KR101562002B1 - 산업용 사출 제조라인의 작동정보 측정 및 제어용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업현장 제조라인의 작동에 따른 작동정보들을 원거리에서도 원격으로 통합 측정 및 관리가 이루어질 수 있는 다양한 센서네트워크 요소 기술을 이용해 장소에 관계없이 고정 또는 이동형 형태로 어느 위치에서도 제조라인을 통합 관리할 수 있는 실시간 온도 제어관리방법에 관한 것이다.
제조라인의 실시간 작동정보를 수용하는 I/O 포트 작동정보 수집단계; 상기 작동정보 수집단계에 입력되는 작동정보를 디지털 신호로 전환시키는 작동정보 변환단계; 상기 작동정보 변환단계를 통해 전환된 디지털 신호를 임시 저장하는 저장단계; 상기 저장단계에 저장된 작동정보는 실시간 양방향 무선통신으로 상위 전역노드로 송수신되는 데이터 교환단계; 상기 무선으로 전달되는 데이터 교환단계를 통해 송수신되는 작동정보를 수집하여 임시 저장하는 취합단계; 상기 취합단계를 통해 수집된 정보를 각 제조라인의 데이터 정보로 구별하여 서버로 송수신할 수 있도록 변환하는 분리추출단계; 상기 분리추출단계 통해 추출된 작동정보는 TCP/IP 형태의 네트워크(인터넷 망)로 연결된 상위 서버로 송수신하는 데이터 전송단계; 상기 데이터 전송단계를 통해 이더넷 망을 이용한 TCP/IP 형태의 네트워크로 연결된 모니터링 단말기(PC,스마트기기)를 통해 작동정보를 모니터링 및 제어할 수 있도록 할 것이다.

Description

산업용 사출 제조라인의 작동정보 측정 및 제어용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법{Industrial injection manufacturing line measurement and control of operational information in real-time temperature control using the node management methods}

본 발명은 산업현장 사출 제조라인의 작동에 따른 작동정보들을 원거리에서도 원격으로 통합 측정 및 제어가 이루어질 수 있는 다양한 센서네트워크 요소 기술을 이용한 USN(Ubiqutious Sensor Network)을 기반으로 장소에 관계없이 고정 또는 이동형 형태로 어느 위치에서도 제조라인을 측정제어할 수 있는 실시간 온도 제어관리방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업현장용 사출 제조라인의 종류에 따라서 다양한 형태의 실시간 작동정보가 발생하게 되는데 그 중에서도 특히 열을 이용한 사출 또는 이와 유사한 형태의 작업공정에서 필수적으로 온도에 따라 제품의 완결도가 제품 품질에 많은 영향을 미치게 되므로 이에 대한 작동공정에 따른 온도, 습도, 작동유, 냉각수, 중량 등(이하 "작동정보"로 통칭함)을 실시간으로 별도로 구비된 제어판 또는 별도 관리실에서 이를 작업자가 육안으로 직접 확인을 통한 온도 관리가 이루어지고 있는 실정에 있다.

또한, 이러한 종래 작동정보들을 측정 제어하는 장비의 H/W 측면에서 살펴보면 PLC 방식과 컨버트기를 활용한 방식으로 나눌 수가 있는데, 이런 PLC방식을 활용한 방식은 실시간 데이터들을 수집하는 정보 라인들을 PLC에 연결하고,

상기 PLC방식에서 데이터들을 발췌하여 데이터베이스화 하거나 모니터링 기능만 수행하는 단순한 방식이 이용되게 되고, 이런 컨버트기를 활용한 방식은 근거리의 PC와 설 비간 컨버트기를 다이렉트로 연결하는 방식이 일반적으로 이용하고 있다.

