독일 태양광기업 슈코, 필츠의 자동화 및 안전 솔루션 도입

안전성과 생산성 동시 충족시키는 안전 모션

인지도가 높은 브랜드 상품을 구매한 소비자는 해당 제품이 항상 안전하고 견고하게 작동하기를 기대한다.

슈코(Schüco)는 창문, 도어, 파사드, 온실, 발코니 등에 태양광 설비를 적용하는 태양광발전시스템 제조업체로, 항상 높은 품질 표준 준수를 추구한다.

따라서 창문 및 프랑스식 창을 출고하기 전에 DIN EN 13126-8 표준에 의거해 모든 제품을 창호용 종합 시험장치로 철저하게 검사한다. 시험과정에서 창문 및 관련 작업자의 안전을 보장하기 위해 슈코는 필츠의 자동화 및 안전 솔루션을 도입했다.

편집자 주

유럽 표준 ‘DIN EN 13126-8’에서는 창호에 대한 내구성, 강도, 보호효과 및 기능에 대한 요건 및 시험 방법을 정의하는데, 적용 대상은 상단만을 기울여 여는 ‘윗열기 및 여닫이(Tilt & Turn)’ 방식과 ‘윗열기 후 여닫이(Tilt-first and Turn-only)’ 방식의 기재 또는 창호다.

이 표준에 부합하는 도어와 창문은 사용자의 취급상 문제만 없다면 규정된 모든 기능 요건을 충족시킨다고 확신할 수 있다.

독일 빌레펠트(Bielefeld)에 본사를 두고 있는 태양광기업 슈코(Schüco)는 금속 및 플라스틱 디자인의 다양한 제품을 제조할 뿐만 아니라, 건물 신축 및 현대화 프로젝트에 사용되는 새로운 형태의 에너지를 제조하고 있다.

78개국에 지사를 두고 있는 이 회사는 최고의 품질 표준을 추구하고 있으며 창문, 도어, 파사드, 태양광 솔루션 분야에서 세계적 수준에 맞는 역량을 갖춤으로써 혁신적인 건물 외피에 대한 시장 선두주자로 성장했다.

안전성과 생산성 동시에 충족

기계류 지침에 따른 안전 규정과 지침에 정의된 시험 절차를 체계적으로 이행해 창호용 종합 시험장비를 재개발하기 위한 표준 규격을 마련하게 됐다. 또한, 제어기술의 안전 관련 설계는 ‘EN ISO 13849-1’의 기준을 따랐다.

슈코 알루 컴피턴스(Schüco Alu Competence)의 서비스 및 정비 책임자인 미쉘 카움쾨터(Michael Kaumkötter)씨는 “슈코는 광범위한 솔루션 전문기술을 갖춘 역량 있는 자동화 파트너를 찾던 중에 필츠를 선택하게 됐다”면서, “필츠와 슈코 간에 견고히 맺어온 내실 있는 관계 때문만이 아니라, 필츠의 우수한 제품 및 솔루션, 상담, 총체적인 연구 방법이 늘 신뢰를 줬기 때문”이라고 말했다.

새로 출시된 시험장치는 창문과 도어의 기능 결함과 강도를 확인한다. 이 장치는 독립적으로 작동될 수 있는 2개의 시험 스테이션으로 구성돼 있는데, 각 시험 스테이션에는 부품 시험대상인 창문을 삽입하고 각각의 위치에 고정시킨다. 여닫이(Turn) 및 윗열기(Tilt) 모션에 사용되는 서보 모터 구동축은 창문 몸체에 부착시킨다. 다음 단계로 각 부품마다 개별적인 시험 절차를 시작할 수 있다.

요구사항이 명시돼 있는 매뉴얼에 의하면, 특정 스테이션에서 시험이 진행 중이더라도 반대 편 스테이션에서는 사전준비 작업이 안전하게 진행될 수 있어야 한다고 명시돼 있다.

전체 플랜트는 안전 펜스로 둘러싸여 있으며, 필요한 경우 전체 플랜트를 안전하게 정지시킬 수 있도록 비상정지 푸시버튼이 설치돼 있다. 접근 지점에는 마그네틱 가드 잠금장치가 장착돼 있으며, 코드화된 비접촉식 안전게이트 시스템, 즉 필츠의 PSENslock을 이용하는 안전게이트로 보호돼 있다.

PSENslock 안전게이트 모니터링 시스템은 500N이나 1,000N의 비접촉식 마그네틱 인터록과 함께, 하나의 장치에 통합돼 게이트의 안전을 감시한다. PSENslock는 여건에 맞게 연결 장치(M12 커넥터, 5-핀 또는 8-핀)를 선택할 수 있기 때문에 단독 혹은 직렬로 연결해 안전게이트의 성능 수준(PL) e 수준까지 감시하는 데 사용할 수 있다.

PSENslock의 RFID 트랜스폰더 기술은 기계식 시스템과 달라서 안전게이트 감시에 대한 조작을 최대한 억제할 수 있다. 마그네틱 가드 잠금장치는 기계식 시스템과 달리 게이트가 낙하해도 손상되지 않고 마모가 일어나지 않기 때문에 자주 여닫는 게이트일 경우에 특히 유용하다.

