지멘스 Sinumerik G700 G710을 통한 단위계 스케일링 설정법

서론

SINUMERIK 제어 장치에서 활성 단위계를 확인하지 않고 외부 프로그램이나 백업을 로드하여 가공을 시작하면, 스핀들이 바이스 조(vise jaw)나 컴펜세이팅 척(chuck)에 정면으로 충돌하거나 피스처 클램프(clamp) 및 더블 터렛(turret)을 강타하여 수천만 원의 수리 비용과 장기적인 비가동 시간(downtime)을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 인치(inch) 상태에서 10mm 좌표가 입력되면 NC 해석기는 이를 10인치(254mm)로 처리합니다. 이러한 급작스러운 오버트래블은 자동화 생산 라인에 물리적 충돌(hard collision)을 유발하고 공작물을 즉각 폐기(scrap part) 처리해야 하는 상황을 만듭니다. 특히 자동화 라인의 반복 가공 프로세스에서 단위계 관련 파라미터를 철저히 검증하지 않고 양산에 들어가면, 팔레트 교환 후 두 번째 사이클부터 치수 편차가 누적되어 최종 검사에서 불량이 발견되므로 극심한 자재 손실과 불량률 상승으로 이어집니다.

기술 요약

명령 코드	G70, G71, G700, G710
모달 그룹	G group 13 / modal
지원 브랜드	Siemens
주요 파라미터	MD10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC, MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM
주요 제한 사항	G700 및 G710은 소프트웨어 버전 SW5 이상과 MD10260 CONVERT_SCALING_SYSTEM의 1 (TRUE) 설정이 필요합니다. 동기 작용(synchronized actions)은 재현 가능한 백그라운드 평가 동작을 확보하기 위해 명시적인 단위 정의가 요구됩니다.

핵심 요약

파라미터 MD10240을 설정하여 제어기의 물리 변수에 대한 기본 단위(메트릭 또는 인치)를 지정하는 근본적인 스케일링 시스템을 구성합니다.
MD10240 또는 MD10260을 수동으로 변경할 때마다 하드웨어 Power-On 시퀀스를 실행하여 내부 메모리를 정확하게 스케일링하고 알람 4070 발생을 방지합니다.
피드레이트(feedrate)와 공구 오프셋(tool offset)이 파라미터화된 기본 시스템에 고정된 상태에서, 기하학적 좌표 데이터를 읽고 쓰려면 G70 또는 G71을 사용합니다.
기하학적 좌표와 공구 마모 및 피드레이트(feedrate) 같은 기술적인 길이 의존적 데이터를 함께 전환하고 스케일링하려면 G700 또는 G710을 적용합니다.
프로그램 도중에 단위계 변경을 실행하기 전에 활성화된 공구 반경 보정(G41/G42/G49)을 비활성화하고 워크피스 좌표계를 기본 좌표계로 복귀시킵니다.
동기 작용(synchronized actions) 내부에서 명시적인 단위계를 정의하여 고속 백그라운드 키네마틱스 동작을 활성 파트 프로그램의 단위계 상태로부터 격리합니다.

기본 개념

Siemens의 메트릭/인치 시스템 전환이 제공하는 실무적 프로그래밍 효과는 오퍼레이터가 메트릭 기본 시스템으로 구성된 장비에서 인치 기준 도면을 수동으로 좌표 계산할 필요 없이 즉시 가공할 수 있는 뛰어난 유연성을 제공합니다. G group 13 명령어를 호출함으로써 프로그래머는 해석기(interpreter)의 단위계 로직을 실시간으로 동적으로 변경합니다. 오퍼레이터는 물리적인 치수 오류를 방지하기 위해 레거시 명령과 확장 단위계 명령 사이의 명확한 차이를 구별해야 합니다. 이 핵심 단위 구성은 일반 machine data structure 내에 정의되어 있습니다.

