KR102253477B1 - A training kit for building a CPS system of a smart factory, and a computer readable medium storing a program to be practiced using the kit - Google Patents

A training kit for building a CPS system of a smart factory, and a computer readable medium storing a program to be practiced using the kit Download PDF

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KR102253477B1
KR102253477B1 KR1020180170580A KR20180170580A KR102253477B1 KR 102253477 B1 KR102253477 B1 KR 102253477B1 KR 1020180170580 A KR1020180170580 A KR 1020180170580A KR 20180170580 A KR20180170580 A KR 20180170580A KR 102253477 B1 KR102253477 B1 KR 102253477B1
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정종필
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트에 관한 것으로, 복수개의 공장객체모듈; 상기 복수개의 공장객체모듈에 각각 대응되고, 상기 공장객체모듈에 대한 데이터 송수신이 가능한 복수개의 통신 보드; 및 상기 통신 보드를 통해 통신객체 모델링, 공정제어 또는 모니터링을 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to an educational kit for building a CPS system of a smart factory, comprising: a plurality of factory object modules; A plurality of communication boards respectively corresponding to the plurality of factory object modules and capable of transmitting and receiving data to and from the factory object modules; And a control unit that performs modeling, process control, or monitoring of a communication object through the communication board.

Description

스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트 및 이를 이용하여 실습하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체 {A training kit for building a CPS system of a smart factory, and a computer readable medium storing a program to be practiced using the kit}A training kit for building a CPS system of a smart factory, and a computer readable medium storing a program to be practiced using the kit}

본 발명은 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CPS 시스템을 구축하기 위한 통신객체 모델링과 공정제어를 통해 미니어처 구동체의 데이터를 실시간으로 교환하고 모니터링하며 CPS시스템 구축을 시뮬레이션 하는 교육용 키트에 관한 것이다. The present invention relates to an educational kit for building a CPS system of a smart factory, and more specifically, through communication object modeling and process control for building a CPS system, exchanges and monitors data of a miniature vehicle in real time, and builds a CPS system. It relates to an educational kit that simulates.

스마트팩토리 및 CPS(Cyber Physical System) 개념으로의 교육용 키트는 존재하지 않으며, 표준통신플랫폼을 CPS 시스템의 통신주체로 하고, 공장의 객체들의 통신 모델링을 통하여 실습으로 실제 데이터를 교환하고 물리적 객체를 실시간으로 제어하는 교육용 키트는 존재하지 않았다.There is no educational kit based on the concept of smart factory and CPS (Cyber Physical System), and the standard communication platform is the communication subject of the CPS system, and actual data is exchanged through practice through communication modeling of objects in the factory, and physical objects are real-time. There was no educational kit that was controlled by the method.

(KR) 등록특허 10-1676676(KR) Registered Patent 10-1676676

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스마트 팩토리 표준통신플랫폼을 통한 CPS 시스템 구축 교육용 키트를 제공하기 위함이다. The present invention was conceived to solve the above problem, and is to provide a kit for training CPS system construction through a smart factory standard communication platform.

본 발명을 통해, 공장의 많은 객체들 (예컨대, 머신, 로봇, 센서, 디바이스 등)의 미니어처 구동체를 통해 통신 모델링을 국제표준통신플랫폼(OPC UA, DDS)등을 이용하요 모델링할 수 있는 샘플과 에디터를 제공하여 실제로 통신객체와 CPS객체를 모델링 해 볼 수 있다. 또한 모델링한 결과를 실제 공장객체에 임베디드 통신보드에 이식해서 실시간 통신을 통해 중앙의 서버로 데이터와 데이터를 교환하고 클라이언트 어플리케이션을 이용해 실시간으로 모니터링 하며, 원격 제어 및 공정 순서 제어를 실습할 수 있다.Through the present invention, communication modeling is performed using the international standard communication platform (OPC UA, DDS) through miniature driving bodies of many factory objects (eg, machines, robots, sensors, devices, etc.). Samples that can be modeled And by providing an editor, you can actually model communication objects and CPS objects. In addition, by transplanting the modeled results to the actual factory object on the embedded communication board, data and data are exchanged with a central server through real-time communication, and monitored in real time using a client application, and remote control and process sequence control can be practiced.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트는 복수개의 공장객체모듈; 상기 복수개의 공장객체모듈에 각각 대응되고, 상기 공장객체모듈에 대한 데이터 송수신이 가능한 복수개의 통신 보드; 및 상기 통신 보드를 통해 통신객체 모델링, 공정제어 또는 모니터링을 수행하는 제어부;를 포함할 수 있다.An educational kit according to an embodiment of the present invention includes a plurality of factory object modules; A plurality of communication boards respectively corresponding to the plurality of factory object modules and capable of transmitting and receiving data to and from the factory object modules; And a control unit that performs modeling, process control, or monitoring of a communication object through the communication board.

