산업 시설의 공정 안전 및 안정성을 향상하는 법

산업 시설의 공정 안전 및 안정성을 향상하는 법
텍사스 공장, 안전 PLC로의 업그레이드를 통해 시설의 안정성 향상 및 안전계기 기능(SIF) 구현 준비 완료

윌리암 에트킨슨(William Atkinson)

안전 코프로세서와 두 개의 EtherNet/IP 모듈을 갖춘 GuardLogix PLC로 업그레이드한 텍사스의 한 산업 시설

2013년 4월, 텍사스에 위치한 한 대규모 공장이 로크웰 오토메이션의 솔루션 파트너인 어플라이드 컨트롤 엔지니어링(Applied Control Engineering, ACE)에 연락을 취해왔다.
다른 벤더가 설계, 구축, 설치한 기존의 다용도 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 대체 및 업그레이드 하는 것에 대해 도움을 청하고자 한 것이다. 기존 기술은 이산 로직 및 인터록을 처리하도록 설계된 것이다.
ACE의 PE, CFSP 및 운영 관리자인 이안 번즈에 의하면 이 고객의 기존 PLC는 공정에서 인터로킹과 이산 제어 일부를 처리하고 있었는데, 시스템이 노후되어 지원을 받는 것이 점점 어려워졌으며, 프로그래밍을 할 방법이 없는 등 여러 문제가 있었다고 한다.
그 PLC를 제공한 벤더는 지원 업무담당 직원을 보유하긴 했지만, 고객이 필요로 하는 지원을 제공할 수 있는 직원은 몇 명 되지 않았다는 것이다.
고객은 안전 조사 실시 이전에 하드웨어를 설치 완료하는 것을 목표로, 기존 시스템을 충분한 지원이 제공되는 현대적인 시스템으로 업그레이드하길 원했다.
계획된 가동 중단 기간 중에 하드웨어를 교체할 수 있는 좋은 기회였다. 다음 번 가동 중단은 3년 후에나 예정되어 있었다.
파악되는 대로 안전 기능이 프로그램 될 수 있도록 다음 가동 중단 이전에 프로젝트를 완료할 필요가 있었다.
기존 시스템을 안전 등급을 보유하고 안전계기 기능(SIF)을 지원할 수 있는 하드웨어로 교체하기로 결정했다.

공정 안전을 위한 로직 업데이트
비상 종료 시스템(ESD) 또는 인터록 시스템처럼 공정 안전을 제공하는 시스템을 안전계기 시스템(SIS)라고 한다. 번즈는 “안전 계기 시스템은 수명 주기가 존재하여, 그 주기를 따라 안전 기능 파악, 안전 용량 결정, 다양한 계층의 보호 할당, 설계 테스트, 가동 및 유지를 해나가고, 필요에 따라 수명 주기를 거슬러 변경을 할 필요가 있다”고 설명한다.
고객은 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley GuardLogix 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)를 선택했다. 번즈는 고객이 이미 다른 Allen-Bradley PLC를 보유하고 있었고, 모든 장비를 로크웰 오토메이션 제품군으로 통일하길 원하여 Allen-Bradley 제품을 선택하게 되었다고 덧붙인다.
고객이 선택한 장비에는 안전 코프로세서와 두 개의 EtherNet/IP 모듈을 갖춘 GuardLogix PAC이 포함됐다.
한 개의 모듈은 기존의 공장 분산 제어 시스템(DCS)과의 통신을 위한 것이었고, 다른 하나는 I/O와의 통신을 위한 것이었다.
고객은 ACE에게 기존 프로그램의 인쇄물, 인터록에 대한 설명 및 테스트 절차, 기존 벤더의 DCS 내보내기 파일, 기존 그래픽에서 태그가 사용되는 위치가 포함된 보고서를 제공했다.

