산업 자동화 환경에서 혁신적인 지능형 링크 모듈을 사용하여 현장 수준의 데이터 투명성 제공하기

산업 자동화 설계자는 표준 회로 차단기와 접촉기를 연결하여 모터 및 기타 배전 응용 제품의 시동을 위한 지능형 디지털 부하 피더를 생성할 수 있는 혁신적인 지능형 링크 모듈(ILM)을 마음껏 활용할 수 있습니다. 지능형 링크 모듈은 시스템의 신규 설치 시 또는 개조 시에 모두 사용될 수 있습니다.

지능형 링크 모듈은 기존의 개폐기를 스위칭, 보호 및 제어를 위한 지능형 장치로 전환하고, 전압, 전류, 위상 비대칭, 과부하 이벤트 등을 실시간으로 모니터링합니다. 통합 진단 기능은 오류 수정 속도를 높이고 예측 유지 보수를 지원하므로, 신뢰성과 가동 시간이 개선됩니다.

지능형 링크 모듈 시스템은 매우 유연하며 다양한 회로 차단기 및 접촉기와 함께 사용할 수 있습니다. 또한 지능형 링크 모듈을 사용하여 사전 조립된 지능형 부하 피더(ILF)는 최대 20HP 및 460V까지 지원합니다. 두 번째 분산 I/O 모듈은 네트워크 전반의 디지털화, 데이터 투명성, 성능 최적화를 지원합니다.

Siemens는 50,000개의 모듈 조합을 제공하므로, 설계자가 현장에서 클라우드에 이르기까지 포괄적인 디지털화 솔루션을 생성할 수 있습니다. 이 제품 라인에는 최근에 도입된 지능형 링크 모듈과, 이를 보완하는 확장 가능하고 유연한 분산 I/O 시스템 모듈이 포함됩니다.

Siemens의 SIRIUS 모듈식 시스템은 테스트를 거쳐 승인된 방대하고 조화로운 장치의 조합을 제공하므로, 호환성과 신뢰성이 보장되고 전 세계에 걸쳐 배포할 수 있습니다. 간단한 스위칭부터 복잡한 모터 보호 및 모니터링에 이르기까지, 거의 모든 산업 제어 응용 제품에서 사용할 수 있도록 제공됩니다(그림 1).

그림 1: Siemens SIRIUS 모듈식 시스템은 다양한 응용 제품을 위한 포괄적이고 유연한 공간 절약형 산업용 제어 부품의 포트폴리오입니다(이미지 출처: Siemens).

현장 수준까지의 투명성이 점점 더 중요해지고 있지만, 모든 장치가 자동화 네트워크에 연결되어 있는 것은 아닙니다. 이는 중요한 데이터가 누락될 수 있음을 의미합니다. Siemens의 혁신적인 SIRIUS 3RC7 ILM은 이러한 문제를 해결합니다.

SIRIUS 모듈식 시스템은 제품군 전반에 걸쳐 여러 표준 크기(S00 ~ S12)로 제공되며 최대 250kW를 처리할 수 있는 장치를 포함하는데, 혁신적인 3RC7 지능형 링크 모듈은 최대 약 15kW의 중소규모 응용 제품과 S00 및 S0의 프레임 크기에서 사용하도록 설계되었습니다. 이는 바로 현장 장치 수준에서 성능 데이터를 캡처할 때 가장 흔히 간과되는 응용 제품의 범위입니다.

지능형 링크 모듈은 컨베이어 시스템, 혼합 및 분쇄 작업, 환기 및 펌핑 장비, 배전 변압기, 가스 방출 램프 및 이와 유사한 장치를 포함한 다양한 응용 제품에 적합합니다.

Siemens는 고기능 지능형 링크 모듈을 제공하는데, 여기에는 모터 시동 및 정지 제어를 위한 전력 반도체와 연속 작동 및 에너지 절감을 위한 릴레이를 결합한 하이브리드 스위칭 기술이 포함됩니다. 그 결과 내구성이 향상되고 에너지 효율이 높아지며 유지보수 작업이 줄어듭니다.

또한 고기능 지능형 링크 모듈의 경우 표준 버전보다 향상된 에너지 모니터링 기능, 예를 들면 연결된 부하의 위상 전압, 전력 및 역률 측정도 포함합니다.

지능형 링크 모듈은 단방향 모터 시동(직입형 모델)과 양방향 모터 시동(역전형 모델)을 지원하는 버전으로 제공됩니다. 모델 3RC71401EE10은 프레임 크기 S00에서 0.4A ~ 4A, 최대 690V_AC 정격의 고기능 직입형 모듈의 예입니다.

