공장 자동화에서 무선 센싱 솔루션의 적용

산업 4.0의 물결 아래에서 공장 자동화는 더욱 지능적이고 유연한 방향으로 나아가고 있습니다. 공장 자동화 애플리케이션에서 무선 센싱 솔루션은 장비 작동 상태를 모니터링하고, 문제를 조기에 감지하며, 예측 유지보수를 지원함으로써 시스템 가동 중단 시간을 줄이고 운영 비용을 절감하는 동시에 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

무선 센싱 솔루션은 예측 유지보수 및 상태 모니터링을 제공합니다

현재 많은 무선 센싱 솔루션이 공장 및 건물 모니터링 시스템에 적용되어 예방 유지보수와 상태 모니터링을 제공하고 있습니다. 배터리로 작동하는 무선 센서는 설치 작업을 최소화하면서 환경 및 장비를 원격으로 모니터링할 수 있게 합니다. 수집된 센서 데이터는 상태 모니터링, 예방 유지보수, 생산성 최적화, 에너지 절약, 그리고 상업 및 산업 분야에서 잠재적인 결함의 초기 탐지에 활용될 수 있습니다.    무선 센싱 솔루션은 제조 기계가 정상적으로 작동하고 있는지 여부를 확인하는 데 도움을 줍니다. 이러한 무선 센서 노드는 개조에 최적화되어 거의 배선이 필요 없으며, 다양한 기계/매개변수 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.    무선 센싱 솔루션은 센서 데이터를 제공하는 것뿐만 아니라, 공장 및 건물에서 예방 유지보수, 에너지 절약, 생산성 개선과 같은 실행 가능한 통찰력을 전달합니다. 예를 들어, 무라타(Murata)의 무선 센싱 솔루션은 시간 기반 모니터링(TBM)에서 상태 기반 모니터링(CBM)으로의 전환을 가능하게 합니다. 기존 장비에 무선 센서를 설치함으로써 기계 상태를 모니터링하고 유지보수가 필요한지 판단하며, 운영률에 대한 직관적인 통찰력을 얻을 수 있습니다. 센서 데이터는 또한 예기치 않은 가동 중단을 줄이고 생산 품질을 안정화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.    제조 공장에서 다양한 게이지와 계측기를 수동으로 모니터링하는 일이 일반적입니다. 무선 센싱 솔루션은 일관된 아날로그 데이터 관리 기능을 제공하여 이 시간 소모적인 작업을 자동화하고, 수집된 센서 데이터를 기반으로 유지보수 프로세스를 최적화합니다.

시간 기반 및 조건 기반 유지보수를 지원하는 무선 센서

전통적인 예방 유지보수는 각 기계를 정기적으로 점검하여 잠재적인 결함 가능성을 줄이는 방식입니다. 이러한 방법은 시간 기반 유지보수(TBM, Time-Based Maintenance)라고도 알려져 있습니다. 하지만 TBM은 때때로 불필요한 비용을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 기계가 여전히 작동 중일 때 부품이 교체되거나, 점검 주기 사이에 기계가 고장날 수 있기 때문입니다.    상태 기반 유지보수(CBM, Condition-Based Maintenance)는 기계가 언제 고장날 가능성이 있는지와 언제 유지보수가 필요한지를 예측하기 위해 센서 데이터를 사용하는 또 다른 접근 방식입니다. CBM은 주기적인 유지보수가 필요 없기 때문에 TBM보다 제조업에서 더 많은 인기를 얻고 있으며, 이를 통해 유지보수 비용을 상당히 줄일 수 있습니다.    예를 들어, Murata의 무선 센서 노드를 고장률이 높은 펌프에 설치하면 고장 시간을 예측하고 필요한 경우 유지보수를 예약할 수 있어 불필요한 부품 및 인건비 비용을 절감할 수 있습니다. 이러한 무선 센서는 설치가 간단하며 모니터링하고자 하는 기계에 노드를 부착하기만 하면 시스템이 준비됩니다. 이 시스템은 견고한 Sub-1GHz 무선 통신과 리피터를 사용하여 철강 공장과 같은 가혹한 환경에서도 적합하게 작동합니다. Murata의 무선 센서와 게이트웨이는 한 번 구매하면 되며, 간단한 시각화 및 데이터 로깅을 위한 무료 Windows 애플리케이션이 포함되어 있고 월간 비용이나 인터넷 연결이 필요하지 않습니다.    Murata의 다양한 무선 센서는 게이트웨이에 연결되어 단일 시스템에서 사용할 수 있으며, 필요한 센서를 선택할 수 있도록 해줍니다. 또한, 기존 시스템에 추가 센서를 필요에 따라 추가하는 것도 가능합니다. 추가로, API를 사용하여 고유한 시각화 또는 유지보수 솔루션을 개발할 수도 있습니다.    Murata는 완전한 무선 감지 솔루션을 제공할 뿐만 아니라 고객이 시스템 설치 프로세스를 평가하고 실행하는 데에도 지원합니다. 먼저, Murata는 고객이 무선 감지 시스템으로 해결하고자 하는 문제와 과제를 이해하려고 노력합니다. 그런 다음 적합한 센서와 시스템 구성을 제안하고, 평가 키트에 대한 견적을 제공하며, 고객이 대규모 설치에 앞서 센서 기능 및 통신 범위를 평가할 수 있도록 키트를 제공합니다. Murata는 또한 설치, 확장, 판매 이후 지원까지 도움을 제공합니다.

