KR101591193B1 - Plc 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템 - Google Patents

Plc 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템에 관한 것으로, PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템은, PLC 데이터 로그모듈과 연결되는 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 판단하여, 이상 발생 관련 데이터인 경우, 이벤트 저장부에 저장하는 제어부; 상기 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 이상 분석 결과를 생성하는 분석부; 및 상기 이상 분석 결과를 저장하는 분석 결과 저장부로 구성되고, 상기 제어부는 상기 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 상기 분석 결과 저장부에 저장된 이상 분석 결과와 비교하여, 전송되는 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템{System for predicting abnormality occurrence using the PLC log data}
본 발명은 이상 발생 예측 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 PLC 데이터 로그모듈에서 수집한 데이터 중 이상 발생 시의 데이터를 분석한 뒤, 이와 비슷한 조건의 데이터가 발생하는 경우, 이상 징후 발생을 예보함으로써 신속하게 대책을 마련할 수 있도록 하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템에 관한 것이다.
종래에는 기계나 장치를 단독으로 제어하여 공장 시스템을 운영했지만, 현대 산업이 점점 복잡해지고 다양해짐에 따라 시스템의 변화가 요구되었다. 즉 시스템이 복잡해지고 중요 설비의 안전한 동작을 이루기 위해서는 이를 보완할 수 있는 장치가 필요하게 되어 현장 라인을 직접 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller) 시스템이 개발되기에 이르렀다.
주로 PLC는 무인으로 제어되기 때문에, 이상 동작이 발견되었을 때 이에 대한 사후조치를 취하기 위하여 일련의 동작을 모니터링하거나 과거의 이력 등의 로그 데이터를 저장함으로써, 이상 동작이 어떻게 발생하였는지 확인할 수 있다.
종래 PLC의 데이터 로그 모듈은 사용자가 설정한 조건을 만족할 때, 관련 디바이스 값을 시간과 함께 저장한다.
하지만, 오랜 시간 동안 많은 값을 저장할 경우 데이터 양이 많아져 이를 분석하기 위한 시간이 많이 소요된다.
또한, 사용자가 데이터가 저장된 메모리 카드 내의 정보를 확인하거나 분석하기 전까지 데이터 로그 모듈에서 저장된 데이터는 아무런 역할을 하지 못한다.
종래에는 PLC의 데이터 로그 모듈은 사용자가 설정한 조건을 만족할 때, 관련 디바이스 값을 저장하는 기능만을 수행하고, 저장된 데이터를 분석하여 데이터 추세, 변동, 연관성에 대한 값은 제공하지 않았다.
그러므로, 기존 데이터 로그 모듈은 이상 징후 발생 시, 사용자에게 이상 징후 발생을 제공하는 기능이 없었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, PLC 데이터 로그모듈에서 수집한 데이터 중 이상 발생 시의 데이터를 분석한 뒤, 이와 비슷한 조건의 데이터가 발생하는 경우, 이상 징후 발생을 예보함으로써 신속하게 대책을 마련할 수 있도록 하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템은, PLC 데이터 로그모듈과 연결되는 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 판단하여, 이상 발생 관련 데이터인 경우, 이벤트 저장부에 저장하는 제어부; 상기 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 이상 분석 결과를 생성하는 분석부; 및 상기 이상 분석 결과를 저장하는 분석 결과 저장부로 구성되고, 상기 제어부는 상기 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 상기 분석 결과 저장부에 저장된 이상 분석 결과와 비교하여, 전송되는 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 이벤트 저장부는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 저장할 수 있다.
본 발명의 시스템은 상기 제어부로부터 상기 이상 발생 예측 신호를 수신하여, 이상 발생이 예측되었음을 알리는 알림부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 전송할 수 있다.
상기 분석부는 상기 이상 발생 관련 데이터의 시간 변화에 따른 패턴을 분석하여 상기 이상 분석 결과를 생성한다.
이때, 상기 분석부는 패턴을 분석한 결과, 패턴이 일정 범위 내에서 변동 추이가 선형성을 가지는 경우, 분석되는 데이터의 평균과 기울기를 계산하여, 상기 분석 결과 저장부에 저장한다.
