호주 사무기기 공급업체인 Officeworks의 광범위한 중앙 창고에서 Layer Seven Automation은 독점적이고 오래된 창고 물류 제어 기술을 PC 기반 제어로 교체했다. © Beckhoff
컨베이어 라인이 멈추면 일반적으로 더 이상 패키지를 출고할 수 없게 되기 때문에, 모든 온라인 소매업자에게 창고 물류는 중요한 인프라의 일부이다. 이를 방지하기 위해 호주의 한 사무기기 공급업체는 중앙 물류창고의 창고물류설비 를 개조했다. 프로젝트 매니저 역할을 맡은 Layer Seven Automation은 컨베이어 라인의 독점적인 분산형 컨트롤러를 강력한 EtherCAT 통신을 기반으로 하는 Beckhoff 의 PC기반제어 로 교체했다.
총 28개 스테이션의 분산된 제어 기술이 C6920 단일 제어 캐비닛 산업용 PC(왼쪽)로 대체되어 EtherCAT을 통해 광범위한 물류 시스템의 모든 스테이션을 제어한다. © Beckhoff
최종 사용자는 사무용품과 컴퓨터에서 사무용 가구에 이르는 광범위한 포트폴리오를 갖춘 호주의 선도적인 사무기기 공급업체 중 하나이다. 이 회사는 호주 전역에 100개 이상의 매장과 40,000개 이상의 제품을 보유한 온라인 스토어를 운영하고 있다. 메인 물류 센터에서는 보관된 상품을 선반에서 꺼내 상자에 포장한 다음 총 길이 700m, 28개의 물류 스테이션으로 구성된 다양한 컨베이어 라인을 따라 운송하여 배송 준비를 마친다.
컨베이어 라인은 수년 동안 안정적으로 운영되어 왔지만, 시스템의 수명이 다해가고 있다는 것이 분명해졌다. 오작동이 점점 더 자주 발생하고 있었고, 시스템의 연식으로 인해 필요한 예비 부품을 구하기가 점점 더 어려워지고 비용이 더 많이 들었다. 그 결과 이 사무기기 공급업체의 경영진은 창고 및 물류 프로젝트를 전문으로 하는 벨라 비스타(시드니 대도시 지역)에 기반을 두고 있는 Layer Seven Automation에 창고 시스템을 현대화할 수 있는 콘셉트를 개발하도록 의뢰했다.
평가 결과, 메인 컨베이어 벨트의 메커니즘은 여전히 사용 가능한 상태였지만 제어 시스템을 교체해야 하는 것으로 나타났다. Layer Seven Automation의 공동 창립자이자 수석 엔지니어인 Lucky Thommadura는 설명한다. "해당 컨베이어 시스템의 단점 중 하나는 독점적인 구조였습니다. 모든 부품을 제조업체에서 구매해야 했기 때문에 시스템 확장이 훨씬 더 어려웠을 것입니다." 그 결과 기성 제품을 기반으로 개방형 시스템을 구성하기로 결정했다. "이는 미래를 대비할 수 있는 솔루션을 제공하고 유지보수 비용을 절감해 줄 것입니다"라고 Thommadura는 덧붙인다.
EtherCAT 인터페이스가 있는 바코드 스캐너는 통합된 I/O를 통해 들어오는 패키지를 감지하고 중앙 제어 컴퓨터로부터 스위치 제어를 위한 위치 지정 명령을 수신한다. © Beckhoff
하나의 산업용 PC로 28대의 컨트롤러를 대체
원래 시스템 구성은 각 물류 스테이션당 하나의 컨트롤러와 하나의 바코드 스캐너를 기반으로 했다. Layer Seven Automation의 목표는 시스템의 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있는 중앙 집중식 제어 아키텍처를 만드는 것이었다.
각 스테이션의 바코드 스캐너는 상자의 내용물을 기록하는 데 필수적이다. 여기서 Layer Seven Automation은 간단한 제어 기능을 위해 EtherCAT 인터페이스를 통해 구성할 수 있고 통합 I/O가 있는 스캐너를 선택했다. 입력은 예를 들어 옵토 센서를 통해 상자를 감지하는 데 사용되며 출력은 대상 스테이션에 맞게 스위치 또는 푸셔를 전환하는 데 사용된다.
