KR102116064B1 - 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법 - Google Patents

설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에 관한 발명으로, PLC를 탑재하는 설비컨트롤러를 내장하는 설비를 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상모듈(110)과, 설비의 이상 유무를 진단하는 소프트웨어를 탑재하는 하드웨어로 이루어진 진단모듈(120)과, 감시대상을 감시하는 복수의 IoT센서부(130)를 포함하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법을 구성함으로써, 설비의 상황에 따라서 사용자가 지정한 조건별로 진단모듈이 발생하는 다양한 종류의 이벤트 발생 시점에 PLC 메모리 영역과 영상파일 및 IoT센서부에 의해 제공되는 객관적인 데이터를 토대로 사용자가 구체적인 설비 고장의 원인을 신속하게 진단, 파악하여 대응할 수 있도록 하는 것이 특징이다.

Description

설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법{PLANT DIAGNOSIS METHOD USING THE SAME SYSTEM}
본 발명은 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 PLC를 탑재하는 설비컨트롤러를 내장하는 설비를 운용함에 있어, 원인 파악이 어려운 설비의 고장에 보다 효과적으로 대응하도록 진단모듈 및 영상모듈과 IoT센서부를 구비하는 설비 진단 시스템을 이용하여 사용자가 지정한 조건별 이벤트 발생 시점에 PLC 메모리 영역, 영상파일 및 IoT센서부에 의해 제공되는 객관적인 데이터를 토대로 신속하고 정확한 원인 파악이 이루어지도록 하는 설비 진단 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 설비는 산업분야 전반에서 제품의 생산 혹은 제조에 사용되는 기계나 장치 또는 그 일체를 총칭한다.
최근에는 공작기계, 로봇, 컴퓨터 등을 이용한 공장자동화를 통해 제품 생산의 제어, 관리, 운용 전반을 자동화하는 설비가 구현되고 있으며 기기의 자동화뿐만 아니라 컴퓨터에 의해 기기를 프로그래머블 상태에서 제어하는 프로세스 제어의 자동화도 이루어지고 있다.
따라서, 자동화 부품 조립기, 각종 시험기, 가공장치 등의 산업용 설비에는 PLC, 컴퓨터, 마이크로 프로세서를 탑재한 PCB기판을 내장하고 최종 사용자화 프로그램된 컨트롤러가 내장되어 있다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 0867773 호에 공지된 자동자 조립설비의 구성을 개략적으로 살펴보면, 자동차를 조립하는데 필요한 차량정보를 저장 및 관리하는 중앙관리서버와, 상기 차량정보에 따라 자동차를 조립하는 다수의 조립설비들과, 상기 각각의 조립설비에 연결되어 조립설비를 제어하는 다수의 설비제어부와, 상기 다수의 설비제어부 각각에 연결되고 상기 중앙관리서버와 통신하는 다수의 제어PC를 포함하고, 상기 설비제어부에는 기종이 다른 PLC장비를 포함하여 구성된다.
한편, 상기와 같은 산업용 설비는 운용하는 과정에서 예기치 못한 각종 문제의 발생으로 인해 설비의 오동작과 같은 오류를 야기할 수 있다. 이러한 설비의 오류가 반복적으로 지속될 경우 생산 효율을 현격히 저하시키는 문제점이 있다.
결국, 상기와 같은 설비 고장의 원인을 파악하기 위하여 설비 주변에 엔지니어가 지속적으로 상주하여 감시 작업을 수행하고 있으나 작업피로 누적에 따른 비효율화 및 육안에 의존한 감시 체계, 원인을 단순 추정하는 방식으로는 보다 정확하고 신속한 대응이 이루어지기 어렵다.
