KR100843105B1 - 컴퓨터 기반 제어기, 제어 시스템, 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

컴퓨터 기반 제어기, 제어 시스템, 및 제어 방법이 개시된다. 컴퓨터 기반 제어기는 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 제어기로서, 컴퓨터 통신부, 저장부, 제어부, 및 외부 장치 통신부를 포함한다. 컴퓨터 통신부는 컴퓨터와 통신을 수행하고, 외부 장치 통신부는 외부 장치와 통신하며, 저장부는 전송받은 레시피 스텝을 저장하기 위한 버퍼를 복수개 가진다. 제어부는 소정의 버퍼에 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하고, 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하며, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 과정을 반복한다. 복수의 버퍼를 이용하여 레시피 스텝의 전송과 실행을 동시에 실행할 수 있으므로, 정밀한 시간 제어가 가능하면서도, 대용량의 저장 공간을 필요로 하지 않고 빠르게 프로세스 제어를 수행할 수 있게 된다.
컴퓨터, 레시피, 버퍼, 제어

Description

컴퓨터 기반 제어기, 제어 시스템, 및 제어 방법{computer based controller, control system, and controlling method}
도 1은 종래의 컴퓨터 기반 제어 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터 기반 제어 시스템의 일 실시예를 도시한 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨터 기반 제어 방법의 일 실시예를 수행하기 위한 개략적인 흐름도.
도 4는 도 3의 대기중인 버퍼에 레시피의 다음 스텝을 저장하는 단계를 더욱 상세히 도시한 흐름도.
본 발명은 컴퓨터 기반의 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 컴퓨터로부터 레시피(Recipe)를 전송받아 외부 장치를 제어하는 제어기, 제어 시스템, 및 제어 방법에 관한 것이다.
외부 장치의 제어를 통해 복잡한 프로세스를 진행하기 위해서는 복잡한 시퀀스와 다양한 형태의 감시 및 데이터 수집 분석과 같은 기능이 요구된다. 이러한 기 능들은 분산 처리 형태로 다양한 데이터베이스들과 연결되어 처리되게 되는데, 이를 구현하기 위해서 컴퓨터 기반의 제어 시스템이 많이 활용되고 있다.
일반적으로, 컴퓨터 기반의 제어 시스템은 프로세스 시퀀스를 컴퓨터에서 직접 진행하도록 구현되거나, 컴퓨터 하부에 시퀀스 진행을 위한 클라이언트 시스템을 두고 클라이언트 시스템에 레시피를 다운로드하여 클라이언트 시스템이 진행하도록 구현된다.
그러나, 이와 같은 종래의 구현 방식들은 모두 나름대로의 문제점을 가지고 있다. 먼저, 컴퓨터에서 프로세스 제어를 직접 진행하는 방식은 시퀀스 진행 시간에 대한 정밀한 시간 기반의 시퀀스 진행이 보장되지 않는 문제점이 있다.
또한, 하부 클라이언트 시스템에 레시피를 다운로드하여 제어를 진행하는 방식은 하부 클라이언트 시스템을 정밀한 시간 기반의 시퀀스 진행이 가능한 시스템으로 구성할 수 있으나, 레시피 다운로드를 위해 많은 시간이 소요되고, 하부 클라이언트 시스템에 레시피 저장을 위한 대용량의 저장 공간을 확보해야 되는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 컴퓨터 기반 제어 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에는 하부 클라이언트 시스템에 레시피를 다운로드하여 프로세스 제어를 수행하는 시스템이 도시되어 있다.
도 1에서 제어기(10)는 컴퓨터(20), 및 제어 대상인 외부 장치(30)와 연결되어 있다. 제어기(10)는 컴퓨터(20)와 통신하기 위한 컴퓨터 통신부(11), 외부 장치(30)와 통신하기 위한 외부 장치 통신부(13), 컴퓨터(20)로부터 전송받은 레시피 를 저장하는 버퍼(14), 및 전송받은 레시피에 따라 외부 장치를 제어하는 제어부(12)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래의 제어 시스템에서, 프로세스 스텝을 다운로드 받아 진행하는 과정을 개별적으로 반복하여 실시하는 경우, 컴퓨터(20)에서 제어기(10)로의 레시피 다운로드 진행 과정에서 프로세스 스텝간 프로세스 타임이 의도한 시간보다 늘어나거나 프로세스 스텝간 시간 지연이 발생하게 된다.