본 발명의 일 실시예에 따른 공장객체모듈은 로봇, 센서, 컨베이어, 서보모터 및 구동 디바이스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The factory object module according to an embodiment of the present invention may include at least one of a robot, a sensor, a conveyor, a servo motor, and a driving device.

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 통신 보드는 국제표준통신플랫폼(OPC UA)으로 모델링되는 것을 특징으로 할 수 있다.A plurality of communication boards according to an embodiment of the present invention may be modeled as an international standard communication platform (OPC UA).

본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 통신 보드 중 적어도 하나의 통신 보드는 통신객체 모델링되지 않은 것일 수 있다.At least one communication board among the plurality of communication boards according to an embodiment of the present invention may not be a communication object modeled.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 상기 제어부는, 통신객체 모델링을 수행하여 통신 보드에 이식하고, 통신객체 모델링된 통신 보드를 통해 데이터를 수집하는 통신객체 모델링부; 상기 공장객체모듈에 대한 제어 순서 및 제어 명령을 전송하고, 인터럽트를 설정하여 상기 공장객체모듈에 대한 동작을 설정하는 공정제어부; 및 상기 수신한 데이터 및 상기 통신 보드에 대한 통신 상태를 나타내는 모니터링부를 포함할 수 있다The control unit of the educational kit according to an embodiment of the present invention includes: a communication object modeling unit that performs modeling of a communication object, transplants it to a communication board, and collects data through a communication board in which the communication object is modeled; A process control unit for transmitting a control sequence and a control command for the factory object module, and setting an interrupt to set an operation for the factory object module; And a monitoring unit indicating a communication state of the received data and the communication board.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 상기 통신객체 모델링부는, 모델링되지 않은 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행하는 오퍼레이션; 상기 통신객체 모델링을 기존의 완성된 모델링과 비교하여 모델링 에러를 확인하는 오퍼레이션; 상기 통신객체 모델링을 상기 통신 보드에 전송하고 이식하는 오퍼레이션; 상기 통신객체 모델링을 통신서버에 등록하는 오퍼레이션; 상기 통신 보드에 연결된 공장객체모듈에 대한 데이터를 국제표준통신플랫폼을 통해 수신하는 오퍼레이션; 및 상기 데이터를 저장하는 오퍼레이션을 포함할 수 있다.The communication object modeling unit of the educational kit according to an embodiment of the present invention includes an operation for performing communication object modeling for an unmodeled factory object module; An operation for checking a modeling error by comparing the communication object modeling with an existing completed modeling; An operation of transferring and implanting the communication object modeling to the communication board; An operation of registering the communication object modeling in a communication server; An operation for receiving data on a factory object module connected to the communication board through an international standard communication platform; And an operation of storing the data.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 상기 공정제어부는, 통신객체 모델링이 기 등록된 공장객체모듈의 제어 프로세스를 수신하는 오퍼레이션; 상기 제어 프로세스에 따라 설정된 작동 횟수 또는 작동 순서에 관한 명령을 상기 공장객체모듈에 전송하는 오퍼레이션; 상기 공장객체모듈의 작동 상태를 모니터링하는 오퍼레이션; 상기 공장객체모듈에 대한 공정을 정지시키는 인터럽트를 설정하는 오퍼레이션; 기 등록되지 않은 통신객체 모델링을 수신하면, 공장객체모듈의 새로운 공정이 등록되는 오퍼레이션; 상기 새로운 공정에 대응되는 복수개의 공장객체모듈의 작동을 설정하는 오퍼레이션; 및 상기 공장객체모듈의 작동을 모니터링하는 오퍼레이션;을 포함할 수 있다.The process control unit of the educational kit according to an embodiment of the present invention includes an operation for receiving a control process of a factory object module in which communication object modeling is previously registered; An operation of transmitting a command related to the number of operations or an operation sequence set according to the control process to the factory object module; An operation for monitoring the operation state of the factory object module; An operation for setting an interrupt to stop a process for the factory object module; An operation in which a new process of a factory object module is registered when receiving a communication object modeling that has not been previously registered; An operation of setting an operation of a plurality of factory object modules corresponding to the new process; And an operation monitoring the operation of the factory object module.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 상기 통신객체 모델링부는, 통신객체 모델링 실습도구 및 국제표준통신플랫폼(OPC UA) 클라이언트가 결합되어, 국제표준통신플랫폼(OPC UA) 서버로부터 수신한 모델링 정보를 사용자가 확인하면서 상기 통신객체 모델링 실습도구를 통해 통신객체 모델링을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.The communication object modeling unit of the educational kit according to an embodiment of the present invention is a combination of a communication object modeling practice tool and an international standard communication platform (OPC UA) client, and modeling information received from an international standard communication platform (OPC UA) server. While the user confirms, the communication object modeling is performed through the communication object modeling practice tool.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트를 이용하여 실습하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체는 하나 이상의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 컴퓨터로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 동작들은, 모델링되지 않은 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행하는 동작; 상기 통신객체 모델링을 기존의 완성된 모델링과 비교하여 모델링 에러를 확인하는 동작; 상기 통신객체 모델링을 상기 통신 보드에 전송하고 이식하는 동작; 상기 통신객체 모델링을 통신서버에 등록하는 동작; 상기 통신 보드에 연결된 공장객체모듈에 대한 데이터를 국제표준통신플랫폼을 통해 수신하는 동작; 및 상기 데이터를 저장하는 동작을 포함하는 명령어들이 저장될 수 있다.A computer-readable medium in which a program for practicing using an educational kit according to an embodiment of the present invention is stored is a computer-readable medium storing instructions for causing the one or more computers to perform operations when executed by one or more computers. , The operations include: performing communication object modeling for an unmodeled factory object module; Comparing the communication object modeling with an existing completed modeling to check a modeling error; Transmitting and implanting the communication object modeling to the communication board; Registering the communication object modeling in a communication server; Receiving data on a factory object module connected to the communication board through an international standard communication platform; And instructions including an operation of storing the data may be stored.

