KR102288068B1 - Cpps automatic construction system through centric opc-ua modeling - Google Patents

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Abstract

중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템이 제공된다. 상기 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템은 팩토리 CPPS 모델; 및 상기 팩토리 CPPS 모델과 연동하는 중앙 OPC UA 서버를 포함하고, 상기 팩토리 CPPS 모델은: 물리적 영역의 복수의 필드 디바이스를 계층 구조로 가상화한 CPPS 팩토리 토폴로지를 구성하고 관리하는 CPPS 노드 제어 모듈, OPC UA 모델링에서 정의된 펑션을 호출하거나, CPPS 노드에서 추가적으로 필요한 펑션을 관리하는 CPPS 로직 제어 모듈, 및 상기 팩토리의 특유의 제품 공정에 관한 처리 로직을 관리하는 제품 공정 제어 모듈을 포함하고, 상기 중앙 OPC UA 서버는: 상기 복수의 필드 디바이스 및 상기 CPPS 팩토리 토폴로지를 가상화한 OPC UA 모델을 전체적인 계층 구조에 따라 통합한 중앙 OPC UA 어드레스 공간, 상기 팩토리 CPPS 모델과 연동을 위한 CPPS 연결 OPC UA 모듈, 외부 시스템과 데이터 교환하고, 상기 외부 시스템에 데이터를 전달하는 정보 교환 서비스 모듈, 상기 팩토리 CPPS 모델과 중앙 OPC UA 클라이언트를 연동하기 위한 시스템 연결을 동적으로 자동 생성하는 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈, 및 상기 복수의 필드 디바이스와 OPC UA 세션을 통해 통신하는 중앙 OPC UA 클라이언트를 포함하고, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은 OPC UA 모델을 파싱하여 상기 팩토리 CPPS 모델의 CPPS 노드 제어 모듈, CPPS 로직 제어 모듈, 제품 공정 제어 모듈에 필요한 속성 및 코드를 자동 생성할 수 있다.A CPPS automatic construction system is provided through central OPC UA modeling. The CPPS automatic construction system through the central OPC UA modeling is a factory CPPS model; and a central OPC UA server interworking with the factory CPPS model, wherein the factory CPPS model comprises: a CPPS node control module that configures and manages a CPPS factory topology in which a plurality of field devices in a physical area are virtualized in a hierarchical structure, OPC UA Including a CPPS logic control module that calls a function defined in modeling or manages additionally necessary functions in a CPPS node, and a product process control module that manages processing logic related to the factory's unique product process, the central OPC UA The server includes: a central OPC UA address space in which the plurality of field devices and the virtualized OPC UA model of the CPPS factory topology are integrated according to the overall hierarchical structure, a CPPS connection OPC UA module for interworking with the factory CPPS model, and an external system An information exchange service module that exchanges data and transmits data to the external system, an OPC UA-CPPS node creation module that dynamically and automatically creates a system connection for interworking the factory CPPS model and a central OPC UA client, and the plurality of and a central OPC UA client communicating with a field device through an OPC UA session, wherein the OPC UA-CPPS node creation module parses the OPC UA model to parse the factory CPPS model CPPS node control module, CPPS logic control module, and product process The properties and codes required for the control module can be automatically generated.

Description

중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템 {CPPS AUTOMATIC CONSTRUCTION SYSTEM THROUGH CENTRIC OPC-UA MODELING}CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling {CPPS AUTOMATIC CONSTRUCTION SYSTEM THROUGH CENTRIC OPC-UA MODELING}

본 발명은 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 팩토리 CPPS 시스템에서 초기 구축 및 추가 구축시 중앙 OPC-UA 서버를 활용하여 OPC UA 모델링을 통해 스마트 팩토리 CPPS 시스템 운영의 중단없이 스마트 팩토리 CPPS 시스템에 대한 프로세서를 자동으로 생성하는 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic CPPS construction system through central OPC UA modeling, and more particularly, smart factory CPPS system operation through OPC UA modeling by utilizing the central OPC-UA server during initial construction and additional construction in the smart factory CPPS system. It relates to a CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling that automatically creates a processor for a smart factory CPPS system without interruption of

가상 물리 시스템(Cyber Physical System; CPS)은 물리적 영역을 IoT(Internet of Things), ICT(Information & Communication Technology) 등의 기술을 활용하여 사이버 상에 동일하게 구현하고, 물리적 영역의 현실적인 작용이나 현상을 사이버 상에 실시간으로 전달하며, 사이버 상에서의 프로세스 처리를 통해 물리적 영역으로 피드백을 주는 것을 의미한다. 또한, 스마트 팩토리에서는 실제 공장에 설치된 기계, 액추에이터, 센서 등과의 데이터 수집 및 교환을 통해 CPS를 구현하는데, 이를 가상 물리 생산 시스템(Cyber Physical Production System; CPPS)이라 한다.A virtual physical system (CPS) implements the physical domain identically in cyber using technologies such as IoT (Internet of Things) and ICT (Information & Communication Technology), It is transmitted in real time over cyber, and it means to give feedback to the physical realm through process processing in cyber. In addition, the smart factory implements CPS through data collection and exchange with machines, actuators, sensors, etc. installed in the actual factory, which is called a Cyber Physical Production System (CPPS).

