유럽 표준규격 적용한 공장 자동화 통합 안전 시스템

제조산업의 기본적인 안전 요건

유럽이 표준화된 단일 시장이 되면서 기계류의 구현과 관계된 유럽 각국의 표준 및 규격 지침도 통합 정비됐다. 이와 동시에 상품의 자유무역(95조)을 위해 제조업체와 관련된 기본적인 안전 요건을 지정하는 한편, 작업장 안전(137조)을 위해 사용자(운영자)와 관련된 안전 요건도 지정했다. 그 결과, 회원국들은 EU 협약에 기초해 이 기계 관련 규정을 국내 시장의 관련 법규에도 의무적으로 반영하게 됐다. 예를 들어, 독일의 경우 이 규정을 설비안전법(GSG)으로 명문화하기도 했다.

관련 규정을 준수하기 위해서는 해당 유럽 표준규격을 적용하도록 권장한다. 이런 맥락에서 ‘적합성 전체’ 개념이 등장하게 됐다. 이 개념은 제조업체 및 운영자들에게 회원국의 국내 법규는 물론, EU 지침 준수와 관련한 법적 안전장치를 제공한다. 장비 제조업체는 CE 표시를 사용해 상품의 자유무역과 관련된 제반 규정과 법규 준수 사실을 증명한다. EU 지침은 전 세계적으로 인정되고 있으며, EU 지침을 적용하면 유럽경제구역에 속한 국가들에 수출을 하는 데 크게 도움이 된다. 이 같은 모든 설명들은 장비 제조업체 및 운영자들을 대상으로 하며, 운영자의 경우 해당 기계에 안전 관련 작업을 실행하거나 승인을 할 경우에 한한다.

안전을 위해서는 각종 위험에 대한 보호 장치가 필요하다. 다음과 같은 방식으로 위험을 통제할 수 있다.

▲ 위험 감소 설계 원칙과 해당 기계의 위험 평가에 부합하는 설계(EN ISO 12100-1, EN 1050)

▲ 기술적 보호 수단 강구-필요시 안전 관련 컨트롤러 사용(EN 62061 또는 EN ISO 13849-1 규격을 준수하는 기능 안전)

▲ 전기적 안전(EN 60204-1)

기능 안전은 제어 장치 또는 보호 장치의 올바른 기능에 좌우되는 기계 및 플랜트의 안전을 포함하며, 다음의 두 가지 표준을 적용할 수 있다.

▲ EN 62061 : 2005-기본 표준 IEC 61508의 유럽 역내 표준 규격

▲ EN ISO 13849-1 : 2006-이전 표준인 EN 954-1이 해당 범주들에 대해 더 이상 적절한 참조 규격이 되지 못해 개정된 후속 표준 규격

지멘스의 통합 안전 시스템 비용 절감 솔루션

통합 안전 시스템은 통합 자동화 시스템을 기준으로 일관된 안전 기술을 구현한다. 즉, 이것은 일관성과 사용자 편의성을 유지하면서 안전 관련 기능을 표준 자동화에 통합한다는 의미다. 이러한 접근법은 장비 제조업체 및 플랜트 운영자에게 수많은 혜택을 제공한다. 특히, 경제적 관점에서 더욱 그렇다.

장비 제조업체는 통합 안전 시스템을 통해 확실한 경쟁력을 갖출 수 있다. 무엇보다 엔지니어링에 소요되는 시간이 대폭 단축되기 때문이다. 그 결과, 기계 및 플랜트를 훨씬 더 빨리 구축할 수 있고, 새 환경에도 더 쉽게 적응할 수 있다. 이로 인해, 플랜트 운영자 역시 혜택을 받는다. 기계 및 플랜트가 과거에 비해 보다 안전할 뿐 아니라, 더욱 생산적이고 빨라지기 때문이다. 안전 엔지니어링과 표준 자동화를 한 시스템에 통합하면 진단 기능이 향상되기 때문에 다운타임이 줄어들고 가용성이 높아진다.

또한, 기존 안전 엔지니어링과 비교할 때 통합 안전 시스템을 이용하면 더 빠르게 설비 전환 및 현대화가 가능하다. 모듈식 확장이 가능한 유연한 설계 개념 덕분에 훨씬 경제적으로 기존 기계 및 플랜트를 최첨단 기술로 업그레이드할 수 있다. 따라서 라이프사이클 전반에 걸쳐 실질적인 투자 효과를 볼 수 있다.

라이프사이클 전반에 걸친 지원

지멘스는 고객에게 안전 기술과 관련한 일체의 제품 및 시스템을 공급하는 것만으로 그치지 않는다. 지멘스는 고객의 진정한 파트너로서 기획 컨설팅부터 관련 교육 패키지, 기계 인수 단계까지 생산 라이프사이클 전반에 걸친 완벽한 지원을 제공하고 있다.

고객이 누리게 될 혜택은 분명하다. 지멘스는 컨설팅을 통해 신규 시장 개척을 돕는 한편, 실수로 인한 비용 지출을 줄이고 고객의 일정에 맞도록 시스템을 최적화해 제품 및 공정 품질을 향상시킨다.

지멘스의 지원 체계는 언제 어디서나 100% 신뢰할 수 있다. 전 세계 각 지멘스 지사와 협력 업체 직원들은 24시간 대기하고 있다.