본 발명의 다른 실시예에 따른 교육용 키트를 이용하여 실습하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체는 통신객체 모델링이 기 등록된 공장객체모듈의 제어 프로세스를 수신하는 동작; 상기 제어 프로세스에 따라 설정된 작동 횟수 또는 작동 순서에 관한 명령을 상기 공장객체모듈에 전송하는 동작; 상기 공장객체모듈의 작동 상태를 모니터링하는 동작; 상기 공장객체모듈에 대한 공정을 정지시키는 인터럽트를 설정하는 동작; 기 등록되지 않은 통신객체 모델링을 수신하면, 공장객체모듈의 새로운 공정이 등록되는 동작; 상기 새로운 공정에 대응되는 복수개의 공장객체모듈의 작동을 설정하는 동작; 및 상기 공장객체모듈의 작동을 모니터링하는 동작을 포함하는 명령어들이 저장될 수 있다.A computer-readable medium storing a program for practicing using an educational kit according to another embodiment of the present invention includes an operation of receiving a control process of a factory object module in which communication object modeling is previously registered; Transmitting to the factory object module a command related to an operation number or operation sequence set according to the control process; Monitoring the operation state of the factory object module; Setting an interrupt to stop a process for the factory object module; An operation of registering a new process of a factory object module when receiving a communication object modeling that has not been previously registered; Setting an operation of a plurality of factory object modules corresponding to the new process; And instructions including an operation of monitoring the operation of the factory object module may be stored.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트를 통해 현실감 있는 교육을 제공하고, 제조 공정에 대한 이해를 높일 수 있다.It is possible to provide realistic education through the educational kit according to an embodiment of the present invention, and to increase an understanding of the manufacturing process.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트를 이용하여 OPC UA 모델링을 통해 OPC UA의 통신 구조를 이해하고 실습할 수 있으며, 사용자로 하여금 스마트팩토리 통신플랫폼에 대한 이해를 도울 수 있다.Using the educational kit according to an embodiment of the present invention, it is possible to understand and practice the communication structure of OPC UA through OPC UA modeling, and to help users understand the smart factory communication platform.

본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트는 IT 부분에서도 통신서버, 클라이언트, TCP/IP 등 네트워크 기술과 OPC UA 기술 및 소프트웨어 개발 환경 및 구조에 대한 실습교재로 활용 될 수 있다.The educational kit according to an embodiment of the present invention can be used as a practical textbook for network technologies such as communication server, client, TCP/IP, and OPC UA technology and software development environment and structure in the IT part.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 OPC UA 모델링 및 공정제어를 수행하는 프로그램을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 OPC UA 모델링을 실습하는 화면을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링을 수행하는 프로그램을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 시제품이다. 1 is a block diagram of an educational kit according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a program according to an embodiment of the present invention.
3 shows a program for performing OPC UA modeling and process control according to an embodiment of the present invention.
4 shows a screen for practicing OPC UA modeling according to an embodiment of the present invention.
5 shows a program for performing monitoring according to an embodiment of the present invention.
6 is a prototype of an educational kit according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related items or any of a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. something to do. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a certain part includes a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트의 블록도이다.1 is a block diagram of an educational kit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트는 복수개의 공장객체모듈(100), 각 공장객체모듈에 대응되는 복수개의 통신 보드(200) 및 통신객체 모델링, 공정제어 또는 모니터링을 수행하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.1, the educational kit according to an embodiment of the present invention includes a plurality of factory object modules 100, a plurality of communication boards 200 corresponding to each factory object module, and communication object modeling, process control or monitoring. It may include a control unit 300 to perform.

본 발명의 일 실시예에 따른 공장객체모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 미니어처 설비가 사용되나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The factory object module 100 according to an embodiment of the present invention uses four miniature facilities as shown in FIG. 1, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서는 공장객체모듈에 제1 로봇(101), 컨베이어(102), 서보모터(103) 및 제2 로봇(104)이 사용된다.In an embodiment of the present invention, the first robot 101, the conveyor 102, the servo motor 103, and the second robot 104 are used for the factory object module.

각각의 공장객체모듈(100)은 통신 보드(200)에 연결되고, 통신 보드는 공장객체모듈로부터 획득하는 데이터 또는 제어 데이터를 송수신할 수 있다.Each factory object module 100 is connected to the communication board 200, and the communication board may transmit and receive data or control data acquired from the factory object module.

본 발명의 일 실시예에 따른 통신 보드는 국제표준통신플랫폼(Open Platform Communications Unified Architecture, OPC UA)으로 모델링된다. 다만, 통신객체 모델링 실습을 위해 1개는 OPC UA로 모델링되지 않는 상태이다.The communication board according to an embodiment of the present invention is modeled as an international standard communication platform (Open Platform Communications Unified Architecture, OPC UA). However, for the communication object modeling practice, one is not modeled as OPC UA.

모델링 되지 않은 설비는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신객체 모델링 프로그램을 통해 모델링될 수 있다.Facilities that are not modeled may be modeled through a communication object modeling program according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신객체 모델링 프로그램을 설명한다. Referring to FIG. 2, a communication object modeling program according to an embodiment of the present invention will be described.

통신객체 모델링 프로그램(10)은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)에 기록될 수 있고, 이 프로그램은 각각의 통신 보드(200)를 통해 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행할 수 있다.The communication object modeling program 10 can be recorded in the control unit 300 according to an embodiment of the present invention, and this program can perform communication object modeling for the factory object module through each communication board 200. have.

통신객체 모델링 프로그램(10)은 모델링되지 않은 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행하는 오퍼레이션, 상기 통신객체 모델링을 기존의 완성된 모델링과 비교하여 모델링 에러를 확인하는 오퍼레이션, 상기 통신객체 모델링을 상기 통신 보드에 전송하고 이식하는 오퍼레이션, 상기 통신객체 모델링을 통신서버에 등록하는 오퍼레이션, 상기 통신 보드에 연결된 공장객체모듈에 대한 데이터를 국제표준통신플랫폼(OPC UA)을 통해 수신하는 오퍼레이션 및 상기 데이터를 저장하는 오퍼레이션을 포함할 수 있다.The communication object modeling program 10 includes an operation for performing communication object modeling on an unmodeled factory object module, an operation for checking modeling errors by comparing the communication object modeling with an existing completed modeling, and the communication object modeling. An operation for transferring and transplanting to a communication board, an operation for registering the communication object modeling in a communication server, an operation for receiving data on a factory object module connected to the communication board through an international standard communication platform (OPC UA), and the data It may include an operation to save.

상기 데이터를 저장하는 오퍼레이션은 통신객체 모델링이 추가된 설비의 데이터가 연동되는지 확인 후 데이터를 저장할 수 있다.The operation of storing the data may store data after checking whether data of a facility to which communication object modeling has been added is interlocked.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 공정제어 프로그램도 더 포함하는데, 공정제어 프로그램은 선술한 통신객체 모델링 프로그램(10)과 일체형으로 제공될 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention further includes a process control program, and the process control program may be provided integrally with the communication object modeling program 10 described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 공정제어 프로그램은 통신객체 모델링이 기 등록된 공장객체모듈의 제어 프로세스를 수신하는 오퍼레이션, 상기 제어 프로세스에 따라 설정된 작동 횟수 또는 작동 순서에 관한 명령을 상기 공장객체모듈에 전송하는 오퍼레이션, 상기 공장객체모듈의 작동 상태를 모니터링하는 오퍼레이션, 상기 공장객체모듈에 대한 공정을 정지시키는 인터럽트를 설정하는 오퍼레이션, 기 등록되지 않은 통신객체 모델링을 수신하면, 공장객체모듈의 새로운 공정이 등록되는 오퍼레이션, 상기 새로운 공정에 대응되는 복수개의 공장객체모듈의 작동을 설정하는 오퍼레이션, 및 상기 공장객체모듈의 작동을 모니터링하는 오퍼레이션을 포함할 수 있다.In the process control program according to an embodiment of the present invention, an operation for receiving a control process of a factory object module in which communication object modeling is previously registered, and a command related to the number of operations or operation sequence set according to the control process, to the factory object module When an operation to transmit, an operation to monitor the operation state of the factory object module, an operation to set an interrupt to stop the process for the factory object module, and a communication object modeling that has not been registered, is received, a new process of the factory object module is initiated. An operation to be registered, an operation of setting the operation of a plurality of factory object modules corresponding to the new process, and an operation of monitoring the operation of the factory object module may be included.

