KR101594656B1 - 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템 - Google Patents

열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템 Download PDF

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Abstract

열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템이 개시된다. 상기 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템은, 자동 또는 수동으로 열간 압연 공정의 가상설비를 제어하고, 교육 대상 공정과 연계공정 사이의 피드백 제어를 지원하는 열간 압연 시뮬레이션 구동장치; 사용자로부터 입력된 데이터에 따라 상기 교육 대상 공정 및 연계공정을 선택하고, 상기 연계공정의 조건을 설정하는 연계공정 구성 관리 모듈; 및 상기 연계공정 구성 관리 모듈에 의해 설정된 연계공정을 가상으로 자동운전하고, 연계공정 운전 결과를 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치로 피드백하는 연계공정 자동운전 구동장치를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템{HOT ROLLING PROCESS VIRTUAL REALITY TRAINING SYSTEM}
본 출원은 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에 관한 것으로서, 특히 유기적으로 연계된 열간 압연 공정의 교육시 교육 대상 공정 이외에 연계공정의 가상제어 결과를 피드백하여 유기적인 공정 제어에 대한 교육을 지원할 수 있고, 공정 운전 모드의 자동 및 수동 전환이 가능하여 수동 운전 교육을 지원할 수 있으며, 자동 운전의 초기 설비 셋업 설정에 대한 교육을 지원할 수 있는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에 관한 것이다.
열연 코일을 생산하는 열간 압연 공정은 슬래브를 압연하기 용이한 온도로 만드는 가열로 공정, 원하는 두께 및 폭을 생산하기 위한 1차 압연을 진행하는 조압연 공정, 제품의 두께로 압연을 진행하는 사상압연 공정, 제품의 품질 향상을 위한 냉각을 수행하는 ROT 공정, 그리고 얇은 두께로 생산된 스트립을 코일 형태로 말아주는 권취 공정을 포함하여 구성된다.
열간 압연 공정은 각기 다른 성격의 독립적인 공정들이 연속적으로 이어지며 하나의 제품이 제조된다. 다시 말해, 열간 압연 공정에서 하나의 제품은 복수의 공정들에 유기적으로 연결된다는 특징을 갖는다. 그러나, 열간 압연 공정의 각 공정들은 서로 다른 조업자에 의해 제어가 이루어지므로, 한 공정의 조업자는 해당 공정의 진행 중에 다른 공정의 진행상태를 모니터링하고 공정 제어시 앞뒤 공정의 진행상태를 고려하여야 한다는 어려움이 있다.
또한, 열간 압연 공정은 대부분 자동 조업이 이루어지고 있지만, 수요가의 다양한 요구에 따라 다양한 강종, 두께 및 길이의 제품을 생산하는 과정에서 고품질의 제품을 만들기 위해서 조업자의 미세한 개입이 필요한 상황이 많다. 뿐만 아니라, 예측하지 못한 환경의 변화나 설비 사고 등으로 인해 조업자가 수동 운전을 해야하는 경우도 있으므로, 수동 운전 교육이 필수적으로 이루어져야 한다. 또한, 열간 압연 공정의 자동 운전을 위해서는 초기 운전 셋업 설정 작업이 진행되어야 하는데, 셋업 설정 작업이 잘못될 경우 이후 모든 공정에 문제를 발생시킬 수 있으므로 초기 운전 셋업 설정에 대한 교육이 중요하다.
종래의 열간 압연 공정의 조업자 교육은 작업표준서 등의 문서 자료를 통한 OJT(On the Job Training) 교육을 진행한 후, 실조업에서 2인 1조 체제로 작업자와 교육자가 함께 조업을 진행하면서 몇 개월 동안의 실습 과정을 거친다. 그러나, 이러한 교육 과정은 기간이 오래 소요되고, 실조업에서 교육이 이루어지기 때문에 교육 중 실수로 인한 오작동으로 인해 설비 파손 등의 심각한 문제가 초래될 수 있다는 문제점이 있다.
[선행특허문헌]
대한민국 특허공개공보 제10-2012-0113058호 (발명의 명칭: 현실-가상 융합 공간 기반의 교육 장치 및 방법)
따라서, 당해 기술분야에서는 가상현실을 통한 열간 압연 공정의 교육시 유기적인 공정 제어, 수동 운전 및 자동 운전의 초기 설비 셋업 설정에 대한 교육을 지원하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시형태는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템을 제공한다. 상기 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템은, 자동 또는 수동으로 열간 압연 공정의 가상설비를 제어하고, 교육 대상 공정과 연계공정 사이의 피드백 제어를 지원하는 열간 압연 시뮬레이션 구동장치; 사용자로부터 입력된 데이터에 따라 상기 교육 대상 공정 및 연계공정을 선택하고, 상기 연계공정의 조건을 설정하는 연계공정 구성 관리 모듈; 및 상기 연계공정 구성 관리 모듈에 의해 설정된 연계공정을 가상으로 자동운전하고, 연계공정 운전 결과를 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치로 피드백하는 연계공정 자동운전 구동장치를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치는, 입력된 모드 선택 데이터에 따라 상기 가상설비의 운전 모드를 자동 운전 또는 수동 운전으로 선택하는 자동/수동 모드 관리 모듈; 수동 운전 모드인 경우 입력값에 따라 가상설비 제어 파라미터를 도출하는 수동 운전 관리 모듈; 자동 운전 모드인 경우 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 도출하는 자동 운전 관리 모듈; 입력된 셋업 데이터 및 시뮬레이션 데이터 DB에 저장된 설비 인터락 파라미터를 기초로 상기 가상설비의 셋업 설정을 수행하는 설비 셋업 관리 모듈; 상기 수동 운전 관리 모듈 또는 상기 자동 운전 관리 모듈로부터 전달받은 가상설비 제어 파라미터와 상기 설비 셋업 관리 모듈로부터 전달받은 설비 인터락 파라미터를 기초로 가상설비의 동작을 제어하고 제어 결과값을 생성하는 열연 설비 동작 제어 모듈; 및 상기 열연 설비 동작 제어 모듈에 의해 출력된 가상설비의 제어 결과값을 상기 연계공정 자동 운전 구동장치로 전송하고, 상기 연계공정 자동 운전 구동장치로부터 연계공정 가상제어 결과값을 수신하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전송하는 연계공정 피드백 제어 모듈을 포함할 수 있다.
상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치는, 입력 데이터를 상응하는 모듈로 전달하고, 시뮬레이션 결과를 출력하는 입출력 관리 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기 수동 운전 관리 모듈은, 사용자로부터 입력받은 제어값으로부터 상기 가상설비 제어 파라미터를 도출하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전달하는 사용자 입력 신호 처리부를 포함할 수 있다.
상기 자동 운전 관리 모듈은, 상기 설비 셋업 관리 모듈로부터 전달받은 수식모델 계산 파라미터 및 설비 인터락 파라미터를 이용하여 상기 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 계산하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전달하는 열연조업 수식모델 계산부를 포함할 수 있다.
상기 설비 셋업 관리 모듈은, 상기 입출력 관리 인터페이스로부터 전달받은 셋업 데이터를 기초로 설비 셋업 항목별 데이터를 설정하고, 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 생성된 수식모델 계산 파라미터를 상기 자동 운전 관리 모듈로 전달하는 셋업 데이터 설정부; 및 상기 셋업 데이터 설정부에 의해 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB로부터 설비 인터락 파라미터를 수집하고, 수집한 설비 인터락 파라미터를 상기 자동 운전 관리 모듈 및 열연설비 동작 제어 모듈로 전달하는 설비 인터락 설정 관리부를 포함할 수 있다.
상기 연계공정 구성 관리 모듈은, 사용자로부터 연계공정 환경 구성을 위한 데이터를 입력받기 위한 사용자 인터페이스; 상기 사용자 인터페이스를 통해 입력받은 데이터의 편집을 지원하는 연계공정 환경 구성 편집기; 및 상기 연계공정 환경 구성 편집기에 의해 편집된 데이터를 기초로 연계공정의 환경 구성을 설정하는 연계공정 환경 구성 관리부를 포함할 수 있다.
상기 연계공정 자동 운전 구동장치는, 상기 연계공정 구성 관리 모듈로부터 전달받은 환경 구성 설정 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB에서 데이터를 수집하여 연계공정 환경을 구성하는 연계공정 환경 구성 모듈; 및 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치로부터 전달받은 가상설비의 제어 결과값을 기초로 연계공정을 시뮬레이션하여 연계공정 가상제어 결과값을 계산하고, 상기 연계공정 가상제어 결과값을 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치로 전송하는 연계공정 가상 조업결과 자동 계산 모듈을 포함할 수 있다.
상기 연계공정 환경 구성 모듈은, 상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 설비 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 설비를 구성하는 연계공정 설비 구성부; 상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 자동화 모델 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 자동화 모델을 구성하는 연계공정 자동화 모델 구성부; 및 상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 비정상 조업 발생 조건을 구성하는 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성부를 포함할 수 있다.
상기 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템은, 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치에 의해 시뮬레이션된 결과에 대한 영상 표시를 위한 가시화 로직을 처리하는 영상 표시 처리 관리 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 영상 표시 처리 관리 모듈은, 3차원 영상 표시를 위해 필요한 특수효과 텍스쳐 콘텐츠; 상기 특수효과 텍스쳐 콘텐츠를 이용하여 시뮬레이션 결과에 대한 가시화 로직을 처리하는 후판 시뮬레이터 가시화부; 및 상기 후판 시뮬레이터 가시화부에 의해 처리된 결과를 기초로 3차원 영상을 만들어서 출력하는 후판 시뮬레이터 렌더링 기능부를 포함할 수 있다.
상기 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템은, 시뮬레이션 입출력 장치를 통해 입력된 신호 및 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치에 의해 출력된 신호를 처리하기 위한 시뮬레이션 입출력 제어관리 모듈을 더 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
유기적으로 연계된 열간 압연 공정의 교육시 교육 대상 공정 이외에 연계공정의 가상제어 결과를 피드백하여 유기적인 공정 제어에 대한 교육을 지원할 수 있고, 공정 운전 모드의 자동 및 수동 전환이 가능하여 수동 운전 교육을 지원할 수 있으며, 자동 운전의 초기 설비 셋업 설정에 대한 교육을 지원할 수 있는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치의 상세 구성도,
도 3은 도 1에 도시된 연계공정 자동 운전 구동장치 및 연계공정 구성 관리 모듈의 상세 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 시뮬레이션 설비 셋업 처리 과정을 나타내는 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 동작 모드 선택 처리 과정을 나타내는 순서도, 그리고
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 연계공정 자동 운전 구동 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템은 열간 압연 시뮬레이션 구동장치(100), 시뮬레이션 입출력 장치(200), 시뮬레이션 입출력 제어관리 모듈(300), 영상 표시 처리 관리 모듈(400), 3D 영상 표현장치(500), 연계공정 자동운전 구동장치(600) 및 연계공정 구성 관리 모듈(700)을 포함하여 구성된다.
열간 압연 시뮬레이션 구동장치(100)는 사용자의 선택에 따라 자동 또는 수동으로 열간 압연 공정의 가상설비를 제어하고, 교육 대상 공정과 그 연계공정 사이의 피드백 제어가 수행되도록 한다. 열간 압연 시뮬레이션 구동장치(100)의 상세 구성 및 기능은 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
시뮬레이션 입출력 장치(200)는 교육자로부터 교육에 필요한 데이터를 입력받고 시뮬레이션된 결과를 실시간으로 출력하여 교육자가 모니터링할 수 있도록 하기 위한 것으로, 교육자와 시스템의 인터페이스를 위한 HMI(Human-Machine Interface)(210)와 시스템 작동을 위한 조작반(220)을 포함하여 구성될 수 있다.
시뮬레이션 입출력 제어관리 모듈(300)은 시뮬레이션 입출력 장치(200)를 통해 입력된 신호 및 열간 압연 시뮬레이션 구동장치(100)에 의해 출력된 신호를 처리하기 위한 것으로, HMI(210)와 연결되어 HMI 신호를 처리하는 HMI 신호 처리부(310) 및 조작반(220)과 연결되어 조작반 신호를 처리하는 조작반 신호 처리부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 표시 처리 관리 모듈(400)은 열간 압연 시뮬레이션 구동장치(100)에 의해 시뮬레이션된 결과에 대한 3차원 영상 표시를 위한 가시화 로직을 처리하기 위한 것으로, 특수효과 텍스쳐 콘텐츠(430)를 이용하여 시뮬레이션 결과에 대한 가시화 로직을 처리하는 후판 시뮬레이터 가시화부(410), 후판 시뮬레이터 가시화부(410)에 의해 처리된 결과를 기초로 3차원 영상을 만들어서 출력하는 후판 시뮬레이터 렌더링 기능부(420) 및 3차원 영상 표시를 위해 필요한 특수효과 텍스쳐 콘텐츠(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
3D 영상 표현장치(500)는 영상 표시 처리 관리 모듈(400)에 의해 만들어진 3차원 영상을 화면에 디스플레이한다.
연계공정 자동운전 구동장치(600)는 교육자의 선택에 따라 연계공정이 가상으로 자동운전 되도록 하고, 연계공정 운전 결과를 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치(100)에 피드백한다. 연계공정 자동운전 구동장치(600)의 상세 구성 및 기능은 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
연계공정 구성 관리 모듈(700)은 사용자의 선택에 따라 교육 대상 공정 및 연계공정을 선택하고, 연계공정의 조건을 설정한다. 연계공정 구성 관리 모듈(700)의 상세 구성 및 기능은 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치의 상세 구성도이다.
도 2를 참조하면, 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치(100)는 입출력 관리 인터페이스(110), 자동/수동 모드 관리 모듈(120), 수동 운전 관리 모듈(130), 자동 운전 관리 모듈(140), 설비 셋업 관리 모듈(150), 열연 설비 동작 제어 모듈(160) 및 연계공정 피드백 제어 모듈(170)을 포함하여 구성될 수 있다.
입출력 관리 인터페이스(110)는 시뮬레이션 입출력 제어 관리 모듈(300)로부터 전달받은 입력 데이터를 상응하는 모듈로 전달하고, 시뮬레이션 결과를 시뮬레이션 입출력 제어 관리 모듈(300)로 출력한다. 구체적으로, 입출력 관리 인터페이스(110)는 입력 데이터가 모드 선택 데이터 또는 수동 운전시의 제어값인 경우 자동/수동 모드 관리 모듈(120)로 전달하고, 입력 데이터가 셋업 데이터인 경우 설비 셋업 관리 모듈(150)로 전달할 수 있다.
자동/수동 모드 관리 모듈(120)은 입출력 관리 인터페이스(110)로부터 전달받은 모드 선택 데이터에 따라 가상설비의 운전 모드를 자동 운전 또는 수동 운전으로 선택한다.
수동 운전 관리 모듈(130)은 수동 운전 모드인 경우의 가상설비 제어 파라미터를 도출하기 위한 것으로, 수동 운전 관리 모듈(130)에 포함된 사용자 입력 신호 처리부(131)는 사용자로부터 입력받은 제어값으로부터 가상설비 제어 파라미터를 도출하여 열연 설비 동작 제어 모듈(160)로 전달한다.
자동 운전 관리 모듈(140)은 자동 운전 모드인 경우의 가상설비 제어 파라미터를 도출하기 위한 것으로, 자동 운전 관리 모듈(140)에 포함된 열연조업 수식모델 계산부(141)는 설비 셋업 관리 모듈(150)로부터 전달받은 수식모델 계산 파라미터 및 설비 인터락 파라미터를 이용하여 가상설비 제어에 필요한 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 계산하고 이를 열연 설비 동작 제어 모듈(160)로 전달한다.
설비 셋업 관리 모듈(150)은 사용자로부터 입력받은 셋업 데이터 및 시뮬레이션 데이터 DB(10)에 저장된 설비 인터락 파라미터를 기초로 설비의 셋업 설정을 수행하기 위한 것으로, 셋업 데이터 설정부(151) 및 설비 인터락 설정 관리부(152)를 포함하여 구성될 수 있다.
셋업 데이터 설정부(151)는 입출력 관리 인터페이스(110)로부터 전달받은 셋업 데이터를 기초로 설비 셋업 항목별 데이터를 설정하고, 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 생성된 수식모델 계산 파라미터를 열연 조업 수식모델 계산부(141)로 전달한다.
설비 인터락 설정 관리부(152)는 셋업 데이터 설정부(151)에 의해 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB(10)로부터 설비 인터락 파라미터를 수집하고, 수집한 설비 인터락 파라미터를 열연조업 수식모델 계산부(141) 및 열연설비 동작 제어 모듈(160)로 전달한다.
열연 설비 동작 제어 모듈(160)은 수동 운전 관리 모듈(130) 또는 자동 운전 관리 모듈(140)로부터 전달받은 가상설비 제어 파라미터와 설비 셋업 관리 모듈(150)로부터 전달받은 설비 인터락 파라미터를 기초로 가상설비의 동작을 제어하고 제어 결과값을 생성한다.
연계공정 피드백 제어 모듈(170)은 교육 대상 공정과 그 연계공정 사이의 피드백 제어 수행하기 위한 것으로, 열연 설비 동작 제어 모듈(160)에 의해 출력된 가상설비의 제어 결과값을 연계공정 자동 운전 구동장치(600)로 전송하고, 연계공정 자동 운전 구동장치(600)로부터 연계공정 가상제어 결과값을 수신하여 열연 설비 동작 제어 모듈(160)로 전송함으로써 교육 대상 공정과 그 연계공정 사이의 피드백 제어가 수행되도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 연계공정 자동 운전 구동장치 및 연계공정 구성 관리 모듈의 상세 구성도이다.
도 3을 참조하면, 연계공정 자동 운전 구동장치(600)는 연계공정 환경 구성 모듈(610) 및 연계공정 가상 조업결과 자동 계산 모듈(620)을 포함하여 구성될 수 있다.
연계공정 환경 구성 모듈(610)은 후술하는 연계공정 구성 관리 모듈 (700)로부터 전달받은 환경 구성 설정 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB(10)에서 데이터를 수집하여 연계공정 환경을 구성하기 위한 것으로, 연계공정 설비 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 설비를 구성하는 연계공정 설비 구성부(611), 연계공정 자동화 모델 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 자동화 모델을 구성하는 연계공정 자동화 모델 구성부(612) 및 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 비정상 조업 발생 조건을 구성하는 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성부(613)를 포함하여 구성될 수 있다.
연계공정 가상 조업결과 자동 계산 모듈(620)은 연계공정 환경 구성 모듈(610)에 의해 구성된 연계공정 환경에서 연계공정 피드백 제어 모듈(170)로부터 전달받은 가상설비의 제어 결과값을 기초로 연계공정을 시뮬레이션하여 연계공정 가상제어 결과값을 계산하고, 그 결과값을 연계공정 피드백 제어 모듈(170)로 전송한다.
한편, 연계공정 구성 관리 모듈(700)은 사용자 인터페이스(710), 연계공정 환경 구성 편집기(720) 및 연계공정 환경 구성 관리부(730)를 포함하여 구성될 수 있다.
사용자 인터페이스(710)는 사용자로부터 연계공정 환경 구성을 위한 데이터를 입력받기 위한 것이다.
연계공정 환경 구성 편집기(720)는 사용자 인터페이스(710)를 통해 입력받은 데이터의 편집을 지원하기 위한 것이다.
연계공정 환경 구성 관리부(730)는 연계공정 환경 구성 편집기(720)에 의해 편집된 데이터를 기초로 연계공정의 환경 구성을 설정, 즉, 연계공정을 선택하고 연계공정의 조건을 설정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 시뮬레이션 설비 셋업 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 시뮬레이션의 설비 셋업을 위해, 교육자는 시뮬레이션 입출력 장치를 통해 셋업 데이터를 입력한다(S401). 입력된 셋업 데이터는 입출력 관리 인터페이스를 통해 설비 셋업 관리 모듈에 전달되고(S402), 입력된 셋업 데이터를 기초로 설비 셋업 항목별 데이터가 설정된다(S403).
이후, 설정된 설비 셋업 항목별 데이터에 따라 시뮬레이션 데이터 DB로부터 해당 항목에 맞는 설비 인터락 데이터가 수집되고(S404) 설비 인터락 항목이 설정된다(S405).
이후, 설비 셋업 항목별 데이터에 따라 열연 조업 수식모델 계산 파라미터가 설정되고(S406), 열연 조업 수식모델 계산 파라미터 및 설비 인터락 항목 설정에 따라 가상설비 제어 파라미터가 설정되며(S407), 설정된 가상설비 제어 파라미터는 열연 설비 동작 제어 모듈에 전달된다(S408).
이후, 열간 압연 가상 조업 교육이 시작되고, 자동 모드 설비 동작 제어가 시행되면 설정된 셋업에 따라 설비 동작이 제어되고(S409), 영상표시 장치를 통해 설비 동작 영상이 모니터링이 된다(S410). 교육자는 모니터링에 따라 설비 동작의 이상여부를 판단할 수 있고(S411), 만일 설비 동작에 이상이 발생하면 셋업 데이터 항목을 수정함으로써 교육을 진행할 수 있다(S412).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 동작 모드 선택 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 교육자는 시뮬레이션 입출력 장치를 통해 열간 압연 공정의 운전 모드를 선택한다(S501).
교육자가 수동 모드를 선택한 경우(S502), 교육자는 시뮬레이션 입출력 장치를 통해 설비 제어값을 입력하고(S503), 수동 운전 관리 모듈의 사용자 입력 신호 처리부를 통해 사용자 입력값을 기초로 가상설비 제어 파라미터를 도출 및 설정한다(S504). 반면, 교육자가 자동 모드를 선택한 경우(S502), 자동 운전 관리 모듈의 열연조업 수식모델 계산부를 통해 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 계산 및 설정한다(S507). 이와 같이 설정된 가상설비 제어 파라미터는 열연 설비 동작 제어 모듈로 전달된다.
이후, 열연 설비 동작 제어 모듈은 가상설비 제어 파라미터를 기초로 가상설비의 동작을 제어하고(S505), 그 결과는 3D 영상 표현 장치를 통해 모니터링된다(S506).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템에서 연계공정 자동 운전 구동 처리 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 교육자는 사용자 인터페이스를 통해 연계공정 환경 구성을 위한 데이터(이하, '연계공정 환경 구성 데이터'라 한다)를 입력하고(S601), 연계공정 환경 구성 편집기를 통해 입력된 연계공정 환경 구성 데이터를 편집한다(S602). 연계공정 환경 구성 관리부는 편집된 데이터를 기초로 연계공정의 환경 구성을 설정한 후(S603), 연계공정 자동 운전 구동장치의 연계공정 환경 구성 모듈로 전달한다.
이후, 연계공정 환경 구성 모듈에서는 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 설비 구성 데이터, 연계공정 자동화 모델 구성 데이터 및 비정상 조업 발생 조건 생성 데이터를 수집하고(S604), 수집한 데이터를 기초로 연계공정 설비를 구성하고(S605), 연계공정 자동화 모델을 구성하고(S606), 연계공정 비정상 조업 발생 조건을 설정한다(S607).
이후, 열간 압연 공정의 가상 조업 교육이 시작되면(S608), 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치에 의해 열간 압연 시뮬레이션이 구동된다(S609).
열간 압연 시뮬레이션 구동 장치의 연계공정 피드백 제어 모듈을 통해 가상설비 제어 결과값이 연계공정 자동 운전 구동장치로 전송되면(S610), 연계공정 가상 조업 결과 자동 계산 모듈이 전송된 가상설비 제어 결과값을 기초로 연계공정 가상제어 결과값을 계산한 후(S611), 그 결과가 다시 연계공정 피드백 제어 모듈로 전송되어(S612) 열연 설비 동작 제어 모듈에 연계공정 가상 제어 결과가 피드백된다(S613).
