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기획특집 다양한 센서 포트폴리오와 클라우드 솔루션으로 상태 모니터링 구현

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 166회 작성일 20-05-13 12:00

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글로벌 산업 자동화 전문 기업 터크(TURCK)가 센서 포트폴리오에 다양한 신제품을 출시하고, 이를 클라우드로 연동해 상태 모니터링 솔루션을 구현하여 관심을 끌고 있다.

출시된 다양한 센서 신제품 중 첫 번째로, 기존에 보유하고 있던 초음파 센서에 M8과 M12 디자인의 10가지 미니어처 초음파 센서를 추가로 출시하여 포트폴리오를 확장했다. 새롭게 추가된 M12 초음파 센서는 아날로그 출력과 스위칭 출력 버전으로 제공되는데, 스위칭 출력은 아날로그 출력의 제한된 측정 범위 내에서 스위칭 범위를 조절할 수 있다. 콤팩트한 디자인의 IP64 등급으로 제작되며, 좁은 음파 폭을 보유하여 두 개의 센서를 제한적인 공간에 나란히 붙여서 설치할 수 있다. 또한, 작은 하우징에 비해 긴 감지 범위와 짧은 블라인드 존을 보유한 것도 특징이다.

뒤이어 출시된 제품은 최대 200G의 충격을 견디는 리니어 포지션 센서로, 5kHz의 속도로 위치 값을 측정하는 이 센서는 최대 2m 길이의 하우징까지 출시된다. 이 제품은 유도형 측정 원리로 향상된 충격 내성과 샘플링 속도를 보장한다. 자기장 변형식 리니어 센서가 그 작동 원리로 인해 길이가 길어질수록 측정 속도가 느려지는 단점이 있는 반면, 유도형 리니어 센서인 ‘Li 시리즈’는 측정 길이가 2m로 늘어나도 속도가 떨어지지 않는다. IP67 등급의 이 센서는 습도, 먼지 등 열악한 환경 조건에서 견딜 수 있을 뿐 아니라, 최대 200g의 진동이나 충격에 노출될 때에도 위치 신호를 안정적으로 출력할 수 있다. 5kHz의 스캔 속도로 오류가 최소화되며, 16비트 D/A 컨버터를 사용하여 정밀도를 한층 높였다.

Li 센서는 금속 산업에서 왕복 패스의 제어 작업에 이상적인 솔루션이다. 일반적으로 금속 작업 시 축적되는 금속 파편이 자기장에 영향을 끼쳐 오차를 유도할 수 있는데, Li 센서는 자기장에 대한 내성을 보유하여 이 오차를 줄일 수 있기 때문이다. 또한, 충격에 강한 제품이기 때문에 나무 가공이나 사출 성형 공정, 프레스와 펀칭 기계 등에 설치하여 문제 없이 위치 측정이 가능하다. Li 리니어 센서는 0~10V와 4~20mA로 신호를 두 번 제공하기 때문에 진단 시스템에 연결하여 재고 보유량을 줄일 수 있다.

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터크의 스테디셀러 중 하나는 실린더용 마그네틱 센서로, 각 실린더 제조사의 규격에 맞춘 실린더 센서를 제공하는 것으로 유명하다. 최근 터크에서 C 그루브 SMC 공압 실린더용 마그네틱 센서를 출시했다. 새로 출시된 B IM-UNC 시리즈는 SMC C-그루브 공압 실린더에 완벽히 장착할 수 있도록 최적화되었으며, 한 손으로 홈에 삽입하여 설치할 수 있으므로 추가 액세서리가 필요하지 않다. 나사를 1/4 회전하여 조임으로써 센서를 설치하여 진동을 방지할 수 있고, 0.1Nm의 조임 토크로 더 단단하게 고정하는 것도 가능하다. 물론 이 과정에서 실린더가 손상되는 일은 없다.

