KR101735544B1 - Ｔ.ｍ.ｆ. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치에 관한 것으로, T.M.F. 포장기에서 로드 셀을 사용한 일정 무게 y Kg단위 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit); 상기 계량 유닛과 연결되고, 상기 제품의 중량의 로드셀의 계량 중량값(Weight data)을 표시하는 로드셀 표시기; 상기 로드셀과 로드셀 표시기와 연결되며, 계량 유닛을 통해 상기 로드 셀로부터 측정된 계량 중량값을 추출하기 위해 로드 셀의 실효값을 계량 데이터 수집 보드에서 증폭하고 A/D 변환하여 사료 종류별 계량 중량 값이 수집되고, TCP/IP 보드로 전송되는 계량 데이터 수집 및 제어 장치; 및 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로부터 사료 종류별 실시간 계량 값을 포함하는 수집 데이터 프레임을 획득하여 서버의 데이터베이스에 저장하고, 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며 계량 데이터 수집 및 제어 장치로 원격 계량 제어에 의해 메인 오거 또는 서브 오거의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령(제어 데이터 프레임)을 전송하는 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템을 포함하며, 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Control Board가 상기 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 메인 오거 또는 서브 오거의 모터 회전속도를 제어하여 메인 또는 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상시킨다.
Description
본 발명은 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 T.M.F 포장기의 생산되는 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit, Load cell을 사용한 20Kg단위 계량장치) 및 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)과 연결되며, 단위 포장 사료 종류별 계량데이터를 획득하는 계량 데이터 수집 및 제어 장치를 개발하고, 네트워크를 통해 전달된 계량 유닛(Weighing Unit)의 계량 데이터를 저장하는 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템과 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)를 구축하며, 축적된 사료 종류별 계량 데이터를 분석하여 원격지에서 실시간으로 계량 데이터 모니터링과 실시간 원격 제어를 통해 계량 손실율을 최소화하고 최적화된 정량 계량을 유지하며, 사료 물성 최적화 제어를 통해 단위 포장의 계량 정밀성을 향상시키는, T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치에 관한 것이다.
국내 관련 기술 현황을 살펴보면, 축산 분야의 국내 T.M.F. 장비 생산업체는 "Weighing unit 모니터링 및 원격제어 시스템" 기술 개발이 시도된 적이 없으며, T.M.F. 제조장비가 아닌 타 분야의 포장설비 제조메이커는 물성의 난해성으로 T.M.F. 제조 업계 진입이 어려운 상황이다.
T.M.R은 완전 혼합 사료(Total Mixed Ration), T.M.F는 발효 완전 혼합 사료(Fermented T.M.R)를 의미한다.
국내는 대규모 생산체계를 갖춘 생산자와 축산 농가가 분업화되어 있지 않다.
국외의 T.M.F. 사료생산 형태는 축산업 규모가 크고 전문화되어 축산농가 자체적으로 T.M.F.장비를 구비하여 자가 제조 공급하는 형태로 국내와 같이 대규모생산체계를 갖춘 생산자와 축산 농가가 분업화 되어있지 않아 20Kg 단위 포장설비가 없다.
국내외 시장 현황을 살며보면, 농진청 축산과학원 발행전국T.M.R생산공장 편람에 따르면, 생산공장 130여 업체, 포장설비는 업체당 1.2대로 추산하면 약 150여대의 포장기, 예상 국내 시장규모: @30,000(천원) X 150 = 45억원, 예상 세계 시장규모: @80,000(천원) X 1,300 Plant = 1,040 억원으로 추정하고 있다.
국내 기업에서는 이와 관련된 기술로써 혼합사료 성형 포장 장치, T.M.R. 회전 봉합 시스템, 혼합 사료 압축 장치 등이 개발되고 있다.
그러나, T.M.F.(R)분야의 포장기 계량장치에 관련한 원격모니터링 및 원격제어 기술은 국내 및 해외 유사기술 특허등록이 되어있지 않으며, 타 분야에 유사한 기술은 이미 상용화되어 상대적으로 기술경쟁력이 높은 국내 IT 기술과의 시너지 효과발생으로 저변이 확대되고 있다. 그러므로, T.M.F.(R)분야의 포장기 계량장치에 관련된 원격모니터링 및 원격제어 기술은 사료 종류별 단위 포장시의 계량 정밀성을 형상시킨 최적화된 정량 계량 제품이 필요하며, 국내시장 확대 및 초기에 있는 해외 수출시장의 규모를 감안하여 국내 시장 선점과 해외 시장수출이 필요하다.
개발하고자 하는 제품은 국내외의 T.M.F. 장비 생산업체의 제품과 비교하기가 어렵다. 그러므로 T.M.F.(R) 시장에 대한 독보적 보유 기술력을 고려할 때, 기존 제품에 없는 Weighing unit 모니터링과 원격제어 기능이 추가 개발된다면 더욱 향상된 정확성과 실시간 제어력, 손실율 최소화, 계량 데이터축적, 데이터 분석, 분석 자료에 의한 사료 종류별 제어값 설정 등의 차별성을 가지는 이점이 있다.
T.M.F. 포장기는 원료의 수급상황과 지역 그리고 종류에 따라 그 물성이 매우 달라서 정밀계량에 문제점이 발생한다. 원격지에서 발생되는 Weighing unit(Load cell을 사용한 20Kg단위 계량장치)의 계량 값을 실시간으로 획득하여 사료의 원료 구성에 따라 조정이 가능하면 계량에 있어 정밀성을 유지할 수 있다.
