LoRaWAN의 자동 폐기물 처리 솔루션

프로젝트 소개

첨단 제품 제조에는 많은 유해 화학 물질이 사용됩니다. 이러한 화학 물질은 위험하고 오염될 뿐만 아니라, 폐기물 처리가 어렵고 관리하기 어렵습니다. 공장에서는 직원과 환경의 안전을 보장하기 위해 폐기물 처리 시스템을 설치해야 합니다. 또한 상시적인 검사를 위해 폐기물 처리 시스템을 지속적으로 점검해야 합니다. 그러나 검사 체크포인트가 많은 공장의 경우, 작업을 완료하기 위해 많은 인력이 필요하므로 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 또한 산업 폐기물 배출 지점이 연기를 분산시키기 위해 사용되는 굴뚝에서 높기 때문에 검사 자체가 위험할 수 있습니다.

어드밴텍의 WISE 시리즈는 LoRaWan 기반의 자동 모니터링 솔루션에 사용됩니다. 자동화된 데이트 수지봐 원격 무선 기술은 상시적인 폐기물 처리 점검을 개선하기 위해 기존 검사를 대체하기 때문에, 관리자는 작업을 지속적으로 파악하고 시스템 고장을 인지하며 생산 라인 효율성을 개선할 수 있습니다.

시스템 요구사항

아시아 전역에 10개 이상의 공장을 보유한 세계적인 반도체 웨이퍼 제조사는 다양한 고객사에 제조 서비스를 제공하고 있습니다. 대만의 한 웨어퍼 공장에는 광석확 및 식각 공정에서 부식성 및 유해 액체 가스를 처리하는 산성 폐기물 처리 시스템이 장착되어 있습니다. 이 폐기물은 환경 보호 표준을 충족해야만 폐기할 수 있습니다.

공장 직원은 항상 휴대용 진동계를 사용하여 폐기물 시스템 모터와 팬의 이상 여부를 점검합니다. 하지만 공장 주변에는 20개가 넘는 배기팬이 있어 하루 1회만 검사할 수 있도록 제한하고 있습니다. 또한 효율을 위해 폐기물 시스템은 대부분 지붕에 설치되기 때문에 매일 오르내리는 것이 직원들에게 위험할 수 있습니다.

따라서 보다 효율적으로 검사를 완료하고 직원들에 대한 위험을 줄이기 위해 공장에서는 센서와 게이트웨이를 사용하여 시스템을 자동으로 모니터링 하는 솔루션을 구현하기로 결정했습니다. 조건은 다음과 같습니다:

• 수집된 센서 데이터와 휴대용 장비 간의 일관성을 보장하기 위한 ISO 10816(진동 평가 표준) 등급 센서
  
• 무선 네트워크를 사용하여 배선의 필요성 제거
  
• 신호 중단 또는 불안정한 네트워크 연결을 방지하기 위한 장거리 전송 범위
• 데이터 유출을 방지하기 위한 전용 네트워크 구축
• 거친 실외 환경을 위한 견고한 하드웨어 제품
  
• 모니터링 시스템에 데이터를 업로드하기 위한 Modbus 통신 프로토콜 지원

시스템 구현

어드밴텍은 자동화된 폐기물 모니터링 프로젝트를 위해 두 가지 제품 LoRaWAN 스마트 진동 센서 WISE-2410과, LoRaWAN IoT 게이트웨이 WISE-610을 사용했습니다

솔루션이 작동하는 방법은 다음과 같습니다. WISE-2410 무선 진동 센서는 모터에 자기 방식으로 부착되어 속도 및 변위 교유값을 계산하기 위해 진동 데이터를 수집합니다. 이 데이터는 LoRaWAN을 통해 30분마다 WISE-6610 게이트웨이로 전송됩니다. WISE-6610은 데이터 패키지를 디코딩하고 Modbus를 통해 웨이퍼 공장의 기존 감시 및 제어, 데이트 획득(SCADA) 시스템에 데이터를 업로드 합니다. 데이터가 수집되면 시스템은 이를 ISO 10816 차트와 비교하여 모터의 상태를 진단합니다.

