반도체 웨이퍼 공장을 위한 폐기물 자동 처리 솔루션, LoRaWAN

프로젝트 소개

많은 위험한 화학 물질이 고기술 제품 제조에 사용되고 있습니다. 이러한 화학 물질은 위험하며 오염이 쉽게 발생할 수 있습니다. 이로 인해 이러한 화학 물질의 폐기물 처리는 어렵고 관리하기 어려운 문제로 대두됩니다. 공장은 직원과 환경의 안전을 보장하기 위해 폐기물 처리 시스템을 설치해야 합니다. 또한, 공장은 정기적인 검사를 통해 폐기물 처리 시스템을 지속적으로 확인해야 합니다. 그러나 많은 검사 체크포인트가 있는 공장의 경우 인적 자원과 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 더구나 산업 폐기물 배출 지점은 종종 연기를 분산시키는데 사용되는 굴뚝 상단에 위치하기 때문에 검사 자체가 검사원에게 위험한 도전을 제공합니다.

어드밴텍의 WISE 시리즈 제품은 공장을 위한 LoRaWAN 기반의 자동 모니터링 솔루션을 구동합니다. 이 자동 데이터 수집 및 원격 무선 기술은 전통적인 검사를 대체하여 매일의 폐기물 처리 확인을 효율적으로 개선합니다. 이를 통해 관리자는 운영 정보를 실시간으로 파악하고 시스템 장애를 빠르게 감지하여 생산 라인 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

시스템 요구사항

아시아 전역에 10개 이상의 공장을 보유한 세계적인 반도체 웨이퍼 제조업체는 다양한 최고의 고객에게 웨이퍼 제조 서비스를 제공하고 있습니다. 대만에 위치한 웨이퍼 공장은 포토리소그래피 및 식각 공정에서 발생하는 부식성 및 위험한 액체 및 가스를 처리하는 산 폐기물 처리 시스템이 구비되어 있습니다. 이러한 폐기물은 환경 보호 기준을 충족해야만 처분이 가능합니다.

그러나 공장 직원들은 많은 배기 팬을 검사하기 위해 매일 손헤드 진동계를 사용하고 있습니다. 공장 주변에는 20개 이상의 배기 팬이 있어 인적 자원 한계로 인해 검사 빈도가 하루에 한 번뿐입니다. 또한, 효율성을 위해 폐기물 시스템은 대부분 지붕에 설치되어 있어 매일 오르내리기가 감사원에게 위험할 수 있습니다.

따라서 검사를 더 효율적으로 수행하고 직원들의 위험을 줄이기 위해 공장은 센서와 게이트웨이를 사용하여 시스템을 자동으로 모니터링하는 솔루션을 도입하기로 결정했습니다. 이 솔루션에는 다음이 포함되었습니다:

• ISO 10816 등급 센서: 진동 평가 표준인 ISO 10816에 따른 등급의 센서를 사용하여 수집된 데이터의 일관성을 보장합니다. 이를 통해 정확한 진동 정보를 획득하고 시스템의 상태를 정확하게 평가할 수 있습니다. 
•  무선 네트워크: 배선이 필요 없도록 무선 네트워크를 활용하여 데이터를 수집하고 전송합니다. 이는 설치 및 유지보수 비용을 절감하고 유연성을 높입니다. 
•  장거리 전송 범위: 신호 중단이나 불안정한 연결을 방지하기 위해 장거리 전송 범위를 확보합니다. 이를 통해 먼 거리에서도 안정적인 데이터 흐름을 유지할 수 있습니다. 
•  사설 네트워크: 데이터 유출 방지를 위해 사설 네트워크를 구축합니다. 이는 보안 강화와 기업 내에서의 민감한 정보 보호에 기여합니다. 
•  견고한 하드웨어: 가혹한 실외 환경에 대비하여 견고하고 신뢰성 있는 하드웨어 제품을 사용합니다. 이는 모니터링 시스템의 신뢰성과 내구성을 향상시킵니다. 
•  Modbus 통신 프로토콜: 데이터를 효과적으로 모니터링 시스템에 전송하기 위해 Modbus 통신 프로토콜을 지원합니다. 이는 데이터의 신속하고 안정적인 전송을 보장합니다.

시스템 개요

Advantech는 자동화 폐기물 모니터링 프로젝트를 위해 두 제품을 제공했습니다: LoRaWAN 스마트 진동 센서인 WISE-2410 및 LoRaWAN IoT 게이트웨이인 WISE-6610.