우선, 하나의 물류 스테이션을 변환하고 그 스캐너를 EtherCAT을 통해 Beckhoff의 C6920 제어 캐비닛 산업용 PC에 연결했다. 테스트를 성공적으로 마친 후 28개 스테이션 모두를 단계적으로 마이그레이션하고 선형 구조(데이지 체인)로 C6920과 네트워크를 연결했다. Lucky Thommadura는 "물류 회사의 기술자들과 저는 솔루션의 작은 크기, EtherCAT 네트워크의 빠른 업데이트 속도, 컨트롤러의 전반적인 속도에 놀랐습니다"라고 언급한다. 결국에는 상자에 있는 바코드를 스캔하여 EtherCAT을 통해 산업용 PC로 전달해야 한다. 어플리케이션은 산업용 PC에서 해당 스테이션의 스위치를 전환해야 하는지 여부를 결정하고 이 정보를 EtherCAT을 통해 바코드 스캐너로 다시 전송한다. "Beckhoff의 산업용 PC는 약 100µs의 속도로 광범위한 계산을 처리하는데, 이는 놀라울 정도로 빠른 속도입니다"라고 Thommadura는 열정적으로 말한다. "그렇게 하고도 아직 여유가 남아 있습니다."
아직은 네트워크 장애가 발생하지 않지만, 부주의로 인해 눈 깜짝할 사이에 케이블이 끊어져 전체 시스템에 장애가 발생할 수 있다. 이러한 가동 중단은 특히 대규모 물류 시설에서 생산성에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 케이블 이중화를 구현하기 위한 구체적인 계획이 있으며, 이는 EtherCAT으로 쉽게 개조할 수 있다.
Layer Seven Automation의 공동 창립자이자 수석 엔지니어인 Lucky Thommadura는 "TwinCAT의 가장 큰 장점은 자체 소프트웨어를 통합하고 기존 IT 인프라에 통합하는 것이 정말 쉽다는 것입니다"라고 말한다. © Beckhoff
IT 기법을 사용한 엔지니어링
Layer Seven Automation의 엔지니어링 팀은 예를 들어 데이터베이스 설정이나 웹 서버 제작 등의 일반 소프트웨어 및 컴퓨팅 분야에서 폭넓은 경험을 보유하고 있다. 하지만 프로젝트를 진행하기 전까지 Lucky Thommadura 와 그의 팀은 아직 자동화 환경을 접해본 적이 없었다. "저희는 이 모든 것이 생소할 것이라는 사실을 알고 있었습니다. 하지만 EtherCAT이 어떻게 작동하는지, 산업용 PC가 무엇인지, Windows와 가상 PLC를 얼마나 쉽게 결합할 수 있는지 알게 되자 모든 것이 이해가 되었습니다. 가상 머신은 특히 제가 집, 회사 또는 현장에서 노트북을 통해 프로그램을 테스트할 수 있게 해 주었습니다" TwinCAT이 Visual Studio에 통합되어 있다는 점도 이 수석 엔지니어가 Beckhoff와 EtherCAT에 투자하게 된 또 다른 이유였다. "저는 이것이 래더 다이어그램 프로그래밍과 오래된 신호 처리를 사용하는 폐쇄적인 시스템에서 벗어나 자동화 기술이 나아가야 할 방향이라고 믿습니다. 우리는 솔루션을 더 효과적으로 제공할 수 있도록 기존의 소프트웨어 설계 및 아키텍처 관행을 자동화된 테스트와 결합해야 합니다"라고 Thommadura는 덧붙인다.
PC 기반 제어: 보안, 개방성, 유연성
Layer Seven Automation에 따르면 PC 기반 제어의 주된 장점은 제어 아키텍처를 기존 IT 시스템에 쉽게 통합할 수 있다는 점이다. Lucky Thommadura에게 이는 또 하나의 기분 좋은 놀라움을 선사했다. "많은 IT 부서가 매우 엄격한 보안 요구 사항을 가지고 있지만 Windows는 항상 쉽게 통합할 수 있습니다. 방화벽, 보안 설정, 글로벌 사용자 관리 덕분에 업무가 훨씬 쉬워졌습니다." Windows를 사용하는 옵션을 통해 Layer Seven Automation은 자체 프로그램을 TwinCAT과 결합할 수 있었다. 예를 들어, 상자를 스캔할 때마다 상자의 세부 정보를 보관하는 TwinCAT 3 데이터베이스 서버(TF6420)를 통해 SQL 데이터베이스를 통합했다. 이 작업은 TwinCAT 3 EventLogger에 영구적으로 기록되고 로그된다. 또한, ADS 프로토콜을 사용하여 데이터를 추출하고 궁극적으로 RabbitMQ 메시지 브로커 소프트웨어에 연결하는 전용 메시지 큐 시스템이 생성된다. "Beckhoff의 ADS 기술은 거의 무한한 가능성을 제공합니다. 기록된 데이터의 양을 수집하고 수평 및 수직으로 배포하기 위해 ADS를 사용합니다. 또한 이는 거의 모든 MES 또는 ERP 시스템을 쉽게 통합하는 데 사용할 수 있습니다"라고 Thommadura는 덧붙였다.
링크:
www.beckhoff.com/intralogistics
연락처:
Beckhoff Automation Co., Ltd
www.beckhoff.com