역전형 모듈은 통합 논리를 사용하여 두 개의 접촉기를 관리하여 모터 방향 변경에 필요한 두 접촉기의 순서와 연동을 처리함으로써, PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러)의 프로그래밍을 간소화합니다. 모델 3RC71414EE11은 하이브리드 스위칭이 적용된 역전형 스타터로, 최대 690V_AC에서 3.5A ~ 32A로 정격되어 있으며 프레임 크기는 S0입니다(그림 2).

그림 2: 하이브리드 스위칭이 적용된 ILM 크기 S0 역전형 스타터(이미지 출처: Siemens)

푸시인 연결

지능형 링크 모듈 및 기타 장치에 사용되는 푸시인 커넥터를 통해 더 빠르고 안정적인 내진동성 배선을 구현할 수 있습니다. 또한 설치 시간이 단축되고 시스템 가용성이 향상됩니다. 여러 이점 중 3가지를 소개한다면, 다음과 같습니다.

• 특히 페룰이 있는 전선은 도구 없이 직접 삽입할 수 있으므로, 나사 단자에 비해 배선 시간이 최대 50% 단축되므로 설치 속도가 빨라집니다.
• 전면 입력 배선을 통해 제어 캐비닛의 배선 밀도를 높이고 더욱 콤팩트한 솔루션을 구현할 수 있습니다.
• 스프링이 장착된 메커니즘은 일정한 압력을 제공하여, 나사 연결 시 조임이 부족하거나 과다해지는 문제를 방지합니다. 또한 스프링이 장착되어 있어 일관적으로 강력하고 안전한 연결을 제공하며, 이러한 연결은 진동에 대한 강한 내성을 제공합니다. 따라서 나사 단자를 주기적으로 점검하고 다시 조일 필요가 없으므로, 지속적이고 안정적인 작동이 보장됩니다(그림 3).

그림 3: Siemens ILM은 견고하고 진동에 강하며 신속한 설치를 지원하는 스프링형 커넥터 기술을 사용합니다(이미지 출처: Siemens).

레트로핏 응용 제품의 경우, 기존의 부품이 스프링형 커넥터 기술을 사용하는지 확인해야 3RC7 ILM과의 호환성이 보장될 수 있습니다.

디지털화된 솔루션을 구축하는 데 SIRIUS 3RC7 ILM을 사용하는 것 외에도, 지능형 링크 모듈은 사전 조립된 완전한 유닛의 일부로 사용할 수 있습니다. 이러한 완전 유선 및 기계적으로 연결된 조립품을 지능형 부하 피더(ILF)라고 합니다.

지능형 부하 피더

ILF는 3RC7 ILM과 필수 접촉기 및 모터 보호 회로 차단기로 구성됩니다. ILF는 직입형 스타트 또는 역전형 스타트에 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 3RA84121EE10 지능형 고기능 부하 피더 직입형 스타터는 0.4A ~ 4A(최대 690V_AC)의 정격입니다. 프레임 크기는 S00이며 3RC7140-1EE10 ILM, 3RV2311-1EC20 회로 차단기, 3RT2017-2BB42 접촉기로 구성됩니다(그림 4).

그림 4: 크기 S00(왼쪽) 및 S0(가운데)의 분해도와, 모델 3RA8412-1EE10 크기 00으로 3RA8 지능형 부하 피더 조립품을 완성한 모습(오른쪽)(이미지 출처: Siemens)

과거에 모터 스타터 프로텍터, 접촉기, 과부하 릴레이를 조합하여 사용해야 했던 곳에 ILF를 사용할 수 있습니다. ILF는 작동을 현대화하고 디지털화하는 빠르고 간소화된 방법을 제공합니다. 3RC7 ILM과 3RA8 ILF는 모두 SIMATIC ET 200 I/O 시스템을 사용하여 제어 캐비닛에 빠르게 통합할 수 있습니다.

네트워크 통합

ET 200SP, ET 200MP, ET 200pro와 같은 ET 200 I/O 시스템은 SIMATIC ET 200 플랫폼 내의 특정 제품군입니다. 각 제품군은 제어 캐비닛(ET 200SP/MP) 또는 현장 설치(ET 200AL/pro) 등 다양한 요구 사항에 따라 성능, 밀도 및 환경적 견고성 요구 사항이 달라집니다.

