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새로운 식품업계용 HMI가 포괄적인 디자인 및 테스트를 거쳐 NSF 인증을 획득했습니다

로크웰 오토메이션과 메탈퀴미아(Metalquimia)의 공동 작업으로 식품업계용 HMI를 위한 새로운 표준이 정립되었습니다. 극한의 작동 환경과 세척 환경에서도 효과적으로 작동합니다.

과제

  • 메탈퀴미아(Metalquimia)는 오염, 세척 및 현대적인 장비 디자인의 측면에서 엄격한 식품업계의 기준에 부합하는 새로운 HMI 디자인이 필요했습니다.

솔루션

결과

  • NSF 인증
  • IP69K 기준에 따라 정기적인 세척 및 세정이 이루어지고 온도 및 습도 변동이 있는 험한 작동 환경에서 테스트
  • 장착을 위한 추가적인 캐비닛 하드웨어 불필요
  • 장비 디자인의 미관을 저해하지 않음

식품업계는 고객의 웰빙이 주요 원동력이기 때문에 청결도의 측면에서 규제가 가장 엄격한 분야 중 하나입니다.

콜라 병입 공장과 육류 가공 공장의 요구사항이 다른 것처럼, 분야마다 잠재적 오염과 관련해 여러 다른 기술적 요구가 존재합니다. 그러나 이 두 분야 모두에서 침투 보호, 공극 제거 및 세척이 공장의 청결 유지에 중요한 역할을 합니다.

침투 보호와 공극 제거는 더 효과적인 세척을 위해 특별히 디자인된 플러시 케이싱을 사용하고 수평 표면을 제거함으로써 방지가 가능하기 때문에 기계적인 의미에서 비교적 간단하다고 할 수 있습니다. 그러나 IP69K 등급으로 정의된 고압, 고온 세척을 사용해야 하는 환경에서, 물이나 증기를 잘 견디지 못하는 전기적 설치물, 전기 기계식 부품이나 HMI는 문제가 될 수 있습니다.

많은 경우, 이러한 부품들은 전기와 물을 격리하도록 특별히 설계된 구조로 둘러싸여 있거나 밀폐된 캐비닛 안에 위치합니다. 문제는 특히 HMI의 경우 작업자가 액세스할 수 있어야 한다는 것입니다. 기존 설계는 추가 비용이 들고 추가적인 설계 시간과 기능이 요구되며, 장비의 덩치를 크게 만들거나 장비의 하우징 형태를 왜곡시킵니다. 이는 슬림한 라인과 깔끔한 외양을 선호하는 요즘같은 시대에는 용납될 수 없는 일입니다.

과도한 엔지니어링 없이 장비의 디자인을 향상시켜 주는 내구성 높은 HMI 솔루션에 대한 필요성 때문에, 메탈퀴미아(Metalquimia)는 식품업계의 험한 작동 및 세척 환경을 견딜 수 있는 HMI에 대한 개발 아이디어로 로크웰 오토메이션에 연락해왔습니다.

1971년 스페인의 지로나에서 설립된 메탈퀴미아는 전 세계 고객들로부터 인정받는 육류 제품 생산을 위한 완전한 턴키 라인 제조업체이자 기술 리더입니다. 시장의 규모를 고려하고 고객들로부터 니즈와 수요를 확보했지만, 필요한 것은 기술이었습니다.

도전과제

육류 가공업계에는 다양한 도전과제가 존재하지만 그 중에서도 중요한 것은 교차 오염, 미생물 전이입니다. 이 때문에, 화학약품을 사용해 정기적으로 고온 고압 세척을 해야 합니다.

외부 부품과 장비 섀시의 기계적 설계와 변경은 이미 보편화되고 입증된 부분이지만, 이러한 기계적 경계를 벗어나 외부에 장착물이 추가되는 경우 트랩 지점이나 공극이 생길 수 있습니다. 이는 간단하게 해결될 수 있는 문제가 아닙니다.

메탈퀴미아의 자동화 관리자 조셉 타라다스(Josep Tarradas)는 “선택할 수 있는 다양한 기존 디스플레이들이 있었지만, 모두 구현 방식과 관련해 문제가 있었다. 환경적 침투를 방지할 수 있도록 더 크기가 크고 효과적인 베젤을 개발할 필요가 있었다. 또한 다른 장비들의 깔끔하고 현대적인 라인을 유지할 수 있도록 보기에도 좋아야 했다”고 말합니다.

모든 새로운 HMI 디자인은 두 가지 문제를 해결합니다. 하나는 오염을 방지하는 것이고 또 다른 하나는 험한 세척 스케줄을 견딜 수 있어야 하는 것입니다. 이러한 역량을 다른 장비들의 디자인과 조화를 이루는 단일한 솔루션에 구현해야 했습니다. 인증을 확보하여 엔드유저들에게 새로운 개발이나 디자인 변경이 장비의 위생 등급에 아무런 지정을 주지 않는다는 확신을 제공할 수 있다면 더욱 이상적일 것이었습니다.

