KR101203479B1 - 생산설비의 상태정보 수집 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산설비의 상태정보 수집 시스템에 관한 것으로서, 생산설비의 접점에서 계측되는 전압신호를 입력받아 전압신호 그대로 전달하여 출력하는 신호 전달부와 상기 신호 전달부로부터 접점의 전압신호를 입력받아 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 데이터 변환부와 상기 데이터 변환부로부터 디지털 신호를 입력받아 설비의 상태정보를 획득하는 데이터 처리부를 포함함으로써 관리자가 원하는 설비의 상태정보를 해당 설비의 정보제공이 없이도 수집할 수 있다.

Description

생산설비의 상태정보 수집 시스템{STATUS INFORMATION ACQUISITION SYSTEM AT PRODUCTION EQUIPMENT}

본 발명은 생산설비의 상태정보 수집 시스템에 관한 것으로서, 생산현장의 설비의 I/O 접점의 ON/OFF 정보를 제공받아 이를 가공하여 가동시간, 순가동시간, 가공된 제품의 수량정보, 설비의 알람정보 등의 생산현장의 정보를 생성하는 생산설비의 상태정보 수집 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 생산현장의 생산설비는 제조실행시스템에 의해 정보의 전달이 이루어진다.

제조실행시스템은 계획되거나 주문 받은 제품을 최종 제품이 될 때까지 생산 활동을 최적으로 수행하도록 정보를 제공하며, 정확한 실시간 데이터로 공장 활동을 지시하고, 규칙 또는 지식을 제시할 뿐만 아니라, 실시간으로 활동 결과를 보고하여 의사 결정에 도움을 주는 시스템을 의미한다.

생산현장은 제품 특성에 따라 구성하고 있는 공정이 상이하며, 각 공정에서 발생하는 정보도 다양하다. 따라서 생산현장에서 발생하는 다양한 정보(생산량, 불량정보, 설비가동 정보, 설비상태 정보, 작업자 정보, 물류 흐름 및 제어관리 등)를 효율적으로 수집하기 위해서는 생산현장의 특성을 고려하여 각 공정특성에 적합한 데이터수집모듈(Data Acquisition Module)이 필요하다.

또한 생산현장에서 발생되는 다양한 정보를 정확히 수집하기 위해서는 생산현장에서 발생되는 다양한 설비(사람, 기계, 설비, 창고 등)의 정보를 실시간으로 수집할 수 있어야 한다.

이를 구현할 수 있는 도구로서 제조실행시스템(MES; Manufacturing Execution System)이 사용되고 있으며, MES에서 설비에 대한 정보 수집을 위해서는 설비에서 정보를 획득하는 기술이 매우 중요하다. MES에서 데이터를 수집하는 방법은 일반적으로 온라인 네트워크를 통해 실시간으로 데이터를 수집하는 것을 원칙으로 한다.

하지만 생산설비로부터 관리자가 원하는 정보를 네트워크를 통해 수집하기 위해서는 설비에서 해당 정보를 제공하도록 이루어져 있어야 가능하다. 이에 따라 설비 프로그램을 설정함으로써 해당 데이터를 제공받을 수 있는 것이 가능해 졌지만 프로그램 설정 기능이 없는 설비로부터 관리자가 원하는 데이터를 얻기는 불가능하다.

따라서 관리자가 원하는 설비의 상태정보를 해당 설비의 정보제공이 없이도 수집할 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 관리자가 원하는 설비의 상태정보를 해당 설비의 정보제공이 없이도 수집할 수 있는 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 특징에 따른 생산설비의 상태정보 수집 시스템은, 생산설비의 접점에서 계측되는 전압신호를 입력받아 전압신호 그대로 전달하여 출력하는 신호 전달부와 상기 신호 전달부로부터 접점의 전압신호를 입력받아 디지털 신호로 변환시켜 출력하는 데이터 변환부와 상기 데이터 변환부로부터 디지털 신호를 입력받아 설비의 상태정보를 획득하는 데이터 처리부를 포함한다.

상기 생산설비의 상태정보 수집 시스템은, 상기 신호 전달부가 스마트 링크일 수 있다.

상기 생산설비의 상태정보 수집 시스템은, 상기 데이터 변환부가, 여러 개의 접점신호에 대응하는 데이터 세그먼트를 정의함과 아울러 상기 데이터 세그먼트에 맞추어 조합된 여러 개의 접점신호를 일괄적으로 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환 모듈을 구비할 수 있다.

상기 생산설비의 상태정보 수집 시스템은, 상기 데이터 처리부가, 상기 데이터 변환부로부터 디지털 신호로 변환된 접점신호를 전송받는 데이터 통신 모듈, 디지털 신호로 변환된 상기 접점신호로부터 설비의 상태정보를 획득하는 데이터 처리 모듈, 상기 설비의 상태정보를 DB에 저장하는 데이터 저장 모듈 및 설비의 상태정보를 출력하는 데이터 출력 모듈을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 특징에 따른 생산설비의 상태정보 수집방법은, 설비의 접점으로부터 전압신호를 입력받는 단계와 입력된 접점의 전압신호를 전달하는 단계와 전달된 접점의 전압신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와 상기 디지털 신호를 처리하여 상태정보를 획득하는 단계 및 상기 상태정보를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 생산설비의 상태정보 수집 시스템에 따르면, 관리자가 원하는 설비의 상태정보를 해당 설비의 정보제공이 없이도 수집할 수 있는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템을 나타내는 도면.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템이 사용되는 대상 설비의 접접을 나타내는 도면으로서 도2a는 전원 출력단, 도2b는 I/O 카드.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템의 데이터 변환부 및 데이터 처리부를 나타내는 도면.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템을 이용하여 설비의 상태정보를 수집하는 방법을 나타내는 순서도.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템을 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집시스템은 신호 전달부(10)와 데이터 변환부(20)와 데이터 처리부(30)로 이루어진다.

상기 신호 전달부(10)는 설비의 접점 정보를 데이터 변환부(20)에 입력하기 위한 것으로서 설비의 접점을 상기 데이터 변환부(20)에 직접 연결시킴으로써 접점의 신호를 가공하지 않은 상태로 데이터 변환부(20)로 전달한다.

여기에서 설비의 접점은 설비의 제어기로부터 보내지는 신호를 설비에 전달하기 위해 전선이 결선되는 단자를 의미하고 설비의 접점 정보는 예를 들면 0~24V사이의 전압으로 나타난다.

즉 도2b를 참조하면 설비의 I/O 카드의 비상정지(Emergency Stop)의 경우에는 설비가 정상상태인 경우는 X072 단자의 전압이 24V로 출력되지만, 비상정지가 발생되면, X072 단자의 전압이 0V가 된다. 이 때 상기 신호 전달부(10)는 설비의 접점에서 출력되는 0V 내지 24V의 전압을 데이터 변환부(20)로 전달한다.

이 때 신호 전달부(10)는 예를 들면 스마트 링크(SmartLink)를 사용하는 것이 바람직하다. 여기에서 스마트 링크는 커넥터 형태의 기기로서 설비의 접점과 데이터 변환부(20)를 간편하게 연결이 가능하도록 한다.

설비의 접점정보는 설비의 매뉴얼 등을 통해 얻을 수 있고, 이러한 접점정보 중에서 관리자 또는 작업자가 필요로 하는 설비 정보를 한정하여 전달하도록 하는 것이 데이터 변환부(20)의 처리부담 등을 고려할 때 바람직하다.

예를 들어 관리자가 설비의 가동시간, 순가동시간, 수량정보, 알람정보와 같은 설비의 상태정보를 알고자 할 경우 도2a의 전원 출력단의 전원 ON LED 접점(07)의 신호와 I/O 카드의 적색의 플리커 램프 접점(Y60A), 황색의 플리커 램프 접점(Y61A), 녹색의 플리커 램프 접점(Y62B)의 신호를 전달하도록 한다.

이 때 녹색의 플리커 램프는 설비가 가공 중인 상태일 때 점등하도록 되어 있어 녹색의 플리커 램프가 켜진 상태의 시간은 설비의 순가동시간이 된다. 이에 따라 녹색의 플리커 램프에 해당하는 설비의 접점의 전압이 24V로 유지되고 있는 시간을 계산하면 설비의 순가동시간을 알 수 있다.

또한 황색의 플리커 램프는 설비에서 공정이 끝났을 경우 점등되도록 되어 있어 황색의 플리커 램프가 켜지는 상태는 하나의 제품이 생산된 상태가 된다. 이에 따라 황색의 플리커 램프에 해당하는 설비의 접점의 전압이 24V로 출력될 때를 합산하면 제품의 생산수량을 알 수 있다.

또한 적색의 플리커 램프는 설비에서 이상상황이 발생하였을 경우 점등되도록 되어 있어 적색의 플리커 램프가 켜지는 상태는 이상상황이 발생한 상태가 된다. 이에 따라 적색의 플리커 램프에 해당하는 설비의 접점의 전압이 24V로 출력될 때에 이상상황이 발생하였음을 알 수 있다.

