루마니아 SI 파트너사인 스마테크 오토메이션(Smartech Automation), 운영 최적화를 위한 개방형의 유연한 데이터 지원 아키텍처를 설계 및 제공한다

연결성은 시장에 관계없이 모든 현대 산업의 운영에 있어 핵심적인 요소이다. 인터스트리 4.0과 빅데이터 외에도, 최신 데이터에 접속하고 실행 가능한 운영적 데이터를 보유하는 것이 모든 플랜트에서 최상의 성과를 이끌어내는데 필수적이다.

산업 범위 전반에 걸친 주된 문제는 ‘블랙박스’라고 불리는 기술이 기술의 발전과 빠르게 변하는 시장의 요구를 따라가지 못하고, 현대 산업 운영에 있어 필요한 상호 연결 및 데이터 생성 기능을 제공하지 못하는 데 있다. 이와 같은 이유로, 많은 기존 기업들이 제어 및 자동화 인프라를 업그레이드하고 현대화하여 데이터 지원 기술의 장점을 활용하고자 한다.

루마니아의 주요 정유 프로세스 플랜트는 탱크화차의 화물 로딩 램프 운영에서 이와 같은 문제를 겪고 있었다. 신호 오류와 같은 노후 기술과 관련한 위험이 더해져, 기존의 폐쇄 소스 블랙박스 솔루션을 업데이트하는 것은 불가능하고, 플랜트 운영 최적화에 필요한 핵심 데이터를 쉽게 공유하지 못한다는 점에서 매우 폐쇄적이었다.
현대화 작업을 위해서, 고객은 로크웰 오토메이션 RcSI (Recognized SI) 프로그램의 일원인 루마니아의 스마테크 오토메이션(Smartech Automation SRL)이라는 기업에 의뢰하였다. RcSI(Recognized SI)인 스마테크는 로크웰 오토메이션의 기술을 이끄는 최고의 기술 솔루션과 고객 서비스 제공에 전념하고 있다. 이러한 SI 파트너사는 로크웰 오토메이션의 영업 및 유통업체들과 상호 지원 관계를 맺고 있다.

도전 과제

터미널 운전자가 겪고 있는 문제는 플랜트 전체 시스템과 로딩 램프 간의 데이터를 지속적이고 간결하게 교환할 수 없다는 데 있었다. 화물 적재 과정 중 수집되거나 수집될 수 있는 데이터들은 보다 높은 차원의 플랜트 전체 관리 시스템에서는 거의 사용할 수 없었다.

고객은 적재 과정의 물류와 데이터를 처리하기 위해 터미널 관리 어플리케이션을 개발하려 했지만, 로딩 램프를 위한 기존 자동화 어플리케이션과 통합이 불가능했다.

통합되지 않았기 때문에, 새로운 로딩 데이터 입력이나 그 결과로 생긴 로딩 데이터를 수동으로 입력하는 데 시간이 소모되었다. 이 입력 작업을 수행하는 운전자가 로딩 과정도 담당하여서 로딩 시간이 증가하였다. 종이로 된 결과 보고서를 관리하는 데 걸리는 시간은 문제를 더욱 복잡하게 만들었다.

기술적 문제는 연결성, 확장성, 유연성으로 나눌 수가 있다. 기존 시스템은 변경이 거의 불가능하기 때문에 새로운 터미널 관리 시스템과 통합하는 것은 어려웠다. 폐쇄형 시스템이기도 했고, 어떠한 이슈도 해결하기 어려웠고, 다운타임으로 인해 심각한 손실로 이어질 가능성이 있었다.

새로운 솔루션은 개방형으로 터미널 관리 어플리케이션과 쉽게 통합되며, 유연해야만 했다. 향후에 사용될 기능과 쉽게 결합할 수 있는 것은 물론, 이전 기능을 모두 구현할 수 있어야 했다. 또한 시운전 및 시동에 많은 시간을 할애할 수 없었기 때문에, 이전의 모든 I/O을 모두 새로운 패널 및 I/O 카드로 이동시키지 않고, 기존 PLC 섀시가 유지되었다.