솔루션이 작동하는 방식은 다음과 같습니다: WISE-2410 무선 진동 센서는 모터에 자석으로 부착되어 진동 데이터를 수집하여 속도 및 이속 고유값을 계산하고, 이 정보는 반 시간마다 LoRaWAN 기반 무선 네트워크를 통해 WISE-6610 게이트웨이로 전송됩니다. WISE-6610은 데이터 패키지를 해독하고 Modbus를 통해 웨이퍼 공장의 기존 감시 및 데이터 획득 (SCADA) 시스템에 데이터를 업로드합니다. 데이터를 획득하면 시스템은 ISO 10816 심각성 차트와 비교하여 모터의 상태를 진단합니다.

WISE-2410은 ARM Cortex-M4 프로세서, 3축 가속도계 및 온도 센서를 내장한 스마트 장치입니다. VRMS, ARMS, peak, displacement, kurtosis, crest factor, skewness 및 standard deviation을 포함한 복잡한 고유값을 계산한 후 출력합니다. 이는 네트워크 대역폭 부하를 줄이는 데 도움이 됩니다. 또한 WISE-2410의 내장 LoRa 송수신기는 저주파, 장거리, 저전력 및 고관통 특성을 가지고 있습니다. 실제 테스트 결과에 따르면 WISE-2410의 전송 범위는 15 km까지 이르며, 이는 웨이퍼 공장의 500m 영역에 충분합니다.

WISE-2410은 LoRaWAN의 개방성, 유연성 및 저렴한 배포 장점을 최대로 활용합니다. 사용자는 네트워크 캐리어의 도움 없이 자체 소유의 네트워크를 구축할 수 있으므로 데이터를 캐리어 기지국을 통하지 않고 직접 전송할 수 있습니다. 따라서 사용자는 캐리어 수수료를 절약하면서 데이터 기밀성을 유지할 수 있습니다.

또한 배터리 구동 WISE-2410은 매우 낮은 전력을 소비하며 2개의 3.6V Li-SOCl2 배터리로 2년 동안 사용 가능합니다. 외부 전원 연결이 필요하지 않으며 빈번한 배터리 교체가 필요하지 않으므로 이용이 매우 편리합니다. 플러그 앤 플레이 WISE-2410은 크기가 소형 (84.7 x 48.3 mm)이며, 스터드, 접착제 및 자석의 세 가지 설치 옵션을 제공하여 현장 조건에 기반한 유연한 설치 옵션을 제공합니다.

WISE-6610은 산업 환경에서 안정적인 연결을 제공하는 고성능 LoRaWAN IoT 게이트웨이입니다. 공장에서 자주 사용되는 Modbus 프로토콜을 지원하기 때문에 웨이퍼 공장이 중앙 감시 및 제어 시스템에 신뢰성 있고 효과적인 데이터 전송을 요청한 것을 충족합니다. 또 다른 장점은 WISE-6610이 최대 500개의 WISE-2410 장치에 연결할 수 있으며, 필요에 따라 자동 모니터링 범위를 확장할 수 있는 것입니다.

프로젝트 소개

WISE-2410 : LoRaWAN 스마트 진동 센서 WISE-6610 LoRaWAN IoT 게이트웨이 

WISE-6610 : LoRaWAN IoT 게이트웨이

시스템 구조 다이어그램

결론

산업용 폐기물 처리 시스템은 첨단 공장에서 중요합니다. 수동 노동 감사 방법은 인적 자원에 제한되어 있으며 심각한 건강 및 안전 문제를 제기합니다. 이제 자동 모니터링 솔루션을 사용하면 현장에 사람이 없어도 폐기물 처리 모니터링을 적절하게 수행하고 감독할 수 있습니다.

어드밴텍의 ISO 10816 호환 LoRaWAN 자동 모니터링 솔루션은 결과적으로 인간 검사와 완전히 일치하는 결과를 제공합니다. 간단한 설치로 빠른 배포가 가능하며 시설의 변화에 따라 필요한 경우 언제든지 대상을 추가할 수 있습니다. 전송 품질 비율은 Wi-Fi 및 블루투스를 능가하는 더 나은 커버리지, 침투 및 간섭 저항을 가지고 있습니다.

어드밴텍 솔루션은 폐기물 처리 시스템뿐만 아니라 와퍼 제조업체가 다른 공장 시설(예: 공조 시스템) 모니터링에도 적용할 계획입니다. 이러한 기능들은 분명히 어드밴텍의 WISE-2410 및 WISE-6610이 시간을 절약하고 노력을 절약하며 효과적인 솔루션이라는 것을 보여줍니다.