제어와 MES시스템 간 통신으로 품질과 안전기준 보장

매년 100만개 이상의 전자식주차브레이크 생산 조립라인

자동차의 브레이크 방식이 기존 핸드브레이크에서 전자식주차브레이크(EPB)로 점차 대체되고 있다. EPB는 주차시 브레이크가 자동으로 잠겨 있다가, 출발할 때 자동으로 케이블을 조절해서 브레이크를 풀어 준다.

쾨스터(Kster)그룹의 Kster Automotive Control System GmbH(ACS)는 EPB 공급업체 사이에서 유럽시장의 선두주자 중 한 회사에 속한다. EPB를 생산하는 4개 조립라인 자동화 기술은 전부 벡호프(Beckhoff) 기술이다. 그 핵심적인 기술에는 통합, 데이터베이스 유도 프로세스 모니터링, EPB 전기적 교정이 있다.

쾨스터 기술은 다양한 제조업체들에서 생산되는 수백만 대의 자동차에 사용된다. 쾨스터 부품들은 음향댐퍼와 배기댐퍼 뿐만 아니라, 기계 또는 전자식 주차 브레이크, 윈도 레귤레이터, 완전 도어시스템을 포함한다. 쾨스터그룹의 5개 기업 중 하나인 쾨스터 Automotive Control System GmbH(ACS)는 독일의 에링하우젠에 기반을 두고 있으며, 여러 유럽 자동차 제조업체들을 위해 전자식 주차브레이크를 생산한다. 쾨스터 ACS는 2003년 이후 벡호프 기술을 사용해서 회사의 생산 시설을 제어해 오고 있다. 벡호프의 PC 기반 자동화 기술은 쾨스터 ACS 제어시스템의 주축을 이루고 있다.

생산과 테스트, 교정 과정에 대한 자세한 문서

EPB 생산의 제어와 모니터링을 위한 요구조건은 복잡하다. 생산에 있어 가격압력이 존재하기 때문에 조립과정은 효율적이며 고도로 자동화돼야 한다.

EPB는 엄격한 테스트와 문서 요구에 해당하는 안전 관련부품이다. EPB는 계속 자동차와 통신을 해야 하며, 여러 작동 상태에 따라 조정돼야 하는 민감한 전자시스템을 갖추고 있기 때문이다.

원료배송, 여러 제조단계, 교정, 기능 테스트, 선적, 생산라인 단위의 제어와 테스트를 포함하는 모든 생산과정에서 중앙 데이터베이스와의 모든 통신은 벡호프의 산업용 PC인 C6140을 통해서 이뤄진다. 모든 시스템 부품들로부터 데이터를 자동으로 모으고, 번들 형태로 데이터를 서버에 전송한다. 이 PC는 하나의 동기시스템처럼 동작한다.

동기시스템과 조립 스테이션과의 통신은 TwinCAT ADS를 통해 이뤄진다. 또한, C6140은 원격 유지관리와 진단을 한다. 데이터베이스가 모든 제어 명령들을 승인하고, 전체생산과 교정과정, 차후의 기능 테스트를 기록한다. 각 EPB는 전부 테스트를 받게 된다.

벡호프 프랑크푸르트 지부 올리버 바비첵(Oliver Barwitzk) 영업팀 사원은 “생산계획에 기초해서 부품들이 조립되고 배달되는 ‘보통의’ 생산과는 여기서 차이가 난다. 쾨스터에서는 완제품, 즉 EPB의 값이 측정되며 필요하면 보정값들이 적용된다”고 말했다.

데이터 교환은 고속으로 이뤄진다. 영역에 따라서 제어 모듈에서의 데이터베이스 쿼리에 대한 응답시간은 건당 평균적으로 약 100m/s이다. 2011년의 경우처럼 120만개의 EPB 연간 생산과 더불어 약 130GB의 테이블 데이터가 생성된다.

EPB 생산, 교정, 시험장치의 제어는 거의 전적으로 벡호프의 자동화 기술에 의해 처리된다. 쾨스터 경영자들은 벡호프 솔루션의 유연성과 소형, 고속 처리, 인상적인 가격대비 성능 비율에 감명받았다.

