KR102371120B1 - AutomationML to OPC UA 산업 표준을 이용한 산업용 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법 - Google Patents

AutomationML to OPC UA 산업 표준을 이용한 산업용 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법 Download PDF

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Abstract

AutomationML to OPC UA 산업 표준을 이용한 산업용 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 공정 장비들로부터 데이터들을 수집하는 다수의 제1 서버들 및 제1 서버들과 연동하여 제1 서버들에 수집된 데이터들을 통합하는 제2 서버를 포함한다. 이에 의해, OPC UA 통신 표준을 이용하여 생산 라인의 통합 시스템을 구축하고, 통합된 공정 장비 시스템의 구성 요소별 연결시 AutomationML 표준 언어를 이용하여 연동 및 처리하여, 이기종 장치 및 소프트웨어 도구를 통합 운용할 수 있고, 산업용 표준을 이용한 상호 호환성을 향상시킬 수 있다.

Description

AutomationML to OPC UA 산업 표준을 이용한 산업용 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법{Advanced Operation Method for Industrial Process Equipment System using AutomationML to OPC UA Industry Standard}
본 발명은 산업용 공정 장비 시스템의 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업 현장 생산라인에 있는 공정 장비 시스템의 고도화된 운용을 위한 방법에 관한 것이다.
산업 현장 생산라인에 있는 공정 장비 시스템은 PLC의 선택에 따라서 산업용 통신망을 종속적으로 선택해야만 한다. 이는 PLC를 교체해야 하는 경우 시스템의 구성요소 뿐만 아니라 통신망 기술도 동시에 바꿔야 하기 때문에 시스템의 유지 보수가 용이하지 않다. 이를 위해서 하나의 프로토콜을 이용하여 공정 장비 시스템을 통합 관리할 수 있는 통신 기술의 필요성이 대두되어 왔다.
공정 장비 시스템은 다양한 엔지니어링 공정이 통합되어 운용된다. 그러나 각 엔지니어링의 요구사항, 데이터 타입, 데이터 교환 방식, 소프트웨어 도구가 다르기 때문에 엔지니어링 간의 데이터 연동시 문제가 발생한다. 이에 데이터 교환을 위한 공통의 데이터 형식이 요구된다.
특히, 제조업은 기존의 중앙집중 제어방식의 대량생산 체제에서 보다 능동적이고 유연한 다품종 고객 맞춤형 생산체제로의 변화를 통한 전환기를 맞이하고 있다. 이에 고객의 니즈를 만족시키기 위한 공정 장비 시스템의 지능화된 관리기법이 요구된다.
또한, 공정 장비의 엄격한 요구요건을 만족시키기 위해, 다양한 도메인 시스템 및 네트워크와의 상호 호환성을 높이고, 안정성을 더욱 향상시키기 위한 방안이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 더욱 고도화된 건전성 관리를 위한 방안으로, OPC UA 통신 표준을 이용하여 생산 라인의 통합 시스템을 구축하고, 통합된 공정 장비 시스템의 구성 요소별 연결시 AutomationML 표준 언어를 이용하여 연동 및 처리하는 산업용 공정 장비 시스템 운용 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 공정 장비들로부터 데이터들을 수집하는 다수의 제1 서버들; 및 제1 서버들과 연동하여 제1 서버들에 수집된 데이터들을 통합하는 제2 서버;를 포함한다.
그리고, 제1 서버들은, OPC UA 규격에 따라 데이터들을 수집할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비들로부터는 수신한 데이터를 OPC UA 규격에 따라 변환하여 제1 서버들에 전달하는 변환 게이트웨이;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제1 서버들은, 수신한 공정 장비들의 정보들을 모델링하여, Address Space를 구성할 수 있다.
또한, 제1 서버들은, 다수의 공정 장비들과 연동하는 분산되어 있는 서버들일 수 있다.
그리고, 제2 서버는, 제1 서버들에 대한 연결 정보를 이용하여 생성한 AutomationML 파일을 Import 하여, 제1 서버들과 연동할 수 있다.
또한, 제2 서버는, 제1 서버들에서 수집되는 데이터들에 연동된 Address Space 구조를 갖을 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 산업용 공정 장비 시스템의 운용 방법은, 다수의 제1 서버들이, 공정 장비들로부터 데이터들을 수집하는 단계; 및 제1 서버들과 연동하는 제2 서버가, 제1 서버들에 수집된 데이터들을 통합하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, OPC UA 통신 표준을 이용하여 생산 라인의 통합 시스템을 구축하고, 통합된 공정 장비 시스템의 구성 요소별 연결시 AutomationML 표준 언어를 이용하여 연동 및 처리하여, 이기종 장치 및 소프트웨어 도구를 통합 운용할 수 있고, 산업용 표준을 이용한 상호 호환성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따르면, 더욱 고도화된 건전성 관리가 가능해지고, 공정 장비 시스템의 추가, 변동 상황 및 유지보수의 대응이 용이하며, 세계적 제조 트렌드인 스마트 자동화를 실현하는 기틀을 마련할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템을 도시한 도면,
도 2는 공정 장비들, 변환 게이트웨이 및 OPC UA 서버 간의 데이터 교환 과정을 나타낸 도면,
도 3은 OPC UA 서버 구성 과정의 설명에 제공되는 도면,
도 4는 AutomationML to OPC UA 서버를 구성하는 과정의 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 5는 AutomationML to OPC UA 서버의 Address Space 구조와 OPC UA 서버들의 데이터 연동을 도식화한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 산업 현장 생산라인에 있는 공정 장비 시스템의 고도화된 운용을 위해, AutomationML to OPC UA에 기반하여 이기종 장치 및 소프트웨어 도구를 통합 연동시킨다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, OPC UA 통신 표준을 이용하여 생산라인의 통합 시스템을 구축한다. 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 산업용 표준 기술 중 하나인 OPC UA 통신 표준을 활용하여 OPC UA 서버를 구성하여, 공정 장비에서 발생하는 데이터들을 수집한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 통합된 공정 장비 시스템의 구성 요소별 연결시 AutomationML 표준 언어를 이용하여 연동 및 처리한다. OPC UA 서버들이 분산된 구조로써 운용되므로, 분산된 OPC UA 서버의 데이터 연동을 위해서 AutomationML 산업용 표준 기술을 이용하는 것이다. 이를 위해, 분산된 OPC UA 서버의 접속 정보, 데이터 정보를 활용하여 AutomationML을 파일을 만들고, 이를 이용하여 AutomationML to OPC UA 서버를 구성한다.
