KR101883672B1 - Human Machine Interface System capable of Safety Monitoring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 연결되는 HMI 시스템에 관한 것으로서, 외부 장치와 통신하여 운전환경정보를 수집하는 운전정보 수집부, 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단하는 운전모드 판단부, 및 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리하는 운전제어부를 포함하여 이루어진다. PLC 등 여러 외부 장치들로부터 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 이루어지도록 조치하므로, 내부/외부적인 요인으로 인하여 타임 아웃이 발생하거나 시스템이 다운되는 현상을 사전에 방지할 수 있어 전체 시스템이 안전하게 동작할 수 있게 된다.The present invention relates to an HMI system connected to an external device including at least a PLC and includes an operation information collecting unit for collecting operation environment information by communicating with an external device, And a driving control unit for operating the vehicle in a safe mode according to a determination result. PLC, it is possible to prevent the occurrence of time out or system down due to internal / external factors. Therefore, The entire system can be operated safely.
Description
본 발명은 HMI 시스템에 관한 것으로서, 특히 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 연결되는 HMI 시스템이 운전환경을 모니터링 하고 그 결과를 기초로 더욱 안전하게 운전할 수 있도록 해 준다.
The present invention relates to an HMI system, and more particularly, an HMI system connected to an external device including at least a PLC, monitors the operation environment and can operate more safely based on the result.
현재 공장, 선박, 건물 등 다양한 산업분야에서 PLC(Programmable Logic Controller)가 사용되고 있으며, 이와 관련하여 사용자와의 인터페이스를 위해 HMI(Human Machine Interface) 시스템이 채용된다.Currently, programmable logic controllers (PLCs) are used in various industrial fields such as factories, ships, buildings, and the like. In this connection, an HMI (Human Machine Interface) system is employed for interfacing with users.
HMI 시스템에는 PLC 뿐 아니라 카메라나 미디어 장치 등 여러 외부 장치가 연결될 수 있으며, 사용자에게 시각적으로 정보를 보여 주고, 외부 장치들을 제어할 수 있도록 하여 향상된 서비스를 제공한다.The HMI system can be connected to various external devices such as cameras and media devices as well as PLCs. It also provides enhanced services by allowing users to visually display information and control external devices.
한편, PLC는 일반 가정용 제품과 달리 산업용 제어 장치이기 때문에 열악한 환경에서도 동작해야 한다.On the other hand, since PLC is an industrial control device unlike general household products, it must operate in a harsh environment.
하나의 예로서, 선박용 모니터링 시스템은 밸러스트 탱크에 해수의 정도를 가늠하여 선박의 강도, 복원력 계산, 적재 상태(Loading condition) 등을 파악하고 있으며, 냉동/냉장 컨테이너 내부의 물리적 특성을 모니터링 하기 위하여 PLC를 사용하고 있다. 이때 PLC는 온도, 습도, 진동의 강도 등 외부 환경이나 조건으로 인해 그 운전상태가 영향을 받는다.As an example, the ship monitoring system grasps the ship's strength, resilience calculation, loading condition, etc. by measuring the degree of seawater in the ballast tank. In order to monitor the physical characteristics inside the refrigeration / Is used. At this time, the operating condition of the PLC is influenced by external environment or conditions such as temperature, humidity, and vibration intensity.
그런데 종래에는 열악한 작업환경에서 HMI시스템과 각종 장치들이 잘 동작하고 있는지를 확인하기가 쉽지 않았다.However, it has not been easy to confirm whether the HMI system and various devices are operating well in a poor working environment.
예컨대 내부/외부적인 환경요인으로 인하여 타임 아웃(Time Out)이나 시스템 다운 등 문제 발생의 여지가 있는지를 알기 위해 작업자가 항상 작업 현장에서 설비들을 감시해야 하는 불편함이 있었다.For example, there has been an inconvenience in that the operator always has to monitor the facilities at the worksite in order to know whether there is room for time out or system down due to internal / external environmental factors.
