특수 기계는 특수 전자 장치를 필요로 한다. 언젠가 모든 기계 제조업자들이 이것을 깨달을 때가 올 것이다. 독특한 기능, 우수한 성능, 특별한 인터페이스 등의 요구사항에 직면할 때, 이러한 복잡한 시스템 유형들을 제어하기 위해서 고객의 전자 장치를 우선적으로 고려하는 것만이 유일한 방법이다.
하지만 그 다음에 어떤 변화가 생긴다. 아마도 새로운 산업 규제나 새로운 부품 요소는 당신이 어쩔 수 없이 인터페이스를 새롭게 바꾸도록 만들 것이다.
혹은 당신의 전자 장치 공급 업체가 -좋게 표현하자면- 기대했던 것보다 신뢰도가 떨어지는 것으로 판명될 수도 있을 것이다. 당신은 기계 제조업자로서 새로운 환경에 적응하기 위해 시스템을 대폭 수정하는 결과의 책임을 홀로 짊어지게 된다.
“왜 우리가 전자 장치 공급업체로서 B&R을 선택했냐구요? 그 주된 이유는 Automation Studio와 우리가 사용하는 하드웨어 간의 높은 통합 수준이었습니다.”라고 CEM의 엔지니어링 head를 맡고 있는Stefano Azzoni씨가 설명한다.
“우리는 새롭게 시작하는 모든 프로젝트를 베이스로 삼을 수 있는 보편적 소프트웨어 플랫폼을 개발했습니다. 이것은 우리 기계 전체에 사용되는 각 모듈에 완벽하게 재사용이 가능한 코드 덕분에 가능한 것입니다. CPU 전원이 꺼지더라도, 다양한 하드웨어 설정을 위한 코드 재사용에는 아무런 문제가 없습니다. 이것은 프로그래밍과 테스팅 각 사이클에 걸리는 시간을 절약해 줍니다.”
CEM은 고객 맞춤형 전자 장치에 도전하기보다는, 그들의 표준 제품들에 대한 요구사항을 충족시킬 수 있는 자동화 공급업체를 구하는 쪽을 택했다. 그 결과, 그들은 개발을 능률화시키고 전체 수명 주기에 걸친 투자 보안을 보장하고 시장에 제품을 내놓는 시간을 줄일 수 있었다. 또한 처음 적용시 나타나는 부작용은, CEM이 재고를 유지해야 하는 여러 제품들 수의 급격한 축소로 밝혀졌다.
Simple, modular and safe
처음부터 CEM은 데이터 관리뿐만 아니라 HMI, 제어, 드라이브 기술, safety, 시뮬레이션과 같은 풍성한 기능들이 모두 Automation Studio라는 하나의 단일 플랫폼에서 가능하다는 것으로부터 혜택을 입었다. CEM은 기계의 모듈식 구조를 매우 쉽게 반영하도록 도와주는 라이브러리 및 소프트웨어 패키지 작성에 C와 C++를 사용한다.
Automation Studio에서 개발된 표준 소프트웨어 아키텍처는 모든 기계 모델의 기반 역할을 하며 그 중 몇 가지 모델들은 매우 다른 기능을 가진다. 그 결과, 일반적으로 수반되는 복잡한 전체 절차 없이 특정 어플리케이션에 대한 고객의 니즈에 맞춰 다양한 소프트웨어 모듈들을 서로 섞어 맞춤식 기계를 제작할 수 있다.
기계의 safety 모듈을 예로 들어보자. 하드웨어 레벨에서, safe I/O 슬라이스들은 추가적 배선을 요하지 않고 표준 슬라이스와 함께 간단히 설치됐다.
통신에 대해서 말하자면, CEM 시스템 내의 모든 부품들은 개방형이며 실시간 제어가 가능한 이더넷 POWERLINK 네트워크로 연결되어 있다. POWERLINK는 기계 전체에 걸쳐 최소한의 반응 시간과 완벽한 동기화를 보장한다.
단일 시트(sheets) 혹은 추가 대형 포맷
새로운DocuConverter는 디지털 인쇄기나 피드 트레이(feed tray)로부터 직접 각각의 종이 시트를 받는 특수 기계이다. 이 기계는 바인딩 및 그 다음 처리 과정이 준비되는 컨베이어에 시트를 놓기 전에 시트를 자르고 쌓는다. 또한 이것은 언와인더(unwinder)와 DocuConverter 간에 CEM 커터 모듈을 간단히 통합시킴으로써 롤 스톡(roll stock)으로부터 종이를 공급할 수 있다.
