Beckhoff, TwinSAFE: 새로운 세대의 안전 제어 장치 모든 수준에서의 모듈성과 확장성 최교식 기자입력 2019-04-18 09:04:48

새로운 세대의 안전 제어 장치로 기계 설계가 훨씬 더 모듈화되고 유연해질 수 있다(사진. Beckhoff).

 

저자 : Dr. Martin Fruchtl, Safety Technology, Beckhoff

 

새로운 세대의 안전 제어 장치의 도입으로, Beckhoff는 TwinSAFE 시스템 내의 모듈화 개념을 고수하면서 안전 기술의 새로운 시대로 접어들었다. 새로운 기능에는 안전 프로젝트 수준에 대한 고도로 세분화되고 유연한 모듈성 및 확장성을 위한 기능이 포함되므로 각각의 안전 요구사항에 따라 각 솔루션을 최적으로 조정할 수 있다. 또한 모든 새로운 I/O 모듈은 이제 고객별 안전 프로젝트를 직접 실행할 수 있다. 이러한 방법으로 전체 안전 애플리케이션의 제어가 여러 장치에 분산될 수 있다.

 

모듈성, 확장성, 개방성 및 적응성에 대한 요구는 안전 기술을 포함한 자동화 기술의 모든 분야에서 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 고객들은 소형 맞춤형 기계에서 복잡한 대규모 시스템에 이르는 모든 유형의 애플리케이션에 대해 개별화된 솔루션을 요구한다. 이러한 측면을 정확하게 다루면서, Beckhoff는 EL6910 TwinSAFE Logic Terminal과 그 파생 모델을 제공하며, 차세대 안전 제어 기술의 기초를 다진다.

 

이러한 새로운 안전 제어 장치로, TwinSAFE 시스템은 로컬 입력과 출력을 가진 저가 독립형 솔루션으로부터 분산된 I/O 모듈을 가진 중앙 집중식 안전 제어와 분산된 안전 애플리케이션을 가진 고도로 복잡한 네트워크에 이르기까지 기계 개념의 특정 요구사항에 보다 효과적으로 적응할 수 있다. 그리고 다용도 부품군은 광범위한 폼팩터, 보호 및 연결 기술을 포함하기 때문에 모든 종류의 특정 적응이 가능하다.

 

ReportTwinSAFE는 매우 유연한 안전 솔루션을 표준 제어 기술에 원활하게 통합할 수 있도록 한다(사진. Beckhoff).


안전 관리 성능을 높이는 것 외에도 Beckhoff는 처리 가능한 데이터 유형 선택 항목에 아날로그 값을 추가했다. 그 결과, 부울(Boolean) 신호 처리를 위한 친숙한 사전 인증 function block이 아날로그 값을 위한 function block으로 확장되었다. 범위는 기본적인 산술 연산(덧셈, 곱셈 등)부터 안전한 프레스 감시를 위한 복잡한 function block까지 다양하다. 안전 애플리케이션은 그래픽 편집기나 Codesys 안전 편집기를 사용하여 드래그 앤 드롭을 통해 TwinCAT 3 소프트웨어 환경에서 생성될 수 있기 때문에 개발 환경의 선택은 사용자에게 달려 있다.

 

부분적 다운로드 (Partial download)
안전 프로젝트의 가장 중요한 혁신 중 하나는 부분적 다운로드의 도입이며, 이는 현재 프로젝트가 4가지 요소로 이루어져 있다는 것을 의미한다.

 

- 로직 (logic)
- 파라미터 (parameters)
- 매핑 (mapping)
- 정보 데이터 (info data)

 

이들 각각을 안전 제어 장치로 별도로 다운로드 할 수 있다. 전체 안전 프로젝트를 위한 익숙한 체크섬과는 별도로, 이들 각 요소는 자신의 고유 체크섬을 가지며, 결국 안전 프로젝트의 출시 문서의 일부이다. 이는 프로젝트에 변경이 있을 때 유효성 확인 및 검증 프로세스에 큰 영향을 미친다. 개별 체크섬을 사용하면 안전 프로젝트의 어떤 부분이 변경되었는지 직접 문서화할 수 있다. 변경되지 않은 구성 요소의 경우 제한된 유효성 검사 및 검증 프로세스만 실행하면 된다.