이러한 가상 물리 생산 시스템에서는, 공장을 구성하는 다양한 장치들의 연결이 필수적이나, 공장을 구성하는 장치들의 다양성으로 인해 이러한 연결이 쉽지 않다는 문제가 있다. 이를 위해, OPC-UA(Open Platform Communication Unified Architecture) 표준이 제공되었으나, 이러한 OPC-UA 표준에 기반한 가상 물리 생산 시스템들이 구체적으로 제시되지 않아 실제 스마트 공장에 적용하기 어렵다는 문제가 있다.In such a virtual physical production system, connection of various devices constituting a factory is essential, but there is a problem in that such connection is not easy due to the diversity of devices constituting the factory. For this purpose, OPC-UA (Open Platform Communication Unified Architecture) standard has been provided, but there is a problem in that it is difficult to apply to an actual smart factory because virtual physical production systems based on the OPC-UA standard are not specifically presented.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스마트 팩토리 CPPS 시스템에서 초기 구축 및 추가 구축시 중앙 OPC-UA 서버를 활용하여 OPC UA 모델링을 통해 스마트 팩토리 CPPS 시스템 운영의 중단없이 스마트 팩토리 CPPS 시스템에 대한 프로세서를 자동으로 생성하는 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to automatically generate a processor for the smart factory CPPS system without interruption of the smart factory CPPS system operation through OPC UA modeling by utilizing the central OPC-UA server during initial and additional construction in the smart factory CPPS system. It is to provide a CPPS automatic construction system through the central OPC UA modeling that creates it.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스마트 팩토리 시스템을 수용할 수 있도록 OPC UA를 모델링하는 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling that models OPC UA to accommodate the smart factory system.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템은, 팩토리 CPPS 모델; 및 상기 팩토리 CPPS 모델과 연동하는 중앙 OPC UA 서버를 포함하고, 상기 팩토리 CPPS 모델은: 물리적 영역의 복수의 필드 디바이스를 계층 구조로 가상화한 CPPS 팩토리 토폴로지를 구성하고 관리하는 CPPS 노드 제어 모듈, OPC UA 모델링에서 정의된 펑션을 호출하거나, CPPS 노드에서 추가적으로 필요한 펑션을 관리하는 CPPS 로직 제어 모듈, 및 상기 팩토리의 특유의 제품 공정에 관한 처리 로직을 관리하는 제품 공정 제어 모듈을 포함하고, 상기 중앙 OPC UA 서버는: 상기 팩토리 CPPS 모델과 연동을 위한 CPPS 연결 OPC UA 모듈, 외부 시스템과 데이터 교환하고, 상기 외부 시스템에 데이터를 전달하는 정보 교환 서비스 모듈, 상기 팩토리 CPPS 모델과 중앙 OPC UA 클라이언트를 연동하기 위한 시스템 연결을 동적으로 자동 생성하는 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈, 및 상기 복수의 필드 디바이스와 OPC UA 세션을 통해 통신하는 중앙 OPC UA 클라이언트를 포함하고, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은 OPC UA 모델을 파싱하여 상기 팩토리 CPPS 모델의 CPPS 노드 제어 모듈, CPPS 로직 제어 모듈, 제품 공정 제어 모듈에 필요한 속성 및 코드를 자동 생성할 수 있다.CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling according to an embodiment of the present invention for solving the above-described problems, a factory CPPS model; and a central OPC UA server interworking with the factory CPPS model, wherein the factory CPPS model comprises: a CPPS node control module that configures and manages a CPPS factory topology in which a plurality of field devices in a physical area are virtualized in a hierarchical structure, OPC UA Including a CPPS logic control module that calls a function defined in modeling or manages additionally necessary functions in a CPPS node, and a product process control module that manages processing logic related to the factory's unique product process, the central OPC UA The server includes: a CPPS connection OPC UA module for interworking with the factory CPPS model, an information exchange service module for exchanging data with an external system and transmitting data to the external system, for interworking with the factory CPPS model and a central OPC UA client an OPC UA-CPPS node creation module that dynamically and automatically creates a system connection, and a central OPC UA client that communicates with the plurality of field devices through an OPC UA session, wherein the OPC UA-CPPS node creation module is an OPC UA model can be parsed to automatically generate attributes and codes required for the CPPS node control module, CPPS logic control module, and product process control module of the factory CPPS model.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중앙 OPC UA 클라이언트는, 상기 복수의 필드 디바이스를 가상화한 OPC UA 모델에 관한 개별 OPC UA 어드레스 공간을 포함하고, 상기 개별 OPC UA 어드레스 공간 및 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간의 물리적으로 동일한 노드를 서로 매핑하고, 상기 분산 OPC UA 서버로부터 전송된 데이터를 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간으로 실시간으로 전달할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the central OPC UA client includes an individual OPC UA address space for the virtualized OPC UA model of the plurality of field devices, the individual OPC UA address space and the central OPC UA address Physically identical nodes in the space may be mapped to each other, and data transmitted from the distributed OPC UA server may be delivered to the central OPC UA address space in real time.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 정보 교환 서비스 모듈은, 상기 외부 시스템에 상응하는 분산 OPC UA 클라이언트에게 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간 내의 데이터를 비동기 메시지 방식으로 또는 OPC UA 세션을 통해 주기적으로 전송할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the information exchange service module may periodically transmit data in the central OPC UA address space to a distributed OPC UA client corresponding to the external system in an asynchronous message manner or through an OPC UA session. there is.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은, 추가 또는 변경되는 상기 복수의 필드 디바이스에 상응하는 OPC UA 모델을 파싱하고, 상기 파싱 결과를 이용하여 상기 중앙 OPC UA 서버의 중앙 OPC UA 어드레스 공간 및 상기 중앙 OPC UA 클라이언트의 개별 OPC UA 어드레스 공간에 데이터를 추가 또는 변경할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the OPC UA-CPPS node generation module parses the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices to be added or changed, and uses the parsing result to create the central OPC UA server. Data may be added or changed in the central OPC UA address space and in the individual OPC UA address space of the central OPC UA client.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은, 추가 또는 변경되는 상기 복수의 필드 디바이스에 상응하는 OPC UA 모델을 파싱하고, 상기 파싱 결과를 이용하여 상기 OPC UA 모델의 계층 구조에 따라 상기 CPPS 노드 제어 모듈의 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 상기 OPC UA 모델에 상응하는 노드를 자동으로 추가 또는 변경하고, 상기 CPPS 팩토리 토폴리지의 노드를 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간의 물리적으로 동일한 노드와 자동으로 매핑할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the OPC UA-CPPS node generation module parses the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices to be added or changed, and uses the parsing result to form a layer of the OPC UA model Automatically add or change a node corresponding to the OPC UA model in the CPPS factory topology of the CPPS node control module according to the structure, and set the node of the CPPS factory topology to a physically identical node in the central OPC UA address space It can be mapped automatically.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은 추가 또는 변경되는 상기 복수의 필드 디바이스에 상응하는 상기 OPC UA 모델을 외부 OPC UA 모델 수단을 통해서 수신받을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the OPC UA-CPPS node generating module may receive the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices to be added or changed through an external OPC UA model means.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은, 상기 OPC UA 모델의 속성에 상기 OPC UA 모델을 파싱하는 OPC UA 모델 파서 수단; 상기 OPC UA 모델 파서 수단의 결과를 이용하여 OPC UA 노드를 자동으로 생성하는 OPC UA 생성 수단; 및 상기 OPC UA 모델의 메서드 노드에 정의된 평선 호출에 기초하여 상기 CPPS 로직 제어 모듈에 상기 OPC UA 모델에 상응하는 CPPS 로직 펑션을 자동으로 생성하는 CPPS 노드 생성 수단;을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the OPC UA-CPPS node generation module comprises: OPC UA model parser means for parsing the OPC UA model in the properties of the OPC UA model; OPC UA generating means for automatically generating an OPC UA node using the result of the OPC UA model parser means; and CPPS node generating means for automatically generating a CPPS logic function corresponding to the OPC UA model in the CPPS logic control module based on a plane call defined in the method node of the OPC UA model.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 CPPS 연결 OPC UA 모듈은, 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간 내에서 발생한 데이터의 변경 사항, 또는 상기 정보 교환 서비스 모듈에 의해 발생한 알람 및 이벤트 데이터를 상기 팩토리 CPPS 모델에 전달할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the CPPS-connected OPC UA module transmits changes in data generated in the central OPC UA address space, or alarm and event data generated by the information exchange service module, to the factory CPPS model. can transmit

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 CPPS 노드 제어 모듈은 상기 CPPS 연결 OPC UA 모듈로부터 전달받은 데이터의 변경 사항을 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 반영하거나, 또는 상기 알림 및 이벤트 데이터를 표시할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the CPPS node control module may reflect changes in data received from the CPPS-connected OPC UA module to the CPPS factory topology, or display the notification and event data.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 CPPS 노드 제어 모듈은, 외부의 OPC UA 또는 커뮤니케이터 시스템으로부터 전달받은 데이터를 이용하여 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 소정의 노드를 자동으로 추가 또는 변경할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the CPPS node control module may automatically add or change a predetermined node to the CPPS factory topology using data received from an external OPC UA or a communicator system.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따르면, 스마트 팩토리 CPPS 시스템에서 초기 구축 및 추가 구축시 중앙 OPC-UA 서버를 활용하여 OPC UA 모델링을 통해 스마트 팩토리 CPPS 시스템 운영의 중단없이 스마트 팩토리 CPPS 시스템에 대한 프로세서를 자동으로 생성함으로써, 연속적으로 스마트 팩토리 CPPS 시스템를 운영할 수 있다.According to the present invention, the smart factory CPPS system automatically creates a processor for the smart factory CPPS system without interruption of operation of the smart factory CPPS system through OPC UA modeling by utilizing the central OPC-UA server during initial and additional construction, It is possible to continuously operate the smart factory CPPS system.

