필름 생산 혁신: Film Tech 웹 핸들링 업그레이드로 품질 향상

Film Tech 5호 라인

배경
위스콘신주 스탠리에 있는 Film Tech가 오하이오주 회사로부터 중고 3층 블로운 필름 라인을 구매했습니다. 기계는 분해돼 2015년 봄 시설로 옮겨졌습니다. 기계 원상태 문서화 누락으로 Film Tech는 라인 전체 제어 시스템 업그레이드를 요청했습니다. 프로젝트 범위는 압출기와 다이 온도 제어 업그레이드, 신규 드라이브와 모터로 웹 핸들링 업데이트, 라인 공정 제어용 신규 오퍼레이터 스테이션 제공에 초점 맞춰졌습니다. 이에 기계 안전장치 업데이트도 필요했습니다. 업그레이드엔 Sure Controls 제공 장비 전기 지원뿐 아니라 Process Control Corporation(PCC)과 QC Electronics 장비 연동도 필요했습니다. 전기 지원 외 모터 마운팅, 신규 칠 롤, 와인더 개선, 제어 캐비닛과 컨듀잇 위치 지원 등 기계적 지원도 포함됐습니다.

해결책
온도 제어 업그레이드 부분은 구형 시스템을 새 Eurotherm 3216 컨트롤러로 교체해 2층 제어 캐비닛에 장착하는 것이었습니다. 지상층 각 가열·냉각 구간은 메인 제어 캐비닛의 Carlo Gavazzi 솔리드 스테이트 릴레이로 제어됐습니다. 제어 캐비닛에서 각 압출기 정션 박스로 별도 컨듀잇을 깔아 고전압 배선과 신호 배선을 구간별 분리했습니다. 새 Wonderware 스테이션에서 조작자는 압출기와 다이 각 구간 설치된 열전대의 온도 설정값 조정과 온도 피드백 확인이 가능했습니다. 전류 변압기도 SSR에 설치해 HMI에 전류 피드백 제공. 이 피드백과 온도 컨트롤러 출력 비율로 히터 정상 작동 여부 트러블슈팅에 활용할 수 있습니다.
웹 핸들링 개선을 위해 구형 DC 모터와 드라이브를 철거했습니다. 드라이브를 ABB ACS880 VFD로 교체. 압출기 모터엔 물리적 크기가 더 유리한 Baldor 모터 사용. 라인 드라이브(탑 닙, 쿨링 롤, 스핀들 드라이브)는 예비품 최소화 위해 3HP 드라이브로 통일해 하나의 예비 드라이브로 여러 대 대체 가능. 와인더 닙 라인 드라이브는 1HP 유지했으나 모터와 드라이브도 교체. 고객 요청으로 스핀들 모터 대형화 희망했으나 베어링, 기어박스, 벨트, 풀리, 클러치 기계적 한계로 기존 장비 유지. 추후 스핀들 고속화 필요시 기계적 제한 해결 필요.
와인더 조작 위해 9" Redlion Graphite HMI를 와인더에 장착해 와인딩 모드(상/하 와인딩, 오버/언더 모드, 레이온 롤 결합, 와인더 닙 개폐) 제어와 라인 비상정지 진단 제공. 와인더 HMI 레이아웃과 색상은 19" 터치스크린 Wonderware 메인 오퍼레이터 패널(MOP)과 통일. MOP로 압출기·다이 온도 설정, 라인 속도, Oscillating Haul Off, 버블 케이지, 트리터 같은 보조 제어 중앙 관리. 트렌드 화면으로 온도, 속도 등 라인 특성 모니터링해 제품 결함 진단 지원. Wonderware 스테이션은 PCC 블렌더와 진공 로딩 시스템과 통신 설정. MOP에서 진공 로딩 시스템 완전 제어(호퍼 활성화/비활성화), 블렌더 제어는 일부 제한(수동 조작 필요 시 현장 확인 위해 MOP 제외). 호퍼 무게, 블렌더 상태, 처리량(lbs/hr) 모두 HMI로 트렌딩/모니터링.
작업자 안전 환경 위해 Allen Bradley ControlLogix Safety PLC 설치. Allen Bradley Point I/O로 기계 각 레벨에 안전 랙 설치해 라이프라인, 비상정지 버튼, 안전 매트, 안전 스캐너 등 다양한 안전 장치로 기계 정지 가능.

지속 지원
메인 솔루션 구축 후 라인 몇 가지 항목 해결 위해 추가 서비스 요청. 하나는 탑 닙 A-프레임 자동화 추가. 탑 닙에 서보 모터 4대 배치와 ControlLogix 프로세서 추가 로직 필요. 조작자가 A-프레임 양측 원하는 거리 입력 후 HMI 'Go to Position' 버튼 누르면 작동. 서보 내부 포텐셔미터 아날로그 신호를 PLC로 가져와 스케일링해 정확한 위치 피드백 표시. 이 제어는 MOP에서 제공되나, 탑 닙에서 A-프레임 조정 제어용 추가 9" Redlion HMI 프로그래밍·공급.
탑 닙 변경 외 기존 IBC 시스템 개선 희망. Film Tech 시험 가동 중 필름 주름 발생. IBC 시스템이 버블 내부 압력 제대로 제어 못해 필름 서지 발생이 원인으로 추정. 신규 초음파 센서와 Eurotherm 2704 컨트롤러로 신규 IBC 캐비닛 내 기존 장비 교체. IBC 캐비닛 도어에 공급·배기 Powerflex VFD 속도 제어용 포텐셔미터 3개 장착. 대형 제어 밸브도 공급해 버블 이탈 공기량 제한. 신규 제어와 튜닝으로 안정적 버블 생성, 주름 문제 해결.[/fusion_text]