VFFS 기계의 자동화

Allen-Bradley® Micro850®PLC 사용

본 문서에서는 간헐적 VFFS 기계에서 Micro850®PLC 를

사용하여 장비제조업체들의 엔지니어링 업무를 줄이고,

그들의 생산성을 최대화할 수 있도록 돕는 방법을

설명합니다.

2 | VFFS 기계의 자동화

목차

요약 ........................................................................................................................................................................ 3

소개 .................................................................................................................................................................... 4-5

도전 과제 ............................................................................................................................................................. 6

솔루션 및 이점 ........................................................................................................................................... 7-12

결론 ............................................................................................................................................................... 13-14

참고 사항 ........................................................................................................................................................... 15

3 | VFFS 기계의 자동화

요약

기계 제조업체들은 글로벌 경쟁과 급변하는 기술의 가운데서 자사를 차별화해야 하는 과제를 안고

있습니다. 제품 포장은 높은 생산량, 일관된 신뢰성, 제품 품질과 함께 적은 인력 및 낮은 유지보수

비용을 보장하는 VFFS(수직 형태 충전 및 밀봉) 기계를 요구합니다. 기계는 또한 백의 치수 및 세련된

디자인의 변화에 대응할 수 있도록 충분히 융통성이 있어야

합니다.

비즈니스 및 상업적으로는 물론 기술적 관점에서도 로크웰

오토메이션은 기계를 설계, 개발 및 납품하는 데 드는 총비용을

낮추고, 고객의 요구사항을 충족시킬 수 있는 솔루션과

서비스로 VFFS 기계의 성능을 높일 수 있도록 지원합니다.

로크웰 오토메이션은 기계 성능과 비즈니스 성과에 초점을

맞춘 전체론적 접근법을 추구하기 때문에 “주문 단위(Order-by-

order)” 로 시작된 관계가 나중에는 상호 보완적인 비즈니스

관계로 발전할 수 있습니다.

설계부터 개발을 거쳐 고객 납품 및 그 이후까지 기계 수명주기의 각 단계를 위한 VFFS 기계 자동화

공급업체로로크웰 오토메이션을 고려해 주십시오.

로크웰 오토메이션

Micro850®PLC로 간헐적

VFFS 기계의 설계, 개발 및

납품에 드는 총비용(Total Cost

to Design, Develop and

DeliverSM)을 줄이십시오.

설계

설계 생산성

확장 가능한 엔지니어링

확장성

글로벌 표준

리스크 평가

개발

출시 소요기간

효율적인 공급망

융통성 있는 장비 모델

간단한 통합

설계 최적화

납품

시운전

글로벌 서비스 및 지원

신뢰성 및 품질

기계 성능

4 | VFFS 기계의 자동화

소개

VFFS(수직형 충전 및 밀봉) 기계는 액체 및 고체의 포장에 사용되는 자동화 조립라인 포장

시스템입니다. VFFS 기계는 간헐적으로 또는 지속적으로 작동할 수 있습니다. 간헐 작동 기계는

필름이 이동할 때 백의 수직적 밀봉이 이루어지고, 필름이 멈추었을 때 수평적 밀봉이 이루어지는

원리입니다. 간헐 작동 기계는 속도가 절대적으로 중요하지 않은 용도에 적합한 솔루션입니다.

지속적으로 작동하는 기계에서는 필름의 멈춤이 없이 백의 수직 및 수평 밀봉이 이루어지므로 보다

높은 생산성을 달성할 수 있습니다.

VFFS 기계에 대한 보다 자세한 사항은 로크웰 오토메이션 VFFS 기계 활용 백서

(http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/wp/oem-wp004_-en-

p.pdf)를 참고하십시오.

이 백서에서는 Micro850®PLC 를 간헐적 VFFS 기계에서 활용하는 방법을 설명합니다.

장비제조업체가 VFFS 기계를 신속하게 설계, 개발 및 납품하는 데 도움을 줄 수 있는 샘플 코드,

자재 명세서, 개요도 및 이 솔루션에 대한 기타 정보가 여기에 제공됩니다. 샘플 코드는 간헐적 VFFS

기계에서 성공적으로 시험되었습니다. 샘플 코드 및 기타 정보는 로크웰 오토메이션 샘플 코드

라이브러리(http://www.rockwellautomation.com/go/scmicro800)에서도 제공합니다.

