VFFS 장비는 액체부터 고체, 과립형부터 분말형, 그리고 생산부터 부패공정까지 패키징 애플리케이션에서 중요한 역할을 담당하며, 사용이나 소비되기 전의 제품을 신선하게 보관하는 역할을 한다. 로크웰 오토메이션의 솔루션과 함께 Micro 850을 사용하면 VFFS 장비의 설계, 개발 및 납품에 드는 총 비용을 절감할 수 있다.
액체부터 고체, 과립형부터 분말형, 그리고 생산부터 부패공정까지 VFFS(Vertical form, Fill and Seal) 장비는 패키징 애플리케이션에서 중요한 역할을 담당하며, 사용이나 소비되기 전의 제품을 신선하게 보관하는 역할을 한다.
하지만 이러한 장비를 설계하고 개발하며 납품해야 하는 장비제조업체는 여러 가지 난관에 직면하고 있다. 우선, 특정한 고객 애플리케이션에 적합하면서도 시장 수요에 맞게 현지화된 기능을 갖춘 장비들을 모듈화하고 확장할 수 있도록 설계해야 한다는 점이다. 그리고 장비 설계와 개발에 소요되는 시간을 단축해야 함은 물론, 장비 자체의 비용 효율성도 확보해야만 한다. 왜냐하면, 엔드 유저는 VFFS 장비를 통해 최고 속도와 최대의 처리량을 달성함과 동시에 최고 수준의 품질까지 기대하기 때문이다.
엔드 유저는 고속에서 다양한 백 길이(baglengths)에서의 작업을 원하면서도 정확성에 관해서는 까다로운 요구사항을 제시하고 있다. 또한, 복잡한 조건에도 불구하고 장비의 유지보수 및 운전 방법은 쉽고 간편하길 바란다. 물론 장비의 유연성도 빼놓지 않고 요구하고 있다.
이 모든 요구사항을 해결하려면, 장비제조업체는 소형의 프로그램 가능한 컨트롤러와 함께 운전의 자동화와 개선을 지원해 줄 기타 솔루션을 사용해 VFFS 시스템을 설정하여 성능을 최적화시켜야만 한다.
간헐적 모션 장비
VFFS 장비는 간헐적 혹은 연속적 모션 구성에서 활용할 수 있는 자동화된 조립 라인 패키징 시스템이다. 제품을 미리 형성된 포장 상자에 넣은 후 내용물을 밀봉하는데, 상자의 포장재는 대부분 유연하고 열접착이 가능한 소재이며, 접착제와 종이를 사용하여 포장하기도 한다. 운전 중에 제품이 성형 튜브를 거쳐 VFFS 시스템으로 투입되면, 성형된 연결 고리가 납작한 필름을 원형으로 형태를 잡아주고 낮은 마찰의 롤러는 성형 단계로 필름을 운반한다. 수직 밀봉 바는 필름 튜브의 가장자리를 밀봉한다.
필름 운반 벨트는 성형 구역에서 필름을 가져온다. 필름에 이미 인쇄가 된 상태라면, 시스템에 등록 센서를 추가하여 상자 가장자리를 기준으로 필름이 정확한 인쇄 위치에 놓일 수 있게 위치를 교정한다. 교차 실링 자(jaw)는 포장 상자를 상하로 밀봉하고 속이 찬 상자와 빈 상자를 분리한다.
간헐적 모션 장비는 컨테이너 필름이 움직일 때, 수직 백 밀봉 작업을 진행하고, 필름의 이동이 멈추면 수평 밀봉을 진행한다. 간헐적 모션 장비는 속도가 절대적으로 중요하지 않은 애플리케이션을 위한 적합한 솔루션이다. 반면, 연속적 모션 장비는 필름이 이동하는 동안에 수직/수평 백 밀봉을 동시에 진행하는데, 장비는 가능한 최고 속도에서 가동하며 왕복하는 밀봉 자(jaw) 모션 포맷이 필요하다.
경쟁을 통한 수익성 창출
장비 애플리케이션 분야 엔지니어링 관리자인 슈큉 얀은 로크웰 오토메이션이 소프트웨어, 드라이브, HMI와 더불어 Micro 850 소형 컨트롤러를 제공하고 있으며, 이는 장비제조업체에게 VFFS 장비 개발을 위한 비용 효율적인 솔루션이라고 설명한다.
