[첨단 헬로티]
고성능 인더스트리4.0 콘셉트의 원동력인 IO-Link는 툴 머신 엔지니어링과 생산 설비에 있어서 필수 요소이다. 그러나 수력 발전소에도 IO-Link를 사용하여 빠르게 그리고 효율적으로 배선할 수 있다. 라이베리아의 마운트 커피댐에 구축된 지능형 IO-Link는 장거리에 있는 수십 개의 센서 및 액추에이터를 연결한다.
▲ 2016년 말부터 리베리아의 마운트 커피댐은 몬로비아의 주요도시를 위해
전기를 주로 생산해 왔다.
간결하면서 동시에 시간과 비용을 절약
전기 플랜트 운영자는 진단과 유지보수 부분에서 IO-Link의 이점에 대해 이미 인정하고 있다. 프로젝트 파트너인 Andritz Hydro사와 발루프가 통합 배선 솔루션을 개발함에 따라 향후 발전소 프로젝트에서도 유용하게 사용될 수 있는 잠재력을 가지게 되었다.
2016년 12월, 마침내 때가 되다
20년 이상 중단된 이후, 첫 번째 터빈이 착수되었다. 그리고 현재는 4개의 터빈이 각각의 전력망을 통해 22메가와트로 공급되고 있다. 리베리안 수도인 몬로비아에서 북남쪽으로 30킬로미터 떨어진 마운트 커피댐의 기원은 1966년에 완공되었으나 1989부터 2003년까지 진행된 리베리안 전쟁으로 인해 거의 파괴되었다. 그리하여, 대부분이 풀밭으로 변해버린 기존 플랜트를 2014년 6월에 LEC사(Liberia Electricity Corporation)가 댐 재건축을 위한 국제 컨소시엄과 계약을 맺게 되었다.
다른 기업과 함께 오스트리아 회사인 Andritz Hydro는 Saint Paul River에 새로운 발전소 재건축 계약을 맺었다. 수자력 발전소에 대한 완벽한 전자 기계 설비 및 서비스의 글로벌 공급사로서, Andritz Hydro는 수자력 발전시장에서 가장 큰 영향력 있는 기업 중 하나다. Andritz Hyd ro는 170년 이상의 경험과 전 세계에 위치한 약 7,300명의 직원이 협력하고 있다.
Andritz Hydro사의 역할은 모든 전기, 구동 기술, 그리고 제어 시스템을 포함한 완벽한 유압식 유압 구조를 포함한다. 이 회사는 댐에 있는 10개의 방사문(radial gate)과 터빈을 위한 4개의 취수문(intake gate)을 개조했다. 이 방사문은 저수지의 상류면에서 수위를 제어하기 위해 사용되고, 케이블 윈치로 운전된다. 취수문은 터빈에 물을 가져오고, 결함 발생 시에 압력 라인에서 브레이크로 유입을 막는다. 이 구동은 유압식이며 전기, 유압 구동 유닛뿐만 아니라 다양한 지원 시스템도 포함된다.
▲ 리베리아의 마운트 커피댐에서 지능형 IO-Link 설치로 장거리로
수십 개의 센서와 액추에이터를 연결을 한다.
160미터 길이 및 15미터의 넓이인 10개의 방사문이 있는 마운트 커피댐은 큰 종류가 아니다. 그럼에도 불구하고 수십 개의 아날로그 및 디지털 신호는 장거리에서 전체 댐을 가로질러 수집되어야 하고 제어 레벨에서도 가능해야 한다.
발루프의 에너지 산업 매니저인 Bernd Schneider는 “복잡성 측면에서 볼 때, 주변 장치에서 수행해야 할 다양한 작업 및 필요한 네트워크 레벨에서, 본질적으로 댐은 광범위하게 분산된 산업 시스템에 불가하다”고 강조한다.
10년 전부터 제품 범위가 간단한 센서부터 라이너 측정 시스템, 지능형 RFID 솔루션까지 이르는 산업용 및 공장 자동화에 특화된 기업은 IO-Link가 통신 위기 및 버스와 프로세스 레벨 사이 배선 문제를 극복할 수 있는 적합한 표준화로 인식해왔다. 고도의 표준화로 지점 간 연결이 가능한 이 범용 인터페이스는 발루프와 고객에게는 없어서는 안 될 필수사항이다. 진단과 구성에 대한 간결한 배선, 전체적인 개요에 대한 고객의 요구사항이 높을 때 특히 중요하다. 그리고 이는 오늘날 고도로 자동화된 시스템에서는 더욱 중요하다.
비록 Andritz Hydro사는 발루프와 터빈 구축 분야에서 장기적으로 파트너십을 맺어왔지만, 이 회사에서 IO-Link는 아직 사용해 보지 않았다. 증가되는 시간과 비용 압력은 발전소 구축에서 메인 이슈이다. 시스템 통합자는 사전 시운전 하는 동안에 그들의 구성요소로 철저하게 테스트하여 전체 시스템 내에 오류 없이 순조롭게 작동할 수 있는 곳에 최단 시간으로 설치되기를 기대하였다.
Andritz Hydro사의 수석 전기 엔지니어인 Berthold Wiesinger는 “업계의 많은 곳이 아직까지 동케이블과 정션 박스를 자재와 시간에 큰 투자를 요하는 컨트롤 레벨에까지 사용하고 있다”고 말했다.
