B&R, 지능형 운반 시스템

[B&R산업자동화] 개인화된 특징이 있는 제품은 단순히 사람들의 눈길만을 끄는 신기한 물건으로만 볼 수는 없다. 그런 제품은 소비자들 사이에서 제품을 소유하고자 하는 깊숙한 욕망을 일깨우는 것이다. 점점 더 많은 제조사들이 그들의 공장에 지능형 트랙 기반 운반 시스템을 설치함으로써 대량 맞춤화의 수익 점유율의 확보를 시도하고 있다. 그러나 대량 맞춤화는 트랙 시스템이 제품 변형이나 완전히 새로운 제품을 신속하고도 저렴하게 수용하는 데 충분할 만큼 유연성이 있는 경우에만 가능하다.

B&R로부터 지능형 ACOPOStrak 운반 시스템은 정확히 이 요구를 충족시킨다. 시스템은 모듈형 구조를 갖추고 있다. 실질적으로 어떠한 레이아웃으로도 변신할 수 있고 언제든지 용이하게 적응과 확장이 가능한 4개의 기본 트랙 요소와 다이버터가 있다. 전자기적으로 구동되는 셔틀은 같은 다이버터의 양쪽에 위치하더라도 독립적으로 제어될 수 있다.

mapp Trak은 모션 시퀀스의 프로그래밍을 가능한 한 손쉽게 만드는 4개 레벨의 구조를 기반으로 한다. [사진=B&R산업자동화]

고도의 확장성을 갖춘 시스템 구조는 트랙 길이가 100미터를 넘고 수백 개의 셔틀이 있는 레이아웃에도 적용될 수 있다. B&R의 메카트로닉 로버트 키킹어(Robert Kickinger) 기술부장은 “트랙 시스템의 복잡성에도 불구하고 취급이 용이하다”고 설명한다. B&R은 기계 제작자와 제조 기업들이 그들의 제품을 가능한 한 신속히 출시하는 데 도움을 주기 위해 ACOPOStrak 솔루션의 엔지니어링 프로세스를 단순화했다. 이에 대해 키킹어 기술부장은 “엔지니어링 작업의 양과 관련된 비용을 최소화하면 또는 매력적인 투자 수익률이 달성될 수 있다”고 덧붙였다.

충돌은 불가능
이를 달성하기 위해 OEM 업체나 기계 운영자에게 필요한 것은 ACOPOStrak 시스템에 수반되는 mapp Trak 시스템 소프트웨어이다. 키킹어 기술중 “이 소프트웨어는 당사의 개발 입안자들의 작품이다”라고 설명했다. 설계자들은 핵심적인 ACOPOStrak 기능 뒤에 숨겨진 복잡한 수학적 작업을 마스터했다. 여기에는 충돌 회피, 최대 속도에서 제품 흐름의 분할과 통합 그리고 최적 경로의 계산이 포함된다.

애플리케이션 개발자들은 이러한 업무에 관한 걱정으로부터 해방돼 귀중한 엔지니어링 시간을 절약한다. 크기와 무게가 다른 제품들 사이에서도 충돌 위험은 없다. 제품 크기는 수동으로 설정되거나 센서를 사용해 측정할 수 있고 mapp Trak은 충돌을 방지하기 위해 셔틀 제어 장치를 자동적으로 조정한다.

프로세스 지향적 프로그래밍
엔지니어링 프로세스를 현저히 단순화하는 두 번째 요인은 프로세스 지향적 프로그래밍이다. 애플리케이션 소프트웨어 엔지니어는 mapp Trak을 이용해 셔틀이 트랙 상에서 어떻게 거동해야 하는지에 대한 규칙을 정한다. 규칙은 셔틀이 가상 트리거 지점을 통과하면 활성화된다. 상태 기계(state machines)를 기반을 하는 이 단순한 방법은 시퀀스의 구현을 극히 효율적으로 만든다.

ACOPOStrak을 이용하면 각 셔틀에 대한 축과 모션 프로필을 개별적으로 프로그래밍할 필요가 없다. 수백 개의 셔틀과 다수의 가능한 경로가 관련되는 경우에 이것은 엄두도 못 낼 만큼 많은 시간이 소요되는 작업이다. 프로세스 지향적 프로그래밍의 추가적인 편익은 애플리케이션 소프트웨어를 전혀 변경하지 않고도 셔틀을 트랙에서 제거하고 추가할 수 있다는 점이다.

