 예정인 전류용 4채널 아날로그 입력 모듈 CPX-4AI-I와 온도 센서용 4채널 아날로그 입력 모듈인 CPX-4AI-T를 비롯해서 다양한 입출력 모듈을 구비하고 있다. 특히 CPX-4AI-T는 Pt-센서와 Ni-센서 신호를 받아서 최대 -200°C 에서 +850°C까지 모니터링 할 수 있으며, RTD (Resistive Temperature Device)라고 불리는 온도 저항 센서를 직접 연결하므로 비용을 절약할 수 있다.

이렇게 특수 모듈(예, RTD 모듈) 또는 다양한 채널(8DO, 4AI)모듈을 내장하면 시스템 비용을 감소시킬 수 있으므로 더욱 경제적이며, 채널 진단(8DI 또는 8DO 모듈)모듈로 회로단락을 빠르게 감지할 수 있다. 또한 특정 부분만을 모니터링하거나 아날로그 값의 지속적인 스케일화가 가능하여 관리 효율성이 향상된다.

CPX-FEC는 하나 이상의 CPX 필드버스 노드와 함께 작동하며, Interbus, DeviceNet, Profibus DP, CANopen, CC Link부터 산업용 Ethernet용 Ethernet/IP 필드버스 노드까지 구비하고 있어서 유연한 SYSTEM구성이 가능하다. 고객이 요구하는 어플리케이션에 따라, 다음과 같이 4가지 자동화 컨셉들은 CPX-FEC와 CPX 터미널을 조합하여 구현될 수 있다.

① 직접 기계에 장착하는 모듈형 PLC 또는 프로그램이 가능한 밸브터미널로 단독 작동
② ‘리모트 컨트롤러’ 모드에서 필드버스 시스템상의 빠른 사전프로세싱(pre-processing)
③ ‘리모트 컨트롤러’ 모드에서 이더넷 시스템상의 빠른 사전프로세싱(pre-processing)
④ Schneider 전기 자동화 환경(Modebus TCP)의 어플리케이션용 ‘리모트 I/O’모드에서 이더넷을 통한 직접 제어

단일 공급원으로서 원스톱 기술 지원 및 종합서비스
급속도로 변화하는 생산 환경으로 인해 새로운 기술의 개발과 기존 성능의 업그레이드가 가속화되면서 PLC 성능의 차이가 점점 줄어들었다. 그로 인해 시장 경쟁이 과열되면서 소비자들은 대형 공급업체가 단일 공급원으로서 제공할 수 있는 종합 서비스에 초점을 맞추고 있다. 바로 PLC와 실린더, 밸브, 센서 등 모든 제품을 포괄적으로 공급할 수 있으며, 장비 설계부터 유지 보수까지 종합 솔루션을 제공할 수 있어야 경쟁력을 확보할 수 있기 때문이다.

그 외에도 글로벌 네트워크를 기반으로 유기적인 지원 체제를 갖추어 국내 업체에서 중국, 미국, 유럽, 인도 등지에 해외 현지 공장 설립시, 해외에서도 한국과 동일한 기술 지원, 교육, A/S가 가능한지가 관건이다. 이런 측면에서 Festo는 2만 여가지 이상의 공장자동화 부품을 공급하는 글로벌 회사로서 전세계 170여 개국에서 동일한 품질의 제품과 서비스를 공급하고 있기 때문에, 해외 공장 설립시 부가 가치를 제공할 수 있으며 PLC시장에서 약진할 수 있는 계기가 될 것이다.

쉬운 설정 방식의 소프트웨어
사용자의 편리성을 감안한 소프트웨어도 중요한 경쟁 요소로서 모든 Festo 컨트롤러를 위한 플랫폼 FST 4 프로그래밍 패키지는 많은 장점을 가지고 있다. IF, THEN, ELSE 명령어를 이용해서 쉽게 프로그램화할 수 있으며, 업계에서 가장 많이 사용하고 있는 Ladder도 가능하며 Ladder와 STL를 선택 혹은 혼용할 수 있다.

FST는 먼저 Drag&drop기능과 그래픽 기반의 소프트웨어여서 쉽게 접근할 수 있다. 오프라인 상태에서는 설정된 I/O모듈에 대해서 어드레스 할당 및 파라미터 설정을 할 수 있으며, 온라인 상태에서는 최근 40개의 모듈 정보 및 채널 진단 정보를 시간과 함께 자동으로 저장한다. 특히 온라인 모드에서는 자세한 진단 사항을 그래프로 보여주기 때문에 고장 수리가 훨씬 수월하다.

통신과 제어의 스페셜리스트
제어 시스템 개념에서 보면 FEC 제어 프로그램으로 인해 CPX가 더욱 빠르게 작동할 수 있으며, 마스터 컨트롤러와 PC간의 어떠한 데이터도 통신이 가능하다. 그리고 Ethernet을 통해서 추가적인 데이터 통신을 할 수 있다.
결론적으로 자동화 시스템에서 필드버스를 통한 표준 통신, 장비의 하드웨어와 소프트웨어 모듈 설계, 추가적인 통계 자료를 위한 Ethernet 등을 장점으로 꼽을 수 있다.

그러므로 데이터 통신이 많이 필요한 밸브 터미널 어플리케이션에 사용한다면 최상의 효율성을 가져올 수 있다.

기술 자료 [ CPX-FEC ]
CPX-FEC의 특징을 살펴보자.
① 단일 설치 모드(Stand-alone mode), 필드버스에 의한 리모트 컨트롤러, 이더넷에 의한 리모트 컨트롤러, 이더넷에 의한 리모트 I/O로 다양한 제어 시스템이 가능
② IP65 / IP67 보호등급
③ FST를 위한 약 250 KB의 내장된 프로그램 메모리
④ 1 KB 명령문 당 약 1 - 2 ms
⑤ 프로그래밍 인터페이스 : RS232 sub-D
⑥ 전체 CPX 주변장치 완벽한 지원 (약 300점 I/O, 9개 I/O 모듈과 공압)
⑦ Web을 통해서 장비 설정과 상태 및 진단 정보를 받음
⑧ FST4를 이용한 Statement List 또는 Ladder Diagram과 같은 단순하고 잘 알려진 프로그래밍
다양한 옵션을 사용하여 강력한 컨트롤러는 다른 CPX 모듈과 필드버스 노드를 가지고 원하는 형태로 조합이 가능하며, CPX와 함께 사용할 수 있는 Midi, CPA, MPA 밸브터미널 타입이 모두 지원된다. 모든 면에서 CPX-FEC는 사용자들에게 설치 비용 절감, 경제성, 고성능을 넘어서는 막강한 이점을 주는 컨트롤 시스템이다.
한마디로 CPX-FEC는 모든 통신과 제어 어플리케이션의 진정한 전문가라 할 수 있다.
문의: (02)850-7400

권 순 영 / 한국훼스토(주)

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