G70 또는 G71을 프로그래밍하면 단위계 전환이 X 및 Z 좌표와 같은 기하학적 경로 데이터로 제한되며, 피드레이트(F) 및 공구 오프셋(tool offset)과 같은 기술적 값들은 기본 머신 데이터 파라미터 MD10240에 묶인 채 유지됩니다. 장비 상태 전체를 전환하려면 G700 또는 G710이 필요하며, 이는 제어기가 프로그래밍된 단위로 기하 형상과 기술적 오프셋을 모두 계산하도록 강제합니다. MD10240 또는 MD10260을 수동으로 수정하는 것은 내부 메모리 스케일링을 위해 완전한 하드웨어 Power-On 시퀀스를 요구합니다. 이러한 기본 단위 구성은 소프트웨어 캠(cam) 위치 테이블을 관리하는 setting data structure의 변수들과는 다릅니다.

명령 구조

Siemens의 단위계 전환은 G group 13에 편성되어 있습니다. 파트 프로그램을 실행할 때 NC 해석기는 G70, G71, G700 또는 G710을 판독하여 측정 시스템을 설정합니다. 이 G 그룹의 채널별 기본 초기 리셋 상태는 머신 데이터 MD20150 ($MC_GCODE_RESET_VALUES[6])에 의해 결정됩니다. 이 리셋 상태는 제어기가 부팅 또는 리셋 후에 사전에 결정된 예측 가능한 단위계 시스템에서 기동되도록 보장합니다.

순수 위치 결정 축을 G70/G71로부터 독립시키기 위해 머신 데이터에서 축별 변환 계수를 설정할 수 있습니다. 한편, 소프트웨어 캠(cams) 위치 테이블은 MD10270 ($MN_POS_TAB_SCALING_SYSTEM)에 의해 정의되는 독자적인 독립 단위 선택권을 갖습니다. 이러한 설정은 백그라운드 CAM 좌표를 활성 채널의 좌표 수정으로부터 격리합니다. 이 파라미터들을 사용하면 다른 단위 도면 치수를 처리할 때 복잡한 매크로 또는 R-parameter programming 변환 과정을 거치지 않아도 됩니다.

어드레스 구문 형식

G70   ; 인치 단위계 활성화 (기하학적 데이터 전용)
G71   ; 메트릭 단위계 활성화 (기하학적 데이터 전용)
G700  ; 인치 단위계 활성화 (기하학적 및 기술적 데이터)
G710  ; 메트릭 단위계 활성화 (기하학적 및 기술적 데이터)

주요 단위 파라미터

파라미터	이름	설명 / 값 범위
MD10240	$MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC	데이터 I/O 중 길이 의존적 물리 변수에 대한 근본적인 스케일링 시스템을 설정합니다. 메트릭의 경우 1 (TRUE), 인치의 경우 0 (FALSE).
MD10260	$MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM	확장 단위계 시스템 기능(SW5 이상)을 활성화합니다. 1 (TRUE)은 G700/G710 및 변환을 활성화하고, 0 (FALSE)은 레거시 동작으로 제한합니다.
MD20150	$MC_GCODE_RESET_VALUES[6]	G group 13의 채널별 초기 리셋 상태를 정의합니다. 어떤 G-코드가 기본값인지 설정합니다.
MD10270	$MN_POS_TAB_SCALING_SYSTEM	소프트웨어 캠(cams)의 위치 데이터에 대한 측정 시스템을 구체적으로 설정합니다. 메트릭은 0, 인치는 1.

브랜드별 응용

Siemens

Siemens 제어 장치는 MD10240을 사용하여 기본 측정 시스템을 구성하고 MD10260을 통해 온라인 변환을 활성화합니다. 프로그래머는 G70, G71, G700 및 G710 코드를 사용하여 단위계를 바꿀 수 있습니다. Siemens는 기본 레거시 모드(SW1-SW4와 유사)와 확장 모드(SW5 이상)라는 이중 접근 방식을 통해 시스템 단위 스케일링을 관리합니다. 이 선택은 머신 데이터 MD10260에 의해 제어됩니다. 확장 모드가 활성화되면, 제어기는 런타임 단위계 전환 시 공구 오프셋(tool offset), 워크 오프셋(work offset), 그리고 축 보정 데이터(EEC 및 QEC 등)에 대한 복잡한 변환을 백그라운드에서 자동으로 수행합니다. 또한, SINUMERIK 제어 장치는 데이터 백업 아카이브에 활성 단위 식별자를 직접 삽입합니다. 이는 인치 기본 장비에 메트릭 공구 마모 오프셋 아카이브를 로드하는 등의 잘못 정합된 데이터 파일 유입을 제어기가 사전에 거부하도록 보장합니다. 경고: 하드웨어 Power-On 시퀀스를 수행하지 않고 머신 데이터 파라미터를 수정하는 것은 심각한 스케일링 연산 오류와 기계적 충돌을 초래합니다.

