대표이사 겸 소유주Hans Beckhoff는 다음과 같이 설명한다. “Beckhoff의 MX-System은 전체 컨트롤 캐비닛 및 기계 엔지니어링 산업에 기술 혁신을 가져올 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.” © Beckhoff Automation
제품 매니저 Daniel Siegenbrink는 다음과 같이 설명한다. “MX-System은 특히 컨트롤 캐비닛 구성 및 유지보수 측면에서 작업량을 대폭 줄여줍니다. 또한 기계 설계를 단순화해 주고 기계 엔지니어링 분야의 모듈화를 최적으로 지원합니다.” © Beckhoff Automation
Beckhoff의 새로운 MXSystem은 한마디로 컨트롤 캐비닛 구성의 혁신이라 할 수 있다. 이 인터뷰를 통해 이 주장의 근거를 알아보고자 한다. Beckhoff의 대표이사 겸 소유주인 Hans Beckhoff와 MX-System 제품 매니저인 Daniel Siegenbrink가 전통적인 컨트롤 캐비닛을 대체할 수 있었던 방법에 대해 설명한다.
Beckhoff는 언제나 기술 혁신과 동의어로 간주되어 왔습니다. 그런 측면에서 자동화의 다음 단계로 어떠한 발전을 기대할 수 있을까요?
Hans Beckhoff: 말씀하신 것처럼, Beckhoff는 자동화 분야의 혁신 중 상당 부분을 차지해 왔다고 해도 과언이 아닙니다. Beckhoff의 대표적인 혁신을 몇 개 손꼽아 보자면, PC 기반 제어 기술 원리와 분산형 I/O 버스 터미널, 그리고 이제 국제 표준으로 정립된 Beckhoff의 EtherCAT 통신 프로토콜이 있습니다. Beckhoff의 40년 역사를 돌이켜 보면, 자동화 기술의 근본적인 개선 방법에 대한 광범위한 경험을 축적해왔음을 알 수 있습니다. Beckhoff는 자동화 전문기업이며, 약 250명의 컨트롤 캐비닛 전문 인력을 갖춘 성공적인 컨트롤 캐비닛 제조사이기도 합니다. 우리는 현재 광범위한 기술적, 실무적 노하우를 자동화 기술 분야에 혁신을 가져올 것으로 생각되는 새로운 제품군에 접목하고자 노력하고 있습니다.
MX-System은 견고한 베이스 플레이트와 IPC, I/O, 모션, 릴레이, 시스템 세그먼트를 망라하는 플러그인 방식 기능 모듈을 통해 컨트롤 캐비닛을 대체하는 고도로 유연한 보호등급 IP67의 자동화 솔루션을 제공한다. © Beckhoff Automation
그렇다면 새로운 제품군에서는 정확히 어떤 것을 기대할 수 있을까요?
Hans Beckhoff: 저희가 컨트롤 캐비닛 구조 분야에서 광범위한 실무적 경험을 갖추고 있다는 사실은 이미 말씀드렸습니다. Beckhoff는 그 경험들을 IPC, I/O 및 통신 기술, 드라이브 기술, 소프트웨어를 망라하는 다른 제품 분야의 노하우와 결합해 왔습니다. 이와 같은 노력의 결과가 전통적인 유선 컨트롤 캐비닛을 표준화 모듈로 완전히 대체하는 통일된 모듈형 자동화 구성요소입니다. 컨트롤 캐비닛이나 기계에 요구되는 제반 기술 시스템 및 기능이 MX-System 단일 시스템에 통합되었습니다.
Daniel Siegenbrink: 원칙적으로 모든 컨트롤 캐비닛은 동일한 방식으로 구성됩니다. 항상 전원, 주 스위치, 전원 공급 장치, 컨트롤러(I/O 레벨 및 필드버스 포함), 드라이브 기술이 포함됩니다. 배전(400 V 스위칭), 모터 다이렉트 구동이나 외부 유닛 공급 기술도 있습니다. Beckhoff는 이러한 반복 블록을 표준화하고, 이를 MX-System 형태의 단일화 컨셉으로 구현했습니다.
