1990년대에 설치된 지멘스 PLC는 S7 이전 모델인 S5를 사용했으며, 대부분 아직도 가동 중이다. 20년 이상 노후된 시스템의 마이그레이션은 경제적 이유 외에도 시스템 안정성과 최신 기술 도입 관점에서 설명될 수 있다.

마이그레이션 고려 이유

마이그레이션을 고려해야 이유는 여러 가지가 있을 수 있다. 대체품을 앞으로 구매할 수 없거나 대체품의 가격이 높을 경우, 메모리 부족 등의 이유로 앞으로 시스템 확장이나 수정이 불가한 경우, 시스템의 노후로 잦은 고장이 발생해 생산성과 품질 저하를 가져오는 경우, 생산성 향상 등을 목적으로 신기능 도입이 필요한 경우 등에는 마이그레이션을 고려해 봐야 한다.

지멘스의 기존 S5 시스템을 S7로 마이그레이션하는 경우 많은 추가 기능을 사용할 수 있다. 메모리 향상과 FDA와 고장안전 등의 국제화 표준을 만족하고 모션제어, 고장안전, 이중화 등의 여러 기능을 하나로 통합할 수 있다. 생산성을 극대화하고 품질향상을 위해 많은 기업들이 지향하고 있는 ‘통합자동화’를 통해서 데이터의 투명한 흐름과 문제발생시 역추적을 위한 트래킹 기능, 모든 생산데이터의 수집 및 저장 등의 구현이 가능해진다. 예전엔 특수 컨트롤러만 가능했던 복잡한 위치제어 기능도 실현이 가능해졌다. S7 모듈형 디자인은 입출력 모듈, 특수 모듈, 통신 모듈 등을 필요에 따라 자유롭게 변경할 수 있게 한다. 대규모 플랜트와 공정에서는 스탠더드 소프트웨어를 사용해 생산관리시스템(MES : Manufacturing Execution System)과 전사적자원관리시스템(ERP : Enterprise Resource Planning)을 통합해 시스템 간 데이터의 흐름이 자유로워 질 수 있고 효과적 생산관리가 가능해진다(그림 1).

[그림 1. 마이그레이션.  30년의 역사를 가진 S5 PLC를 S7 PLC로 변경하면 경제적 효과와 시스템 표준화, 신기술 도입 등의 효과를 기대할 수 있다.]

마이그레이션 준비과정

마이그레이션을 결정했다면 주어진 조건에 맞는 세심한 준비과정이 필요하다. 가동 중 시스템의 교체작업은 늘 조심스럽기 때문이다. 한정된 시간에 많은 작업량을 소화해야 하고, 잘못된 경우엔 생산에 차질을 주지 않도록 언제든 이전 시스템으로 복귀할 수 있어야 한다. 그리고 신설 설비에 비해 높은 위험부담을 감소해야 한다. 대부분 현 기능을 그대로 구현하는 것은 당연하고, 생산성과 품질 향상, 원가 절감에 대한 추가기능도 구현해야 하기 때문에 부담은 가중된다.

이 밖에도 하드웨어의 1대1 매칭과 통신 프로토콜 지원 여부, 특히 서드파티의 통합 가능 여부 등을 고려하고, 주어진 시간에 따라 전체를 교체할 건지, CPU나 I/O의 일부만 교체하는 순차적 교체방식을 진행할 것인지 결정해야 한다.

규모가 작은 시스템의 경우 전체 교체가 바람직하지만, 셧다운 기간이 짧으면 부분 교체가 위험 부담을 줄일 수 있어 적절하다. 순차적 부분 교체 작업을 위해 지멘스는 다양한 툴을 제공한다. 여러 종류의 인터페이스 모듈과 S7-S5 아답터, AUI 스위치 등이 바로 그것이다.

