대형 분유생산 플랜트 프로젝트를 위한 PLC 플랫폼

한 식품 제조업체는 자사의 전체시스템을 PLC 플랫폼으로 제어한다. 이를 위해 사용하는 소프트웨어인 서비스 지향 애플리케이션 플랫폼 덕분에 이 플랫폼에 포함된 다양한 소프트웨어 패키지, 사용자 역할 및 권한에 대한 요소, 메시지, 프로토콜을 공동으로 이용할 수 있다.

페터 쇼흐(Peter Schoch): Rockwell Automation GmbH 커머셜 엔지니어링 팀 리더

GEA는 식품산업에 대한 선도적인 기술 공급자로서, 이 업체 매출의 70%는 식품산업 솔루션이 차지하고 있다. 이 업체는 전세계 50여 개 국가에 약 17,000명의 직원을 두고 있으며, 식품가공 시스템 제작, 특히 낙농산업을 위한 시스템에 특화되었다. GEA Spain 자동화 엔지니어인 알레얀드로 넥탈리는 다음과 같이 설명한다. „우리는 프로세스 설계와 개발에서 엔지니어링과 기술, 시스템 납품, 설치, 작동 개시에 이르기까지 토털 솔루션을 제공합니다.“

연속 작동에 맞게 시스템을 설계하다

이 플랜트는 7일 24 시간 연속 작동을 위해 설계되었다.

이 업체는 7일 24시간 연속 작동을 위한 시스템 설계에 특화되어 있다. „이런 방식으로 제조사는 자사의 역량을 십분 활용할 수 있습니다. 실제 당사 시스템은 각 고객의 특수한 요건을 충족하고 낙농 산업에서 유효한 표준에 부응하도록 설계하였습니다.“(알레얀드로 넥탈리)

이 업체 고객 중에는 네덜란드 네이커르크에 본사를 두고 세 개의 생산공장을 운영 중인 Vreugdenhil Dairy Foods가 있다. Vreugdenhil Dairy Foods는 1954년부터 시장에 등장한 유럽에서 가장 큰 건조분유 제조사이다. 네덜란드의 900여 개 농장으로부터 원유를 공급받아 세 개 공장에서 식품 산업과 전세계 수백만 소비자를 위한 분유를 생산하고 있다. GEA의 네덜란드 자회사는 네덜란드 호린험에 위치한 Vreugdenhil Dairy Foods로부터 13,000m2 크기의 분유 시스템 구상을 위임받았다. 이 프로젝트는 다음과 같은 다수의 프로세스를 조합해야 했다. 원유에서 스킴 밀크와 크림 분리, 증발과 분무 건조, 분유의 취급과 포장 등 상당히 까다로운 도전 과제였다. GEA 네덜란드 지사는 우선 국제적으로 활동하는 기업들의 노하우를 수용하기 위해 다른 국가에 있는 다양한 GEA 자회사들에게 관련자료를 요청하였다.

성공은 올바른 조화에 달렸다

네덜란드 GEA가 전체 프로젝트를 맡고 분말 가공 엔지니어링 팀인 GEA 스페인이 자동화 기술을, GEA 프랑스가 증발 기술을, GEA 덴마크가 건조 기술을, GEA 뉴질랜드가 분말 취급을, GEA 독일이 분리 기술을 맡았다. 이 프로젝트는 여러 전문분야로 이루어졌고, 프로젝트 성공은 다양한 국가의 다른 회사에서 파견된 국제적인 작업 팀들의 협조에 달렸다. 하지만 공동의 기반이 있었다. 바로 컨트롤 시스템과 자동화 기술이다. 이 영역은 GEA 스페인 팀이 책임과 감독을 맡았다. „도전 과제는 하드웨어, 소프트웨어, 재료수용에서 포장까지 모든 시스템 영역에 대한 컨트롤 네트워크를 포함하여 전체 시스템을 위한 유일무이한 솔루션을 구현하는 데 있었습니다. 우리는 Rockwell Automation의 통합 아키텍처 플랫폼의 제품과 솔루션을 기반으로 공동의 플랫폼을 사용하기로 결정하였습니다. 이 솔루션은 이미 Vreugdenhil Dairy Foods의 다른 플랜트에서 우수한 것으로 입증되었기 때문에 결정을 내리기 쉬웠습니다.“ (알레얀드로 넥탈리)

