KR102424708B1 - 산업 플랜트 감시 및 제어 시스템 - Google Patents

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구이도 루미아노
피에트로 알베르토 쿨트로나
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꼼마우 에스.피.에이.
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Abstract

본 발명은 복수의 제어 영역(A)으로 그룹화된 복수의 처리 스테이션(ST)을 포함하는 산업 플랜트(1)를 감시 및 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은 각각의 제어 영역(A)에 속하는 스테이션(ST)의 감시 및/또는 제어를 위해 적어도 하나의 PLC가 각각의 영역(A)에 연관되는 복수의 PLC; PLC를 함께 연결하는 통신 네트워크(LAN); 및 휴대용 컴퓨터(TAB)를 포함하며 스테이션(ST)을 감시 및/또는 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛을 포함한다. 시스템은 통신 네트워크(LAN) 및 복수의 식별 장치(DK)로의 휴대용 컴퓨터(TAB)의 접근을 가능케 하도록 구성되는 수단(AP, SRV)을 포함하며, 각각의 식별 장치(DK)는 소정의 제어 영역(A) 내에서의 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 검출하기 위해 각각의 제어 영역(A)에 연관된다. 이런 식으로, 시스템은 휴대용 컴퓨터(TAB)와 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A) 내에 위치되는 경우에만 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되어 소정의 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.

Description

산업 플랜트 감시 및 제어 시스템{SYSTEM FOR MONITORING AND CONTROLLING AN INDUSTRIAL PLANT}
본 발명은 산업 플랜트를 감시 및 제어하기 위한, 예컨대 자동차의 구조체 및/또는 부품의 조립 및/또는 제조를 위한 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 예컨대, 플랜트의 특정 부분의 오류 및/또는 오작동를 감시, 해결 및 관리하기 위해 그런 산업 생산 공정에 의해 생성되어 이용가능한 플랜트의 생산량과 상태에 관한 정보를 이용하는 시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 운용자가 플랜트의 생산량과 상태에 관한 상술된 정보를 표시하고 그리고 플랜트 그 자체 또는 플랜트의 일부분의 관리 및 제어를 위한 명령을 생성 및 송신할 수 있게 하는 인간-기계 인터페이스를 포함하는 감시 및 제어 시스템에 관한 것이다.
자동차의 구조체 또는 부품을 위한 공지된 유형의 산업 플랜트(1) 또는 조립 라인의 체계가 도 1의 (a), 도 1의 (b) 및 도 1의 (c)에 도시되어 있다.
일반적으로, 플랜트(1)는 예컨대, 서로에 대해 단계적인 복수의 처리 및/또는 조립 스테이션(ST)을 포함하는데, 각각의 스테이션(ST)은 예컨대, 수납된 부재의 입력부 및/또는 조립부에서 수납 부재에 대한 기계 가공과 같은 소정의 작업을 수행한다. 예컨대, 도 1의 (a)에 도시된 플랜트는 15개의 스테이션(ST)을 포함하며, 그리고 공정의 끝에서 마지막 스테이션(ST)은 반가공 부재를 산출한다.
당해 예에서, 전체 플랜트(1)는 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)과 같은 제어 영역(A)으로 분할된다.
예컨대 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 각각의 영역(A)은 하나의 동일한 고정된 인간-기계-인터페이스(HMI) 유닛에 의해 제어되는 스테이션(ST)의 서브세트를 포함한다. 예컨대, 제1 영역(A1)은 4개의 제1 스테이션(ST1, ST2, ST3, ST4)을 포함할 수도 있다. 이들 스테이션은 도면 부호 HMI1로 표시된 제1의 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛에 의해 감시 및 제어된다.
유사하게, 영역(A2)은 제2의 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛에 의해 제어되는 다음 4개의 스테이션을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 스테이션(ST)의 개수는 다양한 제어 영역(A)에서 상이할 수도 있다.
따라서, 제1 스테이션(ST1)은 조립될 부재를 수납하고 그리고 출력부에 공급될 반가공 부재를 생산하기 위해 원 부재에 대한 미리 설정된 조정을 수행한다. 스테이션(ST1)으로부터의 출력부에 있는 반가공 제품은 제2 스테이션(ST2)에 대한 입력부로 공급되며, 제2 스테이션에서 반가공 제품은 스테이션(ST2) 등에서 예상되는 후속 공정을 위해 제 위치에 수납 및 클램핑된다.
각각의 스테이션(ST)은 통상적으로 각 스테이션에서 수행된 작업을 수행 및/또는 감시하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 수단 및/또는 하나의 센서를 갖추고 있다. 예컨대, 각각의 스테이션에서 수행되는 작업은 몇몇 추가적인 부품의 조립, 용접, 용접부의 품질 제어 등을 포함할 수도 있다. 또한, 예컨대 매거진 또는 컨베이어 벨트일 수도 있는 예컨대 스테이션(ST1, ST6, ST11, ST15)과 같은 저장 및/또는 반송 기능을 독점적으로 수행하는 스테이션을 고려할 수도 있다.
일반적으로, 상술된 스테이션(ST)에는 보다 신속하고 고수준의 작업이 되도록 하나 이상의 산업용 로봇이 제공된다. 산업용 로봇은 제조 공정을 수행하기 위한 산업 자동화의 어플리케이션에 대체로 사용되는 자동 제어식 재프로그래밍가능한 다목적 조정기이다. 따라서, 통상적으로 액추에이터 수단과 센서 수단은 상기 산업용 로봇에 내장되며 그리고 다양한 처리 단계의 실행 및 감시를 가능케 한다.
부재는 소정의 스테이션에 설정된 공정 또는 작업을 수행하는데 필요한 시간 동안 각각의 스테이션(ST)에 남겨진다. 하나의 스테이션에서의 작업의 끝에, 부재는 해제되어 조립 라인의 다음 스테이션을 향해 경로를 따라 진행될 수 있다. 이를 위해(예컨대, 도 1의 (c) 참조), 통상적으로 각각의 조립 스테이션(ST), 예컨대 스테이션(ST2-ST5, ST7-ST10, ST12-ST14)은 스테이션에 연관된 공정 또는 공정들을 수행하기 위한 액추에이터 수단(AT1, AT2, AT3, ...) 및/또는 스테이션의 상태에 관한 파라미터의 취득을 위한 센서 수단(S1, S2, S3, ...)을 갖추고 있다.
상술된 바와 같이, 각각의 제어 영역(A)은 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)을 통상적으로 갖추고 있다. 예컨대, 도 1의 (a)에 도시된 플랜트는 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)을 포함하며, 그 결과 4개의 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)이 제공된다. 통상적으로, 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)은 인간-기계 인터페이스 유닛(HMI)이 감시 및/또는 제어할 수 있는 스테이션(ST)에 인접한 영역에 제공된다. 도시된 예에서, 각각의 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)은 연관된 영역(A)의 스테이션의 서브세트를 감시 및 제어한다.
특히, 스테이션(ST)을 제어하기 위해, 각각의 고정된 인간-기계 인터페이스 유닛(HMI)은 통신 네트워크(COM)를 통해 예컨대, 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)와 같은 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 연결된다. 예컨대, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 인터페이스(HMI1)는 통신 네트워크(COM1)를 통해 유닛(PLC1)에 연결된다.
또한, 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 연관된 영역(A)의 스테이션(ST)에, 특히 연관된 스테이션(ST)의 센서(S)에 그리고 액추에이터(AT)에(도 1의 (c) 참조) 연결된다. 예컨대, 이를 위해서, 예컨대 연관된 인터페이스(HMI)과의 통신을 위해 사용되는 네트워크(COM1)와 같은 통신 네트워크가 사용될 수도 있다. 예컨대, 상술된 통신 네트워크는 이더넷 또는 CAN(Controller-Area Network) 버스이거나, 또는 일반적으로는 임의의 유선 또는 무선 통신 네트워크일 수도 있다.