따라서, 설비의 개발 혹은 운용 과정에서 발생하는 다양한 오류의 원인을 정확하고 신속하게 파악하여 대응하기 위한 설비 진단 기술이 개발되어 제공되고 있는바, 한국등록특허 제 10 - 0084195 호에 공지된 생산라인의 설비의 고장 진단 방법을 통해 그 개략적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
소정의 순서로 각각의 동작블록 내의 복수의 동작스텝을 실행하기 위하여 순차적으로 제어되는 생산라인 내의 설비의 고장 진단 방법에 있어서, 생산라인 내의 설비에 의해 실행되는 복수의 동작을 설비의 정상상태에서 동작의 개시부터 종료에 이르기까지 독립적으로 실행되는 일련의 동작단위마다 복수의 동작블록으로 분류하는 단계와, 복수의 동작블록의 각각을 복수의 동작스텝으로 분류하는 단계와, 각각의 동작블록 내의 일련의 동작스텝의 개시부터 종료에 이르기까지 소요된 동작시간을 측정하는 단계와, 각각의 동작블록 내의 각각의 동작스텝에서 동작완료를 기억하는 단계와, 각각의 동작블록에 대한 기준동작시간과 상기 측정된 동작시간을 비교하는 단계와, 각각의 동작스텝 내의 상기 동작완료의 상태와 상기 비교단계에서의 시간차에 응답하여 각각의 블록마다 고장동작스텝을 명세하는 단계로 이루어진다.
한편, 한국공개특허 제 10 - 2013 - 0102278 호에는 디스플레이부와, 오디오 출력부와, 가동 상태를 표시하는 타워 램프를 구비하는 복수의 설비 장치와, PLC 모듈을 이용하여 상기 복수의 설비 장치 각각의 가동 상태를 나타내는 신호를 송수신하는 감시 장치를 포함하고, PLC 모듈은 상기 송수신한 상기 신호에 기초하여 복수의 설비 장치 각각의 가동 상태를 모니터링하고 결과를 디스플레이부 및 오디오 출력부 중 적어도 하나를 통해 출력하는 제어 프로그램을 구비하는 설비 장치 모니터링 시스템 및 방법을 구성한다.
한국등록특허 제 10 - 0867773 호 (2008.11.10) 한국등록특허 제 10 - 0084195 호 (1995.01.07) 한국공개특허 제 10 - 2013 - 0102278 호 (2013.09.17) 한국공개특허 제 10 - 1996 - 0074298 호 (1998.09.25)
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 생산라인의 설비의 고장 진단 방법은 차량조립라인(이하, 설비)과, 상기 설비 전체에 설치되어 라인 고장을 진단하는 라인고장진단유니트, 라인 영역마다 설치되어 영역의 고장을 진단하는 영역고장진단유니트, 영역별 장착장치마다 설치되어 장치의 고장을 진단하는 장치고장진단유니트를 구비하는 고장진단장치를 구성하여 라인, 영역, 장치의 고장 여부를 순차적으로 진단하도록 이루어진다.
즉, 상기 종래 기술의 고장진단장치는 전체 라인, 영역, 장치마다 고장진단장치를 설치하고, 각각의 라인, 영역, 장치의 동작 시간, 즉 IN-OUT 시간을 측정하여 기준시간과 비교해 비정상으로 판정되면 고장으로 진단결과를 내리는 형태를 취하고 있다.
따라서, 단순히 설비 각부의 공정 진행 시간의 측정만으로 정상, 비정상 유무를 진단하는 수준에 그치고 있어 고장의 직접적인 원인이 설비 자체에 있는지, 혹은 소재 등 다른 외부 요인에 의한 것인지를 명확하게 파악하는 것이 어려운 문제가 있다.
아울러, 실질적으로 설비에 오류가 발생하더라도 라인 가동시 IN-OUT 시간은 정상으로 유지되는 경우가 비일비재하므로 상기와 같은 종래 기술의 방법으로는 고장진단의 정확도를 보장하기 어려운 실정에 있다.
한편, 다른 예로든 설비 장치 모니터링 시스템은 설비 장치 각각에 구비되는 타워 램프의 구동회로와 PLC모듈을 일대일로 연결하고 타워 램프의 동작 신호를 PLC 모듈을 이용해 수집하여 가동 상태를 출력함으로써 모니터링을 수행하는 형태로 이루어진다.
