기계 설계에 유연성 주입하기

엘라스토머 사출 성형

LWB는 동사의 신형 사출 프레스에 대해 까다로운 요건을 제시하였다. B&R의 mapp 기술은 이 회사가 추구하던 바와 같은 스마트폰 방식의 운전, 빠른 소프트웨어 개발 및 기기 변종들의 용이한 관리가 요구사항이다. 이 회사는 B&R의 mapp 기술을 이용하여 이러한 목표를 성공적으로 그리고 지속 가능한 방식으로 달성했다.

Elastomer injection molding
Elastomer injection molding

자동차 마다 수백 개씩 들어 있는 이 제품이 없다면 자동차는 제 구실을 못할 것이다. 이들은 고무와 열가소성 엘라스토머로 만들어진 부품으로써 쿠션, 절연, 필터링, 분리, 연결 그리고 밀봉 기능을 제공한다. 이러한 제품에 의존하는 것은 단지 자동차뿐만 아니라, 세탁기로부터 원유 펌프 스테이션에 이르기까지 생각할 수 있는 그의 모든 기계가 망라된다. 지속적으로 새로운 화합물이 개발되고 부품들은 점점 더 복잡해지는 현실에서도, 이러한 원료와 이들의 잠재적 용도는 매일 같이 더 확산되고 다양화되고 있다.

“어플리케이션의 범위가 더 다양해질수록, 이러한 탄성 부품들이 생산 시스템에 대해 갖는 요구 사항은 더욱 특화됩니다.” LWB의 유럽 시장 영업 책임자인 Peter Radosai는 말한다. “우리 회사는 사출 시스템, 클램핑 유닛 및 전체 사출 성형기를 위한 광범위한 표준 및 특수 솔루션을 창출해왔고, 그 결과 어떠한 종류의 요구도 수용할 수 있게 되었습니다.”

변종이 풍부한 기계 포트폴리오
LWB의 최초의 사출 프레스가 완성된 후 50년 간 이 회사 원래의 고무 가공용 수평 및 수직 포트폴리오는 열가소성 엘라스토머로부터 성형된 부품을 생산하기 위한 시스템으로 확장되어 왔다. LWB 기계는 그의 주요 시장인 전세계의 자동차 공급자들의 다양한 요구를 충족시키기 위해 저비용으로부터 고급 솔루션에 이르는 전체 스펙트럼을 커버해야 한다. 이 회사는 10년 이상 동안 단 두 가지 컨트롤러 변종에만 의존해왔는데 이들은 모두 B&R 기술을 기반으로 한다.

“컨트롤러에 대한 4 세대에 걸쳐 이루어진 지속적인 개선에도 불구하고 혁신에서 대담한 도약을 단행해야 할 시기가 도래하였습니다.” Radosai는 설명한다. LWB가 염두에 두었던 한 가지 특별한 혁신은 운영과 사용성의 측면에서 현대식 스마트폰의 새로운 설계를 모델로 하는 것이었다. 이것은 고무 사출 성형 분야에서는 혁신적인 것이 될 것이다.

스마트폰과 유사한 사용성과 운영 원칙
“점점 더 많은 수의 사용자들이 스마트폰을 사용하는 것처럼 화면 쓸기(swiping)와 핀칭(pinching)에 의한 내비게이션을 선호한다는 것을 확인하였습니다.” Radosai는 설명한다. “동시에 사용자들의 높아진 기대에는 보다 빠른 응답 시간, 새로운 제어 알고리즘, 보다 광범위한 프로세스 감시와 데이터 획득, 보다 심층적인 진단과 도움말 시스템 그리고 통합 에너지 관리가 포함됩니다.”

고무나 탄성 중합체로 만들어진 성형 부품들은 점점 더 정교해지고 있고, LWB와 같은 사출 성형 전문 업체는 이들이 빠른 속도로 확장되고 있는 어플리케이션의 범위를 커버하는 것을 지원한다.
고무나 탄성 중합체로 만들어진 성형 부품들은 점점 더 정교해지고 있고, LWB와 같은 사출 성형 전문 업체는 이들이 빠른 속도로 확장되고 있는 어플리케이션의 범위를 커버하는 것을 지원한다.

B&R은 엄정하고 광범위한 시장 평가를 통해 이 유명한 전문 어플리케이션 제어 솔루션 공급업체에 대한 최종 승자로서 낙점되었다. “우리 회사에 확신을 심어준 것은 토털 패키지 개념이었습니다.” Radosai는 이렇게 회상한다.

