KR101289746B1 - 유리식각 장비의 ｐｌｃ 연동 통합 정보화 시스템 - Google Patents

유리식각 장비의 ｐｌｃ 연동 통합 정보화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정보화 전산 시스템(Bar-code Program)과 Slimming 장비(Etcher)를 PLC로 연동하여 장비를 가동시키는 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은, 바-코드 프로그램이 탑재된 정보화 서버와, 바-코드 스캐너 및 바-코드 프린터가 연결된 컴퓨터들이 이더넷을 통해 상기 정보화 서버로 연결되어 구성된 바-코드 시스템; 터치 스크린; 유리식각 설비; 및 상기 터치 스크린과 연결되고, 상기 정보화 서버와 직렬통신방식으로 연결되며, 상기 유리식각 설비와 입출력 모듈을 통해 연결되어 동작 상태와 생산현황을 상기 터치 스크린에 표출하고, 상기 유리식각 설비를 제어하여 공정을 컨트롤하는 PLC로 구성된다. 본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템은 유리식각(Slimming) 장비(Etcher)가 구비된 생산현장에서 정보화 전산 시스템(Bar-code Program)과 PLC를 연동하여 장비별 공정 진행 상황을 세부적으로 알 수 있고, 이상 발생시 사고 예방의 인터록(Interlock) 프로그램이 적용되어 바-코드 프로그램에 입력된 로 데이터(Raw Data)를 PLC에서 인식하여 설정된 값이 아닐 경우 장비의 가동을 조정함으로써 실시간 장비 상태 확인 및 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

유리식각 장비의 ＰＬＣ 연동 통합 정보화 시스템{PLC INTERWORKING INTEGRATED INFORMATION SYSTEM FOR ETCHER}
본 발명은 공장 자동화(FA) 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정보화 전산 시스템(Bar-code Program)과 Slimming 장비(Etcher)를 PLC로 연동하여 장비를 가동시키는 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 생산현장에 설치된 정보화 전산 시스템(Bar-code Program)은 내부 네트워크를 구축하여 수주관리, 생산 및 생산관리, 자재 관리, 품질 검사 및 품질 관리, 출하 관리 등 제품의 입고부터 출하까지 전 공정을 한번에 관리할 수 있는 통합 프로그램이다. 또한 생산 및 품질 공정에서는 제품의 정보와, 공정이 진행되는 내용을 자세(Detail)하게 정리하는 시트(Sheet)가 있다.
한편, PLC(Programmable Logic Controller)란 자동제어반 내의 계전기(Relay), 타이머(Timer), 카운터(Counter) 등의 기능을 LSI, 트랜지스터(Transistor) 등의 반도체 소자로 대체하여, 기존의 시퀀스 제어 기능에 수치연산 기능을 추가하여 프로그램을 제어할 수 있도록 구성한 제어장치이다. 미국전기공업회규격(NEMA)의 PLC 정의에 따르면, 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통해 Logic, Sequencing, Timing, Counting, Operating 등의 특수기능을 수행할 수 있는 프로그램이 가능한 메모리를 사용하여 많은 종류의 기계나 프로세서를 제어할 수 있도록 구성된 디지털 동작의 전자장치로 설명하고 있다. 이러한 PLC를 이용하면 설계도 간단하고, 판넬(Panel) 제작도 쉬우며, 추후 회로 수정작업 및 증설 작업도 쉽게 할 수 있다.
