성숙한 시장과 엄격한 규제 상의 제약으로 인해 보다 높은 품질의 종자 품질이 요구되고 있다. Dynavia는 업계에서 전형적으로 사용되는 디지털적으로 격리된 기계로는 더 이상 이러한 요구를 충족시킬 수 없다는 것을 인식하고 전체적으로 B&R 솔루션과 APROL 공장 자동화 기능만으로 구성된 지능형 종자 처리 라인을 개발하게 되었다.
종자는 매우 잘 관리해야 한다. 종자는 수확하고, 품종 순도, 위생 품질 및 발아 잠재력에 대해 규격과 비교한 후에도, 건조시키고, 분류하고, 세척하고, 식물 위생 제품으로 처리하고, 포장해야 한다. 이들 단계를 완료하는 데 요구되는 다양한 기계들은 전통적으로 복잡하고 균질적인 처리 라인으로 집단화되었으나 그들 사이의 연결은 거의 없었다.
이러한 재래식 라인의 복잡하고 경직된 구조의 결과로, 종자 품질은 필요한 점검과 조정을 수행하는 경험이 풍부한 운전원들의 기술에 크게 의존해왔다. 종자 처리 기계 제작사 Dynavia는 이러한 인간 요인 위험 부담을 줄이기 위해 전통을 벗어나서 전체적으로 B&R 솔루션과 APROL 공장 자동화 시스템을 특징으로 하는 지능형의 새로운 생산 라인 개념을 구현하게 되었다.
전혀 새로운 접근 방식
종래의 종자 처리 라인은 한계에 접근하고 있다는 것을 인식한 Dynavia는 기기, 컨트롤러 및 센서 사이에 빈틈 없는 통신 기능을 갖춘 획기적인 새로운 솔루션을 개발하였다. 종자 처리 업계에서 전례가 없었던 이 새로운 라인은 이미 최종 사용자에게 생산성과 유연성의 현저한 개선을 가져다 주었다.
새로운 라인은 또한 기계들이 운전원의 개입 없이 자체적으로 세척 기능을 수행할 수 있는 완전 자동화된 세척 시스템을 특징으로 한다. 예를 들어서 유량계가 오염되었다는 것이 감지되면, 기계는 현재의 배치(batch)를 완료한 다음 자체 세척 모드로 전환한다. 기계에 자체 내장된 이 자동 세척 프로세스는 공장과 산업 현장에서의 오염을 감소시키고 동시에 위생상의 위험부담을 낮춰준다.
APROL을 이용하여 모든 정보를 한 눈에
“APROL 공장 제어 시스템과 B&R 포트폴리오의 완벽성은 당사의 자동화 공급자 겸 동반자로서 이 회사에 의존하기로 결정을 내리게 된 결정적 요인이었습니다.” Dynavia 사장 Steven Le Garrec은 말한다. “모든 컴포넌트를 단일 공급원으로부터 공급받는다는 것은 통합 시스템의 모든 장점을 제공해주었고 당사로 하여금 가장 효율적인 방식으로 당사의 스마트 라인 개념을 구현할 수 있도록 하였습니다.”
Dynavia가 최근에 주요 고객을 위해 구현한 지능형 처리 라인은 3천 개의 입출력 점과 B&R의 X20 제품군으로부터의 다수의 컨트롤러가 장착되어 있고, 이들은 모두 B&R 산업용 PC 상에서 실행되는 2대의 이중화된 APROL 실행 시간 서버에 의해 제어된다. 이 라인은 저장과 식물 위생 제품의 주입을 위한 여러 대의 유닛과 함께 다양한 혼합기, 포장 기계 및 적재 로봇들로 구성된다.
“APROL은 모든 기기의 제어를 통합하고 우리가 물리적 및 디지털적 현상을 매우 신속히 이해하고 분석할 수 있는 방식으로 데이터를 표시합니다.” Le Garrec은 말한다. “APROL TrendViewer는 액체와 기체 상태에서 프로세스 데이터를 기록하고 그에 의해 과거 어느 때보다 더 빠르게 기계를 정밀 조정할 수 있도록 해줍니다.” Jaspersoft를 기반을 하는 통합된 분석 및 보고 기능은 라인의 화학적 프로세스에 대한 강력한 통찰을 제공한다.
IO-Link와 POWERLINK에 의해 보장되는 정밀도
높아진 품질 요건과 화학제품의 사용과 주입에 관한 엄격한 규제로 인해, 높은 정밀도와 재현성은 종자 처리 라인에 대한 필수적 요건이 되었다. 위에 기술된 어플리케이션에서 규제 당국은 헥트아르 당 1 그램까지의 정밀도로 화학약품이 주입되어야 한다고 요구한다. Dynavia는 이것을 일관성 있게 달성하기 위해 고급 주입 알고리즘을 개발하고 B&R 시스템의 장점을 최대한 활용하였다.