본 발명에 따르면, 물리적 영역에 분산된 복수의 필드 디바이스를 관리하는 분산 OPC UA 서버의 정보를 중앙 OPC UA 서버에서 통합된 중앙 OPC UA 어드레스 공간을 통해 데이터를 실시간으로 관리함으로써, 수평적 데이터 분배 및 교환 작업에 대한 신뢰성 및 효율성을 향상시킬 수 있다. 이와 동시에 데이터 손실, 시스템의 성능 저하, 실시간 처리 지연을 감소시켜 작업시간을 최소화하면서 비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, horizontal data distribution and It can improve the reliability and efficiency of the exchange operation. At the same time, data loss, system performance degradation, and real-time processing delay can be reduced to minimize operation time and reduce costs.

본 발명에 따르면, 통합 환경에서 OPC-UA 데이터 모델은 IEC 62541 OPC-UA 표준을 이용하여 OPC UA를 모델링함으로써, 새로운 표준의 적용이나 설비, 센서 및 로봇 등의 공장 객체의 새로운 추가에도 능동적으로 대처할 수 있다.According to the present invention, the OPC-UA data model in the integrated environment models OPC UA using the IEC 62541 OPC-UA standard to actively cope with the application of new standards or the addition of new factory objects such as facilities, sensors and robots. can

본 발명에 따르면, 통합 환경에서 OPC-UA 데이터 모델은 IEC 62541 OPC-UA 표준을 이용하여 OPC UA를 모델링함으로써, 어플리케이션, 클라우드, IOT, 엣지컴퓨팅 등의 IT 기술과 기술적, 시간적 및 비용적 문제없이 상호 연동이 용이할 수 있다.According to the present invention, the OPC-UA data model in the integrated environment uses the IEC 62541 OPC-UA standard to model OPC UA, so IT technology such as application, cloud, IOT, edge computing, and technical, time and cost problems are eliminated. Interoperability may be easy.

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

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 중앙 OPC UA 서버의 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈과 팩토리 CPPS 모델 사이의 통신 관계를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 CPPS 연결 OPC UA 모듈과 CPPS 노드 제어 모듈 사이의 데이터 통신 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈의 동작방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a communication relationship between the OPC UA-CPPS node creation module of the central OPC UA server shown in FIG. 1 and the factory CPPS model.
FIG. 3 is a diagram illustrating a data communication relationship between the CPPS-connected OPC UA module and the CPPS node control module in FIG. 1 .
4 is a diagram illustrating an operation method of the OPC UA-CPPS node generating module shown in FIGS. 1 and 2 .
5 is a diagram schematically illustrating the configuration of a CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. A spatially relative term should be understood as a term that includes different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS(Cyber Physical Production System) 자동 구축 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 중앙 OPC UA 서버의 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈과 팩토리 CPPS 모델(2) 사이의 통신 관계를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1에 CPPS 연결 OPC UA 모듈과 CPPS 노드 제어 모듈 사이의 데이터 통신 관계를 도시한 도면이며, 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈의 동작방법을 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a CPPS (Cyber Physical Production System) automatic construction system through central OPC UA modeling according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a central OPC UA server shown in FIG. It is a diagram showing the communication relationship between the OPC UA-CPPS node creation module and the factory CPPS model 2, and FIG. 3 is a diagram showing the data communication relationship between the CPPS connection OPC UA module and the CPPS node control module in FIG. , FIG. 4 is a diagram illustrating an operation method of the OPC UA-CPPS node generating module shown in FIGS. 1 and 2 .

우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(1000)은 중앙 OPC UA 서버(1), 팩토리 CPPS 모델(2), 외부 시스템(3) 및 물리적 OPC UA 서버(4)를 포함할 수 있다. 이때, 중앙 OPC UA 서버(1), 팩토리 CPPS 모델(2), 외부 시스템(3) 및 물리적 OPC UA 서버(4)는 스마트폰, 태블릿, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터 등과 같은 전자 장치일 수 있으며, 또는 이러한 전자 장치의 구성 중 일부를 포함하거나 이와 연동될 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.First, referring to Figures 1 and 2, the CPPS automatic construction system 1000 through the central OPC UA modeling is the central OPC UA server (1), the factory CPPS model (2), the external system (3) and the physical OPC UA server (4) may be included. At this time, the central OPC UA server (1), the factory CPPS model (2), the external system (3) and the physical OPC UA server (4) may be electronic devices such as smartphones, tablets, desktop PCs, laptop PCs, netbook computers, etc. Or, it may include some of the components of the electronic device or may be configured in various forms capable of interworking therewith.

본 실시예에서, 중앙 OPC UA 서버(1), 팩토리 CPPS 모델(2) 및 외부 시스템(3)은 가상의 영역(A)에 위치하고, 물리적 OPC UA 서버(4)는 물리적 영역(B)에 위치할 수 있다. 여기서, 가상의 영역(A)은 클라우드 환경에서 데이터를 공유할 수 있는 영역이고, 물리적 영역(B)은 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)가 분산되어 위치하는 영역일 수 있다.In this embodiment, the central OPC UA server 1, the factory CPPS model 2 and the external system 3 are located in the virtual area A, and the physical OPC UA server 4 is located in the physical area B. can do. Here, the virtual area A may be an area in which data can be shared in a cloud environment, and the physical area B may be an area in which a plurality of field devices B1, ..., Bn are dispersedly located.

그리고, 본 발명의 OPC UA(Open Platform Communication Unified Architecture)는 다양한 상업용 통신 기술들을 통합적으로 관리할 수 있는 기술이다. OPC UA는 기본 정보모델을 가지고 있으며, 기본 정보 모델을 이용하여 논리적인 객체를 모델링할 수 있다.And, OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture) of the present invention is a technology that can manage various commercial communication technologies in an integrated manner. OPC UA has a basic information model and can model logical objects using the basic information model.

OPC UA(IEC62541)는 2012년 12월 IEC TC57 그룹에서 OPC UA를 IEC62541로 표준화되었다. 초기 OPC는 Classic OPC (OPC DA, OPC AC, OPC HDA, OPC XML-DA)으로 분류되었다. OPC UA는 Classic OPC 표준들의 기능을 통합하고 SOA(Service Oriented Architecture) 기술을 추가하였다.OPC UA (IEC62541) was standardized as IEC62541 in the IEC TC57 group in December 2012. Early OPC was classified as Classic OPC (OPC DA, OPC AC, OPC HDA, OPC XML-DA). OPC UA integrates the functions of the Classic OPC standards and adds SOA (Service Oriented Architecture) technology.

OPC UA는 Classic OPC, 다른 단체에서 정의한 정보 모델, 벤더에서 정의한 데이터 등 모두를 OPC 정보 모델로 표현이 가능하다. 그리고 OPC UA에서 제공하는 OPC UA 어드레스 스페이스(Address Space)라고 불리는 메타(Meta) 모델은 오브젝트 타입(Object Type)을 기반으로 일반적인 정보 모델과 함께 정의 된다.In OPC UA, Classic OPC, information models defined by other organizations, and data defined by vendors can all be expressed as OPC information models. In addition, a meta model called OPC UA address space provided by OPC UA is defined along with a general information model based on an object type.