이에 계량 Data를 실시간으로 원격 Monitoring하여 Database에 축적함과 동시에 계량정밀도 경향(Weighing accuracy trend)을 분석하고, 입력되는 사료의 원료 구성의 물성에 적정한 상태로 원격 제어하여 최적화된 단위 포장을 보장함으로써 계량 정밀성을 향상하는 T.M.F. 포장기의 Weighing unit 모니터링 및 원격 제어시스템이 필요하다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 T.M.F 포장기의 사료 포장 생산 현장에서 생산되는 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit) 및 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)과 연결되고 단위 포장의 사료 종류별 계량데이터를 획득하는 계량 데이터 수집 및 제어 보드(Weight data gathering and Control board) 및 TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)를 구비하는 계량 데이터 수집 및 제어 장치를 개발하고, 네트워크를 통해 전달된 계량 유닛(Weighing Unit)의 계량 데이터를 저장하는 서버와 데이터베이스를 구비하는 계량 데이터 모니터링 및 원갹 제어 시스템과 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)를 구축하며, 축적된 사료 종류별 계량 데이터를 분석하여 원격지에서 실시간으로 계량 데이터 모니터링과 원격 제어 기능으로 실시간 제어를 통해 계량 손실율을 최소화하고 최적화된 정량 계량을 유지하여 사료 물성 최적화 제어를 통해 단위 포장의 계량 정밀성을 향상시키는, T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치는 T.M.F. 포장기에서 로드 셀(Load cell)을 사용한 일정 무게 y Kg단위 계량장치로 사용되며, 생산된 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit);
상기 계량 유닛과 연결되고, 상기 제품의 중량의 로드셀의 계량 중량값(Weight data)을 표시하는 로드셀 표시기(Load Cell Indicator);
상기 로드셀과 로드셀 표시기와 연결되며, T.M.F. 사료포장 생산현장에서 생산되는 제품의 중량을 상기 계량 유닛을 통해 상기 로드 셀로부터 측정된 계량 중량값을 추출하기 위해 로드 셀 실효값을 계량 데이터 수집 보드(Weight Data Gathering Board)에서 증폭하고 A/D변환하여 사료 종류별 계량 중량 값이 수집되고, TCP/IP 보드로 전송되는 마이크로프로세서 기반의 계량 데이터수집 및 제어 장치; 및
상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로부터 사료 종류별 실시간 계량 값을 포함하는 수집 데이터 프레임을 획득하여 서버의 데이터베이스에 저장하고, 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로 원격 계량 제어에 의해 메인 오거(Main auger) 또는 서브 오거(Sub auger)의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령(제어 데이터 프레임)을 전송하는 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템을 포함하며,
T.M.F 포장기의 메인 오거(Main auger)와 서브 오거(Sub auger)의 ON/OFF 제어에 따른 기존 계량 방식을 사용하지 않고, 상기 계량 데이터 모니터링 시스템은 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며 원격 계량 제어에 의해 메인 오거 또는 서브 오거의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령을 TCP/IP 통신망을 통해 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치의 제어 보드(control borard)로 전송하여 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치의 제어 보드가 상기 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 메인 오거 또는 서브 오거의 모터 회전속도(Motor Speed)를 제어하여 메인 오거 또는 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치는 기술적 측면에서 T.M.F. 포장기 계량 유닛(Weighing Unit, Load cell을 사용한 20Kg단위 계량장치)과 로드셀 표시기(Load Cell Indicator) 및 계량 데이터 수집 및 제어 장치를 통해 전송된 계량 데이터 모니터링하며, Weighing Unit의 사료 종류별 계량 데이터에 대하여 서버의 Database로 데이터 축적에 의한 자료 분석으로 효율성을 향상시키며, 원격제어 기능에 통해 계량 손실률을 최소화하여 최적화된 정량 계량을 유지하여 T.M.F. 제조업체의 사료의 단위 포장 원가를 절감하고, 정밀한 사료포장계량의 신뢰성 증가시키는 효과가 있다.
이는 계량 유닛(Weighing Unit)의 계량 데이터를 서버의 데이터베이스로 데이터 축적에 의한 자료 분석으로 효율성을 향상시키며, 원격지 정량계량기 조정 정비인력 절감 효과를 제공하고, 원격지 실시간 대처로 시간적공간적 대응으로 경쟁력을 강화하며, 마케팅 전략에 따라 T.M.F. 생산 플랜트의 해외시장 수출 경쟁력을 강화하며, 국외 지역에 대한 A/S 및 기술지원으로 국외시장 수요를 창출하는 효과가 있다.
경제 산업적 측면에서, 본 개발기술 도입으로 T.M.F. 제조업체의 사료 단위 포장시 원가를 절감하며, 원격제어로 인한 정비인력을 줄이고, 축산환경이 한국과 유사한 중국과 동남아 시장규모는 국내 시장의 약 10배 이상으로, 현재 진행되고 있는 T.M.F.플랜트 수출이 이루어지면 동반 수출이 예측된다.
향후 개발기술이 상용화 되면, 이 기술을 계량 유닛(Weighing unit)에 국한하지 않고 T.M.F.생산 Plant의 감시가 필요한 주요 단위장비에 응용하여 장비의 가동상태, 고장 유형파악 등을 원격 모니터링 및 제어가 가능하여 시장규모가 국내보다 수 십배에 달하고, 수출 전망이 아주 밝은 T.M.F.생산 Plant에 활용하여 포화 상태인 국내 시장에서 해외 시장에 제품을 판매하여 경쟁 우위를 확보하여 외화를 획득하는 수출시장으로 시장 다변화에 큰 역할을 할 것으로 전망된다.
해외수출 측면으로는, 축산 여건이 국내와 유사한 동남아시아 해외 T.M.F.생산 Plant 수출시 상대적으로 기술경쟁력이 있는 IT 기술이 도입된 사료 종류별 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 기술 제품이 확보되면 수출에서 타 경쟁업체와의 기술적 우위를 차지하며, 최근 시작된 T.M.F. 생산 Plant 수출 선도 기업으로 성장할 수 있는 여건이 정비될 것으로 예상된다.
활용 방안으로는, T.M.F. 포장기 Weighing unit의 계량정밀도 향상, 원격지 포장기 Weighing unit 모니터링, 원격지 포장기 Weighing unit Database를 활용한 자료 축적, 축적된 DB를 활용한 최적화된 Weighing unit 제어, T.M.F. 생산플랜트 설비운용 모니터링 및 고장진단, 해외지역 플랜트 수출 후 모니터링 및 원격제어에 사용될 수 있다.