또한, 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 전체 조립 라인의 원격 감시를 제공하는 SCADA(감시 제어 및 데이터 취득) 방식의 스마트 단말기에 연결된다. 예컨대, 이를 위해 예컨대 LAN(근거리 통신망)과 같은, 예컨대 바람직하게는 무선인 이더넷과 같은 통신 네트워크가 사용될 수도 있다.
현재는, 전반적인 감시 기능은 SCADA 스마트 단말기에 있지만, 오작동의 경우에 유용한 진단, 제어 및 조정과 같은 국부적인 기능은 조립 스테이션 근방의 고정된 인간-기계 인터페이스(HMI)에 의해 직접 관리된다.
일반적으로는, 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)이 또한 복수의 영역(A)의 스테이션을 그리고 이에 따라 인터페이스(HMI)를 관리할 수도 있으며(예컨대, 도 2 참조), 또는 반대로 복수의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)이 단일 영역(A)에 연관될 수도 있다.
따라서, 일반적으로 상술된 플랜트는 예컨대, 자동자의 구조체 또는 부품에 대한 작업을 수행하기 위한 복수의 처리 및/또는 조립 스테이션(ST)을 포함한다. 하나 이상의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 조립 및/또는 처리 스테이션(ST)에 연관된 적어도 하나의 액추에이터(AT) 및/또는 센서(S)의 제어를 위해 조립 및/또는 처리 스테이션(ST)에 연관된다. 마지막으로, 적어도 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)을 통해 조립 및/또는 처리 스테이션(ST)을 감시 또는 제어하도록 구성된 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)이 제공된다.
통상적으로, SCADA 스마트 장치는 조립 플랜트가 위치되는 장소의 외부에, 바람직하게는 온도가 제어되고 비교적 청정한 부지 내에 설정되는 하나 이상의 컴퓨터에 의해 실시된다. 따라서, 상술된 장치는 특히 습기, 먼지, 온도 점프 등으로부터 보호받지 못할 수도 있다.
대신에, 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)이 조립 스테이션 근방에 위치설정되고 그리고 습기, 먼지 및 온도 점프와 관련하여 임계 작업 상태 하에 있을 수도 있다. 또한, 고수준의 내장된 "지능형 기능"을 포함하며 높은 설치 및 유지보수 비용을 수반하는 다수의 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)이 각각의 플랜트에 요구된다.
도 3을 참조하면, 공지된 유형의 플랜트(1)에서, 스테이션(ST)을 조정하길 원하는 운용자(OP)는 스테이션(ST)이 포함된 영역(A)에 실제로 입장하여 영역(A)에 연관된 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)을 통해 스테이션(ST)을 제어할 수 있다.
대신에, 운용자(OP)가 전체 조립 라인을 관측할 수 있는 단말기(SCADA)가 오직 감시 단말기이지만, 조정이 필요한 경우 운용자(OP)는 피제어 스테이션(ST)에 연관된 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)에 도달하여 상술된 고정된 인간-기계-인터페이스(HMI)를 통해 당해 스테이션에 필요한 명령을 직접 송신해야 한다.
특히, 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)은 운용자(OP)가 플랜트의 유효 상태를 관측하고 그리고 스테이션으로 송신하는 명령을 통해 설정 변경으로 인한 효과를 실시간으로 볼 수 있도록 스테이션(ST) 근방에 위치된다. 이런 식으로, 운용자(OP)는 예컨대, 입력 파라미터를 변경하고 출력부에서 거동을 관찰하여 조절을 수행함으로써 피드백 제어를 수행할 수 있다.
공지된 유형의 플랜트(1)에 따르면, 운용자(OP)는 소정의 스테이션(ST)을 감시하는, 즉 단말기(SCADA)를 통해 또는 연관된 제어 영역(A)에 실제로 입장하여 감시하는 그리고 스테이션(ST)의 상태에 관한 고정된 인간-기계-인터페이스 유닛(HMI)에 질의하는 두 가지 가능성만을 갖는다.
상술된 바를 고려하면, 본 발명의 목적은 플랜트의 감시 및 제어에 대한 편리한 다목적 활동을 가능케 하는 상술된 유형의 산업 플랜트의 감독 및 제어를 위한 시스템을 제공하여 상술된 단점들 중의 하나 이상을 극복하는 것이다.
상술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 요지는 청구항 제1항에 명기된 특징부를 갖는 산업 플랜트 감시 및 제어 시스템이다.
청구범위는 본 발명과 관련하여 본 명세서에 제공된 기술적인 교시의 필수적인 부분을 구성한다.
본 발명에 따르면, 복수의 조립 및 처리 스테이션을 포함하는 산업 플랜트(1)를 감시 및 제어하기 위한 시스템이 제공된다. 상기 처리 스테이션(ST)은 복수의 제어 영역(A)에 관련되고, 상기 시스템은
- 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)로서, 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)는 각각의 제어 영역(A)에 속하는 처리 스테이션(ST)의 감시, 제어 또는 감시 및 제어를 위해 각각의 제어 영역(A)에 연관되는, 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC),
- 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)를 함께 연결하는 통신 네트워크(LAN),
- 상기 처리 스테이션(ST)을 감시, 제어 또는 감시 및 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛으로서, 상기 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛은 무선 트랜시버(12)를 갖는 휴대용 컴퓨터(TAB)를 포함하고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 산업 플랜트(1)의 전반적인 감시, 상기 처리 스테이션(ST) 중의 적어도 하나의 처리 스테이션의 국부적인 감시, 및 상기 처리 스테이션(ST) 중의 적어도 하나의 처리 스테이션의 국부적인 제어를 포함하는 복수의 기능을 실행하도록 프로그래밍되고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)는 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드를 저장한 장치(10)를 포함하는, 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛,
- 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령을 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC) 각각으로 송신할 수 있도록 상기 무선 트랜시버(12)를 통한 상기 통신 네트워크(LAN)로의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 접근을 가능케 하도록 구성되는 수단(AP, R, SRV), 및
- 복수의 식별 장치(DK; AP)로서, 각각의 식별 장치(DK; AP)는 소정의 제어 영역(A) 내에서의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 검출하기 위해 각각의 제어 영역에 연관되고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치되는 제어 영역(A)을 검출하기 위해, 각각의 식별 장치(DK; AP)는, 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 검출하고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드를 판독하도록 구성된 판독기(20)를 포함하는, 복수의 식별 장치(DK; AP)를 포함한다.
또한, 상기 시스템은, 상기 처리 스테이션(ST)이 위치한 제어 영역(A) 내에서 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 감지한 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되어 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 실행하도록 구성되고, 상기 제어 명령은 상기 제어 요청을 송신한 휴대용 컴퓨터(TAB)를 식별하는 필드, 상기 제어 명령이 어드레싱되는 처리 스테이션(ST)을 식별하는 필드 및 상기 제어 명령을 포함하는 필드를 포함하는 명령이다. 또한, 각각의 식별 장치(DK)는 각각의 식별 장치(DK) 및 각각의 식별 장치(DK)에 연관된 제어 영역(A)을 특유하게 식별하는 코드를 내부에 저장하고, 각각의 식별 장치(DK)는 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 접속되고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드 및 각각의 식별 장치(DK)를 특유하게 식별하는 코드를 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 전송하여 이러한 방식으로 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치하는 제어 영역(A)에 신호를 보내도록 구성된다. 또한, 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)는 상기 휴대용 컴퓨터(TAB) 및 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 실행하도록 구성된다.
