단일 통합 플랫폼으로 간소화된 고속 솔루션 제공
  • 월간 FA저널
  • 승인 2016.02.15 11:23
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현대적인 플랫폼 도입 통해 유연하고 신속한 프로젝트 수행 능력 구현
중국 최대의 요거트 생산업체, 이탈리아 최고의 1인용 커피 캡슐 제조업체, 러시아의 유명 제과업체. 이 세 기업들은 2차 패키징 시스템을 설계·구축하기 위해 CAMA 그룹을 선택한 전 세계 많은 기업들 중 하나로, 이에 대해 CAMA 그룹 파올로 모스카(Paolo Mosca) 전자부서 관리자는 “CAMA 그룹의 강점은 로봇 기술과 패키징 장비를 결합하는 것”이라고 언급했다.


CAMA 그룹은 주로 제과, 유제품, 커피 업계를 위한 솔루션을 제공하며, 화장품 및 욕실용품 등의 비식품 소비재 제조업체 고객도 점차 늘어가는 추세이다.

CAMA 그룹의 전문 로봇 기술은 2차 패키징 업계에서 선두적인 위치에 있다. CAMA 그룹은 2축에서 4축에 이르는 4가지 유형의 로봇 적하유닛을 설계하며, 각 유닛의 페이로드 용량과 애플리케이션 역량은 각각 다르다.

모스카 씨는 우선 “이 유닛들은 물건을 들어 올려 생산 라인을 따라 내려놓는 일반적인 로봇팔이 아니다”라며, “이들은 지속적으로 이동하는 패키징 라인에서 제품을 관리 및 적하하는 등의 복잡한 기술 작업을 수행하는 로봇 기계”라고 언급했다. 예를 들어, CAMA 그룹의 트리아플렉스(Triaflex) 로봇은 지능형 시각 시스템과 결합해 3차원으로 작업을 수행할 수 있으며, 머리 부분은 360도 회전하고, 제품 라인 벨트에서 무작위로 제품을 들어 올려 패키징에 올바르게 위치할 수 있다.

또한, 트리아플렉스 로봇은 4개의 제어 축과 탄소섬유 팔이 장착돼 제품을 쥐거나 최대 분당 150회 주기로 제 위치에 가져다 놓을 수 있다. 제조업체들은 흐름을 따라 움직이는 상자들을 수평 카톤 기계에 적하하는데 보통 이 로봇을 사용한다. 이에 대해 모스카 씨는 “CAMA 그룹은 로봇 제품군을 자체적으로 설계 및 개발한 후, 이들을 자동화된 일련의 패키징 기계와 통합한다”면서, “결과적으로 각 고객의 고유한 요구사항에 개별화된 완전한 패키징과 처리 솔루션이 만들어지게 된다”고 말했다.

간소화된 제어 추구
CAMA 그룹에서는 제어가 간소화된 패키징 시스템을 요구하는 고객들이 늘었다. 이에 대응하기 위해, CAMA 그룹은 당사의 로봇들에 의해 사용되는 자동화 및 모션 제어 시스템을 여러 기업의 혼합된 기술에서 하나의 통합된 플랫폼으로 이동하는 것을 골자로 하는 연구 및 개발 프로젝트를 실시하기로 결정했다.

이에 대해 모스카 씨는 “CAMA 그룹은 시장에서 선두위치를 확보하고 고객의 신뢰를 얻기 위해선 시스템의 균일성이 절대적으로 기반이 돼야 한다고 생각한다”며, “라인에 있는 기계들이 하드웨어 아키텍처, 소프트웨어 설계, 모터 유형 측면에서 서로 다르면, 제품의 안정성이 최적화될 수가 없고, 무엇보다 고객에게 제품을 안정적인 가격으로 제공할 수가 없다”고 설명했다.

CAMA 그룹의 엔지니어들은 하나의 플랫폼을 사용하면 고객의 엔지니어, 기술자, 유지보수 담당자들이 시스템을 훨씬 더 쉽게 시운전, 작동, 관리할 수 있을 것이라는 사실을 깨달았다. 그리고 보다 작은 패키징 시스템에 대한 고객의 지속적인 요구를 충족하길 원했다.