조립라인을 위한 생산 흐름도 샘플

(출처: 인터넷)

일차 포장

5 | VFFS 기계의 자동화

일반적 VFFS 기계 공정

롤에 감긴 필름이 풀리고 성형 칼라를 지나면서 튜브가 만들어집니다. 수직 밀봉바가 이 튜브에

적용되면서 수직 중첩 밀봉이 이루어집니다. 하부 밀봉은 크로스 조의 수평 밀봉바에 의해

이루어집니다.

이 필름 튜브가 필름 이송 벨트에 의해 투입되는 동안, 그 파우치에 정확한 양의 제품이

채워집니다. 적절한 양의 제품이 일정하게 파우치에 채워질 수 있도록 종종 정밀 저울이나 오거가

사용됩니다.

정확한 길이의 필름 튜브가 투입되면 제품이 채워진 파우치의 상부 밀봉이 수평 밀봉바에 의해

이루어지고, 제품이 채워진 파우치는 크로스 조에 있는 나이프에 의해 하강하는 필름 튜브에서

절단됩니다.

필름이 사전에 인쇄된 경우, 파우치 말단을 기준으로 정확한 인쇄 위치를 유지하기 위하여 등록

센서가 시스템에 추가되어 필름의 정확한 위치를 결정합니다.

빈 파우치의 하부 밀봉과 채워진 파우치의 상부 밀봉 및 절단은 모두 동시에 이루어집니다.

제품이 성형 튜브를 통해 시스템으로

들어갑니다.

성형 칼라는 납작한 필름을 둥근 형태의

필름 튜브로 바꿉니다.

저마찰 롤러가 필름을 성형 구역으로

유도합니다.

수직 밀봉바가 필름 튜브의 모서리를

밀봉합니다.

필름 이송 벨트가 필름을 당겨서 성형

구역을 통과시킵니다.

텐션 암의 초과

이동 감지

모서리

감지(필름을

중앙에 배치)

아웃렛의

잼 감지

센서는 롤의 말단을

감지합니다.

손잡이

누락 점검

밀봉과 절단 작업을 동시

수행하기 위한 등록

상표 감지

6 | VFFS 기계의 자동화

도전 과제

엔드 유저는는 VFFS 에 다음 사항을 기대합니다.

생산성: 포장 공정을 최적화하여 가능한 최대 기계 속도를 달성하고, 최고의 품질로 작업

처리량을 최대화하며, 복구 시간을 단축합니다.

고성능: 높은 기계 속도 및 가변적인 백 길이에서 엄격한 정확도 요건을 충족합니다.

융통성: 소프트웨어 조정 체계를 도입하여 필름 등록 센서의 위치를 수동 조정하는 부담을

줄이고 교체 시간을 개선합니다.

사용의 용이성: 기계는 복잡함에도 불구하고 유지보수 및 운영이 용이해야 합니다.

기계 제조업체는 VFFS 에 다음 사항을 기대합니다.

모듈성 및 확장성: 고객의 구체적인 용도에 적합하게 기계의 기능들을 혼합 및 선택하고,

기능들을 개량하여 시장의 수요에 맞는 현지화된 새로운 기계를 개발합니다.

표준: 보다 복잡한 순서 배열 및 연동 작동을 요구하는 다양한 기계 부분/조건들에도 불구하고

최소한의 수정으로 쉽게 재배치할 수 있는 VFFS 기계의 공통 장치들을 개발 및 문서화하여

기계의 설계 및 개발 시간을 단축할 수 있게 합니다.

비용 효율성: 기계의 통합, 기계 및 전기적 최적화, 배선, 기동 시간의 비용을 낮춥니다.