이와 같은 기능을 수행하는, 본 발명의 실시예에 따른 산업용 공정 장비 운용 시스템은, 공정 장비들(110), 변환 게이트웨이들(120), OPC UA 서버들(130), AutomationML to OPC UA 서버(140), 모바일 애플리케이션(150), 클라우드 시스템(160) 및 DB(170)를 포함하여 구축된다.
공정 장비들(110)은 공장 생산/제조 라인에서 주어진 역할을 반복하여 수행하는 장비들로, 산업용 로봇, CNC 머신 등이 이에 해당된다. 공정 장비들(110)에는 Actuator, Sensor, PLC 등의 장치가 연결되어 동작한다. 공정 장비들(110)는 OPC UA를 지원하는 장비와 OPC UA를 지원하지 않는 장비로 구분될 수 있다.
변환 게이트웨이(120)는 OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비들(110)이 OPC UA 서버(130)와 통신할 수 있도록 데이터를 변환하여 주는 프로토콜 변환 기능을 수행한다.
도 2는 공정 장비들(110), 변환 게이트웨이(120) 및 OPC UA 서버(130) 간의 데이터 교환 과정을 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, OPC UA를 지원하는 공정 장비(110)인 공정장비 A는 OPC UA 서버(130)와 직접 연동하여 데이터를 교환한다. 반면, OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비(110)인 공정장비 B, 공정장비 C, 공정장비 D는 변환 게이트웨이(120)의 중계를 통해 OPC UA 서버(130)와 데이터를 교환한다.
도시된 바와 같이, 변환 게이트웨이(120)는 공정 장비(110)로부터 수신한 공정 장비 데이터(공정 장비의 상태 정보, 공정 데이터 등)를 OPC UA 프로토콜의 포맷으로 변환하여 OPC UA 서버(130)에 전달한다.
OPC UA 서버(130)는 변환 게이트웨이(120)의 중계를 통해 또는 공정 장비들(110)로부터 직접 수신한 공정 장비 데이터들을 저장/관리한다.
이를 위해, OPC UA 서버(130)는 서버 구축을 위해 수신한 OPC UA 데이터들을 모델링한다. 구체적으로, OPC UA 서버(130)는 각 공정 장비들(110)의 정보를 포함하여 OPC UA 데이터 모델링을 하여 OPC UA의 Address Space를 구성한다.
데이터 모델링은 OPC UA 표준 규격에 맞게 구성하며, XML 기반으로 작성하여 Import 하거나 Code로 직접 구성할 수 있다. 데이터 모델링 후에 모델링된 데이터를 기반으로 OPC UA 서버를 구성한다. OPC UA 서버 구성 과정을 도 3에 나타내었다.
이와 같이 구성된 OPC UA 서버들(130)은 분산된 형태의 구조를 지니며, 분산된 OPC UA 서버들(130) 전체를 연동하기 위해 AutomationML to OPC UA 서버(140)가 이용된다.
다시, 도 1을 참조하여 설명한다.
AutomationML to OPC UA 서버(140)는 분산된 OPC UA 서버들(130)과 연동하여 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 모바일 애플리케이션(150), 클라우드 시스템(160) 및 DB(170) 등으로 제공한다.
도 4는 AutomationML to OPC UA 서버(140)를 구성하는 과정의 설명에 제공되는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 분산된 OPC UA 서버들(130)에 대해, 각각 접속할 수 있는 연결 정보와 공정 장비와 데이터 교환이 이루어지는 데이터 정보가 존재한다.
이와 같은 OPC UA 서버들(130) 각각의 정보를 활용하여 AutomationML 기반으로 AutomationML 파일을 생성한다. 이렇게 생성된 AutomationML 파일에는 분산된 OPC UA 서버들(130)의 전체 정보가 수록되어 있다.
이에, AutomationML 파일을 AutomationML to OPC UA 서버(140)에 Import 하여, AutomationML to OPC UA 서버(140)와 분산된 OPC UA 서버들(130) 간의 데이터 연동이 가능하도록 한다.
도 5는 AutomationML to OPC UA 서버(140)의 Address Space 구조와 OPC UA 서버들(130)의 데이터 연동을 도식화한 도면이다.
이에 띠라, AutomationML to OPC UA 서버(140)는 분산된 모든 OPC UA 서버들(130)과 연동되어, AutomationML to OPC UA 서버(140)는 OPC UA 서버들(130)이 수집한 데이터들을 통합할 수 있다.
나아가, AutomationML to OPC UA 서버(140)는 모바일 애플리케이션(150), 클라우드 시스템(160) 및 DB(170) 등의 상위 애플리케이션에서 활용되어 산업용 공정 장비 시스템을 모니터링할 수 있는 환경을 구축할 수 있다.
지금까지, AutomationML to OPC UA 산업 표준을 이용한 산업용 공정 장비 시스템의 고도화 운용 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서는, 산업 생산라인의 공정 장비 시스템을 고도화시킬 수 있는 방법으로, 산업용 표준 기술을 활용하여 통합 연동 공정 장비 시스템을 구축하는 방안을 제시하였다.
구체적으로, 산업용 표준 기술중 OPC UA를 활용하여 OPC UA 서버를 구성하고 공정 장비에서 발생하는 데이터를 수집하되, 분산된 OPC UA 서버의 데이터 연동을 위해서 AutomationML 산업용 표준 기술을 이용하였다.
위 실시예에서는, 분산된 OPC UA 서버의 접속 정보, 데이터 정보를 활용하여 AutomationML을 파일을 만들고, 이를 이용하여 AutomationML to OPC UA 서버를 구성하였다.
AutomationML to OPC UA 서버는 분산된 OPC UA 서버와의 데이터 연동이 되고, 상위 어플리케이션으로 전송한다.
이에 의해, 이기종 장치 및 소프트웨어 도구를 통합 운용할 수 있는 시스템으로써 고도화된 방법으로 제어 및 관리가 가능하도록 하였다.
위 실시예에 의해, 공정 장비 시스템의 추가, 변동 상황 및 유지보수의 대응이 용이하고, 세계적 제조 트렌드인 스마트 자동화를 실현하는 기틀을 마련할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 공정 장비
120 : 변환 게이트웨이
130 : OPC UA 서버
140 : AutomationML to OPC UA 서버
150 : 모바일 애플리케이션
160 : 클라우드 시스템
170 : DB