또한, 본 기술이 적용된 T.M.F. 사료 포장기는 모든 기기의 모니터링 시스템에 적용할 수 있으며, T.M.F. 생산 플랜트의 제어 가능한 기기에 원격 제어 시스템에 적용되며, CCTV 연동 공장 모니터링 시스템에 구축될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템 구성도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계량 데이터수집 및 제어 장치의 구성도이다;
도 3은 Weighting unit의 로드셀의 Analog Values(실효값, 계량 중량값)을 Digital Values로 변환하여 Gatherering 하는 보드를 개발하기 위해, 로드 셀(Load cell)과 로드셀 표시기(Load cell Indicator) 및 A/D Converter를 구비하는 계량 데이터수집 및 제어 장치를 나타낸 도면이다;
도 4는 T.M.F 포장기의 메인 오거(Main auger)와 서브 오거(Sub auger)의 ON/OFF 제어에 따른 기존 계량 방식, 및 본 발명의 서브 오거의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상을 비교한 도면이다;
도 5는 Load Cell values A/D Convert 과정을 설명한 도면이다;
도 6은 Load Cell 24 bits 변환 방법을 설명한 도면이다;
도 7은 Weight Gathering 및 원격제어 Control Board 사진과 원격제어 Controller 외부 케이스 사진이다;
도 8은 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Data Gathering Board로부터 서버로 전송되는 수집 데이터 프레임, 및 원격지 클라이언트와 서버로부터 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Control Board로 전송되는 제어 데이터 프레임의 구조를 나타낸 도면이다;
도 9는 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템의 현장 설치 사진이다; 및
도 10은 T.M.F. 포장기(2련식 자동 계량 수동포장기), 계량 장치(Auger 구동장치)의 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계량 데이터수집 및 제어 장치의 구성도이다;
도 3은 Weighting unit의 로드셀의 Analog Values(실효값, 계량 중량값)을 Digital Values로 변환하여 Gatherering 하는 보드를 개발하기 위해, 로드 셀(Load cell)과 로드셀 표시기(Load cell Indicator) 및 A/D Converter를 구비하는 계량 데이터수집 및 제어 장치를 나타낸 도면이다;
도 4는 T.M.F 포장기의 메인 오거(Main auger)와 서브 오거(Sub auger)의 ON/OFF 제어에 따른 기존 계량 방식, 및 본 발명의 서브 오거의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상을 비교한 도면이다;
도 5는 Load Cell values A/D Convert 과정을 설명한 도면이다;
도 6은 Load Cell 24 bits 변환 방법을 설명한 도면이다;
도 7은 Weight Gathering 및 원격제어 Control Board 사진과 원격제어 Controller 외부 케이스 사진이다;
도 8은 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Data Gathering Board로부터 서버로 전송되는 수집 데이터 프레임, 및 원격지 클라이언트와 서버로부터 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Control Board로 전송되는 제어 데이터 프레임의 구조를 나타낸 도면이다;
도 9는 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템의 현장 설치 사진이다; 및
도 10은 T.M.F. 포장기(2련식 자동 계량 수동포장기), 계량 장치(Auger 구동장치)의 사진이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템 구성도이다.
국내의 T.M.F.장비 생산업체는 계량 정밀도가 향상된 계량 유닛(Weighing unit)의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템 기술을 개발하였다.
계량 유닛(Weighing unit)은 로드 셀(Load cell)을 사용한 20Kg단위 계량장치이다.
본 발명의 T.M.F. 포장기에서 계량 유닛(Weighting unit)의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은T.M.F 포장기의 사료 포장 생산 현장에서 생산되는 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit) 및 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)과 연결되고, 사료 종류별 계량데이터를 획득하는 계량 데이터 수집 및 제어 보드(Weight data gathering and Control Board) 및 TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)를 구비하는 계량 데이터 수집 및 제어 장치(Hardware)를 개발하고,
네트워크를 통해 전달된 계량 유닛(Weighing Unit)의 계량 데이터(계량 중량 값)를 저장하는 서버의 데이터베이스를 구비하는 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템(Weighing unit의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템)과 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)(Software)를 개발하며,
축적된 사료 종류별 계량 데이터를 분석하여 원격지에서 실시간으로 사료 종류별 계량 데이터 모니터링하여, 원격 제어하도록 원격지의 제어 소프트웨어에 의해 서버에서 계량 데이터를 분석한 포장기의 계량공급 서브 오거(Auger)의 속도 제어값을 TCP/IP 통신망을 통해 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로 원격제어 명령을 전송하여 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치가 서브 오거(Sub auger)의 액추에이터의 모터 속도(Motor Speed)를 제어하여 정밀한 계량이 이루어지도록 실시간 제어한다. 그 결과, 상기 장치는 계량 손실율을 최소화하고 최적화된 정량 계량을 유지하여 사료 물성 최적화 제어를 통해 단위 포장의 계량 정밀성을 향상시켰다.
이를 위해, T.M.F. 사료 포장기의 실시간 계량데이터 전송 및 제어장치(Hardware), T.M.F. 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템(Weighing unit의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템)(Software)을 개발하였다.
T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은 다음과 같은 제품 개발의 필요성에 따라 개발되었다.
현재 상황에서 T.M.F. 포장기 계량 데이터의 정량 계량의 부정확의 문제(20kg 초과 값 셋팅, 불일정 규격 완료, 불일정 수분 함량, 중량 계량값 분석 필요, 경제적 손실, 최적화 필요)를 해결하기 위해,
T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은 T.M.F. 사료 자동포장기의 정밀 계량 기술을 개발하기 위해 계량 데이터 획득 장치 개발, 계량 데이터 모니터링 시스템 개발, 계량 데이터 저장 데이터베이스 개발, 계량 데이터 모니터링 시스템에 의한 원격 제어 시스템 개발, 원격 제어 명령 수행기 자동포장기를 개발하며, 시제품 제작 후 계량 정밀도 시험을 실시하였다.
표 1은 T.M.F.사료 자동포장기 개발 과제의 기존 기술과 본 발명의 정밀계량기술을 비교하였다.
T.M.F. 포장기의 요소 기술은 20Kg/Bag 단위 개량하는 사료 계량기술, P.E Bag에 사료를 충진하는 사료 충진 기술, P.E Bag을 충진장치에 자동 공급하는 Bag 공급기술(기기 개발), 충진시 사료에 함유된 공기를 제거하는 공기 제거기술, 충진 후 Bag밀폐 봉합하는 실링 기술을 개발하였다.