예를 들어, 소형 설계 및 푸시인 커넥터 기술을 갖춘 ET 200SP는 ILM 및 ILF와 함께 사용하기에 적합합니다. 더 빠른 문제 해결을 위한 향상된 진단 기능, 고가용성을 위한 모듈 핫 스와핑 등의 기능이 있습니다. 또한 확장성이 뛰어나 최대 16대의 ILM을 직렬로 데이지 체인 연결할 수 있습니다.

3RC7 ILM은 최신 커넥티드 제어 패널용으로 설계되었으며 이더넷을 통한 멀티 프로토콜 통신을 지원합니다. 지원되는 프로토콜에는 PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP 및 OPC UA 등이 있습니다.

랙에 실장된 ET 200SP는 게이트웨이로 작동하여 ILM에서 데이터를 수집합니다. 데이터는 ILM과 같은 현장 장치, 제어 및 운영(OT) 네트워크, 정보(IT) 네트워크 간의 간극을 메우는 ET 200SP 인터페이스 모듈을 통해 PLC로 전송됩니다. 이를 통해 현장 수준의 장치의 성능에 대한 보다 세분화된 실시간 인사이트를 확보할 수 있습니다(그림 5).

그림 5: SIMATIC ET 200SP I/O 플랫폼(하단 중앙)은 SIRIUS ILM 또는 ILF(하단 오른쪽)를 OT 및 IT 네트워크에 연결할 수 있습니다(이미지 출처: Siemens).

빠른 설치

현장 장치에 데이터 투명성을 더하기로 결정된 경우, SIMATIC ILM 및 ILF를 ET 200 I/O 플랫폼과 결합하면 빠르고 유연한 설치 및 커미셔닝이 지원됩니다. 이를 통해 조직은 데이터 가용성 증가의 이점을 빠르게 누릴 수 있습니다.

ILM과 ILF를 연결하기 위한 케이블은 0.75m, 1.5m, 2m의 세 가지 길이로 제공되어, 제어 캐비닛의 유연성을 지원합니다. 0.5m, 2m, 5m, 10m의 케이블로 ILM 및 ILF를 ET 200 컨트롤러와 연결할 수 있으므로 설치 유연성이 더욱 강화되었습니다.

Siemens의 완전 통합 자동화(TIA) Portal은 자동화, 시각화 및 구동 기술을 위한 프로젝트 계획 및 프로그래밍 환경입니다. 네트워크 설계자, 기계 빌더 및 설치자는 이를 사용하여 빠르고 쉽게 SIRIUS 3RC7 ILM 및 3RA8 ILF를 파라미터화, 통합 및 커미셔닝할 수 있습니다.

유연한 커미셔닝

TIA Portal은 신규 설치(그린필드 프로젝트)와 기존 시스템의 개보수 또는 현대화 프로젝트(브라운필드 프로젝트) 모두에 유용합니다. 새로운 시스템의 경우, TIA Portal은 디지털 계획부터 운영까지 전체 자동화 프로세스를 위한 통합 엔지니어링 프레임워크를 제공합니다.

여러 소프트웨어 도구를 하나의 원활한 플랫폼으로 결합하므로, 엔지니어링 시간과 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다. 시뮬레이션 및 가상 커미셔닝 도구는 디지털 트윈을 사용하여 현장 커미셔닝 시간을 단축합니다.

또한 TIA Portal은 레거시 시스템의 마이그레이션 및 통합을 지원하는 도구와 서비스를 포함하여 개조 및 현대화 프로젝트를 가속화할 수 있습니다. 이전에 연결성이 부족했던 기계도 TIA Portal의 부품을 사용하여 최신 IT/OT 네트워크에 통합하여 개조할 수 있습니다.

하위 호환성을 통해 유연성이 향상되며, 모든 이전 버전의 TIA Portal에 대한 접근이 가능하고, 전체 마이그레이션을 즉시 수행하기 어려운 경우에도 설계자가 기존 환경에서 이전 프로젝트를 계속 작업할 수 있습니다.

결론

Siemens의 ILM과 사전 조립형 ILF는 산업 네트워크 설계자에게 모터나 개폐기와 같은 현장 장치와 상위 OT/IT 네트워크 계층 간의 간극을 메울 수 있는 혁신적인 도구를 제공합니다. 그린필드 및 브라운필드 프로젝트 모두에 매우 안정적이고 유연한 솔루션을 제공합니다. 이러한 솔루션은 실시간 데이터를 제공하여 시스템 투명성, 진단, 예측 유지 보수 및 TIA Portal 내의 전반적인 시스템 투명성을 지원합니다.

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