상기 식별 장치(DK)와 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 단거리 무선 통신 및 유선 통신 중 적어도 하나를 통해 통신할 수 있다. 또한, 상기 시스템에서는 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 RFID를 포함하거나, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 상기 식별 장치(DK) 중 하나에 미리 배치된 단말기와 물리적으로 접촉되게 설정될 수 있다. 또한, 상기 통신 네트워크(LAN)로의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 접근을 가능케 하도록 구성되는 수단(AP, R, SRV)은 적어도 하나의 접근점(AP) 및 인터넷(INET)에 연결된 하나의 라우터(R) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 각각의 접근점(AP)은, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령들을 상기 제어 영역(A)에 연관된 상기 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 송신할 수 있도록, 각각의 제어 영역(A)에 연관될 수 있다. 또한, 상기 시스템은 서버 방식의 중앙 컴퓨터(SRV)를 포함하고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령들을 상기 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 전송하기 위해 상기 중앙 컴퓨터(SRV)에 접속하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 중앙 컴퓨터(SRV)는, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB) 및 상기 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 전송하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)를 함께 연결하는 상기 통신 네트워크(LAN)는, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)와 상기 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 송신하도록 구성된 수단(FW)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 다양한 사용자 프로파일들을 관리하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 상술된 인간-기계 인터페이스는 플랜트의 전반적인 감시, 각각의 개별 스테이션의 국부적인 감시, 및 스테이션들 중의 하나의 스테이션의 국부적인 제어를 포함하는 복수의 기능을 실행하도록 프로그래밍된 예컨대, 모바일 장치, 태블릿 유형의 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨터로 교체될 수 있다.
특히, 소정의 처리 또는 조립 스테이션에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛은 전자 제어 및 처리 유닛이 스테이션에 가까운 영역 내에서의 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛의 존재를 검출한 경우에만 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛에 의해 생성된 제어 명령을 인증 및 실행한다.
본 발명에 따른 산업 플랜트 감시 및 제어 시스템의 주요 이점은 인간-기계-인터페이스 유닛이 휴대용이라서 플랜트 및 다양한 조립 스테이션의 감시가 플랜트 내부의 또는 외부의 임의의 위치로부터 수행될 수 있다는 점이다.
또한, 사용자 프로파일의 관리를 통해, 각각의 운용자는 운용자가 접근할 수 있는 기능만을 선택할 수 있으며 그리고 임의 오작동의 해결을 위해 소정의 조립 스테이션에서 수행되어야 할 하나 이상의 수동 작업을 운용자에게 지시하도록 설계된 예컨대, 튜토리얼 이미지 또는 비디오와 같은 유용한 추가 기능을 갖는다. 이로 인해 운용자의 조정이 보다 신속해지고, 보다 목표 지향적이 되며 보다 예리해진다.
예컨대, 스테이션 근방에서의 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛의 존재를 검출하기 위해, 시스템은 사실상 미리 결정된 위치에 그리고/또는 조립 스테이션에 가까이 배열된 복수의 식별 장치를 포함할 수도 있다. 각각의 식별 장치는 영역 내의 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛을 제어식으로 검출할 수 있도록 하나 이상의 조립 및/또는 처리 스테이션을 포함하는 소정의 제어 영역에 연관된다.
예컨대, 이 경우, 식별 장치는 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛의 식별자를 검출할 수 있으며 그리고 식별 장치가 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛의 존재의 확인을 위해 연관되는 동일한 영역에 연관된 하나 이상의 전자 제어 및 처리 유닛과 통신할 수 있다.
예컨대, 바람직한 실시예에서, 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛은 무선 모드로 운용되도록 제공되며 그리고 인간-기계-인터페이스 유닛이 식별 장치의 근방으로 이동될 때 식별 장치들 중의 하나의 식별 장치와 자동으로 페어링(pairing)되도록 제공된다. 휴대용 인터페이스 유닛과 식별 장치 사이의 페어링은 태블릿 휴대용 인터페이스 유닛이 함께 페어링을 수행하는 식별 장치에 연관된 조립 및/또는 처리 스테이션의 명령 및 제어 기능을 또한 활성화할 수 있다.
상술된 특징으로 인해, 본 발명에 따른 산업 플랜트 감시 및 제어 시스템은 고수준의 운용상 용통성을 갖는데, 즉 다양한 양태로 운용되도록 조정될 수 있으며 단일 장치를 이용하여 복수의 기능을 수행할 능력을 갖는다.
특히, 본 발명에 따른 산업 플랜트 감시 및 제어 시스템은 단일 조립 및/또는 처리 스테이션의 오작동의 경우의 전체 플랜트의 감시, 진단 및 중간 조정, 및 운용자를 위한 튜토리얼 기능을 갖는 훈련에 유용한 데이터베이스로의 접근과 같은 복수의 기능을 휴대용 유닛, 예컨대 태블릿을 통해 실행할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 휴대용 인터페이스 유닛에 따르면 전반적인 플랜트의 감시를 수행할 수 있는데, 이는 이전에는 단일 원격 제어 스테이션으로서 기능하는 SCADA 방식의 스마트 단말기를 통해서만 이용될 수 있었던 기능이다.
또한, 감시되어야 할 개별 스테이션에 직접 갈 필요 없이 개별 조립 스테이션을 감시할 수 있는데, 즉 예컨대 휴대용 인터페이스 유닛이 마지막 스테이션에 위치되어 있더라도 첫 번째 스테이션을 감시할 수 있다.
또한, 각각의 운용자는 종래의 경우에서와 같이 SCADA 스마트 단말기에 실제로 갈 필요 없이 특정 스테이션의 오작동의 관리 및 해결책에 관한 정보를 실시간으로 획득하기 위해 휴대용 인터페이스 유닛을 통해 데이터베이스에 질의할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징과 이점은 이하의 상세한 설명에 기재되어 있다.
하나 이상의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 기재되어 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 상술된 종래 기술에 관한 도면이다.
도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 산업 플랜트의 감독 및 제어 시스템의 몇몇 실시예의 개략도이다.
도 6은 시스템의 아키텍처 및 구성 요소들 간의 연결을 도시하는 블록 선도이다.
도 7 내지 도 9는 시스템의 아키텍처 및 구성 요소들 간의 연결을 도시하는 추가적인 블록 선도이다.
도 10은 예시적인 태블릿 인터페이스 유닛의 도면이다.
도 11의 (a) 내지 (e)는 태블릿 인터페이스 유닛에서 이용가능한 다양한 기능과 연관된 스크린풀의 도면이다.
보다 명확한 예시를 위해, 도면에 도시된 부분은 일정한 비율로만 도시된 것은 아님을 알아야 한다.
하나 이상의 실시예에 대한 철저한 이해를 제공하기 위한 다양한 특정 상세 사항이 이하의 상세한 설명에 기재되어 있다. 실시예는 특정한 상세 사항들 중의 하나 이상 없이도, 또는 다른 방법, 구성요소, 재료 등으로 달성될 수도 있다. 다른 경우, 공지된 구조체, 재료 또는 작업은 다양한 양태의 실시예가 모호해지지 않도록 상세히 도시 또는 개시되지 않는다. 본 개시내용의 관점에서 "실시예" 또는 "일 실시예"를 참조하는 것은 실시예와 관련하여 기술된 특정한 구성, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 나타내기 위함이다. 이런 이유로, 본 개시내용의 다양한 관점에서 제공될 수도 있는 "실시예에서" 또는 "일 실시예에서"라는 구절은 하나의 동일한 실시예를 반드시 참조하는 것은 아니다. 또한, 특정한 형태, 구조 또는 특성은 임의의 적절한 방식으로 하나 이상의 실시예에서 조합될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 도면 부호는 편의를 위해 제공될 뿐 실시예의 보호 범위 또는 범주를 제한하는 것은 아니다.
이하의 상세한 설명에서 종래 기술과 관련하여 상술된 것과 동일한 것은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.
예컨대, 도면 부호 1은 복수의 고정된 조립 및/또는 처리 스테이션(ST)을 포함하는 전체 생산 및/또는 조립 플랜트 또는 라인을 나타낸다. 예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이 플랜트(1)는 15개의 스테이션(ST)을 포함하며, 그리고 마지막 스테이션(ST)은 완성품을 산출한다.
또한 이 경우, 플랜트는 예컨대, 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)과 같은 제어 영역(A)으로 분할되며, 각각의 영역(A)은 서로 인접한 조립 스테이션의 서브세트에 대응한다.
일반적으로, 플랜트는 예컨대, 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)와 같은 적어도 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)을 포함하는 산업 플랜트(1)의 감시 및 제어를 위한 시스템을 추가적으로 포함한다. 특히, 상술된 바와 같이, 이들 PLC 유닛은 스테이션(ST)의 제어 및/또는 감시 작업을 위한 스테이션(ST)의 센서(S) 및/또는 액추에이터(AT)와 통신한다(도 4b 참조).
다양한 실시예에서, 각각의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 소정의 영역(A)에 속하는 스테이션(ST)에 연관된다. 예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이, 4개의 유닛(PLC1, PLC2, PLC3, PLC4)이 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)을 위해 각각 제공될 수도 있다.
대신에, 유닛(PLC)의 개수는 또한 영역(A)의 개수보다 적거나 또는 많을 수도 있다. 예컨대, 도 5a에 도시된 실시예에선 스테이션(ST)을 제어하는 2개의 유닛(PLC1, PLC2)만이 제공된다. 대신에, 도 5b에 도시된 실시예에선 스테이션(ST)을 제어하는 7개의 유닛(PLC1, ..., PLC7)이 제공된다. 특히, 소정의 PLC 유닛은 또한 상이한 영역(A)에 할당되는 스테이션(ST)을 제어할 수 있다[예컨대, 도5b의 유닛(PLC6) 참조].
따라서, 일반적으로 플랜트(1)의 감독 및 제어 시스템은 스테이션(ST)에 연관된 액추에이터(AT) 및/또는 센서(S)를 제어하기 위해 조립 및/또는 처리 스테이션(ST)에 연관되는 하나 이상의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)을 포함한다.
시스템의 아키텍처는 예컨대, 도면 부호 TAB으로 표시된 모바일 장치 또는 태블릿과 같은 휴대용 컴퓨터의 형태인 인간-기계-인터페이스 유닛을 추가적으로 포함한다. 일반적으로, "휴대용 컴퓨터"라는 것은 프로세서, 정보를 표시하기 위한 디스플레이 수단, 사용자 인터페이스, 및 예컨대 배터리와 같은 전하 축전지를 포함하는 휴대형의 컴퓨터이다. 예컨대, 프로세서(TAB)가 태블릿인 경우, 디스플레이 수단과 사용자 인터페이스는 터치스크린으로 실시된다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)을 연결하는 근거리 통신망(LAN)으로의 연결을 가능케 하는 무선-통신 인터페이스를 추가적으로 포함한다.
예컨대, 도 4a 및 도 6에 도시된 바와 같이, 네트워크(LAN)는 하나 이상의 접근점(access point)(AP)을 포함할 수도 있으며, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 대응하는 무선 트랜시버(12)를 포함할 수도 있다. 이 경우, 휴대용 컴퓨터(TAB)와 접근점(AP) 사이의 통신은 무선 통신을 통해 달성되며, 접근점(AP)은 통신을 네트워크(LAN)에 의해 사용되는 프로토콜로 변환시킨다. 예컨대, 접근점(AP)과 전자 제어 및 처리 유닛(PLC) 사이의 통신은 바람직하게는 무선 통신, 예컨대 하나 이상의 스위치를 포함할 수도 있는 이더넷을 통해 달성된다.
예컨대, 휴대용 컴퓨터(TAB)와 접근점(AP) 사이의 통신은 IEEE 802.11 표준의 WiFi(Wireless Fidelity) 프로토콜에 기초할 수도 있다. 특히, 도 4a에 도시된 실시예에서 상술된 무선 네트워크는 전체 생산 라인(1)을 커버한다. 예컨대, 이는 동일한 SSID(Service Set IDentifier) 및/또는 하나 이상의 무선-신호 리피터를 갖는 복수의 접근점(AP)을 통해 달성될 수도 있다.
일반적으로, 전체 라인(1)을 커버하는 상술된 통신 네트워크는 예컨대, GPRS(General Packet Radio Service) 모뎀, UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 모뎀, HSPA(High-Speed Packet Access) 모뎀, 또는 LTE(Long Term Evolution) 모뎀과 같은 이동-무선 네트워크의 통신 인터페이스를 포함하는 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 또한 달성될 수 있는데, 상술된 인터페이스는 인터넷(INET)과의 통신이 가능하도록 도 4a에 도면 부호 3G로 표시된 이동 통신 프로토콜을 통해 기지국(BS)과 연결된다. 이 경우, 플랜트(1)의 제어 및 감시를 위한 시스템은, 네트워크(LAN)를 인터넷(INET)에 연결하고 그리고 인터넷(INET)을 통해 통신을 활용하는 휴대용 컴퓨터(TAB)와의 데이터 교환을 가능케 하는, 예컨대 ADSL 라우터 또는 광섬유 라우터와 같은 라우터(R)를 포함할 수도 있다.
바람직하게는, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 복수의 어플리케이션을 동시에 실행할 수 있는 예컨대, Windows Mobile™, IOS™, 또는 Android™와 같은 통상 멀티태스킹 방식의 운영 체제가 설치되어 있다.
실시예에서, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 이전에는 도 1의 (a), 도 2 및 도 3에 도시된 스마트 단말기(SCADA)에 의해 달성되었던 전반적인 감시 기능을 수행하는 어플리케이션을 포함한다.
실시예에서, 어플리케이션은 도 1의 (a), 도 2 및 도 3에 도시된 고정된 인간-기계 인터페이스(HMI)에 의해 달성되기 전에 국부적인 감시 기능을 또한 수행한다.
마지막으로, 실시예에서 어플리케이션은 운용자(OP)의 즉각적인 훈련을 위해 튜토리얼 이미지 또는 비디오를 표시하는 기능을 제공한다. 예컨대, 표시 기능은 스테이션(ST)의 소정의 오작동을 해결하기 위해 소정의 스테이션(ST)에서 수행되어야 할 하나 이상의 수동 작업을 운용자(OP)에게 지시하는 목적을 가질 수도 있다.
일반적으로, 상술된 기능들은 휴대용 장치(TAB)에 설치되는 단일 어플리케이션 또는 별개의 어플리케이션들을 통해 실행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)은 디스플레이 수단 및 데이터-입력 주변 장치(예컨대, 키패드가 또한 표시될 수도 있는 터치스크린)를 포함하며, 그리고 디지털 사진 카메라와 같은 이미지-취득 수단, 또는 오디오 설명을 추가하기 위한 마이크로폰과 같은 오디오-취득 수단을 포함할 수도 있다. 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)의 예가 도 10에 도시되어 있다. 특히, 도시된 예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)는 임의의 충격으로부터 인터페이스를 보호하기 위한 고무 또는 실리콘으로 제조된 보호 케이스 또는 커버(C)를 갖추고 있다.
