타이어 공장 혁신을 위한 디지털화 및 연결성 실현을 위한 산업용 무선 통신 솔루션

배경

공장 프로세스의 자동화는 총 설비 효율성(OEE), 에너지 소비, 및 제품 품질 향상을 관리하기 위해 생산 라인 장비를 디지털화하고 연결하는 것으로 시작됩니다. 그러나 디지털화가 부족할 경우 데이터 수집 및 분석을 통한 실행 가능한 통찰력 획득이 제한되며, 수동 생산 라인 검사에 의존하면 일반적으로 이상 및 중단 사항에 대한 통보를 사후에 받게 됩니다. 이로 인해 불량 제품으로 인한 상당한 낭비, 확장된 장비 다운타임, 및 운영 병목 현상이 발생할 수 있습니다.

타이어 제조에서는 재료 조합 전의 온도, 습도, 및 유동 제어가 타이어 품질에 큰 영향을 미치는 주요 요소입니다. 또한 타이어 생산 과정은 일반적으로 두 가지 주요 제조 유형을 결합합니다. 첫 번째는 각 배치마다 재료와 화학적 특성이 다른 연속/배치 제조입니다. 따라서 프로세스 기반 생산을 제어하기 위해 데이터 시각화가 필요합니다. 또 다른 유형은 단일 구성 요소 및 최소한의 변이를 포함하는 이산 제조로, 전체 제조 과정을 디지털화해야 합니다.

그러나 기존의 레거시 인프라로 가득 찬 전통적인 공장을 보유한 타이어 제조업체의 경우 오프라인 장비를 업그레이드하는 것은 지속적인 생산 요구 때문에 어려울 수 있습니다. 따라서 기계 조작자는 여전히 오류를 기록하기 위해 종이 기록을 의존하고, 현장 엔지니어는 여전히 수동으로 장비 운영을 모니터링하고 있습니다. 이러한 접근은 시간이 많이 소요되며 오류 발생 가능성이 높으며, 인력 및 유지 보수 비용이 많이 발생합니다.

시스템 요구사항

현장 관리의 효율성 향상을 위해서는 실시간 시각화와 프로세스 통합을 위해 장비 및 환경 데이터를 디지털화해야 합니다. 특히, 운영 기술(OT)을 관리하기 위해서는 에너지 소비 및 변압기 운영에 대한 종합적인 데이터를 수집하여 생산 효율성을 효과적으로 향상시켜야 합니다.

자동차 타이어 제조업체는 주요 프로세스, 매개 변수 한계, 장비 상태, 그리고 환경 온도와 습도 데이터를 원격 감지하기 위한 솔루션을 필요로 했습니다. 그러나 제조업체의 생산 라인은 주로 서로 상당히 떨어져 있는 오프라인 장비로 구성되어 있어 연결을 위해 네트워크 케이블을 설치하는 것이 현실적이지 않았습니다. 대신, 생산 프로세스는 수동 종이 기반 검사 및 기록에 의존하고 있어 추적과 관리가 어려웠습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 제조업체는 영향을 주지 않고 추가 배선이 필요하지 않는 솔루션을 원했습니다. 이상적으로, 기존 장비와 통합되어 데이터 획득 및 전송을 위한 무선 I/O 모듈을 원했습니다. 또한, 예산 내에서 공장을 업그레이드하기 위해 솔루션은 비용 효과적이며 원격 스마트 공장 데이터 모니터링 및 분석을 위해 쉽게 설치할 수 있는 것이 필요했습니다.

프로젝트 수행

• WISE-4220-S231: 2.4G Wi-Fi IoT 무선 모듈 및 온도 및 습도 센서 
•  WISE-4220 + WISE-S214: 2.4G Wi-Fi IoT 무선 모듈 I/O + 4AI/4DI 무선 모듈 I/O 
•  WISE-4051: 8DI 2.4G Wi-Fi IoT 무선 I/O 및 1RS-485 
•  WISE-4060: 4DI/4Relay 2.4G Wi-Fi IoT 무선 I/O

시스템 설명

이 프로젝트에서는 어드밴텍의 WISE-4220-S231, WISE-4220 + WISE-S214, 그리고 WISE-4051 무선 I/O 모듈이 데이터 획득 계층으로 사용되었습니다.

