KR101516353B1 - 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시뮬레이터에 관한 것으로서, 특히 센서의 기능을 대신할 수 있는 신호가 저장된 신호 데이타베이스에서 특정한 값을 선택하여 콘트롤러에 전달하고, 콘트롤러에서 생성된 출력신호를 전달받아 현장에서 운전 전에 장치의 동작을 시험하여 안전하게 선이 연결되었고 정상적인 동작이 되는지를 확인한 후 정상운전을 검증할 수 있는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터에 관한 것이다.
종래의 시뮬레이터는 실측된 값을 입력하여 가상의 모의실험을 수행함으로써 제한된 결과만을 도출하였으나, 이를 개선하기 위해 본 발명은 구동장치를 제어하는 콘트롤러에 특정한 신호를 입력하는 시뮬레이터와, 상기 시뮬레이터에 동작을 위한 파형신호를 생성하여 전달하는 컴퓨터를 포함하여 구성되되, 상기 컴퓨터는 데이타 해석을 통해 구축된 신호 데이타베이스 중에서 선택한 데이타에 해당하는 파형으로 이루어지며 압력값과 수위값이 포함된 입력신호를 생성하며, 상기 시뮬레이터는 컴퓨터에서 전달된 입력신호를 전달받아 전류값과 전압값으로 이루어진 입력값을 생성하고, 상기 콘트롤러는 시뮬레이터에서 전달된 입력값을 통해 수충격설비로 이루어지는 구동장치를 제어하기 위한 제어신호를 발생하고, 상기 제어신호에 의해 구동장치에서 발생하는 출력신호에 대응하는 조절값을 생성하여 시뮬레이터에 다시 전달하면, 상기 시뮬레이터(20)에서는 조절값이 입력값과 동일하도록 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터를 제안한다.
따라서, 본 발명에 의한 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터는 가상의 신호를 데이타베이스에서 선택하여 사용하는 방식이므로 장치의 동작여부를 확인하는 단계에서 운전 검증에 모든 장치를 동작시키지 않아도 되며, 위험이나 비용이 많이 소요되는 시운전을 대체하여 정확한 운전을 검증할 수 있는 효과가 있다. 또한, 실제 현장에서 나타나는 값을 미리 데이타베이스화 하여 선택입력하여 장치의 운영을 검증할 수 있고, 특히 압력 및 수위신호를 다양하게 변화시켜가면서 고장이나 오동작에 대해 예측이 가능하므로 안전성이 확보와 동시에 정밀한 테스트를 수행할 수 있는 다른 효과가 있다.

Description

신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터{Simulator base on the signal database}

본 발명은 시뮬레이터에 관한 것으로서, 특히 센서의 기능을 대신할 수 있는 신호가 저장된 신호 데이타베이스에서 특정한 값을 선택하거나 특정 조건의 값을 발생하여 콘트롤러에 전달하고, 콘트롤러에서 생성된 출력신호를 전달받아 현장에서 운전 전에 장치의 동작을 시험하여 안전하고 정상적인 동작이 되는지를 확인한 후 정상운전을 검증할 수 있는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 자동제어에서 가장 중요한 것은 제어부에서 측정된 입력부의 신호를 처리하여 구동장치를 조절하고, 구동장치의 신호를 피드백 제어하여 미리 설정된 목표값에 도달하도록 제어하는 것이다.

그러나, 입력부의 신호는 실제 운전이 되기 전까지는 정확한 신호를 확보하기 어렵고 다양한 신호에 따라 적절한 대응이 어렵다. 특히, 실제 운전시 독성이 있는 물질을 다루거나, 장치의 오동작시 큰 사고가 유발될 수 있는 경우에는 실제 구동하기 전에 미리 정확한 시운전이 되어야 한다.

한편, 특허등록 제10-1197040호(피시험장치 모의용 기상－부하 시뮬레이터)(이하, 선행발명1)은 실측된 기상정보(온도, 일사량, 풍속을 포함함)와 부하정보(전력, 전압 및 전류를 포함함)를 일정 주기(T)로 샘플링하고 상기 샘플링된 정보를 시험 시뮬레이터(풍력 시뮬레이터, 태양전지 시뮬레이터, 부하 시뮬레이터 및 EMS를 포함함)로 출력하는 신호처리 프로세서를 포함하여 구성함으로써, 시험 시뮬레이터에 실제 운영 조건과 동일한 수준의 기상정보와 부하정보를 제공하게 된다.

또한, 특허출원번호 제10-2012-0020706호(차량용 레이더 시뮬레이터)는 레이더의 성능 및 문제점을 사전에 파악하도록 해주는 차량용 레이더 시뮬레이터에 관한 것으로, 신호처리부에서는 시뮬레이션 조건 선택부를 통한 선택 동작에 따라 빔 형성 알고리즘과 각도 계산 알고리즘과 거리-속도 계산 알고리즘을 설정하고, 상기 레이더 시뮬레이션부에서 출력되는 값들을 상기 설정된 알고리즘들에 사용하여 미리 설정된 표적에 대한 탐색 결과를 출력하는 방식이다.

