페인트 라인은 대체로 완전 자동 모드로 제어되고 일반적으로 여러 스테이션으로 이뤄져 있다. 그리고 안전이 그러하듯 정밀 제어가 중요한 역할을 수행한다. 높은 플랜트 가용성을 달성하기 위해, 안전 관련 요구사항을 지원하고 확장 가능하며 단순 또는 복잡한 작업을 지원하는 편집기를 갖춘 제어 시스템이 필요하다.
중국 상하이의 옘펑 플라스틱 옴니엄(Yanfeng Plastic Omnium)은 2007년에 설립됐으며, 현재 1,600명의 직원을 고용하고 있다. 이 회사는 범퍼, 테일게이트, 흙받이 등의 개발, 제조 및 판매를 전문으로 하고 있다.

이러한 부품을 페인트칠하는 것은 공정의 중요 단계 중 하나다. 전처리에서 클리닝, 페인팅에서 건조까지 페인트 라인의 각 스테이션은 완전 자동 모드로 제어된다. 플랜트 가용성을 위한 중요 요소는 자동화와 필수 안전기능 간의 상호 작용이다. 지능형 아키텍처를 사용할 때만 사용자는 안전 게이트 및 라이트 빔 장치의 모니터링과 같은 개별 안전 관련 요구사항을 자유로이 구현할 수 있다. 지난해 필츠는 자사의 자동화 시스템 PSS4000을 범퍼 페인트 라인 중 하나에 구현했다.

	Yanfeng Plastic Omnium의 페인트 공정

자동화와 안전의 조합
시스템 공급업체 상하이 화낙 로봇(Shanghai Fanuc Robot)의 로봇은 옘펑 플라스틱 옴니엄(Yanfeng Plastic Omnium)의 완전 자동 페인트 라인을 운영한다. 이 애플리케이션의 주요 요구사항은 대규모 플랜트에서 수많은 안전 기능을 지원하는 것뿐 아니라 필요시 추가 I/O를 사용한 확장을 보장하는 것이었다. 동시에 간편한 그래픽 프로그래밍은 물론 보다 심층적 레벨의 프로그래밍을 지원해야 했다.

이러한 요구사항을 충족시키고 최대의 안전을 보장하면서 높은 수준의 생산성을 달성하기 위해 화낙(Fanuc)은 필츠의 제어 시스템 PSSuniversal PLC를 사용한다. 이 제어 시스템은 복잡한 플랜트와 기계류의 자동화를 위해 개발됐으며, 안전 및 자동화를 위한 자동화 시스템 PSS 4000의 일부를 구성한다. 이 제어 솔루션의 주요 콘셉트는 자동화를 안전 기능과 통합시키는 것이다. 이러한 상호 작용은 안전 기능을 프로그래밍할 때 일반 PLC 제어 언어 전체를 사용할 경우에만 올바로 작동한다. 제어 시스템 제조업체가 자신들의 안전 관련 명령어 세트에 구성하는 예외 사항이 적을수록 기능적 제한 사항도 적어진다.

제어 시스템 PSSuniversal PLC는 이러한 과제를 소프트웨어 플랫폼인 PAS4000을 사용해 해결한다. 이 플랫폼은 사용자에게 자동화 및 안전 관련 작업에 사용할 수 있는 다양한 편집기와 프로그램 블록을 제공한다. 또한, 사용자의 고유 소프트웨어 블록과 라이브러리를 사용해 확장하는 것도 간편하다.

	Yanfeng Plastic Omnium 플랜트의 로봇

안전 센서 기술 및 유연한 연결
PSSuniversal PLC는 모든 전통적인 안전 기능을 모니터링한다. 옘펑 플라스틱 옴니엄의 경우, 이러한 안전 기능에는 필츠의 암호화된 안전 스위치인 PSENcode와 라이트 빔 장치가 포함된다. 모두 합해 범퍼 페인트 라인에는 7개의 암호화된 안전 스위치 PSENcode가 설치돼 있고, 이들은 가드의 위치 모니터링 및 일반 위치 모니터링용으로 사용된다. 통합된 평가 및 표준 인터페이스 덕분에 PSENcode는 다른 제조업체의 제품에도 사용할 수 있다. 그 결과 위치 모니터링을 위해 단 하나의 안전 센서만 필요하다. 평가 장치에서 추가 센서를 제거하고 안전 입력을 줄일 수 있는 장점은 추가적인 이점으로 이어진다.

