WO2020130170A1 - Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법 - Google Patents

Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020130170A1
WO2020130170A1 PCT/KR2018/016106 KR2018016106W WO2020130170A1 WO 2020130170 A1 WO2020130170 A1 WO 2020130170A1 KR 2018016106 W KR2018016106 W KR 2018016106W WO 2020130170 A1 WO2020130170 A1 WO 2020130170A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
opc
process equipment
networkmessage
publishing
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/016106
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신준호
이원희
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Publication of WO2020130170A1 publication Critical patent/WO2020130170A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221—Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model

Definitions

  • the present invention relates to an operation technology of a process equipment system, and more particularly, to a method for efficiently managing an entire system in an industrial site where a large amount of data and various parts manufacturing process equipment need to be monitored.
  • Ease, sensors, etc. are operating as components of the system.
  • a large number of field devices in many manufacturing fields including parts manufacturing today, a large number of field devices and sensors are operating as components of the system according to the smart manufacturing innovation trend.
  • the OPC UA server-client model that emerged according to these demands is well suited for system integration between OT-IT levels that carry small amounts of data.
  • the OPC UA server-client model running on TCP is a request-response method using connection maintenance, stability problems arise when it is necessary to accommodate a large number of data and devices.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to perform OPC UA data modeling, which is an industry standard communication technology, for data generated in various parts manufacturing process equipment and issue a connectionless data exchange model. /To provide a way to make the overall system management smart by building a subscription system.
  • the process equipment information management method comprises the steps of modeling data generated in the process equipment as OPC UA data; And issuing the modeled OPC UA data to a publishing mechanism.
  • the data to be published among the modeled OPC UA data may be a DataSet and a NetworkMessage may be generated to transmit a NetworkMessage to the UDP Multicast Group at regular intervals.
  • the publication step may be to deliver to a Subscriber who is a member of the UDP Multicast Group.
  • the Subscriber may read data after filtering the DataSet of the NetworkMessage to be used among the DataSets in the issued NetworkMessage.
  • the DataSet may include data node identifier information, DataSet identifier, and TimeStamp.
  • the header of the NetworkMessage may include a publisher identifier, a TTL setting value, an address of a UDP Multicast Group, and a message transmission cycle.
  • Data generated in the process equipment may be data of different protocols.
  • a publisher that models data generated in process equipment as OPC UA data and publishes modeled OPC UA data as a publishing mechanism; And Subscriber is subscribed to the published OPC UA data as a subscription mechanism; is provided with a process equipment information management system comprising a.
  • OPC UA data modeling which is an industry standard communication technology, is performed on data generated from various parts manufacturing process equipment, and a system of issuance/subscription method, which is a connectionless data exchange model, is constructed. By doing so, the entire system management can be made smart.
  • FIG. 1 is a view showing an OPC UA issuance / subscription-based component manufacturing process equipment system according to an embodiment of the present invention.
  • 6 and 7 are operation flow charts of the OPC UA publish/subscribe model based component manufacturing process equipment system.
  • the method of upgrading and operating the OPC UA issuance/subscription model based parts manufacturing process equipment system To present.
  • OPC UA data modeling which is an industry standard communication technology
  • a system of publishing/subscribing which is a connectionless data exchange model, is built to manage the entire system.
  • OPC UA data modeling which is an industry standard communication technology
  • publishing/subscribing which is a connectionless data exchange model
  • a system capable of N:N communication according to a connectionless model can be built, mutual compatibility with various messaging protocols can be improved, and real-time performance through UDP multicast-based data transmission Improve it.
  • FIG. 1 is a view showing an OPC UA issuance / subscription-based component manufacturing process equipment system according to an embodiment of the present invention.
  • Part manufacturing process equipment system in order to utilize the distributed OPC UA platform and data in the operation of a large amount of data generated from the component quality inspection equipment system of a distributed structure in the parts manufacturing production line If there are many clients, the speed of connectionlessness can be improved.
  • each process equipment 10 plays a specific role repeatedly and includes vision equipment, thermal imaging cameras, environmental sensors, mobile/collaborative robots, and the like.
  • the process equipment 10 has a distributed structure and generates various types of data.
  • OPC UA data modeling is required for interworking with the OPC UA platform, and data generated from process equipment is used to structure and systemize the OPC UA type.
  • the modeled OPC UA information model is used to construct a publisher for data presentation.
  • the OPC UA Publisher 100 collects data to be published among the modeled OPC UA information models, creates a DataSet, and generates a NetworkMessage to transmit a NetworkMessage to the UDP Multicast Group at regular intervals.
  • the mechanism of the OPC UA Publisher 100 is called publication or publication, and the OPC UA Subscriber 200 of the devices and applications 300 subscribed to the UDP Multicast Group can receive this NetworkMessage.