그러나, 위 선행발명1과 선행발명2는 시뮬레이터에 입력되는 값이 실측된 정보에 한정되고, 별도의 데이타베이스가 구축되지 않으므로 반복적으로 복수의 입력값을 사용하는 경우, 각각을 다시 실측해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 센서의 기능을 대신할 수 있는 신호가 저장된 신호 데이타베이스에서 특정한 값을 선택하거나 특정 조건의 값을 발생하여 콘트롤러에 전달하고, 콘트롤러에서 생성된 출력신호를 전달받아 현장에서 운전 전에 장치의 동작을 시험하여 안전하고 정상적인 동작이 되는지를 확인한 후 정상운전을 검증할 수 있는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터는 구동장치를 제어하는 콘트롤러에 특정한 신호를 입력하는 시뮬레이터와, 상기 시뮬레이터에 동작을 위한 파형신호를 생성하여 전달하는 컴퓨터를 포함하여 구성되되, 상기 컴퓨터는 데이타 해석을 통해 구축된 신호 데이타베이스 중에서 선택한 데이타에 해당하는 파형으로 이루어지며 압력값과 수위값이 포함된 입력신호를 생성하며, 상기 시뮬레이터는 컴퓨터에서 전달된 입력신호를 전달받아 전류값과 전압값으로 이루어진 입력값을 생성하고, 상기 콘트롤러는 시뮬레이터에서 전달된 입력값을 통해 수충격설비로 이루어지는 구동장치를 제어하기 위한 제어신호를 발생하고, 상기 제어신호에 의해 구동장치에서 발생하는 출력신호에 대응하는 조절값을 생성하여 시뮬레이터에 다시 전달하면, 상기 시뮬레이터(20)에서는 조절값이 입력값과 동일하도록 피드백 제어하는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 의한 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터는 가상의 신호를 데이타베이스에서 선택하여 사용하거나 특정 조건의 값을 발생하는 방식이므로 장치의 동작여부를 확인하는 단계에서 운전 검증에 모든 장치를 동작시키지 않아도 되며, 위험이나 비용이 많이 소요되는 시운전을 대체하여 정확한 운전을 검증할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실제 현장에서 나타나는 값을 미리 데이타베이스화 하여 선택입력하거나 특정 조건의 값을 발생하여 장치의 운영을 검증할 수 있고, 특히 압력 및 수위신호를 다양하게 변화시켜가면서 고장이나 오동작에 대해 예측이 가능하므로 안전성이 확보와 동시에 정밀한 테스트를 수행할 수 있는 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터의 동작 구성도,
도 2은 도1의 시뮬레이터에서 교환되는 신호흐름도,
도 3은 실제 현장에서 나타나는 센서값,
도 4는 본 발명에 의한 시뮬레이터의 디스플레이 화면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 구동장치를 제어하는 콘트롤러(30)에 특정한 신호를 입력하는 시뮬레이터(20)와, 상기 시뮬레이터(20)에 동작을 위한 파형신호를 생성하여 전달하는 컴퓨터(10)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 시뮬레이터(20)는 별도의 독립전원인 에스엠피에스(SMPS)에서 전원을 전달받아 동작하며, 도 4와 같은 디스플레이 화면으로 입력 및 출력 결과를 표시한다.

상기 컴퓨터(10)는 데이타 분석을 통해 구축된 신호 데이타베이스 중에서 선택한 데이타에 해당하는 파형으로 이루어진 입력신호①을 생성하여 시뮬레이터(20)에 전달하게 된다.

이때, 상기 데이타 분석은 구동장치(40)로 수충격설비(41)가 적용된 경우, 설치된 현장의 배관 및 펌프의 압력 및 수위변화에 따라 수충격을 분석하여 이를 데이타베이스로 구축한 것을 의미한다.

상기 컴퓨터(10)는 입력신호를 임의적으로 변동할 수 있도록 메모리장치가 구비된 파형발생기로 대체될 수 있음은 물론이다.

일반적으로 콘트롤러(30)는 구동장치(40)의 내측 또는 외측에 구비된 센서(도면미표시)의 출력신호④를 입력받고, 상기 센서의 출력신호에 대응하는 제어신호를 발생하여 구동장치(40)를 제어하게 되는데, 본 발명은 상기 센서의 신호를 가상의 신호로 대체 발생하여 구동장치(40)의 동작없이 모의실험을 수행하게 된다.

즉, 상기 시뮬레이터(20)는 컴퓨터(10)에서 전달된 입력신호①를 전달받아 전류값과 전압값으로 이루어진 입력값②을 생성하여 콘트롤러(30)에 전달하고, 콘트롤러(30)에서는 상기 시뮬레이터(20)에서 전달된 입력값②을 통해 구동장치(40)를 제어하기 위한 제어신호③를 발생하게 된다.

