플라스틱부품 전기도금 라인에서 현수식 모노레일 트레일링은 케이블의 손상 가능성이 높고, 유지보수가 꼭 필요하다. 이 문제는 산업용 무선 랜, PROFIsafe, IPCF에 의해 확장된 IEEE 802.11의 결합을 통해 완벽히 제거됐다.
독일 졸링겐(Solingen) 소재 전기도금 전문기업인 BIA Kunststoffund Galvanotechnik는 아헨(Aachen) 소재 Aucos Elektronische Gerate와 함께 새로운 전기도금 생산라인의 계획, 구축, 커미셔닝을 완료했다. 특이하게 전기도금 탱크 위의 현수식 모노레일 트랙은 트레일링 또는 외장 와이어케이블을 통해 작동되지 않고 무선 랜(WLAN)을 통해 PROFIsafe를 사용해 제어시스템과 통신한다.
케이블은 탱크 속에 누적되는 오염물질 및 먼지입자를 모으고, 계속해서 증가하는 트롤리 속도(보통 최대 120m/분)는 케이블 파단을 초래하기 때문에 이러한 접근법을 채택했다. 이와 같은 사유로 인한 생산손실은 대단히 높은 비용을 초래할 수 있다. BIA는 트레일링 케이블의 유일하게 성공적인 대안으로써 예측 가능한 데이터 전송률로 주기적이고 시간제약적인 데이터 트래픽을 제공할 수 있는 무선기반 산업솔루션을 제안했다. 이는 신뢰성 있는 긴급정지 회로 동작을 보장한다.
[Scalance X208. 4개의 WLAN AP와 Scalance X208 스위치 연결.]
무선전기장 제어
지멘스는 트랙을 따라 제어되는 무선전기장을 제공하기 위해 래피드 로밍이 가능한 IP65 방호 산업용 AP와 누설급전케이블을 비롯한 각종 무선 자동화 기술을 공급했다.
Aucos는 자사의 제어시스템에 대해 PROFINET 시스템 연결을 운용하는 Failsafe 컨트롤러를 선택했다. 이 컨트롤러는 현장에 분산된 4개의 산업용 WLAN 래피드 로밍 AP(IEEE 802.11 호환)와 통신하는 8개의 전기적 포트를 제공하는 관리형 스위치에 연결된다. 이들은 자유공간에서 전형적인 전방향 무선망을 구성하지는 않으나, 특수한 누설급전케이블을 사용해 4개의 트랙을 따라 신뢰성 있게 감시하는 균일한 전계강도를 만들어낸다.
현수식 모노레일 트롤리 각각의 상대방 쪽은 최적의 통신을 위해 누설급전케이블을 따라 배치된 지향성 송수신 안테나다. 트롤리 차량 스위치 박스 내에서, 각 안테나는 WLAN과 PROFIBUS 간의 게이트웨이로 사용되는 WLAN 장치에 연결돼 해당되는 PROFIBUS 신호와 안전신호를 전달한다. 현수식 모노레일 트롤리를 위한 Failsafe 신호 모듈, 모터 스타터, 주파수 변환기가 지멘스의 공급 장비를 완성했다.
발전된 자동화 기술에도 불구하고, 플라스틱 전기도금은 아직도 상당한 수작업이 필요하기 때문에 배리어 펜스가 존재하지 않는다. 작업자 안전의 상시 보장은 PROFIsafe 통신 컴포넌트의 신뢰성과 안전신호의 확실한 우선적 처리에 달려 있다.
고정 설치시 래피드 로밍 AP는 무선망에서 몇몇 노드의 자유 이동을 지원하며, 한 AP에서 다른 AP로 노드를 심리스하게 이동시킬 수 있다. 이러한 이동성 있는 설치는 래피드 로밍을 활용해 확장된 IPCF 프로토콜을 통해 트롤리로의 높은 신호전송속도를 보장한다. 따라서 이는 안전관련 데이터가 단 16ms의 사이클타임으로 컨트롤러에 전송되도록 함으로써 시간제약적인 긴급정지 결정에 충분한 수준 이상인 100ms 미만의 예측 가능한 응답시간이 제공되도록 보장한다. 또한, 프로세스 타임도 매우 정확하게 제어할 수 있다.
