IO-Link를 통한 디지털 업그레이드
Industry 4.0을 구현하면 프로세스를 최적화하기 위해 설비의 디지털 실루엣이 생성됩니다. 필수 정보는 기계 컨트롤을 위하여 이미 설치된 많은 센서를 통해 주요 정보가 제공됩니다. IO-Link 기술로 이러한 센서는 단순한 시그널 또는 아날로그 값을 전환하는 것 보다 훨씬 많은 데이터를 제공합니다. 독일 Bielefeld의 Starrag Technology GmbH는 공작기계를 생산하고, ifm의 IO-Link 센서를 광범위하게 장착합니다.
Starrag Technology GmbH의 FOGS 시리즈 포털 머시닝 센터는 이러한 기능을 갖춘 기계입니다. 이 제품은 기계 엔지니어링과 항공 및 자동차 산업 (예: 차체 부품 제조)에서 사용됩니다. 그림에 나와 있는 기계는 항공 산업에서 섀시 구성품 (랜딩 기어)을 처리하는 데 사용됩니다.
이러한 복잡한 공작기계는 모든 매체 (예: 냉각제 및 윤활유, 유압장치, 기계 온도 제어)를 모니터링하기 위한 센서를 필요로 합니다. 완전 자동화된 생산 프로세스에서 최적의 효율성을 가진 툴 사용을 위하여 매체 온도, 압력값 및 관류량에 대한 엄격한 허용공차가 필요합니다.
디지털 인터페이스가 있는 센서
IO-Link는 단순한 스위칭 시그널 외에도 일반 센서 케이블을 통해 컨트롤러와 양방향 통신을 지원하는 24V 시그널 레벨을 기반으로 하는 강력한 디지털 인터페이스입니다. 이 센서는 IO-Link를 통해 IO 모듈, gateway 또는 IO-Link 포트가 장착된 PLC 등의 IO-Link 마스터로 디지털 측정값과 진단정보를 전송합니다. 센서는 표준 M12 커넥터로 연결됩니다. 차폐된 케이블과 관련된 접지가 더 이상 필요하지 않습니다.
Starrag Technology GmbH는 ifm electronic의 유체 센서를 선택했습니다. 이유: 센서 전문가는 IO-Link를 통해 가장 큰 프로세스 센서 제품 포트폴리오를 제공합니다.
원격 센서 파라메터 세팅
IO-Link의 가장 큰 장점 중 하나는 IO-Link 연결 케이블을 통해 센서에 필요한 모든 파라메터 데이터를 전송할 수 있다는 점입니다. 센서 파라메터 데이터 (예: 스위치 포인트, 히스테리시스 스위칭, 디스플레이 색상)는 센서가 셋업된 경우 또는 나중에 작동 중에 센서를 설정하고 특정 상황에 맞게 조정하기 위해 컨트롤러에서 IO-Link 호환 센서로 전송할 수 있습니다. 고객을 위한 혜택: 기계의 시운전 단계에서 이전에 예측된 센서 파라메터를 빠르고 쉽고 신뢰성있게 센서로 전송할 수 있습니다. 예를 들어 로트 크기가 작은 경우, 필요에 따라 IO-Link를 사용하여 센서마다 다른 제품에 대한 상이한 파라메터 세트를 별도로 저장할 수 있습니다. 또한, IO-Link를 통한 컨트롤러 지원 파라메터로 원격 유지보수를 통해 나중에 프로세스 최적화를 쉽게 수행할 수도 있습니다. 결국 IO-Link가 Industry 4.0 어플리케이션의 핵심 기술이라고 말할 수 있습니다.
이중 데이터 백업
컨트롤러에 기반한 센서 파라메터 세팅외에도 버전 1.1 이상의 IO-Link는 디바이스 및 IO-Link 마스터에서 센서 파라메터의 이중 데이터 저장을 보장합니다. Starrag Technologies의 e-건설 및 시운전 부서 관리자인 Dietmar Wallenstein씨는 다음과 같이 말합니다: "IO-Link의 뛰어난 장점 중 하나는 백그라운드에서 실행되는 센서 데이터의 자동화된 데이터 백업입니다. 각 센서 (디바이스)는 해당 파라메터 세트를 자동으로 IO-Link 마스터로 전송합니다. 이 경우, 미러링되어 백업으로 저장됩니다. 센서가 교체되는 즉시 데이터는 새 디바이스와 자동으로 교환됩니다. 파라메터 데이터는 IO-Link 마스터에서 IO-Link 디바이스로 자동으로 전송됩니다. 이를 통해 센서를 훨씬 쉽게 교체할 수 있으며, 고장 시 기계 다운타임 시간이 상당히 감소됩니다. 이와 동시에 서비스 및 유지보수 직원의 업무 부담을 줄일 수 있습니다."