따라서, 상기 종래 기술은 설비 장치의 단순 가동 여부만을 파악할 수 있을 뿐 장치의 구체적인 고장 원인 및 발생 시점에 대해서는 파악하기 어려운 한계가 있다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
PLC가 탑재된 설비컨트롤러를 내장하는 설비를 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상모듈(110)과, 설비의 이상 유무를 진단하는 소프트웨어를 탑재하는 하드웨어로 이루어진 진단모듈(120)을 포함하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에 있어서,
진단모듈(120)이 설비컨트롤러에서 출력하는 PLC 메모리맵 액세스 신호(P)를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 복수의 이벤트 조건에 부합하는 종류별로 진단이벤트를 발생하는 진단이벤트발생단계(S11)와,
진단모듈(120)을 통해 진단이벤트 발생 시점에 저장하고자 하는 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값의 범위를 임의로 선택하고, 진단이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역을 설정하는 저장범위설정단계(S12)와,
진단모듈(120)이 상기 저장범위설정단계에서 선택된 범위의 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 실시간으로 저장하는 파일저장단계(S13)를 포함하고;
상기 진단모듈(120)에는 메모리패턴인식 소프트웨어를 탑재하여 설비의 정상상태 동작 1 사이클 동안에 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 저장해 마스터메모리패턴으로 설정하는 마스터메모리패턴설정단계(S21)와,
설비의 동작 중에 PLC 메모리 영역을 실시간 리딩하여 상기 마스터메모리패턴설정단계(S21)에서 설정된 마스터메모리패턴과 비교하고 불일치하는 영역을 표시하는 메모리패턴알림단계(S22)를 수행하도록 이루어지고;
삭제
상기 파일저장단계(S13)에서는,
PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 진단이벤트 종류별 및 발생 일시별로 데이터파일 형식으로 저장하되, 입출력, 내부릴레이, 링크릴레이 영역은 비트 단위로 변환하여 동작 상태를 표시하고, 데이터레지스터, 링크레지스터 영역은 워드 단위로 리딩한 후 10진수로 변환하여 표시하도록 저장하여 사용자에게 제공하도록 구성한다.
또한, 설비 진단 시스템의 영상모듈(110)에는 영상인식어플리케이션을 탑재하고,
감시대상의 정상상태에서 이미지영역을 설정한 후 다수의 이미지의 엣지 특성을 픽셀 단위로 누계하여 평균화한 마스터이미지를 학습하는 마스터이미지설정단계(S31)와,
감시대상의 정상상태와 비정상상태에서 경계값을 설정한 매칭율과 저장조건을 저장하는 매칭율설정단계(S32)와,
진단모듈(120)이 영상모듈(110)에서 출력하는 영상감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 영상감시이벤트 조건에 부합하는 영상감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 영상감시이벤트발생단계(S33)와,
영상모듈(110)이 영상감시이벤트 발생 시점에 감시대상의 현재상태이미지를 획득하고, 마스터이미지와 비교하여 매칭율에 따라 저장조건을 충족하면 영상파일로 저장하는 영상파일저장단계(S34)를 포함하고;
상기 영상파일저장단계(S34)는,
영상감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하는 것을 포함하여 구성한다.
또한, 설비 진단 시스템에는 감시대상을 감시하는 복수의 IoT센서부(130)를 구비하고,
진단모듈(120)이 IoT센서부(130)와 하드웨어 접점 또는 유무선통신을 통해 IoT감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 IoT감시이벤트 조건에 부합하는 IoT감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 IoT이벤트발생단계(S41)와,
IoT감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하는 영상파일저장단계(S42)와,
진단모듈(120)이 사용자의 스마트폰으로 IoT감시이벤트 발생 알림을 전송하는 IoT알림단계(S43)를 포함하도록 구성한다.
따라서, 설비의 비정상적인 동작 발생 시 진단모듈 및 영상모듈과 IoT센서부에 의해 분석되는 객관적인 데이터를 토대로 사용자가 보다 신속하고 정확하게 그 원인을 파악할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 진단모듈 및 영상모듈 및 IoT센서부를 구비하는 설비 진단 시스템을 구성하고 사용자의 지정 조건에 따른 다양한 종류의 이벤트를 발생하여 원인 파악이 어려운 설비의 고장에 보다 효과적으로 대응하도록 하는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 이벤트 발생 시점에 PLC 메모리 영역으로부터 객관적인 데이터를 추출하고 이벤트 종류별 및 발생 일시별로 사용자가 보다 쉽고 간편하게 인지할 수 있는 데이터파일의 형식으로 변환하여 제공함으로써 이를 토대로 사용자가 설비의 비정상 작동의 원인을 보다 구체적으로 정확하게 파악할 수 있는 이점이 있다.