그 토털 패키지의 핵심적 부분은 mapp View이다. B&R의 이 새로운 HMI 솔루션은 전체적으로 HTML5, CSS 및 JavaScript와 같은 웹 표준을 기반으로 하기 때문에 곧바로 자동화 기술에서도 웹 연결성의 모든 편익을 개발자에게 제공해주고, 저변 기술에 대한 훈련은 전혀 필요하지 않다.

유연한 HMI 솔루션을 위한 mapp View
B&R의 HMI 솔루션의 또 다른 장점은 콘텐츠와 레이아웃이 개별적으로 취급되어 최소한의 노력으로 디자인 변경이 구현될 수 있고 용이하게 다른 기계로 전송될 수 있다는 점이다. mapp View는 또한 HMI 하드웨어 측면에서 최대한의 유연성도 제공한다. 웹 브라우저를 실행할 수 있는 장치는 어느 것이나 디스플레이 단말기로써 이용될 수 있다. 게다가 LWB는 제 3자 컴포넌트를 위한 웹 기반의 사용자 인터페이스를 직접 자체의 HMI 어플리케이션에 통합하는 것이 가능하였다. “고무 부품이 금형에서 빠져나갈 때 온도는 160°C나 되고 서서히 냉각됩니다. 그러므로 단말기는 장갑을 착용한 상태에서도 용이하게 운전되어야 한다는 것이 특히 중요합니다.” Radosai는 설명한다.

LWB는 Panel PC 2100과 조합하여 대각선 길이가 18.5인치인 HD TFT 다중 터치 디스플레이 유닛을 선택하였으며, 이것은 스윙 암 장착에도 제어 캐비닛 장착에도 모두 적합하다. 모듈형의 Panel PC는 LWB로 하여금 또 다른 핵심적 목적을 달성하는 것을 허용하였다. 모든 LWB 사출 프레스는 가격에 민감한 시장용의 제품까지 포함하여 현재 모두 동일한 제어 하드웨어를 사용한다.

모든 기계 변종을 위한 한 가지 소프트웨어 프로젝트
소프트웨어 구조 측면에서의 변화는 오히려 더욱 근본적이었다. LWB는 B&R의 mapp 기술을 이용함으로써 단 한 가지의 소프트웨어 프로젝트만을 관리한다. “예전에는 10 종류의 기계에 10 종류의 소프트웨어 프로젝트가 사용되었습니다. 하드웨어 구성이 다르고 맞춤형 적응이 이루어졌기 때문에, 매번 코드에 접근하고 변경 작업을 수행해야 했습니다.” LWB 프로세스 엔지니어인 Markus Zabel은 말한다. 그는 신형 컨트롤러에 대한 요구 사양의 작성을 주도한 사람이다.

B&R의 mapp 기술을 이용함으로써, LWB 사출 프레스에 이용되는 모든 표준 모듈은 단일 프로젝트에서 관리된다. 시운전 중에 기사는 단순히 HMI 어플리케이션에서 설정 화면을 열고 실제로 사용되는 모듈들만을 활성화한다. 그러면 버튼 한 번만 누르면 코드 한 줄 작성할 필요 없이 필요한 소프트웨어가 생성될 수 있다.

“많은 고객들이 차후에 자신의 기계에 모듈을 추가하는 것을 선호합니다. 이제 이러한 확장에 대한 소프트웨어 적응 작업은 일도 아닙니다. 단지 설정 페이지를 열고, 새로이 추가된 모듈을 클릭하여 활성화시키고, 컨트롤러를 재기동시키면 작업이 끝납니다.” Zabel은 찬사를 아끼지 않는다. “또한 시간을 두고 누적되어온 기계 소프트웨어의 버전을 동기화하는 것이나 소프트웨어 업데이트를 수행하는 일도 마찬가지로 용이합니다.”

맞춤화된 솔루션, 신속한 통합
그러나 제어 소프트웨어의 적응성은 사전에 설계된 기계 모듈에만 한정되지 않는다. mapp CodeBox는 기계의 주(主) 프로젝트를 수정하지 않고도 장래의 옵션, 특정 고객의 기계 모듈, 맞춤화된 안전 기술 또는 취급 시스템을 통합할 수 있도록 한다. 이러한 HTML5 어플리케이션은 LWB로 하여금 정상적으로 흔히 뒤따르는 소프트웨어 추가 부담 없이 고객을 위해 맞춤화된 솔루션을 제공할 수 있도록 한다. 언제나 그러하듯이 사용자는 웹 기술에 대한 어떠한 훈련도 받을 필요가 없다. 모든 프로그래밍은 HMI 래더 다이어그램(Ladder Diagram: LD) 또는 구조화 텍스트(Structured Text: ST)를 이용하여 HMI 개발 환경에서 이루어진다.

