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듀폰, PlantPAx DCS를 통해 운영 가용성 및 제어 유연성 향상

8개 기업의 전문가 60여 명이 참여한 현대화 프로젝트로 1년 소요

Wyzwanie

  • 다수의 I/O점이 존재하며 수명주기 한도에 이른 구형 DCS 및 PLC 시스템 마이그레이션을 제조업체의 지원 없이 3개월 이내 완료

Rozwiązania

Wyniki

  • 운영 가용성 향상, 유지보수 민첩성 향상, 운영 비용 절감, 제어 시스템의 유연성 확보

엘뢰테르 듀폰(Eleuthère du Pont)은 프랑스의 유명 화학자 라부아지에(Lavoisier)로부터 화학 약품에 대해 배웠습니다. 그리고 그의 이름을 따 설립된 기업 듀폰은  오늘날 세계 최대의 기업으로 자리를 잡았습니다. 화약제조 회사로 시작한 듀폰(DuPont)은 200년이 넘는 역사를 자랑합니다.

듀폰은 농업, 전자 통신, 산업 생명공학, 성능 소재, 영양 및 건강, 안전 보호 솔루션 등 다양한 분야에서 사업을 영위하고 있습니다.

듀폰은 브라질 리오그란데 도 술의 에스테이오에 위치한 영양 및 건강 사업부의 공장에 제어 시스템 현대화 프로젝트를 구현하고자 했습니다. 1958년에 세워진 이 공장은 브라질 최초의 마가린 제조 공장입니다.

이 공장에서는 대두 분리 단백질, 농축 대두 단백질, 추출 단백질과 레시틴을 생산합니다. 단백질은 많은 다른 식품업체들의 제조 공정에서 핵심적인 기능을 수행합니다. 듀폰은 육류 업계(가공육)와 영양 업계(쉐이크, 쥬스, 시리얼 바 등)에 속한 여러 주요 기업들에게 단백질 솔루션을 제공합니다.

프로젝트 구현의 필요성 및 해결과제

현대화에 투자하기로 한 주요한 이유는 기존 분산제어시스템(DCS)이 노후화되었기 때문이라고 프로젝트 팀 리더였던 마르시오 모레이라 데 바로스(Márcio Moreira de Barros)는 말합니다. 그는 “시스템이 서비스 수명에 도달하여 공급업체가 더 이상 지원을 제공하지 않았다”며, “교체를 고려하게 된 주요 요인은 이 때문이다. 예측하지 못한 가동 중단이나 긴 다운타임에 직면하느냐 아니면 시스템을 교체하느냐 중 선택해야 했다. 운영 시스템의 안정성을 보장하기 위해 시스템 교체를 선택했다”고 설명했습니다.

이외에도 기존 시스템에는 더 이상 확장 기능을 추가할 수가 없었습니다. 공급업체 전용의 프로그래밍/설정 언어를 사용하였고 현지의 시스템 통합업체를 찾는 것이 대단히 어려웠습니다. 바로스와 팀원들이 직면한 가장 큰 문제는 프로젝트 완료 시간이었습니다.

시스템 교체는 예정된 3주간의 다운타임 중에 완료되어야 했습니다. 공장은 두 개의 시스템으로 제어되고 있었습니다. 그 중 하나인 DCS에는 1,670개의 제어점이 있었고 다른 시스템인 PLC에는 408개가 있었습니다. 프로세스와 클린인플레이스(Clean-in place, CIP) 모두로 구성되어, 로직이 상당히 복잡했습니다. 이뿐만 아니라, 새로운 제어 시스템은 기존 이력 시스템과 통합이 되어야 했습니다.

이 시스템은 110V AC로 구현되었지만, 향후 인터페이스 릴레이를 통해 24V DC로 이동될 수 있습니다. 바로스는 “프로세스 제어점이 2,000개가 넘었는데, 3주 이내에 기존 제어점을 분리하고 새로운 제어점을 연결하여 시운전하고 테스트까지 모두 완료해야 했다"며,

“공장이 가동을 중단해도, 교체 작업과 동시에 여러 다른 유지보수, 엔지니어링 작업과 운영 활동이 수행되어야 했기 때문에, 많은 직원들이 한꺼번에 다른 지점에서 작업했다”고 설명했습니다.

