유럽의 몇몇 지역에서 냉동 피자는 현재 신선한 피자로 대체되고 있다.
일반적인 진공 상태의 포장 형태로 시장에 등장하는데, 이것의 유효기간은 충분하지만 그 상태가 가장 만족스러운 상태라고 말할 수 있을 정도는 아니다. 소비자들이 단지 진공 포장 상태의 압축된 모양에 대해서만 불만을 갖는 것이 아니다. 이를 해결하는 방안으로, 최근 플로우 포장(Flow Wrapping) 방식이 주목받고 있다.

Ilapak사는 포장기기 제조업체 중에서 피자를 신선하게 보존하기 위한 플로우 포장 시스템을 갖춘 곳이다. 현재 2, 3세대 시스템에서 공급 컨베이어, 배출 시스템 및 백-플러시/플로우 포장 기술과 같은 3가지의 핵심적인 기술을 가지고 있다.

‘Delta Vac-Map’ 시스템은 각종 모터, 드라이브 및 제어 기술이 모두 B&R 제품으로 적용된 17축의 서보 드라이브 시스템이다. 공급 및 플로우 포장 방식의 필수적인 기능뿐 아니라, 이배큐에이션/백 플러시(Evacuation/Backflush) 시스템과 같이 가장 혁신적인 기술이 도입됐으며, 분당 60개의 피자를 생산해 내는 9개 스테이션을 장착한 회전 형태의 장비다. 밑받침 종이 위에 놓인 각각의 피자들은 컨베이어를 통해 서로 충분한 간격을 유지한 채 회전 형태로 이배큐에이션/백 플러싱하는 곳으로 운반된다. 각각의 진공 스테이션에서는 진공 체임버의 상하부 중간 부분에 피자가 고정되며, 닫힌 상태의 체임버는 회전형 트랙을 돌면서 주변 공기를 모두 빼내고 내부에 탄산가스와 질소를 주입한다. 체임버가 열리면 피자는 플로우 포장을 위한 필름 튜브 안으로 옮겨지는데, 진공 상태로 피자를 밀봉하기 위해 그 전에 탄산가스와 질소를 제거한다. 진공 상태로 밀봉돼 냉장된 피자의 유효기간은 약 3주다.

<진공 상태 밀봉>

표준 제어
Ilapak의 개발팀 소프트웨어 엔지니어 Flavio Cecconello에 따르면, 피자 포장 시스템 개발에 있어 핵심 목표는 언제든지 구현이 가능하도록 일반적이면서도 폭넓은 표준화를 활용하는 것이라고 한다. 따라서 Cecconello는 소프트웨어 구현에 있어 PLCopen을 프로그래밍 언어 표준으로 정하고, 산업 제어 프로그래밍에 있어 유일한 세계 표준인 IEC 61131-3에 중점을 두고 표준화된 프로그래밍 인터페이스로 산업 제어를 설계·운영하는 사람들과 협력하고 있다. Cecconello는 PLCopen이 가져다 주는 이점들에 대해 “예를 들어, 파워 ON과 같은 표준 기능을 통해서 자신만의 인터페이스를 갖춰 표준 PCLopen 기능 블록을 활용할 수 있다. 자신이 원하는 모션을 위해 축을 선택하고 전원을 켜기 위해 해당 입력신호 명령을 실행시킴으로써 전원을 켤 수 있다. 이처럼 특수하게 구현된 플랫폼을 바탕으로 하는 프로그래밍 표준은 성공적일 뿐만 아니라, 프로그래밍 장비의 표준화를 지원하는 다른 기술 공급업체들에도 매우 유용하다.

PLCopen 표준 내부적으로 볼 때, 소프트웨어의 전체 재생성 및 제어 없이도 한 기술 공급업체의 플랫폼에서 다른 업체의 플랫폼으로 코드를 적용하는 것이 가능해야만 한다”고 설명했다.

엔지니어 Cecconello도 모션 제어 레벨에서 PLCopen 표준에 의거해 자신의 코드 활용시 장비의 상태 변화를 어떻게 핸들링할 것인가에 대한 표준화 작업을 계획하고 있다. Cecconello는 지난 2008년 8월 ISA88 산업 표준화에 부분적으로 적용된 OMAC 패키징 워크그룹에서 개발한 패키징 머신 언어인 Pack ML를 선호한다.