도 3은 Weighting unit의 로드셀의 Analog Values(실효값, 계량 중량값)을 Digital Values로 변환하여 Gatherering 하는 보드를 개발하기 위해, 로드 셀(Load cell)과 로드셀 표시기(Load cell Indicator) 및 A/D 컨버터를 구비하는 계량 데이터수집 및 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 T.M.F 포장기의 메인 오거(Main auger)와 서브 오거(Sub auger)의 ON/OFF 제어에 따른 기존 계량 방식, 및 본 발명의 서브 오거의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상을 비교한 도면이다.
T.M.F. 포장기의 계량 데이터 수집 및 모니터링 및 원격 제어 기술은 20Kg/Bag 단위 계량시에 Gain in Weight 가량 계량 방식의 기존 개량 기술의 메인 및 서브 오거의 Motor ON-OFF 제어 방식의 20kg 기준 +200~500g 계량 정도를 유지하였으나, 본 발명의 기술을 Loss in Weight 감량 계량 방식을 적용하면 서브 오거의 r.p.m control을 갖는 원격 제어 명령에 따라 Servo PID 제어 방식을 사용하는 20 Kg 기준 +100g의 계량 정밀도를 향상하게 된다.
본 발명의 T.M.F. 포장기 Weighting unit의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템에 기술 개발 내용을 설명한다.
1) 계량데이터 수집 및 제어장치(Weight data gathering and Control device)개발, T.M.F.(R) 생산현장 포장기의 계량 유닛(Weighing unit)의 실시간 사료 계량 값(Weight data)을 수집, 저장 송신할 수 있는 마이크로프로세서 기반의 계량 데이터 수집 및 제어 보드(Data gathering and Control device) 및 TCP/IP 제어 보드를 개발한다.
2) 계량데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)개발, 현장 계량데이터 수집 및 제어 장치에서 수신된 Data를 서버 DB로 저장 및 분석하고, 분석한 근거에 의해 사료 물성에 적합한 제어 파라미터를 입력하여 현장 계량 데이터 수집 및 제어 장치를 원격 제어하는 Server H.M.I 소프트웨어를 개발한다.
T.M.F. 포장기 계량 유닛(Weighing Unit)의 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은 계량 데이터 수집 및 제어 장치(Weight Data Gathering And Control Device) 및 서버와 데이터베이스를 구비하는 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템, 계량 데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight Data Monitoring H.M.I)로 구성된다.
본 발명에 따른 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은 계량 데이터수집 및 제어 장치(계량 데이터 수집 보드, TCP/IP 제어 보드), 그리고 계량데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템 및 계량데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)를 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계량 데이터수집 및 제어 장치의 구성도이다.
(1) 계량 데이터수집 및 제어 장치(Weight Data Gathering And Control Device)
계량 데이터수집 및 제어 장치(Weight Data Gathering And Control Device) (10)는 계량 데이터 수집 및 제어 보드(Weighing Data Gathering And Control Board)(13) 및 TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)(14)로 구성된다.
계량데이터 수집 및 제어 보드(Weigh Data Gathering And Control Board)(13)는 계량데이터의 수집 기능과, 서브 오거(sub auger)의 r.p.m. control리 포함된 원격 제어명령에 의한 서브 오거의 포장기 계량 Actuator 제어 기능을 한다.
TCP/IP 제어 보드(14)는 인터넷에 연결하는 통신 장치이다.
본 발명의 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템은 T.M.F 사료 포장 생산 현장에서 로드 셀(Load cell)을 사용한 y Kg(예, 20Kg, y는 자연수)단위 계량장치로 사용되며, 생산되는 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit)(11); 상기 계량 유닛(11)과 연결되고, 상기 제품의 중량의 로드셀의 계량 중량값을 표시하는 로드셀 표시기(Load Cell Indicator)(12); 상기 로 로드셀과 로드셀 표시기(12)와 연결되며, 로드 셀에서 구조물의 하중에 따라 사료가 포함된 제품의 계량 중량 값을 A/D 변환하여 사료 종류별 계량 값을 수집하는 마이크로프로세서 기반의 계량 데이터수집 및 제어 장치(10); 및 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치(10)로부터 사료 종류별 실시간 계량 값을 포함하는 수집 데이터 프레임을 획득하여 서버의 데이터베이스 저장하고, 클라이언트로 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며, 원격 계량 제어에 의해 서버에서 계량 데이터를 분석한 포장기의 계량공급 오거(Auger, 메인 오거 또는 서브 오거)의 모터 속도 제어값(r.p.m speed)을 포함하는 제어 데이터 프레임을 갖는 원격제어 명령을 TCP/IP 통신망을 통해 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치(10)의 제어 보드(control borard)로 전송하여 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치(10)의 제어 보드가 메인 오거(Main Auger) 또는 서브 오거(Sub auger)의 모터 회전속도(Motor Speed)를 제어하여 사료의 물성 변화에 적합한 회전 속도로 제어하여 계량 정밀도를 향상시키도록 실시간으로 원격 제어하는 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템(17)을 포함하고,
상기 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템(17)은 데이터베이스와 서버를 구비하며 상기 서버는 TCP/IP를 통해 계량 데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight Data Monitoring H.M.I)와 연결되는 것을 특징으로 한다.
계량 데이터수집 및 제어 장치(10)는 계량 데이터 수집 및 제어 보드(Weigh Data Gathering And Control Board)(13); 및 TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)(14)로 구성된다.
계량 데이터 수집 및 제어 보드(13)는, 첫째, 계량 데이타 수집 기능(Gathering Function)을 제공하며, 계량 유닛(Weighing Unit)(11)과 연결된 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)(12)를 통해 발생되는 연속데이터[계량 유닛 장치ID, 사료의 종류, 제어 Parameter 값(weighing r.p.m), 시간, 일자, 무게]를 입력받아 TCP/IP 제어 보드(14)로 전달한다. 이에 TCP/IP 제어 보드(14)는 인터넷을 통해 서버에 접속하여 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템(17)으로 입력받은 사료 종류별 계량값이 포함된 연속 데이터를 전달한다.
둘째, 계량 데이터 수집 및 제어 보드(13)의 제어 기능(Control Function)은 제어 소프트웨어에 의한 원격제어 명령이 인터넷을 통해 TCP/IP 제어 보드(14)로 전달되면, TCP/IP 제어 보드(14)는 전달받은 원격제어 명령을 계량데이터 수집 및 제어 보드(13)로 전달한다. 이에 계량 데이터 수집 및 제어보드(13)는 Control Board에 의해 입력받은 원격 제어 명령을 사용하여 T.M.F. 포장기의 서브 오거(auger)의 계량 Actuator의 속도를 제어하여 정밀 계량을 실시한다.
표 2는 계량 데이터 수집 및 제어 보드 및 TCP/IP 제어 보드의 기능을 나타냈다.
(2) 계량데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I) 개발
계량 데이터 모니터는 인터넷으로 연결된 계량데이터 수집 장치(10)로부터 전달 받은 연속 데이터를 서버의 데이터베이스에 저장하고, 계량 데이터를 모니터링 한다. 서버로 수집된 연속 데이터[계량 유닛과 메인 오거 및 서브 오거의 장비ID(Weighing Unit ID), 사료의 종류, 제어 Parameter 값(weighing r.p.m), 시간, 일자, 사료의 무게]는 계량 데이터 모니터링 시스템에 숫자와 Graph 형태로 디스플레이 된다.
실시간 데이터가 임계 허용 구간에 속하지 않을 경우 즉각 경고 창을 띄워 모니터 요원에게 알린다. 데이터베이스에 저장된 데이터는 사료의 종류와 일자별로 최소값(Min')과 최대값(Max')을 찾고 평균과 분산 그리고 손실율 등을 계산한다. 그리고 저장된 데이터에 대해서는 각 Weighing Unit ID(장치별 번호)에 대하여 제어 Parameter 값, 사료의 종류, 년도별, 분기별, 일자별, 시간별로 처리하여 분석한다.
모니터 요원은 실시간 계량 데이터 모니터링으로 상황을 파악하여 각 장치별로 원격제어 명령(제어 데이터 프레임)을 내릴 수 있다. 원격제어 명령은 계량 유닛(Weighing Unit)에 대해 사료의 종류(Mode) 그리고 제어 Parameter 값(weighing r.p.m value)을 설정함으로 실시간 제어를 수행한다. 이에 특정 장치(장비ID로 식별된 메인 오거 또는 서브 오거)는 실시간 원격 제어명령에 의해 계량 공급 오거의 실시간 계량 데이터 모니터링의 과정을 수행한다.
표 3은 계량 데이터 수집 및 제어 보드 및 TCP/IP 제어 보드의 세부 개발 기술과 차이점을 나타냈다.
또한, 다른 실시예로써, 상기 계량 데이터 모니터링 시스템은 계량 데이터수집 및 제어 장치(10)와 계량 데이터수집 및 제어 장치(10)에 연결된 TCP/IP 제어 보드를 사용하는 대신에 근거리 무선 통신 모뎀(Wi-Fi 또는 Bluetooth, ZigBee)을 구비하여 근거리 무선 통신을 통해 근거리 무선통신 모뎀을 구비하는 원격 제어기(Remote Controller)의 형태로 구현될 수 있다.
T.M.F 사료 자동포장기(2련식 자동계량 수동포장기)에 대한 계량기, 원격 모니터링 및 제어 시스템 개발 후 현업 설치를 위해 사료생산 현장을 방문하여 작업 장비 및 설치 기계를 조사하였다.
계량 데이터 수집 보드(Weight Data Gathering Board)와 원격 제어 보드(Remote Control Board) 제작을 완료하였으며, Board의 기능을 Test하고 현장에 설치하여 Test하였다.
1.1) T.M.F. 생산 현장의 Load Cell의 측정값 추출 위한 연구
도 5를 참조하면, Load Cell values A/D Convert 과정은 T.M.F. 사료포장 생산현장에서 생산되는 제품의 중량을 계량 유닛(Weighting Unit)을 통해 Load Cell의 실효값을 계량 데이터 수집 보드(Weight Data Gathering Board)에서 증폭하여 Analog to Digital Converter하여 계량 중량 값(Weight data)이 수집(Gathering)되고, TCP/IP 보드로 전송된다.
로드 셀(Load cell)에서 계량 중량 값(Weight data)을 수집하기 위해 필요한 계량 데이터 수집 장치는 Load cell out put(Analogue 1.2mV/V)이 인가되므로 Monitoring actual data(Digital), 기존 로드 셀(Load cell)에서 중량 값을 수집하기 위한 A/D Converter를 구비한다.
T.M.F 포장기의 로드 셀(Load cell)은 중량 값 출력이 1 Channel 이므로 기존 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)에서 사용하여 계량 중량값을 Digital 값으로 받기 위해 A/D 컨버터가 필요하다.
계량호퍼에 설치된 로드 셀(Load cell)(계량 센서)에서 발생되는 미소신호(수mV)를 Gain 128배로 A/D변환된 데이터를 계량 데이터 수집 보드(Micro Control Unit)에서 초당80회(80Hz) A/D샘플링 처리 및 10회/sec 필터링 처리한다. 처리한 Data를 2Wire(CLK,DATA) 인터페이스 처리하여 TCP/IP 통신망을 통하여 Server에 전송한다.
계량 센서는 4-Wire Load Cell 센서(Model:CBCD-150L, Capacity : 150kgf, 입력감도:2.1mV/V)를 사용하였다.
* Weight Calibration 기능과 Zero Calibration 설정 기능의 필요
- 계량 호퍼에 설치된 Load Cell 갯수 및 구조물 하중에 따라 Load cell 입력 감도 신호 값을 설치된 계량호퍼의 총중량에 맞게 Weight Calibration 기능이 필요하다.
- Zero Calibration 설정을 위해 원격 제어기의 "설정모드"에서 Calibration기능을 추가하였다.
도 6을 참조하면, Load Cell 24 bits 변환 방법은 T.M.F. 생산 현장의 로드 셀(Load Cell)의 측정값 추출하기 위해 아날로그 값을 입력받아 디지털 값으로 변환한다. 이때 장치로부터 입력되는 24bit raw hex 데이터를 그림과 같은 방법으로 2'complement 치환후 16bits digital 값으로 변환하여 출력된다.
