고급 공압 밸브로 더 스마트한 자동화 구현

자동화 산업이 디지털 전환으로 나아가면서 일부는 검증된 제조 기술인 공압 기술이 '구식'이 될 것이라고 생각합니다. 그러나 공압 제어 밸브 같은 공압 기술은 계속 진화하여 센서, 산업용 네트워크 인터페이스, 무선 기술, 복잡한 디지털 제어 기능을 통합함으로써 더 스마트하고 실행 가능한 정보에 대한 접근을 통해 자동화 애플리케이션을 크게 개선할 수 있습니다.

밸브 제어 기술의 진화

공압 밸브 제어와 실린더 위치 센서 모니터링은 원래 개별 배선으로 달성되었습니다: 각 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 출력이 솔레노이드 밸브 코일에 개별적으로 배선되어 별도로 트리거되었고, 실린더의 위치 센서는 PLC 입력 카드로 다시 배선되었습니다.

이는 플러그인 밸브와 매니폴드 생성으로 더 실용적인 솔루션으로 진화했습니다. 모든 솔레노이드 밸브와 PLC 입출력(I/O) 카드 간 연결을 단일 케이블로 달성할 수 있게 되었습니다.

자동화 시스템이 더 정교해짐에 따라 필드버스(산업용 네트워크) 통신 연결이 더 보편화되었습니다. 이는 PLC가 밸브를 제어할 뿐만 아니라 센서와 장치를 모니터링하고, 로컬 I/O 카드 없이 한 통신 케이블로 I/O 데이터를 교환할 수 있음을 의미했습니다. 공압 밸브 매니폴드는 자연스럽게 필드버스 인터페이스와 I/O 기능을 모두 통합하여 더 다재다능하고 더 스마트하고 정교한 자동화 플랫폼과 쉽게 통합되도록 설계된 완전한 공압 밸브 패키지를 제공하기 시작했습니다.

전자공압 제어로 압력 조절 최적화

밸브 기술, 성능, 다용도성의 발전은 전자공압 제어 기능이 밸브 매니폴드에 통합되면서 큰 진전을 이루었습니다. 밸브 매니폴드에서 보인 것처럼 비례 레귤레이터에서도 진전이 있었습니다. 새로운 기술로 이 장치들을 디지털 신호로 더 정확하게 제어할 수 있게 되었고 필드버스 연결 통합도 가능해져 생산 시스템의 힘과 압력 요구사항을 최적화했습니다.

방향 제어와 압력 제어를 모두 결합한 이 고급 수준은 광범위한 자동화 애플리케이션에서 공압의 가치와 다용도성을 높이고 제조 공정에서 더 크고 정밀하며 최적화된 제어를 가능하게 합니다.

예를 들어 Emerson의 AVENTICS™ 전자공압 제어는 엔진 스타터 자동 제조용 용접 시스템에 사용됩니다. 여기서는 사전 장착된 전기자(armature)가 워크피스 팔레트로 운반되고, 위치 감지를 위해 정렬된 후 공압 구동 그리퍼에 의해 용접 위치로 옮겨집니다. 용접 후 추가 그리퍼가 전기자를 워크피스 팔레트로 돌려보내 다음 생산 단계로 운반합니다.

향상된 공정 모니터링 및 제어가 새로운 기회 제공

전자공압 압력 레귤레이터와 통합 필드버스 통신을 갖춘 고급 밸브 매니폴드가 동적으로 제어되는 압력으로 확산 용접 공정을 최적화하며, 이는 애플리케이션에 맞게 정밀하게 조정될 수 있습니다. 동시에 매니폴드에 내장된 인텔리전스는 모든 밸브 기능을 모니터링하고 문서화하며, 그리퍼를 제어하여 향상된 품질 관리와 공정 추적을 제공합니다.

제조 분야 디지털 전환의 핵심 목표 중 하나는 생산 공정의 모든 단계를 더 정교하고 최적화된 방식으로 제어할 수 있는 실행 가능한 정보를 수집하는 것입니다. 공압 밸브 시스템에 내장된 인텔리전스는 그런 종류의 모니터링과 제어를 위한 새로운 기회를 제공합니다. 적정 수명 1억 2천만 사이클로 평가된 밸브의 경우, 1억 사이클에서 잘 설계된 예측 유지보수 시스템이 데이터를 포착하고 사용하여 실제 고장 전에 검사 및 유지보수 조치를 취하거나 교체 장치 자동 구매 요청을 구현할 수 있습니다.

