Balluff의 PROFIsafe를 기반으로 IO-Link 안전 컨셉트가 통합된 최초의 시스템

Balluff와 SIM이 예시적인 어셈블리와 검사 시스템을 통해 SPS IPC Drives 2016 박람회에서 인더스트리 4.0이 실제로 의미하는 표준 구성요소의 지능적 연결과 고성능 통신 그리고 안전성을 갖춘 현대식 전송과 핸들링 시스템을 포함한 제어 기술을 선보였다. 이 시스템은 세계 최초로 Balluff의 safety over IO-Link을 통해 설치가 간단하고 개조가 쉬운 온보드 IO-Link 안전 솔루션을 갖추었다. 이 개념은 입증된 IO-Link 표준과 PROFIsafe를 기반으로 하고 있다.

Balluff의 두 안전 콤포넌트와 안전 제조사의 안전 장치를 M12 표준 케이블을 이용하여 새로 개발한 안전 I/O 모듈(노란색 안전 허브)에 연결할 수 있다.

박람회 방문객들은 어디서든 덜컹거리거나, 쉭쉭거리는 등 물체가 움직이거나 이동하는 곳에는 가던 길을 멈추고 눈길을 돌리게 된다. 독일 뉘른베르크에서 개최되었던 SPS IPC Drives에서 Balluff와 SIM은 공동 개발한 3.15 x 1.65 x 2.25 크기의 인라인 자동 인덱싱 기계를 선보였다. 이 기계는 박람회 3일 내내 방문객의 발길을 잡아 끄는 자석과 같았다. 일반적으로 특수 기계 제조사들은 그들이 혁신적이고 생산적인 장비에서 엔지니어링 노하우를 이용하여 개별적인 요건을 구현하는 방법을 보여주기 위해 고객 프로젝트를 사용한다.

조작 유닛(오른쪽)과 CPU(왼쪽)를 포함한 SIM 어셈블리와 검사 시스템

협력 파트너인 Balluff와 SIM 두 회사는 서로 다른 표준 구성요소와 기술, 생산 프로세스와 드라이브 컨셉트가 어떻게 최적으로 연결되는지 이를 증명하기 위해 투명한 시연 시스템을 사용하였다. 예시적인 다단계 캔 핸들링 시스템은 전통적인 드라이브와 캠 기술, 최신식 리니어 트랜스퍼, 공압식 드라이브와 전동식 드라이브, 그리핑, 프레싱 운반, 카메라, 분리 시스템과 분류 시스템을 사용한다. “각 기술의 장점을 표현하기 위해, 고객의 요구 사항과 다양한 기술의 결합을 통해 만들어진 경제적 생산 솔루션인 이 시스템을 사용하길 원합니다.” (슈테판 도르니덴, SIM Automation의 Electronic Planning 디렉터)

독일 괴팅엔 근처 하일바트에 본사를 두고 있는 SIM Automation GmbH는 지난 수십 년 동안 고객별 솔루션 개발과 제조를 전문으로 해왔다. 여기에는 공정 개발, 프로젝트 계획, 즉시 사용 가능한 조립 장비 제작, 핸들링, 테스팅, 자체 피드와 분류 기술을 포함하여 최신식 생산 및 테스트 기술을 사용하는 검사 시스템이 포함되어 있다. SIM은 오래 전부터 자동화 부문에서 Balluff의 제품과 자동화 전문 지식을 활용해왔다.

Balluff의 IO-Link 안전 허브와 안전 컴포넌트(노란색)는 다양하게 구동된 스테이션의 안전을 보장한다.

중앙 수송 매체는 메카트로닉스 리니어 운송 시스템이다. 진입 지점에서 스텝 피더가 캔을 컨베이어벨트로 들어 올리고, Balluff의 카메라 기반 물체 감지 시스템이 컨테이너의 위치를 확인한다. 만일 캔 뚜껑이 아래를 향하고 있으면 공압 그리퍼가 캔을 180도 회전시킨다. 리니어 운송 시스템의 첫 번째 스테이션에서 4개의 공작물은 모터로 구동되는 센싱 장치가 공작물이 비어 있는지 확인하여 위치로 이동한다. 캠 구동 핸들링 시스템은 흡입 그리퍼로 캔을 공작물 캐리어에 이동시킨다. 다음 스테이션에서 서보 전기 TOX 프레스로 뚜껑을 누르고, 이어지는 핸들링 유닛으로 캔을 빠르게 돌리면, Balluff 카메라 시스템이 올바른 버전인지 확인하고, 또 다른 캠구동 시스템이 프린팅 어플리케이션을 구동시킨다. 마지막에 리니어 운송 시스템의 Balluff 카메라이 감시되는 공작물 홀더가 4열을 이루어 서보 전기 평행 그리퍼가 캔을 제거하고 이들을 다시 벙커로 옮긴다. 이후 시연 회로는 다시 시작된다!

