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지멘스의 혁신을 위한 순풍, SIMATIC S7-1200
지멘스 기술 활용해 제품 품질 크게 향상

[인더스트리뉴스 최기창 기자지멘스 제공] 특수 플랜트 제조업체인 헤드리히(Hedrich) 진공은 풍력 터빈용 로터 블레이드를 주조한다. 이 회사는 제품 품질을 향상시키기 위해 지멘스의 제어와 자동화 기술에 의존한다.

혁신 리더들은 성공을 위해 영감과 가치 있는 아이디어가 필요하다는 것을 알고 있다. 헤드리히그룹은 처음으로 풍력 터빈용 로터 블레이드를 완전히 진공 주조할 수 있는 공정을 개발해 제품 품질을 크게 향상시켰다. 바로 SIMATIC S7-1200이 핵심 역할을 한다.

사진 왼쪽부터 지멘스의 요르그 런츠하이머(Jörg Runzheimer), 헤드리히의 사샤 칸들러(Sascha Kandler) 마케팅 디렉터, 헤드리히의 피터 레크토르슈크(Peter Rektorschek) 디지털 솔루션 대표 [사진=지멘스]

전기 용도의 진공 플랜트 제조 기술 선도업체인 이 회사는 독일 에링스하우젠(Ehringshausen)에 본사를 두고 90% 이상의 제품을 수출하고 있으며, 거의 모든 대륙에서 활동하고 있다. 전문가들은 개별 고객 요구사항을 충족하기 위해 끊임없이 새로운 과제를 제기한다. 몇 년 전, 풍력 발전 시장의 성장 잠재력이 명백해졌고, 이들은 특히 주물 로터 블레이드를 위한 혁신적이고 완전한 자동 진공 주입 과정을 개발했다.

헤드리히의 피터 레크토르슈크(Peter Rektorschek) 디지털 솔루션 대표는 “모든 과정을 진공 상태에서 진행하기에 기존 방식에서 발생할 수 있는 공기와 가스 유입을 완전히 막을 수 있다”며, “이를 통해 최종 제품의 구조적 강도가 높아지고, 틈을 제거하기 위해 비용이 많이 드는 마무리 작업이 필요 없게 된다”고 말했다. 또한 사샤 칸들러(Sascha Kandler) 마케팅 디렉터는 “4년 만에 공장 설립이 빠르게 진행돼 현재 매출의 20%에 이르렀다”고 덧붙였다.

진공 상태에서 전체 자동화

액체 또는 자유유동물질의 운반 및 저장에 사용되는 중간 벌크(IB) 용기에서 유입되는 원료(레진 및 경화제)는 헤더 컨트롤러로써 사용된 SIMATIC ET200SP 자동화를 기반으로 혼합 공장의 진공 상태에서 컨디셔닝, 가스 제거 및 제습된다. 이후 조건부 재료는 최대 500m 길이의 링 라인으로 펌핑되며, 여기에는 여러 개의 로터 블레이드 하프 셸에 대해 최대 8개의 모듈식 주입 스테이션이 포함된다. 이른바 인퓨큐브(Infucube)는 각각 SIMATIC S7-1200으로 자동화되어 있으며, 이 S7-1200은 헤드 컨트롤러에 연결되어 TCP/IP를 통해 통신한다.

레크토르슈크 대표는 “CPU 1214C를 사용하는 SIMATIC S7-1200 덕분에 각 인퓨큐브는 독립적으로 작동한다”며, “적절한 센서를 장착한 밸브와 소재버퍼로써 진공상태의 소프트백을 저울에 올려놓고 최대 10kg을 지탱하도록 설정했다. 반껍질이 채워질 때까지 그 속에서 재료를 끌어낸다”고 설명했다.