효율적이고 추진력 있는 안전 모션

전체 시험과정에서 서보 증폭기 ‘PMCprotego D’는 안전 카드 ‘PMCprotego S’와 함께 창문 및 프랑스식 창을 약 1만번 반복해 90도로 회전시켜 열고 닫는 데 사용된다. 서보모터 PMCtendo AC3의 표준 피드백을 사용하기 때문에 안전 속도를 감시하기 위한 추가 하드웨어가 필요 없다.

서보증폭기 PMCprotego D 및 안전 카드 PMCprotego S가 있으면 안전 제한 속도(SLS), 안전 작동 정지(SOS) 또는 안전 정지 2(SS2) 등과 같은 기능을 간단하게 실행할 수 있다.

드라이브가 통제 하에 정지된 후에는 안전 작동 정지가 시작된다. 모든 제어 기능은 그대로 유지되고 정지 위치를 감시하게 된다. SS2 표준 솔루션은 일정 시간 동안 제동 표시등만 감시하고, 안전 카드 PMCprotego S는 제동 표시등뿐 아니라 해당 축에서 드라이브 시스템의 오작동 가능성을 감시한다.

시험 과정에서 창호는 일반적으로 정확한 반경보다는 타원형의 경로를 따라가기 때문에 서보 증폭기의 파라미터 채널은 5도 간격으로 위치 값 및 속도 정보를 제어 시스템에 전달한다. 이런 방식으로 초당 0.5미터의 일정한 속도를 유지할 수 있으므로, 사이클 타임이 짧아져 높은 생산성을 보장할 수 있다.

드라이브 솔루션은 다양한 필드버스 시스템에 사용할 수 있다. 서보 증폭기는 ProfiBUS DP를 통해 제어 시스템과 네트워킹돼 있다. 더욱이 드라이브는 안전 요건에 맞춰 안전 제한 속도(SLS) 모드로 이동할 수 있다. 이렇게 드라이브를 이동시키기 위해서는 모든 서보 축을 PL d(안전 작동 정지, SOS)까지 안전하게 선택적으로 정지시킬 수 있어야 한다.

서보 증폭기 ‘PMCprotego’ 및 서보 모터 ‘PMCtendo’는 반응 시간이 짧고 역동적인 우수한 성능을 바탕으로 정확한 정밀도에 따라 시험을 수행하며 최고의 제품 품질을 보장한다.

소프트웨어 ‘PASconfig’는 안전 카드 ‘PMCprotego S’의 파라미터 설정 및 시운전을 신속하고 쉽게 수행할 수 있도록 한다. PASconfig는 데이터 입력시 오류를 최소화시키기 위해 직관적인 이미지를 사용하는데, PASconfig는 필츠의 드라이브 제품에 포함된 안전개념이 포함된 소프트웨어 구성품이다.

PNOZmulti : 안전한 솔루션

구성 가능한 제어 시스템 ‘PNOZmulti’는 중앙 제어식 안전 구성품인 모든 안전 관련 기능을 자체적으로 갖추고 있다. 센서는 안전게이트, E-STOP/리셋 버튼 등 구성 가능한 제어 시스템을 총체적으로 감시한다.

제어 시스템에는 디지털 입력단자 20개와 디지털 반도체 출력단자 4개, 그리고 릴레이 출력단자 2개가 장착돼 있으며, 작동모드 선택 스위치 및 서보 증폭기가 ‘안전 감소 속도’ 모드로 안전하게 작동하는지 모니터한다.

PNOZmulti는 안전 입력단자 및 출력단자를 통해 모든 센서를 직접 교체하기 때문에 마모되기 쉬운 하드웨어가 필요 없다.

미쉘 카움쾨터 씨는 “슈코가 필츠의 PNOZmulti를 선택한 이유는 간단하고 자유롭게 구성이 가능하다는 사실 때문만은 아니다. 이 제어 시스템은 수많은 릴레이 및 회로를 대신하므로 복잡한 배선이 필요 없기 때문”이라고 말했다. 이어 그는 “배선 작업 대신 구성을 하기 때문에 신속하고 간단하게 시운전이 가능하다는 것이 최대 장점”이라고 덧붙였다.

슈코의 최우선적인 목표는 유연성 및 생산성을 유지하면서 작동이 가능하고, 필수 성능 수준인 Level PLd를 충족시키는 안전 시험 스테이션을 개발하는 것이다.

필츠와 슈코 간 긴밀한 협력 속에서 설계 단계부터 함께 제품을 선택하고 시운전, 서비스 및 지원을 지속함해 개별적 맞춤형겸 범용인 솔루션을 제작하게 됐다.

이 과정에서 드라이브도 구성하게 됐다. 시험 스테이션은 모듈식으로 구성돼 있어 필요한 경우에는 확장이 가능하다. 구성 툴인 PNOZmulti 구성 장치는 프로젝트 설계, 구성, 문서화 및 시운전에 도움이 된다.

미쉘 카움쾨터 씨는 “전체 플랜트는 보편적이면서도 일관성 있는 시스템 솔루션이므로 수코는 앞으로도 필츠의 안전 솔루션을 계속 사용할 생각”이라고 밝혔다.

FA Journal 편집국 (fa@infothe.com)