원격 칫솔 공정 모니터링 및 제조 자동화를 지원하는 산업 네트워킹 솔루션

배경

Industry 4.0는 공정 제조업체가 자산을 구축, 운영, 및 유지하는 방식을 혁신하고 있습니다. 경쟁력을 유지하고 지속 가능성을 확보하기 위해 제조업체들은 최신 기술을 활용하고 스마트 공장 기능을 구현해야 합니다. 이를 위해 생산 및 에너지 관리, 공급망 자산, 및 생산 수명주기의 거의 모든 측면이 디지털 전환을 통해 개선될 수 있습니다.

디지털화와 산업용 사물인터넷(IoT)은 공정 제조업체가 자원을 최적화하고 제품 품질을 향상시키며 에너지 소비를 줄이고 다운타임을 최소화하며 유지보수 비용을 낮추며 자동 모니터링을 통해 운영 안전성을 향상시키는 등 전략적인 우선순위를 달성할 수 있도록 도와줍니다. 공장 관리자는 실시간 데이터와 지능적인 분석을 활용하여 생산 관리와 생산성을 최적화할 수 있습니다.

베트남의 칫솔 제조업체는 기존 시설을 스마트 공장으로 전환하려는 과정에서 디지털화와 장비 간 연결성을 시작으로 삼았습니다. 그들은 관리 효율성을 향상시키고 핵심 작업을 자동화하기 위해 원격 기계 모니터링 및 제어 솔루션이 필요했습니다. 산업용 IoT를 통해 장비 정보를 끝까지 교환할 수 있어 제조업체가 효율성을 식별하고 문제를 더 빨리 해결할 수 있게 하여 시간과 비용을 절약하는 비즈니스 인텔리전스를 제공합니다.

시스템 요구사항

칫솔 제조업체가 데이터 수집과 프로세스 제어를 자동화하여 생산성을 향상시키고 인력 비용을 절감하며 장비 및 센서 데이터를 효과적으로 시각화하기 위한 도입 과정에서 여러 과제에 직면했습니다. 초기 단계에서는 중요한 공정 데이터인 주기 시간, I/O 상태, 오류 경고, 압력 밸브 상태, 전원 매개변수, 플라스틱 사출 센서 카운트, 온도 및 습도 측정 등의 원격 모니터링을 구현했습니다.

그러나 생산 라인이 주로 오프라인 장치로 구성되어 있어 기계 조작자들은 종이 기반의 데이터 수집 및 현장에서의 장비 모니터링 프로세스에 의존했습니다. 디지털화의 부재로 통합된 데이터 수집과 데이터 분석이 불가능했으며 대규모 시설과 장비 간의 거리가 통신 네트워크 케이블의 설치를 방해했습니다.

기계 상태 및 생산 데이터의 통합 모니터링을 위한 네트워크 연결성을 활성화하려면 기존 생산 라인에 중대한 비용이나 변경이 없이 신속하게 배포할 수 있는 원격 점대점 데이터 시각화 솔루션이 필요했습니다. 고급 기술은 흐름 제어를 향상시키고 프로세스 낭비를 줄일 수 있지만 추가 장비를 설치하기에는 충분한 공간이 없었습니다. 대신 솔루션은 기존 인프라에 쉽게 통합되어 무선 연결 및 플러그 앤 플레이 기능을 지원하며 편리한 구성을 위한 사용자 친화적 인터페이스를 갖추어야 했습니다.

프로젝트 수행

• WISE-4220+WISE-S251: 2.4G Wi-Fi IoT 무선 모듈 I/O + 6DI 무선 모듈 I/O 및 1RS-485 I/O 
•  ECU-1051TL: 2LAN 2COM Modbus/BACnet/101/104/DNP3/PLC/Azure/AWS IoT 게이트웨이

시스템 설명

제조업체는 데이터 획득 계층, 데이터/프로토콜 전송 계층, 데이터 처리 계층, 그리고 MES/SCADA 관리 시스템으로 구성된 혁신적인 솔루션을 구현했습니다. 이 솔루션은 어드밴텍의 ECU-1051TL 산업 통신 게이트웨이 및 WISE-4220-A+WISE-S251-A 무선 I/O 모듈을 활용하여 장비 데이터를 수집하는 데이터 획득 계층으로 구성되었습니다. 수집된 데이터는 MES/SCADA 시스템에서 Modbus TCP 형식으로 변환되어 MQTT 프로토콜을 사용하여 사설 서버/클라우드로 전송됩니다.