카테고리	식별자 / 값	세부 내용
Parameters	MD10240, MD10260, MD20150[6]	G group 13의 근본적인 스케일링 시스템, 변환 설정 및 초기 리셋 코드를 정의합니다.
Alarms	Alarm 4070, Alarm 15100, Alarm 61529	변경된 스케일링 파라미터, 충돌하는 측정 블록 및 유효하지 않은 G-코드 선택에 대한 경고를 관리합니다.
Versions	SW1-SW4, SW5+	SW5 버전은 G700/G710 및 백그라운드 공구 오프셋(tool offset), 보정 데이터 및 워크 오프셋(work offset) 변환을 도입합니다.

브랜드 비교

제어 장치 모델 / 버전	기본 단위 스케일링 지원	확장 시스템 (G700/G710)	백그라운드 변환 및 백업
Sinumerik 840D (SW1-SW4)	예 (MD10240 기본 구성)	아니요 (레거시 G70/G71로 제한됨)	워크/공구 오프셋(tool offset) 자동 변환 미지원, 수동 재연산 필요.
Sinumerik 840D sl / 828D (SW5+)	예 (MD10240 기본 구성)	예 (MD10260 = 1을 통해 지원됨)	워크 오프셋(work offset), 보정 데이터(EEC/QEC) 및 공구 오프셋(tool offset)의 자동 백그라운드 변환, 백업 시 안전한 단위 식별자 지원.
Sinumerik 808D	예 (기본 메트릭/인치 선택)	제한됨 (일반적으로 레거시 G70/G71 동작)	기본 기하학적 변환 지원, 동기 작용(synchronized actions) 내부의 고급 비동기 단위 스케일링 미지원.

기술 분석

레거시 소프트웨어 버전(SW1-SW4)과 확장 버전(SW5 이상) 사이의 기술적 차이는 단위 스케일링 분야의 중대한 진보를 나타냅니다. 레거시 시스템에서는 G70 또는 G71을 실행해도 활성 툴패스의 좌표 로직만 변경되었으므로, 오퍼레이터가 공구 마모, 워크 오프셋(work offset) 및 피치 에러 보정값을 조정하기 위해 수동으로 직접 계산해야 했습니다. 반면, SW5 이상 시스템에서 MD10260이 1로 설정되면 제어 장치가 이러한 스케일링 변환을 백그라운드에서 자동으로 처리합니다. 현대 백업 데이터 파일에 삽입되는 활성 INCH/METRIC 단위 식별자는 데이터 로드 전에 대상 장비의 단위를 검증함으로써 장비를 안전하게 보호합니다. 840D sl과 같은 고급 멀티 채널 환경에서 개발자는 동기 작용(synchronized actions) 내에서 비동기 단위 스케일링을 프로그래밍할 수 있습니다. 이는 고속 백그라운드 키네마틱스 동작을 메인 파트 프로그램의 단위계 상태로부터 격리하여, 예를 들어 조건 판정부는 밀리미터 단위로 평가하고 동작 출력부는 인치 단위를 지시하도록 구성할 수 있게 합니다.