발루프가 만든 IO-Link 프레젠테이션으로 두 회사는 협상을 체결하였다. 즉, Andritz Hydro와 발루프 오스트리아 지사의 엔지니어는 함께 간결한 배선, 표준화, 그리고 일관성 있는 모듈방식을 목표로 한 전자 기술 콘셉트를 개발했다.
2개의 발루프 IO-Link 마스터는 현장에서 최대 20개의 다른 신호를 취합하기 위해 10개의 방사문과 4개의 취수문에 있는 스위치박스에 각각 설치되었다. 이 신호는 유도식 또는 기계식 리미티드 스위치, 방사문의 회전 위치 감지, 제어, 조절을 위한 센서, 그리고 차단밸브, 신호램프 및 조명 스위치부터 비롯된다.
▲ 발루프의 IO-Link 마스터는 유압 스테이션에서 신호를 모은다.
관련 센서/액추에이터에 연결하기 위해 2개의 IO-Link 마스터는 유압소에 각각 설치되었다. 1개의 3선 표준 케이블 그리고 M12커넥터를 사용하여 예외 없이 모든 분야의 구성 요소가 연결된다. 특정한 센서로부터 아날로그 신호를 직접 전달할 수 없는 경우, 발루프의 소형 어댑터 플러그가 아날로그 신호를 소음에 강한 디지털 신호로 변환한다.
발루프의 IO-Link 마스터의 스텁(Stub) 라인은 프로피버스 DB를 통해 데이터를 컨트롤러 레벨까지 가져온다. 시스템이 불필요하기에 보(Weir)는 두 부분으로 나뉘어 최대 75미터의 케이블만 요구된다.
Berthold Wiesinger는 “개별 배선을 대신하여 표준 케이블과 커넥터를 사용하기에 케이블링은 평소 시간보다 절반을 세이브한다. IO-Link로 공장에서 각 모듈을 사전에 테스트할 수 있으며, 비용도 눈에 띄게 줄어 IO-Link의 장점이 증명된다”고 강조했다.
글로벌하게 활동하는 회사들은 특히 IO-Link가 모든 버스 시스템과 기본적으로 사용할 수 있다는 장점에 놀라워한다. 버스 레벨 아래의 전체 구성은 항상 동일하게 유지되며, 단지 버스 노드만이 특정 나라의 조건을 위해 변경이 필요하다.
▲ 개별 배선을 대신해 표준화된
케이블만이 연결을 위해 필요하다.
양방향 통신 표준은 다른 방법으로 더 나은 관점을 제공한다. IO-Link 진단 정보는 오류 시 빠른 분산화를 가능하게 하며, 오류 정정 시 불필요한 다운타임을 감소시킨다. Berthold Wiesinger는 “어떤 이유인지 모르나, 시작단계에서 센서 허브에 문제가 있었지만, 쉽게 교체되었고, 또 재설치 되었다. 허브는 관련된 파라미터 값을 포함한 데이터를 IO-Link 마스터로부터 가져온다. 중단되면 시스템은 백업되고 가동된다”고 말했다. 이는 시스템이 가까이 위치하지 않거나, 발생하는 대부분의 업무에 전문 인력을 배치하기 어려울 때 유용하다.
IO-Link 덕분에 모든 프로세스 레벨이 원격 유지보수가 가능하다. 장애 발생 시, 명확한 진단과 타깃 된 활동 및 활동 지침, 그 외에도 예방을 위한 유지보수 콘셉트가 쉽게 시행된다. Berthold Wiesinger는 지능형 센서가 향후에 시스템 가용성을 지속적으로 개선할 것으로 전망하고 있다.
“오일 온도와 오일 습도를 측정하고, 온도 및 베어링 컨디션에 고도로 압력된 모터를 모니터하고, 그리고 자동으로 서비스 간격을 알리는 센서는 향후에 필수 요소가 될 것이다.”
범용적으로 제안 가능한 애플리케이션인 IO-Link 제품은 지속적으로 증가하고 있다. 사용자를 위해 이는 최적의 배선, 진단, 그리고 구성을 위해 더 나은 기회를 가져온다.
▲ 발루프의 IO-Link 마스터는 모든 유압 스테이션에서
신호를 수집한다.
발루프 오스트리아 지사의 담당자인 Mario Ober는 “발루프는 예를 들어 열전지 및 비슷한 장치를 모듈에 연결하여 다른 것과 함께 사용할 수 있는 아날로그 허브를 제공한다. 신 세이프티 콘셉트인 ‘Safety Over IO-Link’를 사용하여 IO-Link 및 Profisafe가 안전 보조 장치에 직접 연결할 수 있게 되었다. 장점으로 향후에 이 표준 배선 콘셉트는 양쪽 자동화 및 안전 기술에 대해 한 개의 인프라만 필요하게 된다. 그리고 세이프티의 최상위 레벨은 PLe/SIL2으로 가능하다”고 가 강조했다.
2016년 말에 리베리아에 있는 마운트 커피댐은 몬로비아의 주요 도시를 위해 전기 생산에 주력해 왔다. Berthold Wiesinger는 신건축과 재건축 프로젝트에서 IO-Link의 사용이 증가할 것에 대해 의심할 바가 없다. 특히 설비가 지속적으로 노후화되고 현대적 제어 및 전자기술 콘셉트가 요구될 것이기에 더욱 그렇다.
Wolfgang Zosel, 발루프