  • the OPC UA Subscriber 200 which wants to utilize the DataSet in the NetworkMessage posted by the OPC UA Publisher 100, filters the DataSet of the received NetworkMessage and reads the data, otherwise it discards the NetworkMessage and discards this OPC UA Subscriber The mechanism is called subscription.
  • FIG. 2 The process of configuring the OPC UA Publisher 100 using data-based OPC UA data modeling generated from distributed process equipment is illustrated in FIG. 2.
  • the distributed process equipment and the OPC UA platform are interfaced in various forms and receive data using various protocols.
  • the essential requirement for the OPC UA platform configuration is the OPC UA data modeling work, and the received data is used to construct the OPC UA information model in the form of a tree according to the OPC UA rules.
  • Each data in the modeled information model is called a node and has a unique identifier, and based on this, the OPC UA Publisher 100 is constructed.
  • the OPC UA platform which is composed of OPC UA Publisher (100), is linked with process equipment data through a modeled OPC UA information model and an environment in which various data can be published is established.
  • the OPC UA Publisher 100 collects data nodes to be published from the OPC UA information model.
  • the collected data set unit is called a DataSet, and a DataSet is composed of the number of collected data nodes.
  • DataSet is a kind of datagram field and includes information such as collected data node identifier information, DataSet identifier, and TimeStamp. Multiple DataSets are configured as Payloads of NetworkMessage.
  • the header of the NetworkMessage includes the publisher identifier, the TTL (TimetoLive) setting value, the UDP Multicast Group address, and the message transmission cycle information so that data packets do not drift on the network link.
  • UDP Multicast Group address information it refers to an IP address belonging to Class D, and the address range is 224.0.0.0 ⁇ 239.255.255.255. 3 shows the information included in the header of the NetworkMessage and the Payload.
  • OPC UA Publisher (100) periodically transmits the above NetworkMessage to the UDP Multicast Group network according to the established PublishingInterval.
  • OPC UA Subscriber 200 that wants to receive NetworkMessage must subscribe to the UDP Multicast Group. This means that the neighboring router is a member of the Multicast Group, and the router delivers a NetworkMessage to the OPC UA Subscriber. 4 shows a UDP Multicast Group network mechanism.
  • the OPC UA Publisher 100 periodically publishes a NetworkMessage by specifying a range of UDP Multicast addresses.
  • Such a NetworkMessage is delivered to the neighboring routers, and the router finds the OPC UA Subscriber 200 subscribed to Multicast Gorup.
  • the router queries IGMP to find the subscribed OPC UA Subscriber 200 and the subscribed OPC UA Subscriber 200 responds.
  • the router configures a transmission path of the corresponding OPC UA Subscirber 100 in the routing table.
  • OPC UA Subscriber (200) OPC UA Publisher subscribes to a specific Multicast IP and informs itself that the router delivers NetworkMessage to the OPC UA Subscriber (200) and OPC UA Subscriber (200) can subscribe.
  • 5 shows a process of configuring the OPC UA Subscriber 200.
  • the OPC UA Subscriber 200 may be configured in a device or an application, and when joining the UDP Multicast Group, an environment in which the OPC Publisher 100 publishes the NetworkMessage is created.
  • OPC UA Subscriber 200 reads data when the data to be subscribed is in the extracted DataSet.
  • the read data can be used in applications or other platforms by mapping with internal variables of the OPC UA Subscriber (200).
  • 6 and 7 are operation flowcharts of the OPC UA publish/subscribe model based component manufacturing process system.
  • a system for manufacturing a component manufacturing process equipment using an industry standard communication standard is proposed as a method for efficiently managing a large amount of data generated in a number of process equipment in the component manufacturing field.
  • the process equipment for parts manufacturing shows a distributed structure, and each process equipment is linked with the OPC UA platform.
  • the data of each process equipment linked with the OPC UA platform is utilized for OPC UA data modeling, and the entire process equipment data is structured to enable OPC UA communication.
  • the modeled OPC UA information model is used to construct the OPC UA publish/subscriber.
  • the OPC UA Publisher collects data nodes to be published from the OPC UA information model and constructs a DataSet.
  • DataSet is composed of the number of data nodes to be posted, and NetworkMessage is created for data transmission to UDP Multicast Group.
  • the created NetworkMessage is transmitted to the UDP Multicast Group at regular intervals.
  • the OPC Publisher's DataSet contained in the Payload of the NetworkMessage is filtered and the data is read. Otherwise, the NetworkMessage is discarded. .
  • the application of the OPC UA publish/subscribe model enables N:N communication in a distributed equipment system environment such as the manufacturing field, so it is possible to construct an advanced management system that can bring about a speed improvement effect.
  • the technical idea of the present invention can be applied to a computer-readable recording medium containing a computer program that performs functions of the apparatus and method according to the present embodiment. Further, the technical idea according to various embodiments of the present invention may be implemented in the form of computer-readable codes recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium can be any data storage device that can be read by a computer and stores data.
  • the computer-readable recording medium may be a ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, hard disk drive, or the like.
  • computer-readable codes or programs stored on a computer-readable recording medium may be transmitted through a network connected between computers.

Abstract

다양한 부품 제조 공정 장비에서 발생하는 데이터를 산업용 표준 통신 기술인 OPC UA 데이터 모델링을 수행하고, 비연결성 데이터 교환 모델인 발행/구독 방식의 시스템을 구축하여 전체 시스템 관리를 스마트화 할 수 있는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 공정 장비 정보 관리 방법은 공정 장비에서 발생하는 데이터를 OPC UA 데이터로 모델링하는 단계; 모델링된 OPC UA 데이터를 발행 메커니즘으로 발행하는 단계;를 포함한다. 이에 의해, 다양한 부품 제조 공정 장비에서 발생하는 데이터를 산업용 표준 통신 기술인 OPC UA 데이터 모델링을 수행하고, 비연결성 데이터 교환 모델인 발행/구독 방식의 시스템을 구축하여 전체 시스템 관리를 스마트화 할 수 있게 된다.

Description

OPC UA 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법
본 발명은 공정 장비 시스템의 운용 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 양의 데이터와 다양한 부품 제조 공정 장비를 모니터링 해야 하는 산업 현장에서 효율적으로 전체 시스템을 관리하기 위한 방법에 관한 것이다.
이스, 센서 등이 시스템의 구성요소로써 동작하고 있다. 이와 같은 많은 수의 필드 디바이스를 오늘날 부품 제조를 포함한 모든 제조 분야에서 스마트 제조 혁신 트렌드에 따라 많은 수의 필드 디바이스, 센서 등이 시스템의 구성요소로써 동작하고 있다. 이와 같은 많은 수의 필드 디바이스를 효율적으로 관리하기 위한 기술 개발의 요구가 증대되어 왔다.
특히 비표준 통신 규격을 채택한 기존의 OT 레벨의 필드 디바이스와 SCADA, ERP 등의 IT 레벨의 어플리케이션과 연동하기 위한 통신 프로토콜이 다양했기 때문에 시스템 통합을 위한 어려움이 있어 왔다. 이에 OT 레벨부터 IT 레벨까지 유연한 연동이 가능한 통신 표준의 요구가 증대되어 왔다.
이와 같은 요구에 따라서 등장한 OPC UA 서버-클라이언트 모델은 적은 양의 데이터를 전달하는 OT-IT 레벨간의 시스템 통합에는 매우 적합하다. 그러나 TCP 상에서 동작하는 OPC UA 서버-클라이언트 모델은 연결 유지를 이용한 요청-응답 방식이기 때문에 많은 수의 데이터, 장치를 수용해야 하는 경우 안정성에 문제가 발생한다.
본래 IoT 분야와 같이 많은 장치에서 데이터를 수집하고 전송해야 하는 시스템에서는 MQTT, AMQP, CoAP 등 Message 방식의 경량화 된 프로토콜을 사용해 왔다. 이에 네트워크 대역폭이 제한적인 IIoT 분야의 M2M 연결을 위해서 Message Middleware 방식의 데이터 교환 방식을 적용하고자 하는 노력이 계속되어왔다.
현재 제조업 분야는 방대한 양의 정보가 발생하고 있다. 이에 데이터를 제공하는 서버와 데이터를 제공받는 클라이언트의 경계가 모호해지게 되었고 시스템이 상황에 따라 유동적으로 데이터를 읽고 쓰는 역할을 수행해야 하는 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 다양한 부품 제조 공정 장비에서 발생하는 데이터를 산업용 표준 통신 기술인 OPC UA 데이터 모델링을 수행하고, 비연결성 데이터 교환 모델인 발행/구독 방식의 시스템을 구축하여 전체 시스템 관리를 스마트화 할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 공정 장비 정보 관리 방법은 공정 장비에서 발생하는 데이터를 OPC UA 데이터로 모델링하는 단계; 모델링된 OPC UA 데이터를 발행 메커니즘으로 발행하는 단계;를 포함한다.
발행 단계는, 모델링된 OPC UA 데이터들 중 발행할 데이터를 DataSet을 만들고 NetworkMessage를 생성하여 UDP Multicast Group에 일정한 주기로 NetworkMessage를 전송하는 것일 수 있다.
게재 단계는, UDP Multicast Group에 가입되어 있는 Subscriber에게 전달하는 것일 수 있다.
Subscriber는, 발행한 NetworkMessage 내의 DataSet 중 활용하고자 하는 NetworkMessage의 DataSet을 필터한 후 데이터를 읽어가는 것일 수 있다.
DataSet은, 데이터 노드 식별자 정보, DataSet 식별자, TimeStamp을 포함할 수 있다.
NetworkMessage의 헤더에는, Publisher 식별자, TTL 설정 값, UDP Multicast Group의 주소, Message 전송 주기를 포함할 수 있다.
공정 장비에서 발생하는 데이터는, 각기 다른 프로토콜의 데이터일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 공정 장비에서 발생하는 데이터를 OPC UA 데이터로 모델링하고, 모델링된 OPC UA 데이터를 발행 메커니즘으로 발행하는 Publisher; 및 발행된 OPC UA 데이터를 구독 메커니즘으로 구독하는 Subscriber;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 시스템이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다양한 부품 제조 공정 장비에서 발생하는 데이터를 산업용 표준 통신 기술인 OPC UA 데이터 모델링을 수행하고, 비연결성 데이터 교환 모델인 발행/구독 방식의 시스템을 구축하여 전체 시스템 관리를 스마트화 할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, N:N 통신 환경을 제공함으로써 속도 향상을 비롯하여 실시간 적용이 가능하며, Message 방식의 데이터 교환을 통한 다양한 프로토콜과의 상호 호환성을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC UA 발행/구독 기반 부품 제조 공정 장비 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 OPC UA Publisher 구성,