또한, 상기 분석부는 패턴을 분석한 결과, 패턴이 수렴 성질을 갖는 경우, 수렴되는 데이터 값을 상기 분석 결과 저장부에 저장한다.
또한, 상기 분석부는 패턴을 분석한 결과, 패턴이 순환 성질을 갖는 경우, 데이터가 일정하게 유지되는 시간을 계산하여, 상기 분석 결과 저장부에 저장한다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, PLC의 데이터 로그모듈에서 수집된 데이터 중 이상 발생 시의 데이터를 분석하여, 추세, 변동 및 연관 규칙을 파악한 뒤, 이와 비슷한 조건으로 데이터가 발생하는 경우, 이상 징후 발생을 예보함으로써 사용자가 신속하게 대책을 마련할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이상 발생 예측 시스템의 분석부에 의해 분석되는 패턴의 예를 도시한 그래프들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템(이하 ‘이상 발생 예측 시스템’이라 함)(100)은 제어부(110), 메모리(120), 이벤트 저장부(130), 분석부(140), 분석 결과 저장부(150) 및 알림부(160)로 구성될 수 있다.
이때, 상기 이상 발생 예측 시스템(100)은 PLC 데이터 로그모듈에 구성될 수 있으며, 상기 이상 발생 예측 시스템(100)의 일부 구성은 PLC 데이터 로그모듈에 구성되고, 다른 일부 구성은 PLC 데이터 로그모듈과 별도로 구성될 수 있다.
상기 제어부(110)는 PLC 데이터 로그모듈과 연결되는 하위 장치, 예를 들면 PLC 기본 모듈로부터 전송되는 데이터를 수신하여 메모리(120)에 저장한다.
이때, 상기 기본 모듈은 CPU 모듈일 수 있으며, 상기 CPU 모듈은 PLC 데이터 로그모듈에 설정된 파라미터를 인식하여, CPU 모듈에 저장된 해당 디바이스 관련 데이터를 상기 제어부(110)로 전송한다.
이때, 상기 제어부(110)는 수신된 데이터를 판단하여, 이상 발생 관련 데이터인 경우, 해당 이상 발생 관련 데이터를 이벤트 저장부(130)에 저장한다.
또한, 상기 제어부(110)는 수신된 데이터를 상기 분석 결과 저장부(150)에 저장된 이상 분석 결과와 비교하여, 수신된 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성한다.
즉, 후술할 바와 같이, 상기 이상 분석 결과는 상기 분석부(140)가 이상 발생 관련 데이터를 분석하여 생성한 것이기 때문에, 상기 이상 분석 결과와 유사한 데이터가 수신되는 경우, 수신된 데이터는 이상 발생 관련 데이터일 가능성이 높다.
이때, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 시간에 따른 데이터를 분석하여 이상 분석 결과를 생성한다.
상기 이벤트 저장부(130)는 상기 제어부(110)로부터 전송되는 이상 발생 관련 데이터를 저장하며, 이상 발생 관련 데이터별로 구분하여 저장하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이벤트 저장부(130)는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 저장한다.
이때, 상기 시간 데이터는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 상기 제어부(110)로부터 전송될 수 있으며, 상기 이벤트 저장부(130)가 상기 이상 발생 관련 데이터를 저장하면서, 시간 데이터를 함께 저장할 수도 있다.
상기 분석부(140)는 상기 이벤트 저장부(130)에 저장된 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 이상 분석 결과를 생성하며, 상기 분석부(140)에 의해 생성된 이상 분석 결과는 분석 결과 저장부(150)에 저장될 수 있다.
한편, 상기 분석부(140)는 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석하여 이상 분석 결과를 생성한다.
상기 알림부(160)는 상기 제어부(110)로부터 이상 발생 예측 신호를 수신하여, 이상 발생이 예측되었음을 알리는 수단으로서, 예를 들면, 모니터와 같은 디스플레이 장치, 알람을 생성하는 알람 장치 등을 포함할 수 있으며, 알림을 위한 장치는 다양하게 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이상 발생 예측 시스템의 분석부에 의해 분석되는 패턴의 예를 도시한 그래프들이다.