특히, 본 발명의 콘트롤러(30)에서는 시뮬레이터(20)의 입력값에 대응하는 조절값⑤을 시뮬레이터(20)로 다시 전달하고, 상기 시뮬레이터(20)에서는 조절값⑤이 입력값②과 동일하도록 피드백 제어하게 된다. 이는 콘트롤러(30)가 정상적으로 동작하는 지를 검증하기 위한 것이다.
이때, 본원발명은 구동장치 없이 모의 실험하는 것이므로 출력신호④ 없이 이를 대체하는 콘트롤러(20)의 조절값⑤을 사용하여 시뮬레이션을 수행하게 된다. 즉, 콘트롤러(20)에서는 구동장치(40)의 동작을 제어할 때 특정한 출력값(출력신호)을 예상하여 제어신호를 발생하게 되는 것이므로, 상기 제어신호에 의해 예상되는 구동장치(40)의 출력값이 바로 조절값⑤이 된다.

또한, 상기 시뮬레이터(20)의 검증신호⑥는 다시 컴퓨터(10)로 전달되어 관리자가 실시간으로 현재상태를 파악할 수 있게 한다.

수충격설비(42)에 본 발명을 적용한 경우, 본 발명의 시뮬레이터(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 콘트롤러(30)를 통해 전달되는 "측정된 압력값(A) 및 측정된 수위값(B)"을 입력받고, 컴퓨터(10)에서 전달되는 "압력값(C) 및 수위값(D)"을 출력할 수 있도록 복수의 입출력신호 포트를 구비한다.

한편, 본 발명의 일 실시예로, 상기 입력신호①는 압력값 및 수위값이 포함하여 이루어지고, 상기 구동장치(40)는 수충격설비(41)로 구현되며, 상기 콘트롤러(30)에서는 압력값 및 수위값에 따라 수충격을 방지할 수 있도록 수충격설비(41)에 구비된 펌프(도면미표시)의 동작을 제어하도록 구성할 수 있다. 발명의 시뮬레이터에 의해 안정적으로 동작하는 상태는 도 3에 도시된 바와 같이 시뮬레이터(20)의 실제 현장의 운전화면에서 센서 출력값의 파형에 의해 확인이 가능하다. 좌측상단의 화면은 입력된 압력신호의 파형이고, 좌측하단은 검출된 검출된 압력신호의 파형이며, 우측상단은 입력된 수위신호의 파형이고, 우측하단은 검출된 수위신호의 파형이다.

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또한, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 입력신호①는 압력값 및 온도값을 포함하여 이루어지고, 상기 구동장치(40)는 가스설비(42)로 구현되며, 상기 콘트롤러(30)에서는 압력신호 및 온도신호에 따라 가스설비(42)의 안전장치를 작동시키도록 구성할 수 있다.

이외에, 상기 입력신호①는 다양한 센서의 출력신호를 대체하는 방식으로 구현하는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의한 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터(20)는 미리 데이타베이스에 저장된 데이타(신호값)를 컴퓨터(10) 또는 파형발생기(11)를 통해 선택적으로 시뮬레이터(20)에 전달하고, 시뮬레이터(20)를 통해 콘트롤러(30)에 가상의 데이타를 전달하여, 실제 구동장치(40)가 동작하기 이전이라도 다양한 시운전을 실행할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 데이타베이스에 구축된 데이타의 업데이트를 통해 다양한 구동장치(예를 들어, 수충격설비, 가스설비 등)에 대해 모두 적용할 수 있으므로, 적용대상이 가변적인 다목적 시뮬레이터(20)로 확장가능하다.

1 : 에스엠피에스(SMPS)
10: 컴퓨터 11: 파형발생기
20: 시뮬레이터 30: 콘트롤러
40: 구동장치 41: 수충격설비
42: 가스설비

Claims (5)

1. 구동장치를 제어하는 콘트롤러에 특정한 신호를 입력하는 시뮬레이터와, 상기 시뮬레이터에 동작을 위한 파형신호를 생성하여 전달하는 컴퓨터를 포함하여 구성되되,
   상기 컴퓨터(10)는 데이타 해석을 통해 구축된 신호 데이타베이스 중에서 선택한 데이타에 해당하는 파형으로 이루어지며 압력값과 수위값이 포함된 입력신호를 생성하며,
   상기 시뮬레이터(20)는 컴퓨터(10)에서 전달된 입력신호를 전달받아 전류값과 전압값으로 이루어진 입력값을 생성하고,
   상기 콘트롤러(30)는 시뮬레이터(20)에서 전달된 입력값을 통해 수충격설비(41)로 이루어지는 구동장치(40)를 제어하기 위한 제어신호를 발생하고, 상기 제어신호에 의해 구동장치(40)에서 발생하는 출력신호에 대응하는 조절값을 생성하여 시뮬레이터(20)에 다시 전달하면,
   상기 시뮬레이터(20)에서는 조절값이 입력값과 동일하도록 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 시뮬레이터(20)는 현재 작동상태를 표시할 수 있도록 액정 디스플레이가 구비된 것을 특징으로 하는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 컴퓨터(10)는 입력신호를 임의적으로 변동할 수 있도록 메모리장치가 구비된 파형발생기(11)로 대체되는 것을 특징으로 하는 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터.
   
4. 삭제
5. 삭제

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