센서와 저울은 모두 컨트롤러에 연결돼있다. 첫 번째 충전이 완료될 때까지 밸브를 교체해 재료를 요청한 후 주 컨트롤러에서 확실한 잔량을 다시 요청하는 것이 과제다. 주 컨트롤러는 금형이 더는 재료를 받아들일 수 없는 순간 공정을 중단한다. 같은 방식으로 연결된 저울 덕분에 소프트백 무게도 알 수 있다. 운영자는 다음 인퓨큐브를 시작한다. 레크토르슈크 대표는 “로터 블레이드의 반쪽 껍질이 채워지면 굳는 데 약 24시간이 걸린다. 이후에는 두 번째 반쪽 껍질에 모양을 내거나 접합할 수 있다”고 말했다.

지멘스의 기술을 활용하면, 제품 품질을 향상시킬 수 있다. [사진=지멘스]

프로젝트 엔지니어링 시간 최대 70% 단축

시스템의 첫 번째 변형에서 주입 스테이션은 아직 자체 컨트롤러와 함께 작동하지 않았다. 분산 I/O를 사용하는 혼합 공장의 헤드 컨트롤러만 있었다. 레크토르슈크 대표는 “무엇보다도 가장 큰 단점 중 하나는 실행 중인 헤드 컨트롤러와 연계해 주입소의 기능만 확인할 수 있다는 것이었다. 그러나 이제 모니터링 용량을 훨씬 더 잘 분배할 수 있게 됐다”고 했다.

또한 “오늘날 우리는 메인 컨트롤러와 보조 컨트롤러를 위한 단일 프로그램 버전으로 작업하며, 각 공장의 매개변수만 조정하면 프로젝트 엔지니어링 시간이 최대 70% 단축된다”고 덧붙였다.

이를 통해 고객은 시스템에 인퓨큐브를 쉽게 추가하거나 프로세스 중에 결함이 있는 스테이션을 교체해 다운타임을 줄이고 가용성을 높일 수 있다. 게다가 그들은 새로운 인퓨큐브에 있는 그들의 중앙 제어기와 SIMATIC KTP400 기본 패널을 사용해 그들을 매개변수화한다. 이것은 운영자에게 모든 관련 상태 정보와 프로세스 데이터를 보여준다. 더불어 폐기물을 줄이기 위해 공정이 끝날 때 소프트백을 얼마나 가득 채워야 하는지도 입력할 수 있다.

CPU 1214C가 장착된 SIMATIC S7-1200로 인해 각 인퓨큐브는 독립적으로 작동한다. [사진=지멘스]

플랜트 및 컨트롤러에 적용되는 표준

헤드리히는 회사의 모든 영역에서 더 큰 공장에 SIMATIC S7-1500을 사용한다. 인퓨큐브를 제어하기 위해 SIMATIC S7-1200을 선택한 충분한 이유가 있었다. 레크토르슈크 대표는 “두 컨트롤러 제품군 모두 TIA Portal을 사용해 프로그래밍할 수 있으며, 필요한 경우 거의 모든 프로그램 모듈을 컨트롤러 간에 교환할 수 있다”며, “이 덕분에 두 컨트롤러 플랫폼에서 재사용할 수 있는 표준을 만들 수 있었다. 온보드 주변장치도 포함한다면, SIMATIC S7-1200은 분산형 ‘덤’ 솔루션보다 훨씬 더 비용 효율적”이라고 설명했다.

지멘스는 여러 해 동안 전문가들에게 소중한 파트너였다. 칸들러 디렉터는 “컨트롤러의 70%가 지멘스로부터 공급됐다. 특히 고객들의 수용도가 매우 높기 때문에 마찬가지로 우리의 거의 모든 제어 캐비닛도 지멘스와 함께 하고 있다”고 말했다.

또한 "원격 정비를 통한 제어기의 손쉬운 접근성도 우리에게 중요한 포인트다. IoT 운영체제(OS)인 MindSphere에 쉽게 연결할 수도 있다“며, 특히 TIA 포털의 롤아웃 이후 지원과 가격 대비 성능 비율에 대한 장점도 언급했다.

SIMATIC S7-1200에 대한 추가 작업은 이미 진행 중이다. 우선 레크토르슈크 대표는 모든 헤드리히 플랜트에 설정한 진공 펌프와 같은 표준 모듈에 이 컨트롤러를 포함한다는 계획이다.

[최기창 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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