슬리팅 머신 자동화 업그레이드: PLC 제어 및 매개변수 설정의 핵심 역할

고효율, 고품질, 그리고 유연한 생산을 추구하는 현대 제조업 환경에서, 기존 슬리팅 머신의 자동화 업그레이드는 기업의 경쟁력 강화를 위한 유일한 방법이 되었습니다. 이러한 변화 과정에서 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 핵심 제어 기능과 정교한 파라미터 설정에서 대체 불가능한 핵심 역할을 수행하며, 전체 시스템의 "두뇌" 역할을 합니다. 이러한 PLC는 단순한 기계 장치를 지능적이고 정밀하며 안정적인 고성능 생산 시설로 탈바꿈시킵니다.

1. 기존 슬리팅 머신의 한계 및 업그레이드 요구 사항

기계식 구동 장치, 릴레이 제어 장치 또는 간단한 마이크로컨트롤러를 갖춘 기존 슬리팅 머신은 일반적으로 다음과 같은 문제와 관련이 있습니다.

• 효율성이 낮음: 주문 변경 속도가 느리고, 조정이 마스터의 경험에 의존하므로 시간이 많이 걸리고 소모적입니다.

• 정확도 낮음: 장력 제어가 불안정하여 뱀 모양, 주름, 재료 파손 등의 문제가 발생하기 쉽고 수율이 낮습니다.

• 유연성이 부족함: 다양한 소재, 코일의 폭과 직경에 적응하기 어려움.

• 정보화 수준이 낮음: 생산 데이터 기록, 오류 진단, 원격 모니터링 기능이 부족합니다.

• 유지관리가 어려움: 릴레이 라인이 복잡하고 문제 해결이 어려움.

자동화 업그레이드의 핵심 목표는 전기 전송과 컴퓨터 제어를 통해 이러한 문제를 해결하는 것이며, PLC는 이 목표를 달성하는 데 초석이 됩니다.

2. 슬리팅 머신 자동화 업그레이드에서 PLC의 핵심 역할

PLC는 더 이상 릴레이를 대체하는 단순한 논리 컨트롤러가 아니라 논리 제어, 모션 제어, 프로세스 제어를 통합한 포괄적인 플랫폼으로 발전했습니다.

1. 중앙 지휘 및 조정 센터

PLC는 전체 슬리팅 머신 제어 시스템의 핵심입니다. HMI(Human-Machine Interface) 및 다양한 센서(보정 EPC, 장력 센서, 엔코더 등)로부터 명령과 신호를 수신하고, 내부 프로그램의 논리적 연산 및 처리를 통해 액추에이터(서보/가변 주파수 모터, 공압 부품, 솔레노이드 밸브 등)로 제어 명령을 출력하며, 풀기, 견인, ​​슬리팅, 와인딩 등 다양한 단위의 작업을 정연하고 동기적으로 조정합니다.

2. 고정밀 장력 제어

장력 제어는 슬리팅 머신의 핵심이며, 슬리팅 머신의 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. PLC는 첨단 PID 제어 알고리즘을 통합하여 장력 센서의 피드백 신호를 실시간으로 처리하고, 풀림 및 되감기 서보 모터의 토크 또는 속도를 동적으로 조정하며, 일정한 장력 또는 테이퍼 장력 제어를 구현합니다. 이는 매우 얇은 필름, 신축성 섬유 또는 두꺼운 종이를 취급하는 데 필수적이며, 소재의 당김이나 늘어짐, 주름 발생을 효과적으로 방지합니다.

3. 정밀한 동기 모션 제어

최신 슬리팅 머신은 종종 다중 서보 시스템을 사용합니다. PLC는 고속 버스(예: EtherCAT, Profinet)를 통해 여러 서보 드라이브를 제어하여 축 간 정밀한 전자 캠 동기화를 구현합니다. 예를 들어, 권취축은 롤 직경이 증가함에 따라 선형 속도를 일정하게 유지하기 위해 속도를 자동으로 조절해야 하며, 커터축은 깔끔한 절단을 위해 재료 이송 속도와 엄격하게 동기화되어야 합니다. 이 모든 것은 PLC 내부의 모션 제어 기능 블록에 의해 정밀하게 계산되고 실행됩니다.

4. 자동 주문 변경 및 레시피 관리

이것이 바로 효율성 향상의 핵심입니다. 운영자는 HMI에서 다음을 포함하여 다양한 제품에 대한 "레시피"를 미리 설정할 수 있습니다.

