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어드밴텍 전자캠 솔루션-고속 합연기 공정 효율을

2018-11-12

Introduction

섬유 산업에서, 합연기 (Double Twister)는 실 방적의 중요한 장비입니다. 기계적 제어의 안전성과 유연성은 장비가 생산하는 실의 퀄리티에 크게 기여합니다. 그러나 트위스터 기계에 적용된 자동화의 정도는 아직 상대적으로 미미하며 보통은 생산 공정을 모니터하기 위해 인버터가 추가된 산업용 컴퓨터를 주로 사용합니다. 모션 커브 궤적 계획은 여전히 매커니컬 캠으로 사용되지만 각기 다른 커브 궤적에 빠르고 유연하게 대처할 수 없어 효율성이 제한되는 경우가 많습니다. 모션 커브에 대응하기 위해선 매커니컬 캠을 재설계하는데 오랜 시간이 걸리게 됩니다. 더 나아가서, 매커니컬 캠은 계속해서 돌아가기 때문에 오일 교환과 꾸준한 유지보수가 필요하며 장기간 이용했을 땐 부식과 마모가 생기며 실의 퀄리티에 나쁜 영향을 주기도 합니다.

매커니컬 캠을 시뮬레이션하기 위한 소프트웨어를 사용하는 전자캠은 쉽게 모션의 제한 범위를 캠이 설치된 테이블을 이용하여 조절할 수 있습니다. 매커니컬 캠의 하드웨어가 불필요하며 고로 오일 교환이나 기어를 교체 해줄 필요가 없습니다. 이처럼 새로운 기술은 전반적인 섬유 공업, 트위스터 제조업체들의 주목을 받고 있습니다. 어드밴텍의 전자캠 솔루션은 CODESYS, 실시간 Kernel 및 APAX-5580 컨트롤러와 APAX I/P 모듈을 하나로 조합된 솔루션입니다. 본 솔루션은 유니크 듀얼 코어 프로세서를 활용해 최적화 매커니즘 선보이고 기존 매커니컬 캠을 대체하며 섬유 장비 제조업체에게 힘을 실어줄 수 있습니다. 또한 어드밴텍의 솔루션은 IT기술과 OT기술의 통합을 조화롭게 이룰 뿐만 아니라 트위스터의 생산 효율을 높여줄 뛰어난 안정성과 탄력성을 제공합니다.

System Requirements

100년 간의 독립 개발 경험을 바탕으로, Qingdao Textile Machinery Co., Ltd.는 설계, 제조 및 섬유기계 보조제품과 특수 장비 판매 전문 업체입니다. 고품질의 제품과 서비스는 중국 부직 산업에서 최고의 장비 유통 및 기술 혁신 기업으로 지속적인 인정과 가치를 평가를 받고 있습니다. 위 회사의 제품은 전세계적으로 판매되며 뛰어난 명성을 쌓아가고 최근 장비 유지보수 비용을 절감하고 효율을 높이며 시장 수요를 충족하기 위해 기존에 고속 합연기 장비의 자동화 수준을 향상하기로 계획했습니다.

위 회사는 고속 합연기를 한 종류의 캠 커브만 제공할 수 있는 매케니컬 캠을 제어하기 위한 인버터 모터와 컨트롤러를 사용합니다. 새로운 실을 방직하고 삼각뿔 실타래를 생산하며 공정과정에서 서로 다른 단계의 모션 커브를 조절하기 위해 전자캠 솔루션이 기존의 매커니컬 캠을 대체하였습니다.  

새로운 솔루션은 소프트웨어와 하드웨어 둘 다 포함하고 있으며 산업용 컨트롤의 국제 표준을 준수한 소프트웨어와 안정적인 시스템 운용을 위한 최적화 설계를 이용해 컨트롤 플랫폼을 제공하는 하드웨어가 사용되었습니다. 또한 휴먼-머신 인터페이스 (HMI)와 솔루션의 매끄러운 통합을 위해 C# 프로그래밍 언어를 지원합니다. 본 하드웨어는 다양한 디바이스 연결을 위한 다수의 커뮤니케이션 프로토콜을 지원하고 다중 I/O 인터페이스를 제공합니다. 모듈러 구조는 추후 애플리케이션의 교체에 따라  확장에 용이하게 설계되어 있습니다. 그 뿐만 아니라, 어드밴텍 본사는 고객의 빠른 문제 해결을 지원하기 위하여 지역 AS 서비스를 제공하며 중국은 물론 해외에서도 AS를 받아 보실 수가 있습니다.