얀은 또 Micro 850을 사용하면 사용자는 개별 장비 수요에 맞도록 성능과 기능을 선택할 수 있어서 장비 비용을 최적화할 수 있다고 말한다. 컨트롤러는 내장된 디지털 I/O에 최대 6 고속 카운터 입력과 최대 3 PTO(Pulse Train Ouputs)를 지원하며, 최대 5개의 플러그인(아날로그, 디지털 I/O, 백업 메모리, 분리형 시리얼 포트, SMS, 중량 저울 등)을 적용할 수 있을 만큼 장비의 확장이 가능하다. 또한, 장비제조업체는 I/O 모듈을 4개까지 확장할 수 있고, 고밀도 디지털 I/O와 고정밀 아날로그 I/O를 포함해 최대 132개의 디지털 I/O 포인트를 추가할 수 있다.
터치 프로브 기능군은 정확한 위치 등록을 위해 특별한 하드웨어를 장착하여 VFFS와 같이 고속에서도 정확한 포지셔닝이 필요한 애플리케이션에서 특히 유용하다. 서보 드라이브에서 등록하는 경우와 비교했을 때, 터치 프로브는 등록 후, 거리 조절에서 유연하며 보다 엄격한 직접 제어가 가능하고 진단과 모니터링 성능이 뛰어나다.
또한, Micro 850은 인터페이스가 다양하다. 컨트롤러는 내장형 USB 프로그래밍 포트, 시리얼 포트(RS232/485), 그리고 10/100 Base-T 이더넷을 탑재했으며, Modbus RTU와 CIP 시리얼 프로토콜이 내장형 시리얼 포트와 시리얼 포트의 플러그인을 모두 지원한다.
그뿐만 아니라 CIP Symbolic의 EtherNet/IP 프로토콜은 간편형 PanelView Component HMI 연결을 지원한다. Modbus TCP 프로토콜은 수퍼바이저 컨트롤러에서 데이터 수집을 담당하는 기타 HMI나 RTU 애플리케이션의 연결을 지원한다.
CCW의 다양한 장점들
Connected Components Workbench(CCW)로 불리는 단일 프로그래밍 소프트웨어는 Micro 850 컨트롤러, PowerFlex 인버터, 그리고 PanelView Component HMI를 비롯한 기타 Allen-Bradley와 같은 장비 및 장치의 설치, 설정, 연결, 그리고 유지보수를 간소화해 준다.
CCW는 래더 다이어그램, 기능 블록 다이어그램 혹은 구조화 텍스트에서 프로그래밍의 선택을 도와줄 지시사항을 내장하고 있다. User Defined Function Blocks(UDFBs)를 통해 모듈 코드 구조를 실행하여 코드 재활용성을 향상시킨다. 예를 들어, PowerFlex 인버터 UDFB는 Modbus RTU 커뮤니케이션의 세부사항을 이해하지 않아도 RS485를 사용하는 인버터를 제어할 수 있는 직관적인 인터페이스를 제공한다.
고급형 모션 제어에서는 CCW 소프트웨어에서 그래픽의 축 구성 스크린을 제공하여 설정을 지원하기도 한다. 얀은 사용자 정의구역에서 축의 위치(예를 들어 mm, cm)를 정의할 수 있다고 말한다. 모션 제어 프로그래밍은 Home, Move Velocity, Move Absolute, 그리고 Move Relative의 옵션을 제공하는 직관적인 PLC 오픈 기반 Motion Control Function Blocks(MCFBs)을 사용하면 간편하게 실행할 수 있다.
CCW 소프트웨어는 무료이며 설치하기 쉬울 뿐만 아니라, 장비제조업체는 장비 설계 과정에서 공통적으로 수행하는 제어 업무에 필요한 정보를 Connected Component Accelerator Toolkit을 통해 얻을 수도 있다. 이러한 툴에는 호환 가능한 재료 리스트, 패널 레이아웃, 배선도(CAD 사용 가능), 사전 구성된 제어 프로그램, HMI 샘플 스크린, 그리고 진단 기능, 퀵-스타트 가이드를 비롯해 성공 사례까지 모두 포함되어 있다.
로크웰 오토메이션의 솔루션과 함께 Micro 850을 사용하면 VFFS 장비의 설계, 개발 및 납품에 드는 총비용을 절감할 수 있다. 얀은 Micro 850을 활용하면 6-레인의 간헐적 VFFS 테스트 장비로 분당 360상자의 처리량을 달성할 수 있다고 말했다.
로크웰 오토메이션 마케팅팀