문제 발생시 기존 시스템 복귀 가능

S5 시스템을 S7로 변경할 경우 여러 가지 혜택을 누릴 수 있다. S5에서 S7로 쉽게 1대1 하드웨어 매칭이 가능하고, 프로그램 자동 변환을 할 수 있으며, S5-S7 어댑터 모듈을 사용하면 재결선 작업 없이 이전 단자대(Front Connector)의 재사용이 가능하다. 신규 시스템이 정상 동작하지 않을 경우 예전 시스템으로 즉시 복귀가 가능하다.

프로그램을 자동 변경할 경우, 내용에 따라 차이가 있지만 LAD의 경우 90% 이상 자동 변경된다. S7 PLC 엔지니어링 소프트웨어인 STEP7의 ‘converting S5 files’ 기능을 사용해 프로그램을 자동 컨버팅 할 수 있다. S5 프로그램은 S7의 S5 데이터를 기반으로 한 AWL형식으로 변경되고, AWL은 S7 프로그램 블록으로 자동 컨버팅된다(그림 2).

[그림 2. STEP7의 ‘converting S5 files’ 기능.  이를 사용해 S5 프로그램을 S7 프로그램으로 자동 변경했다.]

입출력 모듈 단자대에 재결선 작업은 상당한 시간을 요한다. 재결선 중에 발생할 수 있는 오결선은 전체 시운전 작업에 혼선을 초래하고 작업 시간을 지연시킨다. 지멘스에서 제공하는 S7-300/400 어댑터 모듈을 사용하면 재결선 작업과 오결선 작업에서 자유로울 수 있다. 어댑터 모듈은 S5 모듈의 단자대를 S7 입출력 모듈에 그대로 사용할 수 있도록 설계됐는데, 재결선 작업시간을 줄이고 위급상황에서 예전 시스템으로 즉시 변경이 가능하도록 했다(그림 3).

[그림 3. Scalance AUI 스위치와 IM463-2 인터페이스 모듈.]

프로피버스 분산 I/O 개념 도입 전에 사용된 확장 I/O 시스템은 여러 방식으로 대체가 가능하다. 기존과 동일한 방식인 확장 I/O를 사용하거나 ET200M 등의 분산 I/O로 대체될 수 있다. IM463-2 인터페이스 모듈을 사용해 기존 확장 I/O를 그대로 사용할 수도 있다.

네트워크 통신의 경우 SIMATIC Scalance 스위치를 사용해 기존 산업용 이더넷 H1을 현재 사용 중인 산업용 이더넷에 통합할 수 있다. H1용 3축 케이블과 AUI 포트는 Scalance X101-1AUI를 사용해 RJ45 포트로 컨버팅된다. 추가로 S7 통신모듈을 사용해 산업용 이더넷 광케이블로 연결도 가능하다(그림 3).

마이그레이션 효과

마이그레이션과 관련된 다양한 참고 자료와 툴, 매뉴얼 등은 마이그레이션 웹 사이트에서 다운로드 받을 수 있다. 마이그레이션 프로젝트 관련 FAQ와 자료 등을 참고해 마이그레이션 시작 전에 대략적인 소요시간, 비용과 위험요소 등을 미리 계산해 볼 수 있다.

마이그레이션 작업은 반드시 한번은 실행돼야 하며 준비에 따라 큰 위험 없이 안정적으로 진행할 수 있다. 마이그레이션의 부담이 크다면 순차적 부분 교체방식을 택하는 게 좋다. 프로그램을 먼저 변경하고 다음에 I/O를 교체하거나, 반대 방식으로도 진행해도 좋다. 부분 교체시 지멘스에서 제공하는 다양한 툴을 이용하면 재결선 작업과 프로그램 변경 등에 필요한 작업시간을 줄일 수 있다.

마이그레이션은 시스템 표준화와 생산성 향상, 시스템 통합, MES 시스템과 통합, 생산 데이터 아카이브 등의 추가 기능을 사용할 수 있게 돼, 경제적 효과 외에도 많은 이점을 얻을 수 있다.

[마이그레이션 참고 사이트]

support.automation.siemens.com/ww/view/en/16612444

[지멘스 IA AS 온 현 정 차장]

[월간 FA저널 ()]

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