[세이프티] 다이내믹 세이프티로 안전기술의 레벨을 높이다

제조 산업은 공장과 프로세스 자동화 사이에 밀접한 연관성이 있으며, 산업과 안전은 분리해서 볼 수 없으므로 공장 전체 기능과 전체 비용 분석에서 중요한 구성요소가 되었다. 정지와 검사기간은 전체 기계 라이프사이클 평가에서 그 역할이 점차 중요해지고 있다. 이러한 산업의 요구로 동적 안전에 대한 수요가 증가하고 있다. 즉, 더욱 폭넓은 유동성과 더불어 변화하는 보호요구에 안전 기능을 적용하는 능력을 원하고 있는 것이다.

필츠 코리아


과거에 기계류 안전에 대한 주제는 E-STOP 기능과 동일시되었다. 하지만 규범 내에서 새로운 기술 솔루션의 조 합은 점차 생산성과 기계 가용성 요구 사항도 충족시킬 수 있게 되었다. 유동 적이고 동적인 안전은 센서, 제어 및 액 추에이터 기술의 통합 운영을 통해서만 달성할 수 있다.
사람과 기계가 공존하는 곳이면 어디 서나 항상 기계가 위험한 움직임을 시 작할 가능성은 상존한다. 안전은 주로 비상정지 장치의 작동, 안전 게이트의 개방 또는 라이트 커튼의 중단 같은 이 진 이벤트(On/Off)라는 특징이 있다.
오늘날에도 많은 플랜트와 기계에 대 한 안전 개념은 보호 지역에 접근하는 경우 전체 플랜트는 아니더라도 모든 드라이브의 전원이 꺼지도록 설계된다. 하지만 자동화와 상호 연결된 플랜트, 기계 및 프로세스가 증가하면서, 특히 안전기술의 기능적 요구사항도 증가하 고 있다.
안전기술은 생산성의 지속적인 증가 와 더불어 전체 생산 프로세스를 중단 하지 않고 플랜트의 정의된 감지 구역 내에서 작업이 가능해야 한다. 안전 관 련 제품은 일반적으로 추가적인 단점, 생산 손실이 포함되는지 여부, 복잡한 재시동 절차로 인한 확장된 휴지기간 또는 기계 운영 및 유지보수 개념의 제 한과 관련이 있다.

점차 중요성이 커지는‘안전’

제조 산업은 공장과 프로세스 자동화 사이에 밀접한 연관성이 있으며, 산업 과 안전은 분리해서 볼 수 없으므로 공 장 전체 기능과 전체 비용 분석에서 중 요한 구성요소가 되었다. 정지와 검사 기간은 전체 기계 라이 프사이클 평가에서 그 역할이 점차 중 요해지고 있다. 이러한 산업의 요구로 동적 안전에 대한 수요가 증가하고 있다. 즉, 더욱 폭넓은 유동성과 더불어 변화하는 보호요 구에 안전 기능을 적용하는 능력을 원 하고 있는 것이다. 이는 안전 자체에 대 한 시각을 변화시키며 하나의 제품이 라기보다는 교차 장치 기능으로 간주 한다.

기준을 제공하는 표준과 규범


적용 법률과 표준은 안전 관련 솔루 션을 위한 주요 틀을 제공한다. 유럽 연 합 내에서 기계류 지침은 플랜트와 기 계류의 기능 안전을 기준으로 해야 하 는 기준점이다.
다음 두 종류의 표준, EN 62061(기계 류의 안전-전기, 전자와 프로그램 가능 한 제어 시스템의 기능 안전)과 EN ISO 13849-1(기계류 안전-제어 시스 템의 안전 관련 부품)은 매우 중요한 법 률이다.
이전 표준인 EN 954-1과 비교하여 후자는 안전 구현을 위한 더 실용적인 지침을 제공하므로 동적 안전을 위한 중요한 전제 조건이다. 예를 들면, EN 954-1에 정의되지 않은 운영 모드‘안 전 게이트를 연 상태로 운영’이다. 이전 에는 필요한 운영 모드 선택 스위치가 종종 안전 기능이 없는 별도의 키 스위 치로 구현되었다.
이제 C 표준은 기계류 지침 2006/42/EC, EN ISO 12100-2(기계류 의 안전-설계를 위한 일반적인 원칙- 위험 평가와 위험 감소) 및 EN 60204- 1(기계류의 안전-기계류의 전기 장비- 파트 1: 일반 요구사항)을 참조하는 안 전한 운영 모드 선택 기능을 위한 관련 사양을 제공한다.
이곳에 포함된 정의를 사용하면‘안 전 게이트를 연 상태의 안전 감속’같이 추가양식을지정할수있다.‘ 설정’모 드에서는 불필요한 정지와 재시동 시간 을 방지하기 위해 안전하게 속도를 모 니터링할 수 있다.

