상태 모니터링은 매우 복잡하고 대규모 투자가 필요한 작업으로 여겨지곤 합니다. 하지만 발루프의 IO-Link와 함께 라면 그렇지 않습니다. 오늘의 주제는 IO-Link를 통해 기계 제어 시스템으로부터 독립적인 모니터링 네트워크를 손쉽게 설정하는 방법입니다. 이를 통해 상태 모니터링에 관한 기초적인 내용들을 이해할 수 있습니다.
기본적인 상태 모니터링 시스템을 구축하는 방법에 대해 이야기하기 전에 상태 모니터링이 무엇인지, 어떤 방식으로 작동하는지에 관해 설명하여 드립니다.
쉽게 이해할 수 있는 상태 모니터링(condition monitoring)의 일반적 정의는 독일어로 된 온라인 용어 사전인 전자공학 개론(Elektronik Kompendium)에서 찾아볼 수 있습니다.
“상태 모니터링은 공정의 상태를 지속적으로 관찰하는 것 또는 상태 지향적 유지보수를 의미합니다. 그 목표는 기계와 공정의 현황을 지속적으로 기록, 전송, 평가하는 것입니다. 데이터는 지속적으로 생성, 처리, 전송된다. 대규모 상태 모니터링 시스템(CMS)에서 데이터는 반드시 포괄적으로 전송, 통합되어야 하며, 이에 대응하는 대역폭(bandwidth)이 필요합니다.”
플랜트 메인테넌스(Plant Maintenance)에서는 영문 자료를 제공하고 있습니다.
대량의 데이터를 전송하는 일은 혁신적인 해결책을 필요로 하는 과제입니다. 이와 관련하여 독일에서 향후 수 년에 걸쳐 (특히) 산업용 사물 인터넷(Industrial Internet of Things, IIOT)을 위해 구축될 예정인 새로운 5G 네트워크는 매우 큰 잠재력을 지니고 있으며, 이 사업의 진행상황을 관심있게 지켜보고 있습니다. 하지만 지금은 일단 오늘의 주제에 집중하도록 하겠습니다.
기존의 기계 및 공장 점검(inspection)은 일정 간격을 두고 이루어집니다. 즉, (아직) 필요하지 않을 때에도 점검이 이루어질 수 있다는 것을 의미합니다. 반대로 점검이 필요하지만 공장의 상태에 관한 지식의 부족으로 인해 점검이 이루어지지 않는 경우도 있습니다. 이러한 방식으로는 장기적인 변화 또는 단기적이거나 일시적인 사건을 기록할 수 없습니다.
반면 상태 모니터링은 상태 정보를 지속적, 실시간으로 포착합니다. 이로써 장기적인 변화는 물론 갑작스럽거나 일시적인 상태 변화까지 완전하게 기록, 문서화가 가능합니다. 또한 발생할 수 있는 고장을 조기에 포착함으로써 장기적인 시스템 고장과 대비해 비용을 절감할 수 있습니다.
상태 모니터링의 기본적인 파라미터는 온도, 진동, 위치, 높이, 습도, 빈도입니다.
상태 모니터링은 공장의 상태를 상시로 관찰함으로써 공장이 운영되는 동안 유지보수를 가능하게 합니다. 또한 가동 중단 시간을 최소화하고 보다 집중적으로 인력을 배치해 비용을 현저히 절감할 수 있습니다.
CMS(Condition Monitoring System)를 구축하는 방법은 여러가지입니다. CMS 솔루션은 크게 시스템 또는 제조사와 연결된 독점 솔루션과 오픈소스 솔루션으로 구분해 볼 수 있습니다. 오픈소스를 이용하면 다양한 공급업체의 하드웨어와 소프트웨어를 조합할 수 있습니다. 오픈소스 솔루션의 장점은 확장 가능성, 다양한 제조사와 부품 선택, 적은 라이센스 비용입니다. IO-Link의 통신 표준은 오픈 소스 솔루션을 지원합니다. IO-Link를 이용하면 다양한 공정 데이터를 센서 수준에서 제어 시스템 수준으로 전송할 수 있습니다.
다음과 같은 구성요소들을 보면 산업용 CMS를 구축하는 것이 얼마나 쉬운지 이해할 수 있습니다. 핵심적인 구성요소는 기계 제어 계통으로부터 독립적인 모니터링 네트워크를 설정하는 데 사용되는IO-Link 마스터입니다. IO-Link는 현장에서 사용자가 선택하는 게이트웨이로 데이터를 전달해 안정적인 상태 모니터링을 가능하게 해줍니다. 추가로 지능형 센서를 사용한다면 연속 진단을 통해 보다 상세한 결과를 얻을 수 있습니다.
전원 공급장치
센서
필드버스 모듈
게이트웨이-하드웨어
데이터 획득 및 시각화
스택 라이트 (하드웨어)
발루프는 상태 모니터링을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 도와주는 비디오도 제공합니다. 영상은 IO-Link 구성요소와 윈도우 기반 컴퓨터의 엑셀을 이용해 매우 간단하게 연속 상태 모니터링 설정을 할 수 있다는 점을 보여줍니다. 프로그래밍 지식은 필요하지 않습니다.
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