솔루션

2년 전 처음 연락한 후, 양사의 엔지니어들은 패널 컨셉을 생성하는데 도움이 되는 디자인 안을 제공했습니다. 이는 기계에 장착되는 HMI의 운영 기능을 제공할 뿐만 아니라, 세계에서 가장 엄격한 식품업계 규제의 일부를 충족했습니다. 로크웰 오토메이션은 이 아이디어에 기반해 새로운 12인치 스테인리스 강 Allen-Bradley® PanelView™ Plus 7 HMI를 구축했습니다.

개발 과정에 이어, 새로운 디자인은 메탈퀴니아의 엔드유저 공장 시뮬레이션 랩에서 4개월에 걸쳐 포괄적인 테스트를 거쳤습니다. 테스트에서는 일일 온도 주기와 습도 변화 속에서 정기적인 강력 세척 및 세정 절차를 수행했습니다.

로크웰 오토메이션의 바트 뉴보르그(Bart Nieuwborg)는 “다른 HMI 공급업체들도 스테인리스 강 모델을 제공하지만, 이제까지 NSF 인증을 획득한 것은 로크웰 오토메이션의 IP69K 디자인이 유일하다. 이러한 디자인은 전 세계 식품업계 고객들의 니즈를 충족해줄 것이다. 스테인리스 강으로 된 것 이외에도 많은 역량이 필요하다. 고압 증기로 세척할 수 있어야 하고 온도 변화 때문에 생기는 응축으로부터 보호할 수 있도록 패널 내부의 회로판에 컨포멀 코팅을 하고 바니스를 칠할 필요가 있다”고 설명합니다.

디자인의 측면에서, 새로운 PanelView HMI에는 홈이 파이지 않은 매끈한 베젤이 장착되었으며 특수 디자인된 청색 실리콘으로 밀봉이 되었습니다. 패널 메탈 구조의 후방부에는 특수 장착 링이 제공되었습니다. 장착 링과 클립이 함께 패널, 베젤 및 밀봉재가 장비의 외부에 단단하게 고착되도록 해줍니다. 이 장착 링은 또한 게이지가 보다 얇은 강이 사용되는 경우 굴절을 방지해주고 전체 조립품의 강성을 높여줍니다.

결과

“새로운 패널에 이제껏 본 중 가장 까다로운 고객 애플리케이션들을 시뮬레이션해 테스트했다. 세척 성과가 장치의 성공과 인증에 핵심적인 역할을 한다.”

뉴보르그(Nieuwborg)는“특수 캐비닛 하드웨어에 담긴 일반적인 HMI가 아니라 업계에서 입증된 보다 비용 효율적인 접근방식을 제공하는 HMI가 만들어졌다"며 "9인치 및 12인치 크기로 제공되고 동일한 개발 환경과 소프트웨어를 사용하기 때문에 기존 PanelView 사용자들도 이 새로운 디자인을 활용할 수 있으며, 코드만 새로운 장치로 간단하게 이동하면 된다”고 설명합니다.

타라다스는 “새로운 패널에 이제껏 본 중 가장 까다로운 고객 애플리케이션들을 시뮬레이션해서 테스트했다. 세척 성과가 장치의 성공과 인증에 핵심적인 역할을 한다”고 덧붙였습니다.

메탈퀴미아의 엔지니어링 부서 코디네이터 페레 캐나델(Pere Canadell)은 “북미 시장은 우리에게 특히 중요하기 때문에 NSF 인증을 확보해야 했다. 장비는 전 세계에서 사용되며, 이 인증은 다른 시장들 특히 HMI 솔루션에 강제 규제가 아닌 지침이 적용되는 시장들에서도 인정을 받는다"고 말합니다.

그는 또한 “메탈퀴미아는 로크웰 오토메이션과 수년간 협력해왔다”며 "이제까지의 성공적인 협력 경험이 이 제품 개발 과정에서도 잘 발휘되었다. 양사의 팀들이 훌륭한 소통 채널을 보유하고 서로에게 도움을 주는 완벽한 팀워크가 이루어졌다"고 덧붙입니다. 그는 "양측 모두 결과에 만족해 하고 있으며 이미 고객들과 업계에서 긍정적인 반응을 얻고 있다"며 "이러한 성과는 새로운 PanelView 디스플레이가 구현된 메탈퀴미아의 MOVIPLUS와 TWINVAC EVOLUTION 장비의 성공으로 강화되었다”고 마무리했습니다.

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