프로세스 생산 기업들은 신제품을 신속히 출시해야 한다는, 지속적으로 증가하는 압력에 직면하고 있다. 그러나 흔히 신제품을 만들기 위해서는 광범위한 재 프로그래밍이 요구된다. 공장 운영자들은 개방형의 객체 지향 자동화 플랫폼을 사용함으로써, 필요한 변경 작업의 수행과 관련된 시간과 비용을 현저히 줄일 수 있다.

 

 

프로세스 제어 엔지니어들은 변화하는 생산 물량과 새로운 제품 및 레시피에 대해 기계적 및 소프트웨어 시스템을 점점 더 짧은 시간에 적응시켜야 한다는 압력을 받고 있다. 그것은 프로세스 제조 기업이 시장의 수요와 발맞춰 나갈 수 있는 유일한 방법이다.

그러나 이들의 노후화되고 있는 프로세스 제어 시스템은 일반적으로 다양한 제조회사로부터의 하드웨어와 소프트웨어 컴포넌트로 구성되어 있다. 그뿐만 아니라 변경은 흔히 작업을 중단시키지 않고 이루어져야 하고, 때로는 상이한 지역에 위치한 엔지니어들로부터의 기여가 요구되는데, 이것은 관련된 모든 사람들에게 도전적인 상황이다.

 

 

복잡성을 감소시키는 객체 지향 엔지니어링

“객체 지향 엔지니어링은 이러한 도전에 대응할 수 있는 효과적인 툴임이 입증되었습니다.” B&R 프로세스 자동화 사업부서의 수장인 Reichinger는 말한다. 이러한 접근방식은 사용자로 하여금 낮은 오류율로 유연성 있는 시스템을 설계할 수 있도록 한다.

객체 지향 소프트웨어 엔지니어링에서, 센서와 같은 측정과 제어 요소들에게 모두 고유 식별 번호 또는 태그(tag)가 부여 된다. “각 데이터 지점은 단 한 번만 정의되어야 하고 그 다음 에는 시스템 전체를 통해 이용될 수 있습니다.” Reichinger는 설명한다. 측정과 제어 요소의 태그가 변경되면, 그 변경은 자동적으로 알람, 그래픽, 리포트 및 트렌드 시스템이 포함된 프로세스 제어 시스템의 모든 핵심 컴포넌트에 적용된다.

각 기능은 객체 또는 모듈에 정리되어 있기 때문에, 기능에 대한 변경은 한 장소에서만 이루어지고 그러면 시스템 모든 곳에 적용된다. 이것은 새로운 개발을 위한 프로그래밍 프로세스를 가속화할 뿐만 아니라 그 과정에서 이루어지는 모든 변경도 가속화한다.

 

 

APROL은 표준화된 제어 모듈의 폭 넓은 선택을 제공하며, 맞춤화되거나 그 상태 그대로 이용될 수 있다.

 

 

미리 만들어진 블록들

B&R APROL 자동화 플랫폼은 객체 지향 엔지니어링 개념을 기반으로 한다. 프로세스 자동화 라이브러리(Process Automation Library: PAL)에는 100가지 이상의 표준화된 제어 모듈이 포함 되어 있고 이들은 버전 관리, 보안 로그인, 감사 추적, 변경 관리 및 그 밖의 여러 가지 사항과 같은 프로세스 제어 시스템의 모든 중요한 기능을 제공한다.

 

라이브러리에는 또한 고급 프로세스 제어, 모델 예측 제어, 성능 감시, 상태 감시 및 자산 감시를 위한 모듈들도 포함되어 있다. 이러한 기능들은 모두 완전히 프로그램 되고, 현장 시험되고, 시스템에 간단히 추가되고 설정될 준비가 갖춰져 있다. 이것은 개발자들의 귀중한 개발 시간을 절약해 준다.

“소프트웨어 블록에 관한 한 품질은 우리에게 기능성 못지 않게 중요합니다.” Reichinger는 강조한다. 새로운 블록들과 수정된 블록들은 단위 시험, 통합 시험 및 현장 시험의 형태로 엄격한 품질 관리의 대상이 된다. 소프트웨어 블록은 이러한 모든 단계를 성공적으로 완료한 후에만 APROL 릴리스(release) 에 포함될 준비가 갖춰진다.

공장에서 소프트웨어가 업데이트되면 DownloadManager 는 개별 컨트롤러, 운전원 스테이션 및 런타임 서버를 업데이트 하는 동안에도 시스템 일관성이 유지되는 것을 확인한다.

 

 

노하우 보호

사용자는 또한 기존 제어 모듈을 수정하거나 전적으로 새로운 제어 모듈을 개발함으로써 자사의 기술적 노하우를 통합할 수 있다. “암호화된 데이터 전송 기능을 갖춘 USB 플래시 드라이브 는 복사 보호를 보장합니다.” Reichinger는 말한다. 이로써 이러한 맞춤화된 모듈에 포함된 지적 재산권에 대한 무단 접근이 방지된다.