안전 관련 요구 사항

기계 운영을 위해 가장 뛰어난 안전 기술을 설계하기 위한 전제 조건은 법 률 관점에서 허용되고 기술적으로 실현 가능한 정확한 지식이다.
새로운 표준 EN 13849-1과 IEC 62061은 안전 관련 솔루션이 개별 특성 값을 사용하는 것을 고려하며 센서기술 부터 제어 시스템까지 액추에이터 기술 을 넘어서는 전체 공정 체인에서 수학 적으로 평가한다. 이는 때때로 복잡한 계산으로부터 다중 계층 상태나 결과를 요구하며, 안전기술은 이에 적절히 대 응해야 한다. 결과적으로 전통적인 절 차를 사용해서는 오늘날의 자동화 작업 문제를 해결하기가 점점 어려워지고 있 다는 점이다.

비전이 있는 센서


대부분 안전 센서는 이진 모델에 따 라 엄격하게 작동한다. 안전 게이트가 열리면 센서는 이를 감지하고 안전 기 계 제어 시스템을 위한 중단 신호를 생 성한다.
동적 안전 개념을 위해 센서는 확실 하게 감소된 방식으로 이벤트를 평가할 수 있어야 한다. 예를 들어, 어떤 사람이 위험한 움직임의 잠재적 행동반경 안에 있는지(경고 구역) 또는 안전 요구사항 이 높은 구역에 접근했는지(감지 구역) 구분할 수 있어야 한다. 이러한 구역을 동적으로 조정하고 기계나 로봇의 움직 임을 추적할 수 있어야 한다.
구역 감시를 위한 안전 카메라 시스 템 SafetyEYE에서 사용되는 새로운 카 메라 기반 프로세스나 프레스 브레이크 를 위한 카메라 기반의 모바일 보호 시스템 PSENvip는 보호 영역과 감지구역 을 3D로 안전하게 감시할 수 있다. 이러한 센서 시스템은 안전한 통신 채 널을 통한 평가 기능과 상호작용을 하고 최적의 플랜트 생산성을 보장한다.
‘프레스 브레이크’기계 주변의 모든 안전 기능을 전반적으로 평가함으로써 안전한 위치 데이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 센서의 보호지역을 구체적 으로 운영자 또는 공구의 현재 보호 요 구사항에 맞게 조정하거나 위치정보에 따라 이를 조정할 수 있 다. 이 기능을 사용하면 네트워크를 통해‘동적 뮤팅’이 가능하므로 더 높은 기계 생산성이 보장 된다.
현대적인 전자 센서 시 스템은 훨씬 강력하며 일 반 스위치 신호보다 상당 히 많은 정보를 제공한 다. 정보의 양과 질은 안 전 기능을 동적으로 설계하기 위한 전 제 조건이다. 예를 들어 SafetyEYE에 서 구역 정보는 안전한 3차원 구역의 형 태로 이미 사용할 수 있지만, 이는 애플 리케이션 내에서 표준화된 이진 인터페 이스 신호로 감소된다. 향후 안전 드라이브 기술에서 직접 이 구역정보를 평가할 수 있어야 한다. 따라서 드라이브 네트워크는 여기에서 예상되는 동작 경로를 사용하여 이 다 차원 구역정보에 대처할 수 있다.