Claims (8)

  1. OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비들로부터 수신한 데이터들을 OPC UA 규격에 따라 변환하여 제1 서버들에 전달하는 변환 게이트웨이;
    공정 장비들로부터 데이터들을 수집하는 다수의 제1 서버들; 및
    제1 서버들과 연동하여 제1 서버들에 수집된 데이터들을 통합하는 제2 서버;를 포함하고,
    제2 서버는,
    제1 서버들에 대한 연결 정보들을 이용하여 생성한 AutomationML 파일을 Import 하여, 제1 서버들과 연동하며,
    제1 서버들은,
    OPC UA를 지원하는 공정 장비들로부터는 OPC UA 규격의 데이터를 직접 수집하고,
    OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비들로부터는 변환 게이트웨이를 통해 OPC UA 규격에 따라 변환된 데이터를 수집하며,
    제2 서버는,
    제1 서버들에서 수집되는 공정 장비들의 데이터들 마다 구분하여 각각 연동되는 Address Space 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 산업용 공정 장비 운용 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    제1 서버들은,
    수신한 공정 장비들의 정보들을 모델링하여, Address Space를 구성하는 것을 특징으로 하는 산업용 공정 장비 운용 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1 서버들은,
    다수의 공정 장비들과 연동하는 분산되어 있는 서버들인 것을 특징으로 하는 산업용 공정 장비 운용 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 다수의 제1 서버들이, 공정 장비들로부터 데이터들을 수집하는 단계; 및
    제1 서버들과 연동하는 제2 서버가, 제1 서버들에 수집된 데이터들을 통합하는 단계;를 포함하고,
    제2 서버는,
    제1 서버들에 대한 연결 정보들을 이용하여 생성한 AutomationML 파일을 Import 하여, 제1 서버들과 연동하며,
    수집 단계는,
    OPC UA를 지원하는 공정 장비들로부터는 OPC UA 규격의 데이터를 직접 수집하고,
    OPC UA를 지원하지 않는 공정 장비들로부터는 데이터들을 OPC UA 규격에 따라 변환하는 변환 게이트웨이를 통해 OPC UA 규격으로 변환된 데이터를 수집하며,
    제2 서버는,
    제1 서버들에서 수집되는 공정 장비들의 데이터들 마다 구분하여 각각 연동되는 Address Space 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 산업용 공정 장비 시스템의 운용 방법.
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X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant