소형 산업용 제어 패널의 EMI 제어 및 안전 과제 충족

산업용 네트워크 제어 패널 설계자는 점점 더 소형화되는 설치 환경에서 전자파 간섭(EMI)을 관리하고 작업자의 안전을 보장해야 하는 중대한 과제에 직면해 있습니다. 이를 위해서는 작은 설치 공간과 운영 요구 사항 및 규제 기준의 균형을 맞추기 위한 신중한 계획과 구성 요소 선택이 필요합니다.

안전은 핵심 요구 사항입니다. 그러나 제어 패널의 안전 요구 사항은 산업 네트워크 내 여러 위치에 따라 다를 수 있습니다. 안전한 장소에 비해 위험한 환경에는 더 엄격한 안전 요구 사항이 있습니다. 이를 위해서는 네트워크 설계자가 다양한 안전 솔루션을 배포해야 합니다.

마찬가지로 환경적 견고성과 EMI 제어를 위해서는 개별 설치의 특정 요구 사항을 고려하여 기계적, 침투, 기후/화학 및 전자기(M.I.C.E.) 특성을 고려한 등급을 기준으로 장치를 지정하고 선택해야 합니다. 여기에는 덕트와 같은 제어 패널 배선 솔루션도 포함되며, 이는 민감한 배선을 잡음 방출로부터 보호하고 최대 20dB의 잡음 감소와 함께 잡음 전압도 90%까지 감소시켜 줍니다.

또한 설치 환경에 따라 필요한 침입 보호 수준(IP 등급)도 다양합니다. 콤팩트한 LED 조명은 일반적인 조명 용도는 물론, 작업자가 기계와 제어 패널의 상태를 한눈에 명확하게 확인할 수 있도록 표시하는 용도로도 종종 포함됩니다.

이 기사에서는 설계자가 성능을 저하시키지 않으면서 제어 패널 구성을 최적화하고, 패널 크기를 최소화하며, 통합을 간소화하는 데 활용할 수 있는 Panduit와 Banner Engineering의 다양한 제어 패널 제품을 해당 패널 내외부 모두에 걸쳐 살펴봅니다.

네트워크 설계자에게는 다양한 안전 솔루션이 필요합니다. Banner Engineering의 SC10 및 XS26-2 안전 컨트롤러는 프로그래밍 가능한 산업용 시스템에서 안전 기능을 지원하여 ISO 13849-1 및 IEC 61508의 요구 사항을 모두 충족합니다. 이 제품은 다양한 유형의 응용 제품에 대해 최적화되었습니다.

SC10과 XS26-2 안전 컨트롤러의 몇 가지 중요한 차이점은 확장성, I/O 접점 수, 통신 옵션입니다. SC10은 더 작은 응용 제품에 적합한 콤팩트하고 비용 효율적인 장치이고, XS26-2는 보다 복잡한 기계 및 작업자 보호를 위한 확장 가능한 시스템입니다.

콤팩트한 SC10 계열 안전 컨트롤러는 좁은 공간에서 두 개 이상의 안전 계전기 모듈을 대체할 수 있도록 설계되었습니다. 이 계열은 크기는 작지만 기능 면에서는 강력합니다. 직렬 연결 진단(ISD) 기능은 최대 70개의 연결된 안전 장치에 대한 자세한 상태 및 성능 데이터를 제공합니다. 데이터는 인간 기계 간 인터페이스(HMI), 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC) 및 기타 유사한 장치를 통해 액세스하거나 클라우드로 전송할 수 있습니다.

SC10 컨트롤러는 유연성이 뛰어나며 다양한 안전 장치를 지원합니다. 아이콘 기반 프로그래밍 인터페이스는 개인용 컴퓨터(PC)를 사용한 드래그 앤 드롭 구성으로 초기 설정과 지속적인 관리를 가속합니다. 또한 외장 메모리 카드를 사용하여 PC 없이도 구성 및 프로그래밍할 수 있습니다.

이 제품은 충분한 I/O를 제공하며, 각각 6A 정격인 두 개의 안전 계전기 출력과, 독립적으로 제어되는 상시 개방(N.O.) 접점 3세트를 갖추고 있습니다. 10개의 입력 중 4개는 비안전 출력으로 구성할 수 있습니다. Banner의 자동 단자 최적화(ATO) 기능을 사용하면 표준 입력을 비안전 출력으로 또는 그 반대로 변환할 수 있어 사용 가능한 입력 수가 10개에서 14개로 늘어납니다.

연결성은 SC10 컨트롤러의 또 다른 주요 강점입니다. 산업용 이더넷 인터페이스는 256개의 가상 비안전 상태 출력과 80개의 가상 비안전 입력을 지원할 수 있습니다. 또한 이러한 안전 컨트롤러는 다양한 장치에 연결할 수 있도록 Ethernet/IP, PROFINET 및 Modbus/TCP 프로토콜을 제공합니다.

그림 1: 이 SC10-2ROE 안전 컨트롤러는 구성 가능한 안전 입력 10개, 6A, 3채널 안전 계전기 출력 2개를 갖추고 있으며, 실시간 상태 및 오류 데이터를 위한 ISD를 지원합니다(이미지 출처: DigiKey).

더 많은 수의 I/O를 필요로 하는 복잡한 설치의 경우, 설계자는 Banner의 확장 가능한 안전 컨트롤러인 SX26-2 계열을 사용할 수 있습니다. 이 제품은 SC10 계열과 동일한 기본 기능을 다수 갖추고 있으며 EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus/TCP, PCCC(프로그래밍 가능 컨트롤러 통신 명령), PROFINET 등 보다 다양한 산업용 이더넷 통신 프로토콜을 지원합니다.

기본 SX26-2 컨트롤러는 최대 8개의 I/O 확장 모듈과 연결할 수 있어 기계 또는 자동화 요구 사항이 증가함에 따라 더 크고 더 복잡한 응용 제품에 적응할 수 있습니다. 이 컨트롤러는 PC와의 연결을 지원할 뿐만 아니라, 복잡한 제어 네트워크에서 중요한 기능인 I/O 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 통합 디스플레이를 갖추고 있습니다.

캐비닛 액세스 제어

산업용 제어 네트워크가 가동되기 시작하면, 제어 캐비닛 내부의 장치에 접근해야 할 때가 있습니다. Panduit는 산업용 네트워크 설계자를 위해 두 가지 옵션을 제공합니다. 하나는 캐비닛 내부의 장치에 대한 외부 연결을 지원하는 데이터 액세스 포트이고, 다른 하나는 캐비닛을 열어 내부의 장치에 직접 접근하기 전에 전압 부재 검증 테스트(그림 2) 과정을 자동화하고 간소화하는 VeriSafe 전압 부재 테스터(AVT 및 AVT2) 장치입니다.

그림 2: Panduit VeriSafe ATV2는 전압 테스터가 없으므로 Class 1/Division 2 위험 장소에 적합합니다(이미지 출처: DigiKey).

데이터 액세스 포트를 통해 서비스 기술자는 외부에서 제어 캐비닛 내부의 장치에 연결할 수 있습니다. 유연한 모듈식 설계는 RJ45 잭, 회로 차단기, USB 포트 및 기타 커넥터를 언제든지 교체할 수 있도록 합니다. 또한 UL, CSA, NEMA를 비롯한 다양한 표준을 충족하며 IEC 60529에 정의된 IP65를 준수합니다.

VeriSafe 부재 전압 테스터는 제어 캐비닛 내부의 장치를 수리 및 정비해야 할 때 기술자의 안전을 보장합니다. 조명이 켜지는 푸시 버튼이 캐비닛을 열어도 안전하다는 것을 시각적으로 표시합니다. 이 시스템은 ISA 12.12.01 및 CSA C22.2 No. 213 표준을 충족하며, IEC 61508에 따른 SIL 3의 신뢰성 요구 사항도 충족합니다.

네트워크의 M.I.C.E. 및 EMI

Panduit는 여러 위치에 대한 다양한 IP 등급을 포함해 TIA-1005-A M.I.C.E.의 요구 사항을 충족하는 여러 산업용 네트워크 부품을 제공합니다. Panduit M.I.C.E. 등급 제품의 예로는 M12 Cat 5e 및 Cat 6A 케이블 조립품, 다양한 이더넷, 광섬유, 전원 및 냉각 옵션을 갖춘 사전 구성된 네트워크 영역 인클로저, 최대 100와트 등급의 산업용 무정전 전원 공급 장치(UPS), 모듈식 커넥터 플러그 및 어댑터 등이 있습니다.

EMI 제어를 위한 컨트롤 패널 배선 솔루션은 산업용 제어 캐비닛을 설계하고 설치하는 데 필수적인 요소입니다. Panduit는 다양한 배선 덕트 및 차폐 솔루션을 제공합니다.