또한, 프로세스 타임이 늘어나는 것을 방지하기 위해 제어기(10)로 프로세스 스텝 전체를 다운로드하게 될 경우 레시피에 따라 제어기에서 대용량의 저장 공간이 필요하게 되어 시스템 구성이 불가능하거나 대용량 저장 공간으로 인해 많은 비용이 소요되게 된다. 또한, 공정 스텝 전체를 다운로드하기 위한 추가 타임 손실이 발생하게 되어 수율(throughput)이 감소한다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정밀한 시간 제어가 가능하면서도, 대용량의 저장 공간을 필요로 하지 않고 빠르게 프로세스 제어를 수행할 수 있는 컴퓨터 기반 제어기, 제어 시스템, 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 컴퓨터 기반 제어기는 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 제어기로서, 컴퓨터 통신부, 저장부, 제어부, 및 외부 장치 통 신부를 포함한다.
컴퓨터 통신부는 컴퓨터와 통신을 수행하고, 외부 장치 통신부는 외부 장치와 통신하며, 저장부는 전송받은 레시피 스텝을 저장하기 위한 버퍼를 복수개 가진다.
제어부는 소정의 버퍼에 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하고, 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하며, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 과정을 반복한다.
복수의 버퍼를 이용하여 레시피 스텝의 전송과 실행을 동시에 실행할 수 있으므로, 정밀한 시간 제어가 가능하면서도, 대용량의 저장 공간을 필요로 하지 않고 빠르게 프로세서 제어를 수행할 수 있게 된다.
제어부는 컴퓨터로 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝의 전송을 요청하여 전송받아 저장할 수 있고, 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝의 전송 요청 시 실행 중인 스텝의 정보를 전송할 수 있으며, 레시피 스텝을 저장하기 전에 소정의 버퍼의 내용을 삭제할 수 있다.
아울러, 상기 제어 장치와 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 저장하는 컴퓨터를 포함하는 제어 시스템과 상기 제어 장치를 방법의 형태로 구현한 발명이 개시된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 컴퓨터 기반 제어 시스템의 일 실시예를 도시한 개략 적인 블록도이다.
도 2에서 제어기(100)는 컴퓨터(200), 및 외부 장치(300)와 연결되어 있고, 컴퓨터 통신부(110), 제어부(120), 외부 장치 통신부(130), 및 저장부(140)를 포함하고 있다.
컴퓨터(200)는 개인용 컴퓨터(PC)로 구현될 수 있으며, 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 저장하기 위한 저장부(미도시), 레시피를 부분적으로 다운로드할 수 있는 소프트웨어(210)와 제어기(100)와 통신하기 위한 통신 시스템(220)을 포함한다.
제어기(100)는 컴퓨터(200)로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 저장부(140)의 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치(300)를 제어하는데, 제어기(100)로는 프로그램 가능 로직 제어기(programmable logic controller)가 사용될 수 있다.
프로그램 가능 로직 제어기란 기존의 각종 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 마이크로프로세서를 이용한 프로그램으로 제어될 수 있게 통합시킨 장치를 말한다. NEMA에서는 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통한 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고, 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 전자 장치라고 정의하고 있다.
시퀀스 제어는 물론 산술 연산, 논리 연산, 함수 연산, 함수 연산, 조절 연산 및 데이터 처리를 수행하고, 기존의 릴레이에 비해 제어 기능의 신뢰성이 뛰어 나고, 제어 내용을 손쉽게 수정 및 변경 할 수 있으며, 복잡한 제어 기능을 수행할 수 있다. 공정 제어 기기를 비롯한 각종 자동화 시스템에 폭넓게 사용되며, 특히 컴퓨터와 통신이 가능해 컴퓨터 통합 생산(CIM) 구축에 있어서도 필수 요소가 된다.
제어기(100)는 컴퓨터 통신부(110), 제어부(120), 외부 장치 통신부(130), 및 저장부(140)를 포함하는데, 컴퓨터 통신부(110)는 컴퓨터(200)와 통신을 수행하고, 외부 장치 통신부(130)는 외부 장치(300)와 통신한다.