그러나 종래 측정,제어방식의 경우 제조라인 현장기계에 별도로 측정센서 및 기타 측정 관리를 위한 다양한 부품들의 결합을 통해 별도 추가 연결라인을 구축해야 되는 문제점이 있어 제조라인이 큰 곳은 관계가 없지만 작업공간이 협호하거나 장비가 거리가 좁은 경우에는 이러한 제조라인설치가 불가할 수 있는 작업공간에 따른 설치문제점이 발생하고 되고,

게다가, 이러한 열원에 노출된 상태의 작업현장의 경우 사람이 장시간 작업을 하기에는 어려운 문제점이 있어 제조라인으로 부터 멀리 떨어진 곳에 데이터 추출 및 제어하기 위해 한 설 비당 40~100m 길이의 통신 라인을 구축하여야 하기 때문에 여러 대의 경우 배선의 작업공간이 많이 차지하는 번거로운 문제점이 추가로 발생하게 되며,

뿐만 아니라, 제조라인에 이러한 설비를 하더라도 제조라인이 열에 항상 노출된 상태에서는 이러한 통신 라인이 열에 의해 훼손 되거나 녹아버려 장비의 작동 오류 및 고장의 원인으로 발생하여 이에 대한 통신라인의 훼손 문제점이 발생될 수 있고,

또한, 제조라인의 작업형태에 따라서 수시로 금형변경 또는 장비이동이 있을 경우에는 정밀한 센서 측정 및 전환한 세팅을 위해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있어 이에 대한 개선안이 요구되고 있는 실정에 있다.

이에 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 보다 구체적으로는 작업 제조라인의 작동정보의 데이터 수집 과정에서 발생되는 데이터 물리적 요인을 없이 고속으로 다양한 측정 및 제어할 수 있는 무선 네트워크 기술을 접목 시켜 양방향 멀티통신 노드를 이용해 쉽게 간편하게 원격으로 이를 관리 제어할 수 있도록 하고, 다양한 장비의 작동정보를 제조사별 통신 프로토콜을 수용/통합관리 할 수 있는 산업용 사출 제조라인의 작동정보 측정 및 제어용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법을 제공함을 그 주된 특징으로 한다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 각 제조라인의 실시간 작동정보(RS-232,RS-485,아날로그 신호)를 수용하는 I/O 포트 작동정보 수집단계; 상기 작동정보 수집단계에 입력되는 작동정보를 디지털 신호로 전환시키는 작동정보 변환단계; 상기 작동정보 변환단계를 통해 전환된 디지털 신호를 임시 저장하는 저장단계; 상기 저장단계에 저장된 작동정보는 실시간 양방향 무선통신으로 상위 전역노드로 송수신되는 데이터 교환단계; 상기 무선으로 전달되는 데이터 교환단계를 통해 송수신되는 작동정보를 수집하여 임시저장하는 취합단계; 상기 취합단계를 통해 수집된 정보를 각 제조라인의 데이터 정보로 구별하여 서버로 송수신할 수 있도록 변환하는 분리추출단계; 상기 분리추출단계 통해 추출된 작동정보는 TCP/IP 형태의 네트워크(인터넷 망)로 연결된 상위 서버로 송수신하는 데이터 전송단계; 상기 데이터 전송단계를 통해 이더넷 망을 이용한 TCP/IP 형태의 네트워크로 연결된 모니터링 단말기(PC,스마트기기)를 통해 작동정보를 모니터링 및 제어할 수 있도록 한 관리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 생산 제조라인의 작동정보 수집용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 산업용 생산 제조라인의 작동정보 수집용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법은 제조라인 현장기계에 별도의 배선을 연결할 필요 없이 수집노드 와 전역노드를 이용해 각 센서 제어묘듈을 작동정보 추출 및 제어가 가능한 이점이 있고,

또한, 별도의 배선연결없이 무선으로 게이트웨이 역활을 수행하는 전역노드는 양방향 무선 네트워크 형태로 데이터를 실시간으로 전송하기 때문에 별도 제조라인에 추가적으로 많은 배선이 필요 없어 제조라인 환경에 아무런 변화 없이 기존과 같이 동일하게 사용할 수 있는 이점이 있고,

