LPKF Laser & Electronics 모듈형 안전 시스템, 전자산업용 기계 합리화 가능성 제시

동일 표면에 약 1,000여개 미니 PCB 설치 가능

마이크로 소재가공에 특화된 독일의 LPKF Laser & Electronics 레이저 전문기업은, 사업부문 한 곳에서 전자산업용 시스템을 제작하고 있다. 이 시스템들은 레이저를 이용해 매우 작고 탄력적인 PCB를 가공하는 목적으로 설계됐다. 점점 사이클타임이 짧아져 안전시스템의 개선된 성능과 조정 가능성이 당연시되고 있다.

독일 하노버 근교에 소재한 LPKF Laser & Electronics 레이저 전문기업은 전자부품에 대한 압박 없이, 작고 부서지기 쉬운 PCB를 정확히 절단시키는 전자산업용 기계를 제작하고 있다. 이 기계는 레이저를 이용해 절단함으로써 사이클 타임을 크게 단축시켰다. 그러나 안전시스템의 개선된 성능과 조정 가능성의 필요성이 대두됐다. 이에 이 회사의 광전문가들은 모듈형 시스템의 최적 솔루션을 발견함으로써, 전자적으로 작동하는 것들에 대안을 만들었다. 이에 LPKF의 전기공학개발팀 국가공인기사 니콜 니메이어는 “우리의 안전 기술 개념에 대한 계획 및 실현이 얼마나 빠르게 구현되는지 확인하자 매우 놀랄 수밖에 없었다”고 말했다.

새로운 MicroLine 6000P/S 머신 세대와 관련해, 안전기술의 현대화는 요구되는 기계의 생산성 개선에 결정적으로 기여했다. 이는 지멘스의 3RK3 모듈형 안전 시스템을 활용하면서 확인할 수 있었다.

토마스 네더 LPKF PCB 장비 프로덕트 매니저는 “관련되는 핵심 분야에 대한 포괄적인 노하우를 제공한다”고 설명했다. 이러한 핵심 분야에는 레이저 및 광학, 기계공학, 제어 및 구동 기술, 마이크로 소재가공이 포함된다.

막대한 생산량 증가 신뢰성 있는 보호

생산 숫자는 전자산업용 생산기계의 중요성에 대해 좋은 인상을 심어준다. 예를 들어, 한 마이크로폰 제조사가 대략 DIN A3 크기 PCB에 100여개의 부품을 설치한 후 펀칭했지만, LPKF의 최첨단 기계를 사용하면 동일한 표면에 약 1,000여개의 미니 PCB를 설치할 수 있다. 절단은 레이저 공정으로 실행된다.

효율적인 대안의 모듈형 안전 솔루션

이전의 전통적인 안전기술 개념에는 2개의 로딩플랩(Loading Flaps) 및 3개의 유지플랩(Maintenance Flaps)의 모니터링을 위해 부분적인 시간지연과 함께 5개의 안전 릴레이가 사용됐다. 6개의 컨택터는 모든 위험구역에 대한 2채널 보호를 보장했다. 추가적인 셔터에 대해서는 별도의 안전 릴레이와 몇 개의 컨택터가 추가돼야 했는데, 이에 니콜 니메이어는 “비용이 더는 경제적이지 않아, 우리는 완전히 새롭고 훨씬 더 현대적인 안전 솔루션을 선택했다”고 강조했다.

현재, 요구되는 안전기능은 필요시 최대 7개의 확장모듈로 보완이 가능한 단 1개의 모듈형 안전 시스템으로, EN ISO 13819-1 성능수준 ‘e’를 달성할 수 있다. 이미 지멘스의 Sirius MSS 모듈형 안전 시스템의 3RK3 기본장치는 안전 관련 센서 입력 8개, SIL3/PLe까지의 안전 관련 릴레이 출력 1개, SIL3/PLe까지의 안전 관련 전자 출력 1개를 제공한다.

또 다양한 추가 모듈도 제공된다. LPKF 전문가들은 8개의 안전 관련 센서 입력을 갖춘 4/8F-DI 확장 모듈과 현재 시그널링 태스크에 사용 중인 8개의 출력을 갖춘 8DO 표준 확장 모듈을 선택했다.