Weight Gathering Load cell A/D 샘플링 응용 프로그램 코드
#define DATA PIND.0 // 2Wire= DOUT
#define CLK PORTD.1 // 2Wire= CK
#define LED PORTA.0 // LED
unsignedlong read_AD(void)
inti;
unsignedlong raw; //Load cell data 변수 정의
DATA=1;
CLK=0;
raw=0;
while(DATA); //A/D 내부 변환완료시까지 DO핀을 체크하면서 기다림
for(i=0;i<24;i++) // 24Bit data read
CLK=1;
raw<<=1;
CLK=0;
if(DATA)raw++;
CLK=1; //A/D Gain = 128배 설정
CLK=0; //CLK를 low 상태
return raw;
voidmain(void)
unsigned long val;
signed intr val;
init_devices();
printf("loadcell24bitA/DmoduleV1.0");
while(1)
val=read_AD(); //Load cell -> raw data
rval=(val>>8)&0xffff; //24bit data -> 16bit 변경
LED^=1; //LED토글
printf("%lx%ld%d",val,val,rval); //24bit raw hex, 24bit raw dec, 16bit raw -> dec출력
1.2) 원격제어 Control Board 제작 대한 연구
서버에서 계량 데이터를 분석한 포장기의 계량공급 오거(Auger)의 속도 제어값을 포함하는 원격 제어 명령이 포함된 제어 데이터 프레임을 TCP/IP 통신망을 통해 계량 데이터 수집 장치로 수신받고, T.M.F. 포장기의 계량 공급 오거의 모터의 속도(Motor speed)를 제어하여 정밀한 계량이 이루어지도록 한다.
* 원격제어 Control Board 주요기능
- TCP/IP 전송 데이터 프레임 구조를 정함.
- 서버로 전송할 데이터 프레임은 계량 유닉과 메인 오거 및 서브 오거의 장비ID, 사료의 종류(TYPE), 중량(WEIGHT), 그리고 속도(VELOCITY)의 값과 구분자로 콤마(,)로 구성된다. 장비ID는 0~99까지 장비번호를 코드화 한 것이며, 사료의 종류는 여러 사료의 종류를 코드화 하여 0~99종으로 정하였다. Load Cell로부터 나오는 실중량 값으로는 소수 이하 두 자리까지의 값이다. 그리고 서브 오거의 모터의 속도(VELOCITY)를 제어하기 위해 0~100으로 코드화 하였다. TCP/IP 인터넷 망으로 실 Data를 "계량 데이터 수집 보드(Weigh Data gathering baord)"를 통하여 전송받은 Main Server PC는 이를 수집한다.
Data를 실시간 계량된 값을 분석하여 생산 현장의 T.M.F 사료포장기에 개발 설치된 원격 제어 Control board(계량 데이터 수집 및 제어 보드)에 Motor 속도 제어 값을 전송하고, 제어 보드는 제어 값을 포장기의 계량 Motor(AC380V/3HP)의 회전속도를 제어하여 사료의 물성변화에 적합한 회전속도로 제어하여 계량정밀도를 향상한다.
도 7은 Weight Gathering 및 원격제어 Controller Board 사진과 원격제어 Controller 외부 케이스 사진이다.
Weight Gathering 및 원격제어 Controller Board 작업 완료 후 산업현장 조건에 맞게 방진 및 오염 방지용으로 알루미늄 합금 AL6061계열 Frame으로 Case 작업 진행하였다.
원격제어 Controller Board 기능 사양
(3) 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템과 DataBase 저장 시스템
i) 서버용 원격 통신 소프트웨어 개발과 데이터베이스 저장 시스템 개발하며, ii) DataBase 저장 시스템을 개발한다.
계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템은 계량 데이터 수집 기능과 제어 기능을 구비한다.
- 수집 기능(Gathering Function): 원격지 클라이언트와 접속하여 원격지 계량 유닛(Weighing Unit) 장치의 사료종류별 계량 값과 속도 등의 Data를 확보하여 모니터링하면서 DataBase system에 저장한다.
- 제어 기능(Control Function): 분석된 결과를 이용하여 원격지 클라이언트로부터 원격 제어 명령을 전달하면, 계량 데이터 수집 및 제어보드(Cotrol Board)는 서브 오거(Sub auger)의 모터의 속도를 제어한다.
도 8은 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 Data Gathering board로부터 서버로 전송되는 수집 데이터 프레임, 및 원격지 클라이언트와 서버로부터 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 제어 보드(Control Board)로 전송되는 제어 데이터 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
- 수집 데이터 프레임: 계량 데이터 수집 및 제어 장치로부터 서버를 통해 클라이언트로 전송되는 수집 데이터 프레임은 계량 유닛과 메인 오거 및 서브 오거의 장비ID, 사료의 종류(TYPE), 중량(WEIGHT), 그리고 속도(VELOCITY)의 값과 구분자로 콤마(,)로 구성된다. 장비ID는 0~99까지 장치 번호를 코드화 한 것이며, 사료의 종류는 여러 사료의 종류를 코드화 하여 0~99종으로 정하였다. 로드 셀(Load Cell)로부터 나오는 실중량 값으로는 소수 이하 두 자리까지의 값이다. 그리고 서브 오거의 구동 모터의 속도(VELOCITY)를 제어하기 위해 0~100으로 코드화한 값이다.
- 제어 데이터 프레임(원격 제어 명령): 서버에서 클라이언트로 전송되는 제어 데이터 프레임은 장비ID, 속도(VELOCITY)의 값과 구분자로 콤마(,)로 구성한다. 장비는 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어를 위한 피제어 UNIT을 의미하고 속도는 서브 오거(Sub auger)의 계량 모터의 회전 속도를 제어하는 값이다.
다음은 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템의 Database 저장 시스템의 동작을 설명한다.