상기 데이터 변환부(20)는 신호 전달부(10)로부터 설비의 I/O 접점신호를 전송받아 디지털 신호로 변환하여 후술하는 데이터 처리부(30)로 전송하는 역할을 한다. 여기에서 상기 데이터 변환부(20)는 예를 들면 PCB 인터페이스 모듈 또는 PLC(Programmable Logic Controller)로 구성된다.

도3을 참조하면 데이터 변환부(20)는 상기 신호 전달부(10)로부터 전송받은 설비의 접점신호를 디지털 신호 변환 모듈(23)을 이용하여 디지털 신호로 변환한다. 이 때 설비의 접점신호를 접점신호 저장 모듈(21)을 이용하여 저장한 후 디지털 신호로 변환할 수도 있다.

예를 들어 전원 출력단의 전원 ON LED 접점(07)의 신호와 I/O 카드의 적색의 플리커 램프 접점(Y60A), 녹색의 플리커 램프 접점(Y61A), 황색의 플리커 램프 접점(Y62B)으로부터 전압신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 경우에 대하여 설명한다.

먼저 디지털 신호 변환 모듈(23)은 적색의 플리커 램프, 황색의 플리커 램프, 녹색의 플리커 램프, 전원 ON의 순서로 이루어진 데이터 세그먼트를 정의한다.

다음으로 디지털 신호 변환 모듈(23)은 아무신호가 없는 상태는 0000으로, 전원만이 ON인 상태는 0001로, 전원이 ON인 상태에서 적색의 플리커 램프만 점등된 상태는 1001로, 전원이 ON인 상태에서 황색의 플리커 램프만 점등된 상태는 0101로, 전원이 ON인 상태에서 녹색의 플리커 램프만 점등된 상태는 0011 신호로 변환한다.

상기 디지털 신호로 변환된 설비의 접점신호는 데이터 통신 모듈(25)을 이용하여 RS232C 등의 통신방법으로 데이터 처리부(30)로 전송된다.

상기 데이터 처리부(30)는 디지털 데이터로 변환된 설비의 접점정보를 데이터 변환부(20)로부터 전송받아 처리하여 관리자가 원하는 설비의 정보를 획득한다. 여기에서 데이터 처리부(30)는 예를 들면 PC로 구성된다.

도3을 참조하면 데이터 처리부(30)는 데이터 통신 모듈(31)을 이용하여 데이터 변환부(20)로부터 설비의 접점정보를 전송받아 데이터 처리 모듈(33)을 이용하여 관리자가 원하는 설비의 상태정보로 가공하고 상기 설비의 상태정보를 데이터 저장 모듈(35)을 이용하여 설비 상태정보 저장 DB(40)에 저장하고 데이터 출력 모듈(37)을 이용하여 출력한다.

이를 상세하게 설명하면 데이터 변환부(20)로부터 0001(설비가동)의 신호가 전송되면 상기 데이터 처리 모듈(33)은 타이머를 ON시키고 상기 타이머를 1001(이상상황) 또는 0000(설비정지)의 신호가 전송될 때까지 카운트 한다. 상기 타이머에서 카운트 되는 신호가 설비의 가동시간에 해당하므로 가동시간을 데이터 저장 모듈(35)을 이용하여 저장하고 데이터 출력 모듈(37)을 이용하여 출력한다.

한편 데이터 변환부(20)로부터 0011(가공중)의 신호가 전송되면 상기 데이터 처리 모듈(33)은 타이머를 ON시키고 상기 타이머를 1001(이상상황) 또는 0101(가공완료)의 신호가 전송될 때까지 카운트 한다. 상기 타이머에서 카운트 되는 신호가 설비의 순가동시간(작업중인시간)에 해당하므로 순가동시간을 데이터 저장 모듈(35)을 이용하여 저장하고 데이터 출력 모듈(37)을 이용하여 출력한다.

또한 데이터 변환부(20)로부터 0101(가공완료)의 신호가 전송되면 상기 데이터 처리 모듈(33)은 전송된 신호를 카운트 한다. 상기 카운트 되는 신호가 제품의 생산수량에 해당하므로 생산수량을 데이터 저장 모듈(35)을 이용하여 저장하고 데이터 출력 모듈(37)을 이용하여 출력한다.

또한 데이터 변환부(20)로부터 1001(이상상황)의 신호가 전송되면 상기 데이터 처리 모듈(33)은 전송된 신호에 이상상황 발생시간을 부여하고 이상상황을 데이터 저장 모듈(35)을 이용하여 저장하고 데이터 출력 모듈(37)을 이용하여 출력한다.

다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 생산설비의 상태정보 수집 시스템을 이용하여 설비의 상태정보를 수집하는 방법에 대하여 설명한다.