솔루션

또 스마테크 오토메이션 SRL의 조지 마린스쿠(George Marinescu) 제어 엔지니어에 따르면, “4개의 로딩 램프를 이제 4명의 운전자가 자체 고급 운영자 인터페이스를 통해 개별적으로 제어하고 모니터링한다. 주 서버는 어플리케이션을 호스팅하는데, 전용 소프트웨어를 사용해 운전자 패널에 제공된다. 게이트웨이 소프트웨어는 OPC 서버로서 터미널 관리 어플리케이션과 인터페이스하기 위해 사용된다.”라고 했다.

운전 스테이션은 로딩 과정의 제어(로딩 튜브의 위치 지정)와 모니터링(특정 램프/스테이션에 대한 모든 미터 및 스케일에 대한 질량, 부피, 밀도와 같은 실시간 로딩 데이터)을 위해 사용되어, 운전자는 2가지 모드 중 하나로 작업할 수 있다.

온라인 모드 : 모든 로딩 데이터는 터미널 관리 어플리케이션으로부터 수신되고, 로딩 후 모든 로딩 결과 데이터가 다시 전송된다. (적재 질량, 부피, 평균 밀도, 온도, 사용 미터, 배치 번호 등)

폴백(Fall-back) 또는 오프라인 모드 : 운전자는 데이터 테이블에 접속할 수 있어 터미널 관리 어플리케이션에서 정상적으로 수신된 데이터에 내용을 입력할 수 있다. 최종 결과 데이터는 SQL 데이터베이스에 기록되고, 다시 사용이 가능해지면, 터미널 어플리케이션으로 다시 보내기 위해 대기열에 저장된다. 오프라인 모드에서는 보고서 출력과 데이터 검색이 가능한다. 오프라인 모드에서는 터미널 관리 어플리케이션의 일부 기능을 사용할 수 없을 때 그 기능을 복제한다.

마린스쿠는 “이전 어플리케이션의 기능들이 분할되고, 일부는 PLC 수준으로 이동되고(수위 및 용량 관련 정보, 로딩 단계, 미터 연동), 일부는 소프트웨어 어플리케이션[로딩 결과 보고, SQL(Structured Query Language) 데이터베이스로 취합]에서 구현되었다.”면서 “시운전의 시간적 제한으로 PLC 랙은 그대로 두었다. CPU는 Allen-Bradley® 1747-AENTR 이더넷 어뎁터로 교체했고, PCL 코드는 새로운 미드레인지급의 PAC(Programmable Auto mation Controllers)로 이동시켜 적용하였다.”고 덧붙였다.

로크웰 오토메이션 Encompass™ 제품의 파트너인 프로소프트 테크놀로지(Prosoft Technology)의 4개의 M VI69L-MBS Modbus Serial Lite 통신 모듈을 PAC 섀시에 설치해 사용하여 시리얼 통신 기능을 제공했다.

결 과
신규 시스템은 두 시스템 간의 필요 데이터를 쉽게 교환시키면서 터미널 관리 어플리케이션에 완벽하게 인터페이스 되었다. 모든 기존 기능을 신규 시스템에 복제되었고, 이번에는 좀 더 개방적인 플랫폼이었고, 운전자 인터페이스와 PAC를 포함했다.

이 신규 플랫폼에는 새로운 기능을 쉽게 추가할 수 있다. (로딩할 신제품, 로딩 과정의 변경 및 개선, 신규 미터 추가 등) 그리고 더 이상 수동으로 데이터를 입력하거나, 종이 보고서 관리와 같은 일로 시간이 낭비되는 일이 없었다.

마린스쿠는 “같은 고객을 대상으로 새로운 시스템에서 2개의 로딩 램프를 추가해 작업하고 있는데, 이번 램프들은 새로운 것이다. 핵심 시스템은 현대화된 것과 상당히 동일한 기능을 갖출 것이지만 램프가 새로운 것이고, 시운전 시간의 제약이 크지 않기 때문에, 좀 더 발전된 제어시스템을 최신 자동화 패널에 설계할 수 있다. 신규 시스템은 고급 사양의 이중화 PAC와 함께 동일한 서버/소프트웨어/인터페이스 솔루션을 사용한다.”고 설명하였다.

그는 “로크웰 오토메이션 제품을 사용하는 진행 중인 다른 프로젝트들에는 화력 발전소의 탈염수 처리의 마지막 단계가 포함되며, 고급 사양의 이중화 PAC, 고급 HMI 소프트웨어 및 하드웨어 솔루션 및 프로세스 I/O 모듈을 사용한다.”고 덧붙였다.

