[커버스토리] 로크웰 통합 아키텍처 시스템

유연하고 신속한 식음료 패키징 기술

[커버스토리] 로크웰 통합 아키텍처 시스템
유연하고 신속한 식음료 패키징 기술

여러 개의 생수가 들어있는 생수 팩에는 단순한 현대적 편리함 그 이상이 담겨 있다. 여기에는 알려지지 않은 공학적 성공 스토리가 있다. 우선 플라스틱 용기의 두께가 과거보다 훨씬 얇아졌다. 오늘날 플라스틱 용기의 두께는 매년 더 얇아질 수도 있다. 비약적 기술 발전으로 인해 식음료 제조업체는 플라스틱 용기의 두께를 줄일 수 있었고, 이로 인해 필요한 자재 및 생산비용을 감소시킬 수 있었다.

김 미 선 기자

다양한 시장 요구에 부합하기 위해 용기를 다양한 팩 사이즈로 포장하고 배송하도록 준비하는 기술개발은 기계 및 장비 제조업체들에게는 일종의 도전이었다.

미국 앨라배마주 몽고메리에 위치한 팔레타이저 전문 제조업체인 프로덕트오토메이션(Production Automation Inc. : PAI)은 창의적이고 혁신적인 방법으로 다양한 팩 구성 및 사이즈를 처리하고, 플라스틱 용기가 손상되지 않도록 유연하게 동작하는 기계를 제작했다.

시장 변화 맞춘 새로운 팔레타이저 요구

PAI는 폭넓은 팔레타이저 제작 경험을 가지고 있지만, 기존 설계로는 식음료 용기 제조업체들의 다양한 요구를 충족시킬 수 없었다.

기존 팔레타이저는 포장시 디버터를 사용해 제품을 특정 패턴으로 분류했기 때문에 새로운 팩 사이즈 또는 구성을 위해서는 새로운 패턴이 필요했다. 이는 디버터를 추가 및 제거, 재배치해야 한다는 것을 의미하며, 이런 개조 작업을 위해 테스트 시간까지 포함해 생산 중단기간이 약 3일 정도 소요됐다.

이 경우 생산 중단시간으로 인한 손해 외에도 새로운 디버터의 구매에 수만 달러에 이르는 막대한 비용은 물론, 설치 및 유지관리를 위한 인건비로 수천 달러가 추가적으로 소요될 수 있다.

따라서 디버터를 대체하기 위해 로봇 팔이 장착된 팔레타이저가 개발됐으나, 로봇 팔의 경우 부드러운 터치로 빠르게 공정을 처리할 수는 있어도 운용 및 유지비용이 높은 편인 데다, 고속 정밀 모션을 실행하기 위해 별도의 제어 플랫폼과 통신 네트워크가 필요하며, 정기적인 유지관리 작업은 다른 전문업체에 요청해야 하는 등 다른 문제들이 발생했다.

EtherNet/IP에 기반한 통합 모션제어 솔루션 적용

PAI는 이 같은 문제점 해결을 위해 켄달일렉트릭(Kendall Electric)과의 협력을 통해 유연하고 신속하며 직원들이 기존 기반시설과 지식을 활용해 쉽게 사용할 수 있는 팔레타이징 솔루션을 개발하고자 했다.

그 결과, EtherNet/IP에 기반한 통합 모션을 활용해 포장 속도와 품질의 저하 없이 PAI의 고객들이 손쉽게 사용할 수 있는 유연한 ‘갠트리 하이브리드 팔레타이저(Ganry Hybrid Palletizer)’를 개발할 수 있었다.

켄달일렉트릭은 갠트리 하이브리드 팔레타이저에 로크웰오토메이션의 EtherNet/IP 기반 정밀 모션제어 제품을 적용할 것을 제안했으며, PAI 설계팀은 이 제품을 이용하면 모션을 갠트리 하이브리드 팔레타이저의 제어 플랫폼을 통해 효율적으로 통합할 수 있을 것을 확신했다.

PAI는 일반 장비 레벨에서부터 엔드유저의 IT 인프라까지 이산, 프로세스, 세이프티, 모션 및 드라이브 제어 등 애플리케이션 전체를 연결할 수 있도록 설계된 유일한 산업 프로토콜인 EtherNet/IP로 전체 장비를 네트워크화했다. 갠트리 하이브리드 팔레타이저는 EtherNet/IP 기반 통합 모션과 개방형 네트워크 아키텍처 및 프로그래밍을 위한 유일한 소프트웨어 설계 환경을 가지게 된 것이다.

