인더스트리 4.0의 시대와 함께 생산이 디지털화되면서 센서/액추에이터부터 기업 관리에 이르는 다양한 수준에서 정보 교환의 필요성이 증대되고 있습니다. 센서는 자동화 기술의 눈과 귀 역할을 하며, 센서가 없다면 그러한 정보의 흐름을 가능하게 하는 데이터도 존재하지 않을 것입니다. 센서는 시스템의 수족으로서 첨단 생산 공정 시행의 기초가 되는 귀중한 정보를 제공합니다. 이로써 스마트 유지보수/수리 컨셉트를 실현하여 제품이 폐기되는 상황을 방지하고 시스템의 가동 시간을 늘릴 수 있습니다.
디지털화의 시작은 센서 그 자체입니다. 디지털화를 위해서는 실제 데이터를 이용해 장비를 스마트하게 만들어 주고 장비 및 생산 현황에 대해 보다 명확하게 파악할 수 있도록 도와주는 지능형 센서가 필요합니다. 뿐만 아니라 센서는 자신의 주된 기능, 즉 자동화의 눈과 귀 역할을 하는 것 외에도 추가적인 정보를 제공해줍니다. 사용 수명에 관한 데이터 외에도 부하 수준, 손상 감지, 온도나 오염 등의 환경 정보, 작업물과의 정렬 여부 등에 대한 데이터도 필요하기 때문입니다.
하나의 센서로 여러 기능을
이 광전센서는 여러가지 이점을 제공합니다. 스위칭 신호와 더불어 IO-Link를 사용해 센서 상태 또는 현재 주변 환경에 관한 중요한 정보를 제공해줍니다. 이 다재다능한 센서는 적색광을 사용하며 배경 억제, 에너지 분산, 역반사, 빔 투과 센서의 4가지 센서 모드를 선택할 수 있습니다. 이러한 4가지 감지 원리는 전세계의 다양한 광전 센서에서 널리 사용되고 있으며 수없이 많은 산업 현장에 적용되어 검증된 기술입니다. 생산 현장에서 이 센서를 사용하면 유연성을 한층 개선할 수 있습니다. 작동 중을 포함해 언제든 센서 모드를 변경할 수 있기 때문입니다. 변화하는 운영 조건 속에서도 매우 다양한 사물을 높은 신뢰도로 감지할 수 있습니다. 재고 관리도 단순화됩니다. 4가지 장치를 모두 보유하는 대신 하나만 보관하면 되기 때문입니다. 언제든 IO-Link를 통해 파라미터 설정을 불러오거나 업데이트할 수 있어 센서 교체 과정도 매우 쉽고 간편합니다. 지능형 센서는 IO-Link와 함께 사용할 수 있는 이상적인 조합이며, 데이터 보존 기능을 갖추고 있어 번거로운 수동 설정이 필요 없습니다. 모든 센서 기능은 IO-Link를 통해 설정할 수 있기 때문에 제어부에서 원격으로 설정을 변경하는 것도 가능합니다.
스마트하고 효과적인 진단
새로운 진단 기능은 지능형 센서의 핵심 특징 중 하나입니다. 센서가 추가로 생성하는 데이터를 이용해 지능형 유지보수 컨셉트를 실현함으로써 시스템 가동 시간을 현저히 늘릴 수 있습니다. 예측 유지보수를 위해 작동 시간 카운터를 포함시켜 구성하는 경우가 많습니다.
빛 발광수치는 주변 환경으로 인해 센서 오염이 심해지는 경우와 같은 다양한 상황에서 매우 큰 도움이 됩니다. 이러한 값은 IO-Link를 통해 확인할 수 있으며, 원본 데이터를 이용해 추세 분석이 가능합니다. 자동차 타이어 생산 현장의 예를 들어 보겠습니다. 가황 처리를 막 마친 타이어의 운반 라인이 오염된 센서로 인해 갑작스럽게 정지하는 경우 타이어가 서로 부딪히게 되고, 아직 부드러운 상태의 타이어들이 서로 닿아 변형되면서 많은 타이어를 폐기해야 하는 값비싼 결과를 초래할 수 있습니다. 또한 운반 라인을 치울 때까지 생산이 중단되며, 최악의 경우에는 약속한 납기를 맞추지 못할 가능성도 있습니다. 진단 기능을 제공하는 스마트 센서는 이러한 경우 제 몫을 톡톡히 해냅니다. 공장 운영자는 빛 발광수치를 바탕으로 센서의 오염 정도를 파악해 생산이 중단되기 전에 청소를 실시할지 여부를 판단할 수 있습니다.