OPC UA는 다음과 같은 원칙으로 모델링된다. i) OPC UA 모델링은 정보의 계층화(Laying)와 상속(Inheritance)등 오브젝트 기반 기술을 사용한다. ii) 타입 정보는 인스턴스화(instantiation)하여 접근할 수 있다. iii) 다양한 기계에서 사용하는 데이터를 제공하기 위해 정보 모델 방법에 제한을 두지 않는다. iv) 항상 서버 측에서 수행된다. OPC UA는 복잡한 정보 모델뿐만 아니라 단순한 정보 모델도 제공할 수 있다. OPC UA의 모델링 개념은 노드(Node)로 표현한다. 각 노드들은 id와 name 같은 속성들을 포함하고 있다.OPC UA is modeled on the following principles: i) OPC UA modeling uses object-based technologies such as information layering and inheritance. ii) Type information can be accessed by instantiation. iii) There are no restrictions on the information model method to provide data used by various machines. iv) It is always done on the server side. OPC UA can provide not only complex information models, but also simple information models. The modeling concept of OPC UA is expressed as a node. Each node contains attributes such as id and name.

중앙 OPC UA 서버(1)는 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10), CPPS 연결 OPC UA 모듈(11), OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12), 중앙 OPC UA 클라이언트(13), 정보 교환 서비스 모듈(14) 및 OPC UA 저장모듈(15)를 포함할 수 있다.The central OPC UA server (1) includes a central OPC UA address space (10), a CPPS connection OPC UA module (11), an OPC UA-CPPS node creation module (12), a central OPC UA client (13), an information exchange service module ( 14) and may include an OPC UA storage module 15 .

중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)은 팩토리 CPPS 모델(2)의 CPPS 팩토리 토폴로지 및 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)를 가상화한 OPC UA 모델을 전체적인 계층 구조에 따라 통합할 수 있다.The central OPC UA address space 10 integrates the CPPS factory topology of the factory CPPS model 2 and the OPC UA model virtualized with a plurality of field devices B1, ..., Bn in the physical area B according to the overall hierarchical structure. can do.

CPPS 연결 OPC UA 모듈(11)은 팩토리 CPPS 모델(2)과 연동할 수 있다.CPPS connection OPC UA module 11 may work with the factory CPPS model (2).

OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12)는 팩토리 CPPS 모델(2)과 중앙 OPC UA 클라이언트(13)를 연동하기 위한 시스템 연결을 동적으로 자동 생성할 수 있다.The OPC UA-CPPS node creation module 12 may dynamically and automatically create a system connection for interworking the factory CPPS model 2 and the central OPC UA client 13 .

이와 같은 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12)은 OPC UA 모델 파서 수단(120), OPC UA 생성 수단(122) 및 CPPS 생성 수단(124)을 포함할 수 있다.Such an OPC UA-CPPS node generating module 12 may include an OPC UA model parser unit 120 , an OPC UA generating unit 122 and a CPPS generating unit 124 .

OPC UA 모델 파서 수단(120)은 OPC UA 모델을 필요한 정보로 분석할 수 있다. 즉, OPC UA 노드의 특정 속성을 활용하여 예약된 속성을 찾으면 이에 맞추어 분해할 수 있다. 이때, OPC UA 모델은 외부 OPC UA 모델 수단(1200)을 통해 수신받을 수 있다.The OPC UA model parser means 120 may analyze the OPC UA model as necessary information. That is, if a reserved attribute is found using a specific attribute of the OPC UA node, it can be decomposed accordingly. In this case, the OPC UA model may be received through the external OPC UA model means 1200 .

OPC UA 생성 수단(122)은 OPC UA 모델 파서 수단(120)을 통해서 분해된 OPC UA 노드를 자동으로 생성하기 위한 코드를 자동으로 생성할 수 있다.The OPC UA generating means 122 may automatically generate a code for automatically generating the decomposed OPC UA node through the OPC UA model parser means 120 .

OPC UA 생성 수단(122)을 통해서 자동으로 생성된 정보를 통해서 중앙 OPC UA 클라이언트(13)자동으로 추가하여 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)와 통신할 수 있도록 하며 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 추가 또는 변경을 중단없이 추가시켜 물리적 영역(B)의 물리적 OPC UA 서버(4)와의 데이터 교환을 가능하게 할 수 있다.Through the automatically generated information through the OPC UA generating means 122, the central OPC UA client 13 is automatically added to enable communication with a plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical area B, and Additions or changes to the central OPC UA address space 10 can be added without interruption to enable data exchange with the physical OPC UA server 4 in the physical area B.

CPPS 노드 생성 수단(124)은 OPC UA 모델의 계층구조에 맞추어 CPPS 노드 제어 모듈(20)에 자동으로 노드를 추가하고, 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 동일 노드에 자동으로 매핑할 수 있다.The CPPS node generating means 124 may automatically add a node to the CPPS node control module 20 according to the hierarchical structure of the OPC UA model, and automatically map the node to the same node in the central OPC UA address space 10 .

이와 같은 구성의 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12)은 OPC UA 모델을 파싱하여 팩토리 CPPS 모델(2)의 CPPS 노드 제어 모듈(20), CPPS 로직 제어 모듈(22) 및 제품 공정 제어 모듈(24)에 필요한 속성 및 코드를 자동 생성할 수 있다.The OPC UA-CPPS node generation module 12 of this configuration parses the OPC UA model, and the CPPS node control module 20, CPPS logic control module 22 and product process control module 24 of the factory CPPS model 2 ) can automatically generate the necessary properties and codes.

구체적으로, OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12)은 추가 또는 변경되는 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, ..., Bn)에 상응하는 OPC UA 모델을 파싱하고, 파싱 결과를 이용하여 중앙 OPC UA 서버(1)의 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10) 및 중앙 OPC UA 클라이언트(13)의 개별 OPC UA 어드레스 공간(130)에 데이터를 추가 또는 변경할 수 있다.Specifically, the OPC UA-CPPS node generation module 12 parses the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical area B to be added or changed, and the parsing result is data can be added or changed in the central OPC UA address space 10 of the central OPC UA server 1 and in the individual OPC UA address space 130 of the central OPC UA client 13 .

그리고, OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈(12)은 추가 또는 변경되는 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, ..., Bn)에 상응하는 OPC UA 모델을 파싱하고, 파싱 결과를 이용하여 OPC UA 모델의 계층 구조에 따라 CPPS 노드 제어 모듈(20)의 CPPS 팩토리 토폴로지에 OPC UA 모델에 상응하는 노드를 자동으로 추가 또는 변경하고, CPPS 팩토리 토폴리지의 노드를 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 물리적으로 동일한 노드와 자동으로 매핑할 수 있다.Then, the OPC UA-CPPS node generation module 12 parses the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical area B to be added or changed, and uses the parsing result. to automatically add or change a node corresponding to the OPC UA model to the CPPS factory topology of the CPPS node control module 20 according to the hierarchical structure of the OPC UA model, and add the node of the CPPS factory topology to the central OPC UA address space (10). ) can be automatically mapped to physically identical nodes.