도 2(a)는 데이터 변화가 크지 않고, 일정한 흐름을 가지는 경우의 그래프이고, 도 2(b)는 시간에 따른 데이터 변화는 불규칙하지만, 특정 시점에서의 일정한 데이터 값으로 수렴하는 경우의 그래프이며, 도 2(c)는 데이터가 일정 시간마다 반복되는 경우의 그래프이다.
따라서, 상기 분석부(140)는 상기 이벤트 저장부(130)에 저장된 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 상기 도 2에 도시된 바와 같이 시간에 따른 데이터를 분석하여 이상 분석 결과를 생성한다.
이때, 상기 분석부(140)는 상기 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 도 2(a)와 같이 데이터의 패턴이 일정 범위 내에서 변동 추이가 선형성을 가지는 경우, 분석되는 데이터의 평균과 기울기를 계산하여 상기 이상 분석 결과 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
또한, 상기 분석부(140)는 상기 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 도 2(b)와 같이 데이터의 패턴이 수렴 성질을 갖는 경우, 수렴되는 데이터 값을 상기 이상 분석 결과와 함께 분석 결과 저장부(150) 저장한다.
또한, 상기 분석부(140)는 상기 시간 변환에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 도 2(c)와 같이 데이터의 패턴이 순환 성질을 갖는 경우, 상기 분석부는 데이터가 일정하게 유지되는 시간을 계산하여, 상기 이상 분석 결과와 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제어부(110)는 수신되는 데이터를 상기 분석부(140)에 의해 생성된 이상 분석 결과와 비교하여, 수신되는 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성하여, 알림부(160)로 전송한다.
또한, 상기 제어부(110)는 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단된 데이터의 특성을 상기 이상 발생 예측 신호와 함께 알림부(160)로 전송하여, 알림부(160)가 이상 발생이 예측되었음을 알림과 함께 데이터의 특성도 함께 알리도록 할 수 있다.
여기서, 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단된 데이터의 특성은 이상 분석 결과와 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장된 분석 대상 데이터의 평균과 기울기, 분석 대상 데이터가 수렴되는 데이터 값, 분석 대상 데이터가 일정하게 유지되는 시간일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(110)가 하위 장치로부터 데이터를 수신하여, 이상 분석 결과와 비교하여, 수신된 데이터와 이상 분석 결과가 유사한지를 판단하는 단계(S110)가 이루어진다.
이때, 상기 제어부(110)는 분석 결과 저장부(150)에 저장된 이상 분석 결과를 제공받아, 하위 장치로부터 수신된 데이터를 비교할 수 있다.
상기 유사한지를 판단하는 단계(S110)에서, 수신된 데이터와 상기 이상 분석 결과가 유사한 것으로 판단되면, 알림부를 이용하여 외부로 이상 발생이 예측되었음을 알리는 단계(S120)가 이루어진다.
이때, 수신된 데이터와 상기 이상 분석 결과가 유사한 것으로 판단되면(S110-Yes), 상기 제어부(110)는 상기 알림부(160)로 이상 발생 예측 신호를 전송하고, 상기 알림부(160)는 상기 이상 발생 예측 신호를 수신하여, 이상 발생이 예측되었음을 알린다.
또한, 상기 제어부(110)는 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단된 데이터의 특성을 상기 이상 발생 예측 신호와 함께 전송할 수 있다.
만약, 상기 유사한지를 판단하는 단계(S110)에서, 수신된 데이터와 상기 이상 분석 결과가 유사하지 않은 것으로 판단되면(S110-No), 상기 제어부(110)는 수신된 데이터가 이상 발생 관련 데이터인지를 판단한다(S130).
이때, 상기 수신된 데이터가 이상 발생 관련 데이터가 아닌 것으로 판단되면(S130-No), 상기 수신된 데이터와 이상 분석 결과가 유사한지를 판단하는 단계(S110)로 진행되어, 새로 수신되는 데이터와 이상 분석 결과를 비교한다.
만약, 상기 수신된 데이터가 이상 발생 관련 데이터인 것으로 판단되면(S130-Yes), 분석부(140)가 상기 이상 발생 관련 데이터를 분석하여 이상 분석 결과를 생성한다(S140).