BIM-UNC 시리즈는 원자재 조립, 자동화 라인, 펀칭 기계 및 산업용 로봇에 적용하기 이상적이며, 일반적으로 공압 실린더의 피스톤 위치를 측정하기 위해 사용된다.
터크의 전략적 글로벌 파트너사인 배너 엔지니어링에서도 특정 어플리케이션을 타깃으로 신제품이 출시되었는데, 이는 협소한 공간에도 설치가 가능한 레이저 및 포토센서 VS8 시리즈다. 제한된 공간에서의 사용 또는 움직이는 타깃의 정밀한 감지를 위해 개발된 이 센서는, 21.1×14.6×8mm 크기의 제품으로 성냥갑의 절반 크기에 불과하다. 이 제품은 밝은 적색 레이저 및 적색, 청색 LED 모델로 출시되었으며, 투수광형, 확산 반사형, 미러 반사형, 후경 무시 모드 등을 선택할 수 있다. 이런 다양한 옵션을 통해 사용자가 각자의 작업 환경에 맞춰 적합한 센서를 선택할 수 있다.

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VS8 센서는 다른 센서로는 감지가 어려운 초소형 부품의 감지가 가능하다. 적색 레이저 모델은 밝고 정밀한 빔 스팟을 보유하여 다양한 색상의 타깃 및 직경 5mm의 물체까지도 안정적으로 감지할 수 있으며, 청색 LED 모델은 반사판 없이도 어두운 빛을 흡수하는 물체나 광택으로 반짝거리는 물체 또는 투명한 물체를 안정적으로 감지한다. 적색 LED 모델은 광범위한 타깃을 감지하는 비용 절감형 솔루션의 다목적 센서로 사용할 수 있다.

터크는 산업 특화용 제품도 고객 맞춤형으로 제작하는데, 고객의 요구로 출시된 Q130WD Uprox 센서가 그 사례다. 이 제품은 식음료 산업에 특화된 Factor 1 센서로, 캔 충진 등의 어플리케이션의 워시 다운 환경에서 사용 가능한 제품이다. 직사각형 형태의 이 근접 센서는 IP68/IP69를 만족하며, 모든 금속에 대해 동일하고 높은 스위칭 거리를 보이는 터크의 Uprox 특허 기술로 제작되므로 알루미늄 및 주석 캔을 검출하는 어플리케이션에 매우 유용하게 적용 가능하다. 모든 재질의 음료 캔을 감지거리 차이 없이 검출할 수 있을 뿐 아니라, 250 Hz의 스위칭 주파수로 시간당 최대 900,000개의 대상체를 검출할 수 있다.

Q130WD의 하우징은 FDA 등급의 플라스틱이며, 일반적으로 사용하는 모든 알칼리성 및 산성 세제에 대한 내화학성을 가지고 있다. 이 센서는 -30~85℃에서 안정적으로 작동하며, 하우징의 코너에 LED가 장착되어 스위칭 신호와 전원을 모든 각도에서 확인할 수 있다. 40 mjm 높이만큼 부분적으로 매립하여 설치할 수 있으므로 알루미늄 레일 어플리케이션에 최적이다.

최근 관심과 사용이 늘어나고 있는 IO-Link 통신은 포트폴리오가 광범위한 터크의 강점이다. 터크는 이미 기존 센서들에 IO-Link 통신 기능을 추가하여 스마트 센서를 다수 출시했는데, 그 종류로는 압력 센서, 유량 센서, 온도 센서 등의 유체 센서를 비롯하여 경사 센서, 각도 센서, 엔코더, 리니어 센서 등의 위치 감지 솔루션 제품과 함께 기본 유도형 근접 센서, 포토 센서와 초음파 센서 등이 있다.

특히 최근 출시한 IO-Link 통신의 아날로그 측정 센서는 조정 가능한 0~10V 또는 2~10V 출력과 자유롭게 구성 가능한 스위칭 출력을 제공하는 측정 센서로 사용할 수 있다. 즉, 이제 더 이상 근접 센서를 감지 거리별로 다른 종류의 재고로 보유하지 않아도 된다.