▲ CAMA 그룹은 혼재된 다양한 전용 기술들을 로크웰오토메이션
의 완전한 하드웨어 및 소프트웨어 패키지로 전환했다.
그러나 단순화 작업과 협소한 설치 면적이 성능에 영향을 주어서는 안 되는 상황이었다. 모스카 씨는 “우리 업계엔 시장의 다른 곳에선 찾아볼 수 없는 빠른 속도의 솔루션을 고객에게 제공해야 한다는 엄청난 압박이 존재한다”면서, “그리고 패키징 공정의 정확성이나 효율성은 절대로 타협해서는 안 되는 것”이라고 설명했다. 즉, 당시는 치열한 시장 경쟁 때문에 짧은 기간 안에 이러한 모든 필요를 충족하며, 일반 제어 시스템상에 표준화된 새로운 솔루션을 개발 및 공급해야만 하는 상황이었다.

단일 플랫폼에 로직 및 모션 통합
CAMA 그룹의 연구·개발팀과 기계·전자 엔지니어링 부서는 로크웰오토메이션의 글로벌 OEM 기술 컨설턴트(GOTC)와 팀을 이뤘다. 모스카 씨는 “CAMA 그룹은 시장의 해결과제를 인지하고 있기 때문에 로크웰오토메이션에게 구체적인 제품 라인 요구사항을 제공했다. 또한, 대단히 야심적인 스케줄도 제시했다”고 설명했다. 이어서 그는 “로크웰오토메이션은 시스템이 어떤 성능을 제공할 것인지 정확하게 이해할 수 있도록 해줬으며, 두 기업은 애플리케이션이 최고의 속도를 확보할 수 있도록 협력했다”고 덧붙였다.

로크웰오토메이션의 엔지니어들은 CAMA 그룹이 솔루션을 다른 제조 공정의 고유한 사양에도 적용할 수 있도록 모듈형 접근방식을 선택했다. 이에 대해 모스카 씨는 “기술적인 관점에서, 우리는 로직과 모션을 자동화 플랫폼에 통합하길 원했다”며, “로봇 자동화 및 제어 시스템은 처리 과정의 속도와 유연성, 공장의 다른 축들과의 동기화, 간단한 제품 전환 등 다른 요구사항들도 충족해야 했다”고 설명했다.

그리고 프로젝트 개시 후, 이 혼합팀은 PAC, I/O, 모터, 서보 드라이브, 인버터 및 작업자 인터페이스의 크기를 결정하기 위해 기술 사양을 정의했으며, 통합 모션을 제공하는 로직스(Logix) 제어 플랫폼이 시스템의 중심부가 됐다. 그리고 단일한 제어 플랫폼은 사용자들이 다른 여러 로봇의 움직임을 관리하면서, 동시에 별도의 트래킹, 처리 및 시각 시스템을 완전히 동기화할 수 있도록 해준다. 이 플랫폼에는 알렌-브래들리 1756-L72 컨트롤 로직(Allen-Bradley 1756-L72 Control Logix) 컨트롤러와 SERCOS(Serial Real time Communications System) 인터페이스 모션 모듈이 포함된다.

엔드유저는 하나의 EtherNet/IP 네트워크를 통해 모든 장비에 걸쳐 제품 정보를 쉽게 공유할 수 있다. EtherNet/IP는 인터넷에서 사용되는 TCP/IP 프로토콜을 사용해 세계적인 표준 Ethernet과 개방형 연결은 물론, 필드버스 솔루션의 실시간 성능과 보안을 제공한다. 그리고 CAMA 그룹의 엔지니어들은 또한 EtherNet/IP를 통해 광학 문자인식(OCR) 및 광학 문자 검증시각 시스템을 로봇 셀에 위치한 로크웰오토메이션의 제품들과 연결할 수 있었다.