그런데 유리식각(Slimming) 장비(Etcher)가 구비된 종래의 생산현장에서는 바-코드 프로그램(Bar-code Program)과 PLC가 적용되지 못하고 있거나 각각 분리된 상태로 운용되어 생산 프로세스가 비효율적인 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 유리식각(Slimming) 장비(Etcher)가 구비된 생산현장에서 바-코드 프로그램(Bar-code Program)과 PLC를 연동하여 장비별 공정 진행 상황을 세부적으로 알 수 있고, 이상 발생시 사고 예방의 인터록(Interlock) 프로그램이 적용되어 바-코드 프로그램에 입력된 로 데이터(Raw Data)를 PLC에서 인식하여 설정된 값이 아닐 경우 장비의 가동을 조정함으로써 실시간 장비 상태 확인 및 사고를 예방할 수 있는 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 시스템은, 바-코드 프로그램이 탑재된 정보화 서버와, 바-코드 스캐너 및 바-코드 프린터가 연결된 컴퓨터들이 이더넷을 통해 상기 정보화 서버로 연결되어 구성된 바-코드 시스템; 터치 스크린; 유리식각 설비; 및 상기 터치 스크린과 연결되고, 상기 정보화 서버와 직렬통신방식으로 연결되며, 상기 유리식각 설비와 입출력 모듈을 통해 연결되어 동작 상태와 생산현황을 상기 터치 스크린에 표출하고, 상기 유리식각 설비를 제어하여 공정을 컨트롤하는 PLC를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 PLC는 시퀀스 제어 프로그램에 따라 전체 동작을 제어하는 CPU모듈과, 각각 어드레스를 부여받아 입출력을 수행하는 다수의 입출력모듈과, 상기 정보화 서버와 직렬 통신방식으로 연결되어 상기 CPU모듈과 상기 정보화 서버 사이에 통신을 처리하는 통신모듈로 구성되고, 상기 통신모듈은 통신 설정화면을 통해 DATA BIT - 8 BIT; Parity BIT - NONE; OddEven Party, Odd; Stop BIT - 1 BIT; 속도 19200bps로 설정하여 무수순 프로토콜이나 쌍방향 프로토콜에 따라 데이터를 송수신하는 것이다.
또한 상기 바-코드 시스템과 상기 PLC는 에칭 레이트(E/R) 및 시간 입력등의 정보를 바-코드 프로그램과 장비에 잘못 입력할 경우에 제품의 오버 에칭(Over Etching) 사고를 방지하고, 에칭 레이트(E/R) 상승폭 비교 및 다음 시간 자동계산 등으로 설정된 범위가 벗어날 경우 경보(ALARM)를 발생시키면서 자동(AUTO)공정을 진행할 수 없도록 프로그램 인터록(Program Interlock)을 적용한 것이고, 상기 터치 스크린은 장비 챔버 내부의 지그 위치 및 센서 온/오프 상태와, 압력, 유량, 펌프 동작 상태 등의 정보를 실시간으로 표시할 수 있고, 장비에 투입되는 제품의 수량 및 해당 장비의 일일(Daily) 생산현황과 배치(Batch) 현황을 표출하는 것이다.
본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템은 유리식각(Slimming) 장비(Etcher)가 구비된 생산현장에서 정보화 전산 시스템(Bar-code Program)과 PLC를 연동하여 장비별 공정 진행 상황을 세부적으로 알 수 있고, 이상 발생시 사고 예방의 인터록(Interlock) 프로그램이 적용되어 바-코드 프로그램에 입력된 로 데이터(Raw Data)를 PLC에서 인식하여 설정된 값이 아닐 경우 장비의 가동을 조정함으로써 실시간 장비 상태 확인 및 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템의 전체 구성을 도시한 구성 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템의 동작 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 데이터 통신 설정화면의 예,
도 4는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 터치스크린 화면의 예,
도 5는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 터치스크린 화면의 다른 예,
도 6a,6b는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 무수순 통신 프로토콜의 송수신 절차를 도시한 예,
도 7a,7b는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 쌍방향 통신 프로토콜의 송수신 절차를 도시한 예이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템의 전체 구성을 도시한 구성 블럭도이다.
본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 바-코드 프로그램이 탑재된 정보화 서버(111)와, 바-코드 스캐너(112a) 및 바-코드 프린터(112b)가 연결된 컴퓨터들(112,113,114)이 이더넷을 통해 정보화 서버(111)로 연결되어 구성된 바-코드 시스템(110)과, 터치 스크린(130)과, 유리식각 설비(140)와, 터치 스크린(130)과 연결되고 정보화 서버(111)와 직렬통신방식으로 연결되며, 유리식각 설비(140)와 입출력 모듈을 통해 연결되어 동작 상태와 생산현황을 터치 스크린(130)에 표출하고, 유리식각 설비(140)를 제어하여 공정을 컨트롤하는 PLC(120)로 구성된다. 즉, 바 코드 시스템(110)과 모듈형 PLC 시스템(120)이 직렬통신방식으로 연결되어 있고, 모듈형 PLC 시스템(120)에는 터치 스크린(130)이 연결되어 있으며, 모듈형 PLC 시스템(120)이 유리식각 설비(140)를 컨트롤할 수 있도록 상호 연동되어 있다.
