컨트롤 시스템이 내장된 새로운 서보 드라이브

오늘날 대부분의 기계와 시스템은 모듈러 구조를 가지고 있다. 그리고 지금까지 대부분의 모듈들은 중앙 컨트롤 시스템에 맞추어 조정되어야 하는 경우가 많았다. 이제 컨트롤 시스템이 내장된 새로운 서보 드라이브를 통해 가변적인 솔루션이 탄생하게 되었다.

크리스티안 베르그너(Christian Bergner): Lenze SE의 Servo Drives & Motors 제품 관리 책임자

기계 제조사들이 기계와 시스템 제조 과정에서 모듈 형식으로 제작하려면, 지금까지는 다수의 모듈을 하나의 중앙 컨트롤 시스템에서 제어해야 하는 타협을 해야 했다. 이로 인해 소프트웨어 구조가 복잡하고 정비도 어려웠다. 그런데 Lenze가 이러한 단점을 보완하였다. 자동화 시스템에 컨트롤 시스템이 통합된 새로운 서보 드라이브를 확장하여 하나의 모션 축을 가진 (초소형 기계 모듈을 위한)솔루션에서 복잡한 다축 시스템까지 제공할 수 있게 되었다.

타임 투 마켓은 결정에 영향을 끼치는 중요한 기준이다

포트폴리오의 시스템 연속성이 모든 기계 모듈에서 동일한 응용 소프트웨어를 사용할 수 있도록 한다. OEM 제조사는 이제 간단한 수단으로 시스템 단절 없이 유연하게 모든 응용 사례에 대응할 수 있다. 즉, 개별적으로 가동되고 임의로 조합할 수 있는 독자적인 기계 모듈이 생기는 것이다. 소프트웨어 코드를 단 한 줄도 조정할 필요 없이 기계 기능 유닛의 오래된 „플러그 & 플레이“ 비전을 구현할 수 있게 되었다. 수십 년 전부터 기계 제조사들은 퍼포먼스, 가용성 그리고 품질이라는 이 세 가지 주제에 집중해 왔다. 그런데 지금은 타임 투 마켓이 결정적인 주제로 대두되었다. 즉 사용자의 공장에서 기계가 얼마나 신속하게 작동을 시작할 수 있는가? 이런 문제이다. 여기에 사용자 맞춤의 특수 요건을 실현할 때에 OEM의 어떤 유연성을 제공할 수 있는가? 하는 문제도 있다. 그런데 이게 전부가 아니다. 기술 혁신의 신속한 실현과 그와 결부된 시간과 비용도 급변하는 기술 변화에 직면하여 사용자의 결정에 영향을 주는 중요한 기준이 되고 있다.

인더스트리 4.0에서 생겨나는 트렌드는 기계 제조사들에게 경쟁 업체와 차별화하고 자신만의 입지를 개선할 수 있는 기회를 제공한다. 센서와 액추에이터에 이르는 완전한 디지털화, IT 인프라 및 클라우드와 연결 그리고 전체 제품 라인에 속한 개별 기계들의 연속적인 통합, EPR 시스템 및 MES에 연결 등은 OEM이 소프트웨어 엔지니어링 분야에서 직면하는 가장 중요한 요건이다. 여기에 기계 운동학적 차원에서 복잡성도 증가하고 있다. 생산에서 요구되는 유연성은 로봇 키네마틱스가 상대적으로 고정된 기계적 유닛의 과제를 맡는 경우, 값비싼 모션 컨트롤과 축 개수의 증가를 전제로 한다.

많은 OEM 제조사들은 이 모든 것을 빠른 시간에 실현하기 위해, 기계 모듈화를 추구하고, 재사용할 수 있는 표준화된 기능 유닛을 개발하고 있다. 이런 과정을 거치면 도면상에서 기능을 추가하기가 쉬워진다. 하지만 기계에 추가의 기능을 더하는 것은 완성된 기능 유닛을 통합하는 것이어야 한다. 즉 모듈을 추가함에 있어 조정하는 일이 없어야 한다는 의미이다.

완벽하게 조화로운 기계 장치, 전기 장치 그리고 소프트웨어

모듈화는 기계 장치, 전기 장치 그리고 소프트웨어가 완벽하게 조화를 이루어야 성공할 수 있다. 컨트롤 기술과 구동 기술에서 기계 모듈이 하나의 축만 가질 것인지 아니면 동기화 된 다축 혹은 수많은 축을 포함하는 복잡한 드라이브 구조를 필요로 하는지에 대한 차이를 둘 수 있다. 적용 사례에 따라 각각의 개별 모듈을 다르게 치수화해야 한다. 드라이브에 통합하는 분산 컨트롤 시스템이 합리적인지 아니면 모듈을 일원화된 기능으로 통제하는 것이 합리적인지 따져봐야 한다.

