PC 기반 제어 및 EtherCAT이 자재관리 제어 플랫폼을 결합하다, BECKHOFF [무인화기술]

USS의 자재관리 장비는 각 애플리케이션에 맞춘 다양한 표준제품을 가지고 있다.

PC 기반 제어 EtherCAT이 자재 관리 제어 플랫폼을 결합하다

성능 및 유연성이 창고 물류를 증폭시키다

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창고보관 및 유통과정에서의 요구사항은 끊임없이 증가하고 있다. 특히 고객은 주문한 제품을 온라인 회사들이 거의 실시간으로 선택, 포장 및 운송해주기를 바란다. 말레이시아 Owings Mills에 기반을 둔 UnitedSortation Solutions(USS)는 선도적인 자재 관리 장비 제공업체로서, 소매상 및 도매상이 급변하는 시대에 보조를 맞출 수 있도록 돕는 고도의 자동화 유통시스템을 전문으로 한다.
USS 고객 리스트는 소매부터 제약, 식∙음료에 이르는 다양한 산업에서 세간의 이목을 끄는 많은 회사들을 포함한다. “우리의 가장 큰고객 중 하나는 미국과 캐나다에서 약 3,800개의 매장을 운영하며 연간 45억 달러가 넘는 매출로 북미의 선도적인 여성의류 소매업체인 Ascena Retail Group 그룹 입니다”라고 USS의 사장 Howard Eisenberg는 말한다.
USS의 자재관리 및 분류장비 포트폴리오는 수직 리프트, 스태커/디스태커, 플랫분류기 및 작은 아이템용 분류기와 같은 많은 표준모듈을 포함한다. 애플리케이션의 요구사항에 따라 각각의 모듈은 고객맞춤형 자재관리 시스템을 만들기 위해 결합된다. USS 시스템은 공간이 제한된 시설에서의 구현을 위해 유연하고 콤팩트하게 설계된다.

컨트롤러의 개조는 더 높은 성능 및 유연성을 제공한다

USS는 고급자재 관리 기술의 개발에 있어 수십 년의 경험을 가지고 있다. “우리는 점점 원래 제어 개념을 실현하는데 있어 한계에 부딪히고 있었기 때문에 개조을 결심했습니다. 기존 시스템은 우리가 필요로 하는 만큼 유연하지 않았고 구조는 매우 복잡했습니다”라고 통합 분류 솔루션 엔지니어링 책임자인 Jeff Zerr 는 설명한다. 현재 USS는 통신 시스템으로서 TwinCAT 자동화 소프트웨어 및 EtherCAT(이더캣)을 장착한 다양한 Beckhoff(백호프)의 Embedded PC로 구성된 제어플랫폼을 사용한다. 7인치 디스플레이가 있는소형 CP2907 제어 패널은 HMI 하드웨어로 사용된다.
I/O 기술을 향상시키기 위해서 USS는 최고의 산업용 이더넷기술을 검토했다. “USS는 EtherCAT이 우리가 요구하는 것보다 훨씬 더빠랐기 때문에 이와 같은 결정을 내렸습니다. 게다가 EtherCAT 네트워크에 구현할 수 있는 I/O 포인트 수는 실질적으로 무한했습니다”라고 Howard Eisenberg는 설명한다. EtherCAT은 제어, I/O, 드라이브, 심지어 안전기능까지 모든 기계라인을 위한 다목적 제품을 가지고있다. I/O 시스템은 EtherCAT 터미널, EtherCAT 박스모듈 및 안전기능의 통합을 위한 TwinSAFE 터미널를 포함한다. Howard Eisenberg는 EtherCAT 터미널이 Embedded PC에 직접 연결될 수 있다는 것을 큰 장점으로 여긴다. “현재 우리는 하나의표준 이더넷 케이블만을 필요로 하며, 별도의 주소설정이 요구되지 않습니다. 이로 인해 작업이 상당히 줄어들었습니다”라고 그는 강조한다.

운영자 인터페이스는 7인치 디스플레이의 콤팩트한 CP2907 컨트롤 패널이다.