7 | VFFS 기계의 자동화

솔루션 및 이점

Micro850®PLC 를 사용하는 간헐적 VFFS 솔루션

모듈 자동화 구성요소 컨트롤러 인터페이스

컨트롤러

HMI

Micro850®(28/20 I/O) -

패널 보기 구성요소 이더넷 또는 시리얼

크로스 조

필름 풀러

Kinetix®300 / 서보 모터 PTO 및 IO 제어

Kinetix®300 / 서보 모터 PTO 및 IO 제어

오거 Kinetix®300 / 서보 모터 PTO 및 IO 제어

• 모듈식 소프트웨어 디자인

• 첨단 모션 제어

• 터치 프로브 / 등록

• 인터페이스의 다재다능함

• 고성능 및 고유연성

출력 Kinetix®300 Kinetix®300

Kinetix®300

Micro850®

8 | VFFS 기계의 자동화

Micro850®PLC 를 활용한 솔루션의 이점

모듈식 소프트웨어 디자인

CCW(Connected Components Workbench)는 Micro800® 컨트롤러(Micro850®포함),

PowerFlex® 인버터, PanelView® 구성요소 그래픽 터미널 및 기타로크웰 오토메이션 장치들을

위한 범용 프로그래밍 및 환경 설정 소프트웨어입니다. CCW 는 래더 다이어그램, 기능 블록

다이어그램 또는 구조화된 텍스트 중에서 선택하여 프로그래밍할 수 있는 기본적 지시 기능을

지원합니다. 또한 모듈식 코드 구조를 구현할 수 있는 UDFB(User Defined Function Block)가

지원됩니다. 모듈식 구조를 이용하면 약간의 구성 변경으로 다양한 업체들의 장치와 쉽게

인터페이스를 연결할 수 있습니다.

다음의 그래프는 '시간 지정 이동' 같은 기능을 위해 UDFB 를 활용할 수 있는 3 레벨 구조의 샘플

코드로 '기술'이 개발되는 것을 보여줍니다.

JawOpenClose

-주기 시간

-밀봉 시간

-축 구성

이동 타이밍

1

-시간

-거리

-방향

이동 타이밍 1

-시간

-거리

-방향

이동 타이밍 2

-시간

-거리

-방향

지연 시간 2

지연 시간 1

MCFB - MoveAbs

-위치

-acc/dec

-속도

…

MCFB - MoveRel

MCFB - MoveVel

9 | VFFS 기계의 자동화

다음 그래프는 프로그램에서 UDFB 가 어떻게 정의 및 배치되는지를 보여줍니다.

M_Par_Cal UDFB 는 이동 거리 및 이동 시간이 포함된 이동 타이밍 매개변수로부터 작동 속도,

가속 및 감속 매개변수를 계산합니다. 이 예제는 WebPulling_Cal_2 의 사용법을 보여줍니다.

이것을 사용하면 크로스 조, 필름 풀러 및 오거에 공통적인 이동 타이밍 변수에 의해 작동이

정의되는 축들과 알고리즘을 쉽게 공유할 수 있습니다. 이런 체계에서는 코드가 더욱 모듈식으로

작성되므로 이해하기가 쉽습니다.

10 | VFFS 기계의 자동화

첨단 모션 제어

Micro850®PLC 는 스테퍼 및 서보 드라이브에 대하여 PTO(Pulse Train Output)를

사용하는 최대 3 개의 작동 축을 지원합니다. 구성을 도와주는 그래픽 축 구성 화면이

CCW 소프트웨어에서 제공됩니다. 축의 위치는 사용자 정의 단위(예: mm, cm)로

정의되기 때문에 더 쉽게 프로그래밍할 수 있습니다. 홈(Home), 이동 속도(Move Velocity),

이동 절대값(Move Absolute), 이동 상대값(Move Relative) 등을 포함하여 직관적인

PLCopen 기반의 MCFB(Motion Control Function Block)를 사용하므로 모션 제어

프로그래밍이 쉽습니다.

11 | VFFS 기계의 자동화

터치 프로브 / 등록

터치 프로브 기능은 내장된 하드웨어를 사용하여 고속에서 정확한 등록 위치를 포착할 수

있습니다. 이것은 고속에서 정밀한 위치 결정이 필요한 VFFS 같은 기계에서 특히

유용합니다. 서보 드라이브에서의 등록 포착 기능과 비교할 때 터치 프로브는 등록 후 거리

조정의 유연성, 보다 치밀하고 직접적인 제어, 보다 우수한 진단 및 모니터링을 제공합니다.

다음의 오실로스코프 화면 이미지는 터치 프로브가 어떻게 기능하는지 보여줍니다.

- PTO 를 보내면 필름 풀러 서보가 작동 명령을 받습니다. 녹색 신호가 PTO 입니다.

- 인쇄 마크가 감지됩니다. 파란색 신호 “인쇄 마크 트리거 포인트”.

- 인쇄 마크 에 상응하는 서보 위치 및 원하는 파우치 길이를 사용하여 원하는 파우치

길이를 얻기 위해 필름이 이동해야 하는 추가적인 거리를 계산합니다.