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IO-Link 1.1 COM2를 사용하면 예측 유지보수와 같은 인더스트리 4.0 어플리케이션의 데이터 공급 장치로의 사용이 가능하다. 이 센서의 측정 범위는 12 비트의 분해능으로 사용자에게 다양한 기능과 매개 변수 옵션을 제공하는데, 자유롭게 정의할 수 있는 측정 범위 외에도 프로세스 데이터의 스위칭 비트의 동작, SIO 모드에서 스위칭 출력 또는 조절 가능한 히스테리시스 등과 같은 스위칭 기능의 물리적 동작 변경도 가능하다.

IO-Link 장치로 사용할 경우, 2 바이트의 프로세스 데이터와 함께 추가 진단 옵션이 제공되는데, 온도 보상을 위해 장착되어 있는 온도 인디케이터를 통해 이벤트 설정값 편차 발생 시 알람 출력이 가능하다. 자유롭게 “쓰기”가 가능한 어플리케이션 특정 태그로 사용자는 경고를 출력한 센서를 즉시 식별할 수 있고, 대상체가 감지 범위 바깥으로 벗어난 경우에도 경고를 출력한다.

센서가 단순한 유무 감지의 기능을 벗어나 4차 산업혁명에서의 필수 요소인 예측 유지보수를 위한 장치로 사용될 수 있는 점은 꽤나 매력적으로 다가오며, 터크는 최근 유체 센서 개발에 박차를 가하고 있다. 가장 먼저 출시된 PS+ 압력 센서를 비롯하여 유량 센서인 FS+를 추가적으로 출시했다.

PS+ 압력 센서는 정전식 터치 패드가 포함된 스마트 센서로, 이 제품의 직관적인 작동법 및 안정적인 출력 등의 뛰어난 품질과 멋진 디자인으로 “2019 iF 디자인 어워드”를 수상한 바 있다. 이 제품은 오버 헤드 마운팅으로 센서 헤드가 340°까지 회전이 가능하고, 센서가 연결된 후에는 컨트롤러나 버스 모듈에서 PNP 또는 NPN, 전류 또는 전압 신호 등의 출력 타입을 감지하는 스마트한 제품이다. IO-Link 통신 기능도 갖춘 이 제품은 유연한 호환성을 제공하고, 2가지 색상의 디스플레이를 제공하는 인터페이스로 센서 설정이 간편하다. 최대 600 bar 압력 범위에 맞게 설계된 이 시리즈의 제품은 세라믹 측정 셀 타입과 금속 측정 셀 타입으로 분리되어 출시되었으며, 금속 측정 셀 타입의 제품은 일반 압력의 최대 7배에 달하는 과압 저항을 보유하여 피크 압력 기능을 사용할 수 있는 것이 특징이다.

PS+ 시리즈를 뒤이어 출시된 스마트 유량 센서 ‘FS+’는 견고한 하우징과 일체형 반투명 전면 캡이 장착된 스테인리스 스틸 재질의 제품으로, 마모가 없는 터치 패드를 적용해 스마트폰처럼 작동한다. FS+는 유체 흐름 외에도 매체의 온도를 지속적으로 측정할 수 있으며, 2가지 색상의 11개 세그먼트를 가진 LED 스트립을 통해 필요에 따라 유체 흐름 또는 온도 값을 표시할 수 있다. PS+와 마찬가지로 센서의 헤드 하우징을 340°까지 자유롭게 회전도 가능하다. 빠른 시운전을 지원하기 위해 PNP/NPN 출력 신호를 감지하며, 퀵-티치 기능을 사용하여 몇 초 내에 스위칭 포인트를 설정할 수 있다. 델타 유량 모니터링 기능으로 모든 티칭 기능은 유량이 일정할 때만 활성화 되므로 잠재적 오류를 방지할 수 있다. 견고한 재질과 완벽한 밀봉 컨셉으로 IP6K6K와 IP6K7, IP 6K9K의 보호 등급을 만족하므로 냉각 회로 모니터링 또는 세척 공정 등의 열악한 환경에서도 사용이 가능하다.

