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제어와 안전 시스템의 공존 및 운영 개선 방법

06 Jan

통합 안전 기능의 발전은 컨트롤 시스템 설계 및 비용을 합리화할 수 있도록 한다. 더구나 단일 네트워크 상에서 제어 기능과 안전 기능을 통합 운영함으로써 네트워크 정보의 통합 운영과 안전 네트워크 기능을 실현함으로써 새로운 혁신을 사용자에게 제공할 수 있게 됐다.

산업표준의 기술 발전과 변화에 따라 안전 및 표준 컨트롤을 위한 단일 시스템 플랫폼은 예전보다 설계, 구현 및 유지보수가 더욱 용이해지고 비용 측면에서도 보다 효율화 되었습니다. 최근의 기술 향상은 설계자들로 하여금 보다 설계비용을 합리화하고 생산성을 높이는 안전 시스템 구현 방식에 보다 큰 유연성을 제공합니다.

경제적 요소, 즉 안전성을 유지하면서 핵심요소를 강화하려는 목적은 예전의 고정된 솔루션에서부터 네트워크 시스템으로 그리고 현대의 통합된 구성으로 안전 시스템의 진화를 이끌어가고 있습니다.

로크웰 오토메이션의 안전 시스템, 컨트롤 및 시각화 마케팅 매니저 Tim Roback에 따르면 안전 외의 기능을 컨트롤하는 안전 기능을 보다 많이 추가할 여력이 많아질수록 장비의 중복을 최소화하고 생산성을 향상시키면서 비용을 최소화 할 수 있는 기회는 많아진다고 합니다. 어플리케이션의 기본 및 안전 부분이 시스템 컴포넌트를 공유할 수 있어 하드웨어 비용이 절감될 수 있습니다.

별도의 안전 컨트롤러 필요없이 통합된 안전 시스템 단일 프로그래밍 소프트웨어 패키지를 사용하므로 다른 컨트롤러에 여러 프로그램을 작성하고 조정할 필요없이 어플리케이션 프로그래밍이 단순화되고 교육 및 지원 비용이 절감됩니다.

또한 단일 개발 환경은 재개발(redevelopment)에 투입되는 높은 비용에 대한 위험을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 컨트롤 엔지니어가 한 개의 라인에서 세 개의 라인으로 확장하는 것은 한 곳에서 다음으로 필요한 어플리케이션을 포팅하는 것만큼 간단합니다.

산업용 네트워크 프로토콜 CIP Safety를 통한 통합

매니저 Roback은 통합 안전의 또 다른 중요한 단계는 CIP Safety의 도입이라고 설명합니다. 과거에는 여러 플랜트 층을 걸치는 물리적 네트워크 전체를 통한 데이터 전송을 원활하게 하면서 하나의 네트워크에 안전 및 표준 컨트롤 시스템을 통합할 수 없어 원활한 통신이 거의 불가능했다는 점을 설명합니다.

그러나 물리적 네트워크와 독립된 산업용 네트워크 응용프로토콜인 Common Industrial Protocol (CIP)로 인해 상황이 바뀌었습니다. CIP 프로토콜은 DeviceNet, ControlNet 및 EtherNet/IP 등의 모든 CIP 네트워크를 통한 제어, 설정, 수집 그리고 공유를 위한 일련의 공통적인 서비스를 제공합니다.

과거에는 장비 한 부분에 안전 관련 사건이 발생하면 표준 시스템이 해당 사건에 관련한 안전 정보를 제한적으로 인식하기 때문에 장비 전체의 정지를 초래할 수 있었습니다.

CIP Safety는 컨트롤 및 안전시스템이 동일 네트워크 상 설치가 되고 안전 및 표준 어플리케이션 간 데이터를 공유하게 합니다. 이러한 사항은 엔지니어들로 하여금 한 영역이 안정 상태의 모드로 전환되더라도 다른 한 영역의 장비는 상관없이 지속적으로 운영할 수 있도록 합니다.

기존 시스템과 달리 안전과 표준 컨트롤 시스템의 통합은 안전 이벤트를 포함한 장비의 모든 이벤트에 장비 혹은 human-machine interface(HMI)를 통해 가시성을 제공합니다. 통합 시스템으로 가능해진 가시성으로 신속한 대응으로 장비를 빠르게 본격적인 생산 상태로 복원시킵니다.

CIP는 각 네트워크 사이의 높은 비용 및 유지가 어려운 게이트웨이(gateway)의 설치를 최소화합니다. 안전 네트워크 개발 이전의 엔지니어들은 자동화 시스템 전체에 고정배선 연동장치 및 릴레이 기반의 안전 로직을 설치하기가 곤란하여 소형 시스템을 이용하거나 성능 요구사항을 최소화 하였습니다.