Cecconello는 PackML의 장점에 대해 “포장 형태를 바꿔야 하는 경우나 유지 보수 및 표준 구동시 다양한 상황별로 각각 조작할 수 있는 장비에는 이미 사전에 설정된 시작 설정이 있다. Pack ML 내에는 이와 관련한 모든 세부적인 사양들이 문서로 정리돼 있어 장비 제어를 활용한 표준 HMI과 같은 인터페이스 구성시 가이드라인이 된다. 이것은 3단으로 구성되는데, 가장 상단부는 조작자와의 인터페이스, 중간부는 장비를 구동시키기 위해 구현한 로직이 된다. 마지막으로 하단부가 PackML 모델이다. PackML을 기반으로 장비를 구성하기 때문에 만약 제어 플랫폼을 변경하고 싶다면 각종 드라이브들이 주소값을 통해 연결된 인터페이스 상의 최하단부만 변경하면 된다. 하지만 PLCopen 덕분에 재생성 또는 재프로그래밍해야 하는 양을 최소화할 수 있다. 뿐만 아니라, 다른 공급업체가 PLC open을 적용했다고 해도 프로그램을 다시 할 필요가 전혀 없다. 따라서 개발자 입장에서 바라봤을 때 이것이 바로 PackML의 첫 번째 장점이라고 할 수 있다.

한편, PackML의 두 번째 장점은 다른 시스템과의 인터페이스 및 통신을 표준화할 수 있다는 점이다. 각각의 Pack ML-Compliant 장비는 같은 종류의 인터페이스로 연결돼 있기 때문으로, 이로써 각종 에러의 원인을 찾아내고 그 문제점들을 해결하기가 쉽다. 이러한 영역에 우리가 사용해 온 PackML과 PLCopen을 적용한 것은 처음이었다”고 설명했다.

Cecconello는 B&R 컨트롤 패키지가 상당한 기여를 했다고 말한다. 그에 따르면, “B&R은 PLCopen 프로그래밍 표준을 지원하고, 외부와의 인터페이스가 뛰어난 프로그래밍이 있기 때문에 우리는 그것을 따로 생성할 필요가 없어져 우리에게 큰 도움을 주고 있다”고 한다. 게다가 이러한 특징들 역시 1개의 소프트웨어 프로그램에서 모션, 로직 및 HMI을 다룰 수 있게 했다고 덧붙였다.



원격 접속
전 세계적으로 폭넓게 사용돼 온 PLC open과 PackML은 포장 장비의 한 부분으로 개발됐다. VNC(Virtual Network Computing)를 통해 원격으로 접속이 가능한 웹과 같은 방식으로 구성된다. Ilapak의 경우 제어 플랫폼은 인터넷을 통해 보완 VPN 연결을 가능하게 했다. Ilapak의 엔지니어들은 어떤 지역에서든 인터넷 연결만 되면피자 포장 시스템에 접속이 가능하도록 개발했다.

Cecconello는 이러한 원격접속 시스템을 개방형 구조의 대표적 장점으로 손꼽았다. “B&R은 여기에 상당한 관심을 기울이고 있다. 이 컨트롤 플랫폼에는 2가지 중요한 특징들이 있는데, 그 첫 번째가 VNC 서버다. 이 서버를 통해 우리의 장비를 원격으로 접속해 시스템을 공유할 수 있는 그래픽 화면을 제공해줄 뿐 아니라, 장비 조작자들이 HMI 상에서 무엇을 모니터링하는지도 정확하게 확인할 수 있다. 또한 기타 소요 비용 없이 무료도 다운로드해 프로그램을 설치할 수 있다”고 말하며, “두번째 특징은 이미 컨트롤 플랫폼에 설치돼 있는 OPC 서버다. OPC는 장비에 연결하기 위해 SCADA 또는 ERP 시스템에 의해 공통적으로 사용되는 것으로, 데이터 수집이 가능하다. 기본적으로 윈도 기반이 표준이었기 때문에 1년 전까지만 해도 윈도와 SCADA 또는 ERP 시스템 사이를 연결할 때면 PC를 서버에 연결시켜야 하는 번거로움이 있었다. 그러나 B&R은 고유의 플랫폼에 직접 OPC 서버를 통합하기 위해 하나의 시스템으로 구성했으며, 이로써 불필요한 연결들이 없어지게 됐다. 이와 함께, 업체들은 B&R 플랫폼과 OPC 클라이언트 기능을 통해 SCADA 또는 ERP 시스템에 포장 기계의 상태를 제공할 수 있게 됐다. 이러한 특수한 포장 장비들은 PackML 표준을 사용할 수 있기 때문에 사용업체의 IT 부서들은 이미 우리의 장비로부터 데이터를 수집하기 위해 모든 사항을 준비 완료했으며, 이는 모두 표준 방식으로 문서화됐다”고 덧붙였다.