프로그램 예제

; Siemens Sinumerik G-코드 예제
; 시나리오: 메트릭 기본 장비(MD10240 = 1)에서 인치 기준 프로파일 가공
; 프로그램은 기본 메트릭(G710) 상태에서 시작
G710 G90 G94 G54       ; 기하학 및 기술 파라미터에 대해 메트릭 단위계(mm, mm/min) 설정, 절대 명령 방식
T1 D1 M6               ; 공구 Tool 1 로드 (MD10260=1인 경우 오프셋 값이 자동으로 스케일링됨)
G0 X100 Y100 Z50 S1200 M3 ; 메트릭 시작 위치(mm 좌표)로 급속 이송, 스핀들 정회전
G700                   ; 인치 시스템으로 전환 (기하학 및 기술 파라미터가 모두 인치로 스케일링됨)
G0 X3.937 Y3.937 Z1.968 ; 인치 좌표로 포지셔닝 (100mm에 상응하는 위치)
G1 Z-0.5 F10.0         ; Z-0.5인치 깊이로 분당 10.0인치 피드레이트(F10.0) 절삭 이송
G1 X5.0 Y3.937 F20.0   ; X5.0인치 위치로 직선 절삭
G0 Z2.0                ; Z2.0인치 위치로 급속 후퇴
G710                   ; 메트릭 시스템으로 재전환
G0 X0 Y0 Z100 M5       ; 메트릭 제로 포인트(mm)로 급속 복귀, 스핀들 정지
M30                    ; 프로그램 종료

공운전 (dry run) 분석:

G710 G90 G94 G54 블록: 제어 시스템이 메트릭 단위계로 초기화됩니다. 각 축이 급속 이송으로 X100mm, Y100mm, Z50mm 위치로 이동합니다. 스핀들이 1200 RPM으로 기동합니다.
G700 블록: 해석기가 기하학 데이터 및 기술 데이터 모두에 대해 인치 시스템으로 전환합니다. 활성화된 공구 마모/길이 오프셋(tool offset) 및 피드레이트(feedrate)가 그에 맞게 실시간 스케일링됩니다.
G0 X3.937 Y3.937 Z1.968 블록: 3.937인치는 정확히 100mm에 해당하므로 각 축은 움직이지 않고 정지해 있습니다.
G1 Z-0.5 F10.0 블록: 스핀들이 분당 10.0인치(254 mm/min)의 활성 피드레이트로 Z축을 따라 -0.5인치(-12.7 mm) 깊이까지 절삭 이송합니다.
G1 X5.0 Y3.937 F20.0 블록: X축이 분당 20.0인치(508 mm/min)의 속도로 5.0인치(127 mm) 좌표까지 직선으로 이송하며 절삭합니다.
G0 Z2.0 블록: Z축이 급속 이송으로 2.0인치(50.8 mm)까지 후퇴합니다.
G710 블록: 단위계가 다시 메트릭으로 전환됩니다. 좌표값, 공구 파라미터, 피드레이트가 모두 밀리미터 단위 로직으로 복귀합니다.
G0 X0 Y0 Z100 M5 블록: 장비가 메트릭 X0mm, Y0mm, Z100mm 좌표로 급속 이송하고 스핀들이 정지합니다.

오류 분석

알람 코드	발생 조건	오퍼레이터 조치 화면	원인 / 대책
Siemens Alarm 4070	스케일링 머신 데이터 MD10240 또는 변환 파라미터 MD10260 수정.	경고 메시지 표시, 내부 메모리의 활성 단위계가 아직 정상 변환되지 않음.	제어 장치의 완전한 Power-On 리스타트를 수행하여 신규 단위계 스케일링을 초기화합니다.
Siemens Alarm 15100	외부 데이터 블록에 기재된 INCH 또는 METRIC 단위 지시가 제어기에서 작동 중인 현재 활성 단위계와 다름.	해석기 정지 발생, NC 가공 실행이 즉시 차단됨.	외부 블록의 측정 단위계가 제어기의 현재 활성 단위계와 부합하는지 확인하십시오.
Siemens Alarm 61529	MD10240에 저장된 기계 기본 단위계와 프로그램된 G group 13 명령이 수학적으로 일치하지 않음.	해석기 정지 및 해당 채널의 NC Start 차단.	RESET 키를 눌러 알람을 해제하고, 프로그램 명령을 적절히 수정한 후 재시작하십시오.