지금은 안전에 필요한 장치 등을 동일 물리적 네트워크에 통합하여 장치 및 제어기 간 안전 및 표준 컨트롤 정보의 흐름이 가능해졌습니다.

미드레인지까지 안전 제어를 확장

최근 통합된 안전 제어의 발전은 공통적인 컨트롤 플랫폼의 장점을 활용하는 것과 그것을 더욱 컴팩트하면서 확장 가능한 구성요소로 발전시키는 것을 포함합니다. 이것은 설계 시 유연성과 예전 대형 컨트롤러가 중형 어플리케이션을 포함하면서 과도하게 발생하였던 비용 혹은 가격제한의 문제점을 해결하면서 보다 다양한 응용범위에 걸쳐 안전 기능을 통합할 수 있게 합니다.

로크웰 오토메이션의 Roback 매니저는 “로크웰 오토메이션이 새로 출시한 Allen-Bradley Compact GuardLogix programmable automation controller (PAC)는 SIL2와 SIL3 안전기능을 동시에 이행하면서 인버터, 모션 및 고속 순차 제어등을 포함한 모든 장비 컨트롤 기능을 수행합니다.”라고 언급하고, “중형 어플리케이션을 위해 개발된 이 다분야 컨트롤러는 예전엔 대형 통합 시스템에서만 발견될 수 있었던 안전 기능들을 제공합니다.”라고 밝혔다.

또한 통합된 안전은 설계를 줄이면서 설정, 시작 및 유지보수 시간과 비용을 지원하는 공통 프로그래밍 환경의 이점을 제공합니다. 하나의 소프트웨어 프로그래밍으로 안전 및 표준 기능을 동시에 관리하여 표준 및 안전용 메모리를 직접 분리 혹은 안전을 따로 분리해야 하는 번거로움이 필요없습니다.

안전 제어 성공사례 – Amcor

이러한 설계상의 생산적인 이점은 호주 리브스비에 소재한 세계적인 패키징 제조업체인 Amcor의 알루미늄 캔 생산 플랜트에 새로운 안전 솔루션을 구현시켰습니다. 예전에는 플랜트 내 11개의 본체 제조 및 트리밍 기계가 별도의 고정 배선된 안전 컨트롤 시스템과 연동하였지만 지금은 11개의 통합 안전 컨트롤러가 관리합니다.

EtherNet/IP 연결을 통해 장비들간의 연동,통합된 안전 컨트롤러와 공장 내 SCADA 시스템과 연결이 구성됩니다. 분포된 I/O와 CIP Safety 네트워크의 조합은 현장 설치 및 배선 시간을 단축합니다. 통합된 개발 환경은 표준 및 안전 컨트롤 시스템 코드를 동시에 개발할 수 있게 하여 상당한 시간을 절약합니다. 또한, 이미 설치된 통합 컨트롤 아키텍처를 통하여 시스템 개발 및 확장이 용이해 집니다.

향상된 컨트롤, 일관성

높은 무결점의 Add-On Instructions(AOI) 등을 포함하는 새로운 소프트웨어 툴들은 보다 높은 정확성과 효율적인 안전 시스템 설계를 할 수 있도록 합니다. AOI는 사전 확인된 모듈이거나 쉽게 다시 사용될 수 있는 코드를 요약하여 프로젝트 간의 일관성을 높이고 디버그를 간소화 하며 문제해결 및 코딩시 에러를 최소화합니다.

이러한 높은 무결점의 AOI는 서명 기능을 이용, 설계 상의 데이터를 실수 혹은 의도적인 변경으로부터 보호합니다. 서명 기능은 AOI의 정의가 수정되었는지를 알게합니다.

본 수정 제어 기능은 사용자의 규제적 사항 충족 및 지적 재산 준수 등 일관성을 유지할 필요성이 높은 산업에 중요합니다.

통합된 안전의 미래는 특정 요구사항 충족을 위한 안전 기술 응용에 보다 다양한 옵션과 유연성 구현에 집중하고 있습니다. 안전 및 표준 컴포넌트들이 지속적으로 보다 완벽하게 컨트롤 시스템에 통합되어 가면서 안전을 구현하는 것은 더 이상 별도의 임무가 아닌 설계 프로세스와 공존하며 자연스럽게 일부분이 될 것입니다. 그러므로 이런 혁신들은 이익을 확대하는 동시에 사용자와 장비를 안전하게 지킬 것입니다.

제공. 로크웰 오토메이션, http://www.rockwellautomation.co.kr

아이씨엔 매거진 2012년 03월호

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Posted by on January 6, 2016 in Automation

 

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