WISE-2410은 ARM Cortex-M4 프로세서, 3축 가속도계 및 온도 센서가 내장된 스마트 장치입니다. 출력 전에 복잡한 고유값(VRMS, ARMS, 피크, 변위, 첨도, 파고율, 왜도, 표준 편차 포함)을 계산하여 네트워크 대역폭 로드를 줄입니다. WISE-2410의 내장 LoRa 트랜스시버는 네트워크 배선 문제를 없앨 뿐만 아니라 저주파, 장거리, 낮은 전력 소비로 높은 침투 특성을 가지고 있습니다. 실제 테스트 결과에 따르면 WISE-2410의 전송 범위는 최대 15km에 이를 수 있으며, 이는 웨이퍼 공장의 500m 면적에 충분합니다.

또한 WISE-2410은 LoRaWAN의 개방성, 유연성, 저렴한 구현 이점 등을 최대한 활용합니다. 사용자는 네트워크 통신사의 도움 없이 직접 전용 네트워크를 구축할 수 있으므로 데이터를 우회적인 방식 대신 직접 전송할 수 있습니다. 따라서 사용자는 데이터 기밀성에 대한 필요한 보호를 얻으면서도 통신사 요금을 절약할 수 있습니다.

또한 배터리로 구동되는 WISE-2410은 매우 낮은 전력을 소비합니다. 단 2개의 3.6V Li-SOCI2 배터리만 2년 동안 사용할 수 있습니다. 외부 전원 연결이 필요 없고, 배터리를 자주 교체할 필요가 없으므로 활용이 매우 편리합니다. 플러그 앤 플레이 WISE-2410은 소형(84.7 x 48.3mm)이며, 못, 접착제, 자석 세 가지를 마운팅 할 수 있어 현장 조건에 따라 유연한 설치 옵션을 제공합니다.

광범위한 온도 범위 (-20°C~85°C)와 IP66 인증 방수 방진 인클로저는 WISE-2410을 야외 데이터 수집에 이상적인 제품으로 만드는 데에도 도움이 됩니다. WISE-6610은 산업 환경에서 안정적인 연결을 제공하는 IoT 게이트웨이인 고성능 LoRaWAN입니다. 공장에서 많이 사용되는 Modbus 프로토콜을 지원하기 때문에 중앙 감독 제어의 시스템으로의 안정적이고 효과적인 데이터 전송에 대한 웨이퍼 공장의 요청을 충족시킵니다. 또다른 이점은, 최대 500대의 장치와 연결할 수 있다는 것입니다. 이는 기존 하드웨어를 유지하면서 필요에 따라 자동 모니터링 범위를 확장하는 데 바람직합니다.

프로젝트 제품

WISE-2410 : LoRaWAN Smart Vibration Sensor WISE-6610 LoRaWAN IoT Gateway

WISE-6610 : LoRaWAN IoT Gateway

시스템 구조 다이어그램

결론

산업 폐기물 처리 시스템은 첨단 기술 공장을 위해 필수적입니다. 수동 검사 방법은 한계가 있으며, 심각한 건강과 안전 문제를 야기합니다. 이제 자동화된 모니터링 솔루션을 통해 폐기물 처리 모니터링을 현장에 사람이 없어도 적절하게 수행하고 감독할 수 있습니다.

어드밴텍의 ISO 10816 호환 LoRaWAN 자동 모니터링 솔루션은 수동 검사와 완전히 일치하는 결과를 제공합니다. 간단한 설치는 빠른 배치를 지원하며 공장의 요구 변화에 따라 언제든지 변경할 수 있습니다. 전송 품질은 Wi-Fi와 Bluetooth보다 커버리지, 침투성, 간섭 저항이 뛰어납니다. 어드밴텍 솔루션의 결과가 우수했기 때문에 웨이퍼 제조업체는 폐기물 처리 시스템 외에도 이를 다른 공장 시설 모니터링에도 적용할 계획입니다. 이러한 기능은 어드밴텍의 WISE-2410과 WISE-6610이 시간을 절약하고 노력을 절약하는 효과적인 솔루션임을 보여줍니다.