특정 고객의 블록들은 별도의 사용자 라이브러리에 보관된 다. 라이브러리는 또한 GUI 페이스플레이트뿐만 아니라 모든 알람 및 트렌드 정의도 포함하고 있다. “그래픽 모듈과 솔루션 블록은 단순히 드래그 앤 드롭(drag-and-drop) 방식으로 만들어질 수 있습니다.” Reichinger는 이렇게 덧붙이면서 라이브러리 기반 엔지니어링의 효율성을 강조한다.

 

 

글로벌 프로젝트 엔지니어링

큰 규모의 생산 공장에는 전형적으로 한 프로젝트에 상호 협력하는 다수의 엔지니어들이 참여한다. APROL은 모든 객체에 대한 설정 데이터가 중앙집중식 엔지니어링 서버에 저장되도록 조직되어 있으며, 이것은 자동화 플랫폼의 핵심적 컴포넌트 중 하나이다. 한 엔지니어가 프로젝트의 특정 부분을 편집하기 시작하면 다른 모든 엔지니어들은 즉시 읽기 전용 으로 제한되기 때문에, 접근 충돌에 관해 걱정할 필요는 없다.

APROL은 또한 엔지니어들이 엔지니어링 서버 대신에 원격 컴퓨터에서 작업하는 것도 허용한다. 이것은 오프라인 엔지니어링 이라고 알려져 있으며 예를 들어 독일에 있는 프로젝트 부장이 모든 사항을 조정하는 동안 프로젝트의 일부를 중국이나 인도 에서 개발하는 것이 가능하다. “우수한 구조의 작업 흐름은 개별 업무를 위임하는 경우에도 작업 일관성을 보장합니다.” Reichinger는 말한다.

공장에서 시운전이 시작되면 현장에서 20명 이상의 엔지니어 들이 한꺼번에 작업하는 것은 흔히 볼 수 있는 모습이다. “만약 그들이 모두 동시에 일한다면 상충 처리는 필수적이 됩니다.” Reichinger는 말한다. “그리고 그것은 APROL 엔지니어링 서버를 사용하여 해결될 수 있는 또 다른 도전입니다.”

 

예를 들어 통합된 변경 관리 기능은 프로젝트의 각 부분에 대해 이루어진 모든 변경 사항을 기록해야 하는 것이 특징이다. 편리한 버전 관리 기능은 프로젝트의 일부를 이전의 버전으로 되돌리는 것을 가능하게 하며, 이에 의해 개발과 시운전이 현저히 더 가속화 될 수 있다.

 

각 센서와 액추에이터에는 프로세스 제어 시스템의 모든 컴포넌트가 그의 데이터에 접근할 수 있도록 하는 고유 ID가 부여되어 있다. 이렇게 하면 명명 상충으로 인한 오류가 방지된다.

 

 

현장 장치까지를 포함하는 완벽한 일관성

APROL은 고도의 효율적인 엔지니어링을 제공하는 것 이외 에도 또한 기존의 프로세스 제어와 SCADA 시스템과의 연계도 용이하다. 감독(수퍼바이저) 레벨의 통신은 필드버스 컨트롤러 와 게이트웨이 서버를 통해 다루어지며, 이들은 또한 OPC UA 클라이언트와 서버의 역할도 할 수 있다.

“플랫폼은 모든 주요 필드버스 기술에 대해 개방적입니다.” Reichinger는 설명한다. “그리고 FDT/DTM 기술이 통합되고 HART 모뎀이 AI/AO 모듈에 통합되면, APROL은 현장 레벨로 부터 관리 레벨에 이르기까지 완벽하게 균일한 자동화 시스템을 만들어줍니다.”

 

표준 하드웨어와의 높은 가용성

높은 가용성 시스템을 위한 소프트웨어를 개발하는 것은 악명 높을 정도로 복잡하고 많은 비용이 소요된다. “APROL은 그렇지 않습니다.” Martin Reichinger는 말한다. B&R의 프로세스 제어 시스템을 이용하면 요구되는 컨트롤러 이중화는 기존 시 스템에 추가되는 경우에도 저렴하게 구현될 수 있다.

주 제어 컨트롤러 이외에도, 동기화를 유지하고 주기적으로 프로세스 데이터로 업데이트되는 두 번째의 비활성 상태의 컨트롤러가 존재한다. 만약 주 컨트롤러에 고장이 발생하면 이전의 비활성 상태 컨트롤러가 몇 밀리초 이내에 완벽하게 범프리스(bumpless) 전환 방식으로 제어를 넘겨받는다.

“이 솔루션에 관해 특별한 것은 이것은 배타적으로 표준형 B&R 하드웨어에 의존한다는 점입니다.” Reichinger는 지적 한다. 프로그래밍과 프로젝트 개발조차도 표준 하드웨어와 동일하다. “이것으로 소규모 운영에서도 비용 효율적인 컨트롤러 이중화의 가능성을 열게 되었습니다.”