게다가, 제조라인의 별도 배선이 필요 없어 제조라인의 열원에 의해 배선라인훼손 및 파손으로 부터 자유로워 사용 중에 고장에 따른 수리에 있어 간편하게 고장 원인을 찾을 수 있고 문제발생시 간편하게 탈 부착 형태의 노드를 교체할 수 있는 이점이 있으며,

뿐만 아니라, 제조라인의 빈번한 금형변경에도 기존 배선변경작업이 쉽고 간편하여 작업이 이루어 질 수 있도록 작동 정밀성을 높일 수 있는 이점이 있고,

또한, 무선 네트워크 형태의 기술을 활용하여 현장정보 수집 방법에 있어 무선화 구현을 통해 제조 환경의 변화에 신속하면서도 유동적으로 제어할 수 있도록 시스템 안정성을 높일 수 있는 효과가 있으며,

그리고 다중복합 인터페이스 수집노드 또는 전역노들를 통해 하나의 제품으로 제조 환경 정보수집 방식의 복잡성의 최소화하고 시스템의 일관성 및 간결성 유지할 수 있는 이점이 있으며,

또, 제조사별 다양한 형태의 작동정보 인터페이스의 변화에도 변동이 없이 일관성 있게 유지되는 시스템 구축을 통해 불필요한 추가 작업이 발생되지 않는 이점이 있고,

더욱이, 서버 중심 데이터 수집 및 제어 체계를 통해 관리의 효율 및 편의성을 증대할 수 있는 그 기대하는 바가 실로 다대한 발명이라 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 USN 기반 측정 제어방법 개념 블록도
도 2는 본 발명의 USN 기반 모니터링 시스템의 전체적 구성도
도 3은 본 발명의 데이터 수집 노드의 하드웨어 블록도
도 4는 본 발명의 데이터 수집 노드 블록 다이어그램 및 소프트웨어 알고리즘 개념도

본 발명의 산업용 생산 제조라인의 작동정보 수집용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법은 첨부된 각 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

산업용 생산 제조라인의 작동정보 제어관리방법으로서,

각 제조라인의 실시간 작동정보(RS-232,RS-485,아날로그 신호)를 수용하는 I/O 포트 작동정보 수집단계;

상기 작동정보 수집단계에 입력되는 작동정보를 디지털 신호로 전환시키는 작동정보 변환단계;

상기 작동정보 변환단계를 통해 전환된 디지털 신호를 임시 저장하는 저장단계;

상기 저장단계에 저장된 작동정보는 실시간 양방향 무선통신으로 상위 전역노드로 송수신되는 데이터 교환단계;

상기 무선으로 전달되는 데이터 교환단계를 통해 송수신되는 작동정보를 수집하여 임시 저장하는 취합단계;

상기 취합단계를 통해 수집된 정보를 각 제조라인의 데이터 정보로 구별하여 서버로 송수신할 수 있도록 변환하는 분리추출단계;

상기 분리추출단계 통해 추출된 작동정보는 TCP/IP 형태의 네트워크(인터넷 망)로 연결된 상위 서버로 송수신하는 데이터 전송단계;

상기 데이터 전송단계를 통해 이더넷 망을 이용한 TCP/IP 형태의 네트워크로 연결된 모니터링 단말기(PC,스마트기기)를 통해 작동정보를 모니터링 및 제어할 수 있도록 한 관리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 수집노드(10)는,

상기 제조라인의 실시간 작동정보(B)를 수용할 수 있는 인터페이스 I/O 포트(110)와,

상기 인터페이스 I/O 포트(110)를 통해 입력되는 정보를 디지털화 및 연산 처리하여 변환시키는 마이크로프로세서(C)를 포함하는 처리부(120);

상기 처리부(120)를 통해 디지털화 된 작동정보(B)를 임시 저장하는 메모리부(130);