WISE-4220 + WISE-S251 I/O 모듈은 -25 ~ 70 °C의 넓은 작동 온도 범위와 다양한 I/O(AI, DI, DO, Relay, RS-485)를 제공하는 산업용 디자인을 특징으로 합니다. DIN 레일, 벽, 스택, 폴 마운트를 지원하여 케이블 없이 쉽게 배치할 수 있습니다. 내장된 데이터 로거는 네트워크 연결이 끊겼을 때 최대 10,000개의 데이터를 타임 스탬프와 함께 저장하여 데이터 손실을 방지하며, 연결이 복구되면 저장된 데이터를 다시 전송할 수 있습니다.

ECU-1051TL 게이트웨이는 ARM Cortex™-A8 프로세서와 두 개의 10/100 이더넷 포트를 탑재하고 있습니다. 다양한 통신 프로토콜(DNP3.0, OPC-UA, BACnet/IP, Modbus RTU/TCP, MQTT)과 RJ45 이더넷 및 Wi-Fi/4G/SIM 카드 확장을 지원하여 PLC와의 호환성을 보장합니다.

또한 이 솔루션에는 어드밴텍의 ADAM-6022 이더넷 지원 이중 루프 PID 컨트롤러가 포함되어 있어 공장 관리자가 웹 브라우저를 통해 PID 매개변수를 설정하고 제어 지점을 모니터링할 수 있습니다. Linux OS와 개방형 WISE-PaaS/EdgeLink SDK는 시스템 통합자가 특정 모니터링 요구에 대한 응용 프로그램을 개발하도록 지원하며, 완전히 무선 Ethernet 통신 솔루션을 필요로 하는 분산 또는 클라우드 기반 응용 프로그램을 위한 것입니다.

시스템 다이어그램

혜택

어드밴텍은 무선 I/O 모듈을 통해 추가 배선 없이 실내 및 실외에서 유연한 배치를 가능케 하는 플러그 앤 플레이 기능을 제공했습니다. 이는 공장 관리자들이 신속한 전개를 돕고 설치 시간과 비용을 절약하는 데 기여했습니다. 생산 라인 데이터는 수집되어 제조 실행 시스템으로 실시간 원격 모니터링이 가능한 중앙 위치로 전송되어 작업 흐름을 최적화하고 생산 다운타임을 줄이는 데 기여했습니다. 전반적인 장비 효율성(OEE)을 모니터링하여 이 솔루션은 최소 2% 이상의 생산 라인 다운타임 감소를 도모하여 연간 약 20,000달러의 비용 절감을 제공했습니다.

어드밴텍의 무선 기기는 또한 안전한 종단 간 데이터 전송을 위한 AES-128 암호화를 지원하며 네트워크 복구 후 로컬에 저장된 데이터를 검색하기 위한 연결 연속성을 제공합니다. 이는 데이터 이동 중에 데이터를 안전하게 보호하고 데이터 손실을 최소화하여 제조업체가 소량의 I/O 모듈만 사용하여 고지원 및 고호환성 Wi-Fi 네트워크를 구축할 수 있도록 합니다. 어드밴텍의 무선 I/O 솔루션을 통해 제조업체는 내부 통신 네트워크와 생산 프로세스를 재구성하여 지속 가능한 미래를 향한 전환을 이끌어낼 수 있습니다.

어드밴텍과 함께 해야 하는 이유

어드밴텍은 경제적인 배포와 신속한 구성을 위한 플러그 앤 플레이 기능을 갖춘 다양한 엔트리 레벨 무선 통신 솔루션을 제공합니다. 사용자 친화적인 디자인과 직관적인 인터페이스를 통해 고객은 최소한의 프로그래밍/개발 노력으로 데이터를 직접 관리할 수 있습니다. 또한 어드밴텍의 산업용 네트워크는 운영 편의성을 극대화하기 위해 전선 데이터 수집부터 백엔드 처리까지의 일괄 솔루션을 제공합니다.

스마트 제조와 자동화 처리를 실현하려면 효율적인 역할 분담과 통합된 시스템 및 기술이 필요합니다. 이를 위해서는 산업 동향과 기술 로드맵을 이해하는 파트너가 필요합니다. 어드밴텍은 수십 년에 걸친 경험을 바탕으로 도메인 전문 지식과 선진 기술을 통합하여 특별한 자동화 시스템을 제공함으로써 제조업체가 디지털 전환의 혜택을 최대한 누릴 수 있도록 도와줍니다.