그는 “그럼에도 불구하고, 2주 안에 시스템의 조립과 시운전을 마쳐서 남은 1주 동안 작업자들이 새로운 시스템을 직접 가동해볼 수 있었다”고 덧붙였습니다.

핵심 요소: 파트너를 선택하는 것

로크웰 오토메이션은 듀폰의 글로벌 공급업체이지만, 프로젝트의 복잡성과 한정된 예산 탓에 다른 공급업체들과 함께 동일한 평가 과정을 거쳤습니다. 바로스는 로크웰 오토메이션을 선택한 이유로 다음 요소를 들었습니다.

PlantPAx DCS 시스템은 차별화된 기능으로 제조업체의 템플릿, 시스템 확장 툴, 확장성, 다른 시스템들과의 유연한 통합, 원격 접근 및 손쉽고 빠른 구현을 지원하여 가상화 기술을 강화시켜 줍니다.

  • 공장의 예정된 가동 중단과 프로젝트 시기 정렬
  • 듀폰의 중장기 자동화 전략과의 정렬
  • 광범위한 서비스
  • 견고한 하드웨어 및 소프트웨어와 분산 시스템의 모듈성
  • 현지 지원 및 엔지니어링 구조
  • 광범위한 현지 통합업체 네트워크

테스트 및 조정

바로스는 “듀폰은 자체 개발한 시뮬레이터를 사용해 상파울루 훈디아이에 위치한 로크웰 오토메이션 공장에서 공장인수검사(PAT)를 수행했다. 시뮬레이터를 DCS 컨트롤러에 연결하고 인터록, 로직, 제어 루프 및 화면 테스트를 수행한 후 동일한 시뮬레이터를 이용해 작업자들을 교육시켰다”고 말했습니다.

그는 “이 시뮬레이터는 예기치 않은 상황을 비롯해, 다양한 공정 상황을 재현할 수 있다”며, “작업자들은 실제 공정을 운영할 때처럼 화면을 보며 상호작용했으며, 이들이 새로운 시스템을 구동해본 후 제공한 피드백을 통해 기동 전에 시스템을 조율할 수 있어서 시간을 감소시킬 수 있었다”고 설명했습니다.

결과

“교체 작업으로 노후화의 위험이 제거될 것이라는 것은 알고 있었지만, 운영의 안정성을 확보한 것 이외에도 현대화를 통해 기대하지 않았던 다양한 혜택을 누릴 수 있게 되었다"고 바로스는 말했습니다.

PlantPAx DCS 시스템은 다른 제품과는 차별화된 기능들을 통해 제조업체의 템플릿으로 가상화 기술을 지원해줍니다.

바로스는 알람 관리를 일례로 들며, “화면이 회색이라서 적색이나 황색 점들이 빠르고 쉽게 눈에 들어와 안전성이 높아졌다”고 말했습니다. 또 다른 혜택은 인터록이 운영 화면에서 활성화되어 작업자의 조작과 유지보수가 훨씬 더 쉬워졌고 상당한 시간을 감소시킬 수 있게 되었다는 것입니다.

DCS 현대화는 또한 간소화된 유지보수, 간단한 로직 추가 및 조정, 입력/출력점 추가, 제어 루프의 자동 튜닝, 루프에 대한 설명 제공, 시퀀싱 등 추가적인 유연성을 제공해주었습니다.

바로스는 시스템의 견고함과 향상된 유지보수 관리, 시스템 모니터링, 데이터 수집 및 시스템 이력 관리, 운영 비용 절감 등을 또 다른 혜택으로 꼽았습니다.

이러한 가시적인 결과와 긍정적인 경험을 바탕으로, 듀폰은 다른 장치들을 PlantPAx 분산제어시스템으로 이동하고, 고급 공정제어(APC) 툴, 생산 관리 시스템(MES), EtherNet/IP를 통한 지능형 모터 컨트롤 센터(MCCs) 구현 등 이미 다음 단계를 계획하고 있습니다.

Allen-Bradley, PlantPAx, PowerFlex, Rockwell Automation 및 Rockwell Software는 로크웰 오토메이션의 등록상표입니다.

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