상기 메모리부(130)에 저장된 작동정보(B)는 RF 송수신 모듈(T)에 의해 양방향 통신이 되도록 하는 정보처리부(140);

상기 처리부(120), 메모리부(130), 정보처리부(140)의 작동전원을 인가할 수 있도록 전원공급부(150)로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 전역노드(20)는,

상기 각 제조라인의 수집노드(10)를 통해 실시간 송수신되는 작업정보(B)들을 송수신할 수 있도록 취합하는 RF 송수신 모듈(201)을 통해 양, 방향 통신이 되도록 취합하는 정보송수신부(210);

상기 정보송수신부(210)에 의해 실시간 작동정보(B)를 임시 저장하는 메모리부(220);

상기 메모리부(220)에 저장된 작동정보(B)를 마이크로프로세서(C-1)에 의해 각 제조라인의 작업정보(B)로 분리하여 전환하는 처리부(230);

상기 처리부(230)를 통해 각 작업정보(B)로 데이터는 이더넷(LAN) 통신라인을 통해 처리부(230)에 저장된 작동정보(B)가 네트워크(240)) 형태로 양, 방향 통신이 되도록 하는 정보처리부(250);

상기 정보송수신부(210),메모리부(220), 처리부(230)의 작동전원을 인가할 수 있는 전원공급부(260)로 이루어진 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작동관계를 설명하면 하기와 같다.

산업현장의 제조라인(A)에 설치된 각 설비(A-1,A-2,A-3,....)의 일 측에 별도로 조작 또는 모니터링 하는 작업컨트롤부(A-101,A-102,A-103,....)에 각 설비의 RS-232,RS-485,아날로그 신호인 작업정보(B)를 추출 및 제어할 수 있도록 추출한 다음,

상기 RS-232,RS-485,아날로그 신호로 전달되는 작동정보(B)를 수용할 수 있는 인터페이스 I/O 포트(110)를 구성시켜 제조라인에 사용되는 모든 정보를 수용하여 상기 인터페이스 I/O 포트(110)를 통해 출력 및 제어 양방향 통신이 될 수 있도록 작동되고,

상기 인터페이스 I/O 포트(110)를 통해 입력되는 작동정보(B)는 상위 제어 관리할 수 있도록 규칙화된 디지털화 및 연산 처리하여 변환시키는 마이크로프로세서(C)에 의해 디지털 신호로 전환하는 처리부(120)에 의해 다양한 형태의 작업정보(B)가 실시간 연속적으로 변환되도록 작동되며,

상기 다양한 형태의 작업정보(B)가 변환되면 무선 네트워크 방식으로 전송을 위해 임시로 데이터를 저장할 수 있는 메모리부(130)에 의해 저장한 다음 순차적 또는 실시간으로 양방향 데이터 송수신때 발생되는 정보를 저장하여 전달될 수 있도록 작동되고,

상기 메모리부(130)에 저장된 작동정보는 RF 송수신 모듈(T)에 의해 양방향 무선통신이 되도록 하는 정보처리부(140)에 의해 작업정보를 취합하여 전달하는 전역노드(20)에 데이터가 전달 되도록 작동되며,

상기 전역노드(20)의 정보송수신부(210)에 전달되는 작업정보(B)들은 각 제조라인(A)에 설치된 수집노드(10)에 의해 많은 정보가 RF 송수신 모듈(201)을 통해 송, 수신 되도록 작동되고,

상기 무선으로 전달되는 데이터는 자료는 교환단계를 통해 취합하기 위한 작동정보(B)를 임시 저장하는 메모리부(220)에 의해 데이터를 임시 저장되도록 작동도고,

상기 메모리부(220)에 저장된 작동정보(B)는 처리부(230)의 마이크로프로세서(C-1)에 의해 각 제조라인의 작업정보(B)로 구별되도록 전환하여 처리되며,