예컨대, 다양한 실시예에서, 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)은 상술된 데이터-입력 주변 장치를 통해 다양한 어플리케이션 또는 선택가능한 운영 모드에 각각 연관된 다양한 아이콘을 스크린에 표시하도록 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어 및 감시 시스템은 서비스와 데이터를 휴대용 컴퓨터(TAB) 및/또는 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 제공하기 위해 서버 방식의 중앙 컴퓨터(SRV)를 또한 포함할 수도 있다. 일반적으로, 서버(SRV)의 기능은 분산형 아키텍처(소위 "클라우드 컴퓨팅")를 갖는 컴퓨터 또는 처리 시스템을 통해 실행되는 소프트웨어 코드 부분을 통해 수행될 수도 있다.
예컨대, 휴대용 장치(TAB)의 운용은 중앙 서버 컴퓨터(SRV)를 통해 관리될 수도 있다. 이런 이유로, 휴대용 컴퓨터(TAB)에 설치된 어플리케이션은 단지 디스플레이일 수도 있고, 전자 제어/처리 유닛(PLC)에 어드레싱된 명령은 서버(SRV)에 의해 직접 생성될 수 있는데, 즉 서버(SRV)는 모든 제어 및 감시 어플리케이션이 설치되는 소위 "단말 서버"일 수 있으며, 휴대용 컴퓨터에는 상술된 단자 서버(SRV)에 연결되는 소위 "단자 클라이언트"가 설치될 수도 있다.
예컨대, 그런 단자 서버(SRV)의 사용은 휴대용 단말기(TAB)의 개수가 예상되는 경우에 유리한데, 왜냐면 상술된 서버(SRV)에 설치된 어플리케이션만을 업데이트하는 것으로 충분하기 때문이다.
일 실시예에서, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 이전에는 도 1의 (a), 도 2 및 도 3에 도시된 스마트 단말기(SCADA)에 의해 수행되었던 전반적인 감시 기능을 수행하는 어플리케이션을 포함한다. 이 경우, 단자 서버(SRV)의 사용은 (SCADA 방식의) 전반적인 감시의 관리를 보다 더 효율적이게 만드는데, 왜냐면 단일 컴퓨터(SRV)가 플랜트의 상태의 주기적인 감시를 수행하고 그리고 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 의해 생성되는 가능한 통지를 수신할 수 있기 때문이다. 예컨대, 그런 통지는 오작동 경우의 신호일 수도 있다.
따라서, 일반적으로 본 명세서에 개시된 제어 및 감시 기능은 휴대용 장치(TAB) 및/또는 중앙 서버 컴퓨터(SRV)에 설치된 적절한 어플리케이션을 통해 달성될 수 있다.
또한, 다양한 실시예에서 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB) 및/또는 서버(SRV)는 다양한 사용자 프로파일을 관리하도록 구성된다. 일반적으로, 그런 사용자 프로파일의 관리는 휴대용 장치(TAB)에 설치된 어플리케이션에서 직접 실행될 수 있다. 그러나, 사용자 프로파일은 바람직하게는 중앙 서버 컴퓨터(SRV)에 저장된다.
예컨대, 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)은 LOGIN 작업을 통해 운용자(OP)의 사용자 프로파일을 인식할 수 있다. 다음에, 중앙 컴퓨터(SRV)에 의한 인증 작업을 통해, 휴대용 인터페이스(TAB)는 중앙 컴퓨터(SRV)에 의해 반송된 사용자 프로파일에 기초하여, 인식된 사용자 프로파일에 연관된 접근성 수준 및 기능의 측면에서 미리 결정된 구성을 설정한다. 예컨대, 모든 운용자(OP)가 전반적인 제어 및/또는 감시 기능에 접근할 수 있는 것은 아니다. 또한, 특정 운용자(OP)는 소정의 제어 영역(A)의 제어 및 감시 기능에만 접근할 수도 있다.
휴대용 인터페이스(TAB)를 통해 접근할 수도 있는 가능한 몇몇 구성이 도 11의 (a) 내지 (e)에 도시되어 있다. 예컨대, 당해 실시예에선 플랜트-레벨 감시를 위한 일반적인 스크린풀(screenful)(도 11의 (a)), 플랜트 생산을 위한 일반적인 스크린풀(도 11의 (b)), 선택가능한 미리 정해진 아이콘이 있는 튜토리얼 페이지의 일반적인 스크린풀(도 11의 (c)), (SCADA 방식의) 전반적인 감시 또는 (고정된 HMI 방식의) 국부적인 감시를 위한 스크린풀, 및 마지막으로 문서 또는 비디오를 관리하기 위한 스크린풀(도 11의 (e))을 선택하는 것이 가능하다.
다양한 실시예에서, 감시 및 제어 시스템은 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)이 각각의 스테이션(ST) 근방에 있는 한, 특히 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)이 각각의 스테이션(ST)에 연관된 제어 영역(A) 내에 위치되어 있을 때, 처리 및/또는 조립 스테이션(ST)의 국부적인 제어를 수행하도록 구성된다.
일반적으로, 시스템은 그런 목적을 위해 영역(A) 내에서의 휴대용 장치(TAB)의 위치의 검출을 가능케 하는 위치설정 시스템을 포함한다.
특히, 다양한 실시예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)의 위치는 식별 요소와 페어링하는 작업을 통해 검출된다.
예컨대, 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서, 전체 플랜트(1)가 분할되는 영역(A)의 각 영역에는 식별 요소(DK)가 연관된다. 예컨대, 4개의 제어 영역(A1, A2, A3, A4)을 갖춘 플랜트를 위해 4개의 존재 감지 센서(presence sensor)(DK1, DK2, DK3, DK4)가 제공된다.
특히, 각각의 식별 요소(DK)는 사실상 미리 정해진 위치 및/또는 스테이션(ST)의 각각의 서브세트에 가까운 위치에 설정되며 그리고 영역(A) 내에서의 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)의 존재를 검출할 수 있다. 예컨대, 상술된 식별 요소(DK)는 통상 고정된 인간-기계 인터페이스(HMI)가 일반적으로 제공되는 위치에 제공된다.
일반적으로, 프로세서(TAB)와 식별 요소(DK) 사이의 페어링 작업은 단방향 또는 양방향 통신을 통해 수행될 수도 있으며, 그리고 통신은 무선 또는 유선 방식일 수도 있다.
따라서, 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)가 소정의 영역(A) 내에 포함된 스테이션(ST)을 제어할 수 있기 위해선, 맨 먼저 식별 요소(DK) 중의 하나와의 페어링 작업을 실행해야 한다.
휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)이 대응하는 식별 요소(DK)와의 페어링을 수행한 후에, 조립 스테이션(ST)[및/또는 서버(SRV)]에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)에 의해 생성된 제어 명령을 인증 및 실행할 수 있다.
도 6은 감시 및 제어 시스템의 제1 실시예를 도시한다.
상술된 바와 같이, 휴대용 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)은 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)을 연결하는 네트워크(LAN)에 무선 모드로 연결되도록 사전에 배열된다. 예컨대, 상술된 바와 같이, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 적어도 하나의 접근점(AP)과 통신하는 트랜시버(12)를 통해 네트워크(LAN) 및/또는 [게이트웨이 또는 어플리케이션 서버로서 운용될 수 있는] 서버와 연결될 수 있다. 그러나, 일반적으로 프로세서(TAB)는 각각의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 연관된 소정의 스테이션(ST)의 감시 및/또는 제어를 요청하기 위해 감시 및/또는 제어 지시를 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 [예컨대, 서버(SRV)를 통해] 직접적으로 또는 간접적으로 송신할 수 있는 것으로도 충분하다.
예컨대, 다양한 실시예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)의 위치를 설정할 수 있는 위치설정 시스템은 무선-통신 시스템을 통해 달성된다.
예컨대, 당해 실시예에서 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)은 트랜시버(10)를 포함하며, 식별 요소(DK)는 트랜시버(20)를 포함한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 페어링 작업을 수행하기 위해, 상술된 트랜시버(10, 20)는 휴대용 컴퓨터(TAB) 및 식별 요소(DK)에 각각 제공된 마이크로프로세서와 같은 각각의 제어 유닛(14, 24)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에서, 특히 고정된 인간-기계 인터페이스[예컨대, 도 1의 인터페이스(HMI)]가 더 이상 고려되지 않는 경우, 장치(DK)는 운용자가 위험한 경우 각각의 영역(A)을 차단하기 위한 비상 푸시-버튼(22)을 또한 갖추고 있을 수도 있다. 또한, 상술된 비상 푸시-버튼(22)은 휴대용 인터페이스(TAB)에 또한 제공될 수 있다.
다양한 실시예에서, 휴대용 컴퓨터(TAB)와 식별 요소(DK)는 무선 모드로 운용되도록 구성되며 그리고 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)이 장치(DK) 중의 하나의 근방으로 이동될 때 페어링을 자동으로 수행하도록 구성된다.
예컨대, 일 실시예에서 페어링은 단거리 통신 프로토콜에 의해, 예컨대 2개의 장치들 사이에서 양방향 무선(RF) 연결을 제공하는 기술인 NFC(Near-Field Communication)를 통해 달성된다.
일반적으로, 식별 요소(DK)와 휴대용 컴퓨터(TAB) 사이의 단방향 통신도 사용될 수도 있다.
예컨대, 장치들 중의 하나의 장치(10 또는 20)는 일부 데이터가 저장되는 RFID(Radio Frequency IDentification)를 통해 달성되고 그리고 다른 장치(20 또는 10)는 RFID 판독기일 수도 있다. 이 경우, 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)이 장치(DK)의 작동 범위 내로 이동될 때, RFID 태그가 RFID 판독기로부터의 원격 질의에 응답한다.
또한, 상술된 무선-통신 시스템 대신에, 다른 유형의 태그가 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 장치들 중의 하나의 장치(10 또는 20)는 바코드 식별자 또는 양방향 방식의 코드, 예컨대 QR 코드가 있는 태그로 교체되고 그리고 다른 장치(20 또는 10)는 비디오 카메라 또는 바코드 판독기일 수도 있다.
마지막으로, 일 실시예에서 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)은 2개의 장치의 페어링을 수행하기 위해 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)을 수납 및 지지하도록 설계된 장치(DK) 내에 제공된 단말기와 물리적으로 접촉되게 설정될 수도 있다. 따라서, 일반적으로 인간-기계-인터페이스 유닛(TAB)과 식별 장치(DK1) 사이의 통신은 유선 방식일 수도 있다.
따라서, 요소(10)와 요소(20) 사이의 통신이 단방향인지 양방향인지 여부와 상관 없이, 요소들 중의 하나의 요소(10 또는 20)는 코드를 저장하고 요소(10, 20) 중의 다른 하나는 코드를 판독하는 판독기이다. 따라서, 상술된 코드는 휴대용 장치(TAB) 또는 식별 요소(DK)를 특유하게 식별하는 코드일 수도 있다.
다양한 실시예에서, 장치(DK)는 또한 적어도 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC) 및/또는 서버(SRV)에 연결된다. 예컨대, 장치(DK)는 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)과 연관된 스테이션(ST) 사이의 통신을 위해 사용되는 (도 6에 COMa로 표시된) 통신 네트워크(COM)를 통해 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 연결될 수도 있거나, 그렇지 않으면 장치(DK)를 적어도 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 직접 연결하는 (도 6에 COMb로 표시된) 추가적인 통신 네트워크가 사용될 수도 있다. 또한, 장치(DK)는 또한 네트워크(LAN)에 연결될 수도 있다.
예컨대, 제1 실시예에서 식별 장치(DK)는 식별 장치 근방에서의 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 주기적으로 감시하며, 그리고 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재가 검출되는 경우 장치(DK)는, 휴대용 장치(TAB)에 연관되어 있으며 그리고 이하에선 TAB_ID로 지칭되는 소정의 휴대용 장치(TAB)를 특유하게 식별하는 코드를 판독한다.
다음으로, 식별 장치(DK)는 이하에선 DK_ID로 지칭되는 자체 식별자가 있는 상술된 코드(TAB_ID)를 각각의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC) 및/또는 서버(SRV)에 송신함으로써, 휴대용 장치(TAB)의 위치, 즉 휴대용 장치(TAB)가 위치되는 제어 영역(A)의 신호를 보낸다. 실제로, 식별자(DK_ID)는 소정의 장치(DK)뿐만 아니라 소정의 제어 영역(A)도 식별한다.
이 경우, 각각의 휴대용 장치(TAB)가 소정의 영역(A)에 연관된 소정의 스테이션(ST)의 제어를 요청할 때, 소정의 스테이션(ST) 및/또는 서버(SRV)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 검출된 위치에 따라 스테이션(ST)의 제어를 가능케 하거나 또는 금지할 수 있다. 이런 식으로, 휴대용 장치(TAB)는 하나의 동일한 영역(A)에 연관되는 스테이션(ST)만을 제어할 수 있다.
예컨대, 통상적으로 제어 명령은 제어 요청을 송신하는 인터페이스 유닛(TAB)을 식별하는 필드, 명령이 어드레싱되는 스테이션(ST)을 식별하는 필드, 즉 스테이션(ST)의 소정의 액추에이터(AT)를 식별하는 코드, 및 적절한 지시를 포함하는 필드를 포함하는 지시이다. 이 경우, 서버(SRV)는 휴대용 장치(TAB)가 동일한 영역(A) 내에 위치되지 않는 경우 제어 명령을 스테이션(ST)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 송신하지 않을 수도 있고 그리고/또는 스테이션(ST)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 동일한 영역 내에 위치되지 않은 휴대용 컴퓨터(TAB)로부터 지시가 수신되지 않는 경우 명령을 실행하지 않을 수도 있다.
대신에, 상술된 바와 같이 다양한 실시예에서 국부적인 그리고 전반적인 감시 기능은 모든 경우에 시행될 수 있다.
대신에, 휴대용 컴퓨터(TAB)가 휴대용 컴퓨터 근방에 있는 장치(DK)를 검출하도록 구성되는 경우, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 장치(DK)에 연관된 코드(DK_ID)를 판독함으로써 소정의 영역을 식별한다. 특히, 바람직하게는 단거리 통신(즉, 수 미터 정도인 통신)이 휴대용 장치(TAB)와 식별 장치(DK)를 페어링하는데 사용되며, 그리고 이에 따라 휴대용 장치(TAB)는 한 번에 하나의 장치(DK)만을 검출할 수 있다.
이 경우, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 피제어 스테이션(ST)의 식별자뿐만 아니라 휴대용 컴퓨터(TAB)가 페어링되는 식별 장치의 식별자(DK_ID)도 제어 명령에 포함할 수 있다.