중앙 OPC UA 클라이언트(13)는 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)와 OPC UA 세션을 통해 통신할 수 있다.The central OPC UA client 13 may communicate with a plurality of field devices B1, ..., Bn through an OPC UA session.

구체적으로, 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)를 가상화한 OPC UA 모델에 관한 개별 OPC UA 어드레스 공간(130)을 포함하고, 개별 OPC UA 어드레스 공간(130) 및 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 물리적으로 동일한 노드를 서로 매핑하고, 분산 OPC UA 서버(1)로부터 전송된 데이터를 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)으로 실시간으로 전달할 수 있다.Specifically, it includes an individual OPC UA address space 130 for the virtualized OPC UA model of a plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical area B, and the individual OPC UA address space 130 and the central Physically identical nodes in the OPC UA address space 10 may be mapped to each other, and data transmitted from the distributed OPC UA server 1 may be delivered to the central OPC UA address space 10 in real time.

정보 교환 서비스 모듈(14)은 외부 시스템(3)과 데이터 교환하고, 외부 시스템(3)에 데이터를 전달할 수 있다. 즉, 정보 교환 서비스 모듈(14)은 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)을 중심으로 CPPS와의 연동을 위해 CPPS 연결 OPC UA 모듈(11)과 외부 시스템(3)과의 데이터 교환을 담당할 수 있다. 이때, 정보 교환 서비스 모듈(14)은 기존의 OPC UA 표준 스펙들로 구성되어 있다.The information exchange service module 14 may exchange data with the external system 3 and transmit data to the external system 3 . That is, the information exchange service module 14 may be responsible for exchanging data between the CPPS-connected OPC UA module 11 and the external system 3 for interworking with the CPPS around the central OPC UA address space 10 . At this time, the information exchange service module 14 is composed of the existing OPC UA standard specifications.

이와 같은 정보 교환 서비스 모듈(14)은 OPC UA Pub/Sub 수단(140), OPC UA Monitored Item 수단(142) 및 OPC UA Alarm/Event 수단(144)를 포함할 수 있다.Such an information exchange service module 14 may include an OPC UA Pub/Sub means 140 , an OPC UA Monitored Item means 142 , and an OPC UA Alarm/Event means 144 .

OPC UA Pub/Sub 수단(140)은 외부 Broker 및 클라우드로 데이터를 비동기 메시지 방식으로 배포할 수 있다.OPC UA Pub/Sub means 140 may distribute data to an external broker and cloud in an asynchronous message manner.

OPC UA Monitored Item 수단(142)은 외부에서 데이터를 교환하고자 하는 외부 시스템(3) 및 어플리케이션에서 주기적으로 받기를 원하는 노드(Node)값을 등록하고 그에 따라 데이터를 주기적으로 전송할 수 있다. 예를 들어, OPC UA Monitored Item 수단(142)에 전송하고자 하는 데이터를 등록할 때에는 얻고자 하는 노드의 인댁스 값과 함께 전송주기,데이터 전송 필터링 등의 속성을 함께 등록하면, OPC UA Monitored Item 수단(142)은 이에 맞추어 각각의 세션별로 해당 데이터를 전송할 수 있다.The OPC UA Monitored Item means 142 may register a node value to be periodically received from the external system 3 and the application with which data is to be exchanged with the outside, and data may be periodically transmitted accordingly. For example, when registering data to be transmitted to the OPC UA Monitored Item means 142, if properties such as a transmission period and data transmission filtering are registered together with the index value of the node to be obtained, the OPC UA Monitored Item means The 142 may transmit corresponding data for each session accordingly.

OPC UA Alarm/Event 수단(144)은 OPC UA의 모델링을 통해 정의된 Alarm/Event의 속성에 맞추어 해당 이벤트가 발생할 때마다 Alarm/Event를 내부와 외부에 동시에 발생시켜 이벤트 데이터를 배포할 수 있다.OPC UA Alarm/Event means 144 may distribute event data by simultaneously generating Alarm/Event inside and outside whenever a corresponding event occurs in accordance with the properties of Alarm/Event defined through OPC UA modeling.

OPC UA 저장모듈(15)은 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 업데이트되는 모든 정보를 기록하여 저장할 수 있다. 기록하는 방식은 관계형 데이터베이스, NoSQL 데이터베이스,XML, 바이너리 파일등을 선택해서 사용할 수 있다.The OPC UA storage module 15 may record and store all updated information in the central OPC UA address space 10 . You can select and use relational database, NoSQL database, XML, binary file, etc. for the recording method.

팩토리 CPPS 모델(2)은 중앙 OPC UA 서버(1)와 연동될 수 있다.Factory CPPS model (2) may be linked with the central OPC UA server (1).

팩토리 CPPS 모델(2)은 물리적 영역(B)의 복수의 필드 디바이스(B1, ..., Bn)를 계층 구조로 가상화한 CPPS 팩토리 토폴로지를 구성하고 관리하는 CPPS 노드 제어 모듈(20)과, OPC UA 모델링에서 정의된 펑션을 호출하거나, CPPS 노드에서 추가적으로 필요한 펑션을 관리하는 CPPS 로직 제어 모듈(22) 및 팩토리의 특유의 제품 공정에 관한 처리 로직을 관리하는 제품 공정 제어 모듈(24)을 포함할 수 있다.Factory CPPS model (2) is a CPPS node control module 20 that configures and manages a CPPS factory topology virtualized by a plurality of field devices (B1, ..., Bn) in a physical area (B) in a hierarchical structure, and OPC It will include a CPPS logic control module 22 that calls a function defined in UA modeling, or manages additionally necessary functions in a CPPS node, and a product process control module 24 that manages the processing logic related to the factory's unique product process. can

외부 시스템(3)은 외부 장치, 예를 들어 스마트 공장의 외부에 존재하는 사용자 단말, 또는 클라우드(cloud), 시스템 어플리케이션, 서버 등으로 이루어질 수 있다.The external system 3 may include an external device, for example, a user terminal existing outside of a smart factory, or a cloud, a system application, a server, and the like.

물리적 OPC UA 서버(4)는 물리적 영역(B)에서 분산된 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)로부터 데이터를 수집하고, 중앙 OPC UA 서버(1)로부터 수신된 데이터와 교환할 수 있다. 물리적 OPC UA 서버(4)는 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)와 그를 제어하는 지능형 디바이스들과 통신하는 OPC UA 통신일 수 있다. The physical OPC UA server 4 may collect data from a plurality of field devices B1, ..., Bn distributed in the physical area B, and exchange data received from the central OPC UA server 1 . The physical OPC UA server 4 may be OPC UA communication communicating with a plurality of field devices B1, ..., Bn and intelligent devices controlling them.

이하에서는 이와 같은 구조의 본 발명의 실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(1000)을 이용한 중앙 OPC UA 서버(1), 팩토리 CPPS 모델(2), 외부 시스템(3) 및 물리적 OPC UA 서버(4)가 상호 연동하는 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the central OPC UA server (1), the factory CPPS model (2), the external system (3) and the physical How the OPC UA server 4 interoperates will be described in detail.

