효율성이 끊임없이 증가하는 세상에서 우리가 당연하게 여기는 대부분의 편의성이 자동화된 프로세스를 통해 달성되고 있다는 사실은 놀라운 일이 아닙니다. 인간 작업자가 최소한의 주의만 필요로 하기 때문에 기계는 데이터 분석, 작업 수행, 서로 협력하는 것과 같은 중요한 작업을 수행하고 있습니다.
산업 자동화의 발전으로 인해 SCADA와 같은 시스템이 PLC 및 HMI와 같은 구성 요소와 결합되어 생산성과 편의성을 높이고 위험한 상황에서의 안전성을 개선하고 있습니다.
오늘날 수백 개의 중요 시설에서 거의 항상 HMI가 있는 SCADA 및 PLC 시스템을 활용합니다. 이러한 프로세스는 자동화 및 고급 시스템 설계를 처리할 때 중요합니다. 이러한 시스템은 개선될 뿐입니다. SCADA 사용은 2024년까지 약 7% 증가할 것으로 예상되며, 점점 더 많은 제조업체가 이러한 효율적인 접근 방식을 채택하고 있습니다.
하지만 이들 시스템 중 일부는 특징과 기능이 비슷하기 때문에 시스템 간의 차이점과 특정 산업의 요구 사항에 맞춰 어떻게 기능하는지 이해하는 것이 중요합니다.
SCADA, HMI 및 PLC의 빠른 분석
SCADA 시스템은 산업 자동화 기능에 필요합니다. 컴퓨터와 마찬가지로 이러한 복잡한 시스템은 인간의 도움 없이 정보를 분석하고, 데이터를 기록하고, 작업을 수행할 수 있습니다.
감독 제어 및 데이터 수집 시스템
SCADA(감시 제어 및 데이터 수집)는 제조, 건설, 엔지니어링 시설과 같은 많은 대규모 산업에서 산업 자동화에 사용되는 자동화된 제어 프로세스입니다.
SCADA는 두 부분으로 구성된 시스템입니다.
- PLC(프로그래밍 로직 제어)
- RTU(원격 단말 장치)
종종 SCADA에는 HMI(Human Machine Interface)라는 별도의 구성 요소도 있습니다. 간단히 말해서 SCADA는 PLC 및 HMI를 통해 프로세스를 제어하고, 상호 작용하고, 데이터를 모니터링하고 로깅하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어 요소가 모두 포함된 시스템입니다.
인간-기계 인터페이스
HMI는 인간 운영자가 기계와 상호 작용할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스 또는 대시보드입니다. HMI는 스마트폰에서 발전소에 이르기까지 광범위한 기술에서 전 세계적으로 사용됩니다.
HMI는 특정 소프트웨어의 일부가 아니지만 사람이 기계나 장치와 통신하는 데 사용됩니다. HMI는 주로 통신 가능한 장치를 통해 사용자가 손가락 끝으로 데이터를 이해하고 제어하도록 돕는 데 사용됩니다. 예:
- 화면(TV, 컴퓨터 또는 영화)
- 버튼
- 레버
- 컴퓨터 마우스
- 건반
SCADA 시스템은 HMI 없이도 작동할 수 있지만, 종종 HMI가 권장됩니다. 이를 통해 운영자는 시스템과 통신하는 방법을 이해하고 해결해야 할 오류에 대한 알림을 받을 수 있습니다.
프로그래밍 가능한 컨트롤러
프로그래머블 로직 컨트롤러는 종종 다양한 객체, 시스템 및 기계와 통신할 수 있는 마이크로컴퓨터로 설명됩니다. 네트워크를 제어하고 문제를 해결하도록 설계되었기 때문에 SCADA의 필수 구성 요소입니다.
이 시스템은 필요한 기능을 제공하면서도 기계 사용을 간소화하며, 매우 신뢰할 수 있는 제어를 위해 인간 작업자가 필요한 모든 상황에서 사용됩니다. 또한, SCADA 시스템이 작동할 수 없는 산업 자동화의 복잡한 부분입니다.
SCADA에서 PLC의 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 로봇공학
- 조립 라인
- 계수기
- 자질
- 컴퓨팅
- 센서
- 모터
- 램프
- 팬들
- 회로 차단기
산업 자동화의 중요한 역할
산업 자동화는 기계와 장비를 작동하기 위해 여러 제어 시스템을 사용하는 것입니다. 이는 제조 공장과 건물, 운송 및 통신을 위한 제어 시스템과 같이 많은 유형의 산업 간에 크게 다릅니다.
이 유형의 프로세스는 강력하며 인간 대신 컴퓨터와 기계를 사용하여 작업하며 운영자에게 최소한의 주의를 기울입니다. 따라서 자동화 시스템의 주요 이점 중 일부는 다음과 같습니다.
- 기계가 끊임없이 작동할 수 있기 때문에 생산성이 향상됩니다.
- 매번 동일한 양을 생산하여 제품 품질을 향상시킵니다.
- 노동자를 기계로 대체해 노동비 절감
- PLC와 HMI를 함께 작동시켜 정기적인 검사를 줄이세요
- 위험한 환경에서 근로자를 빼내어 안전을 향상시킵니다.
결론적으로 자동화는 최소한의 인간 개입으로 중요한 절차를 완료하는 훌륭한 방법입니다. 이 방법은 여러 형태로 사용되지만, 수세기 동안 인간에 의해 사용되어 왔습니다.
자동화의 간략한 역사
포드 자동차 회사가 1948년에 "자동화"라는 용어를 만들어냈지만, 그 과정은 고대 이집트로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 사실, 최초의 피드백 제어 메커니즘 중 하나는 기원전 270년으로 거슬러 올라갑니다!