올리버 사원은 “벡호프 제어 플랫폼의 또 다른 하이라이트는 완전한 프로세스 시퀀스 제어뿐만 아니라, 측정기술도 제어시스템에 통합될 수 있다는 사실”이라고 말했다. 더 큰 이점은 EPB의 제어 전자장치와의 통신은 FC5101 플러그인 방식의 카드와 11 또는 29bit CAN 식별자를 가진 자동차 특유의 CAN 버스 프로토콜을 통해서 PLC로부터 직접 이뤄질 수 있다는 사실이다.

쾨스터는 성능면에서 확장가능한 모든 범위의 벡호프 제품들을 사용하고 있다. 제어장치들은 BK 시리즈의 이더넷 버스터미널 제어기, 임베디드 PC, 최종 라인의 컴퓨터로 C6650 세대인 산업용 PC가 있다. 소프트웨어는 TwinCAT I/O, TwinCAT PLC, TwinCAT NC I가 있다. 이들의 공통된 특징은 모든 제어기가 하나의 네트워크에 있으며 데이터베이스와 함께 시너지 효과를 낸다는 것이다.

쾨스터 ACS는 TwinCAT 소프트웨어에 의존한다. 예를 들어, 2010년 상하이에 인도된 EPB의 모듈식 생산을 위한 최종라인의 조립라인에서 TwinCAT NC I가 처음으로 사용됐다. 자동차는 정기적으로 물과 접촉하기 때문에 EPB 하우징은 단단히 고정될 필요가 있다. 밀봉과정은 TwinCAT NC I 제어기를 가진 XY 테이블을 통해서 이뤄진다. 이것은 일정한 경로 속도와 시일링 컴파운드의 지속적인 도포를 보장하기 위한 유일한 방법이다.

표준으로서 벡호프 제어 기술

2003년부터 쾨스터에 적용된 벡호프 기술은 첫 EPB 생산을 위한 시험장치에서 시험적으로 적용되기 시작했으며 그 이후 지금까지 계속 이어지고 있다. 벡호프는 개방형 제어 기술과 유용성으로 점수를 확보했고, 쾨스터의 표준 제어 공급업체로서 확실하게 자리를 잡게 됐다. 오늘날 벡호프 제어기들은 전체 쾨스터그룹에서 사용되며 이런 상승추세는 계속될 것이다. 또한, 그동안 쾨스터는 공급업체들에게 벡호프 기술을 사용할 것을 조건으로 지정했고 기술적으로 쾨스터와 벡호프 사이의 관계는 계속 진전되고 있다. 라이트버스 프로토콜이 더 이상 쾨스터가 요구하는 속도를 충족시킬 수 없는 적당한 시기에 벡호프는 EtherCAT 필드버스를 개발했다.

제어와 MES시스템 사이의 완벽한 통신

약 100개의 제어기가 데이터베이스와 연결돼 있는데. 즉, 거대한 양의 데이터를 처리해야 한다는 의미다. 각 EPB에 대해 측정된 값과 테스트 데이터가 대략 250개 저장됐다. 그 중에서 약 150개는 마지막 최종 승인시 수집된다.

승인된 부품들만 사용되며, 제품이 높은 품질과 안전 기준을 충족시켜 준다는 것을 데이터베이스에서 확인할 수 있다. 각 부품을 추적하는 것과 나사, 개스캣, 하우징이 어떤 배치로부터 나왔는지 찾는 것은 생산된 각 EPB에서 가능하다. 어떤 공급업체가 품질결함을 시인해 클레임을 해결해야 되거나, 운송 중 훼손이 발생했을 때 도움을 받을 수 있다. 되짚어 추적할 수 있고 정확하게 어떤 배치들이 영향을 받았는지 찾을 수 있기 때문이다.

쾨스터는 항상 기술개발의 최전선에 있다. 최근 중국에서 EPB 생산을 위해 원격 유지보수를 시행했으며, 배기기술에 일대 혁신을 일으킬 잠재력이 있는 자동 배기댐퍼와 음향댐퍼 등 차세대 인기상품 출시를 준비 중이다. 쾨스터 생산설비 부서는 이미 벡호프 제어기를 가지고 첫 생산라인을 구성했다.

FA Journal 편집국 (Tel. 02-719-6931 / fa@infothe.com)

월간 FA저널 다른기사 보기