ACE는 다음과 같은 작업을 수행했다.
· 기존 문서의 인쇄물에 대한 세부적인 검토
· I/O 요구사항 처리를 위한 패널 설계
· 패널 조립을 위한 작업 주선
· 하드웨어 공장 승인 시험(FAT) 수행과 모든 접점 및 통신 테스트
· 기존 시스템이 제공하는 로직 검토
· 새로운 컨트롤러에 기존 시스템의 기능 복제
· PLC 접점과 관련된 기존 벤더의 그래픽 검토 및 GuardLogix와 연결될 새로운 접점 구축
· PAC의 데이터로 실행되는 DCS 수정

번즈는 “프로그래밍을 완료하고 그래픽과 문서를 업데이트한 후 하드웨어를 현장 테스트 절차에 따라 FAT 문서에 의거하여 검토 및 테스트하는 공장 승인 시험(FAT)을 수행했다”고 설명한다. FAT가 완료된 후 패널을 현장으로 운송하여 설치하였으며, 시스템 재배선 시에는 담당 전기 기술자들의 질문에 대답을 제공하기 위해 현장에 상주했다고 한다. ACE는 또한 기존 벤더의 그래픽은 물론, 작업장의 모든 접점에서부터 Guard-Logix까지의 테스트를 포함하는 현장 테스트에도 참여했다. 그는 재 프로그래밍된 모든 인터록에 대한 인터록 테스트 수행 시에도 ACE가 현장에 있었다고 말한다.
번즈는 프로젝트가 순탄하게 진행된 이유로 여러 가지를 들 수 있다며, 그 중에서 “기존 로직을 검토하는데 충분한 시간을 할애하여 기존 벤더의 DCS와 새로운 PAC간의 상호작용을 완벽하게 이해할 수가 있었다"는 사실을 가장 주요한 요인으로 들었다.
두 번째 성공 요인은 고객이 우수한 설계도를 제공하여 여러 배선 관련 문제를 감소할 수 있었다는 점이다. 그 외에도 그는 “ACE가 과거에 여러 유사한 프로젝트를 진행한 경험이 있었기 때문에, 어떻게 이번 프로젝트를 진행할 지 이미 잘 알고 있었다”는 사실을 지적한다.

EtherNet/IP 모듈 하나는 기존의 공장 분산 제어 시스템과의 통신을 위해, 다른 하나는 Guard I/O 처리를 위한 것이며, 사진에 보이는 것은 아날로그 입력단.

안전 계기 시스템(SIS)을 위한 대비
프로젝트는 성공리에 마무리되었습니다. 번즈는 “고객이 향후 안전 계기 기능(SIF)을 구현할 경우를 대비하여 인증된 플랫폼을 보유하게 되었다”라며, “고객은 모든 것에 만족해하고  있으며, 몇 차례 방문하여 아무런 문제도 없다는 얘길 들었다”고 전한다. 그는 “현 시스템이 기존 PLC 이상으로 원활하게 가동하고 있으며, 지속적으로 필요한 기능을 수행해 나가고 있다”고 덧붙였다.
질문이 생기거나 만에 하나 문제가 발생하는 경우, 고객은 온라인으로 ACE에 연락하여 문제를 해결할 수 있다. “예를 들어, 가능한 최대 범위까지 변경하는 방법에 대해서도 고객에게 상세한 설명을 제공했다”고 번즈는 설명한다.
마지막으로, 시스템은 현재 고객에게 보다 향상된 지원을 제공할 뿐 아니라, 향후 10-15년 동안 지속 가능하도록 설계되었다.
어플라이드 컨트롤 엔지니어링(Applied Control Engineering, Inc.)은 로크웰 오토메이션의 솔루션 파트너이며 로크웰 오토메이션 파트너 네트워크의 멤버이다. 미국 델라웨어주 뉴워크에 본사를 두고 있으며, 공장 엔지니어링 및 프로젝트 관리에 대한 시스템 통합 지원 및 공정 제어 엔지니어링을 제공한다.

자료제공 : 로크웰 오토메이션

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 산업 시설의 공정 안전 및 안정성을 향상하는 법