Vreugdenhil Dairy Foods의 프로젝트 엔지니어링 한스 반 데어 하이덴도 이 점을 동의하였다. „우리는 기존 공장에서 Allen-Bradley의 17 PLC 5 컨트롤러 (25E, 40E, 80E)와 Rockwell Automation의 80 SLC 컨트롤러 5/04를 이미 사용하고 있으며, 당사 엔지니어들도 이 프로그래밍 환경에 익숙했으며, 이미 일부 몇몇 기술자들은 Rockwell Automation에서 심화교육을 받았습니다.“

이전의 프로젝트에서 얻은 경험, 거기서 얻은 지식, Rockwell Automation의 협조, 스페인과 네덜란드의 지역 대리점들을 통해 국제적인 프로젝트를 지원할 수 있는 GEA의 능력 덕분에 이 프로젝트를 성공적으로 이끌 수 있었다. 반 데어 하이덴은 이렇게 설명한다. „두 자회사가 아키텍처에 대한 첫 번째 정의를 결정할 때에 큰 도움이 되었으며, 우리는 전체 실현 프로세스에서 지원을 잘 받았습니다.“ 첫 번째 테스트 후 GEA는 Rockwell Automation의 솔루션을 이행하였다. 필드 장치에서 리포팅 시스템에 이르기까지 모든 요소가 이더넷 IP를 통해 연결되었고, 통신과 데이터 흐름을 현저히 단순화하였다.

Allen Bradley의 Powerflex 인버터와 전자식 E300 모터 회로차단기를 통합하여 모터 구성과 진단이 간단해졌으며 Allen Bradley의 Flex-I/O가 신호 분배를 담당한다. 모든 필드 요소가 Stratix 5700 스위치와 1783-Etap 스위치를 통해 프로그래밍 가능한 Controllogix 자동화 컨트롤(PAC)과 Allen Bradley의 Panelview-Plus-6 그래픽 터미널 그리고 다양한 시스템 PC와 연결되었다.

필드 장치에서 리포팅 시스템까지 이더넷 IP를 통해 연결하다

필드 장치에서 리포팅 시스템까지 모든 요소들이 이더넷/IP를 통해 연결되어 통신과 데이터 흐름이 훨씬 단순해진다.

컨트롤 시스템 소프트웨어는 두 개의 물리적 서버를 이용하는 VM-Ware 시각화 인프라로 실현되었다. 이 목적을 위해 사용하는 서비스 지향 애플리케이션 플랫폼(SOA)인 소프트웨어 Factorytalk를 통해 이 플랫폼에 포함된 다양한 소프트웨어 패키지, 사용자 역할과 권한에 관한 요소, 메시지 그리고 프로토콜을 공동으로 사용할 수 있다. Scada 모니터링과 컨트롤은 Factorytalk View SE를 통해 이루어지고, 이때 Factorytalk Transaction Manager와 Factorytalk Historian 기능은 데이터 수집과 연대기화를 위해 제공된다.