공압 부품이 더 지능화됨에 따라 진단, 사용 통계, 수명 데이터 등 추가 데이터 포인트가 생산 시스템 전반에서 생성됩니다. 이 데이터는 생산 시스템을 더 효율적으로 관리하고, 에너지 소비를 제어하며, 가동 시간을 최대화하는 데 사용될 때 가장 가치가 있습니다.

그러나 지능형 장치와 서브시스템의 이 모든 데이터가 기계 제어 네트워크를 압도하고 제어 성능에 영향을 줄 가능성이 있습니다. Emerson 같은 일부 공압 부품 제조업체는 공압 성능 데이터를 집계하고 구성하여 플랜트 관리 시스템으로 별도 병렬 경로로 전달하는 스마트 공압 모니터링 '게이트웨이' 또는 '허브'를 제공합니다. 이러한 허브는 프로세스 제어 아키텍처와 독립적일 수 있으며, OPC UA, MQTT, HTTP, 이메일 경로를 사용하여 알림과 시스템 및 장치 수준 성능 데이터를 전달합니다.

공압 밸브 시스템이 공중 높은 곳이나 기계 깊숙한 곳에 장착되면 중요한 진단 정보나 주요 커미셔닝 기능의 이점을 실현하기 어려울 수 있습니다. 예를 들어 Emerson의 AVENTICS 무선 자동 복구 모듈(ARM) 클립은 Wi-Fi 기능이 있는 장치에서 앱 없이 모바일 웹사이트를 통해 AVENTICS 시리즈 G3 필드버스 플랫폼의 강력한 진단 및 커미셔닝 기능에 쉽게 접근할 수 있게 합니다.

디지털 전환을 위해 설계된 공압 밸브 시스템은 이제 공압 구동 액추에이터와 애플리케이션을 위한 새로운 수준의 정밀 제어를 제공하는 기능과 기술을 통합합니다.

밸브 시스템 제어 모듈 내 더 진보된 전자장치 덕분에 설계자들은 이제 공압 위치 결정 애플리케이션을 위해 비례-적분-미분(PID) 컨트롤러를 통합할 수 있으며, 제어 기능에 정확하고 반응성 있는 보정을 자동으로 적용합니다.

이러한 하이테크 공압 기능으로 시스템 종단 동작 정확도를 더 정밀하게 제공할 수 있을 뿐만 아니라 PLC와 결합하여 실시간으로 위치 제어에서 힘 제어로 전환하고 모션 시퀀스를 미세 조정하여 매우 높은 수준의 자동화, 제품 처리량, 신뢰성, 반복성을 달성할 수 있습니다.

디지털 전환 시대의 더 스마트한 공압 밸브

공압 밸브는 OEM과 최종 사용자가 자동화 시스템에서 공압 기술을 최대한 활용할 수 있도록 꾸준히 진화해 왔습니다. 또한 많은 공압 기술 제공업체가 온라인 구성 및 주문 도구를 대폭 업그레이드하여 기계 제작자가 필요한 부품을 짧은 턴어라운드로 효율적이고 쉽게 얻을 수 있게 했습니다.

이 도구들은 한때 시간이 많이 걸리던 밸브 시스템을 구성하는 여러 요소(서브베이스, 마운팅, 전자장치, 밸브 자체) 주문 과정을 단순화하여 완전한 어셈블리를 구매할 수 있게 합니다. 이제 온라인 구성기를 통해 필드버스 인터페이스, 통합 I/O 모듈, 기타 기능을 선택하고 CAD 도면을 패키지에 포함하여 부품 번호나 시스템 뉘앙스를 몰라도 완전한 구성을 쉽게 주문할 수 있습니다. 이 도구들은 OEM과 최종 사용자 모두에게 압축되고 더 신뢰할 수 있는 구매 프로세스로 완전한 구성을 얻을 수 있게 합니다.

전자공학과 모듈식 최첨단 기술의 힘을 활용하여, 완전한 지능형 공압 모션 및 제어 플랫폼의 일부인 공압 밸브는 자동화 및 제조 애플리케이션을 위한 광범위한 디지털 전환 이니셔티브에 검증된, 비용 효율적이고 다용도적인 기술 옵션을 제공합니다.

본 기사는 Marchelle Forish(Emerson, Florham Park, NJ, 유체 및 모션 제어 밸브 및 밸브 시스템 제품 마케팅 매니저)가 작성했습니다. 자세한 정보는 여기를 방문하세요.