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[TECH] 고기능 열 처리 플랜트의 자기금융 현대화, IO-Link 통신 활용

인클로저의 보호 도어, 전자동 시스템으로 운영

[TECH] 고기능 열 처리 플랜트의 자기금융 현대화, IO-Link 통신 활용
Schwartz GmbH는 해당 용광로 시스템에 최초로 Siemens의 IO-Link 통신과 같은 스위칭 장치를 사용해 공정 엔지니어링을 정확하게 수행한다.(이미지=Siemens)

[산업일보]
독일 아헨 근교 심머라스에 위치한 Schwartz GmbH는 30년간 가까이 열 처리 장비를 만드는 데 힘써왔다. 이제 이 회사는 업계에서 가장 유명한 회사로 자리매김 했다.

2013년 말부터 가동되기 시작한 용광로는 최초로 대규모 IO-Link 통신의 이점을 활용하는 특수 기능을 갖추고 있다.

하지만 프로젝트 초창기에는 공정 엔지니어링을 더욱 정확하게 모니터링하거나 스위치보드에 현대적인 디지털 장치 기술을 갖춘 자기금융 전기 솔루션을 개발하는 것이 급선무였다.

Schwartz GmbH의 전기 엔지니어링 책임자인 Andreas Hollesch는 11일자 발표자료를 통해 "이 기능은 상당한 배선 비용을 절약해줄 뿐만 아니라 고객에게 가치 있는 진단 옵션과 최적화된 공정 엔지니어링을 제공할 수 있도록 도왔다"고 전했다.

배선 비용을 크게 절감할 뿐만 아니라 스위치보드 도어의 전류계와 각 시스템 케이블의 변류기 수를 상당량 줄일 수 있었다. 용광로가 여러 개의 챔버로 이루어진 덕분이다. 각 챔버는 몇 개의 구역으로 나뉜다. 각각의 구역은 Siemens의 IO-Link 지원 전류 모니터링 릴레이를 통해 매일 모니터링된다. 장치는 아래에서부터 전력 접촉기로 직접 연결돼 공간 및 배선 비용을 줄일 수 있다.

신호 접점만 사용 가능하던 과거와 비교해보면 이와 같은 3상 전류 측정은 각 위상 결함을 즉시 감지하기 때문에 이점이 많다. 스타 결선 때문으로 위상 결함은 남은 위상에서 급격한 전류 증가를 초래한다.

Andreas Hollesch는 '새로운 모니터링 릴레이를 통해 즉시 등록할 수 있으며 여기에 영향을 줘 기간을 통제하고 전류 흐름을 조정할 수 있다. 스위치보드 도어의 개구부 수가 줄었고, 미국 배송 시 필요한 UL 조건에 따라 높은 수준의 보호 등급을 확보할 수 있다'고 설명했다.

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Siemens의 온도 모니터링 릴레이는 용광로 내의 가열 구역을 모니터링하고, 정보는 IO-Link를 통해 컨트롤러로 전송한다.(이미지=Siemens)

가공품은 최대한 빠르게 공정 온도에 도달해야 하는데, 이를 위해 3상 전력 접촉기가 기능 모듈을 통해 전환된다.

다른 IO-Link 지원 장치와 동일하게 Siemens의 Simatic ET 200S 분산 I/O를 위한 IO-Link 마스터 모듈로 직접 연결한다. 분산 I/O 및 컨트롤러는 Profinet을 통해 연결된다.

각각 4개의 포트(채널)가 포함된 IO-Link 마스터는 용광로 시스템의 스위치보드에 위치한다. 각 채널은 순환 데이터 전송 또는 스위칭 및 모니터링 장치를 모니터링하기 위해 최대 2바이트의 입력 및 출력을 지원한다.

하나의 IO-Link 장치 또는 최대 4개의 개별 접촉기 로드 피더가 있는 그룹은 채널 하나에 연결할 수 있다. 접촉기 4개가 하나의 IO-Link 채널에 연결되지만 구역 가열 시스템을 위한 소형 전력 접촉기가 있어 개별적으로 전환할 수 있다.

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Siemens의 ET 200S 분산 I/O에는 용광로당 여러 개의 IO-Link 마스터가 있으며 Profinet을 통해 컨트롤러에 연결한다.(이미지=Siemens)

구역의 실제 온도 제어는 반도체 릴레이를 통해 처리한다. 이 부품은 마모되지 않으며 컨트롤러를 통해 정확하게 조절할 수 있다. 공정 엔지니어링이 정확하게 측정돼 무분별하게 온도가 증가하거나 냉각되는 현상을 방지한다.

안전 엔지니어링의 개별 적용
공정 안전과 함께 운영 안전 역시 높은 설치 전원 등급을 가진 시스템에서 중요한 역할을 담당한다 표준 자동화에서는 안전 엔지니어링에 더 많은 관심이 집중됐다. 새로운 안전 릴레이는 전면에 배치돼 이전 솔루션의 약점을 보완한다. 지금까지 접점은 여러 장치를 나란히 연결하는 데 사용돼 왔다.

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Siemens의 반도체 릴레이는 개별 구역의 정확한 온도 제어에 사용한다.(이미지=Siemens)

새로운 안전 릴레이를 사용하면 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 시스템의 모든 부품에 있는 비상 정지 푸시버튼이 모니터링되며 인클로저의 보호 도어가 전자동 시스템으로 운영된다. 개별 구역 도어를 모니터링해 개방됐는지 또는 폐쇄됐는지 확인할 수 있다.
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Schwartz GmbH는 해당 용광로 시스템에 최초로 Siemens의 IO-Link 통신과 같은 스위칭 장치를 사용해 공정 엔지니어링을 정확하게 수행한다.(이미지=Siemens)
김우겸 기자 kyeom@kidd.co.kr

국제산업부 김우겸 기자입니다. 독일과 미국 등지의 산업현안 이슈들을 정확하면서도 신속히 보도하겠습니다.

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