도 3은 NetworkMessage 구조,
도 4는 UDP Multicast Group 네트워크 메커니즘,
도 5는 OPC UA Subscriber 구성, 그리고,
도 6 및 도 7은 OPC UA 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 동작 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에서는, 많은 양의 데이터와 다양한 부품 제조 공정 장비를 모니터링 해야하는 산업 현장에서 효율적으로 전체 시스템을 관리하기 위한 방안으로, OPC UA 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법을 제시한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, 다양한 부품 제조 공정 장비에서 발생하는 데이터를 산업용 표준 통신 기술인 OPC UA 데이터 모델링을 수행하고, 비연결성 데이터 교환모델인 발행/구독 방식의 시스템을 구축하여 전체 시스템 관리를 스마트화 할 수 있는 방법을 제시한다.
본 발명의 실시예에 의해, 비연결성 모델에 따른 N:N 통신이 가능한 시스템을 구축할 수 있고, 다양한 메시징 프로토콜과의 상호 호환성을 향상시킬 수 있으며, UDP 멀티캐스트 기반의 데이터 전송을 통한 실시간성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OPC UA 발행/구독 기반 부품 제조 공정 장비 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 부품 제조 공정 장비 시스템은, 부품 제조 생산라인에 있는 분산된 구조의 부품 품질검사 장비 시스템으로부터 발생하는 방대한 양의 데이터 운용에 있어, 분산된 OPC UA 플랫폼과 데이터를 활용하고자 하는 클라이언트가 많을 경우 비연결성에 따른 속도를 향상 시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 부품 제조 공정 장비 시스템은 여러 공정 장비(10)가 구성요소로써 동작한다. 특히 각 공정 장비(10)는 특정 역할을 반복수행하며 비전 장비, 열화상 카메라, 환경 센서, 모바일/협업 로봇 등이 해당된다. 이와같은 공정 장비(10)는 분산된 구조를 가지며 다양한 형태의 데이터를 발생시킨다.
이와 같은 데이터를 통합 관리하기 위해서 산업용 통신 표준인 OPC UA 플랫폼과 연동한다. OPC UA 플랫폼과의 연동을 위해서는 OPC UA 데이터 모델링이 요구되며, 공정 장비로부터 발생한 데이터를 활용해서 OPC UA 타입의 형태로 구조화 및 체계화 한다.
이와 같이 모델링된 OPC UA 정보 모델은 데이터 게재를 위한 Publisher 구성에 활용된다. OPC UA Publisher(100)는 모델링된 OPC UA 정보 모델 중 게재할 데이터를 수집하여 DataSet을 만들고 NetworkMessage를 생성하여 UDP Multicast Group에 일정한 주기로 NetworkMessage를 전송한다.
이와 같은 OPC UA Publisher(100)의 메커니즘을 게재 또는 발행이라고 하며 UDP Multicast Group에 가입되어있는 장치 및 어플리케이션(300)의 OPC UA Subscriber(200)는 이 NetworkMessage를 수신할 수 있다.
만약 OPC UA Publisher(100)가 게재한 NetworkMessage 내의 DataSet를 활용하고자 하는 OPC UA Subscriber(200)는 수신한 NetworkMessage의 DataSet을 필터한 후 데이터를 읽어가고, 그렇지 않은 경우 NetworkMessage를 폐기하며 이와같은 OPC UA Subscriber 메커니즘을 구독이라고한다.
분산된 공정 장비에서 발생한 데이터 기반의 OPC UA 데이터 모델링을 활용해서 OPC UA Publisher(100)를 구성하는 과정을 도 2에 도시하였다.
분산된 공정 장비와 OPC UA 플랫폼은 여러 형태로 인터페이스 되며 다양한 프로토콜을 이용하여 데이터를 수신한다. 특히 OPC UA 플랫폼 구성을 위해서 필수적으로 요구되는 사항은 OPC UA 데이터 모델링 작업이며, 수신된 데이터를 활용해서 OPC UA 규칙에 따라 트리 구조 형태의 OPC UA 정보 모델을 구성하게 된다.
모델링된 정보 모델의 각 데이터는 노드라고 명명하고 고유의 식별자를 갖으며 이를 기반으로 OPC UA Publisher(100)를 구성한다. OPC UA Publisher(100)가 구성된 OPC UA 플랫폼은 모델링 된 OPC UA 정보 모델을 통해서 공정 장비 데이터와 연동이 이루어지고 다양한 데이터를 게재할 수 있는 환경이 구축된다.
좀 더 상세하게는, OPC UA Publisher(100)는 OPC UA 정보 모델로부터 게재 하고자 하는 데이터 노드를 수집한다. 이와 같이 수집된 데이터 집합 단위를 DataSet이라 명명하고 수집 된 데이터 노드 수만큼 DataSet을 구성한다.
DataSet은 일종의 데이터그램 필드이며 수집된 데이터 노드 식별자 정보, DataSet 식별자, TimeStamp 등의 정보를 포함한다. 다수의 DataSet은 NetworkMessage의 Payload로써 구성된다.
