카테시안 로봇 제어 아키텍처 단순화로 효율성 증대…PLC·CNC 통합 컨트롤러

작성: 배리 웰러(Barry Weller), 미쓰비시전기 제품 매니저

경쟁력 유지 위해 산업계가 린 제조 전략 채택해 공정 효율 개선해야 한다는 게 일반적인 견해입니다.

핵심 조치는 부품 수 축소, 즉 어셈블리나 시스템 내 구성요소 수 줄이기. 이는 고정밀 카테시안 좌표(직선) 모션 애플리케이션에서 특히 도전적.

이런 경우 머신 빌더가 기계 내 움직임 완전 관리 위해 PLC와 CNC(컴퓨터 수치 제어) 둘 다 필요 - 지금까지.

카테시안 좌표 로봇과 CNC

카테시안 좌표 로봇은 기계·레이저·플라즈마 절단 등 기계 기능 자동화에 널리 사용, 고품질·일관성·고커스터마이징 아이템 신속 제공.

카테시안 좌표 로봇과 CNC 머신이 반드시 같은 건 아니지만, 둘 다 모션이 일반적으로 CNC 시스템으로 제어.

이유: 컴퓨터 수치 제어기와 G-코드 언어로 모션 제어 궤적 프로그래밍 단순함.

이 프로그래밍 언어는 CAD/CAM 이미지·파일 기반으로 기계 어디로 어떻게 움직일지 지시하므로 독특.

G-코드가 의도된 최종 제품 CAD/CAM 파일 읽어 카테시안 좌표 로봇 내 CNC 서보 드라이브용 궤적·방향 변환.

결과: 고정밀·정밀·재현성 움직임으로 가장 복잡·이상한 2D 형상·윤곽 생성 가능.

PLC와 CNC 이중 시스템 문제

CNC 솔루션이 로봇 컨트롤러로 잘 작동하지만, 솔레노이드 밸브, 클램프, 에어 호스 등 다른 구성요소 모니터·가이드 못 함 - 그러려면 PLC 필요.

이론적으로 PLC가 타이트 툴 제어와 모든 자동화 부품 피드백 처리해 CNC 시스템 불필요하게 할 수 있음.

하지만 카테시안 좌표 로봇 모션 제어 코드를 5개 PLC 언어 중 어느 것으로 쓰든 꽤 어려움. 결과적으로 머신 빌더·사용자가 한 기계에 두 다른 제어 시스템 필요.

이 솔루션은 이상적이지 않음: 추가 하드웨어가 기계 총소유비용만 증가시키고 빌드/커미셔닝 시간도 영향.

사실 두 별도 제어 유닛이 시간 크리티컬 정보 공유 필요, 잠재적 사이클 타임 증가, 동일 기계 위 PLC-기반과 CNC-기반 프로세스 디싱크 유발 통신 지터 가능성 증가.

통합 머신 컨트롤러로 전체적 접근

이 문제들 해결 위해 공장 자동화 부품·시스템 제조사들이 PLC와 CNC 시스템 경계 넘나드는 모션 컨트롤 기술 투자 시작, 양쪽 핵심 기능 결합한 통합 머신 컨트롤러 생성.

좋은 예: 미쓰비시전기 MELSEC iQ-R 모션 컨트롤러와 G-코드 애드온 라이브러리. 이 솔루션 선택 시 머신 빌더가 범용 서보와 MELSEC iQ-R 시리즈 PLC로 CNC 역량 구현 가능(필요시 G-코드 라이브러리 설치).

컴퓨터 수치 제어기 없이 G-코드로 고정밀 복잡 절단 궤적·프로파일 프로그래밍 가능.

더 정확히: 애드온 기능이 시스템이 PLC-특정 프로그래밍 지시(모션 SFC 등) 따르고 CAD/CAM 파일서 모션 프로파일 자동 생성·읽기 도움.

G-코드 프로그램 텍스트 형식으로 미쓰비시전기 HMI나 범용 에디터로 쉽게 편집 가능.

별도 PLC·CNC 컴포넌트 하드웨어 불필요해져 MELSEC iQ-R 시스템이 한 기계 내 다른 프로세스 동기화, 사이클 타임 단축.

게다가 한 솔루션으로 CNC 가공 등 다양한 애플리케이션 용도 간 쉽게 전환 가능해 머신 빌더가 완전 생산 라인 제어용으로 사용 가능.

결과: 산업 공정 진정한 간소화하면서 품질·일관성 제공하는 고유연·고속·비용효율적 시스템으로 비즈니스 혜택.