프로세스 제어 제대로 하는 법 

로크웰 오토메이션

프로세스 제어를 위한 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 (Integrated Architecture)는 공장 전 분야에 걸친 자동화 어플리케이션에 측정 가능한 시스템을 제공한다.

전 세계에 퍼져 있는 제조 공장들은 다양한 공정 제어 시스템 및 batch 제어 시스템, 분산 제어 시스템, 운동 제어 시스템, drive 제어 시스템, 안전 제어 시스템 등의 조화로 이루어져 있으며, 각 시스템은 서로 다른 생산 상황에 따라 다른 제어 시스템 및 정보 시스템에 의존하고 있다. 이러한 방식은 많은 경우 비용이 많이 들고 난이도가 높은 시스템 통합이 필요하게 되고, 더 중요한 점은, 서로 연관성이 없는 시스템들의 다양한 제약 및 한계에 따라 통합 방법이 결정되어, 제조 회사로서 많은 정보를 갖춘 상태에서 빠른 시간 내에 결정을 내리는 것이 매우 어렵게 된다는 것이다.

전 세계에 퍼져 있는 제조 공장들은 다양한 공정 제어, batch 제어, 분산 제어, 모션 제어, 드라이브 제어와 안전제어 시스템을 갖추고 있고 각 시스템은 각각의 생산 부문에 따라 서로 다른 제어와 정보 플랫폼에 의해 운영되고 있다. 이러한 방식은 시스템 통합이 어렵고 비용이 많이 발생한다. 더욱 심각한 것은 흩어져 있는 제한적 정보만을 근거로 의사결정을 하기 때문에 제조업자는 신속하고 정확한 결정을 내리기가 어려워진다.

이 상황에서 필요한 것은 다양한 공정, 즉 batch와 연속 제어 및 분산 제어, 모션 제어, 드라이브 제어 및 안전 어플리케이션을 모두 동시에 관리할 수 있는 공장 전반에 걸친 하나의 제어 및 정보 시스템이다.

프로세스 제어를 위한 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처가 바로 그것이다. 공장 전역에 걸친 이 제어 솔루션은 Logix 플랫폼과 FactoryTalk 소프트웨어 제품군으로 구성되어 있다. 이 통합된 시스템은 정보를 최대한 활용함으로써 공장 전반에 걸친 제어를 실행함과 동시에 프로세스 제어와 정보 관리 요구를 만족시킨다.

프로세스 전용 플랫폼

로크웰 오토메이션 아시아 태평양 지역, 프로세스 솔루션 담당자인 John Watts의 설명에 따르면, 배치와 연속 제어 어플리케이션에 쓰이는 제어 플랫폼은 다양한 기능을 갖추고 있어야 한다. 가장 중요한 기능은 정보를 실시간으로 필요한 작업자와 시스템에 전달하는 글로벌 데이터베이스 기능이다.

프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처 시스템은 공장 현장에서부터 회사 경영진에 이르기까지 공장 전반에 걸친 하나의 글로벌 데이터베이스 개념을 말한다. 이는 서비스기반 아키텍처(SOA)와 표준 기반 데이터 모델, 공유 서비스를 기반으로 하고 있으며 이를 통해 정보와 자동화 시스템 디자인을 간소화 할 수 있다.

자동화 플랫폼이 프로세스 어플리케이션을 위한 가장 효과적인 프로그래밍 언어를 지원하는지 여부도 매우 중요하다. 통합 아키텍처는 structures와 arrays, 연속 프로세스를 위한 FBD(function block diagram), 시퀀스와 배치 운영을 위한 SFC(Sequential function chart) 등 기호방식 프로그래밍을 지원한다. 뿐만 아니라 FBD와 SFC 랭귀지는 ladder logic과 structured text와 완벽하게 통합된다.  

프로세스 플랫폼은 또 공장 전반에 걸친 제어 관련 기기들과의 통신이 가능해야 한다. 로크웰 오토메이션은 FOUNDATION Fieldbus, HART, PROFIBUS와 같은 표준 방식의 필드 디바이스 네트워크를 채용하고 있다. 이 같은 네트워크는 제조업체의 전체적인 정비 관련 전략을 구축하는데 있어서 매우 중요한 역할을 한다.

John Watts는 압력전송기에서부터 모터 스타터에 이르기까지 지능형 기기 및 장비들이 점차 다양한 진단 기능을 갖추고 있다고 설명하고 있다. 이러한 진단 정보는 제조업체의 자산 관리 솔루션에 활용되어 비용을 절감할 수 있으며 이는 예측 가능한 유지보수 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다.

예를 들어, 프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처의 자산 관리 기능은 프로세스 현장 디바이스에서부터 모터 제어 센터에 이르기까지 넓은 범위를 관리한다. 이는 실시간 확인 기능, 운전자 감시 기능 뿐 아니라 통합 진단기능, 디바이스 설정 및 측정 기능을 포함하고 있다. John Watts는 “이 같은 기계와 장비를 통합 아키텍처로 연결하면 사용자는 좀 더 효율적인 유지보수를 위한 정보 활용이 가능해 진다”고 말했다.