MX-System은 고도의 모듈화 제품으로 다양한 기능 모듈로 해당 어플리케이션에 최적화할 수 있다. © Beckhoff Automation
MX-System의 구조에 대해 설명해 주실 수 있으신가요?
Hans Beckhoff: 기본적인 요건은 실용적이고 안정적인 방식으로 모든 자동화 모듈을 기계에 직접 수용할 수 있으며, 보호등급 IP67의 매우 견고한 기계적 솔루션이어야 한다는 점입니다. 이러한 점을 고려하여, 베이스 플레이트라고 하는 콘셉트를 구현했습니다. 무엇보다, 여기에는 기계적으로 매우 안정적인 알루미늄 프로파일로 구성되는 베이스 플레이트 자체가 포함되며, 필요한 신호, 전력 전압, 통신 채널이 모두 통합되어 있습니다. 기능 모듈에 연결할 때 사용 가능한 데이터 및 전력을 위한 다양한 슬롯도 베이스 플레이트에 구비되어 있습니다. 이는 베이스 플레이트 및 모듈의 견고한 설계 덕에 추가적인 보호 하우징이 필요 없고, 기계에 바로 장착할 수 있는 모듈형 컨트롤 캐비닛의 기본 요소입니다. 따라서 중앙에 수작업으로 설치되는 컨트롤 캐비닛이 더 이상 필요하지 않습니다.
어떻게 이를 활용하여 컨트롤 캐비닛 기능을 구현할 수 있는지 구체적으로 설명해 주실 수 있으신가요?
Hans Beckhoff: 예를 들어, 해당 기능 모듈을 사용하여 드라이브를 베이스 플레이트에 있는 슬롯에 연결한 다음 견고한 캡티브 소켓 캡 나사로 단단히 조이면 됩니다. 그런 다음 EtherCAT에 의해 통신, 해당 제어 전압 및 전력 전압이 자동으로 공급됩니다. 이제 끝입니다! 일 분 정도 후, 드라이브가 완벽하게 설치됩니다. 모터 연결과 관련해서는 Beckhoff의 입증된 OCT(One Cable Technology) 또한 모듈의 전면부에서 사용할 수 있습니다. 다른 모듈도 동일한 방식으로 구성되기 때문에, 전기 공급의 경우, UL 호환 전원 모듈 및 주 스위치와 통합 전원 공급 장치가 포함됩니다. 올인올 방식의 MX-System은 디지털, 아날로그 및 세이프티 I/O, 600V 드라이브 DC 링크 전압 및 기타 출력단, 플러그인 방식 산업용 PC를 포함한 대부분의 자동화 환경을 아우릅니다. MX-System을 이용한 컨트롤 캐비닛 제작 속도는 놀라울 정도입니다. Beckhoff의 표준 구성 키트에 의해 다뤄지지 않는 고객맞춤형 특수 기능 또한 MX-System으로 지원 가능합니다. 해당하는 MX-System 인터페이스가 있는 빈 하우징을 통해 혹은 EtherCAT로 연결된 별도의 제어 박스를 통해 임의의 기능을 통합할 수 있습니다.
Daniel Siegenbrink: Beckhoff는 사실상 기계에 요구되는 모든 기능을 망라합니다. 핫 스왑이 가능한 모듈의 경우 PC, I/O 및 모션 제품 영역과 새로운 릴레이 및 시스템 세그먼트로 나눠진다는 점을 강조하고 싶습니다. 여기에는 주파수 인버터, 릴레이, 컨택터, 하이브리드 모터 스타터 및 출력부도 포함됩니다.
Hans Beckhoff: 당연한 얘기지만, Beckhoff의 입증된 광범위한 PC, EtherCAT 기반 제어, 드라이브 기술을 활용하여 혜택을 얻을 수도 있습니다. 그럼에도, 저희는 MX-System을 위한 전체 Beckhoff 제품군을 성능과 제어 관점에서 사실상 재개발하여 플러그인 방식으로 만들었습니다. 또한 초기부터 3년 이상 여러 잠재적 고객들과 함께 협업해 왔기 때문에 고객의 실제 어플리케이션을 염두에 두고 개발 접근 방식을 맞춤화할 수 있었습니다. 이는 시스템 사양 측면에서 큰 도움이 됐습니다.