한편, 상기 제어 프로세스는 작동 횟수, 작동 순서, 반복 횟수, 인터럽트 설정에 관한 정보를 포함할 수 있다. Meanwhile, the control process may include information on the number of operations, the order of operations, the number of repetitions, and interrupt setting.

본 발명의 일 실시예에서, 3개의 공장객체모듈(설비)에는 기존의 공정모델이 등록되어 있고, 1개의 설비에 통신객체 모델링을 신규로 등록하고 공정도 등록하는 실습을 할 수 있도록 프로그램이 설정된다.In one embodiment of the present invention, an existing process model is registered in three factory object modules (facilities), and a program is set so that a new registration of communication object modeling in one facility and the practice of registering a process are performed. do.

본 발명의 일 실시예에 따른 인터럽트는 1개의 긴급정지 신호가 발생하면, 공정을 긴급 정지한 후 재 가동하는 공정을 의미한다.An interrupt according to an embodiment of the present invention refers to a process of restarting the process after urgently stopping the process when one emergency stop signal occurs.

본 발명의 일 실시예에 따른 통신객체 모델링 프로그램과 공정제어 프로그램은 교육용 키트뿐만 아니라, 원격의 PC 또는 노트북에 설치될 수 있으며, OPC UA 통신을 통해 키트를 제어할 수 있다.The communication object modeling program and the process control program according to an embodiment of the present invention may be installed in a remote PC or laptop as well as an educational kit, and control the kit through OPC UA communication.

통신객체 모델링 프로그램과 공정제어 프로그램 사용에 관한 구체적인 설명은 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.A detailed description of the use of the communication object modeling program and the process control program will be described with reference to FIGS. 3 to 4.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 OPC UA 모델링 및 공정제어를 수행하는 프로그램을 나타낸다.3 shows a program for performing OPC UA modeling and process control according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 제1 창(31)은 현재 OPC UA 모듈과 연결되어 있는 장비들의 연결 구조도를 나타낸다. 즉, 제1 창(31)은 어떠한 계층적 구조로 설계되어 있는지 연결 구조를 시각화하여 표현한다. 오른쪽은 각 아이콘에 대한 명칭이며 아이콘이나 오른쪽 창에 있는 이름을 클릭하면 제2 창(32) 및 제3 창(33)을 열 수 있다.The first window 31 shown in FIG. 3 shows a connection structure diagram of equipment currently connected to the OPC UA module. That is, the first window 31 visualizes and expresses the connection structure in which hierarchical structure is designed. The right is the name of each icon, and clicking the icon or the name in the right window opens the second window 32 and the third window 33.

제2 창(32)은 제1 창(31)에서 아이콘은 클릭했을 때의 모듈에 대한 정보를 나타낸다. 이 정보는 구성(configuration), xml, 그림(figures), 타입(type)등을 포함할 수 있으며, 제2 창에서 상기 구체적인 정보를 수정할 수 있다.In the second window 32, the icon in the first window 31 indicates information on the module when it is clicked. This information may include configuration, xml, figures, types, and the like, and the detailed information may be modified in the second window.

제3 창(33)에서는 데이터 모델 설계자(data model designer)로 클릭한 아이콘(모듈)에서 만들어지는 데이터의 형태와 데이터의 종류를 수정할 수 있다.In the third window 33, it is possible to modify the type of data and the type of data created in the icon (module) clicked by the data model designer.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 OPC UA 모델링을 실습하는 화면을 나타낸다. 즉, OPC UA 실습 모델러를 나타낸다.4 shows a screen for practicing OPC UA modeling according to an embodiment of the present invention. In other words, it represents the OPC UA practice modeler.

도 4에 도시된 제1 창(41)은 프로젝트 탐색창이다. 프로젝트 탐색창은 OPC UA 서버에 접속하여 모델링 구조를 보는 창으로, 현재 모델링하고 있는 파일의 구조를 보는 창이다.The first window 41 shown in FIG. 4 is a project search window. The project search window is a window to view the modeling structure by connecting to the OPC UA server, and to view the structure of the file currently being modeled.