[ScalanceW788-2 RR. IP65 외함을 갖춘 ScalanceW788-2 RR AP는 현장에 자유롭게 설치되며 RCoax 누설급전케이블(청색)에 직접 연결된다.]
무장해(Interference-Free)
특수 누설급전케이블은 매우 다른 방식으로 안전을 제공한다. Aucos는 약 50m의 케이블을 현수식 모노레일에 평행하게 설치해 라인에 걸쳐 전계강도가 신뢰성을 제공하도록 보장했다. 무선전기장은 지향성이기 때문에, 이는 전계강도가 상당히 감소되는 경우에도 최적의 수신을 제공한다. 따라서 전자파 노출은 감소되며, 불과 수미터 거리에서 무선망은 외부 사용자가 수신하기 어려울 정도로 실제적으로 크게 약화된다. 고수준의 암호화 알고리즘을 통해 허가받지 않은 접근에 대한 효과적인 보호를 제공받을 수 있다.
보다 일반적인 2.4GHz 대역에서 작동하는 무선 센서, 블루투스 장치 및 기타 장치에 의한 장해를 방지하기 위해 5GHz 대역의 사용이 결정됐다. 무선 컴포넌트는 두 주파수 모두를 표준으로 사용한다.
BIA는 크게 만족하고 있으며 향후 새로운 시스템에는 언제나 유지보수가 필요한 트레일링 케이블보다 훨씬 우수한 것으로 밝혀진 이 WLAN 솔루션을 탑재할 것이라고 말한다. 이 솔루션은 더 정숙하고, 더 나은 시스템 개관이 가능하며, 운송 트롤리는 사실상 무제한적인 경로 옵션을 갖게 된다. 1회의 예기치 않은 다운타임은 고비용을 초래할 수 있으나, 이 시스템은 케이블 파단 가능성을 완전히 제거했다.
IPCF - 속도는 안전을 의미한다
안전기술에서 주요 이슈는 중대한 상황을 방지하기 위해 제어장치에 가급적 신속히 안전신호를 전송하는 것이다. 따라서 가용 대역폭을 확실히 할당하고 안전신호를 가장 높은 우선순위로 둬야 할 필요가 있다. 지멘스는 DCF와 달리 복수의 참여자에 의한 무선네트워크 접근을 결정적으로 제어하는 전송 프로토콜인 IPCF(Industrial Point Coordinated Function)를 통해 IEEE 802.11 표준을 확장하는 방식으로 이를 달성한다.
IPCF는 WLAN 기반구조에서 50ms의 로밍을 지원하는 지멘스의 독점적 프로세스다. AP와 클라이언트는 반드시 래피드 로밍을 지원해야 한다. 자동화 기술은 보통 실시간으로 프로세스 데이터와 경보를 전송하는 것이 필요하다. 기존의 DCF와 PCF 로밍 절차는 이러한 중단 없는 실시간 데이터 전송을 제공하지 않는다.
IPCF는 1999년도의 제1차 WLAN 표준 IEEE 802.11에 설명된 중앙집중식 PCF 절차에 근거한다. PCF에서는 AP가 연결된 단말에 폴링을 수행하고 데이터 전송을 위한 타임슬라이스를 할당한다. 이와 달리, IPCF는 IPCF 클라이언트가 IPCF가 가능한 AP에 로그온할 수 있도록 변경된 독점적 데이터 프레임 프로토콜 구조로 작동한다. 따라서 AP가 최고 권한을 가지며 타임슬라이스로 클라이언트에 전송시간을 할당한다. 이는 가용한 무선망 대역폭 용량에 대한 집중적인 활용과 함께 안정적이고 예측가능한 응답시간(5~8 클라이언트의 경우 일반적으로 16ms)을 제공한다. 이러한 이유로 IPCF는 짧은 사이클타임을 통해 실시간 작동을 달성하는 PROFINET과 같은 전형적인 생산 필드버스에 특히 적합하다.
[PROFIsafe. 작업자 안전의 상시 보장은 PROFIsafe 통신 컴포넌트의 신뢰성과 안전신호의 확실한 우선적 처리에 달려 있다.]