안전 평가 도구

안전 평가 도구는 IEC 62061 및 ISO 13849-1 표준 준수를 위해 무료로 제공되는 온라인 계산 도구로, 안전 기능을 기계에 구현할 수 있도록 도와주는 중요한 지원 도구다.

TUV 승인을 받은 이 온라인 도구는 안전 시스템 구조 정의 관련 컴포넌트 선택부터 안전 무결성 레벨(SIL/PL) 결정 단계까지 고객을 단계별로 안내한다. 평가 결과는 안전을 보증하는 증명서로 제품 관련 문서에 통합할 수 있는 표준 준수 보고서 형식으로 제공된다.

SIMATIC 통합 안전 시스템 점점 늘어나는 요구사항

기존 솔루션에 비해 현재 사용되는 산업 자동화 솔루션은 상당히 유연하고 개방적이다. 또한 최신 기계와 플랜트는 그 생산성이 대폭 향상됐다. 여기에는 릴레이 기술이 프로그래밍 가능한 컨트롤러와 분산화로 대체된 것이 큰 역할을 했다. 적어도 고난이도 애플리케이션에 한해서는 그렇다.

이러한 기술 변화에도 불구하고, 지금까지는 안전 관련 기능과 표준 작업에 매우 상이한 제품과 시스템을 사용하는 경우가 많았다. 하지만 보다 복합적인 안전 과제를 처리해야 하는 경우 지능형 PLC로 안전 기술을 구현하는 최신 경향을 적용하면 자동화 솔루션의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다.

고장 안전 PLC는 공정을 제어하는 한편, 고장 발생시 안전 상태로 즉시 전환하거나 현 상태를 유지하는 역할을 담당한다. PLC는 증가하는 안전 요건에 부합하는 효율적인 통합 안전 솔루션을 플랜트에 제공한다.

지멘스가 제시하는 해답

SIMATIC 통합 안전 제품군은 SIMATIC 컨트롤러 및 SIMATIC ET 200 I/O 시스템을 기반으로 공정 및 제조산업을 위한 안전 관련 제어 시스템을 총망라하고 있다.

여기서 설명하는 SIMATIC 통합 안전 시스템은 제조산업을 위한 것이다.

SIMATIC 통합 안전 시스템은 모듈형 컨트롤러, 내장형 자동화 제품부터 PC 기반 컨트롤러까지 다양한 안전 관련 컨트롤러로 구성돼 있다. 공장 자동화 전 분야에 적용이 가능하도록 컨트롤러마다 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처를 다르게 설계했다. 고객별 요구 사항에 따라, 안전 기술을 표준 자동화와 통합하거나 또는 SIMATIC에 기반한 2개로 분리된 시스템으로 구현할 수도 있다.

이와 같은 방식으로 지멘스는 안전하고 검증된 하나의 통합 제어 시스템을 제공한다. 이 시스템은 유연하고 확장이 용이할 뿐만 아니라 비용 효율적이다. 그 결과, 검증된 S7 환경으로 일반 표준 및 안전 프로그램을 생성해 엔지니어링 비용은 물론 교육 및 지도에 소요되는 경비를 절감할 수 있다.

프로그래밍에는 STEP 7 언어 F-LDA 및 F-FBD와 TUV 인증을 받은 펑션 블록을 사용한다. 표준 및 안전 지향 모듈은 개방형 이더넷 표준인 PROFINET이나 검증된 필드버스 기술인 PROFIBUS를 통해 유선으로 연결하거나 IWLAN을 통해 무선으로 연결할 수 있다. 그런 다음 이 버스 시스템에 안전 관련 데이터 전송을 위한 PROFIsafe 프로파일을 추가한다. 이를 통해 이제 하나의 연결을 통해 안전 관련 통신과 표준 통신이 모두 가능해졌다.

주요 표준 준수

유럽 표준 지침은 오늘날 최고 수준의 안전 표준 규격에 해당하며, 유럽의 경계를 넘어 전 세계에서 널리 적용되고 있다. 기계 또는 플랜트의 기능 안전성을 확보하기 위해서는 고장 발생시 예방 및 제어 시스템의 안전 관련 부품들이 작동해 해당 플랜트가 안전 상태를 유지하거나 안전 상태로 전환되도록 해야 한다. 이를 위해서는 제품들이 표준에 정의된 구체적인 요건들을 충족해야 한다. 관련 제품 인증서를 보면 이러한 표준 준수 여부를 확인할 수 있다.

인력이나 환경에 대한 잠재적 위험을 단지 국내에서 방지하는 것만으로는 부족하다. 기계나 플랜트가 운영되는 현지 규정 및 법규를 반드시 준수해야 한다. 따라서 세계 시장이라는 거시적 틀에서 자유롭게 제품을 거래하기 위해서는 국제적으로 합의된 실행 규정이 필요하다. SIAMTIC 통합 안전 시스템을 사용하면, 현행 표준 및 최상위 안전 요건을 모두 충족할 수 있다.

▲ IEC 61508 : 2000SIL 1-3

▲ EN594-1 : 1997 Cat. 2-4

▲ IEC 61511 : 2003

▲ EN 60204-1 : 1997

▲ EN 62061 : 2005 SIL 1-3

▲ NFPA 79-2002, NFPA 85

▲ UL 1998, UL 508 and UL 991

▲ EN ISO 13849-1 : 2006 PL a-e

SIMATIC 통합 안전 시스템의 표준 준수는 TUV 인증서 제 Z10 05 08 20411 002호가 증명한다.