도 4에 도시된 제2 창(42)은 객체 탐색창으로, OPC UA 표준에서 정의하고 있는 객체와 연결 구조 등을 표시한 창이다. 제2 창(42)에서는 해당 객체를 끌어오거나 참고하여 객체 노드를 추가할 EO를 사용한다.The second window 42 shown in FIG. 4 is an object search window, and is a window that displays objects and connection structures defined in the OPC UA standard. In the second window 42, an EO to add an object node by dragging or referring to the object is used.

제3 창(43)은 OPC UA 값(value) 창으로, 접속된 OPC UA 서버의 노드 변경 값을 실시간으로 모니터링할 수 있고, 제4 창(44)은 OPC UA 노드(node) 속성 창으로, 모델링을 참조하는 OPC UA 서버의 노드 속성 값을 표시한다.The third window 43 is an OPC UA value window, and the node change value of the connected OPC UA server can be monitored in real time, and the fourth window 44 is an OPC UA node property window, Displays the node attribute value of the OPC UA server referring to the modeling.

제5 창(45)은 OPC UA 노드(node) 속성 모델링창으로, 제4 창(44)에서 참조하는 모델을 참고하여 현재 모델링하는 노드의 속성을 정의하는 창이다.The fifth window 45 is an OPC UA node attribute modeling window, and is a window for defining the attribute of the currently modeled node by referring to the model referenced in the fourth window 44.

제6 창(46)은 현재 실시간으로 데이터나 이벤트가 통신되는 내용을 표시하는 로그 창이다. 즉, 제6 창(46)에서는, 접속된 OPC UA 서버(제3 창(43) 참고)의 클라이언트(client) 통신을 로그를 통하여 실시간으로 모니터링 할 수 있다.The sixth window 46 is a log window displaying contents of data or events being communicated in real time. That is, in the sixth window 46, the client communication of the connected OPC UA server (refer to the third window 43) can be monitored in real time through a log.

본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램은 실습 모델링을 하는 도구와 OPC UA 클라이언트(Client)가 합쳐져 있는 형태인 것을 특징으로 한다. 사용자는 OPC UA 서버에 접속해서 제4 창(44)을 통해 모델링정보를 확인하면서, 제5 창(45)을 통해 모델링을 실습할 수 있다.A program according to an embodiment of the present invention is characterized in that a tool for practice modeling and an OPC UA client are combined. The user can access the OPC UA server and check the modeling information through the fourth window 44 and practice modeling through the fifth window 45.

종래의 모델링 에디터는 신규로 모델링만 에디팅 할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 모델러는 실제 서버에 접속해 모델링을 가져와서 복사하거나, 참조하여 모델링을 실습 할 수 있다. The conventional modeling editor can only edit modeling newly, but the modeler according to an embodiment of the present invention can access an actual server to fetch and copy the modeling, or reference and practice modeling.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램은 OPC UA 클라이언트 기능을 내장하여 실시간으로 노드값을 전송받을 수 있다.In addition, the program according to an embodiment of the present invention can receive a node value in real time by embedding an OPC UA client function.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링을 수행하는 프로그램을 나타낸다. 5 shows a program for performing monitoring according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 모니터링 프로그램을 통해 사용자는 수신한 데이터 및 상기 통신 보드에 대한 통신 상태를 확인할 수 있다.Through the monitoring program shown in FIG. 5, the user can check the received data and the communication status of the communication board.

보다 구체적으로, 제1 창(51)은 공장의 모습을 가정하여 나타낸 것으로, 설정된 공장 라인(52)은 상태에 따라 녹색(clear), 빨간색(error), 흰색(check)으로 표현되어 있다(52).More specifically, the first window 51 is shown assuming the state of the factory, and the set factory line 52 is represented in green (clear), red (error), and white (check) according to the state (52). ).

공장 라인 상태 표시창(52)을 통해 사용자는 유지보수 및 수리가 필요한 라인을 확인할 수 있다.Through the factory line status display window 52, a user can check a line requiring maintenance and repair.

그리고 제1 창(51)에서 각각의 모듈에 표시된 색깔은 통신형태를 종류별로 시각화한 것이다. OPC UA는 녹색, CPS LG는 빨간색, CPS BO는 파란색으로 나타내었다(53). 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 통신상황에 따라 다르게 설정할 수 있다. In addition, the color displayed on each module in the first window 51 is a visualization of communication types for each type. OPC UA is shown in green, CPS LG in red, and CPS BO in blue (53). However, the present invention is not limited thereto, and may be set differently according to communication conditions.

제1 창(51)은 색깔 표시뿐만 아니라, 수신한 데이터를 숫자 표시 또는 그래프 형태로도 표시할 수 있고, 데이터의 전송 상태에 대한 상세 정보를 모니터링할 수도 있다.The first window 51 may display not only color display, but also display received data in the form of a number display or a graph, and monitor detailed information on a transmission state of data.