또한, 장시간 동작 시 전체 HMI 시스템이 불안정해 질 수 있으므로, 제품을 오랫동안 사용하기 힘들며, 잠깐의 기계적 결함으로 인해 오류 분석 및 시스템 재 가동을 해야 하면 많은 작업 시간 및 비용이 소요된다.
In addition, since the entire HMI system may become unstable during long operation, it is difficult to use the product for a long time, and it takes a lot of time and money to perform error analysis and system restart due to a short mechanical fault.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, HMI 시스템이 모니터링 된 운전상황을 기초로 더욱 안전하게 운전할 수 있게 하여, 고장 및 사고를 미리 예방하고 작업 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 비상 상황에서의 안전 대응을 도모할 수 있도록 해 주는데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an HMI system that can operate safely on the basis of a monitored operating condition, prevent malfunctions and accidents in advance, The purpose of this report is to enable the safe response of
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템은, 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 통신하여 운전환경정보를 수집하는 운전정보 수집부; 상기 운전정보 수집부를 통해 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단하는 운전모드 판단부; 및 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리하는 운전제어부를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, an HMI system capable of safety monitoring according to the present invention includes: an operation information collecting unit for collecting operation environment information by communicating with an external device including at least a PLC; A driving mode determination unit for determining whether operation in a safe mode is necessary based on operating environment information collected through the operation information collecting unit; And a driving control unit for operating in a safe mode according to a result of the determination by the driving mode determination unit.
상기 운전모드 판단부는 상기 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위를 벗어난 경우 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하거나, 또는 상기 PLC와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도에 따라 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
The operation mode determination unit determines that the operation in the safe mode is necessary when the operation environment of the external device is out of the predetermined normal operation range or it is determined that operation in the safety mode is necessary in accordance with the time out frequency Mode can be judged to be necessary.
상기 운전제어부는 미리 지정된 우선순위에 따라 상기 외부 장치의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리할 수 있다.The operation control unit may process the operation in the safe mode in such a manner as to reduce the workload of the external device according to a predetermined priority.
상기 운전제어부는 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 경고창을 출력하여, 안전모드로 진입할 것인지에 관한 응답을 입력 받을 수 있다.
The operation control unit may output an alert window according to a result of the determination by the operation mode determination unit to receive a response as to whether to enter the safe mode.
본 발명에 따르면, HMI 시스템은 PLC 등 자신과 연결된 여러 외부 장치들로부터 수집된 운전환경정보를 기초로 운전상태를 판단하고, 안전한 운전이 방해 받는 상황일 때는 안전모드에서의 운전이 이루어지도록 처리한다.According to the present invention, the HMI system determines the operation state based on the operation environment information collected from various external devices connected to the PLC, etc., and performs the operation in the safe mode when the safe operation is interrupted .
이에 따라, 내부/외부적인 요인으로 인하여 타임 아웃이 발생하거나 시스템이 다운되는 현상을 사전에 방지할 수 있으며, 전체 시스템이 안전하게 동작함으로써 산업 자동화 설비의 운용 효율을 극대화할 수 있게 된다.
Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of a timeout or a system down due to internal / external factors, and the operation efficiency of the industrial automation equipment can be maximized by operating the entire system safely.
도 1은 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템의 일 실시예,
도 2는 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템의 구체적인 일 실시예,
도 3은 HMI 제어부의 안전모드 운전과 관련한 동작을 설명하는 예,
도 4는 사용자에게 출력하는 경고창의 예이다.1 shows an embodiment of an HMI system capable of safety monitoring according to the present invention,
FIG. 2 is a detailed view of an embodiment of an HMI system capable of safety monitoring according to the present invention,
3 is a diagram illustrating an operation related to the safe mode operation of the HMI control unit,
4 is an example of an alarm window to be output to the user.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하자면, 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템(10: 이하, HMI 시스템이라 한다)은 여러 외부 장치와 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, an HMI system 10 (hereinafter referred to as an HMI system) capable of safety monitoring according to the present invention can be connected to various external devices.