보고서 작성은 Factorytalk Vantagepoint을 통해, 자산 관리(버전 점검, 감사, 고장 시 복구 포함)는 Factorytalk Assetcentre를 통해 커버된다. 반 데어 하이덴은 다음과 같은 견해를 보였다. „회사는 이 도구를 이용하여 자사의 고유기기에서 매개변수를 결정할 수 있었고, 이를 통해 관리가 훨씬 간단해집니다.“GEA 엔지니어가 설계한 디자인과 Rockwell Automation 시스템 덕분에 VreugdenhilDairy Foods의 새로운 분유 공장에서는 시간 당 8t의 분유를 생산하고, 일일 1,600,000 리터의 원유를 가공하고 있으며, 이 매개변수는 확장이 가능하다. 이는 Rockwell Automation과의 협업을 통해 생겨난 큰 장점 가운데 하나이다. „Rockwell Automation이 전체 플랜트에 대해 단 하나의 플랫폼만 사용할 수 있어, 다양한 프로세스가 동시에 진행될 수 있습니다. 모든 요소들을 간단하게 서로 연결할 수 있고, 통합에 전혀 문제가 없습니다. 새로운 컴포넌트를 추가하면, 시스템이 이를 즉각 인식합니다. Rockwell Automation의 하나의 솔루션으로 작업하는 것이 매우 편합니다.“ (알레얀드로 넥탈리)

이런 점은 Vreugdenhil Dairy Foods에서도 느낄 수 있다. „우리가 프로젝트를 완료하고 공장을 떠나면, 직원 교육을 받고, 질문을 하거나 또는 장애를 제거하기 위해 VreugdenhilDairy Foods가 Rockwell Automation의 전문가들에게 직접 연락할 수 있습니다. VreugdenhilDairy Foods에게는 현장에서 제조사의 지원을 받을 수 있고, 자체 팀에 연결할 수 있습니다. 앞으로 있을 변화는 시스템 통합자와 상관없이 실시할 수 있습니다. 프로젝트 완료 후, 종장의 유지보수를 지역 GEA 고객 서비스에서 당사 지원에게 넘길 수 있다는 것이 장점입니다.“(알레얀드로 넥탈리)

Rockwell Automation의 소프트웨어 덕분에 VreugdenhilDairy Foods의 운전 인력은 자신의 생산 보고서를 마이크로소프트 엑셀과 같은 일반적인 소프트웨어로 작성하고, 이 보고서는 웹 브라우저를 통해 스마트폰이나 태블릿과 같은 휴대용 단말기에서 볼 수 있다. 또한 전체 시스템을 위한 단 하나의 컨트롤 솔루션의 실현은 자원 이용을 최적화하고, 운영 비용을 낮추고 대체 부품 재고를 줄이는 데에도 기여한다. 생산 인력과 유지보수 인력 교육도 간단하다. Rockwell Automation의 컨트롤 시스템은 플랜트의 다른 영역에 사용되고 공장의 각기 다른 구역과 부서에 실시간 정보를 제공하는 단 하나의 이더넷 기반 통신 네트워크를 통해 연결 되어 있는 여러 분야의 컨트롤러를 포함한다.

휴대용 단말기를 통해 보고서를 확인하다

또 다른 장점은 바로 근처에 있는 Vreugdenhil Dairy Foods의 다른 공장과 직접 연결할 수 있다. „통신이 훨씬 간단해지고 호환이 잘 됩니다. 통신 표준 프로토콜과 데이터 네트워크를 통해 통신이 이루어지기 때문입니다. 이번 프로젝트 범위에서 Rockwell Automation의 기술과 관련하여 이루어진 개발 작업은 미래의 프로젝트를 위해 국제적인 자동화와 정보 시스템 공급자들과의 연결을 강화하였습니다. 실제로 우리는 이번 협업을 통해 획득한 지식과 경험을 현재 멕시코, 푸에르토리코, 스페인, 프랑스에서 이용하고 있으며, Rockwell Automation의 기술에 근거한 새로운 소규모 프로젝트를 위해 사용하고 있습니다.“ (알레얀드로 넥탈리) 반 데어 하이덴은 Rockwell Automation 뿐만 아니라, 프로젝트 실현 중 GEA를 통해 이루어진 작업에 대해서도 만족한다는 점을 강력히 피력하였다.