바이오매스 발전소 건설사, 에너지 효율성 향상

태국의 바이오매스 발전소 건설회사는, 로크웰 오토메이션의 솔루션으로 에너지 효율적이고 신뢰할 수 있는
공정을 위한 필수 솔루션을 알아냈다.

시스템 통합, 엔지니어링 및 기술 지원 솔루션 분야에 폭넓은 전문성 가진 태국의 바이오매스 발전소 건설 회사가 발전소의 효율성 개선을 위한 의견 및 지원을 구하기 위해 로크웰 오토메이션을 찾았다. 이 회사는 지난 10년간 분산제어시스템(Distributed Control System : DCS)를 갖춘 최초의 친환경 발전소를 포함한 15개의 바이오매스 발전소를 태국에 건설했다.
친환경 발전소에서는 엔지니어들이 기술을 통해 우드칩 같은 폐기물을 에너지로 전환하는데, 이를 가장 효율적인 방법으로 수행하기 위해 높은 수준의 제어와 함께 지속적이고 신뢰할 수 있는 시스템이 필요했다.

현장 지원

회사는 그들의 목표 달성에 도움이 될 수 있는 End-to-End 솔루션에 대한 의견과 지원을 구하기 위해 로크웰 오토메이션을 찾았다.
솔루션에 포함된 ‘Process System Estimator’(PSE) 설계 도구는 분산제어시스템(DCS)의 BOM(Bill of Material)이 고가용성 요구사항을 충족하는지 검증하는데 도움이 된다. DCS와 웹 기반 레포팅 시스템(Web Reporting System)은 현장에서 모든 설정이 올바르게 완료되었는지 확인하는 로크웰 오토메이션 기술지원팀의 현장 지원과 함께 설치되었다.

발전소는 사용자 친화적이며, 유의미한 웹 대시보드를 생성하는 PlantPAx® 공정 자동화 시스템, PowerFlex의 자동 디바이스 설정 기능(ADC, Automatic Device Configuration), FactoryTalk VantagePoint의 위젯 라이브러리를 포함하는 통합 아키텍처를 활용하여 발전소에 대한 실시간 관련 정보를 표시한다.

<기타 설치 솔루션>
* FactoryTalk® Historian - 다양한 계산, 예측, 정보 생성 통계 절차를 위한 주요 시계열 데이터 수집
* PanelView™ Plus 7 패널 설치형 오퍼레이터 인터페이스
* PowerFlex® 753 & PowerFlex® 525 가변 속도 드라이브(VSD, Variable Speed Drive)
* Stratix® 5700 산업용 매니지드 이더넷 스위치. Cisco® 네트워크 기술의 매니지드 네트워크 스위치

* EtherNet/IP™ 네트워크 - I/O를 위한 Device Level Ring(DLR)로 발전소 전체에 원활한 통신 제공
* 3rd-party 통신 인터페이스

바람직한 결과를 만들어내는 효율적인 시스템

전체 시스템 아키텍처는 8개월 동안에 실행했으며, 프로젝트는 정해진 일정과 예산 내에 마쳤다.
이 솔루션으로 작업자들은 더욱 쉽게 제어 작업을 할 수 있었으며, DCS 라이브러리 사용에 드는 시간이 줄었다. 중복된 시스템을 제거함으로써 일관되고 독립적인 생산 구조가 실현되고, 발전소의 신뢰성이 향상되었다. 발전소의 직원들은 이 생산 시스템의 운영 방법을 쉽게 배울 수 있다.
정확한 일일 운영 및 동향 보고서가 작성되어 경영진에게 이메일로 전송되었고, 직원들은 실시간 웹 리포팅에 접속할 수 있게 되었다. 로크웰 오토메이션의 실시간 웹기반 리포팅 시스템(Web Reporting System)은 확장된 데이터와 진단 기능을 제공하는 것 이외에도, 실시간 이력 및 예측 데이터에 접근할 수 있게 하여 생산라인에서 문제가 발생하기 전에 이를 확인할 수 있다. 이로써 운영이 둔화되는 것을 막을 수 있는 필요 조치를 취할 수 있으며, 노동시간과 생산 비용을 절감하고, 데이터를 비즈니스 예측에 사용할 수 있게 되었다.