Industry 4.0 시대에서 제조 현장의 디지털화로 인해 센서/액추에이터 레벨에서 기업 관리 레벨까지 자동화 피라미드 레벨 간의 정보 교환의 필요성이 증가하고 있습니다. 센서는 자동화 기술의 눈과 귀이며 센서가 없으면 레벨 간의 정보 흐름을 위한 데이터를 얻을 수 없습니다. 센서는 시스템의 활동 무대에 있으며 최신 생산 공정을 구현의 기본이 되는 소중한 정보를 제공합니다. 결국 이를 통해 스마트 유지 보수 개념을 실현할 수 있습니다. 또한 생산 폐기를 방지하고 시스템 가동 시간이 늘어납니다.
이러한 디지털화는 센서 자체에서 시작됩니다. 디지털화를 위해서는 실제 데이터로 장비 모델을 강화하고 장비 및 생산 상태를 명확하게 파악하는 지능형 센서가 필요합니다. 자동화의 "눈과 귀"에 해당하는 센서는 기본 기능을 넘어서는 추가 정보를 제공합니다. 사용 수명에 대한 데이터 외에도 부하 레벨과 온도, 오염 또는 대상과의 정렬 품질과 같은 손상 감지 환경 정보를 제공합니다.
단일 센서 - 여러 센서 기능 제공
아래 그림 속 광전 센서에는 다양한 기능들이 있습니다. 해당 센서는 스위칭 신호와 IO-Link를 함께 사용하여 센서 상태나 현재 주변 환경 조건에 대한 중요한 정보를 제공합니다. 다기능 센서는 적색광을 사용하며 4가지 센서 모드 (배경 차단, energy diffuse, 역반사 또는 관통 빔 센서) 중에서 선택이 가능합니다. 이 4가지 감지 원리는 시중에 출시된 모든 광전 센서에 일반적인 기능이며 무수한 산업 어플리케이션에서 성능이 입증되었습니다. 제조 공정에서 센서 조건을 언제든지 바로 변경할 수 있기 때문에 생산 현장에 유연성을 제공합니다. 계속해서 변하는 작동 조건에도 다른 대상 물체를 항상 안정적으로 감지할 수 있습니다. 재고도 간소화됩니다. 4가지의 센서들 대신 하나의 센서만 재고로 준비하면 됩니다. IO-Link로 매개변수 설정을 언제든지 업데이트 할 수 있기 때문에 센서 교체가 쉽고 간편합니다. 지능형 센서는 IO-Link로 구성할 수 있으므로 컨트롤러를 통해 원격 티칭을 시작할 수 있습니다.
진단 - 스마트 & 효과적
새 진단 기능도 지능형 센서의 주요 기능입니다. 여기에서 생성된 추가 센서 데이터를 통해 지능형 유지 보수 개념을 실현하면 시스템 가동 시간을 크게 늘릴 수 있습니다. 작동 시간 카운터는 예측 유지 보수를 위한 중요한 보조 도구로 내장되기도 합니다
발광 값은 주변 조건이 센서를 오염시키는 경우와 같이 여러 사례에서 매우 유용합니다. 이러한 값은 동향 분석에 사용할 원시 데이터 (raw data) 로 IO-Link를 통해 사용할 수 있습니다. 이에 대한 좋은 예는 자동차 타이어 생산입니다. 새롭게 가황 처리된 타이어의 운반 라인이 센서 오염으로 인해 갑자기 멈추면 타이어끼리 서로 부딪치면서 아직 부드러운 타이어가 변형되어 많은 비용을 들여 폐기하게 됩니다. 이렇게 되면 운반 라인이 정리될 때까지 생산도 중단됩니다. 최악의 경우 약속한 배송 수량을 맞추지 못할 수도 있습니다. 해당 진단 가능성을 제공하는 스마트 센서는 이러한 경우를 신속하게 비용을 줄여줍니다. 발광 값으로 공장 운영자는 센서 오염 정도를 파악하여 비용이 드는 생산 중단이 발생하기 전에 세척 조치를 시작할 수 있습니다.
마찬가지로, light remission value 을 통해 센서 신호 품질을 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 장비가 진동이나 기타 외부 영향으로 점차 기계적 정렬 불량 문제가 발생할 것입니다. 그 결과 시간이 지나면서, 신호 품질이 떨어지고 물체 감지의 신뢰성과 정확성도 감소합니다. 지금까지는 이렇게 서서히 진행되는 품질 저하를 인지하거나 평가하는 방법이 없었습니다. 임계값이 미리 설정된 센서를 사용하면 받은 빛의 양이 부족한 시기를 알 수 있지만 미가공 데이터에서 동향을 파악하고 감지 확실성의 양적 질적 평가를 수행할 수는 없습니다
운영 안정성 측면에서, 지능형 센서는 더 많은 장점을 갖고 있습니다. 광전 센서는 송신기 LED 출력을 직접 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 LED 노후화로 인해 발생되는 중요한 작동 조건을 조기에 인지하여 대응할 수 있습니다. 같은 방법으로, 센서 내부 운도 및 공급 전압도 모니터링합니다. 두 매개변수 모두 센서 부하 상태와 결함 위험에 대한 명확한 정보를 제공합니다.
유연성 & 지능화
자동화의 증가로 인해 공장 시스템에는 점점 더 많은 센서와 장치가 사용되고 있습니다. 이와 함께 필드버스 노드와 컨트롤러로 관리해야 하는 전송되는 데이터의 양도 증가합니다. 여기서 지능형 센서는 호스트 컨트롤러를 지원하는 큰 잠재력을 가지고 있고 동시에 필드버스의 데이터 트래픽도 감소합니다. 사전에 센서에서 감지 신호를 바로 처리하는 것은 뚜렷한 개선 사항입니다. 자유롭게 구성 가능한 계산 기능은 다양한 사례에서 여러 계산 및 재설정 옵션을 제공합니다. 계산된 신호는 센서에서 직접 평가되며 신호 자체를 컨트롤러로 전달할 필요가 없습니다. 대신, 센서는 상태 신호(예: 이전에 구성된 한도 값 중 하나에 도달함)를 제공합니다. 이 모든 것이 센서에서 바로 처리되기 때문에 IO-Link 데이터 전송 속도에 상관없이 공장을 빠르게 실행할 수 있습니다.
Industry 4.0 의 장점
인더스트리 4.0과 IoT의 시대에서는 지능형 센서의 중요성이 증가하고 있습니다. 이러한 기능을 통해 장비와 기계를 전보다 훨씬 더 유연하게 사용할 수 있기 때문에 이러한 센서에 대한 최종 사용자의 수요가 많습니다. 동시에 가동 중단과 생산 폐기를 방지하는 측면에서 최종 사용자에게 큰 장점이 됩니다. 지능형 센서를 사용하면 지능형 생산 시스템을 구현할 수 있고 이 센서에서 제공되는 데이터를 통해 이러한 시스템을 지능적으로 제어할 수 있습니다. 모든 지능형 구성 요소가 결합되어 공장에 있는 모든 기계를 효율적으로 활용하고 기존 자원을 더 잘 사용할 수 있습니다. 인더스트리 4.0과 IoT 솔루션 도임이 늘어감에 따라 데이터 제공자인 지능형 센서에 대한 수요도 계속 늘고 있습니다. 앞으로 지능형 센서는 최신 자동 조절 시스템에서 영구적인 필수 구성 요소가 될 것이며 모든 센서 포트폴리오에서 확실한 위치를 차지할 것입니다.
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