제약 산업을 위한 맞춤형 자동화 솔루션의 설계, 개발 및 제조를 전문으로 하는 인도의 한 기술 기업은 고객 프로젝트의 일환으로 제약 포장 품질 보증용 실시간 시각 검사 시스템의 개발이라는 과제에 직면했다. 이 시스템은 주사기를 통한 액상 성분 추출용 고무 멤브레인이 있는 의료용 주사약병의 알루미늄 밀봉 캡의 무결성과 정확한 형태를 모두 검사한다.
이 솔루션은 i7 프로세서와 32GB 램을 탑재한 일반 데스크톱 PC로 구성되어 있고, 해당 데스크톱 PC는 랜 케이블과 일반 이더넷을 통해 두 대의 카메라에 연결된다. 이 카메라들은 컨베이어 시스템에 있는 의약품 용기를 육안으로 검사할 수 있는 이미지를 제공하고, 뚜껑의 손상이나 휘어짐, 균열, 얼룩, 주름과 같은 외관상의 결함을 검사한다. 이렇게 수집된 종합적인 이미지 데이터는 FabImage Studio 5.3 Professional 소프트웨어를 사용하여 처리된다. 최종 목표는 프로피넷(PROFINET) IO를 통해 이 이더넷 기반 PC 시스템에서 지멘스(Siemens) S7 PLC로 효율적이고 안정적인 실시간 데이터 전송을 구축하여 PLC가 결함이 있는 주사약병을 배출할 수 있도록 하는 것이었다. 이 과정에서 다양한 도전 과제들이 발생되었다.
cifX를 이용한 간편한 통합
이미지 데이터 처리와 필드 레벨 사이의 난해한 격차를 해소하기 위해, 결국 힐셔 인도 지사의 통신 전문가들이 협력하게 되었다. 힐셔에서는 모든 일반형 폼 팩터로 제공되는 cifX PC 카드를 통해 PC 기반 장치 및 시스템을 자동화 환경에 빠르고 쉽게 통합할 수 있는 이상적인 포트폴리오를 제공한다.
최종적으로 고객은 PCI Express 카드인 CIFX 50E-RE 제품을 선택했는데, 해당 제품은 힐셔의 netX100 SoC를 기반으로 하는 해당 제품은 마스터나 슬레이브로 동작 가능한 PC 카드이다. 이 PC 카드의 다중 프로토콜 기능은 모든 일반적인 실시간 이더넷(RTE)과 필드버스 시스템 등 다양한 산업용 통신들을 지원한다. 프로토콜은 펌웨어의 리로딩(reloading) 만으로 변경 가능하다. 힐셔 PC 카드와 FabImage 검사 소프트웨어의 통합을 통해 얻을 수 있는 혜택은 FabImage 라이브러리에 cifX과 PROFINET용으로 완벽 개발된 함수와 API들이 이미 포함되어 있다는 것이다. 이는 통합작업을 최소한으로 감소시켰다.
검사 중 데이터 처리 및 정확도 향상
그러나 IO 데이터 처리의 주요 과제는 FabImage에서 다양한 데이터 유형과 크기를 표현하는 데 있어 소프트웨어 특유의 제약이었다. 16비트 정수의 경우 2바이트, 부동소수점 값의 경우 4바이트 등과 같이 매개변수들이 특정 바이트 구성으로 표시되어야 했다. 이에 따라, 각 검사 매개변수에 대해 서로 다른 I/O 크기를 정의해야 했고, 그 결과 실시간 데이터 업데이트가 일치하지 않고 검사 데이터 세트가 누락되는 경우가 발생하게 되었다.
CIFX 50E-RE PC 카드를 통합함으로써, I/O 조건들을 체계적으로 정의하고 매개변수화 하여 데이터 손실을 대폭 감소시켰다. 애플리케이션에 맞춰 유연한 구성이 가능한 cifX PC 카드의 모듈식 입출력은 데이터 전송 성능의 향상과 정확한 검사 결과를 보장한다.
결과 및 향후 계획
cifX PC 카드의 간편한 하드웨어 및 소프트웨어 통합 덕분에 2024년 2월 프로젝트 시작부터 검사 시스템 정상 가동까지 전체 작업이 단 두 달 만에 완료되었다. 분당 600개의 주사약병을 처리할 수 있는 이 시스템은 제약 업계 사용자에게 품질 보증의 효율성과 생산성을 향상시킬 수 있는 엄청난 잠재력을 제공한다. 또한 이 솔루션이 갖추고 있는 최고의 신뢰성과 정확도는 제품 안전과 품질 부분에 대한 자체 까다로운 조건들을 요구하는 제약 업계에서 특히 중요하다.
자동화 기업을 위한 cifX PC 카드의 장점은 다음과 같다.
· 표준화된 인터페이스와 드라이버로 통합 작업 최소화
· 다중 프로토콜 기능으로 최대의 유연성 제공
· 모든 이용 사례에 적합한 다양한 하드웨어 옵션
인도의 자동화 전문 업체는 최종 사용자가 누리게 될 방대한 혜택과 신속한 구현 때문에 이 시스템을 다른 실시간 이더넷 환경으로 통합하려 하고 있다. 구체적인 후속 프로젝트로, 비전 시스템을 EtherCAT을 통한 Beckhoff 컨트롤러와 통합할 예정인데, 이 경우, cifX 카드뿐만 아니라 힐셔의 netHOST LAN 게이트웨이가 PC 시스템과 PLC 간의 통신 인터페이스 역할을 하게 될 것이다.