알람 및 event 관리 기능 및 중복 설정 기능 등이 연속적인 프로세스 시스템에 있어서 매우 중요한 요소이기 때문에, 로크웰 오토메이션은 각각의 시스템에 대한 솔루션을 제공한다. John Watts는 프로세스가 제대로 제어되지 않을 경우 생산의 관점에서 볼 때 비용이 많이 발생 할 뿐 아니라 매우 위험하다고 말했다. 컨트롤러 기반의 알람 시스템은 보다 안전하고 향상된 프로세스 제어를 위한 정확한 진단과 시간 기록 기능을 제공하고 있으며 근본적인 원인 분석 기능 또한 제공하고 있다.

나아가 통합 아키텍처는 컨트롤러 및 전원 공급, 시스템 서버, 통신 네트워크 구조에 대해 중복 설정 기능을 제공한다.  또한, I/O 단계의 중복 설정이 필요한 중요한 시스템에 대해서도 로크웰 오토메이션만의 솔루션이 있다. 중복 설정 기능 뿐 아니라  ControlLogix는 TUV 인증을 획득한 제품으로, SIL 2 공정 안전 시스템에도 적용 될 수 있다. 로크웰 오토메이션은 작년 ICS Triplex사를 인수함으로써 엄격한 기준의 SIL 3 시스템 적용도 가능하게 되었다.

프로세스 자동화에 관심이 많은 제조업체는 진화된 프로세스 제어(Advanced Process Control) 기능을 요구하기도 한다. 프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처는 다양한 범위에 걸친 기능과 툴을 갖추고 있어 제조업체들은  다양한 변수를 확인하고 결과에 미치는 영향을 조정하여 원하는 시스템을 만들어 낸다. 이와 관련된 기능과 툴로는 모델 예측 제어, 다이나믹 시뮬레이션 및 모델 분석, 실시간 시스템 조정 기능이 있다. 그 외에도  fuzzy logic 및 제어, 추가 명령, 루프(loop) 최적화 기능 등이 있다. 

성공을 위한 전략

로크웰 오토메이션은 프로세스 제조공장 분야에 있어서 매우 강한 입지를 가지고 있다. 고객에게 세계 최고의 프로세스 제어 솔루션을 제공하기 위해 세계 최고의 프로세스 기술을 확보하고 있는 회사와 파트너 관계를 맺거나 지속적으로 투자하고 있다. 

예를 들어, 2004년 로크웰 오토메이션은 계측 장비 및 자동화 솔루션 업계의 리더인 Endress Hauser와 협력관계를 체결하여 프로세스 제조업체에 다양한 계측 자동화 및 정보 솔루션을 제공하기 시작했다. 이 제휴의 목적은 제조업체의 통합 비용과 리스크를 줄이고 시스템 운영 및 유지보수 효율과 공장 자산 활용도를 최적화하는 것이다. Endress Hauser와 로크웰 오토메이션은 기술 개발 및 통합 자산 관리 시스템 및 협력 기술 서비스 등에 대한 협력 서비스를 통해 그 협력 관계를 더 발전시키고 있다. 

2006년 10월, 로크웰 오토메이션은 OSIsoft Inc.사와 OSIsoft 기술 라이센스 계약을 맺었다. 이 합의에 따라, 로크웰 오토메이션은 OSIsoft PI System과 관련 제품을 정보 시스템에 활용하여 통합 아키텍처와 함께 통합 서비스를 제공하고 있다.

Watts 과장은 OSIsoft 기술을 통해 제조업체는 생산 관련 데이터를 실시간으로 수집할 수 있고 보고서도 자동 작성 가능하게 된다고 말한다. 제조업체는 공장 현장에 대한 정보를 더 많이 효과적으로 수집함으로써 공정 관련 다양한 변수의 파악과 조정을 통해 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.  뿐만 아니라, 데이터 수집 및 보고서 작성이 자동으로 진행되기 때문에 인력 소모가 없고 그만큼 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

2007년 7월, 로크웰 오토메이션은 Industrial Control Services Group Ltd.사를 인수했다. Industrial Control Services Group Ltd.사는 ICS Triplex라는 이름으로 사업을 하고 있으며, 이 회사는 로크웰 오토메이션의 자회사로서 석유 및 가스의 탐사 및 생산, 운송, 정제  뿐만 아니라, 화학 분야 및 반전 관련 분야에서 필요로 하는 엄격한 기준의 공정 안전 시스템에 대한 고급 기능의 제품 및 시스템의 개발 및 생산, 정비 사업을 이어가고 있다.

차별화된 솔루션

John Watts 과장은 프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처는 타사가 줄 수 없는 차별화된 기능을 제공한다고 소개한다. 가장 명확한 차이점으로 공장 전 분야에 걸친 제어 기능화 정보시스템을 갖춘 아키텍처를 들 수 있다.