상기 처리부(230)를 통해 각 작업정보(B)로 데이터는 이더넷(LAN) 통신라인을 통해 처리부(230)에 저장된 작동정보(B)가 네트워크(240) 선로 상에 TCP/IP 형태의 네트워크 주소 화된 서버(S)에 규별 화된 수많은 작업정보(B)들이 수집될 수 있도록 작동되고,

상기 서버(S)에 수집된 작업정보(B)를 판별하여 모델 작업의 종류 등 다양한 형태의 작업환경에 따라 추출되는 데이터를 모니터링 하거나 또는 이러한 누적 작업정보(B)중 가장 이상적인 데이터를 양방향 통신의 피드백 시스템을 이용하여 실시간으로 측정 관린 할 수 있는 TCP/IP 형태의 네트워크로 연결된 모니터링 단말기(PC,스마트기기)를 통해 제어할 수 있으며,

본 발명의 USN기술 기반의 232/485/아날로그 Point의 통신방식을 수용하는 다중복합 수집노드(10) 개발을 통한 통신 체계를 구축하고 이러한 수집노드(10)에 맞는 통신라인을 규격화 하여 다양한 제품 및 통신 방식의 전달 체계/구조를 설계할 수 있도록 구현될 수 있고,

또한, 상기 제조라인에서 발생할 수 있는 다양한 통신 방법의 연계를 위해 RS-232, RS-485, 아날로그 통신 방식의 통신인터페이스가 적용된 다중복합 기능이 부가된 수집노드와 전역노드(20)가 구성되어 자체에 다양한 인터페이스 회로, CPU, 메모리, RF 송수신 모듈들이 내장형 컴퓨터 형태로 묶여 있어 다양한 인터페이스에 대한 자체판단 처리할 수 있도록 작동되며,

도면에 도시된 바와 같이 수집노드(10)는 IN 정보와 OUT 정보로 구분되어 져 IN 정보 발생 시 RS-232 or RS-485 인터페이스를 통해 작업정보 데이터가 발생되도록 작동되고,

상기 제조라인에서 최초 작업정보(B) 발생 시 발생된 작동정보(B)는 인터페이스의 데이터 TYPE, 인터페이스 TYPE, 발생된 작동정보를 변환하여 내부적으로 사용되는 규격화된 데이터로 생성하게 되며,

상기 규격화된 데이터에 적용되는 무선 방식은 상위 게이트 장비 서버 또는 게이트웨이인 수집노드에 작동정보가 송수신 되도록 작동되고,

상기 송수신되는 OUT 작동정보 발생 시 최초 발생된 규격화된 데이터를 우선으로 분석하도록 작동되며,

상기 데이터 TYPE, 인터페이스 TYPE을 분석하여 출력할 Destination 인터페이스를 정의하고 전송해야할 규격화된 데이터로 재가공하여 출력되도록 작동하고,

-. 아날로그 인터페이스 데이터 수집 노드(10)는,

상기 수집노드(10)의 작업라인의 작업정보(B) 발생 시 수집노드(10) 현재 상태에 따라 인터럽트 누적 및 상위 시스템으로의 전달을 수행하고,

상기 상위 시스템에서는 작업정보(B) 발생에 대한 누적 데이터 및 전송, 저장 여부 등 상황에 맞는 제어 명령 전달을 통해 수집노드(10) 자체에서 작업정보(B) 발생에 대한 수행 능력을 갖도록 작동되며,

-. RS-232 통신 인터페이스를 제외한 비상시 수집 노드의 업무 수행할 수 있는 전역노드(20)는,

상기 수집노드(10)의 RS-232 인터페이스를 제외한 기능은 동일하고, 모든 수집노드(10)를 네트워크 관리할 수 있도록 작동되고,

상기 수집노드(10)의 발생 정보를 데이터 수집 서버(S)로 전송하거나 작업정보 데이터 수집 서버(S)에서 전송되어오는 요청 및 명령을 수집노드(100)로 전달하여 수행 및 관리 하도록 작동하며,

상기 제조라인의 50대 설비 기준 모든 수집노드 및 전역노드의 설치 거리 ㄴ는 50m 이하 기준으로 설치하는 것이 바람직하다.