실무 응용 가이드

생산 라인에서 비계획 정지를 없애기 위해서는 신규 측정 단위계를 적용하기 전에 반드시 공구 보정과 좌표계 상태를 선행 제어해야 합니다. G70 또는 G71을 사용하여 단위계를 전환할 때, 피드레이트(feedrate)나 공구 오프셋(tool offset)이 MD10240 $MN_SCALING_SYSTEM_IS_METRIC 파라미터 기준에 묶여 오작동하는 현상을 방지하려면 G700 또는 G710을 명확히 정의해야 합니다. 이때 MD10260 $MN_CONVERT_SCALING_SYSTEM 파라미터를 사전 확인하면 이 명령어에서 가장 빈번한 비계획 정지를 없앨 수 있습니다. 만약 MD10260이 0(FALSE)으로 비활성화되어 있다면 G700/G710 코드가 무시되어 보정값 변환 실패로 인해 충돌이 발생합니다. 또한 프로그램 실행 중에 단위계를 전환하기 전에, 활성화된 워크피스 좌표계(G54~G59)를 기본 좌표계로 복귀시키고 활성 공구 경 보정(G41, G42, G49)을 명확하게 해제하지 않으면 NC 해석기는 불일치 데이터 오류를 감지하여 알람 15100 또는 알람 61529를 발생시킵니다. 특히 고속 백그라운드 키네마틱스 제어를 위한 동기 작용(synchronized actions) 내부에서 조건부와 실행부에 G700/G710 단위계를 독립적으로 선언하지 않는 경우, 동기 제어가 파트 프로그램의 무작위 상태를 추종하여 자동화 가공 경로에 치명적인 오차가 발생합니다.

결론

자동화 라인의 가공 반복성과 설비 종합 효율(OEE)을 극대화하기 위해서는 신규 가공 데이터 적용 전에 MD10260 파라미터가 1(TRUE)로 설정되어 연동 변환이 활성화되었는지 검증하고, 백업본의 측정 단위 식별자를 크로스 체크하는 표준 운영 절차(SOP)를 수립해야 합니다. 프로그램 초기 시작 블록에 단순 G70/G71 대신 기술 데이터까지 일괄 스케일링하는 G700/G710을 명시적으로 코딩하고 제어기 수정 후 하드웨어 Power-On 리스타트를 실행하여 알람 4070 및 축 오버트래블로 인한 물리적 장비 파손을 미연에 방지할 것을 권장합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

MD10240 파라미터 설정을 변경한 후 알람 4070이 발생하는 이유는 무엇인가요?

MD10240 파라미터를 수정하면 내부 메모리의 물리 단위가 아직 연동 스케일링되지 않아 시스템이 보호 모드로 진입하기 때문입니다. 알람 4070을 해제하고 실제 단위 변환을 활성화하기 위해 제어기의 하드웨어 Power-On 리스타트를 즉시 수행하십시오.

동기 작용(Synchronized Actions) 가공 중에 비계획 정지를 방지하려면 단위계를 어떻게 설정해야 하나요?

동기 작용 블록은 메인 NC 프로그램의 단위계 모달 상태에 따라 평가 기준이 수시로 바뀔 위험이 있어 오동작을 유발하기 쉽습니다. 동기 작용 조건부와 실행부 내부에 G700 또는 G710 코드를 명시하여 백그라운드 모션 연산을 안전하게 격리하십시오.

G70/G71 사용 시 공구 오프셋이 자동 변환되지 않아 치수 불량이 발생하는 이유는 무엇인가요?

G70과 G71은 기하학 좌표 데이터만 스케일링하며 피드레이트와 공구 보정량은 원래의 기본 단위(MD10240 기준)로 유지하기 때문입니다. 장치 가공 반복성을 유지할 수 있도록 모든 기술 데이터와 보정값을 동시 변환해주는 G700 또는 G710 명령어를 적용하십시오.

지멘스 CNC 메트릭 인치 단위계 전환 가이드 (G70, G71, G700, G710)

서론