프로세스 제어 솔루션 관점에서 봤을 때, 통합 아키텍처만의 확장성을 통해 제조업체는 작은 규모의 시스템에서 시작하여 필요에 따라 큰 규모의 시스템으로 쉽게 확장 가능하다.  이 같은 기능은 맞춤형 제어 솔루션을 제공해야 하는 OEM(장비제작업체)과 프로세스 중심의 제조업체에게 있어 매우 중요하다. 이들이 제작하는 장비 대부분은 전체 공장 제어 시스템을 긴밀하게 통합 할 수 있어야 하기 때문이다. 통합 아키텍처는 단일 제어기와 관련 입출력 I/O, 워크스테이션에서부터 수 천, 수 만개의 I/O 포인트와 다수의 서버, 제어기까지 다양한 범위의 시스템을 관리 할 수 있다. 

뿐만 아니라, 통합 아키텍처는 공장 전체의 제어 시스템을 완벽하게 통합할 수 있다. 통합 아키텍처는 모든 제어 시스템 및 생산 시스템에 대해 공통의 플랫폼 및 개발 시스템을 사용하기 때문에, 제조업체는 연속 공정 및 batch 공정을 운용할 수 있을 뿐만 아니라, 분산 제어, 드라이브 제어, 모션 제어, 안전 제어를 연결할 수 있다.

프로세스 제어를 위한 통합 아키텍처는 정보를 효율적으로 활용 할 수 있는 플랫폼으로, 제어 시스템에서 IT 시스템에까지 실시간 보고 기능으로 연결되어 있다. 뿐만 아니라 HMI(Human Machine Interface)  및 사업 관리 시스템, 공급 체인망 시스템을 연결해 준다. 이 기능을 통해 생산직 직원과 사무 관리자 모두 보다 더 정확한 공장 운영 관련 정보를 얻을 수 있다.

John Watts 는 로크웰 오토메이션이 다양한 제품과 서비스, 전략을 바탕으로 종합적인 프로세스 제어 솔루션을 제공할 수 있다고 설명했다. 그는 또 “프로세스를 위한 통합 아키텍처는 DCS의 단일 데이터베이스 컨셉에서 공장 생산 전반에 걸친 연속제어, 배치 제어, 분산 제어, 모션 제어, 안전제어 등 모든 제어 어플리케이션을 하나의 데이터베이스로 관리 할 수 있다”고 설명했다.

계속해서 John Watts는 “하나의 플랫폼으로 공장 전체를 제어할 수 있도록 하는 것은 로크웰 오토메이션만의 기술이다. 이 기능을 통해 고객은 전체 시스템 운용에 드는 비용을 줄일 수 있고, 실질적인 정보 플랫폼을 통해 실시간 정보 수집과 의사결정이 가능해 진다. 또한 생산성, 품질, 시장 출시까지의 시간, 효율성이 향상되며 국제적인 표준에 부합하는 제품 생산이 가능하다”고 설명했다.

프로세스를 위한 통합 아키텍처는 50 I/O포이트 이하에서 50,000 I/O포인트 이상에 이르기까지의 다양한 크기의 시스템에 대해 중복 설정 기능을 갖고있다.

제조업체는 공장전체에서 벌어지고 있는 상황에 대한 정보를 실시간으로 얻을 수 있게 되어 이를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

기업 전체 시스템으로의 연결

프로세스 제어 정보 시스템을 위한 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처는 공장 현장에서 기업 전체에 이르기까지 제조업자에게 공장 현장과 생산 정보, 그리고 더 나은 관리와 의사 결정에 도움이 되는 시스템을 제공한다.  프로세스 어플리케이션에는 다음과 같은 모듈이 있다.

● FactoryTalk Batch - 효율적이고 예측 가능한 Batch 처리 및 batch 간 일관성 관리가 가능하며 batch 수행 중 이벤트 생성이 가능하다. 또한 batch 공정 관리를 통해 유사한 절차의 프로세스 간에 코드, 방법, 단계 및 로직을 재사용 할 수 있다. FactoryTalk Batch는 각 batch 자동화와 프로세스 관리를 통합하여 가장 효과적인 batch 관리 소프트웨어를 제공한다. 

● FactoryTalk Historian - 공장 관리자 및 기업 관리자가 실시간으로 데이터에 접속할 수 있도록 한다.  이 소프트웨어는 시간 기록이 되어 있는 데이터를 수집하여 공장 내의 다양한 공정 및 기업 내의 다양한 시스템에 대해 다양한 계산 및 예측, 통계 작성, 품질 관리 등에 사용할 수 있도록 한다. 

● FactoryTalk AssetCentre - 공장 및 공정 자동화 생산 환경을 중앙 방식으로 안전하게 관리할 수 있는 기능이 포함되어 있다. 이 제품을 통해, 제조 회사는 제어 시스템으로의 접속을 통제할 수 있고, 사용자의 활동을 추적할 수 있으며, 자산 설정 파일을 관리할 수 있고, 프로세스 장비를 설정할 수 있으며, 작동 자산 설정의 백업 및 복구 등이 가능하다.

● FactoryTalk View Suite - HMI (human-machine interface) 시스템 개발 및 교육에 드는 시간을 단축할 수 있도록 보편적인 외관 및 디자인으로 설계되어 있다.