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한편, 4차 산업혁명 시대를 맞아 상태 모니터링에 대한 요구사항이 급증하고 있는데, 이를 위한 솔루션을 터크에서 내놓아 화제다. 터크는 온프레미스(사내 서버 구축형) 또는 공용 클라우드 중 선택 가능한 터크 클라우드 솔루션을 출시했고, 이미 국내 고객사에서 이 서비스를 이용 중이다. 특히, 터크에서 제공되는 필드 로직 컨트롤러(FLC) 기능의 TBEN 블록 I/O 모듈을 통해 신호를 사전 처리하고, 클라우드 게이트웨이로 데이터를 능동적으로 전송할 수 있고, 블록형 PLC인 TBEN-L-PLC 게이트웨이를 통해 별도 컨트롤러의 제어 없이 터크 멀티 프로토콜 필드버스 스테이션에서 데이터를 직접 읽을 수 있다. 다른 신호가 추가적으로 필요한 경우, 센서는 케이블 또는 무선 통신으로 게이트웨이에 연결이 가능하다.

기존에 확인할 수 없던 기계의 마모를 이제는 IO- Link 통신의 스마트 근접 센서로 인터록 장치의 끝 위치를 감지하여 기계적 마모로 인한 베어링 손상 등을 직접 거리 측정을 통해 예측 정비할 수 있고, 탱크 내의 유체 레벨을 측정하여 아날로그 값으로 전송하여 센서 표면이 오염되거나, 중간에 기포나 이물질이 삽입되는 것을 감지하여 알람으로 이를 경고하는 것이 가능하다.

또한 로터리 밸브가 열리거나 닫힐 때 신호를 생성하는 밸브 포지션 센서를 사용하고, 밸브의 포지셔닝 시간의 변화를 감지하여 밸브의 상태 또는 주변 조건이 악화되었음을 미리 확인하여 대체할 수 있다. 이때, 필드 로직 컨트롤러 기능의 FLC 필드버스 스테이션이 시간을 결정하고, 너무 짧거나 긴 경우에 경고 알람을 출력한다.

모터의 진동 측정을 통한 장비의 상태 모니터링도 가능하다. 진동 센서와 무선 노드를 연결하고, 무선 노드를 통해 무선 게이트웨이로 신호를 전송하는 방법으로 플랜트 내의 다양한 모터, 펌프 등의 주요 장비의 상태를 모니터링할 수 있다. 동일한 무선 전송 시스템을 사용하여 보관 창고 내의 온습도 측정도 가능하다. 케이블 연결 또는 배터리 구동형 중에 선택 가능한 무선 노드에 온습도 센서를 삽입하여 장착하고, 창고 내부에 부착한 후 설정 한계값에 못 미치거나 초과되는 온습도 발생 시, 무선 게이트웨이로 이 신호를 전송하여 중앙 제어실의 클라우드 대시보드를 통해 시각화되어 보여지므로, 앉은 자리에서 플랜트 전체를 모니터링하고 예측 유지보수를 구현하는 것이 터크의 다양한 제품과 서비스를 통해 모두 가능해졌다.

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이 모든 솔루션은 기존 시스템을 건드리지 않은 상태에서 시스템을 개조하여 구현 가능하므로, 고객 입장에서의 리스크를 최소화할 수 있고, 웹 기반의 edge PLC로 특수 소프트웨어나 라이선스 구매 없이 장치의 웹 서버를 통해 모두 구현 가능하며, 필드 로직 컨트롤러 FLC 기능은 탑재된 디바이스에 모두 무상으로 제공되므로 고객이 직접 간단히 웹 프로그래밍을 통해 원하는 설정을 구현할 수 있는 점도 매우 큰 특징이라고 할 수 있다.

상태 모니터링에 대한 요구사항이 늘어가면서 국내 시장에도 온습도 모니터링 등의 클라우드 솔루션과 클라우드 게이트웨이를 활용한 적용 사례가 늘고 있다. 터크는 이에 발맞춰 SCADA 등을 연계한 다양한 고객 맞춤형 서비스를 지속적으로 제공할 계획이다.


tk.marketing@turck.com