 

TwinSAFE를 사용하면 모든 애플리케이션에 대해 그리고 모든 폼팩터로 그에 알맞은 안전 솔루션을 사용할 수 있다(사진. Beckhoff).


또한 사용자 권리 관리는 안전 프로젝트의 세분화에 맞게 조정되어, 예를 들어 한 명의 사용자에게 정보 데이터 구성에 대한 접근 권한만을 부여할 수 있다. 그러한 사용자는 안전프로젝트의 어떤 다른 요소도 변경할 수 없을 것이다. 이것은 원치 않거나 허가되지 않은 변경으로부터 안전 프로젝트를 보호하면서 유연하게 사용할 수 있게 한다.

 

로컬 소프트웨어 레벨에서의 모듈성 및 확장성을 위한 사용자 맞춤
기능성의 맞춤화는 신세대 안전 관리 솔루션에서 가장 중요한 혁신 중 하나이다. 프로젝트는 여전히 모듈형으로 설계될 수 있지만, 맞춤형으로 설계하면 이들 모듈 각각에 대해 다음과 같은 작동 모드 중 하나를 구성할 수 있다.


- 일시적 비활성화 (temporary deactivation)
- 영구적 비활성화 (permanent deactivation)
- 패시베이션 (passivation)


이러한 서로 다른 설정과 다양한 모듈들 사이의 인터페이스에 대한 해당 대체 값의 구성으로, 사용자들은 고도로 정교하고 모듈화되고 확장 가능한 아키텍처를 구현할 수 있다.그 이점은 단일 안전 프로젝트를 기계 시리즈 전체에 사용할 수 있다는 것이다. 소형 기계 버전에 대해서는 필요하지 않은 어떤 모듈도 간단히 비활성화할 수 있다.

 

이는 하나의 안전 프로젝트만을 적용 가능한 표준에 따라 개발, 검증 및 입증이 필요하기 때문에 엔지니어링 비용을 절감한다.

 

ReportTwinSAFE는 모든 애플리케이션 요건을 충족하는 가장 광범위한 안전 아키텍처의 구현을 가능하게 한다(사진. Beckhoff).


런타임 도중 다양한 작동 모드 간의 전환이 가능하다. Beckhoff 시스템은 이것을 위해 두가지 다른 선택사항을 제공한다. 사용자는 TwinCAT 3 개발 환경을 통해 특정 기계 요구사항에 맞춰 모듈을 조정하거나 TwinSAFE Loader tool을 사용할 수 있다. TwinSAFE Loader는 TwinCAT 3를 사용하지 않고 안전 프로젝트의 맞춤화를 가능하게 하는 command line tool이다. 이 방법으로, 예를 들어 고객별 HMI를 통해 모듈을 직접 비활성화하고 활성화할 수 있다. 한편으로는, 이것은 TwinSAFE 시스템을 고객 특유의 프로세스에 쉽게 적응하게 만든다. 반면에, 그것은 시운전 프로세스와 같은 일반적인 사용 사례를 상당히 단순화한다. 사용자 맞춤 기능을 사용하면 부분 설치의 시운전을 위해 안전 애플리케이션의 개별 모듈을 일시적으로 비활성화한 후 또다른 전체 안전 애플리케이션의 입증 및 검증을 수행할 필요 없이 이후에 다시 활성화할 수 있다.


개별 배포된 안전 애플리케이션을 통한 모듈성 및 확장성
모듈화 능력에 관해서, Beckhoff는 심지어 맞춤화를 넘어 한 걸음 더 나아가는데, 이것은 모든 새로운 안전 중심 I/O 구성 요소 또한 안전 제어 장치로 사용될 수 있기 때문이다. 그들의 커뮤니케이션 능력은 이 구성 요소들의 특별한 특징이다.