B: 작동정보 C: 마이크로프로세서
T: RF 송수신 모듈 C-1: 마이크로프로세서
10: 수집노드 20: 전역노드
110: I/O 포트 120: 처리부
130: 메모리부 140: 정보처리부
150: 전원공급부 210: 정보송수신부
220: 메모리부 230: 처리부
240: 네트워크 250: 정보처리부
260: 전원공급부

Claims (3)

1. 산업용 생산 제조라인의 작동정보 제어관리방법으로서,
   각각 제조라인의 실시간 작동정보(RS-232,RS-485,아날로그 신호)를 수용하는 I/O 포트 작동정보 수집단계;
   상기 작동정보 수집단계에 입력되는 작동정보를 디지털 신호로 전환시키는 작동정보 변환단계;
   상기 작동정보 변환단계를 통해 전환된 디지털 신호를 임시 저장하는 저장단계;
   상기 저장단계에 저장된 작동정보는 실시간 양방향 무선통신으로 상위 전역노드로 송수신되는 데이터 교환단계;
   상기 무선으로 전달되는 데이터 교환단계를 통해 송수신되는 작동정보를 수집하여 임시저장하는 취합단계;
   상기 취합단계를 통해 수집된 정보를 각 제조라인의 데이터 정보로 구별하여 서버로 송수신할 수 있도록 변환하는 분리추출단계;
   상기 분리추출단계 통해 추출된 작동정보는 TCP/IP 형태의 네트워크(인터넷 망)로 연결된 상위 서버로 송수신하는 데이터 전송단계;
   상기 데이터 전송단계를 통해 이더넷 망을 이용한 TCP/IP 형태의 네트워크로 연결된 모니터링 단말기(PC,스마트기기)를 통해 작동정보를 모니터링 및 제어할 수 있도록 한 관리단계를 포함하는 것과;
   
   수집노드(10)는,
   제조라인의 실시간 작동정보(B)를 수용할 수 있는 인터페이스 I/O 포트(110)와,
   상기 인터페이스 I/O 포트(110)를 통해 입력되는 정보를 디지털화 및 연산 처리하여 변환시키는 마이크로프로세서(C)를 포함하는 처리부(120);
   상기 처리부(120)를 통해 지지털화 된 작동정보(B)를 임시 저장하는 메모리부(130);
   상기 메모리부(130)에 저장된 작동정보(B)는 RF 송수신 모듈(T)에 의해 양방향 통신이 되도록 하는 정보 처리부(140);
   상기 처리부(120), 메모리부(130), 정보처리부(140)의 작동전원을 인가할 수 있도록 전원공급부(150)로 이루어진 것과;
   
   전역노드(20)는,
   상기 각 제조라인의 수집노드(10)를 통해 실시간 송수신되는 작업정보(B)들을 송수신할 수 있도록 취합하는 RF 송수신 모듈(201)을 통해 양, 방향 통신이 되도록 취합하는 정보송수신부(210);
   상기 정보송수신부(210)에 의해 실시간 작동정보(B)를 임시 저장하는 메모리부(220);
   상기 메모리부(220)에 저장된 작동정보(B)를 마이크로프로세서(C-1)에 의해 각 제조라인의 작업정보(B)로 분리하여 전환하는 처리부(230);
   상기 처리부(230)를 통해 각 작업정보(B)로 데이터는 이더넷(LAN) 통신라인을 통해 처리부(230)에 저장된 작동정보(B)가 네트워크(240)) 형태로 양, 방향 통신이 되도록 하는 정보처리부(250);
   상기 정보송수신부(210),메모리부(220), 처리부(230)의 작동전원을 인가할 수 있는 전원공급부(260)로 이루어진 것을 특징으로 포함하는 산업용 사출 제조라인의 작동정보 측정 및 제어용 노드를 이용한 실시간 온도 제어관리방법.
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