* 계량데이터 수집 장치에서 수신된 데이터(수집 데이터 프레임)을 계량 데이터 저장 데이터베이스의 DB로 저장
* 계량 데이터 모니터: 연결된 계량 데이터 수집 장치로부터 전달받은 데이터를 모니터링 기능
* 최적화된 정량계량 알고리즘개발 및 구현: 물성별, 장치별
* 사업장별 장치별 모니터링 기능
* 실시간 Data 분석: "계량 데이터 수집 장치"에서 수신된 Data를 분석
* 저장된 Data 분석: 수집된 연속 데이터(장비ID), 사료의 종류, 제어 Parameter 값(weighing r.p.m), 시간, 일자, 무게 등등)는 모니터링 시스템에 숫자와 Graph, 표 형태 등으로 디스플레이
* 각 장치에 임계허용 초과 경고: 실시간 데이터가 임계 허용 구간에 속하지 않을 경우 즉각 경고
* 시계열분석: 시간별, 일별, 월별 통계 분석
* 포지션분석: 장치별, 사업장별, 전체 통계 분석
* 계량손실률 최소화: 모니터링과 원격제어 기능으로 실시간 제어를 통한 계량손실률 최소화
* 자료 분석으로 효율성 향상: 계량 유닛(Weighing Unit)의 Database로 데이터 축적에 의한 자료 분석으로 효율성 향상
도 9는 T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템의 현장 설치 사진이다. T.M.F. 사료 자동포장기 현장, 자동 포장 로드셀 표시기(Load Cell Indicator), 메인 오거(Main auger) 및 서브 오거(Sub auger), 현장 제어실 사진을 촬영하였다.
본 개발품의 적용 포장기 사양을 사용하였다.
- 포장장치 T.M.F. 수동포장기(2련식 자동 계량 수동포장기)
- 계량 중량은 20Kg/bag
- 계량 방법은 가산 계량 방식(Gain in weighing),
- 계량 구조: 2 Way auger feeding(Main auger- 240, Sub auger - 120), Main auger motor-2.2Kw, Sub auger motor-1.5Kw
-계량 제어방식 : On-off control
-계량 Load cell : CBCD-150L(150Kg.f) x 4 EA
도 10은 T.M.F. 포장기(2련식 자동 계량 수동포장기), 계량 장치(Auger 구동장치)의 설치 환경의 사진이다.
상기 포장기의 계량공급 오거(auger)는 메인 오거(Main auger), 서브 오거(Sub auger)를 구비하며, 메인 오거, 서브 오거의 구동 모터는 Geared motor를 사용된다.
Main auger On, Sub auger On 후에 계량을 start하고, T.M.F 사료 물성에 따라 원격 계량 제어에 의해 서버로부터 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 제어 보드(control board)로 전송된 원격 제어 명령에 따라 하한 값 계량에 도달할 때까지 또는 설정 값 계량에 도달할 때까지 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 "Control board"에 의해 원격 제어 명령에 포함된 메인 오거 또는 서브 오거(Sub auger)의 R.P.M control에 따라 별도의 Motor R.P.M 제어 장치(Inverter)를 사용하여 서브 오거(Sub auger)의 구동 모터의 속도를 제어한다.
표4는 본 발명의 기술개발 제품의 평가방법 및 평가항목을 나타낸다.
본 발명의 제품을 개발하기 위해, TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board), 계량 데이터수집 및 제어 보드(Weighing Data Gathering And Control Board), Monitoring & Control, 현장 니즈를 파악하여 분석 설계를 통한 서버의 DataBase 시스템 구축, 검증 및 시험 과정을 거친다.
T.M.F. 포장기 계량 데이터 모니터링 및 원격제어 시스템과 관련된 개발된 기술을 사용한 지적재산권의 확보와 비즈니스 모델 구축, 개발된 제품의 국내 시장 및 해외시장 개척을 위해 제품을 수출할 예정이다.
T.M.F.(R) 포장기 계량장치에 관련한 원격모니터링 및 원격제어 기술은 설비도입으로 인한 T.M.F. 제조업체의 원가절감, 세계 최고의 경쟁력을 가진 특화된 T.M.F. 생산 설비제조 및 T.M.F. Plant Engineering 기술 서비스 영역을 구축하며, T.M.F. 사료 생산 장비의 고도화 전략을 통해 신규 수요를 창출할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
10: 계량 데이터수집 및 제어 장치
11: 계량 유닛(Weighing Unit)
12: 로드셀 표시기(Load Cell Indicator)
13: 계량데이터 수집 및 제어 보드
(Weigh Data Gathering And Control Board)
14: TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)
17: 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템
11: 계량 유닛(Weighing Unit)
12: 로드셀 표시기(Load Cell Indicator)
13: 계량데이터 수집 및 제어 보드
(Weigh Data Gathering And Control Board)
14: TCP/IP 제어 보드(TCP/IP Control Board)
17: 계량 데이터 모니터링 및 원격 제어 시스템
Claims (9)
- T.M.F. 포장기에서 로드 셀(Load cell)을 사용한 일정 무게 y Kg단위 계량장치로 사용되며, 생산된 사료가 포함된 제품의 중량을 측정하는 계량 유닛(Weighing Unit);
상기 계량 유닛과 연결되고, 상기 제품의 중량의 로드셀의 계량 중량값(Weight data)을 표시하는 로드셀 표시기(Load Cell Indicator);
상기 로드셀과 로드셀 표시기와 연결되며, T.M.F. 사료포장 생산현장에서 생산되는 제품의 중량을 상기 계량 유닛을 통해 상기 로드 셀로부터 측정된 계량 중량값을 추출하기 위해 로드 셀 실효값을 계량 데이터 수집 보드(Weight Data Gathering Board)에서 증폭하고 A/D변환하여 사료 종류별 계량 중량 값이 수집되고, TCP/IP 보드로 전송되는 마이크로프로세서 기반의 계량 데이터수집 및 제어 장치; 및
상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로부터 사료 종류별 실시간 계량 값을 포함하는 수집 데이터 프레임을 획득하여 서버의 데이터베이스에 저장하고, 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치로 원격 계량 제어에 의해 메인 오거(Main auger) 또는 서브 오거(Sub auger)의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령(제어 데이터 프레임)을 전송하는 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템을 포함하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