외부 장치로는 적어도 PLC(18: Programmable Logic Controller)가 포함되며, 그 이외의 외부 장치로는 산업현장의 상황을 실시간 촬영하기 위한 영상촬영장치(19) 등이 사용될 수 있다.As an external device, at least a PLC (Programmable Logic Controller) 18 is included, and as an external device other than the above, an
HMI 시스템(10)은 필요에 따라 얼마든지 다양하게 구성될 수 있지만, 본 발명과 관련하여 운전정보 수집부(11), 운전모드 판단부(12), 및 운전제어부(13)를 포함하여 이루어진다.The
운전정보 수집부(11)는 PLC(18)나 영상촬영장치(19) 등 외부 장치와 통신하여 각종 운전환경정보를 수집하는 역할을 수행한다.The operation
운전정보 수집부(11)가 수집하는 정보는 외부 장치의 자체 정보, 외부 장치의 주변 정보, HMI 시스템의 자체 정보 등 제한이 없다.The information collected by the operation
구체적인 예를 들자면, 온도, 습도, 진동 상태, 메모리 점유율, CPU(Central Processing Unit) 상태, PLC(18)와 통신할 때 발생하는 타임 아웃(Time-Out)의 빈도 등을 들 수 있다.
Examples include temperature, humidity, vibration status, memory occupancy, CPU (Central Processing Unit) status, frequency of time-out occurring when communicating with the
운전모드 판단부(12)는 운전정보 수집부(11)를 통해 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단한다.The operation
안전모드에서의 운전이 필요한 지를 판단하는 방법은 수집된 정보의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다.The method of determining whether operation in the safe mode is necessary may be variously configured according to the type of collected information.
하나의 예로서, 운전모드 판단부(12)는 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위 내에 있는지를 조사하고, 조사 결과 기 규정되어 있는 정상동작 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단할 수 있다.As one example, the operation
예컨대 온도, 습도, 진동 상태, 메모리 점유율, CPU 상태 등 수집되는 각 운전환경정보에 관한 기준 값(안전한 운전이 가능하다고 규정된 범위)을 설정해 놓고, 운전정보 수집부(11)를 통해 수집된 각 정보가 그 범위를 이탈하였는지를 조사할 수 있다.A reference value (a range specified as safe operation is possible) related to each operation environment information collected such as temperature, humidity, vibration state, memory occupancy rate, CPU state, and the like are set, It can be checked whether the information has deviated from the range.
또 다른 예로서, 운전정보 수집부(11)에서 수집된 정보가 PLC(18)와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도인 경우에는 그에 대한 기준 값(예: 5회)을 설정해 놓고, 운전정보 수집부(11)에서 수집된 타임 아웃 빈도 값이 그 범위를 이탈하였는지를 조사할 수 있다.
As another example, when the information collected by the operation
운전제어부(13)는 운전모드 판단부(12)에서의 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리한다.The
안전모드에서의 운전이란 정상 수준을 벗어난 상태에서 시스템 다운 등 치명적인 상황을 막을 수 있도록 운전하는 것을 말하며, 안전모드에서의 운전 방법은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.Operation in the safe mode is to operate in such a way as to prevent a critical situation such as a system failure in a state outside the normal level. The operation mode in the safety mode can be variously configured as needed.