정확히 실제 ACOPOStrak 시스템과 같이 거동하는 시뮬레이션 장치를 갖추면 새로운 기계의 개발이 크게 가속화된다. [사진=B&R산업자동화]

효율적 작동을 위한 시뮬레이션
mapp Trak에 통합된 시뮬레이션 기능은 시스템이 순조롭게 작동할 것이라는 명확한 시각적 확인을 제공한다. 개발자들은 몇 개의 셔틀을 사용해 어떤 속도에서 애플리케이션이 최고의 생산성을 제공해줄 것인지를 시험할 수 있다.

키킹어 부장은 “개발자들은 실제 시스템의 제약과 위험부담 없이 그들의 사무실 PC 상에서 많은 시나리오를 돌려볼 수 있다”고 말했다.
개발자의 사무실에 있는 컴퓨터에서 실행되는 소프트웨어는 나중에 컨트롤러에서 사용되는 시스템 소프트웨어와 동일하다. 언제든지 시뮬레이션과 실제 작동 사이를 앞뒤로 전환하는 것이 가능하다.

또한 B&R의 Scene Viewer 툴을 이용해 라벨 부착 기계 또는 로봇과 같은 추가적인 기계적 요소들과 어떻게 상호 작용하는지를 가시화하는 것도 가능하다. 해야 할 일은 각 기계 요소들의 STEP 파일을 가져오기(Import)하고 공간에서 시간의 흐름에 따라 그의 움직임을 모형화(Model)하는 것뿐이다. 이것은 개발자들로 하여금 트랙의 시뮬레이션뿐만 아니라 추가적인 기계 요소와의 상호작용도 수행할 수 있도록 한다.

키킹어 기술부장은 “우리 고객들이 그토록 마음에 들어 하는 것은 mapp Trak의 시뮬레이션 능력의 이러한 실무 우선주의다”며, “그리고 외부의 기계적 요소와의 상호작용도 잘 돌아간다”고 덧붙였다.

ACOPOStrak에는 ACOPOS 서보 드라이브 제품군의 유전자가 포함돼 있다. ACOPOS 제품군은 단일 축 또는 다축 시스템의 작동을 위한 복잡한 기능과 함께 축 연동에 대한 광범위한 옵션을 갖추고 있다. 그에 따라 셔틀들은 PLCopen 명령을 이용해 ACOPOS 서보 드라이브에 의해 구동되는 축들과 밀접하게 조정되고 Scene Viewer에서 디지털 쌍둥이처럼 표시된다.

최대한의 유연성
ACOPOStrak이 취급하기 용이하다는 것은 이미 고객들에 의해 확인됐다. 키킹어 기술부장은 기존의 기계를 ACOPOStrak을 이용해 추가적인 리니어 모터 구간을 확장시킨 한 고객은 단 15분간 소프트웨어 개발 작업 후에 기계에 전원을 투입하고 가동시켰다고 설명한다. 이것은 하드웨어로부터 분리된 ACOPOStrak의 프로그래밍 개념의 강점을 인상적으로 보여주는 사례이다. mapp Trak 시스템 소프트웨어를 사용하면 제품 데이터를 각 제품이 현재 위치하고 있는 셔틀에 명확히 연계시킬 수 있다.

또한 그는 “이것은 사용자에게 최고 수준의 유연성을 제공한다”고 말했다. 예를 들어서 제약 생산 라인의 특정 제품 데이터 기록에는 활성 성분의 정확한 구성과 고유한 제품 ID가 포함될 수 있으며 각 제품이 각 처리 스테이션을 통과한 일자와 시간을 저장하는 것도 가능하다. 이렇게 되면 애플리케이션 엔지니어는 FDA 요구에 적합한 추적을 용이하게 구현할 수 있다”고 설명했다.

애플리케이션 엔지니어는 셔틀이 정의된 트리거 포인트에서 어떻게 거동해야 하는지를 설정한다. 이때 Mapp Trak은 개별 셔틀의 최적의 움직임을 계산한다. ACOPOStrak의 분산된 소프트웨어 구조는 새 트랙 구간을 확장하는 것을 매우 용이하게 한다.

[인더스트리뉴스 기자 (webmaster@industrynews.co.kr)]

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