라이트 빔 장치인 PSENopt가 또한 각 안전 가드에 내장돼 있다. 이 추가적인 보호 기능 덕분에 오퍼레이터가 내부에 있는 상태에서 게이트가 닫힐 경우에도 시스템을 재시동할 필요가 없다. 형식 2 및 형식 4 라이트 빔 장치는 EN/IEC 61496-1/-2의 최고 범주인 PLe를 준수하는 모든 애플리케이션에 적합하다. 뮤팅 기능을 갖춘 추가 라이트 빔 장치는 인간과 기계를 안전하게 구분함으로써 페인트 라인에 대한 접근을 보호해준다.

옘펑 플라스틱 옴니엄에 설치된 PSSuniversal PLC 제어 시스템은 Profibus-DP 인터페이스를 갖추고 있다. 그렇지만 이 시스템은 또한 Ethernet/IP, EtherCAT, Modbus TCP 또는 CANopen 네트워크를 통해 모든 표준 상위 수준 운영 제어 시스템에 연결할 수 있다. 플랜트의 진단 데이터도 이 루트를 통해 전달된다. 로봇 컨트롤러도 PSSuniversal PLC와 통신해 관련 상태 정보를 전송한다. 최대 64개의 안전 관련 및 안전 비관련 모듈을 디지털 또는 아날로그 신호 처리를 위해 헤드 모듈에 연결할 수 있다. 이 모듈들은 다양한 특수 기능을 갖추고 원하는 순서대로 설치할 수 있다.

	Yanfeng Plastic Omnium 플랜트의 필츠 라이트

단순 및 복잡한 작업 위한 편집기
소프트웨어 플랫폼 PAS4000을 위한 다양한 편집기 덕분에 사용자는 사용할 프로그래밍 툴을 자유롭게 선택할 수 있다. 그 결과, 자동화 기술 작업 및 안전 관련 작업을 기능적 제한 없이 해결할 수 있다. 예를 들어, 그래픽 프로그램 편집기인 PASmulti는 빠르고 직관적인 구성으로 설계 엔지니어의 일반적인 요구사항을 충족하며, 모든 기계의 안전 기능을 프로그래밍할 수 있는 기능을 갖추고 있다. 광범위한 종류의 인증된 안전 비관련 고장안전 블록으로 이뤄진 이 편집기의 라이브러리를 사용함으로써 간편한 작동은 물론 고수준의 재사용성도 보장할 수 있다. 사용자는 또한 자신만의 소프트웨어 블록을 추가할 수도 있다.

이 편집기는 또한, 고객인 옘펑 플라스틱 옴니엄이 요구하는 심층적 수준의 프로그래밍도 지원한다. 블록 기반 프로그램 편집기인 PASmulti와 소프트웨어 플랫폼 PAS4000의 PAS STL(구조화된 텍스트) 및 PAS IL(명령 목록) 편집기를 사용해, PLC 프로그래밍을 수행할 수 있다.
제어 시스템 PSSuniversal PLC 프로그래밍을 위한 최신 제품에는 PAS LD(래더 다이어그램) 편집기가 있다. 이 편집기를 이용해 안전 관련 프로그램 및 자동화 작업용 프로그램을 개발하거나, 이 두 가지를 조합한 프로그램을 개발할 수 있다. 이 편집기는 EN/IEC 61131-3 PLC 프로그래밍 언어와 자유롭게 결합할 수 있으므로, 복잡한 자동화 작업도 간단하고 일관성 있게 처리할 수 있다.

TUV는 산업자동화 분야에서 소프트웨어 플랫폼 PAS4000을 위한 모든 편집기를 LVL(Limited Variability Language)로 분류한다. 그 결과 이 편집기들은 EN/IEC 62061 및 EN ISO 13849-1 등과 같은 관련 표준에 명시된 대로 안전 관련 사용자 소프트웨어의 작성을 위한 요구사항을 충족시킨다. 이런 분류로 인해 자동화 기술과 안전 관련 작업을 기능적 제한 없이 동시에 구현하는 것이 가능해졌다. 이에 따라 기계 제조업체들은 그들이 사용하는 개발 절차를 이용해 안전 관련 응용 프로그램을 개발할 수 있게 됐다.
자동화 시스템 PSS4000을 사용해 제어 시스템 PSSuniversal PLC을 구현하는 작업은 옘펑 플라스틱 옴니엄에서 지난 2013년 3사분기에 완료됐다. 그리고 이를 총 5개의 추가 라인으로 확장하는 계획도 이미 진행 중에 있다.

FA Journal 편 집 국 (fa@infothe.com)

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