상술한 연계공정 자동 운전 구동 처리 과정을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 교육자가 사상압연 공정에 대해 교육을 진행하면서 연계공정으로 ROT 및 권취 공정을 설정하고, 각 공정의 설비, 조업 모델 및 이상상황 발생 조건을 설정한다. 이후, 사상압연 운전이 진행되는 동안 사상 압연 운전시의 판의 두께, 판의 형상 및 판 속도 정보 등의 조업 결과가 연계공정 자동 운전 구동 장치에 전송된다. 연계공정 자동 운전 구동 장치에서는 전송된 조업 결과에 따라 ROT에서 발생하는 재질, 판 형상 등의 제품의 가공 조업 결과와, 권취에서의 판의 속도 및 장력 등의 제품의 가공 조업 결과를 설정된 환경 구성에 따라 계산한 후 사상압연 교육 공정으로 다시 전송한다. 사상압연 교육 공정의 교육자는 전송된 데이터를 통해 추가로 사상압연 교육 시 운전 제어를 수행하면서 연계 제어를 교육 받을 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 가상 설비를 통해 교육을 진행함으로써 교육 중에 발생할 수 있는 제품 불량, 설비 사고 등을 막을 수 있고, 필요에 따라 언제든지 반복 학습이 가능하므로 교육 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
또한, 열간 압연 공정에 대한 교육을 진행하면서 교육 대상 공정뿐만 아니라 연계공정을 자동으로 모사하여 연계공정의 가상제어 결과값을 교육 대상 공정에 피드백함으로써 유기적인 공정 제어에 대한 교육이 가능해 진다.
더 나아가, 설비의 운전에 대한 실습뿐만 아니라 초기 설비 셋업 실습이 가능하여, 보다 폭 넓은 교육이 가능해 진다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 시뮬레이션 데이터 DB
100: 열간 압연 시뮬레이션 구동장치
110: 입출력 관리 인터페이스
120: 자동/수동 모드 관리 모듈
130: 수동 운전 관리 모듈
131: 사용자 입력 신호 처리부
140: 자동 운전 관리 모듈
141: 열연조업 수식모델 계산부
150: 설비 셋업 관리 모듈
151: 셋업 데이터 설정부
152: 설비 인터락 설정 관리부
160: 열연 설비 동작 제어 모듈
170: 연계공정 피드백 제어 모듈
200: 시뮬레이션 입출력 장치
210: HMI
220: 조작반
300: 시뮬레이션 입출력 제어관리 모듈
310: HMI 신호 처리부
320: 조작반 신호 처리부
400: 영상 표시 처리 관리 모듈
410: 후판 시뮬레이터 가시화부
420: 후판 시뮬레이터 렌더링 기능부
430: 특수효과 텍스쳐 콘텐츠
500: 3D 영상 표현장치
600: 연계공정 자동운전 구동장치
610: 연계공정 환경 구성 모듈
611: 연계공정 설비 구성부
612: 연계공정 자동화 모델 구성부
613: 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성부
620: 연계공정 가상 조업결과 자동 계산 모듈
700: 연계공정 구성 관리 모듈
710: 사용자 인터페이스
720: 연계공정 환경 구성 편집기
730: 연계공정 환경 구성 관리부

Claims (12)

  1. 자동 또는 수동으로 열간 압연 공정의 가상설비를 제어하고, 교육 대상 공정과 연계공정 사이의 피드백 제어를 지원하는 열간 압연 시뮬레이션 구동장치;
    사용자로부터 입력된 데이터에 따라 상기 교육 대상 공정 및 연계공정을 선택하고, 상기 연계공정의 조건을 설정하는 연계공정 구성 관리 모듈; 및
    상기 연계공정 구성 관리 모듈에 의해 설정된 연계공정을 가상으로 자동운전하고, 연계공정 운전 결과를 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치로 피드백하는 연계공정 자동운전 구동장치를 포함하고,
    상기 연계공정 구성 관리 모듈은,
    사용자로부터 연계공정 환경 구성을 위한 데이터를 입력받기 위한 사용자 인터페이스;
    상기 사용자 인터페이스를 통해 입력받은 데이터의 편집을 지원하는 연계공정 환경 구성 편집기; 및
    상기 연계공정 환경 구성 편집기에 의해 편집된 데이터를 기초로 연계공정의 환경 구성을 설정하는 연계공정 환경 구성 관리부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치는,
    입력된 모드 선택 데이터에 따라 상기 가상설비의 운전 모드를 자동 운전 또는 수동 운전으로 선택하는 자동/수동 모드 관리 모듈;
    수동 운전 모드인 경우 입력값에 따라 가상설비 제어 파라미터를 도출하는 수동 운전 관리 모듈;
    자동 운전 모드인 경우 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 도출하는 자동 운전 관리 모듈;
    입력된 셋업 데이터 및 시뮬레이션 데이터 DB에 저장된 설비 인터락 파라미터를 기초로 상기 가상설비의 셋업 설정을 수행하는 설비 셋업 관리 모듈;
    상기 수동 운전 관리 모듈 또는 상기 자동 운전 관리 모듈로부터 전달받은 가상설비 제어 파라미터와 상기 설비 셋업 관리 모듈로부터 전달받은 설비 인터락 파라미터를 기초로 가상설비의 동작을 제어하고 제어 결과값을 생성하는 열연 설비 동작 제어 모듈; 및