특히 NetworkMessage의 헤더에는 Publisher 식별자, 네트워크 링크 상에서 데이터 패킷이 표류하지 않도록 TTL(TimetoLive) 설정 값, UDP Multicast Group의 주소, Message 전송 주기 정보를 포함한다.
특히 UDP Multicast Group의 주소 정보의 경우 클래스D에 속하는 IP 주소를 말하며, 주소범위는 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 이다. 도 3에는 NetworkMessage의 헤더와 Payload에 포함 된 정보를 도시하였다.
OPC UA Publisher(100)는 위와같은 NetworkMessage를 설정 된 PublishingInterval에 따라서 주기적으로 UDP Multicast Group 네트워크에 전송한다. NetworkMessage를 수신하고자하는 OPC UA Subscriber(200)는 UDP Multicast Group에 가입해야한다. 이는 주변 라우터에 Multicast Group 멤버임을 알린다는 의미이며 라우터는 OPC UA Subscriber에게 NetworkMessage를 전달한다. 도 4에 UDP Multicast Group 네트워크 메커니즘을 도시하였다.
좀 더 상세하게는, OPC UA Publisher(100)는 UDP Multicast 주소 범위 중 특정하여 NetworkMessage를 주기적으로 게재한다.
이와 같은 NetworkMessage는 주변 라우터에게 전달이되고 라우터는 Multicast Gorup에 가입되어 있는 OPC UA Subscriber(200)를 찾는다. 라우터는 가입된 OPC UA Subscriber(200)를 찾기 위해서 IGMP를 Query하고 가입된 OPC UA Subscriber(200)는 응답하게 된다.
이에 따라 라우터는 라우팅테이블에 해당 OPC UA Subscirber(100)의 전송 경로를 구성한다. OPC UA Subscriber(200)는 OPC UA Publisher가 특정한 Multicast IP에 가입을 하고 자신을 알리면 라우터가 해당 OPC UA Subscriber(200)에게 NetworkMessage를 전달하고 OPC UA Subscriber(200)는 구독할 수 있게 된다. 도 5에 OPC UA Subscriber(200)를 구성하는 과정을 도시하였다.
좀 더 상세하게는, OPC UA Subscriber(200)는 장치 또는 어플리케이션 내에 구성 될 수 있으며 UDP Multicast Group에 가입을 하면, OPC Publisher(100)가 게재한 NetworkMessage를 구독할 수 있는 환경이 만들어진다.
이에 따라 NetworkMessage를 수신한 후 디코딩을 하여 Header의 정보와 Payload 데이터를 추출하고 확인한다. OPC UA Subscriber(200)는 구독하고자 하는 데이터가 추출 된 DataSet에 있을 경우 Data를 읽어간다. 읽어간 Data는 OPC UA Subscriber(200)의 내부 변수와 매핑하여 어플리케이션 또는 다른 플랫폼에서 활용할 수 있다.
그러나 구독하고자 하는 데이터가 없는 경우 해당 NetworkMessage를 폐기 하고 다음 NetworkMessage 수신까지 대기하거나 UDP Multicast Group을 탈퇴한다. 도 6 및 도 7은 OPC UA 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 시스템의 동작 흐름도이다.
지금까지, OPC UA 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
본 발명의 실시예에서는 부품 제조 분야의 수많은 공정 장비에서 발생하는 방대한 양의 데이터를 효율적으로 관리할 수 있는 방법으로 산업용 표준 통신 규격을 이용하여 부품 제조 공정 장비 시스템을 제시하였다.
부품 제조를 위한 공정 장비는 분산된 구조를 보이고 각 공정 장비는 OPC UA 플랫폼과 연동된다. OPC UA 플랫폼과 연동된 각 공정 장비의 데이터는 OPC UA 데이터 모델링에 활용되어 전체 공정 장비 데이터를 OPC UA 통신이 가능하도록 구조화한다.
이와 같이 모델링 된 OPC UA 정보 모델은 OPC UA 발행/구독(Publisher/Subscriber) 구성에 활용된다. 특히 OPC UA Publisher는 OPC UA 정보 모델 중 게재할 데이터 노드를 수집하고 DataSet을 구성한다. 게재할 데이터 노드 수만큼 DataSet이 구성되고, UDP Multicast Group으로의 데이터 전송을 위해서 NetworkMessage를 만든다.
이와 같이 만들어진 NetworkMessage를 일정 주기로 UDP Multicast Group에 전송하게 되며 OPC UA Subscriber는 원하는 데이터 정보가 있을 경우 NetworkMessage의 Payload에 담겨있는 OPC Publisher의 DataSet을 필터한 후 데이터를 읽어가고, 그렇지 않은 경우 NetworkMessage를 폐기한다.
이와 같은 OPC UA 발행/구독 모델 적용은 제조 분야와 같이 분산된 장비 시스템 환경에서 N:N 통신이 가능하게 만들어주기 때문에 속도 향상 효과를 가져올 수 있는 진보된 형태의 관리 시스템을 구축할 수 있다.
이에 의해, N:N 통신 환경을 제공함으로써 속도 향상을 비롯하여 실시간 적용이 가능하고, Message 방식의 데이터 교환을 통한 다양한 프로토콜과의 상호 호환성을 확보할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (8)