표준과 안전을 위한 제어 시스템


프로그램 가능한 안전 시스템은 현재 활용 중이며, 이러한 기능은 소프트웨 어를 통해 구성할 수 있다. 이는 고정된 기능 범위를 사용하는 안전 릴레이와 비교하여 유동성이 훨씬 크다.
프로그램을 쉽게 이해할 수 있게 하 려고 대부분 시스템에서 명령어 세트는 사용할 수 있는 편집기 수만큼 제한적 이다. 지금까지 플랜트와 기계류가 간 단한 안전작업만 수행하는 경우 문제를 일으키지 않았다.
그러나 안전기술은 전체 공정 체인에 서 점차 개별 요소와의 더욱 복잡한 관 계가 필요하다. 프로그램 가능한 안전 시스템은 속도 설정과 같은 더 복잡한 측정변수를 안전하게 기록하고, 처리하 며 출력할 수 있어야 한다. 이는 사용되 는 센서/액추에이터 인터페이스에 영향 을 미칠 뿐만 아니라 처리 논리 기능을 새롭게 요구한다.
안전 제어 기술은 기본적으로 자동화 환경을 변화시켰다. 이것은 오늘날 기 계류가 안전할 뿐만 아니라 가용성과 높은 생산성을 제공할 수 있는 중요한 전제 조건이다. 프로그램 가능한 논리 컨트롤러와 프로그램 가능한 안전 시스템이 성공적으로 개발되었을 수도 있지만, 오늘날의 시장 추세는 한 제어 솔 루션 내에서 표준과 안 전의 두 영역을 결합하 는 것이다.
필츠의 자동화 시스 템 PSS4000은 동일한 측정에서 표준과 안전관련 작업을 원하는 사용자가 쉽게 운 영할 수 있는 자동화 솔루션을 제공 한다.
STL(구조화된 텍스트 언어)용 프로그 램 편집기는 최신 시스템 중 하나이다. PAS STL을 IEC 61131-3 편집기 제품 군의 추가 구성원으로서 필츠는 동일한 표준화된 방식으로 안전 관련 및 표준 기능을 일관성 있고 완벽하게 프로그래 밍할 수 있다. STL 편집기를 사용하면 처음으로 SIL3까지 안전작업을 수행할 수 있다.

액추에이터 기술：전원 있는 상태에서 안전 유지

위험한 움직임을 방지하기 위해 안전 기술과 액추에이터 기술은 통합되어야 한다. 지금까지 안전 모션 컨트롤러는 에너지 공급과 비 안전 관련 모션 생성 으로부터 안전 모션 감시, 모션의 안전 분리의 조합이었다.
기술과 경제적 이유로 서보 앰플리파 이어 및 주파수 변환기 같은 드라이브 전자장치는 자동화 내에서 비 안전 관 련 구성요소로 남아있다. 이제 이러한 추가 안전 구성요소를 드라이브에 통합 할 수 있다.
예를 들어, 모션 제어 시스템 PMCprimo DriveP는 안전카드 PMCprotego S를 사용하여 확장할 수 있다. 결과는 드라이브, 제어 시스템 및 안전에 완벽 솔루션이 되었다.
안전하고 동적인 애플리케이션은 다 음과 같이 확인할 수 있다. 안전 게이트 가 열려 있으면 정의된 표시등으로 안 전하게 제동한 다음 활성 제어 하에서 정지상태를 유지한다.
관련 인증이 존재하고 설치 모드에 대해 안전한 운영 모드가 활성화되면 모터는 안전하게 감속된 상태에서 조 그 모드로 이동한다. 이 운영 모드가 종료되고 안전 게이트가 닫히면 각 기 계 운영자에 대해 안전 기능이 다시 설 정된다.
즉, 정적 감지구역 감시를 위반한 경 우 움직임을 안전하게 감시하면서 감소 된 사이클 수로 생산을 계속할 수 있다. 통합된 동적 안전 개념을 사용하면 다축 시스템의 안전 감속부터 안전 통 합, 하중 및 토크와 관련된 드라이브의 안전 관련 제어에 이르기까지 유동적인 시스템 반응이 가능하다. 이러한 요소 간의 높은 성능, 안전한 상호 연결은 구 역을 초과했을 때 구동축이 안전 위치 제어 또는 안전 토크 제한을 통해 속도 를 안전하게 감소시켜 경고 신호에 반 응하도록 해준다.

종합적인 접근 방식의 이점

표준, 제품 및 애플리케이션에 대한 지식을 결합하면 안전 자동화를 위한 시스템 솔루션이 구축되며, 개별 하부 기능이 상호 작용하도록 기능이 통합 된다. 자동화 시스템 PSS4000은 어떻 게 안전과 제어 기능 사이의 경계가 점 차 허물어지는지 보여주는 분명한 예 이다.
사용자가 명확한 분리를 요구하는 것 은 드문 일이지만 피드백이 존재하고 책임 영역 간에 명확한 구분에 가치를 둔다.
점차 안전은 전체 플랜트와 기계 기 능의 중요한 부분이므로 처음부터 생각 해야 한다. 안전한 제어 기술의 경우 제 어 기능을 본질적으로 안전하게 만드는 일 말고는 아무것도 없다.
안전기술의 발전에 어떤 영향을 미치 는가? 확실히 시스템 측면에서 더 많은 것을 생각할 필요가 있다. 최적의 결과 를 위해 하부 기능을 상호 연결할 경우 단순히 소급하여 하부 기능을 추가할 수 는 없다. 궁극적으로 과제는 전체 시스 템에 안전 기능을 통합하는 것이다.

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