고급 로봇 셀 자동화를 위한 필수 PLC 전략

로봇 셀을 위한 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 활용

로봇 셀은 로봇 작업 범위에 일반적으로 포함되지 않는 셀 부분들을 실행하기 위해 컨트롤러를 필요로 합니다. 컨트롤러, 보통 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 보조 도어, 클램프, 안전장치, 또는 엔지니어가 완전 자율 셀을 위해 필요로 하는 기타 장치를 제어합니다.

래더 로직 프로그래밍은 배선도와 유사해 배선도에서 작동 프로그램으로의 변환을 단순하게 유지합니다. 래더 로직 프로그래밍은 순차적으로 실행되어 셀 내에서 명령 체인을 통해 특정 작업 완료가 가능합니다. 또한 셀의 안전 시스템에 널리 활용됩니다. 셀 내 안전 파라미터가 위반되면 셀 내 모든 작업을 즉시 정지하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

로봇은 일반적으로 C 프로그래밍 언어를 사용하며, 안전과 I/O 측면에서 PLC와 유사하게 사용될 수 있습니다. 그러나 로봇은 처리할 수 있는 I/O 양이 제한적이며, 안전 시스템은 대량의 안전 또는 I/O를 포함하는 셀을 따라잡기 어려운 경우가 많습니다.

셀이 PLC를 필요로 할 때(더 큰 셀이거나 더 복잡한 외부 시스템을 가진 셀), 선택할 수 있는 다양한 유형이 있습니다. 로봇이 더 작고 단순한 셀에서는 전체 설정을 제어할 충분한 능력을 가질 수 있으며, 외부 PLC 없이도 셀을 제대로 제어할 수 있습니다. 이 경우 PLC 없는 로봇 셀 시스템이 훨씬 저렴합니다. PLC는 적은 양의 I/O와 안전을 처리할 수 있는 매우 단순한 컨트롤러일 수도 있고, 대규모 외부 시스템, 모터, 컨베이어, 안전, 팔레타이징 등을 제어할 수도 있습니다.

PLC 가격은 그 능력과 직접 관련됩니다. 브랜드명도 컨트롤러 비용 결정 요인입니다. 특정 브랜드는 더 많은 지원, 더 긴 보증, 제조 환경에서의 더 높은 내구성을 제공하기 때문에 더 비쌉니다. 그럼 로봇 셀에 적합한 PLC 선택 방법으로 들어가 보겠습니다.

로봇 셀용 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 선택 방법

소형 셀 컨트롤러 종류는 한이 없습니다. 단순 작업을 모니터링하고 완수하는 작고 단순한 컨트롤러는 수백 달러 수준에서 구할 수 있습니다. 반면 여러 작업을 동시에 수행하고, 안전 시스템을 관리하며, 다량의 입출력을 처리하는 PLC는 수백 달러를 훌쩍 넘깁니다.

그림 1. KUKA의 다양한 로봇 컨트롤러. KUKA 제공 이미지

소형 로봇 셀의 복잡성은 단순한 컨트롤러로 충분한지, 더 복잡한 PLC가 필요한지 판단하는 좋은 지표입니다. 제조사가 향후 셀 업그레이드를 계획하거나 어떤 이유로 더 많은 입출력이 필요할 수 있다면, 예상보다 더 큰 용량의 컨트롤러를 사용하는 것이 최선입니다. 과대 사양 컨트롤러는 센서와 I/O 추가 등 변경 사항을 장기적으로 수용할 수 있어 셀 내 유연성을 더해줍니다.

PLC 브랜드마다 다른 소프트웨어 프로그램이 필요하므로, 적합한 컨트롤러 선택 시 고려해야 합니다. 예를 들어 Allen-Bradley PLC는 Allen-Bradley 컨트롤러 고유의 독점 소프트웨어로 프로그래밍됩니다.

Allen-Bradley 등 고가 PLC 제조사들은 라이선싱과 특별 훈련된 프로그래머를 요구합니다. Automation Direct 같은 저가 PLC는 훨씬 접근성이 좋고 무료 소프트웨어 프로그램을 제공합니다. 하지만 저가 PLC는 고가 브랜드 같은 광범위한 기술 지원 시스템을 제공하지 않을 수 있습니다. 가격은 종종(항상은 아니지만) PLC 내구성을 좌우합니다. 셀이 혹독한 환경에서 작동한다면 물리적 전자 부품에 가해지는 요구를 고려해 더 비싼 컨트롤러를 내구성 차원에서 선택하는 것이 최선일 수 있습니다.

가격, 소프트웨어, 내구성 외에 로봇 셀용 적합한 PLC 선택 시 고려할 다른 사항들도 있습니다.

로봇 안전 시스템 및 기타 고려사항

모든 로봇 셀은 크기나 환경에 관계없이 플랜트 내 작업자와 다른 직원을 보호하기 위해 안전 시스템이 필요합니다. 일부 경우 로봇 컨트롤러가 셀 내 안전 시스템을 유지할 수 있습니다. 그러나 셀 안전이 라이트 커튼 한 쌍 이상을 요구한다면, 셀에는 독립형 안전 시스템이 필요합니다.

그림 2. 로봇 컨트롤러가 다른 컨트롤러와 상호작용하는 방식을 보여주는 다이어그램. Ericsson 제공 이미지

이는 일반적으로 안전 등급 릴레이가 PLC에 연결되거나 안전 기능이 통합된 PLC로 구성됩니다. 안전 시스템 옵션 고려 시, PLC+안전 릴레이 조합과 안전 통합 PLC 간의 가격 차이를 비교하는 것이 최선입니다. 비용 차이는 셀 사양에 따라 모두 달라지기 때문입니다.

대부분 플랜트는 자동화 니즈에 특정 브랜드를 선호해 자동화 전반에 균일성을 확보합니다. 브랜드 선호는 기술자와 유지보수 프로그래밍 간 균일성을 장려해 비용을 절감하며, 이는 더 저렴한 PLC 선택으로 인한 절감분을 상쇄할 가능성이 큽니다. 현재 제어 시스템에 불만이 있다면 이유를 고려한 후 셀 니즈에 더 적합한 PLC를 찾아보세요.

소형 로봇 셀에 수반할 컨트롤러를 볼 때 고려할 것이 많습니다. 종종 저렴한 구매 가격의 컨트롤러가 유지보수 다운타임과 컨트롤러 지원 부족으로 가격 차이보다 더 큰 비용을 초래할 수 있습니다. 다른 브랜드 프로그래밍 경험이 부족하다면 학습 곡선이 비합리적일 수 있습니다. 일부 로봇 셀은 충분히 단순하면 별도 컨트롤러가 필요하지 않을 수 있지만, 그렇지 않다면 컨트롤러가 필요한 곳에 효율성과 안전성을 더해줍니다. 안전성, 복잡성, 제품 지원, 브랜드 친숙도 모두 특정 컨트롤러 선택 전에 고려해야 합니다.