Xerox나 Océ와 같은 전문가용 인쇄기로부터 나오는 결과물과의 호환성을 보장하기 위해서, CEM은 표준 A5사이즈에서 26 x 14.33 인치 포맷에 이르는 사이즈를 수용하기 위해 특수 맞춤 기계를 개발했다. 이 DocuConverter는 Xerox와 Océ 인쇄기에 특히 더 호환되는 것이 증명되었지만, 시장에 나와 있는 모든 다른 인쇄기와도 동등하게 호환된다.
속도와 정밀도
이 새로운 기계는 1분에 200 컷의 최고속도를 내며 허용 오차가 1밀리미터의 20분의 1 이내이다. 이것은 종이를 1초에 1.3미터의 리니어 스피드로 이동시킨다. 그 결과, 센서 데이터 포착 및 정확하게 동기화된 모션 제어는 극도로 빨라야 하며 동적이어야 한다.
최고 속도에서 모듈을 통과한 이 시트 레이스(sheets race)는 절단 스테이션에서 일시 정지한 후에 기계의 마지막 부분까지 계속해서 진행된다. 이러한 가속 및 감속 단계에서, 다양한 축들의 기계적 허용 오차는 시트가 어긋나게 하는데, 그 때마다 시트를 가지런히 정렬하기 위한 해결책이 필요했다.
B&R의 콤팩트 ACOPOSmini 서보 드라이브 및 brushless 모터와 완벽한 통합 제어 시스템은 이러한 문제를 DocuConverter 어플리케이션의 복잡한 작업이 필요로 하는 토크와 속도로 해결해 주었다.
이 스테퍼 모터들은 B&R VFD에 의해 제어되는 인덕션 모터와 함께 X20 I/O 모듈에 의해 제어된다. 전반적인 제어는 조그만 3.5“ Power Panel 터치 스크린에 담긴 강력한 CPU에 의해 이루어지며 모든 부품 요소들은 POWERLINK로 네트워크 연결되어있다.
직원들은 VNC viewer로 원격 Windows PC를 통해 Power Panel 상의 소프트웨어 어플리케이션에 쉽게 접근할 수 있으며 이것은 그들로 하여금 기계의 현재 상태를 신속하게 확인하거나 편리한 위치에서 소프트웨어를 업데이트할 수 있게끔 한다.
“우리 프로젝트 초기에 B&R의 전문가들로부터 받은 지원은 필수적이었습니다.” 라고 Azzoni씨가 상기한다. “그들의 능숙한 경험은 우리가 몇 마이크로초만에 중요 시그널 다운의 동기화를 미세 조정하도록 도왔습니다. 이러한 지원 덕분에 우리는 현재 다른 경쟁자들을 훨씬 능가하는 기계를 갖게 되었습니다.”
Taglierina 절단 기계
CEM은 새로운 제어 시스템이 적용된 다양한 절단기 제품들을 제공한다.
B&R의 표준 제어 아키텍처를 사용한 성공적인 어플리케이션 중의 하나는, 무한한 페이퍼 스톡(paper stock)을 위한 빠르고 콤팩트한 인라인 절단 기계이다. 고객들은 이 제품의 성능과 다양한 기능에 매우 만족스러워하는데, 특히 일본 시장과 미국 시장에서 인기가 높다.
CEM은 고객의 전자 장치가 달린 절단기를 주로 생산해 왔다. 이들 기계의 새로운 세대는 본래 기계의 기계젹 설계를 기반으로 하면서 하드웨어 크기와 소프트웨어에 관련해서 오래된 제어 제품들과 호환이 가능하다.
이것은 새 제품들이 추가적인 작업 없이도 이전 시스템을 업그레이드하는데 쉽게 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
B&R의 오픈 제어 컨셉 덕분에, 이 절단 기계는 CANopen이나 POWERLINK와 같은 일반 필드버스 시스템을 통헤 제삼자 시스템과도 통신이 가능하다. 이것은 엔드유저들에게 모든 유형의 인라인 기계들을 자신들의 시스템에 통합시킬 수 있는 가능성을 더 넓혀준다.
CEM
산업: 종이 절단 모듈, 브로셔 모듈, 디지털 온디멘드 책 인쇄
위치: 이탈리아, Milan
아이씨엔 매거진 2012년 10월호