다양한 적용 사례를 위한 규모 가변적 포트폴리오

이는 다양한 모듈에 대해 동일한 기능을 지닌, 완벽히 조화로운 각기 다른 성능 레벨의 컨트롤 시스템을 적용한 규모 가변적인 포트폴리오를 사용한다는 의미이다. Lenze는 드라이브에 통합하는 중앙 컨트롤 시스템뿐만 아니라 분산 컨트롤 시스템을 서비스하고 있다. Lenze는 이번 하노버 박람회에서 서보 인버터 i900을 통해 자동 시스템을 완성하는, 컨트롤 시스템이 통합된 새로운 서보 드라이브 시스템을 선보였다. 두 토폴로지 간의 단절은 제거되고, 항상 동일한 응용 소프트웨어와 동일한 엔지니어링 툴을 사용한다. Lenze는 가변적인 모듈형 자동 시스템과 적용 사례 별 소프트웨어 모듈의 포괄적인 블록을 이용하여 유연한 기계 컨셉트를 어떻게 실현하는지 그리고 엔지니어링 비용을 어떻게 줄일 수 있는지를 보여준다. Lenze는 모듈이 간단하고, 서로 협력할 수 있도록 제조사를 뛰어 넘는 표준과 최신 통신 인터페이스를 사용하여, 수평 차원에서 이더캣, 프로피넷, 이더넷/IP 또는 오토메이션-ML, Pack-ML 또는 OMAC를 사용한다. 상위 컨트롤 레벨과의 수직 방향 통합에는 OPC UA 또는 MQTT와 같은 표준을 사용한다.

모듈을 일원화 방식으로 또는 분산 방식으로 통제하다

다축 드라이브 i700을 통해 중앙 통제되는 기계 모듈 자동화 토폴로지

자동화 시스템에 컨트롤 시스템이 통합된 새로운 서보 드라이브를 확장하여, 단 하나의 모션 축을 가진 초소형 기계 모듈을 위한 솔루션에서 복잡한 다축 시스템까지 제공하고 있다. Lenze는 컨트롤 레벨과 드라이브 레벨에서도 고객의 요구 스펙트럼을 빈틈없이 커버하고 있다.

서보 인버터 i900은 분산 지능과 중앙 지능 사이의 간극을 메워, 기계 내부에서 사용하는 모듈들을 선택적으로 일원화하는 방식으로 통제할 수 있고, 분산 방식으로 통제할 수도 있다. 따라서 둘 중에 하나를 선택해야 하는 문제를 극복하였다. Lenze는 적용 사례에 따라 유연하게 고객의 요구 사항에 맞출 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어로 구성된 제품 포트폴리오를 기반으로 하기 때문에 일원화 방식과 분산 방식 이 두 포트폴리오에 동일하게 접근할 수 있다.

i900은 Lenze 포트폴리오의 다른 컨트롤러처럼 응용 소프트웨어 툴박스 „Fast“의 기술 모듈을 통해 프로그래밍할 수 있고, 자신이 위치하고 있는 모듈의 컨트롤 시스템에 집중하는, 분산 지능으로 작용할 수 있다. 필요한 경우에는 새로 프로그래밍하지 않고, 모듈을 뛰어 넘어 복잡한 기계의 동기화도 실현할 수 있다. 지금까지 중앙 컨트롤러에서 구현되던 응용 소프트웨어가 변경하지 않아도 i900 플랫폼에서 돌아간다. 특히 기계가 확장되고 모듈 수가 증가하고, 이로 인해 제어해야 할 축 개수가 많아지면, 이런 방식으로 적용 사례의 복잡성을 낮추고 엔지니어링을 단순화할 수 있다.

서보 인버터에 통합된 중앙 컨트롤을 탑재한 기계 모듈의 자동화 토폴로지

프로그래밍에는 기계 엔지니어링에서 전형적인 응용 사례에 대한 모듈인 소프트웨어 툴박스 „Fast“를 사용한다. 기계 별 기술 모듈은 시장인 자동차 산업, 사내 물류, 소비재, 프린팅 & 컨버팅 그리고 섬유 분야에서 사용하는, 포지셔닝, 리프트, 와인딩, 커팅 또는 실링과 같은 표준 기능을 포함한다. 사용자는 기능 유닛의 컨트롤 기능과 모션 기능을 더 이상 프로그래밍할 필요가 없고, 응용 사례 별 매개변수만 조정하면 된다. „Fast“ 어플리케이션은 수많은 응용 사례에서 테스트를 마쳤기 때문에 즉시 사용이 가능하다. 빈틈없이 확장되는 자동화 제품을 이용하여 어떠한 기계 모듈에 대해서든 단시간에 모듈 솔루션을 개발할 수 있다. OEM 제조사는 이를 통해 얻은 시간을 개별 기능 프로그래밍에 투입할 수 있고, 이 것마저도 „Fast“에 쉽게 통합할 수 있다.

중앙 통제되는 토폴로지의 „Fast“ 어플리케이션을 i900 플랫폼에 통합하는 비법은 CiA 402를 기반으로 하는 표준화된 시스템 인터페이스 API(Application Programming Interface)에 있다. 중앙 토폴로지에서는 컨트롤러가 이더캣을 통해 드라이브와 통신하는 반면, 이 인터페이스는 i900에서도 구현된다. 따라서 „Fast“ 툴박스의 토폴로지 모듈이 다른 컨트롤 기능과 마찬가지로 PLC-Open 또는 IEC 61131-3에 따라 단절되지 않고 각각의 시스템에서 묘사될 수 있다. Lenze는 이미 작성된 프로그래밍의 완전한 소급 호환성을 제공할 수 있다.

고객 맞춤 지능적 기계를 신속하게 출시하다

Lenze는 자사의 보강된 포트폴리오로 구성 요소들이 범위가 정밀하게 가변되는 방식으로 서로 조합되는, 연속적인 자동화 시스템을 제공한다. 이동 축이 하나인 기계나 또는 복잡한 기계를 위해 성능이 우수한 중앙 컨트롤 시스템을 탑재한 다축 시스템에 완벽하게 조화로운 솔루션을 사용한다. Lenze는 기계 개발 시에 모듈을 이용한 접근법을 사용하고 지능적인 그리고 특히 고객 맞춤인 기계를 가능한 신속하게 출시할 수 있다.