센서 파라메터 세팅 오류는 과거의 일입니다. 센서를 교체하려면 기계적 설치만 하면 됩니다. 고객은 지원없이 교체할 수 있습니다. 센서 파라메터 세팅이 백그라운드에서 자동으로 수행되므로 유지보수 담당자에게 센서 파라메터 세팅에 대한 교육을 받을 필요가 없습니다. 그러므로 기술적 문제를 훨씬 더 빠르고 효율적으로 해결할 수 있습니다. 이로 인하여 비용이 절약됩니다.
에러없는 측정값의 디지털 전송
지금까지, 아날로그 센서 시그널은 A/D 컨버터를 통하여 디지털화되고 PLC에서 확장축소되었습니다. 이는 실제 측정값의 부정확성을 초래합니다.
그러나 IO-Link는 디지털 방식으로 센서에서 컨트롤러에 측정된 값을 제공합니다. 전송 에러 및 아날로그 시그널 변환은 무시됩니다. 디지털로 전송된 측정값은 제어실에 직접 표시될 수있습니다. 전송값이 측정값과 항상 동일하기 때문입니다. 로컬 디스플레이와 PLC가 아날로그 시그널에서 파생되는 값 사이에는 더 이상 편차가 없습니다. IO-Link 로 예를 들어 전자기장으로 인한 아날로그 시그널 간섭도 과거의 일이 되었습니다.
두개의 측정값 - 하나의 센서
ifm의 최신 프로세스 센서는 종종 하나 이상의 측정값을 제공합니다. Dietmar Wallenstein씨는 다음과 같이 말합니다: "종종 센서는 하나 이상의 물리적 값을 처리합니다. 예를 들어 관류량 또는 압력 외에도 IO-Link 인터페이스를 통해 매체 온도를 읽을 수도 있습니다. 과거에는 이를 위하여 두 개의 센서가 필요했습니다." 이렇게 하면 두개 대신 한개의 센서만 필요하게 되므로 하드웨어, 배선 및 조립 비용을 절감할 수 있습니다.
진단 데이터
IO-Link 센서는 프로세스 데이터와 별도로 디바이스 상태에 대한 진단 데이터를 제공할 수도 있습니다. 사례: 레벨 센서는 중요한 침전물을 감지하여 컨트롤러에 시그널을 내보냅니다. 포토 센서는 렌즈가 오염되었는지 여부를 감지하여 자동으로 시그널을 내보냅니다. 압력 센서는 프로세스의 최소 압력손실과 최대 압력피크를 저장하고 제한값이 초과 또는 미달된 횟수를 합산합니다. 이 추가기능은 상태기반 유지보수와 관련하여 사용자를 결정적으로 지원합니다. 이 확장된 상태 정보는 값비싼 다운타임 시간을 최소화하는 동시에 프로세스 신뢰성을 향상시킵니다.
결론
IO-Link가 장착된 센서는 상당한 부가가치를 제공합니다. Dietmar Wallenstein은 Starrag 기술의 장점을 다음과 같이 요약했습니다:
"모든 사람들이 Industry 4.0에 대해 이야기하고 있으며, Starrag에서도 물론 이러한 대세에 대해 모르지 않습니다." 기계 엔지니어링의 경우, 특히 디지털 기계 업그레이드에 대해 생각합니다. 그래서 IO-Link를 선택하는 것입니다. 비용 효율적이고 견고한 인터페이스를 통해 센서는 프로세스에서 더 많은 정보를 제공하여 좀더 효율적인 평가와 최적화에 사용될 수 있습니다. 이것이 IO-Link의 가장 큰 장점 중 하나이며, 센서 기능이 Industry 4.0에 기여하는 것입니다.”