◦ 슬리팅 폭

◦ 슬리팅 길이/수량

◦ 장력 설정점

◦ 테이퍼 수축

◦ 속도 매개변수

주문 변경 시, 한 번의 클릭으로 해당 레시피를 호출하고, PLC가 자동으로 서보 모터를 구동하여 툴 홀더를 지정된 너비로 이동시키고, 모든 작동 매개변수를 설정하여 조정 시간과 작업자의 기술 의존도를 크게 줄이고 생산의 유연성을 실현합니다.

5. 통합 안전 제어

PLC는 비상 정지 버튼, 안전 광커튼, 영역 센서 등의 안전 장비에서 신호를 처리하기 위해 안전 모듈을 통합하거나(또는 안전 버스를 통해 안전 릴레이를 연결) SIL2/PLd와 같은 안전 수준을 충족하는 안전 종료 기능을 구현하여 인력과 장비의 안전을 보장할 수 있습니다.

6. 데이터 수집 및 커뮤니케이션 네트워킹

PLC는 정보 노드로서 설비의 운영 상태, 출력, 고장 경보 등의 데이터를 실시간으로 수집, 기록하고, 산업용 이더넷을 통해 이러한 데이터를 SCADA 시스템이나 MES(제조 실행 시스템)에 업로드하여 공장 수준의 데이터 시각화와 생산 관리를 실현하고, 디지털 공장의 기반을 마련합니다.

3. 파라미터 설정 : PLC 기능을 실제 생산성을 위한 브리지로 변환

PLC가 아무리 강력하더라도 구동을 위해서는 적절한 매개변수가 필요합니다. 매개변수 설정은 공정 요구 사항을 기계에서 실행 가능한 명령으로 "변환"하는 과정이며, 그 정교함의 정도가 최종 생산 효과를 직접적으로 좌우합니다.

주요 매개변수 범주는 다음과 같습니다.

• 기계적 매개변수: 변속비, 롤러 직경, 인코더 라인 번호 등과 같은 매개변수는 PLC가 정밀한 위치 및 속도 계산을 수행하는 기초가 됩니다.

• 장력 매개변수:

◦ 초기 장력 설정점: 다양한 재료 속성(예: PP, PET, 알루미늄 호일)에 따라 설정합니다.

◦ PID 파라미터(스케일, 적분, 미분): 이 세 가지 파라미터의 조정은 장력 제어의 응답 속도, 안정성, 그리고 간섭 방지 능력을 직접적으로 결정합니다. 시운전 엔지니어는 현장 조건에 따라 미세 조정을 수행해야 합니다.

◦ 테이퍼 계수: 권취 시 코일 직경이 증가함에 따라 감소하는 장력 곡선을 제어하여 코어가 눌리거나 외부 재료가 미끄러지는 것을 방지합니다.

• 속도 매개변수: 가속 및 감속 시간(S-커브), 최대 주행 속도 등을 포함하여 원활한 가속 및 감속은 재료에 대한 충격을 줄이고 원활한 시작 및 정지를 보장하는 데 도움이 됩니다.

• 유도 보정(EPC) 매개변수: 유도 센서와 액추에이터의 감도와 응답 속도를 제어하여 재료의 가장자리 또는 중심선이 항상 정렬되도록 합니다.

• 축 매개변수: 원형 칼날 슬리팅의 경우 커터 오버랩 양, 절삭 깊이 등을 설정해야 합니다. 칼날 슬래싱 및 슬리팅의 경우 비행 커터와 바닥 커터 간의 위상 동기화를 정확하게 계산해야 합니다.

매개변수 설정의 가치: 우수한 매개변수 설정은 장비의 하드웨어 성능을 최대한 발휘시키고 속도, 정확도, 안정성 간의 최적의 균형을 찾아 고품질과 효율적인 생산을 실현하는 "비결"입니다.

4. 요약

슬리팅 머신의 자동화 업그레이드는 본질적으로 "기계 구동" 장치에서 "소프트웨어 정의" 지능형 장치로 전환됩니다. 이러한 전환 과정에서:

• PLC는 복잡한 제어, 고정밀 모션, 지능적인 의사 결정을 위한 하드웨어 기반과 기능 플랫폼을 제공합니다.

• 매개변수 설정은 플랫폼에 주입된 "영혼"이자 "지식"으로, 특정 생산 프로세스와 운영 경험을 담고 있습니다.

이 둘은 서로 보완적이며 필수적입니다. 강력하고 개방적인 PLC 시스템에 투자하고, 심층적이고 꼼꼼한 매개변수 최적화 및 공정 연구를 통해 보완해야만 기업은 슬리팅 머신의 잠재력을 최대한 발휘하고 궁극적으로 품질, 효율성 및 비용 관리 측면에서 상당한 수익을 창출하며 시장 우위를 확보할 수 있습니다.