포스트큐 메탈스 그룹(FMG)이 웨스턴오스트레일리아에 위치한 필바라 지역에서 착수하는 60mtpa(Million Tons Per Annum, 연간 6천만 톤) 규모의 솔로몬 철광석 프로젝트는 약 2년 만에 완성된 프로젝트다. 일곱 개의 업체가 참여한 이 대형 프로젝트에 프로피버스 프로토콜이 어떻게 활약했는지 알아보자.
자료 | PROFINEWS(profinews.com)

프로젝트 구축 기간(즉, 2년)동안 포스트큐 메탈스 그룹은 두 개의 새 광산을 만들고, 다양한 분쇄기를 만들었으며, 두 곳의 광물처리시설을 만들었다. 각각의 시설을 연결하기 위해 프로피넷 및 프로피버스 네트워크를 구축하고, 15㎞ 규모의 육로 컨베이어와 레일 그리고 여타 기반 시설을 세웠다.

포스트큐 메탈스 그룹은 프로젝트 시스템 통합 업체인 I&E 시스템즈와 협업하면서 일곱 개의 설계 및 구축(Design & Construct) 패키지로 나누었고, 일곱 가지의 독립적인 패키지마다 일곱 개의 다른 업체와 계약했다. 

I&E 시스템즈는 엄격한 운영 지침을 정해 각 설계 및 구축 패키지 계약업체와 협업하면서 각 전자·전기·제어시스템의 설계·엔지니어링·통합·구현 등을 실현했다. 일곱 가지 패키지가 유기적으로 상호작용함은 물론이다. 

프로젝트에 참여하는 모든 독립적인 설계 및 구축 패키지는 각자 고유한 서버를 가지고 있으며, 인터페이스 블록 및 제어시스템의 설계를 통해 쉽게 다른 패키지와 통신할 수 있다. 제어시스템 설계는 포스트큐의 우선 공급업체인 GE와, GE의 새로운 플랫폼인 Proficy Process Systems(PPS)을 기반으로 하고 있다.

배경

2008년, 포스트큐는 자사가 소유한 치체스터 허브와 허브 앨리엇 포트에  있는 두 개의 광산 및 포트 헤드랜드에 위치한 철도 기반시설(Rail Infrastructure)을 운영하기 시작했다. 

2011년 하반기에 포스트큐는 솔로몬 허브에서 지금까지 개발한 적이 없는 작업을 시작했다. 

솔로몬 허브는 치체스터 허브에서 120㎞ 거리에 있으며, 파이어테일 광산과 킹스 밸리 광산으로 이루어져 있다. 이곳에서 포스트큐는 철광석을 분쇄·세척·검사하는 작업을 수행하고자 했다.

광석 가공 시설에서는 원석에 가까운 크기의 광석을 검사하고 부수고 세척하는 작업을 거친다. 이후 제품을 컨베이어에서 저장소로 옮긴다. 만약 일부 제품이 충분한 만큼 분쇄되지 않거나 적절한 공정을 거치지 못했다면 철도 기반시설을 통해 포트로 옮겨 재작업을 하게 되며, 작업을 완료하면 다음 공정으로 이동한다.

솔로몬 프로젝트는 PLC에서 I/O로의 원격 통신에 프로피넷을 사용하고 있다. 프로피넷의 원격 통신 기능을 통해 이후에도 경쟁력을 갖춘 시설을 개발할 수 있다. 프로피넷은 또한 지난 2012년 Proficy Process Systems(PPS) 플랫폼을 표준화함으로써 GE와 시너지 효과를 이루고 있다. 

프로피넷을 선택하다

이 응용사례에서 프로피넷을 선택함으로써 얻을 수 있는 이점은 다음과 같다.

1. 정보 시스템 및 자동화 시스템을 통합함으로써 운영 측면 및 생산성 측면이 높아진다.
2. 하나의 네트워크에서 손쉽게 대체할 수 있는 노드를 수천 개 가량 얻게 된다. 기존 기술인 프로피버스는 노드 개수가 126개에 불과했다.
3. 풍부한 네트워크 경고 및 진단 기능을 사용할 수 있다.
4. 산업용 사물인터넷(IIoT)에 한 발짝 다가갈 수 있다. 보다 전문적인 세계로의 진입 및 주요 부품의 교체를 실현함을 의미한다.
5. 각 장치를 응용사례에 따른 ‘장치 이름(Device Names)’별로 인식 및 분류할 수 있다. 각 업체는 일관된 노드 주소를 확보하면서도 각 장치를 독립적으로 규정할 수 있다. 
6. 프로피넷의 ‘인접 인식(Neighbor Recognition)’ 기능을 통해 불완전하거나 오작동을 일으키는 장비를 전문 도구나 지식 없이도 교체 및 자동으로 구성할 수 있다. 비용효율적인 유지보수 및 시스템 인계를 실현할 수 있는 비결이다.

이 프로젝트에는 총 200개의 프로피넷 스캐너와 35개의 프로피넷 PLC가 투입되었다. 여기에 I&E 시스템즈는 50개 이상의 GE Cimplicity HMI 워크스테이션과 15개에 달하는 서버의 설계 및 제작을 의뢰했다.

효율성 및 불필요한 반복적 작업에 대한 관리는 네트워크를 계획하는 데 있어 중요한 요소다. I&E 시스템즈의 엔지니어이자, 포스트큐 솔로몬 프로젝트에 대한 선임 엔지니어를 맡고 있는 톰 매카시는 프로피넷 및 GE와 협업하면서 어려움을 해쳐나갔다.

시스템 통합의 중요성
I&E 시스템즈는 각 PLC에 링 토폴로지를 적용함으로써 필요할 때 쉽게 장비를 분리시키고 비용을 절감하며 유지보수에 대한 유연성도 얻을 수 있었다. 

톰 매카시는 또한 “마셜링 패널(Marshalling Panel. 신호 배선을 수집·분류·배치하여 제어장치로 연결하는 장비. 편집자 주)과 컨베이어 사이를 링 구조로 연결하는 스테이션에 대한 시운전(Commissioning)을 의뢰했다”며, “마셜링 패널의 전원을 끄더라도 컨베이어는 계속해서 동작할 것이다. 이는 링 토폴로지가 이중 구조를 가지고 있기 때문”이라고 설명했다.

이 프로젝트에는 일곱 개의 계약업체가 참여하고 있다. 따라서 명확한 지침 및 고급 계획 수립이 중요한 역할을 한다. 상호 운용 및 활용을 최대화하기 위해 각 계약업체는 I&E 시스템즈의 DAD 소프트웨어를 활용해 전기·전자·제어·통신 시스템을 구축했다. 이를 통해 마치 하나의 업체가 설계 및 구축 프로젝트를 수행한 것처럼 만들었다.

I&E 시스템즈는 소프트웨어 라이선스·교육·응용사례 지원·최적화 서비스 등을 지원했다. 이후 DAD 소프트웨어를 통해 디지털 시스템 설계 모형을 포스트큐 본사 서버에 설치했다. 이를 통해 시운전 팀이 보다 신속하게 프로젝트를 추진할 수 있었다.

이 프로젝트에서는 서로 다른 패키지들 사이의 통신이 잠재적으로 저하될 염려가 있었다. 톰 매카시는 시운전 팀이 GE 펌웨어에 PPS 언어를 사용해 모든 인터페이스를 설계했다고 말했다. 톰 매카시는 “시운전 팀의 설계에 따라 모든 설계 및 구축 패키지를 사전에 배치할 수 있었다”며, “이를 통해 최종적으로 통합해야 하는 시점에서 강제로 수행하는 대신 계획적으로 설계하는 면모를 보였다”고 설명했다.

프로젝트를 성공적으로 마무리하기 위해, 프로피버스는 솔로몬의 공정 기반시설에 PLC 간 제어(Inter-PLC Control) 기능을 적용했다. 솔로몬의 공정 기반시설로는 분쇄 설비와 일곱 개의 육로 컨베이어, 광석 가공 시설, 습윤 공장(Wet Plant), 저장소 그리고 열차 하역 시설 등이 있다. 

훈련 및 교육
포스트큐는 프로젝트에 참여한 업체들의 지원 네트워크를 적극적으로 활용했다. 일례로 직원의 교육 등에 적극적인 모습을 보였다. 

포스트큐는 자원을 최대한 활용해 작업자들을 훈련시켜 프로피넷 시스템을 원활히 사용할 수 있도록 했다. 또한 기술자들을 프로피버스 오스트레일리아 지부의 인증을 받은 프로피버스 설치 및 시운전 & 유지보수 교육에도 등록시켰다. 프로피버스의 인증을 받은 시운전 및 문제 해결 방법에 대해 교육을 받을 수 있었다.