MX-System 및 EtherCAT P를 사용하면 전통적인 중앙집중화 접근 방식을 분산형 컨트롤 캐비닛으로 전환할 수 있다. © Beckhoff Automation
사양 측면에서 도움이 된다고 말씀하셨는데, 그렇다면 MX-System 사용을 위한 프레임워크 파라미터는 무엇입니까?
Hans Beckhoff: MX-System은 63 A의 최대 연결 부하와 110~230 V 단상 및 380~530 V 삼상 전압 범위에 맞게 설계되어 있습니다. 허용 온도 범위는 0~50°C이며 순수 수동 냉각(passive cooling) 방식이 적용됩니다.
Daniel Siegenbrink: 개별 슬롯에 적용되는 파라미터는 다음과 같습니다. 데이터 슬롯은 EtherCAT 통신과 24 또는 48 V DC 및 최대 20A를 지원하는 반면, 전력 슬롯은 400 V AC 및 600V DC(최대 35 A)를 지원합니다. 전력 슬롯 2개를 병렬로 사용하면 모듈 하나에 대해 최대 63A까지 제공할 수 있습니다. 실제 사용에 있어서의 또 다른 중요한 측면은 인증입니다. MX-System은 관련 컨트롤 캐비닛 표준에 부합하는 컨트롤 캐비닛 대체품입니다. 하지만 이 뿐만이 아닙니다. 전통적인 컨트롤 캐비닛과 달리 CE, UL CSA, IEC에 대해 동일한 솔루션을 제공합니다. 즉, 기계 제조사는 사실상 기존 재고를 사용하여 제작하고 출고 당일에 기계를 어디로 배송할 것인지 결정만 하면 됩니다.
기계 및 시스템 제조사가 얻을 수 있는 또 다른 이점은 무엇입니까?
Hans Beckhoff: 새로운 모듈형 시스템의 이점은 설계 단계부터 가시적으로 나타납니다. 이는 개별 와이어 연결 및 제작 및 후속 컨트롤 캐비닛 구성을 위한 컨트롤 캐비닛의 설계 복잡성을 대폭 줄일 수 있기 때문입니다. MX-System을 사용하면, 전기 컨트롤 캐비닛 터미널이 공압 밸브 터미널과 비슷하기 때문에, 모듈을 플레이트에 연결만 하면 됩니다. Beckhoff 시스템을 사용해본 고객들의 의견으로는, 이러한 플러그인 방식의 연결성은 300 페이지에 달하는 회로도가 30 페이지로 줄어들고 관련 작업량이 90% 축소된다고 합니다. 이와 같은 축소는 상당한 비용 절감으로 이어집니다.
Daniel Siegenbrink: 오늘날 컨트롤 캐비닛은 간소화된 기계 모듈이라는 것 뿐만 아니라 고수준 장치라는 점 또한 고려 되어야합니다. 이러한 점은 많은 케이블 작업을 요하고, 기계 컨셉의 모듈화 또한 온전히 구현하기 어렵게 만듭니다. 반면에 Beckhoff 시스템을 사용하면 컨트롤 캐비닛을 하나의 모놀리식 블록이 아니라 모듈형으로 기계에 분산하여 배치할 수 있기 때문에 문제가 없습니다.
Hans Beckhoff: 공간 요건 간소화도 또 다른 중요한 요소입니다. 기계 제작자는 간소한 MX-System을 기계 본체에 바로 장착할 수 있기 때문에 자체 케이블 경로를 지닌 별도의 컨트롤 캐비닛이 필요하지 않습니다. 이러한 특성 때문에 특히 사전 조립된 케이블을 사용할 경우 설치 공정이 대폭 간소화됩니다. 이는 플러그 방식 설치를 전기 기술자뿐 아니라 기계 기술자도 수행할 수 있다는 의미이기도 합니다.