따라서, 이 경우에도 상술된 스테이션(ST) 및/또는 서버(SRV)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 검출된 위치에 따라 스테이션(ST)의 제어를 가능케 하거나 또는 금지할 수 있으며, 그리고 휴대용 장치(TAB)는 동일한 영역(A)에 연관되는 스테이션(ST)만을 제어할 수 있다. 예컨대, 서버(SRV)는 피제어 스테이션(ST)이 코드(DK_ID)를 통해 식별된 연관된 영역(A) 내에 위치되지 않은 경우 제어 명령을 스테이션(ST)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)에 송신하지 않을 수도 있다[또는 스테이션(ST)에 연관된 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 명령을 실행하지 않을 수도 있다].
일반적으로, 페어링 작업은 또한 휴대용 장치(TAB)에 설치된 또는 서버(SRV)를 통해 관리되는 어플리케이션의 기능에 직접 영향을 미칠 수도 있다; 예컨대, 페어링 작업은 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)이 연결되는 제어 영역(A)에 연관되는 스테이션(ST)만을 위한 명령 및 제어의 기능을 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)에서 활성화할 수도 있다.
따라서, 개시된 제어 및 감시 시스템에서, 인터페이스 유닛(TAB)은 다음과 같은 복수의 기능을 수행하도록 프로그래밍된다:
- 플랜트의 전반적인 감시를 위해 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)과 협력하는 "하이 프로파일(high-profile)" 인터페이스 기능;
- 소정의 제어 영역(A)에 연관된 처리 및/또는 조립 스테이션(ST)의 감시 및 제어를 위해 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)과 협력하는 "로우 프로파일(low-profile)" 인터페이스 기능; 및
- 오작동의 경우를 해결하기 위해 소정의 조립 스테이션에서 수행되어야 할 하나 이상의 수동 작업을 운용자에게 지시하도록 설계된 운용자용 튜토리얼 이미지 또는 비디오의 표시 기능.
상술된 실시예에선 2개의 별개의 통신 채널이 제공된다: 휴대용 컴퓨터(TAB)의 위치를 검출하기 위한 제1 통신 채널(예컨대, 도 5a의 RFID 통신 채널), 및 감시 및 제어 명령을 송신하기 위한 제2 통신 채널(예컨대, 도 5a의 WiFi 통신 채널). 실제로, 이 경우 휴대용 인터페이스 유닛(TAB)은 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)과의 통신을 위해 예컨대, 접근점(AP)을 통해 그리고 가능하게는 서버(SRV)를 통해 제2 네트워크(LAN)와 연결된다. 대신에, 제1 네트워크(RFID)는 식별 장치(DK)와의 페어링에 사용되는데, 이는 제어 영역(A) 중의 하나의 영역 내에서의 휴대용 컴퓨터(TAB)의 위치를 검출하기 위한 것이다. 이 경우, 휴대용 인터페이스(TAB)와 전자 제어/처리 유닛(PLC) 사이에서의 스테이션(ST)의 제어 및 감시를 위한 명령의 교환은 네트워크(LAN)를 통해서만 달성된다.
일반적으로, 그런 두 가지 통신은 하나의 동일한 통신 채널을 통해 이루어질 수도 있다.
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 식별 장치(DK)는 예컨대, WiFi 접근점과 같은 접근점(AP)일 수 있는 트랜시버로 교체될 수도 있다. 따라서, 이 경우 트랜시버(AP)는 전체 플랜트(1)가 분할되는 각각의 영역(A)에 연관된다. 예컨대, 4개의 트랜시버 또는 접근점(AP1, AP2, AP3, AP4)이 4개의 제어 영역(A1, A2, A3, A4)을 갖는 플랜트를 위해 고려된다. 이 경우, 휴대용 컴퓨터(TAB)와 접근점(AP) 사이의 통신은 무선 통신을 통해 이루어지며, 그리고 접근점(AP)은 통신을 네트워크(LAN)용 프로토콜로 변환시킨다.
따라서, 상술된 실시예와 비교해 보면, 접근점(AP)은 이제 사실상 고정된 위치에 있으며, 그리고 각각의 접근점(AP)은 각각의 제어 영역(A)에 할당된다.
또한, 당해 실시예에서 소정의 접근점(AP)에 대한 연결이 식별 장치(DK)와의 페어링을 대신하는데, 즉 접근점(AP)은 이제 휴대용 컴퓨터(TAB)의 위치를 검출하는 기능을 하는 식별 장치(DK)에 또한 해당한다.
예컨대, 휴대용 컴퓨터(TAB)는, 예컨대 접근점(AP)의 MAC 주소 및/또는 SSID와 같이 휴대용 컴퓨터(TAB)가 연결되는 접근점을 식별하는 코드가 있는 필드를 제어 요청에 포함할 수도 있다. 이 경우, 서버(SRV)는 제어 명령을 송신하지 않을 수도 있고 그리고/또는 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 피제어 스테이션(ST)이 각각의 접근점(AP)에 할당된 영역(A) 내에 위치되지 않은 경우 명령을 실행하지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 서버(SRV) 또는 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)은 또한 소정의 휴대용 컴퓨터(TAB)가 연관되는 접근점(AP)의 식별자를 검출할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서 접근점(AP)은 NAT(network address translation) 방식의 라우터로서 구성되며, 그리고 이에 따라 접근점(AP)은 프로세서(TAB)의 IP 주소를 그 자체의 IP 주소로 교체한다. 따라서, 제어 명령이 소정의 IP 주소로부터 수신된 경우에만 서버(SRV)는 제어 명령을 송신할 수도 있거나, 그렇지 않으면 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)이 제어 명령을 실행할 수도 있다. 유사한 방식으로, 예컨대 그 자체의 MAC 주소와 같이 접근점을 식별하는 다른 요소가 또한 사용될 수도 있다.
또한, 다양한 실시예에서 각각의 접근점(AP)은 특정 범위의 비중첩 IP 주소로부터 취한 IP 주소를 휴대용 컴퓨터(TAB)에 할당할 수도 있다. 이런 식으로, 휴대용 컴퓨터(TAB)의 IP 주소는 또한 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치되는 영역(A)을 직접 식별할 수 있다.
마지막으로, 도 9는 방화벽(FW)을 사용하는 명령 차단용 메커니즘의 실시예를 도시한다. 상술된 방화벽은 추가적인 하드웨어 요소이거나, 또는 예컨대 서버(SRV) 내에서 소프트웨어 코드를 통해 실시될 수도 있다.
당해 실시예에서, 네트워크(LAN)는 서브 네트워크로 분할되는데, 하나의 서브 네트워크가 각각의 제어 영역(A)에 제공된다.
또한, 각각의 영역(A) 및 하나의 접근점(AP)에 할당된 스테이션(ST)을 제어하는 적어도 하나의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC)이 각각의 서브 네트워크에 제공된다. 예컨대, 4개의 영역(A1, A2, A3, A4)이 실시예에 도시되어 있으며, 그리고 이에 따라 4개의 서브 네트워크(LAN1, LAN2, LAN3, LAN4)와 4개의 접근점(AP1, AP2, AP3, AP4)이 제공되어 있다.
다양한 실시예에서, 각각의 서브 네트워크는 상이한 범위의 IP 주소를, 예컨대, 네트워크(LAN1)에 대해선 192.168.1.X를, 네트워크(LAN2)에 대해선 192.168.2.X를, 네트워크(LAN3)에 대해선 192.168.3.X를, 그리고 네트워크(LAN4)에 대해선 192.168.4.X를 갖는다.
따라서, 소정의 접근점과 연결되는 휴대용 컴퓨터(TAB)는 각각의 접근점에 할당된 각각의 서브 네트워크에만 접근하는데, 예컨대, 접근점(AP1)에 대해서는 네트워크(LAN1)에 접근한다. 따라서, 일 실시예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)는 각각의 서브 네트워크에서 감시 및 제어 지시를 자유롭게 송신 및 실행할 수 있다.