System Description

어드밴텍의 전자캠 솔루션은 자동화 컨트롤 소프트웨어 CODESYS, APAX-5580, 임베디드 팬리스 컨트롤러, APAX 시리즈 I/O 모듈 및 iDoor 모듈을 포함하고 있습니다. CANopen 프로토콜, 이더캣, Modbus/TCP의 지원과 함께 이용자는 기존 HMI를 IT수준으로 매끄럽게 연결하는 동시에 2개의 2-axis 서보 모터와 192 DC 브러쉬리스 모터를 OT 레이어에 연결 가능합니다. 어드밴텍의 솔루션을 이용한, 고속 합연기는 실 방직에 전자 캠을 사용할 수 있으며 인버터 모터 컨트롤에서 서보 모터 컨트롤로 업그레이드가 가능합니다. 이와 같은 업그레이드를 통해 장비 생산 성능은 75m/min 속도에서 120m/min속도로 증가시킬 수 있습니다. 

본 솔루션의 전자캠 기능은 IEC 61131-3 표준을 준수하는 CODESYS가 주를 이뤄 수행하며 이용자가 캠의 모션과 제어를 프로그램 할 수 있도록 전자캠 기능 블록을 제공합니다. (어드밴텍 CODESYS는 기존의 CODESYS 버전과 상이합니다) 내장된 듀얼 코어 프로세서를 이용해 프로그램 자동화 컨트롤을 위해 어드밴텍이 개발한 실시간 kernel과 소프트웨어 벤더가 있습니다. 각기 다른 컴퓨팅 코어는 윈도우 임베디드 표준 7 (WES7) 및 CODESYS 실시간 Kernel을 독립적으로 수행하며 모션 컨트롤 실행 코어의 안정성과 적시성을 확보해주는 빠른 스캔 사이클 (최대 50us) 을 가능하게 합니다. 사용자가 전자캠의 모션 궤적의 이용을 손쉽게 하는 어드밴텍 CODESYS의 풍부한 라이브러리를 통해 직접적인 활용이 가능합니다. 

APAX-5580은 PAC로 산업용 컴퓨터와 PLC 기능 모두 다 갖추고 있습니다. X86 아키텍처 하드웨어 플랫폼은 최적화된 어드밴텍 CODESYS 실시간 kerne의 구동과 동시에 C#을 지원하며 기존의 HMI 통합이 가능합니다. APAX-5580 모듈러 설계의 특이점은 APAX와 iDoor 모듈을 통한 다양한 디바이스 연결이 가능하다는 점입니다. 다수의 I/O 채널은 (768 디지털 I/O 및 192 아날로그 I/O) 이용자에게 애플리케이션에 다양한 니즈를 부합하는 확장이 가능한 풍부한 탄력성을 부여합니다. 솔루션은 APAX-5402-E2AIAE, APAX-5045-AE, APAX-5435-AE 및 PCM-26D2CA-AE를 이용해 APAX-5580 통합이 가능합니다. 또한 CAN bus를 통해 192 DC 브러쉬리스 모터를 제어할 수 있기에 동시에 192개의 실타래를 작업 할 수가 있습니다. 또한 펄스 컨버전 모듈 연결을 위한 이더캣 사용으로 반응속도가 더 좋은 서보 모터 활용한 합연기 구동이 가능해집니다.  

사용자는 어드밴텍이 제공하는 전문 기술 교육을 통해 시스템을 신속하게 시작할 수 있을 뿐만 아니라, 온라인 비디오 컨설팅 서비스를 통해 즉각적인 기술 지원을 받을 수 있습니다. 또한, 어드밴텍의 전 세계의 서비스 채널은 사용자가 편리한 지역에서 보다 효율적으로 서비스를 받을 수 있도록 합니다.

Project Implementation

  • Advantech CODESYS: Automated control software, programming language conforming to IEC 61131-3 standard
  • APAX-5580-4C3AE: Embedded fanless controller with Intel® Core™ i7/i3/Celeron DIN-Rail IPC w/2 x GbE, 2 x mPCIe, 1 x VGA
  • APAX-5402-E2A1AE: CIRCUIT MODULE, 2-slot expansion module with PCIe and I/O
  • APAX-5045-AE: 24-ch digital I/O module
  • APAX-5435-AE: mPCIe module to support iDoor
  • PCM-26D2CA-AE: iDoor Module: 2-port isolated CANBus mPCIe, CANOpen, DB9

System Diagram


Conclusion

과거에는, 매커니컬 캠이 낮은 비용과 간단한 과정 때문에 널리 사용되어져 왔습니다. 생산효율과 실의 퀄리티 상승이 중요한 현시대에는 매커니컬캠은 현 시장의 요구조건을 충족시킬 수 없습니다. 그 대신에, 최신 솔루션인 전자캠을 사용하는 것입니다.  어드밴텍의 전자캠 솔루션은 비용과 효율 둘 모두를 잡을 수 있는데 높은 확장성 덕분에 Qingdao Textile Machinery 기업이 고속 합연기를 통한 기술적인 업그레이드를 가능하게 했으며 본 솔루션이 성공적으로 2달간의 테스트 운용 끝에 높은 안정성을 인정받았습니다. 더해서, 장비 제조업체가 폭넓은 서비스를 받을 수 있도록 어드밴텍의 글로벌 서비스와 각 지역에 전문가들을 배치하였으며 전 세계적으로 전자캠 기술을 가진 합연기의 구매가 가능해졌습니다.
    

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