이하에서는 생산수량에 대한 정보를 설비로부터 직접 얻을 수 없는 경우를 가정하여 생산수량의 상태정보를 수집하는 방법에 대해 설명한다.

신호 전달부(10)에 설비 ON 접접과 황색 플리커 램프 접점의 전압신호가 입력되면 신호 전달부(10)는 상기 전압신호를 그대로 데이터 변환부(20)로 전달한다. 즉 설비 ON 접점(07)과 황색 플리커 램프 접점(Y62A)에 24V가 인되면 상기 24V의 전압신호가 데이터 처리부(30)로 전달된다.

다음으로 데이터 변환부(20)는 설비 ON 접점(07)과 황색 플리커 램프 접점(Y62A)의 전달된 24V의 전압신호를 받아 디지털 신호로 변환하여 데이터 처리부(30)로 송신한다. 즉 1010신호를 데이터 처리부(30)로 전달한다.

다음으로 데이터 처리부(30)는 데이터 변환부(20)로부터 받은 신호를 인식하여 관리자가 원하는 설비의 상태정보를 획득하고 저장한 후 출력한다. 즉 1010신호는 설비에서 가공이 완료되었음을 인식하고 수량 카운트를 1증가시켜 제품의 생산수량을 획득한 후 데이터베이스에 저장하고 출력한다.

상술한 설명에서는 생산수량 정보를 얻는 방법에 한하여 설명하였지만 명세서 전체 내용을 참조하면 이외에도 관리자가 원하는 정보를 설비의 접점정보로부터 얻을 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 설비 10 : 신호 전달부
20 : 데이터 변환부 21 : 접점신호 저장 모듈
23 : 디지털 신호 변환 모듈 25 : 데이터 통신 모듈
30 : 데이터 처리부 31 : 데이터 통신 모듈
33 : 데이터 처리 모듈 35 : 데이터 저장 모듈
37 : 데이터 출력 모듈 40 : 설비 상태 정보 저장 DB

Claims (5)

1. 생산설비의 전원 출력단의 전원 ON LED 접점에서 계측되는 전압신호를 입력받아 전압신호 그대로 전달하여 출력하는 신호 전달부(10);
   상기 신호 전달부(10)로부터 접점의 전압신호를 입력받아 디지털 신호 형태의 설비가동신호 또는 설비정지신호로 변환시켜 출력하는 데이터 변환부(20); 및
   상기 데이터 변환부(20)로부터 상기 설비가동신호를 전송받아 타이머를 ON시키고, 상기 설비정지신호가 전송될 때까지 상기 타이머를 카운트하여 상기 생산설비의 가동시간을 획득하는 데이터 처리부(30)를 포함하는
   생산설비의 상태정보 수집시스템
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호 전달부(10)는 스마트 링크인 것을 특징으로 하는 생산설비의 상태정보 수집시스템
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 변환부(20)는, 여러 개의 접점신호에 대응하는 데이터 세그먼트를 정의함과 아울러 상기 데이터 세그먼트에 맞추어 조합된 여러 개의 접점신호를 일괄적으로 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환 모듈(23)을 구비하는 것을 특징으로 하는 생산설비의 상태정보 수집시스템
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 처리부(30)는, 상기 데이터 변환부(20)로부터 디지털 신호로 변환된 접점신호를 전송받는 데이터 통신 모듈(31), 디지털 신호로 변환된 상기 접점신호로부터 설비의 상태정보를 획득하는 데이터 처리 모듈(33), 상기 설비의 상태정보를 DB에 저장하는 데이터 저장 모듈(35) 및 설비의 상태정보를 출력하는 데이터 출력 모듈(37)을 구비하는 것을 특징으로 하는 생산설비의 상태정보 수집시스템
   
5. 신호 전달부(10)가 생산설비의 전원 출력단의 전원 ON LED 접점으로부터 전압신호를 입력받는 단계;
   상기 신호 전달부(10)가 입력된 접점의 전압신호를 데이터 변환부(20)로 전달하는 단계;
   상기 데이터 변환부(20)가 전달된 접점의 전압신호를 디지털 신호 형태의 설비가동신호 또는 설비정지신호로 변환하는 단계;
   데이터 처리부(30)가 상기 설비가동신호를 전송받아 타이머를 ON시키고, 상기 설비정지신호가 전송될 때까지 상기 타이머를 카운트하여 상기 생산설비의 가동시간을 획득하는 단계; 및
   상기 데이터 처리부(30)가 상기 가동시간과 관련된 상태정보를 출력하는 단계
   를 포함하는 생산설비의 상태정보 수집방법.

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