MX-System은 EtherCAT 또는 EtherCAT P로 연결된 컨트롤 캐비닛이나 Beckhoff의 보호등급 IP67 제품과 함께 사용할 수 있다. © Beckhoff Automation
컨트롤 캐비닛 구성 자체에 대한 MX-System의 의미는 무엇입니까?
Daniel Siegenbrink: 오늘날 컨트롤 캐비닛 구성은 일반적으로 전반적인 구성요소 및 프로세스 시퀀스 작업이 수반되는 복잡한 프로세스입니다. 또한 특정 오류에 대한 취약성 및 까다로운 공간 요건을 고려해야 합니다. 이러한 측면에서 Beckhoff의 플러그인 기술을 사용하면 회로도가 단순화될 뿐만 아니라 배선 작업이 축소됩니다. 분석 결과에 따르면 일부 경우 구성요소 중 10%를 감소시킬 수 있습니다. 따라서 컨트롤 캐비닛 구성과 관련된 작업량이 크게 축소됩니다.
Hans Beckhoff: 기계의 경우 작업량 최소화에 따른 이점이 있는 것처럼 컨트롤 캐비닛 구성 또한 마찬가지입니다. 저희의 추산에 의하면, 예를 들어 컨트롤 캐비닛 조립에 필요했던 시간을 24시간에서 1시간(모듈 설치 시간)으로 단축시킬 수 있습니다. 이에 더해, 컨트롤 캐비닛의 품질 또한 향상될 것입니다. 복잡한 개별 배선의 경우 간단하고 오류가 없는 플러그인 방식에 의해 모두 대체됩니다. 또한 산업용 모듈 사전 제작의 경우 이전의 수동 개별 제작 프로세스를 제거함으로써 비용을 더욱 낮추었습니다. 게다가 설치가 용이한 기술이어서 외부에 컨트롤 캐비닛을 구성할 필요가 없기 때문에, 기계 제조사가 물류를 단순화할 수 있을 것입니다.
엔드유저가 MX-System으로부터 얻을 수 있는 이점은 무엇입니까?
Hans Beckhoff: Beckhoff의 MX-System은 특히 기계 엔드유저에게 상당한 이점들을 제공할 것으로 예상합니다. 개별 자동화 기능을 단일 모듈에 통합했기 때문에 간단한 전기 결함 진단은 모듈 수준에서 수행할 수 있습니다. 이와 같은 결함이 발생할 경우 일반적으로 전기 기술자만 컨트롤 캐비닛을 열어 측정 장치를 사용하여 전압 또는 접촉기를 점검할 수 있습니다. 하지만 MX-System의 경우 컨트롤 캐비닛 자체가 더 이상 존재하지 않고 실제 기능이 모듈에 마이그레이션되어 있기 때문에, 이러한 번거로움이 사라집니다. 즉, 유지보수 엔지니어는 LED 상태 표시등, 스마트폰, Beckhoff Device Diagnostics를 사용하여 모듈 상태를 파악한 후 모듈, 필드 디바이스로 향하는 케이블이나 필드 디바이스 자체 교체 필요 여부를 판단할 수 있습니다.
Daniel Siegenbrink: 점점 더 복잡해지는 제어 기술에 대한 정비 및 수리 작업을 수행할 수 있는 유지보수 인력이 부족한 업체가 많습니다. 이러한 관점에서 봤을 때, 엔드유저 입장에서 모듈의 용이한 교환성 및 종합 진단 컨셉이 갖는 중요성은 실로 큽니다. 특히, 전통적인 컨트롤 캐비닛과 달리 MX-System은 네트워크화된 구성요소만 사용합니다. 최근에 출시된 Beckhoff Device Diagnostic System을 사용하면 EtherCAT 네트워크에 연결된 장치와 마찬가지로 개별 퓨즈, 전원, 주 스위치 각각의 상태를 언제든지 간단히 확인할 수 있습니다.
방금 언급하신 진단 콘셉트에 대해 좀 더 자세히 설명해 주실 수 있으신가요?