기계와 컨트롤 캐비닛의 깔끔하고 깨끗한 조건이 눈에 들어온다. 이 시스템의 구성은 대부분 IO-Link를 기반으로 하고 있다. IEC 61131-9의 인증을 받은 이 포인트-투-포인트 연결은 방해 받지 않는 데이터 교환과 버스 수준 아래의 높은 기능을 제공한다. 연결된 액추에이터와 센서들은 균일한 M12 표준 케이블을 통해 연결된다. Balluff의 safety over IO-Link는 IO-Link 철학의 논리적 확장이며 안전 관련 신호를 위해 IO-Link 및 PROFIsafe의 필수 장점을 사용한다. IO-Link와 마찬가지로 safety over IO-Link는 간단한 시스템 구성, 시간과 비용 절감 배선, 제어 캐비닛 소요 공간 최소화 그리고 간소한 시스템 컨셉트를 특징으로 한다. 전반적인 시스템의 기능은 그대로 유지되며 안전성에 다소 차이가 있다. Safety over IO-Link를 사용하여 요구 사항을 신속하고 간단하게 변경하는 데에 어플리케이션을 사용할 수 있다.

카메라 기반 물체 감지시스템이 컨테이너의 각 방향을 검사한다.

Balluff 안전 구성 요소와 다른 제조업체의 안전 장치는 모두 M12 표준 케이블을 사용하여 새로 개발된 안전 I/O 모듈(시스템 상단의 노란색 안전 허브 2개)에 쉽게 연결할 수 있다. E-Stop 버튼, 마그네틱 도어 연동 장치 그리고 Balluff의 조작 보호 기능이 있는 라이트 배리어는 시연 시스템의 안전을 보장한다. 이진 센서와 같은 표준 구성요소도 새로운 안전 I/O 모듈을 통해 번들로 제공되므로 별도의 허브를 제거할 수 있다. 두 안전 허브는 시스템의 헤드 영역에도 설치된 IO-Link 마스터에 연결된다. 안전 데이터는 안전하고 간단하게 처리된다. Safety over IO-Link는 PROFIsafe 요소를 사용한다. IO-Link 마스터는 안전하지 않은 표준 장치로 남고, “블랙 채널”로 간주된다. 즉 전송되는 데이터는 마스터를 통해 안전하게 손이 닿지 않도록 컨트롤 레벨로 터널링되고 압축이 풀린 상태로 있다. 최종 프로그래밍은 컨트롤러의 프로그래밍 인터페이스에서 드래그 앤 드롭을 사용하여 수행된다.

무한 선형 공작물 운반: 공작물 캐리어를 빠르고 자유롭게 배치할 수 있다.

한 시스템에 통합된 자동화와 안전 기술은 경제적이고 생산적인 시스템 개념을 가능하게 한다. “상호 연결된 생산과 조립 작업에서 고성능 시스템이 최적의 가격 대비 성능을 제공하려면 효율성이 특히 중요하다. Safety over IO-Link는 시스템 제작자와 운영자에게 많은 이점을 제공합니다.” (슈테판 도르니덴) IO-Link와 Safety over IO-Link 덕분에 기계 상태, 개별 경고값, 지속적인 모니터링, 예상 수명 표시, 품질 보증, 전체 어셈블리 프로세스의 투명한 표현을 구현하고 시각화하여 기록할 수 있다. 기능이란 성능, 용량, 신뢰성 그리고 투명성을 의미한다.

Balluff의 Safety over IO-Link는 최고의 기능과 안전 그리고 신뢰성을 보장하는 고성능 토털 시스템에 자동화를 조합한 것이다. Balluff 의Safety over IO-Link로 PLe/ SIL3에까지 이르는 안전 요건을 성취할 수 있다. 높은 등급의 표준화는 기계의 전체 라이프 사이클을 통해 절감 효과를 낸다. “당사 고객들은 부가가치를 인식하고 있기 때문에 Balluff의 Safety over IO-Link는 이제 시스템 개념의 중요한 부분이 될 것입니다.” (슈테판 도르니덴)