Automatica, 생산 프로세스를 개선하는 디지털화

공구 연마기 제조사인 Ulmer는 추가의 보안 컨트롤 장치 없이 보안 관련 기능을 구현하기 위해 세이프티 브리지 기술로 유연하게 구성 가능하고 간단하게 조작 가능한 대안 솔루션을 개발하였다.

슈테판 호른(Steffen Horn): Phoenix Contact Electronics GmbH 보안 기술 매니저,

마르쿠스 게르스터(Markus Gerster): Ulmer Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG 전기 설계/어플리케이션 부서 직원

Ulmer Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG는 정밀 공구를 제조하는 연삭기를 제작한다. 울름 아인징엔에 위치한 이 업체는 1999년부터 오랫동안 우수한 성능의 다축 공구 연삭기 및 원통 연마기를 전문으로 제조해 왔으며, WZS(공구 연삭기), RS(원통 연삭기), SF(피니싱 기계) 타입의 기계를 한 공장에서 설계, 제작하고, 완성 부품 생산과 기계 조립은 자회사인 Ulmer Maschinenteile GmbH이 맡고 있다. 최신 CAD 기술과 CNC 기계를 사용하여 발 빠르게 시장에 맞는 솔루션을 제공한다. 55명의 직원들이 서비스와 응용 기술 서포트를 책임지고 고객 서비스는 국내와 해외 판매 사무소가 담당한다.

고속 필연삭은 5mm 너비의 초지립 연삭 숫돌을 사용하며, 속도는 최대 140m/s이다. 공작물은 일반적으로 센터 사이에 클램핑하여, 컨투어 필 연삭 시 한 번의 클램핑으로 전체 길이를 가공할 수 있다. 이런 방식은 최소 사이클 타임으로 높은 재료 제거 성능, 근소한 숫돌 마모 그리고 표준 숫돌 형태의 지오메트리로 제조 시 높은 장점이 있다.

55명의 직원들이 개발부터 서비스까지 모든 업무 스펙트럼을 커버한다.

모든 기계 타입에 NUM AG의 CNC 테크닉스를 사용한다. Ulmer의 설계가들은 추가의 보안 컨트롤 없이 보안 관련 기능을 실현하기 위한 컨셉트를 추구하였다. 이때 보안 신호는 기존의 표준 CAN 버스 시스템을 통해 전송되어야 했다. 다른 요건은, 보안 및 비 보안 신호를 NUM의 표준 컨트롤에서 볼 수 있어야 했다. 이런 상황을 배경으로 Phoenix Contact의 SBT(세이프티 브리지 테크놀로지)가 제공되었으며, 이 기술의 장점은 몇 년 전부터 수 많은 어플리케이션에서 이미 입증되었다. SBT는 최신 규격 IEC 61508 Ed2, IEC 62061, EN 13849-1의 가장 까다로운 보안 요건을 충족한다. 이 기술은 추가의 보안 컨트롤 없이 최신 기계류 가이드라인에 따른 모든 보안 관련 태스크를 실현할 수 있기 때문에, 가능한 보안 테크닉스를 중앙 컨트롤(NUM의 CNC 등)에서 분리해야 하는 데이터 네트워크 어플리케이션을 위한 해법으로 적합하다.

보안과 관련된 모든 기능을 담당하다

세이프티 브리지 콤포넌트는 인라인 버스 단자 IL CAN을 통해 NUM의 CNC 머신에 연결된다.

SBT는 모든 기계에서 보안 조치를 위해 사용하며 SBT 콤포넌트는 보안 관련 기능을 담당한다. 전형적인 비상 정지 감시 기능 외에 보안 도어도 감시하고 잠금, 해제한다. 또한 셋업 기능과 서비스 기능을 안전하게 선택하고 로딩 도어를 감시한다. 공압 장치, 유압 장치 그리고 냉각수에 대한 다양한 활성화에도 또 다른 요구 조건이 있다. 보안과 관련된 이 기능들은 부분적으로 시간적 지연되게 관련을 맺고 있으므로, 안전 스위치 콤포넌트로 배선된 솔루션에 비해 소프트웨어 툴 Safeconf를 통해 더욱 간단하게 유연하게 구성된다. 서보 드라이브의 공급 전압, 유압 장치 그리고 냉각수를 추가로 무 전위 차단을 위해 Ulmer는 안전 릴레이가 장착된 분산식 출력 모듈을 사용한다. 모든 세이프티 브리지 모듈을 컨트롤 (CNC)에 깊이 통합하는 것이 특히 유익한 것으로 입증되었다. 이와 관련하여 CAN은 취급하기 간단하고, 저렴하며 우수한 성능의 I/O 시스템이다. SBT는 보안 신호를 버스와 상관 없이 전송할 수 있기 때문에, 해당 콤포넌트들을 인라인 버스 단자 IL CAN만으로도 버스 시스템에 연결한다. 다음 세이프티 브리지 모듈은 인라인 스테이션에서 유연하게 표준 I/O 모듈 옆에 배치된다.

세이프티 브리지를 소프트웨어 측으로 연결하는 것도 간단하다. Codesys 라이브러리에서 임포트할 수 있는 SBT 조작 기능 모듈은 표준 어플리케이션에 세이프티 브리지 컴포넌트의 모든 진단 정보 및 상태 정보를 제공한다. 또한 표준 입력부에 대한 모든 출력 채널의 상태를 재생하고, 일반적으로 번거로운 백플레인 배선이 필요 없다. 표준 컨트롤은 SBT 로직 모듈의 진단 플래그에 원격으로 직접 보안 읽기 방식으로 액세스하기 때문에, 언제든지 모든 보안 기능에 대한 현재 상태를 알려준다. CNC는 출력측으로 로직 모듈 내의 활성화 신호와 리셋 신호를 트리거링할 수 있다. 이른바 인에이블 원리를 사용하는 경우 모든 출력 채널에 보안 쓰기 액세스도 한다.

구성 소프트웨어 Safeconf로 작성되는 보안 로직은 X.export.xml 파일로 저장되며 NUM의 Flexium 소프트웨어에 POE(프로그램 조직 유닛)로 임포트된다. 그런 다음 보안 로직은 거기서 전체 프로젝트의 구성 요소로서 NUM 컨트롤에 저장된다. 또한 여러 가지 다양한 보안 프로젝트도 기계 타입에 따라 미리 구성, 검토하고 필요 시 구체적으로 요청할 수 있다.

Ulmer Werkzeugschleiftechnik GmbH & Co. KG의 마르쿠스 게르스터(왼쪽)와 다니엘 로머는 세이프티 브리지의 높은 유연성과 간단한 조작 방법을 강조했다.

표준 컨트롤로 보안 프로젝트 관리

표준 컨트롤에서 보안 프로젝트를 관리함으로 제공되는 이점은 취급이 간단하다는 것이다. 모듈을 교체하기 위해 소프트웨어나 메모리 카드가 필요하지 않다. 위에서 설명한 깊은 통합은 Flexium/NUM과 같은 Codesys 기반 컨트롤 타입에서뿐만 아니라 통상적인 다른 컨트롤에서도 사용 가능하다. Ulmer에서 세이프티 브리지 테크놀로지를 사용함으로, 보안 솔루션의 포괄적 연결이 표준 기능과 보안 기능을 명확하게 분리해야 한다는 철학에 모순되면 안 된다는 점을 다시금 증명한다.