또한, OPEN CV기술을 활용한 이미지·영상인식 알고리즘을 기반으로 이벤트 발생 시점에 따라 일반 영상장치로부터 영상데이터를 획득하여 이미지 프로세싱에 의한 매칭을 통해 영상파일을 제공함으로써 고가의 비전 시스템을 도입하지 않고서도 소프트웨어적으로 비정상 작동의 원인을 용이하게 파악할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 설비 진단 시스템에 IoT기술을 적용하여 하드웨어 접점 또는 유무선통신을 통해 이벤트를 발생하고 사용자에게 실시간 스마트폰으로 알림을 제공함으로써 신속한 대응이 이루어지도록 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 설비 진단 시스템의 개략적인 구조를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법의 개략적인 공정 흐름도.
이하, 본 발명의 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 설비 진단 시스템의 개략적인 구조를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법의 개략적인 공정 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법은 PLC를 탑재하는 설비컨트롤러를 내장하는 설비의 운용 중 비정상적인 동작 발생 시 진단모듈(120) 및 영상모듈(110)과 IoT센서부(130)에 의해 분석되는 객관적인 데이터를 토대로 사용자가 보다 신속하고 정확하게 그 구체적인 원인을 파악할 수 있도록 이루어져 특히 설비의 동작 과정에서 원인 파악이 어려운 고장을 보다 효과적으로 진단하고 대응할 수 있도록 하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법은 PLC를 탑재하는 설비컨트롤러를 내장하는 설비를 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상모듈(110)과, 설비의 이상 유무를 진단하는 소프트웨어를 탑재하는 하드웨어로 이루어진 진단모듈(120)을 포함하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법을 구성하며 구체적으로는 하기와 같다.
본 발명의 설비 진단 방법은 진단이벤트발생단계(S11)와, 저장범위설정단계(S12)와, 파일저장단계(S13)를 포함한다.
상기 진단이벤트발생단계(S11)는 진단모듈(120)이 설비컨트롤러에서 출력하는 PLC 메모리맵 액세스 신호(P)를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 복수의 이벤트 조건에 부합하는 종류별로 진단이벤트를 발생하는 단계이다.
설비컨트롤러는 자동화 설비 제어를 위해 설비에 내장되는 장치로서 PLC(Programmable logic controller), 컴퓨터, 마이크로 프로세서를 탑재한 PCB기판을 포함한다.
PLC는 종래의 설비에 탑재되는 제어반에 내장되는 릴레이, 타이머, 카운터 등의 디바이스를 반도체 소자로 대체하여 기본적인 설비 동작 시퀀스 제어, 및 수치 연산에 의한 제어, 통신 기능 등을 수행하도록 프로그램 제어가 가능하도록 구현된 제어수단이다.
PLC는 CPU와 메모리를 중심으로 입출력 모듈, 전원부, 통신 모듈, 주변장치를 포함한 하드웨어 및 PLC 소프트웨어로 구성된다.
PLC 메모리는 사용자 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 시스템 메모리 영역으로 구분한다.
사용자 프로그램 메모리는 사용자화 프로그램을 저장하는 영역이다. PLC는 사용자 프로그램에 의해 PLC에 연결된 장치를 제어하는 동작을 수행하게 된다. 데이터 메모리는 입출력, 보조 릴레이, 타이머와 카운터의 접점 상태 및 설정값 등의 디바이스 정보를 저장하는 영역이다. 시스템 메모리는 PLC 제작사에서 작성한 OS 등 시스템 프로그램을 저장하는 영역이다.