 

분산 안전 애플리케이션의 일부로서, Beckhoff의 모든 새로운 안전 중심 I/O 구성 요소도 안전 제어에 사용될 수 있다(사진. Beckhoff).


전용 컨트롤러처럼 I/O 컴포넌트에서 실행된 고객별 안전 프로젝트는 다른 안전 관련 기기와 직접 통신하고 이 데이터를 내부적으로 사전 처리할 수 있어 고도로 세분화된 기계모듈화가 가능해진다. 중앙 안전 제어 장치가 있는 경우, 누적된 데이터만 처리해야 한다. 말할 필요도 없이, 모든 관련 부품에 대한 통신 채널을 갖는 기존의 중앙집중식 안전 관리 접근 방식을 여전히 구현할 수 있다.


이러한 모든 옵션을 이용할 수 있으면, 극대화된 유연성을 가지고 안전 아키텍처를 주어진 시스템 요구 사항에 맞게 조정하고 확장할 수 있다. 솔루션은 저렴한 소형 제어 장치 (EL2911 등) 또는 독립형 솔루션(EK1960 등)에서 여러 장치에 분산된 안전 애플리케이션을 실행하는 중앙 집중식 안전 제어(EL6910 포함)를 위한 고도로 복잡한 아키텍처에 이르기까지 다양하다.

 

이를 통해 예를 들어, 드라이브별 데이터 및 입력 단자를 통해 안전 인코더에서 수집한 신호의 사전 처리를 구현하기 위해 드라이브의 안전 옵션을 사용할 수 있다.

 

TwinSAFE는 안전 애플리케이션의 다양성을 확대한다
새로운 세대의 안전 기술의 도입으로, TwinSAFE 시스템은 이제 개별 시스템 요구 사항에 따라 자유롭게 선택할 수 있는 아키텍처로 훨씬 더 광범위한 안전 애플리케이션과 사용 사례를 지원할 수 있다.

 

EK1960 TwinSAFE 소형 제어 장치를 사용하면 20개의 안전 입력과 24개의 안전 출력 (및 선택적으로 4개의 릴레이 출력)을 통합한 공간 절약형 장치를 독립형 솔루션 또는 기존의 중앙 집중식 시스템 레이아웃으로 운영할 수 있는 EtherCAT 커플러 형태로 사용할 수 있다.


새롭게 소개된 EP1957 EtherCAT Box를 사용하면, 8개의 안전 입력과 4개의 안전 출력으로 독립형 기능을 제공하는 안전 제어 장치를 현장에서 사용하기 위한 IP67 보호 장치로서 이제 처음으로 이용 가능하다. 비반응성 표준 터미널을 탑재한 안전 전위 공급 그룹(safe potential supply group)을 채용함으로써, 4개의 안전 입력과 1개의 안전 10A 출력을 가진 새로운 EL2911 EtherCAT 터미널은 최소의 안전 애플리케이션까지도 비용 효율적인 방법으로 구현하기 쉽게 한다. 전용 제어 기능을 또한 EtherCAT 터미널 또는 EtherCAT 플러그인 모듈의 형태로 필드버스 레벨에 통합할 수 있다. 또한, 모든 안전 제어 장치는 Safety-over-EtherCAT(FSoE, Fail Safe over EtherCAT) 프로토콜을 통해 신뢰성 있게 통신할 수 있다.

 

많은 요인들이 모든 요구조건에 따라 TwinSAFE 시스템을 최적화하는 것을 가능하게 한다.

 

이들은 폼팩터와 환경 조건, 콤팩트 컨트롤러에서 중앙집중식 안전 제어를 위한 기존의 접근 방식, 분산형 안전 애플리케이션에 이르는 다양한 확장 레벨, 그리고 일관된 안전 엔지니어링 옵션 측면에서 다양한 범위의 안전 중심제어 솔루션을 포함한다. 이는 또한 다양한 시스템에 쉽고 직관적으로 통합될 수 있으며, 예를 들어 변경된 요구사항을 충족하기 위해 기존 아키텍처에 아날로그 값의 안전 관련 처리 기능을 추가할 수 있다.

최교식 기자
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