  1. 공정 장비에서 발생하는 데이터를 OPC UA 데이터로 모델링하는 단계;
    모델링된 OPC UA 데이터를 발행 메커니즘으로 발행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    발행 단계는,
    모델링된 OPC UA 데이터들 중 발행할 데이터를 DataSet을 만들고 NetworkMessage를 생성하여 UDP Multicast Group에 일정한 주기로 NetworkMessage를 전송하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    게재 단계는,
    UDP Multicast Group에 가입되어 있는 Subscriber에게 전달하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    Subscriber는,
    발행한 NetworkMessage 내의 DataSet 중 활용하고자 하는 NetworkMessage의 DataSet을 필터한 후 데이터를 읽어가는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  5. 청구항 2에 있어서
    DataSet은,
    데이터 노드 식별자 정보, DataSet 식별자, TimeStamp을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    NetworkMessage의 헤더에는,
    Publisher 식별자, TTL 설정 값, UDP Multicast Group의 주소, Message 전송 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    공정 장비에서 발생하는 데이터는,
    각기 다른 프로토콜의 데이터인 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 방법.
  8. 공정 장비에서 발생하는 데이터를 OPC UA 데이터로 모델링하고, 모델링된 OPC UA 데이터를 발행 메커니즘으로 발행하는 Publisher; 및
    발행된 OPC UA 데이터를 구독 메커니즘으로 구독하는 Subscriber;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 장비 정보 관리 시스템.
PCT/KR2018/016106 2018-12-18 2018-12-18 Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법 WO2020130170A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180163719A KR102351853B1 (ko) 2018-12-18 2018-12-18 Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법
KR10-2018-0163719 2018-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020130170A1 true WO2020130170A1 (ko) 2020-06-25