도 1을 참조하면, 바-코드 시스템(110)은 정보화 서버(111)에 이더넷을 통해 생산관리PC(112)와 QC PC(113), 생산PC(114)가 연결되어 구성되고, 생산관리 PC(112)에는 바-코드 스캐너(112a)와 바-코드 프린터(112b)가 연결되어 있다. 그리고 QC PC(113)와 생산 PC(114)에는 바-코드 스캐너(113a,114a,114b)가 연결되어 있다. 이러한 바-코드 시스템(110)은 바-코드 프로그램에 의해 각 PC에 연결된 바-코드 스캐너가 스캔한 바-코드 정보를 입력받아 정보화 서버(111)에 전달하고, 정보화 서버가 전체 생산을 전산 관리할 수 있도록 되어 있다.
모듈형 PLC(120)는 시퀀스 제어 프로그램에 따라 전체 동작을 제어하는 CPU모듈(124)과, 각각 어드레스를 부여받아 입출력을 수행하는 다수의 입출력모듈(126-1,126-2)과, 정보화 서버(111)와 직렬 통신방식으로 연결되어 CPU모듈(124)과 정보화 서버(111) 사이에 통신을 처리하는 통신모듈(122)로 구성되는데, 백보드 형태의 로컬 버스를 통해 통신모듈(122), CPU 모듈(124), I/O모듈(126-1,126-2)이 상호 연결되어 있고, 터치 크스린(130)에 생산현황 등 각종 정보를 표시함과 아울러 터치 스크린(130)의 조작에 따라 유리식각 설비(140)를 제어할 수 있도록 되어 있다.
유리식각 설비(140)는 챔버와, 챔버 내부의 JIG, 각종 센서들을 구비하고 있으며, PLC(120)의 제어에 따라 유리식각공정을 수행한다.
이와 같이 본 발명에 따른 정보화 시스템은 Slimming 장비(Etcher)와 바-코드 시스템(Bar-code Program)이 PLC와 연동할 수 있도록 컴퓨터(Computer), 바-코드 리더기(Bar-code reader), PLC 통신카드(예컨대, QJ71C24N)와 RS-232 Cable을 필요로 한다.
이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 시스템의 동작을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템의 동작 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 데이터 통신 설정화면의 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 터치스크린 화면의 예이고, 도 5는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 터치스크린 화면의 다른 예이다.
도 2를 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 모듈형 PLC(120)에 통신모듈(122)을 설치하고, 통신모듈(122)과 바-코드 시스템의 정보화 서버(111)를 RS-232C 케이블로 연결하여 전체 시스템을 구성한다(S1). 즉, PLC(120)에 별도에 통신카드(QJ71C24N;122)를 설치하고, 컴퓨터(111)와 RS-232 통신 CABLE로 통신카드(QJ71C24N;122)를 연결하고, 별도로 PLC(120)와 터치 스크린(Touch Screen;130)과도 연결한다. 정보화 서버(111)에 설치된 바-코드 프로그램(Bar-code Program)을 이용하여 PLC(120)와 연동하고, RS-232 통신으로 필요 정보에 I/O를 부여하여 DATA를 송/수신한다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같은 설정화면을 통해 통신에 관련된 설정(Setting)을 하고, 연결을 확인한 후 PLC(120)에서 출력할 I/O와 입력할 I/O를 구분하여 적용시켜 바-코드 프로그램(Bar-code Program)과 Data를 송/수신하게 된다(S2). 이러한 정보는 터치 스크린(Touch Screen;130)으로 감시(Monitoring) 및 조작이 가능하다.
도 3을 참조하면, CH1은 RS-232 통신이고, CH2는 RS-485 통신이다. 현재 Bar-Code System(120)과의 통신방식은 RS-232 통신이기 때문에 CH1번을 다음 표 1과 같이 설정한다.
DATA BIT - 8 BIT,
Parity BIT - NONE,
OddEven Party, Odd
Stop BIT - 1 BIT,
속도 19200bps
도 3과 같이 설정을 완료한 후 적용시키면, 통신카드(PLC QJ71C24N;122)의 송신/수신 SD/RD의 램프(LAMP)의 신호가 깜빡이며 통신이 진행된다. 위 설정 중 하나라도 잘못될 경우 송/수신이 되지 않는다. 이때 바-코드 시스템(110)과 PLC(120)간의 송수신 데이터의 예는 다음 표 2와 같다.