WISE-4220은 다양한 I/O 보드와 매칭할 수 있는 무선 모듈이며, WISE-4060은 릴레이 출력을 지원합니다. 상위 수준의 모니터링 시스템은 다양한 경보 값 임계값을 설정하는 데 사용되며, 이러한 임계값에 도달하면 시스템은 WISE-4060을 통해 경보 신호를 경보 장치에 전송하여 즉시 현장 관리를 용이하게 합니다. 데이터는 Modbus를 통해 MES/SCADA 시스템으로 전송되고, 그 후 MQTT 프로토콜을 사용하여 사설 서버/클라우드로 전송됩니다.

WISE-4220-S231은 온도 및 습도 감지 칩 모듈을 포함한 WISE-4220과 결합된 무선 데이터 획득 모듈입니다. 이 모듈은 로컬 감지 데이터를 Modbus TCP 프로토콜을 사용하여 원격 응용 프로그램에 지능적으로 변환합니다. 타이어 제조업체는 대부분의 센서가 RS-485 + Modbus를 지원하지 않고 아날로그 전압 신호만을 전송하기 때문에 WISE-S214를 선택했습니다. 그러나 WISE-4051 모듈은 직접 혼합 장비에서 Modbus RTU를 지원하는 RS-485 인터페이스로 흐름 센서 데이터를 획득할 수 있습니다. 이를 통해 하부 보드의 I/O를 통해 수집된 신호는 Modbus 프로토콜을 사용하여 상위 서버로 전송되어 관리 플랫폼과 통합됩니다.

시스템 다이어그램

혜택

자동차 타이어 제조업체는 원격 모니터링 시스템을 성공적으로 구현하여 에너지 소비를 줄이고 시스템 가용성을 최적화하며 타이어 제품의 품질을 향상시킬 수 있었습니다. 이 프로세스는 여러 단계로 진행되었습니다. 첫 번째 단계에서는 원격 시각화 및 기계 작업 모니터링을 위해 생산 라인 데이터를 수집하는 작업이 진행되었습니다. 두 번째 단계에서는 환경 및 에너지 소비 데이터를 활용하여 작업장 안전성과 에너지 효율성을 최적화했습니다. 세 번째로 마지막 단계에서는 실시간으로 공정 이상을 관리하기 위한 경보 솔루션이 구축되었습니다.

어드밴텍의 WISE 시리즈 무선 통신 모듈은 다양한 I/O 및 플러그 앤 플레이 기능을 제공하여 실내 및 실외 환경에서의 유연한 배치를 가능하게 합니다. 이러한 모듈은 레거시 장비를 네트워킹하고 생산/저장 환경, 시설 에너지 소비 및 효율성, 제조 공정 매개 변수의 종합 원격 모니터링을 수행하는 데 사용될 수 있습니다.

종합적인 장비 네트워킹 및 원격 운영 모니터링의 성공적인 구현으로 인해 타이어 제조업체는 어드밴텍의 솔루션을 중국의 다른 R&D 센터 및 4개 공장을 포함한 다른 생산 시설로 확장하기로 결정했습니다. 어드밴텍의 무선 통신 모듈은 다양한 PLC에 대한 포괄적인 지원을 제공하여 복잡한 시공 및 케이블링 작업을 제거하므로 제조업체는 공장 능력을 빠르게 업그레이드하면서도 설치 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

어드밴텍과 함께 해야 하는 이유

어드밴텍은 혁신적인 솔루션을 제공하기 위해 다양하고 성숙한 산업용 제품 포트폴리오를 소개합니다. 특히 제조 자동화 응용 프로그램을 위해 엣지 센서, 데이터 게이트웨이, 서버 저장 장치 및 무선 통신 장비를 포함한 포괄적인 네트워킹 인프라를 제공합니다.

어드밴텍의 제품은 고객이 특정 사용 요구에 맞게 맞춤형 시스템 및 확장 기능을 통합하는 데 도움을 줍니다. 하드웨어 구성 요소부터 통합된 시스템까지, 어드밴텍 제품은 쉬운 배포, 운영 안정성, 높은 호환성 및 다양한 미래 응용 프로그램을 위한 유연한 확장성을 제공합니다. 이를 통해 고객은 현대의 산업 환경에서 발생하는 다양한 도전에 대응할 수 있습니다.