Family

ID=71101316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/016106 WO2020130170A1 (ko) 2018-12-18 2018-12-18 Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102351853B1 (ko)
WO (1) WO2020130170A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220042568A (ko) * 2020-09-28 2022-04-05 한국전자기술연구원 5g 네트워크 기반의 opc ua를 활용한 레거시 장치의 고도화 운용 방법
KR20220093476A (ko) * 2020-12-28 2022-07-05 한국전자기술연구원 Opc ua 기반 웹 서버를 이용한 실시간 모니터링 시스템 운용 방법
KR102597124B1 (ko) * 2021-01-06 2023-11-02 주식회사 소프트그라운드 산업용 증강현실 콘텐츠 저작 시스템 및 이를 포함한 작업 가이드 플랫폼
CN115729164B (zh) * 2022-11-08 2023-09-15 中国长江三峡集团有限公司 一种工业通信系统管理方法、装置及工业通信系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170147022A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Energy operations across domains
US20170277173A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Nebbiolo Technologies, Inc. Fog Computing Facilitated Flexible Factory
US20180061269A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-01 Honeywell International Inc. Control and safety system maintenance training simulator
US20180309831A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Internet of things pub-sub data publisher
KR20180116793A (ko) * 2017-04-18 2018-10-26 엘에스산전 주식회사 Cim 및 opc-ua 기반 데이터 상호 호환 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170147022A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-25 Rockwell Automation Technologies, Inc. Energy operations across domains
US20170277173A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Nebbiolo Technologies, Inc. Fog Computing Facilitated Flexible Factory
US20180061269A1 (en) * 2016-09-01 2018-03-01 Honeywell International Inc. Control and safety system maintenance training simulator
KR20180116793A (ko) * 2017-04-18 2018-10-26 엘에스산전 주식회사 Cim 및 opc-ua 기반 데이터 상호 호환 방법
US20180309831A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Microsoft Technology Licensing, Llc Internet of things pub-sub data publisher

Also Published As

Publication number Publication date
KR102351853B1 (ko) 2022-01-18
KR20200075248A (ko) 2020-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020130170A1 (ko) Opc ua 발행/구독 모델 기반 부품 제조 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법
US6522654B1 (en) Method for hosting the internet protocol suite on the IEEE-1394 high speed serial bus
WO2003088620A1 (en) Method for a control system over ethernet and ip networks
WO2020111309A1 (ko) 오토메이션엠엘기반의 오피씨유에이환경구축을 위한 데이터파싱 및 구성방법
WO2021095936A1 (ko) 오피씨 유에이 서버를 이용한 오피씨 유에이 발행자 게이트웨이 구성 방법
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN and SDLC Local Acknowledgment Commands
Cisco STUN Commands
Cisco STUN Commands
Cisco Serial Tunnel and Block Serial Tunnel Commands
Cisco Serial Tunnel and Block Serial Tunnel Commands

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18943375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18943375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1