상기 사용자화 프로그램은 제어하고자 하는 설비에 따라 사용자가 작성한 제어 프로그램이며 PLC의 입출력 모듈을 통해 신호를 입출력하여 인터페이스와 접속, 통신함으로써 각종 제어 기능을 수행하게 된다.
상기 PLC의 입출력 모듈은 입출력 회로와 설비를 구성하는 장치를 직접 접속하며 기본적으로 디지털 유니트에 의한 신호 제어 방식, 또는 컨버터를 내장하는 아날로그 유니트를 포함한다. 또한, PLC 메모리맵 액세스 신호(P)에 의한 입출력 통신이 가능하다. PLC의 일반적인 기술적 사안은 주지된 기술을 참고하면 될 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
상기 진단모듈(120)은 복수의 터미널단자대와, PLC 및 하기 영상모듈(110)과 통신을 위한 복수의 통신포트와, 입력받은 데이터를 분석 및 처리하여 설비의 이상 유무를 진단하는 소프트웨어를 탑재한 PCB와, 소프트웨어 인터페이스를 통해 각종 파라미터를 설정 및 변경하고 저장된 영상데이터를 확인하는 디스플레이장치를 포함한다.
상기 진단모듈(120)은 PLC 입출력 모듈로부터 PLC 메모리맵 액세스 신호(P)를 입력받아 이벤트를 발생한다. 사용자는 PLC 메모리맵 액세스 신호로 사용할 신호를 PLC의 입출력 모듈 또는 PLC 프로그램상의 메모리 영역 신호를 이용해 설비의 상황에 따라 지정할 수 있다.
진단모듈(120)은 기설정된 파라미터에 의한 이벤트 발생 조건에 부합하는 이벤트를 발생한다. 이벤트의 발생 시점을 기준으로 진단모듈(120)은 하기 영상모듈(110)에 신호를 전송하여 촬영된 영상데이터를 사용자 조건설정에 따라 편집하여 저장하도록 하며, 특히 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 분석하여 설비 이상 유무의 진단에 사용하도록 제공한다.
상기 저장범위설정단계(S12)는 진단모듈(120)을 통해 진단이벤트 발생 시점에 저장하고자 하는 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값의 범위를 임의로 선택하고, 진단이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역을 설정하는 단계이다.
PLC 메모리의 데이터 메모리 영역에는 입출력, 내부릴레이, 링크릴레이 등의 다양한 종류의 디바이스 정보 및 데이터값을 저장하므로 저장범위설정단계(S12)에서는 리딩하여 저장할 입출력 상태정보와 데이터값의 범위를 사용자가 임의로 선택하며, 진단이벤트 발생 시점을 기준으로 저장할 시간범위를 설정하도록 한다.
상기 파일저장단계(S13)는 진단모듈(120)이 상기 저장범위설정단계(S12)에서 선택된 범위의 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 실시간으로 저장하는 단계이다.
특히, 상기 파일저장단계(S13)에서는 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 진단이벤트 종류별 및 발생 일시별로 데이터파일 형식으로 저장하여 사용자에게 제공함으로써 사용자가 저장된 파일을 토대로 신속하게 정확하게 조치할 수 있도록 한다.
또한, 상기 파일저장단계(S13)에서는 PLC 메모리 영역의 입출력, 내부릴레이, 링크릴레이 영역은 비트 단위로 변환하여 PLC 메모리 영역의 동작 상태를 표시하고, 데이터레지스터, 링크레지스터 영역은 워드 단위로 리딩한 후 10진수로 변환하여 표시하는 데이터파일로 저장하도록 한다.
입출력 영역은 PLC의 입출력 모듈에 연결된 장치(예컨대, 스위치, 센서, 램프, 솔레노이드 등)의 ON/OFF 데이터, 및 CPU 연산 결과 데이터를 전달하는 데이터를 저장하는 디바이스로 입출력 접점의 상태정보를 표시한다. 내부릴레이 영역은 CPU의 ON/OFF 접점 데이터를 저장하는 디바이스이다. 링크릴레이는 CPU간 통신 시 데이터를 공유하는 디바이스이다. 데이터레지스터는 CPU 내의 내부 데이터를 저장하는 디바이스이다. 링크레지스터는 통신 시 CPU간 워드 데이터를 공유하는 디바이스이다. PLC에 적용되는 디바이스의 상세 기능에 관해서는 주지된 기술을 참고하면 될 것이다.