저장부(140)는 레시피 스텝을 저장하기 위한 2개 이상의 버퍼를 가진다. 버퍼가 2개인 경우에는 레시피 스텝의 저장과 삭제를 교대로 계속적으로 수행하여야 하기 때문에 레시피 스텝의 저장과 실행에 요구되는 시간 사이에 적절한 조정이 필요하지만, 버퍼가 3개 이상인 경우 이러한 제한이 완화될 수 있다.
제어부(120)는 소정의 버퍼에 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하고, 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하며, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 과정을 반복한다.
레시피의 첫번째 스텝이 저장될 버퍼는 제어부(120)에 미리 설정된 기준에 의해 선택될 수 있다. 두번째 이후의 레시피 스텝이 저장될 버퍼에 대해서는, 저장부(140)의 버퍼가 2개인 경우는 별도의 선택을 요하지 않겠지만, 버퍼가 3개 이상인 경우에는 제어기에 미리 설정된 기준에 따라 대기 중인 버퍼 중에서 선택될 수 있을 것이다.
제어부(120)의 동작을 보다 구체적으로 살펴보면, 우선, 프로세스 시퀀스의 진행이 시작되면 제어부(120)는 컴퓨터(200)로부터 처음 진행하여야 할 레시피 부분을 다운로드하고, 다운로드된 레시피 부분에 대하여 시퀀스를 시작한다.
제어부(120)는 시퀀스가 시작된 상태에서 컴퓨터(200)로부터 두번째 레시피 부분을 다운로드하기 시작하고, 첫번째 레시피에 대한 시퀀스가 종료되기 전에 두번째 레시피의 다운로드를 완료하며, 첫번째 레시피 부분의 진행 완료 후 시간 지연 없이 곧바로 두번째 레시피를 진행한다.
이와 같은 과정을 레시피의 최종 스텝이 실행이 완료될 때까지 진행한다. 이러한 구성에 의하면, 다운로드와 시퀀스 진행을 연속적으로 진행하지 않고 병렬적으로 진행하므로 프로세스의 진행시 시간 손실을 최소화할 수 있게 된다.
제어부(120)는 실행중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하기 위해, 레시피 스텝을 저장하기 전에 소정의 버퍼에 기 저장되었던 내용을 삭제하고, 컴퓨터(200)로 실행 중인 스텝의 정보를 전송하며 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝의 전송을 요청하여 전송받아 저장한다.
레시피는 스텝별로 전송받을 수 있는 형태로 미리 컴퓨터(200)에 저장되어 있으며, 제어부(120)는 자신이 필요한 스텝을 컴퓨터(200)에 요청하여 전송받는다.
레시피 스텝의 전송 요청시, 제어부(120)는 실행 중인 레시피 스텝의 정보를 전송할 수 있으며, 컴퓨터(200)는 전송받은 정보를 기초로 전송할 레시피 스텝을 선택한다.
제어부(120)는 버퍼에 전송받은 레시피 스텝을 저장하기 전에 레시피 스텝이 저장될 버퍼의 내용을 미리 삭제하는데, 이때 레시피 스텝이 저장될 버퍼의 선택은 이미 언급한 바와 같이 제어부(120)에 미리 설정된 기준에 의해 정해질 수 있다.
이와 같이, 복수의 버퍼를 이용하여 레시피 스텝의 전송과 실행을 동시에 병렬적으로 실행할 수 있으므로, 정밀한 시간 제어가 가능하면서도, 대용량의 저장 공간을 필요로 하지 않는 간단한 시스템으로 빠르게 자동 제어를 수행할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 컴퓨터 기반 제어 방법의 일 실시예를 수행하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 3에는 제어기가 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 예가 도시되어 있다.
먼저, 제어기가 소정의 버퍼에 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 저장하고 실행한다(S110). 이때, 버퍼의 선택은 제어기에 미리 설정된 기준에 의해 수행될 수 있는 것은 이미 언급한 바와 같다.
레시피 스텝의 진행 중 진행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝이 존재하는지를 판단하고(S120), 다음 스텝이 존재하는 경우 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 전송받아 저장한다(S130).