진동 속도 및 온도/습도 감지를 위한 무선 센서 솔루션

무라타의 무선 센서를 포함한 공장 모니터링 시스템은 LBAC0ZZ1TF 및 LBAC0ZZ1LZ 진동 속도 센서 유닛과 같은 다양한 제품을 포함합니다. 이러한 센서는 모터 및 펌프와 같은 회전 기계에 적용하여 예지 보전을 통해 장비 유지보수 효율성을 향상시킬 수 있습니다. LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ는 크기가 38 mm x 24 mm x 38 mm에 불과하며 배터리를 포함하여 무게가 50그램에 불과합니다. 통신 인터페이스는 다양한 지역/국가에서 사용 인증을 받은 독자적인 ISM 서브-1GHz 라디오를 사용합니다. 이 센서는 최고 가속도(최고 2개는 LBAC0ZZ1TF, 최고 5개는 LBAC0ZZ1LZ), 최고 가속도의 주파수(최고 2개는 LBAC0ZZ1TF, 최고 5개는 LBAC0ZZ1LZ), 최고 속도(최고 3개는 LBAC0ZZ1TF), 최고 속도의 주파수(최고 3개는 LBAC0ZZ1TF), 가속도 RMS(LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ), 속도 RMS(LBAC0ZZ1TF), 첨도(Kurtosis, LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ), 온도(LBAC0ZZ1TF/LBAC0ZZ1LZ)를 측정할 수 있습니다. 측정의 최대 한계는 ±30G이며, 해상도는 28mG이고 IP65 보호 등급을 지원합니다. LBAC0ZZ1TF는 리튬-티오닐 클로라이드 배터리를 사용하며, 1시간 간격의 보고 및 온도 25°C 조건에서 최대 1.5년의 수명을 제공합니다. LBAC0ZZ1LZ는 동일한 조건에서 최대 5년 동안 사용할 수 있습니다.    무라타는 또한 소비자 및 산업 장비에 사용되는 진동 센서 PKGM-200D-R을 제공하며, 진동 모니터링을 통해 예지 보전을 지원합니다. 드라이브 회로가 소형 SMD 패키지에 내장되어 있어 기내에 삽입할 수 있으며, 기계 부품 구성 요소에 설치하기에 이상적입니다. 이 제품은 최대 11kHz의 고주파 진동을 감지하여 이상 소음 또는 열 생성 발생 이전에 진동 이상을 식별할 수 있어 베어링 및 기타 구성 요소에 대한 예지 보전에 도움을 줍니다. PKGM-200D-R은 Z축 방향에서 넓은 주파수 대역을 감지할 수 있으며, 최소 G-값 감지 범위가 ±10.2g이고 일반적인 감도가 118mV/G입니다. 내장 드라이브 회로를 포함하고, 잡음 감소를 위한 차동 출력 기능을 지원하며, -20°C에서 85°C까지의 환경에서 작동 가능한 온도 센서를 포함합니다. 무라타는 고객 테스트를 위한 작동 샘플을 제공하며, 나사 고정형 및 접착 테이프형의 두 가지 테스트 보드를 사용할 수 있습니다.    다른 제품으로는 온도 및 습도 센서 유닛 LBAC0ZZ1AN-345가 있으며, 공장과 건물의 온도 모니터링에 사용되어 에너지 절약, 환경 규정 준수, 생산성 향상에 기여할 수 있습니다. LBAC0ZZ1AN-345는 크기가 90 mm x 45 mm x 27 mm이며 배터리를 제외한 무게가 47.5그램에 불과합니다. 통신 인터페이스는 다양한 지역/국가에서 사용 인증을 받은 독자적인 ISM 서브-1GHz 라디오를 지원합니다. 이 제품은 온도(-10°C에서 60°C)와 상대 습도(10%RH에서 90%RH)를 측정할 수 있습니다. 전원은 두 개의 AAA 리튬이온 배터리로 구성되어 있으며, 10분 간격의 보고 및 온도 25°C 조건에서 최대 10년의 배터리 수명을 제공합니다. 또한 AC 어댑터 또는 USB 케이블을 통해 전원을 공급받을 수 있습니다.