PLC의 CPU는 모든 데이터를 1 또는 0의 상태로 기억하고 처리한다. 따라서 수치 연산도 2진수로 처리하므로 이 상태에서 파일로 저장할 경우 사용자가 데이터의 내용을 쉽게 파악하기가 어렵다. 따라서, 상기 파일저장단계(S13)에서는 각 디바이스의 동작 특성에 따라 ON/OFF 동작은 비트 단위로 표시하고, 16비트 또는 32비트 단위의 데이터는 워드 단위로 리딩한 후 10진수로 변환하여 표시함으로써 사용자가 저장된 데이터파일을 열람 시 보다 간편하고 신속하게 파악할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에는 진단모듈(120)에 메모리패턴인식 소프트웨어를 탑재하고 마스터메모리패턴설정단계(S21)와, 메모리패턴알림단계(S22)를 포함하여 구성한다.
마스터메모리패턴설정단계(S21)는 설비의 정상상태 동작 1 사이클 동안에 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 저장하여 마스터메모리패턴으로 설정하는 단계이다.
즉, 진단모듈(120)은 PLC의 통신모듈과 연동하여 설비의 정상동작 1 사이클이 이루어지는 동안에 사용자가 기설정한 범위의 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 진단모듈(120)의 저장장치에 저장하여 메모리패턴인식 소프트웨어의한 마스터메모리패턴 설정이 이루어지도록 한다.
메모리패턴알림단계(S22)는 설비의 동작 중에 PLC 메모리 영역을 실시간 리딩하여 상기 마스터메모리패턴설정단계(S21)에서 설정된 마스터메모리패턴과 비교하고 불일치하는 영역을 표시하는 단계이다.
한편, 본 발명의 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에는 영상모듈(110)에 영상인식어플리케이션을 탑재하고 마스터이미지설정단계(S31)와, 매칭율설정단계(S32)와, 영상감시이벤트발생단계(S33)와, 영상파일저장단계(S34)를 포함한다.
상기 영상모듈(110)은 감시대상을 상시 촬영하는 영상장치를 구비하여 적정 용량의 최신 영상데이터를 지속적으로 저장한다.
상기 영상장치는 설비 진단 시스템(100)에 내장하여 구비하거나 원격으로 설치하는 카메라 또는 CCTV로 이루어진다. 상기 진단모듈(120)에 마련된 연결포트에 하나 또는 그 이상의 영상장치를 접속하여 신호를 송수신하도록 구비한다.
상기 영상인식어플리케이션은 OPEN CV 기술을 기반으로한 이미지·영상인식 비교 알고리즘을 탑재하여 일반 영상장치를 이용해 마스터이미지의 저장 및 매칭이 이루어지도록 구현된 소프트웨어이다.
OPEN CV(Open Source Computer Vision)는 실시간 컴퓨터 비전을 소프트웨어로 구현하기 위한 공개 프로그래밍 라이브러리로서 이미지 프로세싱을 통해 감시대상의 동작 인식, 추적, 식별 등의 기능을 구현할 수 있다.
종래 자동화 라인에는 소재 조립 유무, 이종품 검사, 치수 검사 등에 센서, 또는 비전 시스템(머신 비전)을 이용하여 검사를 수행하며, 시판중인 CCTV는 모션 감지 방식에 의해 실시간 영상 혹은 풀영상을 저장하는 방식이 이용되고 있다. 반면, 본 발명에서는 종래 고가의 비전 시스템을 구축하는 대신 OPEN CV를 기반으로 구현된 영상인식어플리케이션 및 일반 영상장치를 이용하도록 구성한다.
마스터이미지설정단계(S31)는 감시대상의 정상상태에서 이미지영역을 설정한 후 다수의 이미지의 엣지 특성을 픽셀 단위로 누계하여 평균화한 마스터이미지를 학습하는 단계이다.