T.M.F 포장기의 메인 오거(Main auger)와 서브 오거(Sub auger)의 ON/OFF 제어에 따른 기존 계량 방식을 사용하지 않고, 상기 계량 데이터 모니터링 시스템은 사료 종류별 계량 데이터를 모니터링하며 원격 계량 제어에 의해 서브 오거(Sub auger)의 r.p,m control을 갖는 원격 제어 명령을 TCP/IP 통신망을 통해 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치의 제어 보드(control borard)로 전송하여 상기 계량 데이터수집 및 제어 장치의 제어 보드가 상기 원격 제어 명령에 의해 Servo PID 제어에 따라 메인 오거 또는 서브 오거의 모터 회전속도(Motor Speed)를 제어하여 메인 오거 또는 서브 오거의 모터 속도를 제어하여 설정값에 도달하게 하여 계량 정밀도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 로드 셀(Load cell)(계량 센서)에서 발생되는 미소신호(수mV)를 Gain 128배로 A/D변환된 데이터를 계량 데이터 수집 보드에서 초당80회(80Hz) A/D샘플링 처리 및 10회/sec 필터링 처리하며, 샘필링 및 필터링 처리한 데이터를 2Wire(CLK,DATA) 인터페이스 처리하여 TCP/IP 통신망을 통하여 상기 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템(Server)로 전송하는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제3항에 있어서,
상기 T.M.F. 포장기에서 상기 계량 유닛의 로드 셀(Load Cell)의 측정값 추출하기 위해 아날로그 값을 입력받아 디지털 값으로 변환하며, 상기 로드 셀로부터 입력되는 24bit raw hex 데이터를 2'complement 치환후 16bits digital 값으로 변환하여 출력되는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 계량 데이터 모니터링 및 제어 시스템은 서버 및 데이터베이스를 포함하며, 상기 서버는 TCP/IP를 통해 계량 데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight Data Monitoring H.M.I.)와 연결되는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 계량 데이터수집 및 제어 장치는
계량 데이타 수집 기능(Gathering Function)을 제공하는 계량 데이터수집 보드 및 제어 기능(Control Function)을 제공하는 제어 보드를 포함하며, 상기 계량 유닛(Weighing Unit)과 연결된 상기 로드 셀 표시기(Load Cell Indicator)를 통해 생성되는 연속데이터[계량 유닛과 메인 오거 및 서브 오거의 장비ID, 사료의 종류, 제어 Parameter 값(weighing r.p.m), 시간, 일자, 무게]를 입력받아 TCP/IP 제어 보드로 전달하는 계량 데이터수집 및 제어 보드; 및
인터넷을 통해 서버에 접속하여 상기 계량 데이터 모니터링 시스템으로 입력받은 사료 종류별 계량값이 포함된 연속 데이터를 전달하는 TCP/IP 제어 보드;를 포함하며,
상기 계량 데이터 수집 및 제어 보드의 상기 제어 기능(Control Function)은 제어 소프트웨어에 의한 원격제어 명령이 인터넷을 통해 상기 TCP/IP 제어 보드로 전달되면, 상기 TCP/IP 제어 보드는 전달받은 상기 원격제어 명령을 상기 계량 데이터 수집 및 제어 보드로 전달하며, 이에 상기 계량데이터 수집 및 제어보드는 입력 받은 원격제어 명령을 사용하여 T.M.F. 포장기 계량 Actuator의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제5항에 있어서,
상기 계량데이터 모니터링 및 제어 소프트웨어(Weight data monitoring H.M.I)는 인터넷으로 연결된 상기 계량데이터 수집 및 제어 장치로부터 전달받은 연속 데이터를 서버의 데이터베이스에 저장하고, 계량 데이터를 모니터링 하며, 상기 서버로 수집된 연속 데이터[계량 유닛과 메인 오거 및 서브 오거의 장비ID, 사료의 종류, 제어 Parameter 값(weighing r.p.m), 시간, 일자, 사료의 무게]는 계량 데이터 모니터링 시스템에 숫자와 Graph 형태로 디스플레이 되며,
실시간 데이터가 임계 허용 구간에 속하지 않을 경우 즉각 경고 창을 띄워 모니터 요원에게 알리며, 데이터베이스에 저장된 데이터는 사료의 종류와 일자별로 최소값(Min')과 최대값(Max')을 찾고 평균과 분산 그리고 손실율을 계산하고, 저장된 데이터에 대해서는 각 Weighing Unit ID(장비 ID)에 대하여 제어 Parameter 값, 사료의 종류, 년도별, 분기별, 일자별, 시간별로 처리하여 분석하며,
모니터 요원에 의해 실시간 계량 데이터 모니터링으로 상황을 파악하여 각 장치별로 상기 원격제어 명령을 전송할 수 있으며, 상기 원격제어 명령은 상기 계량 유닛(Weighing Unit)에 대해 사료의 종류(Mode) 그리고 제어 Parameter 값(weighing r.p.m value)을 설정함으로써 실시간 제어를 수행되며, 이에 장비ID로 식별된 메인 오거 또는 서브 오거는 실시간 제어명령에 의해 실시간 모니터링되는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 T.M.F. 포장기의 계량공급 오거(auger)는 메인 오거(Main auger), 서브 오거(Sub auger)를 구비하며, 메인 오거, 서브 오거의 구동 모터는 Geared motor가 사용되며,
Main auger On, Sub auger On 후에 계량을 start하고, T.M.F 사료 물성에 따라 원격 계량 제어에 의해 서버로부터 상기 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 제어 보드(control board)로 전송된 원격 제어 명령에 따라 하한 값 계량에 도달할 때까지 또는 설정 값 계량에 도달할 때까지 상기 계량 데이터 수집 및 제어 장치의 제어 보드에 의해 원격 제어 명령에 포함된 메인 오거 또는 서브 오거의 R.P.M control에 따라 별도의 Motor R.P.M 제어 장치(Inverter)를 사용하여 서브 오거의 구동 모터의 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치. - 제1항에 있어서,
상기 T.M.F. 포장기는 계량 데이터 수집 및 모니터링 및 원격 제어 기술을 사용하여 20Kg/Bag 단위 계량시에 Loss in Weight 감량 계량 방식을 적용하여 서브 오거의 r.p.m control을 갖는 원격 제어 명령에 따라 Servo PID 제어 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 T.M.F. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치.
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| KR1020150081547A KR101735544B1 (ko) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Ｔ.ｍ.ｆ. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150081547A KR101735544B1 (ko) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | Ｔ.ｍ.ｆ. 포장기에서 원격 계량 제어에 의한 계량 데이터 수집 및 제어 장치 |
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ID=57734300
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