일반적으로, 이에 따라 각각의 전자 제어 및 처리 유닛(PLC) 및/또는 서버(SRV)는 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치되는 서브 네트워크에 연관된 제어 영역(A) 내에 위치되는 스테이션만을 제어할 수 있도록 그리고 다른 서브 네크워크 내에 위치되는 휴대용 컴퓨터(TAB)로부터 수신된 제어 명령의 실행을 금지하도록 구성될 수도 있다.
대신에, 당해 실시예에서 제어 명령은 서브 네트워크(LAN1, LAN2, LAN3, LAN4)를 연결하는 방화벽(FW)에 의해 차단된다. 특히, 이 방화벽(FW)은 감시 명령은 통과시키지만 서브 네트워크 사이의 제어 명령의 송신은 차단하도록 구성된다. 예컨대, 이는 프로토콜 수준에서의 필터링을 통해 달성되거나, 또는 통신 감시용 포트와 상이한 포트를 제어 통신에 할당하고 그리고 제어 통신에 할당된 포트를 차단함으로써 달성될 수도 있다.
따라서, 이 실시예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)는 접근점(AP)을 선택함으로써 제어되어야 할 네트워크를 선택할 수 있다.
이 실시예는 WiFi 무선 네트워크가 넓은 적용 범위(수십 미터)를 갖고 있는데 반해서 식별 요소와 휴대용 컴퓨터(TAB) 사이의 통신에는 (예컨대, 1 내지 5m의) 단거리 통신이 사용될 수도 있다는 단점이 있다. 따라서, 휴대용 컴퓨터(TAB)는 원격 접근점과 또한 연결될 수도 있다.
일 실시예에선, 상술된 문제점을 극복하기 위해, 접근점의 전송 전력이 저감됨으로써 접근점의 적용 범위를 제한할 수도 있다. 또한, 일 실시예에서 휴대용 컴퓨터(TAB)는 최고 전송 전력을 갖는 접근점과 자동으로 연결되도록 구성될 수도 있는데, 그런 접근점은 가장 가까운 접근점에 해당하여야 한다.
본 발명에 따른 시스템의 전체적인 아키텍처는 전반적으로 융통성을 가지며, 그리고 추가적인 기능이 있는 휴대용 단말기(TAB)의 사용을 통해 전반적인 그리고 국부적인 감시를 최적화할 수 있다.
또한, 튜토리얼 비디오와 같은 내용물을 현장에서 직접 활용할 가능성으로 인해, 운용자(OP)는 수행되어야 할 작업을 학습하여 그런 작업을 실시간으로 실행하고 스테이션(ST)의 반응을 직접 제어함으로써, 임의의 오작동에 따른 조정을 가속화 및 최적화할 수 있다.
물론, 본 발명의 원리를 침해하지 않으면서 구조 및 실시예의 상세 사항은 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 명세서에 예로서 개시 및 도시된 것에 대하여 다양하게 변경될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 복수의 조립 및 처리 스테이션(ST)을 포함하는 산업 플랜트(1)를 감시 및 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 처리 스테이션(ST)은 복수의 제어 영역(A)에 관련되며, 상기 시스템은,
    - 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)로서, 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)는 각각의 제어 영역(A)에 속하는 처리 스테이션(ST)의 감시, 제어 또는 감시 및 제어를 위해 각각의 제어 영역(A)에 연관되는, 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC),
    - 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)를 함께 연결하는 통신 네트워크(LAN),
    - 상기 처리 스테이션(ST)을 감시, 제어 또는 감시 및 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛으로서, 상기 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛은 무선 트랜시버(12)를 갖는 휴대용 컴퓨터(TAB)를 포함하고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 산업 플랜트(1)의 전반적인 감시, 상기 처리 스테이션(ST) 중의 적어도 하나의 처리 스테이션의 국부적인 감시, 및 상기 처리 스테이션(ST) 중의 적어도 하나의 처리 스테이션의 국부적인 제어를 포함하는 복수의 기능을 실행하도록 프로그래밍되고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)는 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드를 저장한 장치(10)를 포함하는, 적어도 하나의 인간-기계-인터페이스 유닛,
    - 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령을 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC) 각각으로 송신할 수 있도록 상기 무선 트랜시버(12)를 통한 상기 통신 네트워크(LAN)로의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 접근을 가능케 하도록 구성되는 수단(AP, R, SRV), 및
    - 복수의 식별 장치로서, 각각의 식별 장치는 소정의 제어 영역(A) 내에서의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 검출하기 위해 각각의 제어 영역에 연관되고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치되는 제어 영역(A)을 검출하기 위해, 각각의 식별 장치는, 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 검출하고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드를 판독하도록 구성된 판독기(20)를 포함하는, 복수의 식별 장치를 포함하고, 상기 시스템은, 상기 처리 스테이션(ST)이 위치한 제어 영역(A) 내에서 휴대용 컴퓨터(TAB)의 존재를 감지한 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되어 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 실행하도록 구성되는 시스템에 있어서,
    - 상기 제어 명령은 제어 요청을 송신한 휴대용 컴퓨터(TAB)를 식별하는 필드, 상기 제어 명령이 어드레싱되는 처리 스테이션(ST)을 식별하는 필드 및 상기 제어 명령을 포함하는 필드를 포함하는 명령이고,
    - 각각의 식별 장치는 각각의 식별 장치 및 각각의 식별 장치에 연관된 제어 영역(A)을 특유하게 식별하는 코드를 내부에 저장하고, 각각의 식별 장치는 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 접속되고, 각각의 휴대용 컴퓨터(TAB)를 특유하게 식별하는 코드 및 각각의 식별 장치를 특유하게 식별하는 코드를 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 전송하여 이러한 방식으로 휴대용 컴퓨터(TAB)가 위치하는 제어 영역(A)에 신호를 보내도록 구성되고,
    - 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)는 상기 휴대용 컴퓨터(TAB) 및 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식별 장치와 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 단거리 무선 통신 및 유선 통신 중 적어도 하나를 통해 통신하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    - 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 무선주파수 식별자 태그(RFID)를 포함하거나,
    - 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 상기 식별 장치 중 하나에 미리 배치된 단말기와 물리적으로 접촉되게 설정되는, 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 네트워크(LAN)로의 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)의 접근을 가능케 하도록 구성되는 수단(AP, R, SRV)은 적어도 하나의 접근점(AP) 및 인터넷(INET)에 연결된 하나의 라우터(R) 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 접근점(AP)은, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)가 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령들을 상기 제어 영역(A)에 연관된 상기 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 송신할 수 있도록, 각각의 제어 영역(A)에 연관되는, 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 서버 방식의 중앙 컴퓨터(SRV)를 포함하고, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 감시 명령, 제어 명령 또는 감시 및 제어 명령들을 상기 각각의 적어도 하나의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)에 전송하기 위해 상기 중앙 컴퓨터(SRV)에 접속하도록 구성되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중앙 컴퓨터(SRV)는, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB) 및 상기 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 전송하도록 구성되는 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 프로그램가능한-로직 제어기(PLC)를 함께 연결하는 상기 통신 네트워크(LAN)는, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)와 상기 소정의 처리 스테이션(ST)이 동일한 제어 영역(A)에 위치하는 경우에만, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)를 통해 생성되고 소정의 처리 스테이션(ST)에 어드레싱된 제어 명령을 송신하도록 구성된 수단(FW)을 포함하는, 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대용 컴퓨터(TAB)는 다양한 사용자 프로파일들을 관리하도록 구성되는, 시스템.
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