진동 속도 및 온도/습도 감지를 위한 무선 센서 솔루션 

Murata는 또한 CT 전류 센서 유닛 - LBAC0ZZ1MT-247/LBAC0ZZ1NT-248을 제공하며, 이 유닛은 장비의 작동 상태를 모니터링하고 에너지를 절약하며 생산 효율성을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다. 이 유닛의 크기는 90 mm x 45 mm x 27 mm이며, 연결 케이블 길이는 150mm, 1500mm 또는 3000mm이고, 중량은 배터리와 케이블을 제외하고 50g입니다. 통신 인터페이스는 특정 지역/국가에서 인증된 주파수를 지원하는 독자적인 ISM Sub-1GHz 무선을 사용합니다. AC 50/60Hz에서 0.1–80A, 0.1–200A 또는 1–500A 범위의 전류를 측정할 수 있습니다. 전원은 AAA 리튬 이온 배터리 2개로 구성되어 있으며, 25°C에서 보고 간격이 10분일 때 최대 9년의 배터리 수명을 제공합니다. 또는 AC 어댑터나 USB 케이블을 통해 전원을 공급받을 수 있습니다.    Murata는 4-20mA 및 펄스 신호 유닛 - LBAC0ZZ1MU-270도 제공하며, 이는 기존의 4-20mA 센서에서 데이터를 무선으로 수집하고, 수동적이고 임시적인 데이터 로깅에서 자동적이고 일관된 데이터 수집으로 전환하여 생산 품질을 향상시킵니다. LBAC0ZZ1MU-270의 크기는 90 mm x 45 mm x 27 mm이며, 연결 케이블 길이는 최대 2m이고, 중량은 배터리와 케이블을 제외하고 50g입니다. 통신 인터페이스는 특정 지역/국가에서 인증된 주파수를 지원하는 독자적인 ISM Sub-1GHz 무선을 사용합니다. 4-20mA 및 펄스 신호(NPN, PNP)를 측정할 수 있으며, 펄스 수 범위는 0–65535회입니다. 전원은 AAA 리튬 이온 배터리 2개로 구성되어 있으며, 온도 25°C에서 보고 간격이 10분일 때 최대 10년의 배터리 수명을 제공합니다. 또는 AC 어댑터나 USB 케이블을 통해 전원을 공급받을 수 있습니다. 또한, Murata는 LBAC0ZZ1MU-270와 유사한 사양으로 0-5V 및 펄스 신호를 지원하는 또 다른 유닛인 LBAC0ZZ1RU-271을 제공합니다.    Murata의 리피터 - LBAC0ZZ1AR-842는 대규모 설치를 위한 무선 통신 범위 확장기로 사용됩니다. 크기는 90mm x 45mm x 27mm이며, 중량은 배터리를 제외하고 50g입니다. 통신 인터페이스는 특정 지역/국가에서 인증된 주파수를 지원하는 독자적인 ISM Sub-1GHz 무선을 사용합니다. 배터리 수명은 온도 25°C에서 보고 간격이 10분일 때 최대 9년이며, AC 어댑터나 USB 케이블을 통해 전원을 공급받을 수도 있습니다.    Murata는 게이트웨이 - LBAC0ZZ1SU-848도 제공하며, 크기는 안테나 및 안테나 커넥터를 제외하고 170 mm x 109 mm x 27 mm이고, 중량은 안테나를 제외하고 250g입니다. 센서 통신 인터페이스는 특정 지역/국가에서 인증된 주파수를 지원하는 독자적인 ISM Sub-1GHz 무선을 지원합니다. 호스트 통신 인터페이스는 WLAN(IEEE 802.11 b/g/n)과 이더넷(IEEE 802.3 10/100 Base-T)을 지원합니다. 전원은 AC 어댑터를 사용합니다.

결론

무선 센싱 솔루션은 공장 자동화 분야에서 없어서는 안 될 존재로 자리 잡고 있습니다. 유연한 배치, 실시간 데이터 전송, 낮은 유지보수 비용과 같은 장점을 통해 이러한 솔루션은 기업이 생산 효율을 향상시키고 운영 위험을 줄이며 스마트 제조로의 전환을 가속화할 수 있도록 돕습니다. 무선 통신 기술이 지속적으로 발전함에 따라, 이러한 솔루션은 더욱 안정적이고 효율적으로 개선되며 제조업에 더 많은 혁신을 가져오고 디지털 전환과 자동화된 관리의 새로운 수준을 가능하게 합니다. Murata는 고객이 공장 자동화 과정을 가속화할 수 있도록 종합적인 무선 센싱 솔루션과 서비스를 제공합니다.