도 5의 제2 창(54)은 제1 창(51)에 표시된 모듈별로 작동 파일을 실행하는 창을 나타낸다. 예를 들어 시각 센서를 실행할 경우, 제1 창(51)에 도시된 모니터링 창을 실행할 수 있거나, 파일 조작을 통해 생산을 직접 조작할 수 있다.The second window 54 of FIG. 5 represents a window for executing an operation file for each module displayed on the first window 51. For example, when the visual sensor is executed, the monitoring window shown in the first window 51 may be executed, or production may be directly manipulated through file manipulation.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육용 키트를 실제 제작한 시제품을 나타내는 것으로, 4개의 공장객체모듈인 로봇, 서보모터, 컨베이어, 센서가 제작된 교육용 키트에 설치되어 있다.6 shows a prototype of an actual educational kit according to an embodiment of the present invention, and is installed in an educational kit in which four factory object modules such as a robot, a servo motor, a conveyor, and a sensor are manufactured.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 공장객체모듈
101, 104 : 로봇 102 : 컨베이어 103 :서보모터
200 : 통신 보드
300 : 제어부100: factory object module
101, 104: robot 102: conveyor 103: servo motor
200: communication board
300: control unit

Claims (10)

복수개의 공장객체모듈;
상기 복수개의 공장객체모듈에 각각 대응되고, 상기 공장객체모듈에 대한 데이터 송수신이 가능한 복수개의 통신 보드; 및
상기 통신 보드를 통해 통신객체 모델링, 공정제어 또는 모니터링을 수행하는 제어부;를 포함하고,
상기 복수개의 통신 보드 중 적어도 하나의 통신 보드는 통신객체 모델링되지 않으며,
상기 제어부는,
통신객체 모델링을 수행하여 통신 보드에 이식하고, 통신객체 모델링된 통신 보드를 통해 데이터를 수집하는 통신객체 모델링부;
상기 공장객체모듈에 대한 제어 순서 및 제어 명령을 전송하고, 인터럽트를 설정하여 상기 공장객체모듈에 대한 동작을 설정하는 공정제어부; 및
상기 수신한 데이터 및 상기 통신 보드에 대한 통신 상태를 나타내는 모니터링부를 포함하는 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.A plurality of factory object modules;
A plurality of communication boards respectively corresponding to the plurality of factory object modules and capable of transmitting and receiving data to and from the factory object modules; And
Includes; a control unit that performs modeling, process control, or monitoring of a communication object through the communication board,
At least one communication board among the plurality of communication boards is not modeled as a communication object,
The control unit,
A communication object modeling unit that performs communication object modeling, transplants it to the communication board, and collects data through the communication board modeled with the communication object;
A process control unit that transmits a control sequence and a control command for the factory object module, and sets an interrupt to set an operation for the factory object module; And
Education kit for building a CPS system of a smart factory comprising a monitoring unit indicating the communication status of the received data and the communication board. 제 1 항에 있어서,
상기 공장객체모듈은 로봇, 센서, 컨베이어, 서보모터 및 구동 디바이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것인 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.The method of claim 1,
The factory object module is an educational kit for building a CPS system of a smart factory that includes at least one of a robot, a sensor, a conveyor, a servo motor, and a driving device. 제 1 항에 있어서,
상기 복수개의 통신 보드는 국제표준통신플랫폼(OPC UA)으로 모델링되는 것을 특징으로 하는 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.The method of claim 1,
The plurality of communication boards is an educational kit for building a CPS system of a smart factory, characterized in that modeled as an international standard communication platform (OPC UA). 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 통신객체 모델링부는,
모델링되지 않은 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행하는 오퍼레이션;
상기 통신객체 모델링을 기존의 완성된 모델링과 비교하여 모델링 에러를 확인하는 오퍼레이션;
상기 통신객체 모델링을 상기 통신 보드에 전송하고 이식하는 오퍼레이션;
상기 통신객체 모델링을 통신서버에 등록하는 오퍼레이션;
상기 통신 보드에 연결된 공장객체모듈에 대한 데이터를 국제표준통신플랫폼을 통해 수신하는 오퍼레이션; 및
상기 데이터를 저장하는 오퍼레이션을 포함하는 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.The method of claim 1,
The communication object modeling unit,
An operation for performing communication object modeling for an unmodeled factory object module;
An operation for checking a modeling error by comparing the communication object modeling with an existing completed modeling;
An operation of transferring and implanting the communication object modeling to the communication board;
An operation of registering the communication object modeling in a communication server;
An operation for receiving data on a factory object module connected to the communication board through an international standard communication platform; And
Educational kit for building a CPS system of a smart factory including an operation for storing the data. 제 1 항에 있어서,
상기 공정제어부는,
통신객체 모델링이 기 등록된 공장객체모듈의 제어 프로세스를 수신하는 오퍼레이션;
상기 제어 프로세스에 따라 설정된 작동 횟수 또는 작동 순서에 관한 명령을 상기 공장객체모듈에 전송하는 오퍼레이션;