이 시스템은 알렌-브래들리 키네틱스 6000(Allen-Bradley Kinetix 6000)과 키네틱스 6500(Kinetix 6500) 서보 드라이브를 사용하는데, 이 드라이브들은 전용 모션 네트워크가 필요하지 않고, 사용자로 하여금 고성능 드라이브, I/O, 스마트 액추에이터 및 기타 EtherNet/IP와 연결된 장치를 하나의 공통 네트워크에서 사용할 수 있도록 해준다.

또한 알렌-브래들리 파워플렉스(Allen-Bradley PowerFlex) 인버터에는 간소한 기계설계와 생산 라인 운전을 위한 안전 오프(Off) 기능이 동일한 EtherNet/IP 네트워크상에 있다. 알렌-브래들리 MP(Allen-Bradley MP) 시리즈 저관성 서보 모터는 작은 공간 요구사항과 고성능 모션 시스템에 대한 요구를 동시에 충족한다.

▲ CAMA 그룹은 로봇 제품군을 자체적으로 설계 및 생산하고, 이를 로봇
카톤 시스템과 같은 자동화 패키징 장비에 통합한다.
그리고 이 프로젝트의 다른 중요한 목표는 작업자의 안전을 향상하고, 글로벌 안전 표준인 EN ISO 13849-1을 준수하는 시스템을 제공하는 것이었다. 이에 로크웰오토메이션팀은 안전 위험 평가를 수행하고, 알렌-브래들리 가드로직(Allen-Bradley GuardLogix) 통합 안전 시스템을 구현했는데, 이 시스템은 안전 및 표준 제어를 하나의 플랫폼에서 가능하게 해주기 때문에 복잡한 배선이 필요하지 않고, 더불어 엔지니어링 시간도 단축할 수 있다.

로크웰오토메이션의 통합 아키텍처 시스템의 일부인 가드로직 PAC(GuardLogix PAC)는 이 시스템의 나머지 부분과 동일한 설정, 네트워킹 및 가시화 환경을 사용한다. 이러한 통합은 유지해야 하는 예비 부품 수를 감소해주며, 제어 플랫폼의 개방성은 기존 공장으로의 통합을 간단하게 만들어 준다.

또한, 회선 연결이 돼야 하는 시스템과는 달리, 안전 및 표준 제어의 통합은 작업자와 유지보수 담당자에게 안전 이벤트를 포함, 모든 기계 이벤트에 대한 가시성을 알렌-브래들리 패널뷰 플러스 HMI(Allen-Bradley PanelView Plus HMI)를 통해 제공한다. 통합 시스템이 제공하는 지식과 통찰력은 사용자들이 신속하게 대응하고 장비와 라인을 완전한 생산 수준으로 복귀시킬 수 있도록 해준다. 그리고 로봇 시스템이 장착된 소규모 개별 장비에서 안전을 관리하기 위해, 혼합팀은 알렌-브래들리 가드마스터(Allen-Bradley Guardmaster) 안전 릴레이를 채택했다.

모스카 씨는 “새로운 제어 플랫폼은 우리 고객들에게 선형의 효율적인 생산 라인을 제공한다”며, “게다가 모듈형 접근방식이기 때문에 표준 플랫폼을 향후 프로젝트에도 적용할 수 있어 설계와 개발시간을 단축할 수 있다”고 평가했다.

CAMA 그룹은 최근 새로운 시스템을 고객들의 공장에 설치하기 시작했고, 한 고객은 이미 추가 패키징 라인에 같은 아키텍처를 구축해 줄 것을 요청했다. 로크웰오토메이션의 GOTC 팀은 CA
MA 그룹의 팀들과 함께 처음부터 끝까지 협력했다.

이어서 모스카 씨는 “고객이 도움을 요청하면, 로크웰오토메이션은 아주 빠르게 대응한다”면서, 이 관계에서 가장 성공적인 요소는 기술력이 뛰어난 팀들이 협력해 프로젝트 관리 방법을 공유한 덕분에, 사양과 목표의 명확한 정의가 가능했던 것이라고 덧붙였다. 그리고 그는 “로크웰오토메이션은 CAMA 그룹이 시장 출시 기간 요건을 충족하고 비용을 절감할 수 있도록 했다”고 마무리했다.

로크웰오토메이션 제공

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