모듈성 및 소형 디자인이 공간과 비용을 절약한다
1~16 채널을 제공하는 고밀도(HD) EtherCAT I/O 터미널의 모듈성은 자재관리 장비 전문가들에게 매우 편리하다는 것이 입증되고있다. “단지 12mm 너비에서 HD 터미널는 16 개의 I/O 채널을 구현하는 기존방식과 비교해서 공간을 상당히 절약합니다. 또한 필요한 I/O 량에 따라서 우리는 2, 4 또는 8 채널 터미널로 쉽게 전환할 수 있습니다. 이는 우리에게 더 많은 유연성을 제공하며,예비부품을 더 쉽게 관리할 수 있도록 해줍니다”라고 Jeff Zerr는 설명한다.
USS 기계 끝부분에 구분된 IP 67 등급의 EtherCAT 박스모듈은 열악한 산업환경을 위해 설계됐다. “하나의 장치에 디지털 입력 또는출력을 자유롭게 구성할 수 있습니다. 예를 들어, EP2338 모듈은 8개 채널을 구성할 수 있으며, EP2349 모듈은 16개 채널구성을 제공합니다.”
장비의 유형과 요구되는 성능에 따라 USS는 제어 플랫폼으로 1.5 GHz Intel Core i7 dual-core CPU를 갖춘 CX2030 Embedded PC, 1.1 GHz Intel Atom Z510 프로세서를 갖춘 CX5010 또는 1 GHz ARM Cortex A8 프로세서를 갖춘 CX9020를 선택적으로 사용한다. “CX2030 및 CX5010으로 우리는 특별한 파일관리 요구사항을 위해 애플리케이션에 따라 필요로 하는 Windows OS 환경을활용할 수 있습니다. 예를 들어, Embedded Windows OS가 필요한 전부라면, Windows CE Embedded 표준을 가진 소형 CX9020는 낮은 하드웨어 비용 및 높은 성능을 제공합니다. 우리는 이 Embedded PC로 PLC, HMI 및 모션제어 업무를 실행합니다”라고 Jeff Zerr는 말한다.

USS 기계 끝부분에 구분된 IP 67 등급 EtherCAT 박스모듈은 기계의 전기캐비닛 외부에 직접 설치되고, 산업 환경의먼지 및 습기에 저항할 수 있도록 설계되어 있다.

보편적 소프트웨어 플랫폼으로서의 TwinCAT 3
“이전에는 하나의 소프트웨어가 모든 것을 할 수 없었기 때문에 수많은 PLC 프로그래밍 환경을 사용했으며 플랫폼을 자주 변경했습니다. 현재 TwinCAT 3는 기계 모든 범위에 사용할 수 있는 보편적 프로그래밍 환경을 제공합니다. 우리는 마이크로소프트 Visual Studio®을 포함해서 다양한 IT 지향 프로그래밍 언어 및 도구뿐만 아니라 프로그래밍 언어로서 구조화된 텍스트(ST) 및 래더 다이어그램(LD)을 사용합니다. 우리는 또한 TwinCAT 3를 사용해서 소스 코드 관리를 구현하기 시작했으며, 다양한 자재 관리 솔루션을 위한 포괄적인 소프트웨어 라이브러리를 구축하고 있습니다. 향후 이것은 프로그래밍 및 구성 시간을 상당히 절약해 줄 것입니다”라고Jeff Zerr는 설명한다.

TwinSAFE를 통한 통합 안전 솔루션
유통 및 보관시설이 작업자 활동의 중심지이기 때문에, 강력한 안전시스템이 반드시 필요하다. 수많은 하드 와이어 릴레이 회로를 대체하기 위해, IP-20 및 IP-67 보호의 TwinSAFE I/O 솔루션은 USS 시스템의 안전기능을 구현하는데 사용된다. “우리가 제조하는 분류기의 대부분은 매우 길고, 안전장치는 장치 끝부분에 설치되어 있습니다. 분산된 Safety I/O는 빨리 작동할 수 있습니다”라고 Jeff Zerr는 설명한다. “그것은 뛰어난 유연성을 제공합니다. 현재 안전장비를 추가했기 때문에 우리는 쉽게 더 많은 TwinSAFE I/O를 추가할 수 있습니다.”

Ascena Retail 그룹은 USS 자재 관리 시스템의 새로운 제어 기술을 기반으로 시스템비용 및 현장 시운전 시간을 상당히 감소시켰다.

드라이브 기술에 의한 통합 최적화

USS는 드라이브 시스템의 경우, 싱글 또는 듀얼 채널 버전의 AX5000 EtherCAT 서보드라이브와 One Cable Technology(OCT)를 통해 서보모터를 동기화한 AM8000 시리즈를 활용한다. USS는 종종 하나의 드라이브에 두 개의 서보모터를 통합하기 위해서TwinCAT 3에 전자 기어링을 구현한다. 이는 장비의 기계설계를 단순화시키며 원료비를 낮춘다.