“B&R 포트폴리오 중 IO-Link 모듈은 디지털 센서의 보다 높은 정밀도로부터 편익을 누릴 수 있도록 합니다.” Le Garrec은 설명한다. IO-Link 센서로부터 전달된 측정 데이터는 구형 센서의 3개의 A/D 변환기 대신에 단 한 개의 A/D 변환기만을 통과하고 완전한 디지털 연결은 확장된 진단 기능과 용이한 센서 설정을 가능하게 한다. “IO-Link의 연결성은 역동적인 방식으로 센서와 액추에이터를 설정을 가능하게 하고, 언제든지 온도, 레벨 및 압력에 대한 총체적인 제어를 제공해줍니다. 이러한 제어는 종자 품질에 관한 새로운 요구를 충족시키는 데 필수적입니다.”
제어 레벨에서 실시간 네트워크는 반드시 액추에이터가 어떠한 정밀도의 손실도 없이 응답하는 것을 허용할 만큼 충분히 빠르게 센서 신호가 처리되는 것을 보장해야 한다. Dynavia의 한 고객 회사에서 이미 운영되고 있는 솔루션에서, 실시간 POWERLINK 네트워크는 탁월한 출력 속도를 보장하고 제어 루프 시간을 4 밀리초로 단축하였다. 이러한 네트워크의 높은 성능으로 인해 Dynavia는 종래의 유도 전동기 대신에 브러시리스(brushless) 전동기를 사용할 수 있도록 함으로써, 액추에이터 측의 보다 빠른 동작을 보장한다.
“당사 솔루션은 1 그램 미만의 주입량 정밀도를 달성합니다. 이것은 센서 자체의 한계에 매우 가까운 것입니다.” Le Garrec는 자랑스럽게 설명한다. B&R의 단일 케이블 ACOPOSmotor 서버 액추에이터는 Dynavia에 케이블 배선 축소와 구조 단순화의 측면에서 B&R의 분산형 모션 기술의 모든 편익을 제공한다.
플러그 앤 플레이(plug-and-play) 방식의 유지보수
“POWERLINK와 IO-Link는 의심할 여지 없이 완벽한 조합입니다.” Le Garrec는 이렇게 확인하면서 이들 두 가지 표준이 모두 유지보수 작업을 훨씬 더 손쉽게 하는 플러그 앤 플레이 기능을 제공한다는 것을 지적하였다. “이제 더 이상 컴포넌트를 교체하기 위해 고객의 현장으로 출장 갈 필요가 없으며 이것은 당사의 수출 활동에 대한 중요한 장점입니다. 운전원들은 고장 난 컴포넌트만 교체하면 되고 재설정은 자동적으로 처리됩니다.”
Dynavia는 플러그 앤 플레이 기능 이외에도 스마트 기계의 개념에 발맞추어 B&R의 완전 통합 Automation Studio 소프트웨어 환경을 기반으로 하는 예비 부품 유틸리티 소프트웨어를 개발하고 있다. 이 툴은 직접 기계 상에서 실행되며, 사용자 인터페이스는 어느 부품을 교체해야 하는지를 표시해주고 사용자로 하여금 필요한 부품을 발주할 수 있도록 한다.
유연한 자동화를 통한 대규모 맞춤화
Dynavia의 최신 설비는 종자 생산자로 하여금 종자 유형, 종류, 처리 및 그 밖의 사항에 대한 다양한 요건을 다루기 위해 즉석에서 레시피 변경을 실행할 수 있도록 한다. “당사 고객들은 이제 고도로 생산적이고 이윤을 발생시키는 방식으로 자신의 생산을 점점 더 많은 종류의 요건에 맞춤화할 수 있습니다.” Le Garrec은 말한다.
“우리 고객들이 과거에 사용하던 복잡하고 비균질적인 구조로는 자동화 시스템이 한 번 구성되면 시스템에 대한 어떠한 변경도 불가능할 것입니다. 프로세스가 불안정하게 될 위험 부담이 지나치게 높기 때문입니다.” Le Garrec은 말한다. “B&R의 통합 솔루션으로 이제 자동화 시스템은 안전하고도 용이하게 필요에 따라 자동화 솔루션을 적응시킬 수 있습니다.”
예측 유지보수를 위한 클라우드 기반의 분석
Dynavia는 또한 머지 않은 장래에 예측 유지보수 솔루션을 완성시키기 위해 작업하고 있다. 이들 설비에서, APROL은 지속적으로 약 11,000 개의 데이터를 기록한다. 이러한 빅데이터 물량을 효율적으로 이용하기 위해 Le Garrec은 APROL과 함께 제공되는 사설 클라우드 솔루션의 실행을 검토하고 있다.
“당사의 빅데이터 솔루션은 설비 레벨에서 이벤트 히스토리를 기록하고 당사의 경우에 매주 100 메가바이트의 데이터를 사설 클라우드로 푸싱(pushing)하는 현장 APROL 시스템으로 구현될 것입니다. 당사 구내에 위치한 APROL 인스턴스(instance)는 이 데이터를 저장하고 관리할 것입니다. OPC UA와 MQTT 표준을 사용하는 덕분에 사설 클라우드와의 모든 데이터 교환은 보안이 유지됩니다.”