대기 중인 소정의 버퍼는, 저장부(140)의 버퍼가 2개인 경우는 별도의 선택을 요하지 않겠지만, 버퍼가 3개 이상인 경우에는 제어기에 미리 설정된 기준에 따라 대기 중인 버퍼 중에서 선택될 수 있다.
이어서, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우(S140) 대기 중인 버 퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행한다(S150).
마지막으로, 단계 (S120) 내지 단계 (S150)를 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지(S160) 반복한다.
도 4는 도 3의 대기중인 버퍼에 레시피의 다음 스텝을 저장하는 단계(S130)를 더욱 상세히 도시한 흐름도이다.
제어기는 먼저, 진행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝이 존재하는 경우 대기중인 소정의 버퍼에 기 저장되었던 내용을 삭제한다(S132). 이어서, 실행 중인 스텝의 정보를 컴퓨터로 전송하고, 실행될 다음 스텝의 전송을 요청한다(S134).
컴퓨터가 전송받은 정보를 기초로 실행될 다음 스텝을 전송하는 경우 대기중인 버퍼에 컴퓨터로부터 전송받은 레시피 스텝을 저장한다(S136).
이와 같이, 복수의 버퍼를 이용하여 레시피 스텝의 전송과 실행을 동시에 병렬적으로 진행할 수 있으므로, 정밀한 시간 제어가 가능하면서도 대용량의 저장 공간을 필요로 하지 않는 시스템으로 빠르게 자동 제어를 수행할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 하부 클라이언트 시스템이 컴퓨터로부터 레시피를 부분적으로 다운로드하여 실행함으로써 하부 클라이언트 시스템의 메모리 사용량을 감소시킬 수 있고, 클라이언트 시스템의 구성시 메모리 제약 사항을 완화시키고, 메모리의 사용 효율을 높일 수 있게 된다.
또한, 프로세스 시퀀스 진행시 레시피 다운로드에 소모되는 시간을 최소화할 수 있게 된다. 이때, 실제 다운로드에 소모되는 시간은 첫번째 실행해야할 레시피 의 다운로드 시간에 불과하게 된다.
또한, 소규모의 클라이언트 시스템의 구성으로 컴퓨터에서 직접 제어를 수행하는 경우에 비해 정밀한 공정 시간의 제어가 가능해 진다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 제어기로서,
    상기 컴퓨터와 통신을 수행하는 컴퓨터 통신부;
    상기 레시피 스텝을 저장하기 위한 버퍼를 복수개 가지는 저장부;
    소정의 버퍼에 상기 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하고, 상기 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하고, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 상기 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 과정을 반복하는 제어부; 및
    상기 외부 장치와 통신하는 외부 장치 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 컴퓨터로 상기 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝의 전송을 요청하여 전송받아 저장하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝의 전송 요청 시 실 행 중인 스텝의 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 레시피 스텝을 저장하기 전에 상기 소정의 버퍼의 내용을 삭제하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어기.
  5. 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 자동 제어 시스템으로서,
    상기 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 저장하는 컴퓨터;
    소정의 버퍼에 상기 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하고, 상기 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하고, 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 상기 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 과정을 반복하는 제어기; 및
    상기 프로그램 가능 제어기의 제어에 따라 제어되는 외부 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어 시스템.
  6. 컴퓨터로부터 복수의 스텝으로 이루어진 레시피를 전송받아 버퍼에 저장하고 실행하여 외부 장치를 제어하는 제어 방법으로서,
    (1) 소정의 버퍼에 상기 레시피의 첫번째 스텝을 전송받아 실행하는 단계;
    (2) 실행 대기 중인 소정의 버퍼에 실행 중인 레시피 스텝의 다음 스텝을 저장하는 단계;
    (3) 실행 중인 레시피 스텝의 실행이 완료되는 경우 상기 대기 중인 버퍼에 저장된 레시피 스텝을 실행하는 단계; 및
    (4) 상기 레시피의 모든 스텝의 실행이 완료될 때까지 상기 단계 (2) 내지 (3)를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (2)단계의 다음 스텝의 저장은 상기 컴퓨터로 상기 다음 스텝의 전송을 요청하여 전송받아 저장하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 다음 스텝의 전송 요청시 실행 중인 스텝의 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    레시피 스텝을 저장하기 전에 상기 소정의 버퍼의 내용을 삭제하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 기반 제어 방법.
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