우선, 중앙 OPC UA 서버(1)는 전체 팩토리의 CPPS를 위한 모든 통신 데이터를 중앙 집중한 서버로서, 물리적 영역(B)에 분산된 물리적 OPC UA 서버(4)의 어드레스 공간(미도시)을 중앙에 전체 계층구조에 맞추어 전체적인 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)를 구축하고, 각각의 분산된 물리적 OPC UA 서버(4)가 보내오는 데이터를 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 실시간으로 반영하는 구조를 가질 수 있다.First, the central OPC UA server 1 is a server that centralizes all communication data for the CPPS of the entire factory, and centralizes the address space (not shown) of the physical OPC UA servers 4 distributed in the physical area B. In accordance with the overall hierarchy, the overall central OPC UA address space 10 is built, and the data sent by each distributed physical OPC UA server 4 is reflected in the central OPC UA address space 10 in real time. can have

즉, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(1000)은 중앙 OPC UA 서버(1)를 통해서 수직,수평의 필요한 모든 시스템 및 개체로 동일한 데이터를 전송하는 체제이며, 분산된 환경에서 보낼 수 있는 대상의 한계를 극복하는 구조일 수 있다.That is, the CPPS automatic construction system 1000 through central OPC UA modeling is a system that transmits the same data to all necessary systems and objects vertically and horizontally through the central OPC UA server 1, and can be sent in a distributed environment. It may be a structure that overcomes the limitations of the object.

이를 위해 중앙 OPC-UA 서버(1)와 중앙 OPC UA 클라이언트(13)가 동시에 가상의 영역(A)에 위치하며 중앙 OPC UA 클라이언트(13)의 개별 OPC UA 어드레스 공간(130)의 데이터와 중앙 OPC-UA 서버(1)의 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 데이터가 서로 매핑될 수 있다.To this end, the central OPC-UA server 1 and the central OPC UA client 13 are simultaneously located in the virtual area A, and the data of the individual OPC UA address space 130 of the central OPC UA client 13 and the central OPC -Data in the central OPC UA address space 10 of the UA server 1 can be mapped to each other.

구체적으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 중앙 OPC UA 클라이언트(13)는 물리적 영역(B)에 분산된 물리적 OPC UA 서버(4)를 통해 데이터를 실시간으로 수집,교환하며 이를 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 동시에 매핑을 하기 위해 중앙 OPC UA 클라이언트(13)의 개별 OPC UA 어드레스 공간(130)와 중앙 OPC-UA 서버(1)의 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)를 물리적으로 동일한 어드레스 공간을 매핑하여 물리적 OPC UA 서버(4)의 데이터를 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 정확한 데이터 전달할 수 있다.Specifically, as shown in Fig. 3(a), the central OPC UA client 13 collects and exchanges data in real time through the physical OPC UA server 4 distributed in the physical area B, and the central OPC UA For simultaneous mapping into the address space 10, the individual OPC UA address space 130 of the central OPC UA client 13 and the central OPC UA address space 10 of the central OPC-UA server 1 are physically identical addresses By mapping the space, data from the physical OPC UA server 4 can be accurately transferred to the central OPC UA address space 10 .

그리고, 정보 교환 서비스 모듈(14)을 이용하여 외부 시스템(3)에 상응하는 분산 OPC UA 클라이언트에게 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10) 내의 데이터를 비동기 메시지 방식으로 또는 OPC UA 세션을 통해 주기적으로 전송할 수 있다. 즉, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 물리적 OPC UA 서버(4)에 상응하는 분산 OPC UA 서버와 중앙 OPC UA 클라이언트가 서로 통신하여 분산 OPC UA 서버로부터 데이터를 공급받고, 중앙 OPC UA 클라이언트와 중앙 OPC UA 서버(1)에 상응하는 중앙 OPC UA 서버와 서로 통신하며, 중앙 OPC UA 서버와 외부 시스템(3)에 상응하는 분산 OPC UA 클라이언트가 서로 통신할 수 있다.And, using the information exchange service module 14, the data in the central OPC UA address space 10 can be periodically transmitted to the distributed OPC UA client corresponding to the external system 3 in an asynchronous message manner or through an OPC UA session. there is. That is, as shown in Fig. 3(b), the distributed OPC UA server and the central OPC UA client corresponding to the physical OPC UA server 4 communicate with each other to receive data from the distributed OPC UA server, and the central OPC UA client and the central OPC UA server corresponding to the central OPC UA server 1 communicate with each other, and the central OPC UA server and the distributed OPC UA client corresponding to the external system 3 can communicate with each other.

이에 따라, 중앙 OPC UA 서버(1)와의 통신을 위해 일체형의 중앙 OPC UA 클라이언트(13)를 배치하여 전 구간을 OPC UA 통신만으로 스마트 팩토리를 구축할 수 있다.Accordingly, the integrated central OPC UA client 13 is disposed for communication with the central OPC UA server 1, and a smart factory can be built with only OPC UA communication over the entire section.

더욱 구체적으로, 개별 OPC UA 어드레스 공간(130) 및 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 물리적으로 동일한 노드를 서로 매핑되는 방법을 도 4를 참고하여 살펴보면 다음과 같다.More specifically, a method of mapping physically identical nodes in the individual OPC UA address space 130 and the central OPC UA address space 10 to each other will be described with reference to FIG. 4 as follows.

먼저 추가되거나 변경되는 물리적 토플러지를 외부 OPC UA 모델 수단(1200)에 의해서 OPC UA 모델로 만들어지면, 이를 OPC UA 모델 파서 수단(120)를 통해서 필요한 정보로 분해될 수 있다. 이때, 분해하기 위해서 OPC UA 노드의 특정 속성을 활용하여 예약된 속성을 찾으면 이에 맞추어 분해하고 자동으로 생성하기 위한 코드를 OPC UA 생성 수단(122)을 통해서 자동으로 생성할 수 있다. OPC UA 생성 수단(122)을 통해서 자동으로 생성된 정보를 통해서 중앙 OPC UA 클라이언트(13)에 자동으로 추가하여 물리적 OPC UA 서버(4)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)와 통신을 할 수 있고, 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 주가 또는 변경을 중단없이 추가시켜 물리적 OPC UA 서버(4)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)와의 데이터 교환을 가능하게 할 수 있다.First, if the added or changed physical topology is made into an OPC UA model by the external OPC UA model means 1200 , it can be decomposed into necessary information through the OPC UA model parser means 120 . At this time, if a reserved attribute is found by using a specific attribute of the OPC UA node for decomposition, a code for disassembling and automatically generating according to this may be automatically generated through the OPC UA generating means 122 . Communication with a plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical OPC UA server 4 by automatically adding it to the central OPC UA client 13 through the information automatically generated through the OPC UA generating means 122 and without interruption of stock prices or changes to the central OPC UA address space 10 to enable data exchange with a plurality of field devices B1, ..., Bn of the physical OPC UA server 4 .