그 후 몇 세기 동안 인류는 일을 더 쉽게 할 수 있는 방법을 모색했습니다. 식량 수확, 주택 건설, 산업 혁명이 시작되면서 삶을 더 실용적으로 만들 수 있는 수백 가지 방법이 생겨났습니다. 1800년대 내내 사람들은 용광로, 엔진, 온도 조절 장치와 같은 최초의 자동 작동 기계를 경험했습니다.
시간이 20세기로 넘어가면서 사람들은 전기를 많이 사용했고 산업 자동화가 본격화되었습니다. 산업 자동화는 사람들이 수년간 알고 있던 자동화보다 약간 더 복잡합니다. 기계와 같은 장비를 작동하기 위해 다양한 시스템을 제어하고 사용하는 것입니다.
오늘날 운송 및 전력 생산과 같은 제품, 공급품 및 필수품에 대한 수요가 높습니다. 이러한 수요를 충족하는 가장 쉬운 방법 중 하나는 산업 자동화를 사용하는 것입니다. 이러한 완전한 시스템은 삶의 이러한 주요 부분을 제어하는 데 도움이 되며 SCADA, PLC 및 HMI와 같은 효과적인 시스템이 필요합니다.
산업 자동화에서 SCADA, HMI, PLC는 어떻게 함께 작동합니까?
오늘날의 세상에는 따라잡아야 할 기술이 너무나 많습니다. 따라서 SCADA와 같은 복잡한 시스템이 정확히 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 압도적으로 들릴 수 있지만, 그것은 단순한 정보 사슬입니다. SCADA 시스템은 다음을 위해 설계되었습니다.
- 프로세스 및 절차 자동화
- 데이터 및 오류 추적 및 분석
- 원격 사이트 모니터링 수행
- 생산성을 높이고 동일한 품질의 출력을 보장합니다.
하지만 SCADA, PLC, HMI는 어떻게 함께 작동할까요?
SCADA는 전체 작업을 저장하고 제어하는 중앙 집중형 데이터베이스로 가장 잘 이해됩니다. 이는 PLC와 통신하는데, 이는 시스템이 운영 환경 내에서 실행되고 통신하는 방식입니다. HMI가 있는 경우 사람이 SCADA-PLC 시스템과 상호 작용할 수 있도록 하는 화면, 버튼, 레버 또는 키보드 형태일 수 있습니다. 몇 가지 예로는 공장 기계, 컴퓨터 및 차량이 있습니다.
산업 제조 분야에서 HMI는 운영자에게 정보를 제공하는 데 중요한 역할을 합니다. PLC 시스템은 SCADA 시스템 내의 문제를 식별하고 HMI를 통해 운영자에게 문제를 제시하여 문제를 해결할 수 있도록 합니다.
제조 시설
자동화 시스템을 사용하는 산업은 셀 수 없이 많지만, 가장 인기 있는 산업은 다음과 같습니다.
- 가축, 곡물, 과일 및 채소 보존식품 및 포장재와 같은 식품
- 음료수, 소다, 알코올, 담배, 시가 등 음료수 및 담배
- 의류 원단, 침구, 타월, 커튼과 같은 섬유 제품
- 목재, 합판, 베니어, 바닥재 및 주택 건축 자재와 같은 목재 제품
전 세계적으로 상품에 대한 수요가 있다고 말하는 것은 안전하며, 이는 생산성에 대한 필요성이 그 어느 때보다 높다는 것을 의미합니다. 이러한 수요를 충족하기 위해 제조 시설은 생산성을 높이고 지속적으로 고품질 제품을 생산하는 데 도움이 되는 산업 자동화 시스템으로 전환하고 있습니다.
전력 생산
전 세계적으로 전기 소비가 꾸준히 증가함에 따라 자동화된 발전에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 이러한 시설은 수동으로 작동해야 하지만 SCADA와 같은 자동화 시스템 덕분에 더 많은 출력을 분배할 수 있습니다.
식품 및 소매
최근에 맥도날드 패스트푸드 레스토랑에 가보셨다면 매장에 새롭게 추가된 주문 키오스크를 눈여겨보셨을 겁니다. 이 자동화된 터치스크린 주문 시스템으로 생산성이 향상되어 소비자의 대기 시간이 줄어들고 직원들이 업무에 집중할 수 있는 시간이 늘어났습니다.
하지만 맥도날드는 자동화 시스템을 사용하는 유일한 회사는 아닙니다. 어떤 레스토랑이나 식료품점에서든 이러한 시스템의 예를 찾을 수 있습니다. 예를 들어:
- 컨베이어 벨트 시스템
- 온라인 쇼핑 옵션
- 셀프 체크아웃 기계
- 드론 배달
소매업에서 SCADA 시스템의 또 다른 주요 사례는 자동화된 뱅킹입니다. ATM 덕분에 사람들은 언제든지 당좌 예금 계좌에서 현금을 인출할 수 있습니다. 이러한 시스템은 SCADA, PLC 및 HMI를 사용하여 함께 작동합니다.
여행 및 운송 시스템
운영자는 운송 절차를 제어하고 모니터링할 때 자동화된 시스템에 크게 의존합니다.예를 들어:
- 비행기
- 항공 교통 관제
- 조타선
- 기차
- 기계적 전환
- GPS 추적기 및 장치
- 교차로의 시간제 신호
작업자는 화면, 레버, 버튼, 키보드 등을 조합한 HMI를 사용합니다.
결론
산업 자동화는 세상의 일하는 방식을 바꾸고 있습니다. 그 어느 때보다 기계는 데이터를 조작하고 처리하여 생산성을 높이고, 노동 비용을 줄이며, 인간의 상호 작용을 줄여 출력이 일관되도록 할 수 있습니다.