여기에 적용된 로크웰오토메이션의 통합 아키텍처 시스템에는 고속 이산 및 모션 역량을 통합하는 Allen-Bradley ControlLogix PAC를 비롯해, 완벽한 실시간 통신이 가능한 EtherNet/IP 네트워크, 이더넷 싀위치를 통해 다이렉트 네트워크 트래픽 관리가 가능한 Allen-Bradley Stratix 6000, 그리고 Allen-Bradley MP-Series 서보 모터 및 Allen-Bradley Kinetix 6500 다축 서보 드라이브 등이 포함됐다.

비용 절감 및 용이한 유지관리 실현

과거에는 모션 애플리케이션이 전용 네트워크를 필요로 했지만, EtherNet/IP을 사용함으로써 PAI는 케이블 배선, 전용 하드웨어 및 소프트웨어, 그리고 격리된 네트워크로 정보를 송수신하기 위한 게이트웨이를 설치해야 할 필요가 없었을 뿐 아니라, 이로 인해 비용절감의 효과까지 거둘 수 있다.

PAI의 테리 데이비스(Terry Davis) 대표는 “우리 고객들은 싱글 채널을 통해 팔레타이저를 다른 기계나 전체 생산라인, 그리고 비즈니스 레벨까지 연결할 수 있다”면서, “따라서 우리가 모션 애플리케이션을 설계할 때 별도의 네트워크 요구나 사양을 고려할 필요가 없었을 뿐 아니라, 멀티 티어(Multi-tier) 네트워킹 전략을 단일 표준 네트워크 아키텍처로 대체함으로써 엔지니어링, 시운전 및 배치 시간, 통합 위험 요소들을 줄일 수 있었다”고 덧붙였다.

또한 그는 “갠트리 하이브리드 팔레타이저를 사용함으로써 고객들은 이제 하드웨어적 또는 소프트웨어적 변경 없이 장비의 가동 중단시간을 줄이면서 팔레트 적재의 패턴을 조정할 수 있게 됐다”면서, “더욱이 이 솔루션은 가격은 저렴하면서도 성능이 매우 뛰어나며, 장비의 유지관리가 한결 쉬워지는 등 다른 로봇 솔루션들이 가지고 있는 다양한 리스크들을 해결했다”고 강조했다.

ROCKWELL AUTOMATION‘s Packaging Solution

다양한 요구에 맞춰 확장 가능한 로크웰의 통합 제어 및 정보 솔루션

경쟁이 극심한 시장에서 장비 제조업체는 광범위한 소비자의 요구사항에 맞춰 다양한 제품을 제공해야 하므로, 패키징 장비는 빈번한 라인 변경에 맞출 수 있는 유연성과 새로운 제품 도입을 처리할 수 있는 확장성을 갖춰야 한다. 이와 동시에 장비 제조업체는 더 빠른 속도를 실현하면서 정확성까지 갖춘 맞춤 장비를 고객사로부터 요구받는다.

산업 자동화, 제어 및 정보 솔루션의 선두 공급업체인 로크웰오토메이션은 장비 제조업체가 더 에너지 효율적인 패키징 장비를 설계하도록 지원한다. 로크웰의 자동화 시스템을 이용하는 엔드유저는 에너지 및 환경 리소스가 전략적으로 관리되는 장비를 설계할 수 있으며, 에너지 사용 방식을 제어함으로써 에너지 비용이 수익성에 미치는 부담도 줄일 수 있다.

또한, 로크웰은 이산, 모션, 드라이브 및 세이프티를 포함해 모든 범위의 애플리케이션 요구를 해결하는 확장 가능한 통합 제어 및 정보 솔루션을 제공하므로, 패키징 장비제조업체는 원활하게 상호 작용하는 여러 기술을 사용해 새로운 시장 요구에 대응하는 유연한 장비를 제조업체에 빠르게 제공할 수 있다.

FA Journal 김 미 선 기자 (fa@infothe.com)

월간 FA저널 다른기사 보기