• Panduct PanelMax DIN 레일 배선 덕트는 표준 35mm 또는 15mm 레일과 호환됩니다.
• Panduct PanelMax 코너 배선 덕트는 인클로저에서 사용되지 않은 수직 코너 공간을 활용하여 전체 배선 실장 공간을 줄여 줍니다.
• Panduct PanelMax 차폐 배선 덕트는 2", 3", 4" 높이로 제공되어 다양한 배선 요구 사항을 수용할 수 있습니다. 힌지형 덮개는 유지보수 및 업그레이드 시에도 부착된 상태로 유지되어 덮개 분실을 방지하고 전선 설치를 돕는 선반 역할을 합니다. 모델 DRD22LG6의 높이는 2"입니다(그림 3).
• Panduct PanelMax 잡음 실드는 2" 높이의 SD2EMI 모델과 마찬가지로 별도로 사용하거나 배선 덕트 내에 실장할 수 있으며 최대 20dB의 잡음 감소와 90% 잡음 전압 감소(최대 6" 공기 공간)를 제공합니다.

그림 3: Panduct PanelMax 차폐 배선 덕트는 민감한 응용 분야를 위한 효과적인 EMI 차폐를 제공합니다(이미지 출처: DigiKey).

내부 온도 및 습도 모니터링

제어 캐비닛이나 기계의 좁은 내부 공간에서 온도 및 습도 조건을 모니터링하는 것은 어려울 수 있습니다. 하지만 높은 수준의 신뢰성을 유지하는 것은 필수적입니다. Banner Engineering의 콤팩트한 S15S IO-Link 센서는 이러한 요구를 충족하며, 온도와 습도 외에도 이슬점을 모니터링하여 기능을 한층 더 확장합니다.

S15S는 온도 및 습도 센서의 정보를 사용하여 이슬점을 계산합니다. 콤팩트한 설계와 IO-Link 연결성으로 복잡한 제어 캐비닛이나 기계 내부에 설치하기에 적합합니다.

사용자는 센서가 보고하는 온도, 습도, 이슬점에 대한 특정 데이터 점을 선택할 수 있습니다. 이러한 장치 파라미터는 다양한 제품 또는 작동 조건을 지원하기 위해 즉시 조정할 수 있습니다. 통합 진단 기능에는 장치 상태, 경고 및 오류가 포함됩니다.

조명 + 표시

조명은 산업 기계 설계에서 가치가 낮게 평가되어, 활용도가 떨어지는 측면이 될 수 있습니다. LED를 사용하여 올바르게 통합하면 작업 조명, 다양한 색상 성능 표시기 및 경고를 제공할 수 있습니다.

하나의 다목적 조명 장치로 공간을 절약하고 시각적 네트워크 관리를 개선할 수 있습니다. 일부 멀티컬러 LED 조명 장치는 유연하여 곡면에도 설치할 수 있습니다. Banner는 수천 가지 조명 옵션을 제공하여 설계자가 기계의 외관과 시각적 성능을 맞춤화하고 향상시킬 때 폭넓은 자유도를 느낄 수 있도록 합니다.

다양한 옵션 중에는 멀티컬러 타워 조명, 시스템 상태를 표시하기 위해 다양한 색상으로 점등되는 통합 푸시 버튼 스위치가 포함된 조명, 중요한 성능 파라미터를 정량화하는 세그먼트 디스플레이가 통합된 조명 등이 포함됩니다. 다른 옵션으로는 흰색 작업 조명으로 이중 역할을 하고 상태 표시를 위한 멀티컬러를 갖춘 WLS27 계열 LED 바 작업 조명과 곡면에 실장할 수 있는 유연한 멀티컬러 스트립 조명인 WLF12 Pro가 있습니다(그림 4).

그림 2: Banner Engineering에서 제공하는 수천 가지 산업용 조명 및 표시기 솔루션의 일부 예시(이미지 출처: Banner Engineering)

결론

산업용 네트워크 설계자는 Banner Engineering과 Panduit의 종합적인 제품을 활용하여 소형 고성능 제어 패널, 산업용 네트워크 및 기계를 개발할 수 있습니다. 요구 사항이 작업자 또는 기계 안전, EMI 제어, 시각적 네트워크 관리, 환경 모니터링 등 무엇이든 간에, 산업용 네트워크 설계자는 DigiKey에서 Banner Engineering과 Panduit의 솔루션을 활용할 수 있습니다.

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