빛 발광수치는 마찬가지 방식으로 센서 신호의 질을 지속적으로 모니터링 할 수 있게 해줍니다. 장비는 진동을 비롯한 외부 영향에 노출되기 마련이며, 이에 따라 점차적으로 기계적인 정렬이 틀어지게 됩니다. 그 결과 신호이 질이 점점 떨어지게 되고, 이에 따라 사물 감지의 신뢰도와 정밀도도 감소합니다. 지금까지는 이러한 열화를 인지하고 평가할 수 있는 방법이 존재하지 않았습니다. 임계값이 사전 설정된 센서는 수신된 광량이 충분하지 않지만 원본 데이터로부터 추세를 파악할 수 없고 감지 정확도의 정성적, 정량적 평가를 실시할 수 없는 경우 사용자에게 이를 알려줍니다.
지능형 센서는 운영 안정성 측면에서도 중요한 역할을 합니다. 광전 센서를 이용해 이미터 LED의 출력을 직접적으로 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 LED 노화에 의해 유발되는 주요 작동 문제를 인지하고 조기에 대응할 수 있습니다. 마찬가지로, 센서를 이용해 내부 온도와 공급 전압을 모니터링할 수 있습니다. 두 가지 파라미터 모두 센서의 부하 조건 및 그로 인한 고장 위험에 관한 확실한 정보를 제공합니다.
유연하고 똑똑한 센서
공장에서 점점 더 많은 센서와 기기를 사용해 자동화가 진행되고 있습니다. 이와 더불어 필드버스 노드와 제어부에서 관리해야 하는 데이터의 양도 늘어나고 있습니다. 이러한 측면에서 지능형 센서는 호스트 컨트롤러의 부담을 더는 동시에 필드버스의 데이터 트래픽을 감소시킬 수 있는 가능성을 제공합니다. 센서 자체에서 감지 신호를 사전 처리함으로써 상당한 개선을 실현할 수 있습니다. 자유롭게 설정이 가능한 계수 기능으로 다양한 용도에 맞는 카운터 및 재설정 옵션을 제공합니다. 데이터를 컨트롤러에 보낼 필요 없이 카운터의 펄스를 센서에서 직접 평가하고, 사전에 설정된 한도에 도달하는 경우와 같은 상태 신호만을 전송합니다. 이러한 작업은 센서에서 직접적으로 이루어지기 때문에 IO-Link의 데이터 전송 속도와 무관하게 빠른 처리가 가능합니다.
인더스트리 4.0의 이점
인더스트리 4.0과 IoT의 시대에 지능형 센서의 중요성이 점점 강조되고 있습니다. 지능형 센서에 대한 사용자의 수요가 계속해서 증가하고 있는데, 센서의 다양한 기능을 이용해 장비와 기기를 더욱 유연하게 활용할 수 있기 때문입니다. 그와 동시에 가동 중단과 제품 폐기 방지 측면에서도 엄청난 이점을 제공합니다. 지능형 센서를 이용해 지능형 생산 시스템을 구현할 수 있으며, 지능형 센서가 제공하는 데이터를 활용해 시스템을 지능적으로 제어할 수 있습니다. 지능형 구성요소와의 상호작용을 통해 공장의 모든 기계를 보다 효율적으로 활용할 수 있고, 기존 자원의 활용도를 개선할 수 있습니다. 인더스트리 4.0과 IoT 솔루션이 확산됨에 따라 데이터 공급원으로서 지능형 센서에 대한 수요는 계속해서 증가할 것입니다. 향후 지능형 센서는 첨단 자기 조정 시스템의 필수 불가결한 구성요소가 될 것이며, 따라서 모든 센서 포트폴리오에서 빼놓을 수 없는 요소가 될 것입니다.
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