내용 번지
장비번호 450
배치번호 451
두께시트 SPEC 470
두께측정 452~460
에칭시트 E.R 475
추가 공정시간 496~498
직전작업 에칭시트 E.R 499
투입수량 425~426
일일 투입합계 427~428
현재 JIG 위치
공정 Process Time
Tank Level
Tank TEMP
분사 압력
분사 유량
제어에 필요한 입출력(I/O)을 선정하여 바-코드 프로그램(Bar-code Program)에 송/수신하는 표 2와 같은 데이터(Data)를 바탕으로 실시간 공정 정보 및 사고 발생 방지 인터락 등의 제어가 가능하고 장비의 생산 물량 현황 파악 및 생산 제품 불량 발생시 저장된 데이터를 토대로 불량 원인 분석도 가능하다.
이어, 에칭 레이트(E/R) 및 시간 입력 등의 정보를 바-코드 프로그램과 장비에 입력을 잘못할 경우 제품 오버 에칭(Over Etching) 사고를 방지하는 프로그램 인터록(Interlock)을 적용하여 입력을 체크하고, 비정상일 경우 에러처리절차를 수행한다(S3~S5).
이어 입력 프로그램에 따라 식각공정을 처리하고, 1차 공정 완료 시 두께 측정 후 PLC(120)로 두께 정보가 전송되어 이전 두께 및 E/R 등의 정보를 이용하여 E/R 상승 폭을 도 5에 도시된 바와 같이 비교 및 다음 시간 자동계산 등으로 설정된 범위가 벗어날 경우 경보(ALARM)를 발생시키고 자동(AUTO) 공정을 진행할 수 없도록 프로그램 인터록(Program Interlock)을 적용한다(S6~S8). 만일 에러가 발생된 경우에는 경보(ALARM) 해제 후, 책임자 또는 관리자의 확인을 받아 공정을 진행할 수 있게 한다. 이와 같이 식각공정 진행 중에는 터치 스크린(130)을 통해 장비 챔버(Chamber) 내부의 지그(JIG) 위치 및 센서 온/오프(SENSOR ON/OFF) 상태와, 압력, 유량, 펌프(Pump) 동작 상태 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있게 한다.
그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 터치 스크린(130)에 생산현황 화면이나 E/R 확인 및 비교화면을 표시하여 장비에 투입되는 제품의 수량 및 해당 장비의 일일(Daily) 생산현황과 배치(Batch) 현황 등을 확인할 수 있게 한다(S9,S10).
도 5를 참조하면, 공정 완료 후 식각비율을 3이라고 가정할 경우, 새로운 공정 시작 시 이전 식각 비율을 6이라고 할 때, 관리자 설정값 이상 차이 날(설정 값 1이라 가정) 경우, 공정 진행 불가(현재 3차이 설정 값 1이상)를 표시하고, 관리자 및 책임자의 승인이 있을 시 공정 진행가능하게 한다. 또한 공정 완료 후 원하는 두께가 나오지 않아 재투입하는 경우, 공정시간 작업자 입력 100초, PLC 계산시간 120초일 경우 위의 경우와 동일하게 설정값 이상 차이가 날 경우 공정 진행 불가를 표시하고, 관리자 및 책임자의 승인이 있을 시 공정을 진행가능하게 한다.