즉, 상기 영상인식어플리케이션에 구현된 이미지의 엣지(가장자리, 모서리) 특성 검출 알고리즘을 이용해 정상상태를 촬영한 수백여장의 이미지의 엣지 특성을 누계하여 마스터이미지를 생성한다.
매칭율설정단계(S32)는 감시대상의 정상상태와 비정상상태에서 경계값을 설정한 매칭율과 저장조건을 저장하는 단계이다. 사용자는 매칭율을 임의 설정할 수 있다.
영상감시이벤트발생단계(S33)는 진단모듈(120)이 영상모듈(110)에서 출력하는 영상감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 영상감시이벤트 조건에 부합하는 영상감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 단계이다.
영상파일저장단계(S34)는 영상모듈(110)이 영상감시이벤트 발생 시점에 감시대상의 현재상태이미지를 획득하고, 마스터이미지와 비교하여 매칭율에 따라 저장조건을 충족하면 영상파일로 저장하는 단계이다.
또한, 상기 영상파일저장단계(S34)는 영상감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하도록 구성한다.
한편, 본 발명의 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에는 감시대상을 감시하는 복수의 IoT센서부(130)를 구비하고 IoT이벤트발생단계(S41)와, 영상파일저장단계(S42)와, IoT알림단계(S43)를 포함한다.
즉, 사용자가 감시가 필요하다고 요구되는 감시존 구역내의 상황, 예컨대 출입통제제한, 침입감지, 장비도난 등의 상황을 가정하여 IoT센서부(130)에 기설정한 조건에 부합할 경우 진단모듈(120)이 IoT감시이벤트신호를 감지하여 IoT감시이벤트를 발생하도록 구성한다.
IoT이벤트발생단계(S41)는 진단모듈(120)이 IoT센서부(130)와 하드웨어 접점 또는 유무선통신을 통해 IoT감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 IoT감시이벤트 조건에 부합하는 IoT감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 단계이다.
영상파일저장단계(S42)는 IoT감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하는 단계이다.
IoT알림단계(S43)는 진단모듈(120)이 사용자의 스마트폰으로 IoT감시이벤트 발생 알림을 전송하는 단계이다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법은 PLC와 연동하는 진단모듈(120)과, 진단모듈(120)과 연동하는 영상모듈(110) 및 IoT센서부(130)를 구비하는 설비 진단 시스템(100)을 구성하고, 설비의 상황별로 사용자의 지정 조건에 따른 다양한 종류의 이벤트를 발생하여 원인 파악이 어려운 설비의 고장 진단이 효과적으로 이루어지도록 한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 진단이벤트발생단계 내지 파일저장단계(S11~S13)를 통해서 이벤트 종류별 및 발생 일시별로 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 사용자가 보다 쉽고 간편하게 인지할 수 있는 데이터파일의 형식으로 변환하여 제공함으로써 신속하고 정확한 원인 파악이 이루어지도록 하며, 마스터메모리패턴설정단계 내지 메모리패턴알림단계(S21~S22)를 통해 사용자가 고장 진단에 보다 신속하게 대응할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 마스터이미지설정단계 내지 영상파일저장단계(S31~S34)를 통해서 고가의 비전 시스템을 도입하지 않고서도 일반 영상장치를 이용해 소프트웨어적으로 비정상 작동을 용이하게 진단하고 파악할 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기와 같은 IoT이벤트발생단계 내지 IoT알림단계(S41~S43)를 통해서 설비 진단 시스템(100)에 IoT기술을 적용함으로써 설비컨트롤러와 설비 진단 시스템 및 사용자 간을 실시간으로 연결하여 신속한 진단 및 대응이 이루어지도록 하는 등의 다양한 효과를 도모할 수 있다.