상기 공장객체모듈의 작동 상태를 모니터링하는 오퍼레이션;
상기 공장객체모듈에 대한 공정을 정지시키는 인터럽트를 설정하는 오퍼레이션;
기 등록되지 않은 통신객체 모델링을 수신하면, 공장객체모듈의 새로운 공정이 등록되는 오퍼레이션;
상기 새로운 공정에 대응되는 복수개의 공장객체모듈의 작동을 설정하는 오퍼레이션; 및
상기 공장객체모듈의 작동을 모니터링하는 오퍼레이션;을 포함하는 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.The method of claim 1,
The process control unit,
An operation of receiving a control process of a factory object module in which communication object modeling is previously registered;
An operation of transmitting a command related to the number of operations or an operation sequence set according to the control process to the factory object module;
An operation for monitoring the operation state of the factory object module;
An operation for setting an interrupt to stop a process for the factory object module;
An operation in which a new process of a factory object module is registered when receiving a communication object modeling that has not been previously registered;
An operation of setting an operation of a plurality of factory object modules corresponding to the new process; And
An educational kit for building a CPS system of a smart factory comprising an operation monitoring the operation of the factory object module. 제 1 항에 있어서,
상기 통신객체 모델링부는,
통신객체 모델링 실습도구 및 국제표준통신플랫폼(OPC UA) 클라이언트가 결합되어, 국제표준통신플랫폼(OPC UA) 서버로부터 수신한 모델링 정보를 사용자가 확인하면서 상기 통신객체 모델링 실습도구를 통해 통신객체 모델링을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 공장의 CPS 시스템 구축을 위한 교육용 키트.The method of claim 1,
The communication object modeling unit,
The communication object modeling practice tool and the international standard communication platform (OPC UA) client are combined, and the user checks the modeling information received from the international standard communication platform (OPC UA) server, and the communication object modeling is performed through the communication object modeling practice tool. Educational kit for building a CPS system of a smart factory, characterized in that to perform. 하나 이상의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 컴퓨터로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 동작들은,
모델링되지 않은 공장객체모듈에 대한 통신객체 모델링을 수행하는 동작;
상기 통신객체 모델링을 기존의 완성된 모델링과 비교하여 모델링 에러를 확인하는 동작;
상기 통신객체 모델링을 통신 보드에 전송하고 이식하는 동작;
상기 통신객체 모델링을 통신서버에 등록하는 동작;
상기 통신 보드에 연결된 공장객체모듈에 대한 데이터를 국제표준통신플랫폼을 통해 수신하는 동작; 및
상기 데이터를 저장하는 동작을 포함하는 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체.A computer-readable medium storing instructions that, when executed by one or more computers, cause the one or more computers to perform operations, the operations comprising:
Performing communication object modeling for unmodeled factory object modules;
Comparing the communication object modeling with an existing completed modeling to check a modeling error;
Transmitting and implanting the communication object modeling to a communication board;
Registering the communication object modeling in a communication server;
Receiving data on a factory object module connected to the communication board through an international standard communication platform; And
A computer-readable medium storing instructions including the operation of storing the data. 하나 이상의 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 컴퓨터로 하여금 동작들을 수행하게 하는 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 동작들은,
통신객체 모델링이 기 등록된 공장객체모듈의 제어 프로세스를 수신하는 동작;
상기 제어 프로세스에 따라 설정된 작동 횟수 또는 작동 순서에 관한 명령을 상기 공장객체모듈에 전송하는 동작;
상기 공장객체모듈의 작동 상태를 모니터링하는 동작;
상기 공장객체모듈에 대한 공정을 정지시키는 인터럽트를 설정하는 동작;
기 등록되지 않은 통신객체 모델링을 수신하면, 공장객체모듈의 새로운 공정이 등록되는 동작;
상기 새로운 공정에 대응되는 복수개의 공장객체모듈의 작동을 설정하는 동작; 및
상기 공장객체모듈의 작동을 모니터링하는 동작을 포함하는 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체A computer-readable medium storing instructions that, when executed by one or more computers, cause the one or more computers to perform operations, the operations comprising:
Receiving a control process of a factory object module in which communication object modeling is previously registered;
Transmitting to the factory object module a command related to an operation number or operation sequence set according to the control process;
Monitoring the operation state of the factory object module;
Setting an interrupt to stop a process for the factory object module;
An operation of registering a new process of a factory object module when receiving a communication object modeling that has not been previously registered;
Setting an operation of a plurality of factory object modules corresponding to the new process; And
Computer-readable medium storing instructions including an operation of monitoring the operation of the factory object module
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