도 6a는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에 사용되는 통신모듈의 무수순 통신 프로토콜의 수신 절차를 도시한 예이고, 도 6b는 송신절차의 예이며, 도 7a는 본 발명에 따른 PLC 연동 통합 정보화 시스템에서 쌍방향 통신 프로토콜의 수신 절차를 도시한 예이고, 7b는 수신절차를 도시한 예이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통신모듈(122)에서 무수순 프로토콜에 의한 데이터 교신이란, 상대 기기와 PLC CPU 간에 사용자 임의의 스테이트먼트 포맷 및 전송 제어 수순으로 임의의 데이터를 송신/수신하기 위한 기능이다. 계측기, 바코드 리더 등 상대 기기의 프로토콜로 데이터를 교신할 필요가 있을 때는 무수순 프로토콜에 의해 데이터를 교신할 수 있다. 데이터의 수신 방법에는 가변 길이의 스테이트먼트를 수신하기 위한 「수신 종료 코드에 의한 수신 방법」과 고정 길이의 스테이트먼트를 수신하기 위한 「수신종료 데이터수에 의한 수신 방법」이 있고, 데이터를 수신하기 위한 수신 종료 코드, 수신 종료 데이터수는 사용자 임의의 설정값으로 변경하여 데이터를 수신할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 쌍방향 프로토콜에 의한 데이터 교신이란, 상대 기기와 PLC CPU 간에 통신모듈의 쌍방향 프로토콜용 스테이트먼트 포맷 및 전송 제어 수순으로 임의의 데이터를 송신/수신하기 위한 기능이다. 쌍방향 프로토콜에 의한 데이터 교신으로 상대 기기로부터 송신된 데이터를 수신하는 방법은, 수신되는 스테이트먼트의 크기가 스테이트먼트 내에 포함되는 「데이터 길이」에 의해 인식하므로, 스테이트먼트 마다 임의의 크기의 스테이트먼트를 상대 기기에서 송신할 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110: 바-코드 시스템 111: 정보화 서버
112: 생산관리 PC 113: QC PC
114: 셍산 PC 120: 모듈형 PLC
122: 통신 모듈 124: CPU 모듈
126-1,126-2: I/O 모듈 130: 터치 스크린
140: 유리식각 설비

Claims (5)

  1. 바-코드 프로그램이 탑재된 정보화 서버와, 바-코드 스캐너 및 바-코드 프린터가 연결된 컴퓨터들이 이더넷을 통해 상기 정보화 서버로 연결되어 구성된 바-코드 시스템;
    터치 스크린;
    유리식각 설비; 및
    상기 터치 스크린과 연결되고, 상기 정보화 서버와 직렬통신방식으로 연결되며, 상기 유리식각 설비와 입출력 모듈을 통해 연결되어 동작 상태와 생산현황을 상기 터치 스크린에 표출하고, 상기 유리식각 설비를 제어하여 공정을 컨트롤하는 PLC를 포함하며,
    상기 PLC는
    시퀀스 제어 프로그램에 따라 전체 동작을 제어하는 CPU모듈과,
    각각 어드레스를 부여받아 입출력을 수행하는 다수의 입출력모듈과,
    상기 정보화 서버와 직렬 통신방식으로 연결되어 상기 CPU모듈과 상기 정보화 서버 사이에 통신을 처리하는 통신모듈로 구성되고,
    상기 통신모듈은
    통신 설정화면을 통해 DATA BIT - 8 BIT; Parity BIT - NONE; OddEven Party, Odd; Stop BIT - 1 BIT; 속도 19200bps로 설정하여 무수순 프로토콜이나 쌍방향 프로토콜에 따라 데이터를 송수신하며,
    상기 바-코드 시스템과 상기 PLC는
    에칭 레이트(E/R) 및 시간 입력의 정보를 바-코드 프로그램과 장비에 잘못 입력할 경우에 제품의 오버 에칭(Over Etching) 사고를 방지하고, 에칭 레이트(E/R) 상승폭 비교 및 다음 시간 자동계산으로 설정된 범위가 벗어날 경우 경보(ALARM)를 발생시키면서 자동(AUTO)공정을 진행할 수 없도록 프로그램 인터록(Program Interlock)을 적용한 것이고,
    상기 터치 스크린은
    장비 챔버 내부의 지그 위치 및 센서 온/오프 상태와, 압력, 유량, 펌프 동작 상태의 정보를 실시간으로 표시할 수 있고, 장비에 투입되는 제품의 수량 및 해당 장비의 일일(Daily) 생산현황과 배치(Batch) 현황을 표출하는 것이며,
    상기 바-코드 시스템은 정보화 서버에 이더넷을 통해 생산관리PC와 품질관리(QC)PC, 생산PC가 연결되고,
    상기 PLC에 통신모듈을 설치하고, 상기 통신모듈과 바-코드 시스템의 정보화 서버를 RS-232C 케이블로 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 유리식각 장비의 PLC 연동 통합 정보화 시스템.
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