표준과 안전기술 공동의 플랫폼

데이터 전송을 위해 개별 모듈은 사전 조립된 플랫 케이블을 통해 기본 장치에 손쉽게 연결된다. 병렬로 제어되는 각 2개의 컨택터는 두 구역의 안전관련 긴급차단에 사용된다. 두 컨택터는 레이저 차단을 보장하고, X-Y축 203V 공급 전압의 지연된 차단을 실행한다. 니콜 니메이어는 “확실히 이 정도면 충분하다”라고 단언했다.

‘장비 플랩×개방’과 같은 표준 메시지를 표시하기 위해, 8개의 디지털 출력을 갖춘 추가적인 8DO 확장 모듈이 MSS 기본 장치에 직렬로 연결됐다. 토마스 네더는 “우리는 표준 자동화 및 안전기술을 공동의 플랫폼에 구현하는 것이 주된 이점이라고 생각한다”고 설명했다. 이는 조작자에 대한 중요 정보의 손쉬운 제공을 보장한다.

하드웨어 측면에서 상당한 안전기술 단순화는 상당히 빠른 배선을 가능하게 할 뿐만 아니라, 광범위한 범위에서 배선 고장을 최소화한다. 제어함의 공간요건도 현저히 감소될 수 있다. 토마스 네더는 “현재, 셋업 작업을 위해 레이저를 하루에 수회 차단하는 경우는 거의 없다”고 말했다. 이 새로운 솔루션은 레이저 및 산업용 컨트롤의 사용수명과 관련해 웰빙 처리(Wellness Treatment)를 대표한다.

진단 능력은 중요한 안전요인 대표

지멘스는 자사 웹사이트(www.siemens.com/safety-evaluation-tool)에서 무료 소프트웨어 툴을 제공한다. 이 툴은 필요하거나 달성된 안전 수준의 적합성에 대한 검증을 쉽게 한다. 니콜 니메이어는 “이 대단히 투명한 툴은 신속한 계산 과정을 지원한다. 완료 후에는 전체 자료를 하드디스크에 저장해 출력할 수 있다”고 말했다.

연간 사이클 숫자 및 진단율 범위도 중요하다. “이러한 측면에서 지멘스의 MSS는 달성 가능한 안전수준에 긍정적인 영향을 준다”라고 추가 설명했다.

지멘스는 이 모듈형 안전 시스템의 파라미터 설정, 프로그래밍 및 진단을 위해 특수한 MSS ES 소프트웨어를 제공한다. 모든 기능 요소는 드래그&드롭으로 배치할 수 있다. 그래픽 에디터는 간단하고 신속하며 투명한 안전시스템 생성을 용이하게 한다. 예를 들면 시스템은 연결된 하드웨어 구성을 인식하고 어드레싱을 지원한다. 이 소프트웨어를 작동하기 위해 지멘스 컨트롤에 요구되는 Step7 프로그래밍 지식은 필요하지 않다. 안전프로그램은 암호로 보호된다.

실제 커미셔닝 사전 테스트

니콜 니메이어는 “소프트웨어의 강제 기능, 즉 의식적인 출력 세팅은 커미셔닝 전의 완전한 안전 애플리케이션 테스트를 위한 대단히 실용적인 특징을 의미한다”고 말했다. 이 기능은 쉽게 시간을 절감할 수 있게 하고, 동시에 안전기술의 기능에 대해 각 프로토콜을 손쉽게 생성할 수 있도록 해준다.

안전 시스템 데이터는 MSS 기본장치의 메모리 모듈에 저장된다. 장치를 교체할 때 이 메모리는 신규 장치에 플러그인하면 되며, PC 프로그래밍 없이 전과 동일하게 사용할 수 있다.

장치를 시작하는 과정에서 이 메모리 모듈의 데이터는 기본장치의 메인 메모리에 로딩된다. 영구 배선을 통해 빠르고 손쉬운 장치교체가 지원된다. 토마스 네더는 “가용성 관점에서, 이러한 유지보수 측면은 최첨단 안전기술의 활용만큼이나 우리 고객들에게 중요하다”고 설명했다.