[Beckhoff 어플리케이션] PC 기반 제어로 완벽한 포장 라인 자동화 구축 지원

모듈식 개방형 제어 기술로 기계 개발의 효율성 및 유연성 향상

이탈리아의 ESN Group은 생산 공장 내 라벨 부착, 포장, 팔레타이징, 제품 핸들링 등 포장 라인의 자동화를 위한 통합 솔루션 전문 기업이다. 이 회사는 모든 단계에서 Beckhoff의 제어 및 드라이브 기술에 의존하고 있다. Beckhoff의 개방성, 유연성, 고품질 표준이 현대 모듈형 기계의 요건을 충족하는 이상적인 기술이라고 확신했기 때문이다. 프로젝트 초기부터 Beckhoff와 함께 구축해 온 긴밀한 협력 관계 또한 높게 평가되었다.

ESN Group은 전통적인 스타트업 기업의 역사를 가지고 있다. 이탈리아 북부 Treviglio 지역에서 4년 전에 설립된 ESN(Engineering Service Network)은 전문성과 다양한 경험을 갖춘 여러 파트너사로 구성되어 있다. 이 회사는 식품, 화학, 제약, 애완 동물 사료, 광유 산업 부문에서 사용되는 라벨 부착, 1차/2차 포장, 팔레타이징 및 제품 핸들링 기계 모듈을 포함한 포장 프로세스를 위한 맞춤형 턴키 EOL솔루션을 공급한다.

 

중간 및 낮은 수준의 기계 사이클에 집중

ESN의 공동 창업자 겸 CEO인 Glauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “우리의 목표는 기계 속도가 낮거나 중간 정도인 고객에 서비스를 제공하는 것입니다. 이 시장 세그먼트는 현대식 자동화 기술을 통해 진정한 혁신 및 성능 개선을 이룰 수 있는 여지가 많습니다”

 

ESN의 철학은 ‘EOL(end-of-line)‘이란 용어에서 특히 잘 드러난다. 포장 프로세스는 서로 엮여 있는 여러 기계 모듈이 아닌 전통적인 자동화 시스템 및 현대식 결합 OT/IT 아키텍처의 조합을 통해 그 작동에 관한 세부 정보를 통신할 수 있는 모듈 방식의 통합 시스템으로 간주된다. Glauco Cima는 기본적인 문제를 설명하면서 다음과 같이 설명한다. “단순히 여러 기계들을 결합하는 회사는 많이 있습니다. 하지만 이러한 접근 방식은 전환에 따른 손실이 발생하는 라인의 관리, 성과, 생산 관리에 매우 중요한 정보를 제공해주기도 합니다”

 

EOL 플랜트에 대한 ESN의 컨셉에는 최종 포장 프로세스에 필요한 다음과 같은 모든 제반 측면이 포함된다.

–      라벨링 및 맞춤형 제어

–      제품 품질 제어

–      핸들링

–      팔레타이징

–      이차 포장

–      팔레트 제어

–      팔레트 코딩 및 추적

 

Glauco Cima는 모듈식 접근 방식을 강조하면서 다음과 같이 설명한다. “ESN의 컨셉에서 이들 프로세스 흐름 각각의 통합 관리는 엔드유저에게 실시간으로 필요한 모든 정보를 제공하기 때문에 매우 중요하며, 생산 환경의 나머지 부분과 통합되어 있습니다. 이러한 가변적 컨셉에도 마찬가지로 모듈식 개방형, 유연성을 갖춘 자동화 기술이 요구됩니다. 이러한 점을 고려할 때 실제 실행 측면에서 Beckhoff의 PC 기반 제어 시스템이 최적의 솔루션임이 입증되어 왔습니다”

 

기술 공급업체와 자동화 파트너

Glauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “우리는 이미 다른 공급업체의 시스템에 익숙해진 상태였지만, 간단하면서 신뢰할 수 있는 또 다른 개방형 솔루션을 찾고 있었습니다” 이러한 이유로 애초에 전통적인 PLC는 배제할 수밖에 없었다. 하지만 또 다른 측면에서 고려되어야 할 사항들도 있었다. ESN의 전무이사는 다음과 같이 설명한다. “우리는 스타트업 회사이기 때문에, 초기에 매우 역동적인 지원이 가능한 업체를 찾고 있었습니다. Beckhoff는 역동적인 지원이 가능한 업체 중 하나였으며, 지금도 그렇습니다. 이는 혁신과 시장 접근방식 측면 뿐만 아니라, ESN과 같이 특별한 프로젝트 및 요구사항을 지원하는 측면에서도 마찬가지입니다”

 

Glauco Cima에 따르면, ESN에게 Beckhoff 자동화 솔루션은 기술적 측면, 품질, 모듈성, 간소성, 개방성을 고려해 보았을 때 최선이다. 또한 기계 제작업체의 자동화 철학과 포장 업계에서 일반적인 모션 요구사항에도 완벽하게 들어맞는다. ESN 경영이사는 다음과 같이 강조했다. “Beckhoff와의 협력은 초기부터 매우 긴밀했다는 점을 다시 한번 짚고 넘어가고 싶습니다. 이러한 신뢰는 우리에게 있어 매우 중요합니다. 우리는 처음부터 드라이브에서 분산형 I/O, TwinCAT 자동화 소프트웨어, 오퍼레이터 인터페이스 패널에 이르기까지 모든 프로젝트에 Beckhoff 자동화 기술을 적용하고 있습니다”