또한, CPPS 생성 수단(124)은 외부 OPC UA 모델 수단(1200)에 의해서 만들어진 OPC UA 모델을 OPC UA 모델 파서 수단(120)을 통해서 필요한 정보로 분해될 수 있다. 이때, 분해하기 위해서 OPC UA 노드의 특정 속성을 활용하여 예약된 속성을 찾으면 이에 맞추어 분해하고 자동으로 생성하기 위한 코드를 OPC UA 생성 수단(122)을 통해서 자동으로 생성할 수 있다. CPPS 생성 수단(124)은 OPC UA 모델의 계층구조에 맞추어 CPPS 노드 제어 모듈(20)에 자동으로 노드를 추가하고 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)의 동일 노드에 자동으로 매핑할 수 있다. 이에 따라, OPC UA 모델의 OPC UA 메서드 노드에 정의된 펑선 호출에 기초하여 CPPS 로직 제어 모듈(22)에 OPC UA 모델에 상응하는 CPPS 로직 펑션을 자동으로 생성할 수 있다. 즉, 팩토리 CPPS 모델(2)에서는 CPPS 로직 제어 모듈(22)의 CPPS 로직 펑션을 호출하여 중앙 OPC UA 서버(1)로 데이터를 전달하여 물리적 OPC UA 서버(4)의 복수의 필드 디바이스(B1, …, Bn)를 제어할 수 있다.In addition, the CPPS generating means 124 may decompose the OPC UA model created by the external OPC UA model means 1200 into necessary information through the OPC UA model parser means 120 . At this time, if a reserved attribute is found by using a specific attribute of the OPC UA node for decomposition, a code for disassembling and automatically generating according to this may be automatically generated through the OPC UA generating means 122 . The CPPS generating means 124 may automatically add a node to the CPPS node control module 20 according to the hierarchical structure of the OPC UA model and automatically map it to the same node in the central OPC UA address space 10 . Accordingly, it is possible to automatically generate a CPPS logic function corresponding to the OPC UA model in the CPPS logic control module 22 based on the function call defined in the OPC UA method node of the OPC UA model. That is, in the factory CPPS model 2, the CPPS logic function of the CPPS logic control module 22 is called and data is transferred to the central OPC UA server 1, and a plurality of field devices B1 of the physical OPC UA server 4 ..., Bn) can be controlled.

그리고, 외부 OPC UA 모델 수단(1200)에 의해 OPC UA 모델이 생성되면, OPC UA 모델 파서 수단(120)에서 OPC UA 노드의 속성에 따라 계층 구조와 Node의 종류, 그리고 자동 생성해야 할 노드 등을 분류할 수 있다. 다음, CPPS 생성 수단(124)을 통해 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)에 데이터를 추가 또는 변경할 수 있다. 이때, 중앙 OPC UA 클라이언트(13)의 개별 OPC UA 어드레스 공간(130)은 중앙 OPC UA 어드레스 공간(10)과 매핑될 수 있다.And, when the OPC UA model is generated by the external OPC UA model means 1200, the OPC UA model parser means 120 selects the hierarchical structure, the type of Node, and the node to be automatically generated according to the properties of the OPC UA node. can be classified. Data can then be added or changed to the central OPC UA address space 10 via the CPPS generation means 124 . At this time, the individual OPC UA address space 130 of the central OPC UA client 13 may be mapped with the central OPC UA address space 10 .

다음, CPPS 생성 수단(124)은 OPC UA 메서드 노드를 통해 CPPS 로직 제어 모듈(22)에 CPPS 로직 펑션을 등록하고 매핑할 수 있다.Next, the CPPS generating means 124 may register and map the CPPS logic function to the CPPS logic control module 22 through the OPC UA method node.

다음, 제품 공정 제어 모듈(24)에 의해서 다양하고 고유한 로직 처리가 가능하며,OPC UA Attribute 노드에 의해서 자동으로 배치될 수 있다.Next, various and unique logic processing is possible by the product process control module 24 and can be automatically arranged by the OPC UA Attribute node.

앞서 살펴본 바와 같이, OPC UA 모델링을 통해서 모든 공장 토플리지를 구조화 및 정보화 할 수 있으며 이를 통해 동적으로 중단 없이 자동으로 OPC UA 노드와 CPPS 노드를 자동을 추가할 수 있다.As mentioned above, all factory topologies can be structured and informational through OPC UA modeling, and OPC UA nodes and CPPS nodes can be added dynamically and automatically without interruption.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 중앙 OPC UA 서버 및 다른 외부 시스템 사이의 데이터 통신 관계를 도시한 도면이다.5 is a diagram schematically illustrating the configuration of a CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling according to another embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a data communication relationship between a central OPC UA server and other external systems.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(2000)은 다른 외부 시스템(5)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the CPPS automatic establishment system 2000 through central OPC UA modeling according to another embodiment of the present invention may include another external system 5 .

도 5에 도시된 다른 외부 시스템(5)을 제외하고는 도 1에 도시된 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(1000)과 동일한 특성을 가질 수 있다.Except for the other external system 5 shown in FIG. 5, it may have the same characteristics as the CPPS automatic construction system 1000 through the central OPC UA modeling shown in FIG.

이하의 도 5에서는 도 1에 기재된 내용과 중복되는 내용에 대한 상세한 설명을 생략하고, 다른 점을 위조로 설명할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템(1000)과 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 도 1과 동일한 부호를 부여하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the following FIG. 5, detailed description of the content overlapping with the content described in FIG. 1 may be omitted, and other points may be described as forgery. Accordingly, components performing the same function as the CPPS automatic construction system 1000 through the central OPC UA modeling shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG. 1 and detailed description thereof will be omitted.

다른 외부 시스템(5)은 CPPS 팩토리 토폴로지에 데이터를 전달하는 외부의 OPC UA(50) 및 커뮤니케이터 시스템(52)을 포함할 수 있다.Other external systems 5 may include external OPC UAs 50 and communicator systems 52 that communicate data to the CPPS factory topology.

팩토리 CPPS 모델(2)의 CPPS 노드 제어 모듈(20)은 외부의 OPC UA(50) 또는 커뮤니케이터 시스템(52)으로부터 전달받은 데이터를 이용하여 CPPS 팩토리 토폴로지에 소정의 노드를 자동으로 추가 또는 변경할 수 있다.The CPPS node control module 20 of the factory CPPS model 2 can automatically add or change a predetermined node to the CPPS factory topology using the data received from the external OPC UA 50 or the communicator system 52. .

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in relation to an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, as a software module executed by hardware, or by a combination thereof. A software module may contain random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

1000, 2000 : 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템
1 : 중앙 OPC UA 서버
2 : 팩토리 CPPS 모델
3 : 외부 시스템
4 : 물리적 OPC UA 서버
1000, 2000: CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling
1: Central OPC UA Server
2: Factory CPPS Model
3: External system
4: Physical OPC UA Server

Claims (10)