LWB는 2001년 이후 플라스틱과 고무 사출 프로세스를 위해 B&R 제어와 HMI 솔루션에 의존해왔다.
LWB는 2001년 이후 플라스틱과 고무 사출 프로세스를 위해 B&R 제어와 HMI 솔루션에 의존해왔다.

사용자 정의 시퀀스 제어
LWB는 mapp 기술을 이용하여 사출 프로세스 자체에 추가적으로 유연성을 더해주는 작업까지도 할 수 있었다. 통합 mapp 컴포넌트는 사용자 정의 시퀀스 제어를 제어 소프트웨어에 추가할 수 있도록 한다. 사용자는 언제라도 직접 HMI 패널 상에서 프로세스를 사출되는 화합물이나 성형되는 부품의 특정한 요구에 따라 변경할 수 있다. 시퀀스는 그래픽 인터페이스를 통해 정의되고 PLC 프로그램은 백그라운드에서 자동적으로 업데이트된다.

광범위한 기능과 무수한 혁신 못지 않게 인상적인 것은 아마도 LWB가 그럼에도 불구하고 동사의 야심 만만한 마감 시간을 준수할 수 있었다는 사실일 것이다. 이 LWB 프로세스 엔지니어는 이러한 성공에 기여한 요소가 무엇인지에 대해 확신을 가지고 있다. “우리 회사는 mapp 기술 덕분에 일정을 맞추고 제 시간에 K 2016을 위한 시리즈 생산에 맞춰 신형 컨트롤러를 준비할 수 있었습니다. 재래식 접근 방법으로 그렇게 하려면 현저히 더 많은 인원과 자금이 요구되었을 것입니다.”

플라스틱 업계를 위한 mapp 컴포넌트
개발 시간의 가장 큰 절감은 부분적으로 플라스틱 업계를 위해 B&R이 개발한 특정한 mapp 컴포넌트로부터 비롯되었다. 이 컴포넌트는 웜 드라이브를 갖춘 사출 장치와 유압 실린더를 포함하는 클램핑 유닛을 포함하여, 사출 성형기의 모든 표준적 요소들을 압축 정리한 것이다. 개발자는 필요한 이동 프로필을 정의하기만 하면 되고 더 많은 시간을 고유한 프로세스의 구현에 집중할 수 있으며, 이것은 B&R의 기계를 경쟁사의 것과 차별하는 요소이다.

“정말 환상적인 부분은 기계가 물리적으로 존재하기 전에도 전체 기계를 시물레이션할 수 있다는 점입니다.” Radosai는 설명한다. “그렇게 함으로써 우리가 실제 기계로 전환했을 때 오류가 줄어들 뿐만 아니라 또한 의사 결정 과정에서 고객에게 그의 기계가 어떠한 작업을 수행할 수 있는지를 보여줄 수 있습니다.”

경보 처리와 레시피 관리 기능 포함
mapp 기술의 진정한 하이라이트는 입증된 수 많은 기능 컴포넌트들 이외에도 B&R에서는 또한 경보 처리, 레시피 관리 및 에너지 관리뿐만 아니라 그러한 컴포넌트들을 연결시키고 진단하기 위한 표준화된 기반 구조도 제공한다는 사실이다. 예를 들어 mapp AlarmX와 같은 새로운 mapp 컴포넌트를 프로젝트에 추가하면, 즉각적으로 경보의 처리가 시작된다. 모듈 사이의 표준화된 인터페이스 덕분에, mapp 컴포넌트들은 또한 한 컨트롤러에서 다른 컨트롤러로 간단히 복사될 수 있다. 사용자 개발 블록도 표준화 요건을 충족시키는 한 같은 원칙이 적용된다.

“사출 성형기 제조사에 대해, mapp 기술은 간단한 설정과 설사 필요한 경우라도 최소한의 프로그래밍만을 통해서 모듈형의 재사용 가능한 기계 소프트웨어를 작성하는 솔루션을 제공합니다.” Radosai는 결론을 내린다. “덕분에 우리 엔지니어들은 어플리케이션 자체에 관심과 자원을 집중시킬 수 있습니다.”

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