트레일링 케이블이 없는 전기 도금

 
BIA - 플라스틱 및 전기 도금 엔지니어링

지멘스

플라스틱 부품의 전기 도금 산업에서 생산성과 품질을 동시에 향상시키려면 혁신적인 아이디어는 물론 완전히 새로운 기술을 도입할 결단력이 필요하다. 본 사례는 IWALN과 Profisafe를 조합하면 전기 도금 플랜트의 현수식 모노레일에서 잦은 유지보수가 필요했던 트레일링 케이블을 완전히 제거할 수 있다는 사실을 보여준다.

독일 졸링겐(Solingen)에 위치한 BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH & Co. KG는 증가하는 수요와 기술 요구사항에 대응해야 하는 시장에서 입지를 강화하기 위해 끊임없이 혁신을 시도하고 있다. BIA는 백라이트 크롬 컴포넌트용 조명 설계 특허를 보유한 중견기업이다. BIA는 완전히 새로운 전기 도금 적용 분야를 개척했을 뿐 아니라 혁신적인 생산 기술, 더 정확히 말하면 혁신적인 자동화 및 물류 솔루션 개발을 위해 지속적인 투자를 해왔다. 자매회사인 DHR Forst 및 Biacchessi와 함께 BIA는 최고 수준의 요구사항을 충족하는 전기 도금 제품을 공급한다. 독일의 3개 사업장에 총 700명의 직원이 있으며 이 중 600명이 졸링겐 사업장에서 근무하고 있다. BIA의 사내 생산 공정은 부품 설계부터 공구 제작과 사출 성형을거쳐 전기 도금 JIT(just-in-time) 제조까지 여러 단계로 구성되어 있다. BIA의 주 고객은 자동차산업용 시스템 공급업체이다.

‘블랙 채널’ 이 핵심
BIA는 55명의 직원을 보유하고 독일 아헨 (Aachen)에 위치한 세계적인 전기 도금 및 표면 기술 자동화 전문기업인 Aucos Elektronische Gerate GmbH와 협력하여 2007년 말에 신규 생산 라인을 계획, 건설 및 시운전했다. 이 생산 라인이 특별한 이유는 전기 도금 탱크 위의 현수식 모노레일 트랙을 일반적인 트레일링 케이블이나 Armored Wire Cable로 구동하지 않기 때문이다. 케이블로 구동하는 대신 트랙은 제어 시스템과 무선으로 통신을 한다. 또한 모든 안전 관련 정보와 제어 데이터를 ‘블랙 채널`이라는 단일 매체에서, 다시 말해 산업용 무선 LAN(IWLAN)을 통해 Profisafe에서 전송하기 때문에 운영 신뢰성도 향상된다.

필요한 자동화 기술은 모두 지멘스 포트폴리오를 사용했다. 특히 고속 로밍(Rapid Roaming)이 가능한 Scalance 액세스 포인트와 트랙을 따라 전자기장을 제어하는 RCoax  케이블을 사용한 점은 주목할 만하다. BIA의 CEO Jorg Puttbach는 “복잡한 트레일링 케이블 문제를 해결하기 위해 오랫동안 고민했습니다. 케이블에 오염물과 먼지가 쌓여 결국에는 탱크에도 영향을 줍니다. 트롤리 속도가 빨라지면 케이블에 가해지는 기계 응력도 커집니다. 예방 유지보수를 아무리 철저히 해도 케이블이 끊어지고 생산이 중단되는 걸 막을 수가 없습니다"라고 말한다.
 
공중에서 해결책 발견
오랜 숙고 끝에 BIA는 새 설비에 트레일링 케이블  신 당시로서는 유일한 대안이었던 무선 기반 비접촉식 솔루션을 설치하자는 의견을  놓았다. 문제는 산업 환경에  적합한 무선 솔루션을 찾는 것이었다. 사무실에서 사용하는 WLAN 애플리케이션과 달리 산업 환경에서는 예측 가능한 전송 속도로 정시성을 요하는 데이터를 주기적으로 전송할 수 있고 비상 정지 회로의 신뢰성 있는 작동을 보장하는 무선 솔루션이 필요하다. 이런 요구사항을 충족한 것이 바로 IWLAN을 통한 Profisafe와 프로피넷이었다.

Aucos 프로젝트를 지휘한 Peter Kessels는 “전 세계 어디에서도 전기 도금 산업에 이 조합을 사용한 선례가 없습니다. 신뢰성과 가용성을 향상시키면서 안전을 위협하지 않고 이 새로운 개념을 구현하는 것이 과제였습니다. 다시 말해 무엇보다 현수식 모노레일 경로를 따라 표준 및 안전 관련 통신을 보장하도록 데이터 전송 성능이 우수하되 서로 완벽하게 조합이 가능한 시스템 컴포넌트를 찾아야만 했습니다"라고 말한다.
 
무선 필드 제어
Aucos는 S7-317F PN/DP CPU가 탑재되고 Aucos 자체 제어 시스템과 프로피넷 연결이 가능한 고장안전 Simatic S7-300을 선택했다. 시스템 연결에는 Scalance X208 스위치를 사용했다. 이 스위치는 전기 포트 8개를 포함하고 필드에 분산된 Scalance W788-2 RR 액세스 포인트 4개와 통신이 가능하다. 액세스 포인트 연결을 위해 빈 공간에 전방향 무선 네트워크를 구축하는 대신 RCoax 케이블을 사용했다. 이 케이블은 원하는 대로 계획 및 모니터링이 가능한 4개의 트랙을 따라 균일한 전파 강도를 형성한다.

현수식 모노레일의 각 트롤리에서 마주 보는 말단에는 지향성 송수신 안테나 ANT 792-4DN을 설치했다. RCoax 케이블을 따라 설치된 이 안테나는 최적의 통신 조건을 만든다. 차량 스위치 박스에서는 각 안테나를 IWLAN PB Link PN I/O와 연결했다. 이 I/O는 프로피버스 신호와 안전 신호를 전달한다. 현수식 모노레일 트롤리의 고장안전 신호 모듈, 모터 스타터 및 주파수 컨버터는 초소형 공간 절약형 설계가 특징인 Simatic ET 200S 분산 I/O 시스템이 제공한다.