하나의 예로서, 미리 지정된 우선순위에 따라 HMI 시스템(10) 또는 외부 장치(18,19)의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리할 수 있다. 즉, 중요한 외부 장치의 순서 또는 중요한 PLC 모듈의 순서를 설정해 놓고, 운전상태가 정상 범위 내로 진입할 때까지 순차적으로 그 우선도가 낮은 장치의 동작을 제한할 수 있다.As an example, the operation in the safe mode can be handled in a manner that reduces the workload of the
또한 최소한으로 설정된 필수 장치들만을 구동하도록 하고 나머지 장치의 동작을 제한할 수도 있으며, 통신 시 타임 아웃이 발생한 PLC 모듈과 같이 이상이 발생한 장치만을 동작 중지 시킬 수도 있다.In addition, it is also possible to limit the operation of the remaining devices, to limit the operation of the remaining devices, or to stop only the devices in which the abnormality occurs, such as the PLC module in which a timeout occurs in communication.
운전제어부(13)는 운전모드 판단부(12)의 판단 결과에 따라 즉시 안전모드에서 운전되도록 처리할 수도 있고, 화면에 경고창을 출력하여 그에 대한 사용자의 응답을 받아 처리할 수도 있다.
The
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 HMI 시스템의 구체적인 일 실시예를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2, a specific embodiment of the HMI system according to the present invention will be described.
HMI 시스템(10)은 제1통신부(21)를 통해 영상촬영장치(19)로부터 실시간 영상정보를 수신하고, 제2통신부(22)를 통해 PLC(18)와 통신하며, 제3통신부(23)를 통해 영상저장장치(17)로부터 미리 기록되어 있는 영상을 수신한다.The
제1통신부(21)를 통해 수신된 실시간 영상정보, 제2통신부(22)를 통해 수신된 실시간 감시/제어 데이터, 제3통신부(23)를 통해 수신된 기록 영상정보는 HMI 제어부(24)로 전달된다.The real-time image information received through the
HMI 제어부(24)는 HMI 기능을 총괄적으로 제어하는 역할을 수행하며, 제1통신부(21), 제2통신부(22), 제3통신부(23)를 통해 수신된 각종 정보를 편집하여 디스플레이 장치(25)를 통해 제공한다.The
예컨대 사용자의 설정에 따라 PLC(18)로부터 수신된 데이터를 시각적으로 가공하여 사용자가 파악하기 편리한 형식으로 보여 주고, 영상촬영장치(19)나 영상저장장치(17)로부터 수신된 영상정보를 보여 준다.For example, the data received from the
즉, HMI 화면에 데이터 정보와 영상을 표시하여, 사용자가 종합적으로 감시 제어할 수 있도록 해 준다.In other words, data information and video are displayed on the HMI screen, allowing users to monitor and control them comprehensively.
또한 HMI 제어부(24)는 사용자의 지시에 따라 PLC(18)에 대한 감시/제어용 데이터를 제2통신부(22)를 통해 송신한다.
The HMI
한편, HMI 제어부(24)는 운전정보 수집부(11), 운전모드 판단부(12), 및 운전제어부(13)의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.The
도 3을 참조하여 안전 모니터링과 관련한 HMI 제어부(24)의 동작을 설명하기로 한다.The operation of the
상태 감시가 시작되면(S31), 운전정보 수집부(11)를 통해 내부/외부의 운전환경에 관한 정보를 수집하고(S32), 수집된 운전환경정보를 기초로 운전모드 판단부(12)를 통해 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판정한다(S33).When the status monitoring starts (S31), information on the internal / external operating environment is collected through the operation information collecting unit 11 (S32), and the operation
판정 결과 이상 상황이 발생하여 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단되면(S34), 운전제어부(13)를 통해 안전모드에서 운전되도록 처리하고(S35), 그렇지 않다면 정상운전 상태에서 그대로 운전되도록 처리함으로써, 상태 감시 프로세스를 종료한다(S36).If it is determined that an abnormal situation has occurred and it is determined that the operation in the safe mode is required (S34), the operation is controlled to operate in the safe mode through the operation control unit 13 (S35) , And ends the status monitoring process (S36).
이때, 단계 S35에서 안전모드에서 운전되도록 하는 것은 위에서 설명한 바와 같이 미리 지정된 우선순위에 따라 작업량을 감소시키는 등 다양한 방식으로 처리될 수 있다.At this time, the operation in the safe mode in step S35 can be processed in various ways such as reducing the workload according to the predetermined priority as described above.
도 4는 경고창의 예를 보인 것으로서, 단계 S34에서 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단된 경우 HMI 제어부(24)는 디스플레이 장치(25)로 경고창(40)을 출력하여 사용자에게 알려줄 수 있다.FIG. 4 shows an example of an alarm window. When it is determined in step S34 that operation in the safe mode is necessary, the
도 4에는 PLC 통신 시 타임 아웃이 5회 발생하였다는 것을 알려 주고 있으며, 안전모드로 진입할 것인지를 문의하는 '안전모드 운전하기' 버튼(41)이 구비되어 있다. 사용자가 이 버튼(41)을 클릭하면 HMI 제어부(24)는 비로소 운전제어부(13)를 통해 안전모드로 진입한다.
FIG. 4 shows that the timeout has occurred five times during the PLC communication, and includes a 'safe mode operation'
상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and that various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. to be.
10: HMI 시스템 11: 운전정보 수집부
12: 운전모드 판단부 13: 운전제어부
17: 영상저장장치 18: PLC
19: 영상촬영장치 21: 제1통신부
22: 제2통신부 23: 제3통신부
24: HMI 제어부 25: 디스플레이 장치
40: 경고창10: HMI system 11: Operation information collecting section
12: Operation mode determination section 13: Operation control section
17: Image storage device 18: PLC
19: image capturing device 21: first communication unit
22: second communication unit 23: third communication unit
24: HMI controller 25: Display device
40: warning window
Claims (5)
상기 영상촬영장치로부터 실시간으로 영상정보를 수신하는 제1통신부;
상기 PLC로부터 실시간 감시/제어 데이터를 수신하는 제2통신부;
상기 영상저장장치로부터 기록된 영상을 수신하는 제3통신부; 및
디스플레이 장치를 포함하며,
상기 HMI 제어부는 상기 제1통신부를 통해 수신되는 실시간 영상정보, 상기 제2통신부를 통해 수신되는 감시/제어 데이터, 및 상기 제3통신부를 통해 수신되는 영상을 편집하여 상기 디스플레이 장치를 통해 표시하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.An operation information collecting part for collecting operation environment information by communicating with an external device including a PLC (Programmable Logic Controller), a video photographing device, and an image storing device; A driving mode determination unit for determining whether operation in a safe mode is necessary based on operating environment information collected through the operation information collecting unit; And an operation controller configured to operate in a safe mode according to the determination result of the operation mode determination unit;
A first communication unit for receiving image information in real time from the image photographing apparatus;
A second communication unit for receiving real-time monitoring / control data from the PLC;
A third communication unit for receiving the recorded image from the image storage device; And
A display device,
The HMI control unit edits the real-time image information received through the first communication unit, the monitoring / control data received through the second communication unit, and the image received through the third communication unit, Monitorable HMI system.
상기 운전모드 판단부는 상기 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위를 벗어난 경우 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the operation mode determination unit determines that operation in a safe mode is required when the operation environment of the external device is out of a predetermined normal operation range.
상기 운전모드 판단부는 상기 PLC와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도에 따라 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the operation mode determination unit determines that operation in a safe mode is required according to a timeout frequency that appears during communication with the PLC.
상기 운전제어부는 미리 지정된 우선순위에 따라 상기 외부 장치의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the operation control unit processes the operation in the safe mode in such a manner that the workload of the external device is reduced according to a predetermined priority.
상기 운전제어부는 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 경고창을 출력하여, 안전모드로 진입할 것인지에 관한 응답을 입력 받는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the operation control unit outputs an alarm window according to the determination result of the operation mode determination unit and receives a response as to whether to enter the safe mode.
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- 2014-04-28 KR KR1020140050445A patent/KR101883672B1/en active IP Right Grant
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