 

모듈형 기계를 위한 모듈형 시스템

ESN의 전형적인 EOL 컨셉에서 각 모듈은 패널 PC를 제어기로 사용한다(멀티 터치 빌트인 유닛, CP27xx또는 싱글 터치 ‘이코노미’ 버전, CP67xx). Glauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “우리는 ESN의 모든 구성요소를 모듈형 시스템에 통합하기로 결정했습니다. 이는 최종 포장 라인이 서로 간의 긴밀한 통신을 통해 성능, 추적성, 품질 관리성을 극대화하는 콤팩트 패널 PC 네트워크와 유사해진다는 의미였습니다. 이 모듈 방식이 없었다면 우리의 목표를 비용효율적으로 달성할 수 없었을 것입니다“

 

전반적인 ESN의 자동화 컨셉은 비전 시스템과 같은 품질 제어 어플리케이션도 지원하는 TwinCAT 소프트웨어를 바탕으로 한다. TwinCAT의 개방성은 C++이나 Python으로도 개발된 외부 프로젝트도 통합할 수 있게 해준다는 것을 의미한다. 사양에 따라 제어 아키텍처가 EtherCAT 터미널 또는 박스 모듈을 통해 연결된 I/O 데이터 지점을 거의 무제한으로 처리할 수 있다. 필요할 경우, 서드 파티 제어기도EtherCAT 커플러EK1100를 사용하면 원활하게 통합할 수 있다. 또한 이러한 시스템 개방성은 자동화 장비를 교체할 필요없이 라인을 확장할 수 있게 해준다. 이는 ESN 프로젝트에 있어 매우 중요한 고려사항이다. Beckhoff의 콤팩트 드라이브 기술도 서보모터 터미널, EL72xx및 서보모터, AM81xx와 서보모터, AM8000가 장착된 서보 드라이브, AX5000 형태로 계속 사용할 수 있다. 이 부분에서 OCT(One Cable Technology)가 케이블 및 설치 작업을 최소화해 주는 역할을 한다.

 

EtherCAT 및 PC 기반 제어는 여러 장점을 가지고 있다. 예를 들어, ESN은 혁신적인 그리퍼 신속 교환 시스템을 개발하여 작동 중에 I/O 신호가 짧은 시간 동안의 간섭을 허용함으로써 생산 라인 다운타임을 줄일 수 있었다.

 

기계 시운전 시간을 효과적으로 단축

Beckhoff 기술의 다양한 기능은 프로젝트의 개발 및 구현 기간도 단축해 준다. Glauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “이는 표준화 아키텍처를 바탕으로 맞춤형 솔루션을 구현할 수 있다는 측면에서 매우 중요합니다” 이 철학은 플랜트의 기계적, 전기적 구성요소에 똑같이 적용되어 왔다. 그렇기 때문에 ESN에서 모듈화에 대한 여정은 설계 단계부터 시작된다. 모듈화 과정은 프로세스에 맞게 전문화되고 맞춤화되는 시점에서야 끝이 난다. Beckhoff의 PC 기반 제어 솔루션은 이러한 엔지니어링 철학의 구현에 있어서도 매우 중요한 기여를 한다. Glauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “이러한 스타일의 자동화는 당사의 컨셉에 완벽하게 적용됩니다. 모든 프로젝트의 개발에 있어 이러한 접근 방식을 정확히 따르는 데 적합한 모듈화 플랫폼을 제공합니다”

 

필수화되고 있는 지능형 모듈화

Glauco Cima에게 이 컨셉 이외의 다른 대안은 존재하지 않는다. 그는 다음과 같이 말한다. “첨단 기술에 의존하는 모든 부문과 같이 포장 산업은 급속히 변화하고 있습니다” 그는 다가오는 미래에서 기계의 기계적 요소가 가지는 중요성이 줄어들 것이라고 확신한다. 기업 내에서의 제약과 ‘구조적 장벽’이 점차 사라지고 생산은 신축적으로 프로그래밍할 수 있어야 할 것이다. 결과적으로 모듈성이 기계의 기본적인 속성이 될 것이다. Clauco Cima는 다음과 같이 설명한다. “기계공학적 요소가 이러한 접근 방식을 저해하는 모든 어플리케이션에서 전자공학적 요소 및 재프로그래밍이 이와 같은 단점을 완화해 주거나 없애 줄 것입니다. Beckhoff가 제공하는 기술은 완벽하지만, 그 엄청난 잠재력에 비해 아직 제대로 활용되지 못하고 있는 경우가 많은 것 같습니다”

 

이러한 모든 것을 고려할 때 앞으로 ESN Group에서 이루어지는 개발은 Beckhoff의 혁신에 대한 동적 접근 방식과 긴밀히 연관되어 있다. Clauco Cima는 Beckhoff와의 전략적 파트너십에 대한 ESN Group의 의지를 공고히 하면서 다음과 같이 단언했다. “초창기부터 당사의 선택은 Beckhoff에 의해 주도되는 지속적인 혁신을 바탕으로 했으며, 오늘날에도 여전히 Beckhoff가 이상적인 파트너이며 앞으로도 분명 그럴 것이라고 확신합니다”

[사진 출처] Beckhoff Automation

[원본] 월간컨트롤 22년도 5월호