한편, 상기 수신된 데이터가 이상 발생 관련 데이터인 것으로 판단되면(S130-Yes), 상기 제어부(110)가 상기 이상 발생 관련 데이터를 상기 이벤트 저장부(130)로 전송하여 상기 이벤트 저장부(130)에 저장하고, 상기 분석부(140)가 상기 이벤트 저장부(130)에 저장된 상기 이상 발생 관련 데이터를 제공받아 분석하여 이상 분석 결과를 생성할 수 있다.
상기 분석부(140)는 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석하여 이상 분석 결과를 생성하여 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
이때, 상기 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 데이터의 패턴이 일정 범위 내에서 변동 추이가 선형성을 가지는 경우, 상기 분석부(140)는 분석되는 데이터의 평균과 기울기를 계산하여 상기 이상 분석 결과 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
또한, 상기 시간 변화에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 데이터의 패턴이 수렴 성질을 갖는 경우, 상기 분석부(140)는 수렴되는 데이터 값을 상기 이상 분석 결과와 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
또한, 상기 시간 변환에 따른 데이터의 패턴을 분석한 결과, 데이터의 패턴이 순환 성질을 갖는 경우, 상기 분석부(140)는 데이터가 일정하게 유지되는 시간을 계산하여, 상기 이상 분석 결과와 함께 분석 결과 저장부(150)에 저장한다.
한편, 상기 제어부(110)는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 상기 이벤트 저장부(130)로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 이상 발생 예측 시스템 110 : 제어부
120 : 저장부 130 : 이벤트 저장부
140 : 분석부 150 : 분석 결과 저장부
160 : 알림부

Claims (8)

  1. PLC 데이터 로그모듈과 연결되는 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 판단하여, 이상 발생 관련 데이터인 경우, 이벤트 저장부에 저장하는 제어부;
    상기 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 이상 분석 결과를 생성하는 분석부; 및
    상기 이상 분석 결과를 저장하는 분석 결과 저장부로 구성되고,
    상기 분석부는 상기 이상 발생 관련 데이터의 시간 변화에 따른 패턴을 분석하여 상기 이상 분석 결과를 생성하고, 패턴을 분석한 결과, 패턴이 수렴 성질을 갖는 경우, 수렴되는 데이터 값을 상기 분석 결과 저장부에 저장하고,
    상기 제어부는 상기 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 상기 분석 결과 저장부에 저장된 이상 분석 결과와 비교하여, 전송되는 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.
  2. 관련 데이터인 경우, 이벤트 저장부에 저장하는 제어부;
    상기 이상 발생 관련 데이터를 분석하여, 이상 분석 결과를 생성하는 분석부; 및
    상기 이상 분석 결과를 저장하는 분석 결과 저장부로 구성되고,
    상기 분석부는 상기 이상 발생 관련 데이터의 시간 변화에 따른 패턴을 분석하여 상기 이상 분석 결과를 생성하고, 패턴을 분석한 결과, 패턴이 순환 성질을 갖는 경우, 데이터가 일정하게 유지되는 시간을 계산하여, 상기 분석 결과 저장부에 저장하고,
    상기 제어부는 상기 하위 장치로부터 전송되는 데이터를 상기 분석 결과 저장부에 저장된 이상 분석 결과와 비교하여, 전송되는 데이터가 상기 이상 분석 결과와 유사한 것으로 판단하는 경우, 이상 발생 예측 신호를 생성하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 이벤트 저장부는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 저장하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부로부터 상기 이상 발생 예측 신호를 수신하여, 이상 발생이 예측되었음을 알리는 알림부를 포함하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이상 발생 관련 데이터와 함께 시간 데이터를 전송하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 분석부는 패턴을 분석한 결과, 패턴이 일정 범위 내에서 변동 추이가 선형성을 가지는 경우, 분석되는 데이터의 평균과 기울기를 계산하여, 상기 분석 결과 저장부에 저장하는 PLC 로그 데이터를 이용한 이상 발생 예측 시스템.

  7. 삭제
  8. 삭제
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