산업현장의 위험요소를 예방하기 위해선 안전 시스템은 필수사항이다. 산업 현장내 위험요소를 줄인다는 것은 결과적으로 안전 본연의 목적은 물론, 생산성 향상이라는 효과까지 실현할 수 있기 때문이다. 때문에 현재로선 위험요소를 방지할 수 있는 법적, 경제적 보호가 절실하다.

올바른 안전 시스템구성을 통해 수용 가능한 위험수준 이상의 문제가 발생하지 않도록 예방하는 것이 가장 좋다. 시스템이 점차 다양화를 꾀하면서 안전시스템 기술의 중요성은 더욱 높아지고 있다.

지멘스인더스트리(이하 지멘스)의 임은영 차장은 “과거에는 ESD를 단일시스템으로 국한했었다면, 현재는 다중화된 세이프티 시스템을 도입해 전체적인 공장 안전을 꾀하는 데 주력하고 있다”며, “이를 통해 각 공장라인은 인명은 물론, 생산공정, 환경에 영향을 끼치는 사고를 예방할 수 있다”고 말했다. 지멘스는 이처럼 세이프티 시스템의 다중화와 통합 DCS 솔루션을 제공하기 위해선 PLC와 DCS의 장점을 두루 갖춘 PCS7과 같은 하이브리드 DCS가 필요하다고 말한다.

단일 CPU 제어 통해
지멘스의 공정 자동화를 위한 통합 세이프티는 최적의 방식으로 안전 계장 시스템(이하 SIS)을 공정 제어 시스템에 통합할 수 있도록 구성한다. 이러한 통합을 통해 지멘스의 기본 공정 제어 시스템(BPCS)과 SIS가 동일한 하드웨어를 기반으로 구성할 수 있었다. 이는 플랜트의 전체 라이프 사이클 동안 효율적인 공간 활용과 하드웨어 및 와이어링 조립, 설치, 엔지니어링 비용을 감소시켜 상당한 비용 절감 효과를 볼 수 있도록 한다. 이렇듯 지멘스는 통합 안전이라는 혁신적인 개념 덕분에 모든 통합 레벨까지 아우를 수 있었다. 이러한 통합 시스템은 기본적으로 세 가지 통합 레벨로 구분된다.

이들 중 가장 전통적인 방식인 인터페이스형은 BPCS와 SIS를 서로 다른 하드웨어를 기반으로 하며, 데이터 교환을 위해 게이트웨이를 통해 서로 연결한다. 각 시스템의 엔지니어링은 별도의 엔지니어링 툴을 통해 수행할 수 있다.

또한, 공정 제어 시스템의 BPCS와 SIS가 서로 다른 하드웨어, 통신 및 엔지니어링을 기반으로 하되, 둘 다 표준 시스템상에 하나의 소프트웨어로 구현된다. 현재 각 관련 시장에서 사용하고 있는 통합형은 공정 제어 시스템의 BPCS와 SIS가 서로 다른 하드웨어, 통신 및 엔지니어링을 기반으로 하지만 이들 모두를 표준 시스템상에 하나의 소프트웨어로 구현할 수 있는 솔루션이다. 또한, 커먼 타입은 BPCS와 SIS가 공정 제어 시스템으로 결합된 것으로 컨트롤러, 필드버스, I/O 등 공용 하드웨어를 사용한다.

임 차장은 “이 솔루션은 표준 프로그램과 안전 관련 프로그램을 병렬로 실행하거나 독립적으로 실행할 수 있는 것이 특징으로 현재 관련 시장에서 지멘스만이 가지고 있는 솔루션”이라고 전했다. 일반적으로 케미컬 부문과 같이 I/O가 많이 설치된 시스템에는 통합형을 많이 사용한다. 임 차장은 “스탠다드와 세이프티 I/O가 설치돼 있는 리엑터에 CPU를 별도로 사용하면 비용이 많이 들 수 밖에 없다”며, “이를 모두 통합해 하나의 CPU에서 리모트 I/O를 이용해 제어한다면, 비용적인 부분에서 상당한 절감을 거둘 수 있다”고 전했다. 이러한 커먼 타입은 최종소비자의 입장에서 종래에는 별개로 관리해야 했던 스탠다드와 세이프티 I/O가 통합돼 있다는 점에서 스페어 파트의 관리가 용이하다.

이중화 솔루션 통해 통합 안전관리 실현
하드웨어적인 부분에서는 SIMATIC S7-300 컨트롤러의 이중화 솔루션이 돋보인다. SIMATIC S7-300 컨트롤러는 구성에 따라 CPU 1개로 작동하는 것은 물론, 이중화 CPU로 작동할 수 있다. SIMATIC S7-300 컨트롤러는 멀티태스킹을 지원하기 때문에 BPCS 응용 환경은 물론, 안전 관련 응용 환경에서도 단일 CPU를 통해 다수의 프로그램을 동시에 실행할 수 있다는 것이 장점이다. 특히, ‘2 Out Of 1’ 원칙을 따르는 CPU의 이중화 구성은 작업의 가용성까지 함께 높여준다.

이밖에도 MTA 터미널 모듈 시스템은 터미널 블록에 보드를 구축해 이를 멀티 케이블로 연결하는 방식을 통해 필드장치, 센서 및 액추에이터를 간단하고 신속하게 ET 200M 원격 I/O 스테이션의 I/O 모듈과 연결할 수 있다는 장점으로 관련 시장의 편의성을 돕고 있다. 이 모듈을 통해 지멘스는 CPU와 애플리케이션까지 하나의 루프를 모두 신뢰성 높은 제품으로 구성할 수 있게 됐다.

임 차장은 “지멘스의 장점은 SIS부터 상위 시스템까지 모두 당사의 솔루션으로 구축할 수 있다는 것”이며, “이는 서드 파티를 연결해야 전체 루프를 형성할 수 있는 타사와의 가장 큰 차별성”이라고 설명했다.

FA는 I/O 수가 적고, 디지털 신호를 위주로 중심으로 이뤄지는 시스템이기 때문에 상대적으로 CPU 용량이 적을 수 밖에 없으며, 경우에 따라 이중화가 필요없는 경우가 많다. 하지만 PA 시장은 폭발의 위험성이 크므로 사람은 물론, 환경에도 악영향을 끼칠 수 있으므로 이중화를 필요로 한다. 임은영 차장은 “세이프티 솔루션의 목적은 공장을 안전하게 셧다운하는 것”이라며, “하지만 싱글 솔루션은 제조 공정 라인에 문제가 생겼을 때 장비가동을 안전하게 정지시킬 수 없다. 이에 이중화를 통해 좀 더 안전의 신뢰성을 높이는 것”이라고 전했다.

FA Journal 황 주 상 기자 (fa@infothe.com)

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