Daniel Siegenbrink: 여기에는 사람들이 이미 익숙한 EtherCAT의 광범위한 진단 옵션이 포함되어 있습니다. 이는 전면에 DataMatrix 코드로 표시된 각 모듈의 고유 일련번호에 의해 보완됩니다. 스마트폰을 컨트롤러에 연결시켜 주는 스마트폰 앱을 통해 이 코드를 스캔하면 모듈 상태 또는 오류 메모리와 같은 해당 진단 데이터가 표시됩니다. 이와 같은 방식으로 스마트폰이 전통적인 측정 장치를 대체하는 수준을 넘어 ‘범용 디지털 전압계 및 스코프’ 역할까지 수행합니다. 유지보수 또는 정비 기술자도 하드웨어를 점검할 필요없이 기능 또는 어셈블리의 상태에 관한 정밀 데이터를 얻을 수 있으므로 이득이 될 수 있습니다.
Hans Beckhoff: 이 컨셉을 바탕으로 저희는 범용 Beckhoff Device Diagnostics를 도입했으며, Beckhoff의 모든 지능형 제품에는 외부에서는 DataMatrix 코드를 통해 내부에서는 EtherCAT 통신을 통해 판독 가능한 이와 같은 고유 일련번호가 부여됩니다.
Beckhoff의 신제품 MX-System은 어떤 고객에게 적합하다고 생각하시나요?
Hans Beckhoff: 저희는 새 시스템으로 사실상 모든 자동화 작업을 수행할 수 있다고 생각합니다! MX-System은 저희가 궁극적으로 대체하고자 하는 전통적 컨트롤 캐비닛과 같이 최대한 폭넓은 다양한 어플리케이션에 적용 가능하도록 설계되어 있습니다. MX-System이 기계 공학적 측면에서 완벽하지만 공정 기술, 측정 기술, 자동화 구축 등과 관련해서도 사용자에게 상당한 편익을 제공합니다. MX-System은 전기 에너지 및 정보와 관련된 모든 시나리오에서 엄청난 이점을 제공할 것입니다.
사용자 관점에서 바라본 MX-System
MX-System의 컨셉화 및 개발은 특히 사용자 편익에 포커스를 두고 진행되었다. 이는 다음과 같은 기계 엔지니어링 전문가의 설명을 통해서도 확인할 수 있는 사실이다.
Jörg Riekenbrauck, 첨단 개발 책임자, Uhlmann Pac-Systeme GmbH & Co. KG
“당사는 3년 간 큰 관심을 가지고 개발을 추진해 왔으며 기계 모듈의 크기를 줄이고 설치 비용을 절감하는 동시에 상태 모니터링 및 IoT 어플리케이션을 위한 통합 데이터를 용이하게 이용할 수 있는 잠재력을 확인했습니다” © Uhlmann Pac-Systeme
Messer Cutting Systems의 글로벌 CTO인 Ingo Göller
Messer Cutting Systems의 글로벌 CTO인 Ingo Göller은 다음과 같이 설명한다.
“Beckhoff와의 긴밀한 협력 덕분에 MX-System의 아이디어 및 개발에 깊이 관여할 수 있었습니다. MX-System은 당사의 모듈형 기계 플랫폼인 ELEMENT와 완벽하게 적용 가능하기 때문에, 이를 통해 개별 고객의 요구 사항에 신속하게 대응할 수 있습니다. MX-System은 구성 측면에서 필요한 유연성을 부여해 고객별 어플리케이션에 맞는 솔루션을 제공할 수 있게 해줍니다. 그 외에도, MX-System은 전기 캐비닛의 크기를 최소화하고, 특히 배선 오류의 위험을 줄이고, 진단 및 인더스트리 4.0을 위한 데이터 접근성을 향상시켜 줍니다. 안전 컨셉을 보다 효율적으로 구현할 수 있도록 해주는 통합TwinSAFE 기술 측면에서도 추가적인 이점이 있습니다.” © Frank Blümler
링크:
www.beckhoff.com/mx-system
연락처:
Beckhoff Automation Co., Ltd.
www.beckhoff.com/kr
info-kr@beckhoff.com