Ilapak 시스템의 미래를 위해서는 전형적인 형태로 적용돼 온 하드웨어 및 소프트웨어를 기반으로 한 전통적인 산업 분야를 따르기보다는 오늘날 최신 컴퓨팅 기술을 접목한 새로운 기술을 받아들여야 할 것이다.

기계 제어에 대한 또 다른 시각
B&R의 기술 매니저를 맡고 있는 Lorenzo Passaglia 박사는 Ilapak 표준화 기반의 Vac-Map 시스템이 어떻게 프로그래밍 됐는지를 추가 설명했다.

“모든 장비는 모드와 상태가 필요하다. 이러한 장비에 표준화를 기반으로 구현하고자 OMAC 패키징 가이드라인에 대한 발표 자료를 참고해 이를 적용키로 했다. 

Ilapak는 유럽 내에서 보편적으로 사용하고 있는 데다, 그 유연성으로 인해 어디든 적용 가능한 ST(structured text) 언어를 사용하는 것에 동의하고, 이를 장비 개발에 적용했다. 또한 고객의 요청에 따라, 래더 다이어그램으로 개발을 진행했다.

이를 위해서는 매뉴얼, 생산, 설치 및 여러 다른 모드들이 필요했기에 OMAC의 Pack ML 표준 스테이트를 통해 모든 것을 구현했다. Ilapak의 엔지니어들은 기존 레퍼런스를 통해 프로젝트를 모듈 형식으로 나누는 능력을 선호했다. 이에, 우리는 기본 틀로 ‘베이스’라는 ‘가상’ OMAC 모드를 활용했으며, 여기에 상태 전환, 시작, 실행, 정지 등과 같은 모든 기능들을 정의했다. 이로써 기본 모드 파일에 대한 레퍼런스 생성과 함께, 필요시 새로운 모드만을 변경해 추가하는 것이 가능해졌다.

Ilapak는 B&R의 소프트웨어 개발 툴인 ‘오토메이션 스튜디오’에 놀라움을 금치 못했다. 왜냐하면 매우 복잡한 계산이 요구되는 인터폴레이션을 위한 파라미터 관련 소프트웨어 라이브러리를 생성하는 것이 매우 쉬워졌기 때문이다.

라이브러리 활용을 통해 사용자 인터페이스를 단순화시킴으로써 엔드유저는 프로그램 전문가 없이도 소프트웨어 최적화시 복잡한 소프트웨어 개발 순서를 단축할 수 있게 됐다.

Visual Components를 통해 프로젝트 상에서 같은 데이터베이스를 공유하고 있기 때문에 HMI에서부터 장비까지 직접 연결이 가능하다.

축 제어는 PLCopen 라이브러리를 활용해 구현될 수 있으며, 표준 PLCopen 모션 기능 블록 외에도 B&R에서 독자적으로 제공하는 PLCopen 기반의 추가적인 기능들을 활용할 수 있다. 따라서 경쟁력이 높을 뿐더러 보편적인 기능들을 활용한 표준화가 가능하다.

예를 들어, ‘Cam Automat’이라는 기능 블록은 주축과 종축 사이의 모션을 보정해 줄 수 있는 특수한 기능으로, Cam 기능을 기반으로 보상 구간과 그와 관련한 세부적인 이벤트를 정의할 수 있다. 다시 말해, 주축-종축 간의 동기화가 중단된다 하더라도 종축은 특정 위치까지 도달할 수 있으며, 여기에 사용되는 Automat 기능 블록이 이러한 제어 기능을 자동적으로 구현할 수 있다”

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