팩토리 CPPS 모델; 및
상기 팩토리 CPPS 모델과 연동하는 중앙 OPC UA 서버를 포함하고,
상기 팩토리 CPPS 모델은:
물리적 영역의 복수의 필드 디바이스를 계층 구조로 가상화한 CPPS 팩토리 토폴로지를 구성하고 관리하는 CPPS 노드 제어 모듈,
OPC UA 모델링에서 정의된 펑션을 호출하거나, CPPS 노드에서 추가적으로 필요한 펑션을 관리하는 CPPS 로직 제어 모듈, 및
상기 팩토리의 특유의 제품 공정에 관한 처리 로직을 관리하는 제품 공정 제어 모듈을 포함하고,
상기 중앙 OPC UA 서버는:
상기 복수의 필드 디바이스 및 상기 CPPS 팩토리 토폴로지를 가상화한 OPC UA 모델을 전체적인 계층 구조에 따라 통합한 중앙 OPC UA 어드레스 공간,
상기 팩토리 CPPS 모델과 연동을 위한 CPPS 연결 OPC UA 모듈,
외부 시스템과 데이터 교환하고, 상기 외부 시스템에 데이터를 전달하는 정보 교환 서비스 모듈,
상기 팩토리 CPPS 모델과 중앙 OPC UA 클라이언트를 연동하기 위한 시스템 연결을 동적으로 자동 생성하는 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈, 및
상기 복수의 필드 디바이스와 OPC UA 세션을 통해 통신하는 중앙 OPC UA 클라이언트를 포함하고,
상기 OPC UA-CPPS 노드 생성 모듈은,
OPC UA 모델을 외부 OPC UA 모델 수단을 통해서 수신받아 파싱하여 상기 팩토리 CPPS 모델의 CPPS 노드 제어 모듈, CPPS 로직 제어 모듈, 제품 공정 제어 모듈에 필요한 속성 및 코드를 자동 생성하고,
추가 또는 변경되는 상기 복수의 필드 디바이스에 상응하는 OPC UA 모델을 파싱하고, 상기 파싱 결과를 이용하여 상기 중앙 OPC UA 서버의 중앙 OPC UA 어드레스 공간 및 상기 중앙 OPC UA 클라이언트의 개별 OPC UA 어드레스 공간에 데이터를 추가 또는 변경하고,
상기 파싱 결과를 이용하여 상기 OPC UA 모델의 계층 구조에 따라 상기 CPPS 노드 제어 모듈의 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 상기 OPC UA 모델에 상응하는 노드를 자동으로 추가 또는 변경하고, 상기 CPPS 팩토리 토폴리지의 노드를 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간의 물리적으로 동일한 노드와 자동으로 매핑하고,
상기 OPC UA 모델에 대해 OPC UA 노드의 특정 속성에 기반하여 예약된 속성을 검출하고, 상기 검출된 예약된 속성에 따라 상기 OPC UA 모델을 파싱하고, 상기 파싱된 결과를 이용하여 상기 OPC UA 노드를 자동으로 생성하고,
상기 OPC UA 모델에 대해 OPC UA 노드의 속성에 기반하여 계층구조와 노드의 종류 및 자동 생성해야할 노드를 분류하고, 상기 OPC UA 모델의 상기 계층구조에 기반하여 상기 CPPS 노드 제어 모듈에 자동으로 노드를 추가하고 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간의 동일 노드에 자동으로 매핑하고, 상기 OPC UA 모델의 메서드 노드에 정의된 평선 호출에 기초하여 상기 CPPS 로직 제어 모듈에 상기 OPC UA 모델에 상응하는 CPPS 로직 펑션을 자동으로 생성하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
Factory CPPS model; and
Including a central OPC UA server that works with the factory CPPS model,
The factory CPPS model is:
A CPPS node control module that configures and manages a CPPS factory topology virtualized in a hierarchical structure of multiple field devices in the physical area;
A CPPS logic control module that calls a function defined in OPC UA modeling or manages additionally required functions in a CPPS node, and
a product process control module for managing processing logic related to the factory's unique product process;
The central OPC UA server is:
A central OPC UA address space in which the plurality of field devices and the OPC UA model virtualized with the CPPS factory topology are integrated according to the overall hierarchical structure;
CPPS connection OPC UA module for interworking with the factory CPPS model,
an information exchange service module that exchanges data with an external system and transmits data to the external system;
An OPC UA-CPPS node creation module that dynamically and automatically creates a system connection for interworking the factory CPPS model and a central OPC UA client, and
a central OPC UA client communicating with the plurality of field devices through an OPC UA session;
The OPC UA-CPPS node creation module,
Receive and parse the OPC UA model through an external OPC UA model means to automatically generate the attributes and codes required for the CPPS node control module, CPPS logic control module, and product process control module of the factory CPPS model,
Parsing the OPC UA model corresponding to the plurality of field devices to be added or changed, and using the parsing result, data into the central OPC UA address space of the central OPC UA server and the individual OPC UA address space of the central OPC UA client add or change
Using the parsing result, automatically add or change a node corresponding to the OPC UA model to the CPPS factory topology of the CPPS node control module according to the hierarchical structure of the OPC UA model, and select the node of the CPPS factory topology automatically maps to physically identical nodes in the central OPC UA address space;
For the OPC UA model, a reserved attribute is detected based on a specific attribute of the OPC UA node, the OPC UA model is parsed according to the detected reserved attribute, and the OPC UA node is configured using the parsed result. automatically created,
For the OPC UA model, based on the properties of the OPC UA node, classify the hierarchical structure, the type of node, and the node to be automatically generated, and automatically assign the node to the CPPS node control module based on the hierarchical structure of the OPC UA model. Add and automatically map to the same node in the central OPC UA address space, and automatically assign a CPPS logic function corresponding to the OPC UA model to the CPPS logic control module based on a plane call defined in a method node of the OPC UA model. CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling.
제1항에 있어서,
상기 중앙 OPC UA 클라이언트는,
상기 복수의 필드 디바이스를 가상화한 OPC UA 모델에 관한 개별 OPC UA 어드레스 공간을 포함하고,
상기 개별 OPC UA 어드레스 공간 및 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간의 물리적으로 동일한 노드를 서로 매핑하고, 분산 OPC UA 서버로부터 전송된 데이터를 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간으로 실시간으로 전달하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
According to claim 1,
The central OPC UA client,
and an individual OPC UA address space for the virtualized OPC UA model of the plurality of field devices,
Through central OPC UA modeling, which maps physically identical nodes in the individual OPC UA address space and the central OPC UA address space to each other, and transfers data transmitted from a distributed OPC UA server to the central OPC UA address space in real time. CPPS automatic build system.
제2항에 있어서,
상기 정보 교환 서비스 모듈은,
상기 외부 시스템에 상응하는 분산 OPC UA 클라이언트에게 상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간 내의 데이터를 비동기 메시지 방식으로 또는 OPC UA 세션을 통해 주기적으로 전송하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
3. The method of claim 2,
The information exchange service module,
CPPS automatic establishment system through central OPC UA modeling, which periodically transmits data in the central OPC UA address space to distributed OPC UA clients corresponding to the external system in an asynchronous message manner or through an OPC UA session.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 CPPS 연결 OPC UA 모듈은,
상기 중앙 OPC UA 어드레스 공간 내에서 발생한 데이터의 변경 사항, 또는 상기 정보 교환 서비스 모듈에 의해 발생한 알람 및 이벤트 데이터를 상기 팩토리 CPPS 모델에 전달하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
According to claim 1,
The CPPS connection OPC UA module is,
A CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling, which transmits changes in data generated in the central OPC UA address space, or alarm and event data generated by the information exchange service module, to the factory CPPS model.
제8항에 있어서,
상기 CPPS 노드 제어 모듈은 상기 CPPS 연결 OPC UA 모듈로부터 전달받은 데이터의 변경 사항을 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 반영하거나, 또는 알림 및 이벤트 데이터를 표시하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
9. The method of claim 8,
The CPPS node control module reflects changes in data received from the CPPS-connected OPC UA module to the CPPS factory topology, or displays notification and event data, CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling.
제1항에 있어서,
상기 CPPS 노드 제어 모듈은,
외부의 OPC UA 또는 커뮤니케이터 시스템으로부터 전달받은 데이터를 이용하여 상기 CPPS 팩토리 토폴로지에 소정의 노드를 자동으로 추가 또는 변경하는, 중앙 OPC UA 모델링을 통한 CPPS 자동 구축 시스템.
According to claim 1,
The CPPS node control module,
A CPPS automatic construction system through central OPC UA modeling that automatically adds or changes a predetermined node to the CPPS factory topology using data received from an external OPC UA or communicator system.
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