100: 설비 진단 시스템
110: 영상모듈
120: 진단모듈
130: IoT센서부
S11: 진단이벤트발생단계
S12: 저장범위설정단계
S13: 파일저장단계
S21: 마스터메모리패턴설정단계
S22: 메모리패턴알림단계
S31: 마스터이미지설정단계
S32: 매칭율설정단계
S33: 영상감시이벤트발생단계
S34: 영상파일저장단계
S41: IoT이벤트발생단계
S42: 영상파일저장단계
S43: IoT알림단계

Claims (3)

  1. PLC가 탑재된 설비컨트롤러를 내장하는 설비를 촬영하여 영상데이터를 수집하는 영상모듈(110)과, 설비의 이상 유무를 진단하는 소프트웨어를 탑재하는 하드웨어로 이루어진 진단모듈(120)을 포함하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법에 있어서,
    진단모듈(120)이 설비컨트롤러에서 출력하는 PLC 메모리맵 액세스 신호(P)를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 복수의 이벤트 조건에 부합하는 종류별로 진단이벤트를 발생하는 진단이벤트발생단계(S11)와,
    진단모듈(120)을 통해 진단이벤트 발생 시점에 저장하고자 하는 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값의 범위를 임의로 선택하고, 진단이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역을 설정하는 저장범위설정단계(S12)와,
    진단모듈(120)이 상기 저장범위설정단계에서 선택된 범위의 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 실시간으로 저장하는 파일저장단계(S13)를 포함하고;
    상기 진단모듈(120)에는 메모리패턴인식 소프트웨어를 탑재하여 설비의 정상상태 동작 1 사이클 동안에 PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 저장해 마스터메모리패턴으로 설정하는 마스터메모리패턴설정단계(S21)와,
    설비의 동작 중에 PLC 메모리 영역을 실시간 리딩하여 상기 마스터메모리패턴설정단계(S21)에서 설정된 마스터메모리패턴과 비교하고 불일치하는 영역을 표시하는 메모리패턴알림단계(S22)를 수행하도록 이루어지고;
    상기 파일저장단계(S13)에서는,
    PLC 메모리 영역의 상태정보 및 데이터값을 진단이벤트 종류별 및 발생 일시별로 데이터파일 형식으로 저장하되, 입출력, 내부릴레이, 링크릴레이 영역은 비트 단위로 변환하여 동작 상태를 표시하고, 데이터레지스터, 링크레지스터 영역은 워드 단위로 리딩한 후 10진수로 변환하여 표시하도록 저장하여 사용자에게 제공하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    설비 진단 시스템의 영상모듈(110)에는 영상인식어플리케이션을 탑재하고,
    감시대상의 정상상태에서 이미지영역을 설정한 후 다수의 이미지의 엣지 특성을 픽셀 단위로 누계하여 평균화한 마스터이미지를 학습하는 마스터이미지설정단계(S31)와,
    감시대상의 정상상태와 비정상상태에서 경계값을 설정한 매칭율과 저장조건을 저장하는 매칭율설정단계(S32)와,
    진단모듈(120)이 영상모듈(110)에서 출력하는 영상감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 영상감시이벤트 조건에 부합하는 영상감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 영상감시이벤트발생단계(S33)와,
    영상모듈(110)이 영상감시이벤트 발생 시점에 감시대상의 현재상태이미지를 획득하고, 마스터이미지와 비교하여 매칭율에 따라 저장조건을 충족하면 영상파일로 저장하는 영상파일저장단계(S34)를 포함하고;
    상기 영상파일저장단계(S34)는,
    영상감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하는 것을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    설비 진단 시스템에는 감시대상을 감시하는 복수의 IoT센서부(130)를 구비하고,
    진단모듈(120)이 IoT센서부(130)와 하드웨어 접점 또는 유무선통신을 통해 IoT감시이벤트신호를 입력받아 감지하고, 진단모듈(120)에 기설정된 IoT감시이벤트 조건에 부합하는 IoT감시이벤트를 발생하여 영상모듈(110)에 신호를 전송하는 IoT이벤트발생단계(S41)와,
    IoT감시이벤트 발생 시점을 기준으로 전,후 범위의 시간영역에서 영상장치가 촬영한 감시대상의 영상데이터를 획득하고 편집하여 영상파일로 저장하는 영상파일저장단계(S42)와,
    진단모듈(120)이 사용자의 스마트폰으로 IoT감시이벤트 발생 알림을 전송하는 IoT알림단계(S43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 진단 시스템을 이용한 설비 진단 방법.
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