- 추가적인 이동 거리가 PTO(“오프셋 카운트”)로 전송됩니다. 절단을 위해 필름 풀러가

정지되고, 주기가 반복됩니다.

12 | VFFS 기계의 자동화

서보로 전송되는

펄스

터치 프로브

트리거 입력

오프셋

카운트

인쇄 마크 트리거 포인트

트리거 포인트의 기록된 위치

기록된 위치 + 오프셋

13 | VFFS 기계의 자동화

인터페이스의 다재다능함

내장 디지털 IO 를 기반으로 하는 최대 6 개의 고속 카운터 입력부 및 최대

3 개의 PTO.

최대 5 개의 플러그인 및 최대 4 개의 확장 IO 모듈.

내장 USB 프로그래밍 포트, 직렬 포트(RS232/485) 및 10/100 Base-T 이더넷.

내장 시리얼 포트(비절연) 및 시리얼 포트 플러그인(절연)에서 Modbus RTU

및 CIP 시리얼(서버) 프로토콜 지원.

단순한 패널 보기 구성요소 HMI 연결을 위한 CIP Symbolic 을 지원하는

이더넷/IP 프로토콜.

기타 HMI 및 RTU 응용 제품(예: 감독용 컨트롤러로부터의 데이터 수집)과의

연결을 위한 Modbus TCP 프로토콜.

높은 성능 및 유연성

플러그인 및 확장 모듈을 이용하여 기계 요구사항과 관련된 성능 및 기능을

선택하면 기계 비용을 최적화할 수 있습니다.

로크웰 오토메이션 및 당사 파트너들의 디지털 I/O, 아날로그 I/O,

백업 메모리, 절연 시리얼 포트, SMS, 저울 등 최대 5 개의 플러그인

지원.

고밀도 디지털 I/O 및 고정확도 아날로그 I/O 를 포함하여 최대 4개의

확장 I/O 모듈 및 최대 132 개의 디지털 I/O 포인트 지원.

터치 프로브 기능과 등록 입력이 결합되어 정확한 위치 결정이 가능합니다.

높은 성능과 강력한 기능을 갖춘 Micro850®PLC는 VFFS 기계는 물론 다른

기계들에도 적합합니다.

14 | VFFS 기계의 자동화

결론

간헐적 VFFS 기계를 위한 Micro850®PLC 솔루션은 탁월한 가치로 높은 성능을 제공합니다.

Connected Components Workbench™ software 는

장비제조업체들의 확장성 있는 모듈식 솔루션 개발을

지원합니다. 장비제조업체는 기존의 샘플 코드, 도면, 자재

명세서 등을 활용하여 기계를 보다 빨리 설계, 개발 및 납품할

수 있습니다.

Micro850®는 6 레인 간헐적 VFFS 시험 기계가 분당 360 개의

파우치를 쉽게 가공할 수 있으며, 다음과 같은 이점을

제공합니다.

- 빠른 인쇄 마크 등록 같은 기본 기능을 사용하여 기계 성능을

향상시킵니다.

- 기계 비용을 최적화합니다. Micro850®컨트롤러는 경쟁력

있는 가격으로 공급됩니다.

- 기존의 도구 및 템플릿과 강력한 지시 세트를 활용하여 기계

개발 기간을 단축합니다.

- 다양한 확장 모듈 및 플러그인 모듈을 선택하여 기계 기능을

확장할 수 있습니다.

글로벌 솔루션,

현장에서 서비스 지원

전 세계 어디서든지 당사의 서비스 및

고객지원 네트워크는 사용자 자동화

장비의 성능 및 활용을 최적화하는 데

필요한 기술과 리소스를 제공하여 고객의

비즈니스 목표를 달성하도록 도와줄 수

있습니다.

연중무휴로 이용 가능한 전 세계 긴급

지원부서

80 개국 이상에 있는 사무실 및 대리점

35,000개의 채널 및 대리점

전 세계 1,000명의 서비스 엔지니어,

컨설턴트 및 프로젝트 관리자

15 | VFFS 기계의 자동화

참고 사항

로크웰 오토메이션 영업소 또는 공식 대리점에 전화 주시거나 웹사이트를 방문해 주십시오.

www.rockwellautomation/solutions/oem

Micro800 컨트롤러에 대한 자세한 정보를 보려면 다음을 방문하십시오.

http://ab.rockwellautomation.com/Programmable-Controllers/Micro800

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