    상기 열연 설비 동작 제어 모듈에 의해 출력된 가상설비의 제어 결과값을 상기 연계공정 자동 운전 구동장치로 전송하고, 상기 연계공정 자동 운전 구동장치로부터 연계공정 가상제어 결과값을 수신하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전송하는 연계공정 피드백 제어 모듈을 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치는,
    입력 데이터를 상응하는 모듈로 전달하고, 시뮬레이션 결과를 출력하는 입출력 관리 인터페이스를 더 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 수동 운전 관리 모듈은,
    사용자로부터 입력받은 제어값으로부터 상기 가상설비 제어 파라미터를 도출하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전달하는 사용자 입력 신호 처리부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 자동 운전 관리 모듈은,
    상기 설비 셋업 관리 모듈로부터 전달받은 수식모델 계산 파라미터 및 설비 인터락 파라미터를 이용하여 상기 가상설비 제어 파라미터를 자동으로 계산하여 상기 열연 설비 동작 제어 모듈로 전달하는 열연조업 수식모델 계산부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 설비 셋업 관리 모듈은,
    상기 입출력 관리 인터페이스로부터 전달받은 셋업 데이터를 기초로 설비 셋업 항목별 데이터를 설정하고, 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 생성된 수식모델 계산 파라미터를 상기 자동 운전 관리 모듈로 전달하는 셋업 데이터 설정부; 및
    상기 셋업 데이터 설정부에 의해 설정된 설비 셋업 항목별 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB로부터 설비 인터락 파라미터를 수집하고, 수집한 설비 인터락 파라미터를 상기 자동 운전 관리 모듈 및 열연설비 동작 제어 모듈로 전달하는 설비 인터락 설정 관리부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 연계공정 자동 운전 구동장치는,
    상기 연계공정 구성 관리 모듈로부터 전달받은 환경 구성 설정 데이터를 기초로 시뮬레이션 데이터 DB에서 데이터를 수집하여 연계공정 환경을 구성하는 연계공정 환경 구성 모듈; 및
    상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치로부터 전달받은 가상설비의 제어 결과값을 기초로 연계공정을 시뮬레이션하여 연계공정 가상제어 결과값을 계산하고, 상기 연계공정 가상제어 결과값을 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동 장치로 전송하는 연계공정 가상 조업결과 자동 계산 모듈을 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 연계공정 환경 구성 모듈은,
    상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 설비 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 설비를 구성하는 연계공정 설비 구성부;
    상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 자동화 모델 구성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 자동화 모델을 구성하는 연계공정 자동화 모델 구성부; 및
    상기 시뮬레이션 데이터 DB로부터 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성 데이터를 수집하고 이에 따라 연계공정 비정상 조업 발생 조건을 구성하는 연계공정 비정상 조업 발생 조건 생성부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치에 의해 시뮬레이션된 결과에 대한 영상 표시를 위한 가시화 로직을 처리하는 영상 표시 처리 관리 모듈을 더 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 영상 표시 처리 관리 모듈은,
    3차원 영상 표시를 위해 필요한 특수효과 텍스쳐 콘텐츠;
    상기 특수효과 텍스쳐 콘텐츠를 이용하여 시뮬레이션 결과에 대한 가시화 로직을 처리하는 후판 시뮬레이터 가시화부; 및
    상기 후판 시뮬레이터 가시화부에 의해 처리된 결과를 기초로 3차원 영상을 만들어서 출력하는 후판 시뮬레이터 렌더링 기능부를 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    시뮬레이션 입출력 장치를 통해 입력된 신호 및 상기 열간 압연 시뮬레이션 구동장치에 의해 출력된 신호를 처리하기 위한 시뮬레이션 입출력 제어관리 모듈을 더 포함하는 열간 압연 공정 가상현실 교육 시스템.
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