KR19980044037A - 크레인 제어용 시뮬레이터 및 그의 제어방법 - Google Patents

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류해영
김성태
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유상부
삼성중공업 주식회사
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Abstract

개시한 내용은 실제 크레인 재어장치에 적용하기에 앞서 크레인의 동작을 직접 시뮬레이터를 통하여 모의실험을 하기 위한 크레인 제어용 시뮬레이터 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 사용자가 원하는 구동 알고리즘을 작성하여 입력하고, 입력된 정보처리를 수행하는 통합제어 시스템, 통합제어시스템의 데이터신호에 따라 모의 실험을 할 수 있도록 조작하는 조작부. 통합제어시스템에서 출력되는 제어신호에 따라 크레인의 동작을 모의구동시키는 크레인 시뮬레이팅수단 및 시뮬레이팅 수단에 구동동력을 제공하는 구동수단을 포함한다. 또한 본 발명은 구동알고리즘을 작성하여 MMI시스템에 입력하는 단계, MMI시스템의 테이타신호를 입력하여 중앙제어시스템으로 다운로딩하는 단계, 중앙제어시스템에서 제어알고리즘을 실행하여 실제 하부입출력시스템의 입출력을 제어하는 단계, 및 중앙제어시스템에서 출력된 제어신호에 의해 하부 입출력데이타를 필드버스를 통해 처리하는 단계를 포함한다.
따라서, 원거리에 있는 입출력 데이터를 고속으로 제어가 가능할 뿐만 아니라, 다양한 응용프로그램을 미리 시뮬레이터를 통해 구동 테스트를 해봄으로써 실제 적용시 오류를 미리점검할 수 있는 효과를 가진다.

Description

크레인 제어용 시뮬레이터 및 그의 제어방법
본 발명은 항만 하역설비에 주로 사용되는 크레인의 제어장치를 개발하는데 있어서, 실제 크레인에 적용하기에 앞서 크레인의 동작을 직접 시뮬레이터를 통하여 모의실험을 해봄으로써 크레인 제어장치를 검증하고, 크레인의 여러 가지 동작을 테스트할 수 있는 크레인 제어용 시뮬레이터 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 개발된 크레인의 제어장치를 직접 사용하여 실험을 하면 비용이 가중되고 시간이 많이 소요되므로, 제어시스템의 시물레이터에서 소프트 웨어로 제어장치를 인위적으로 모델링하여 컴퓨터가 가상의 제어시스템 역할을 할 수 있도록 하는 경우가 많다. 이때, 실제 제어장치를 가상의 컴퓨터로 대치하여 시뮬레이션을 할 경우 제어대상의 정확한 모델링이 뒤따라야 할 뿐만 아니라, 소프트웨어의 작업이 많아지게 되어 결국 처리 및 실행을 하기가 쉽지않다.
또한, 제어시스템의 가장 중요한 부분중의 하나가 제어대상을 제어하는 제어용 소프트웨어인데, 실제 제어시스템에 직접 실험을 해야할 경우에는 제어용 소프트웨어를 제작하기가 어렵고, 복잡함 등으로 인하여 현실적으로 많은 어려움이 뒤따르는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 사용자가 MMI시스템을 통하여 직접 다양한 구동의 알고리즘을 작성하여 중앙제어시스템으로 다운로딩하여 실제 하부입출력시스템의 입출력을 제어해 볼 수 있을 뿐만 아니라, 하부입출력의 입출력정보를 MMI시스템을 통해 모니터링하므로써 실제 입출력 상태를 확인할 수 있는 크레인 제어용 시뮬레이터 및 그의 제어방법을 제공함에 있다.
도1은 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 전체 구성을 나타낸 개략도,
도2는 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 하드웨어의 상세 구성도,
도3은 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 입출력데이타의 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 통합제어시스템 2 : 조작부
3 : 크레인 시뮬레이터 4 : 모터구동부
11, 25 : MMI시스템 12, 24 : 중앙제어시스템
13 : 하부 입출력시스템 14 : 컴퓨터
15 : 마스타 콘트롤러 16 : 네트워크 콘트롤러
17 : 직접입출력보드
18, 22, 26 : 원거리 입출력장치
21 : 조이스틱 23 : 필드버스 네트워크
27 : 모터구동출력부
위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 사용자가 원하는 구동 알고리즘을 작성하여 입력하고, 입력된 정보처리를 수행하는 통합제어 시스템, 통합제어시스템의 데이터신호에 따라 모의 실험을 할 수 있도록 조작하는 조작부, 통합제어시스템에서 출력되는 제어신호에 따라 크레인의 동작을 모의구동시키는 크레인 시뮬레이팅수단, 및 시뮬레이팅 수단에 구동동력을 제공하는 구동수단을 포함하는 크레인 제어용 시뮬레이터에 있다.
또다른 본 발명의 특징은 구동알고리즘을 작성하여 MMI시스템에 입력하는 단계, MMI시스템의 테이타신호를 입력하여 중앙제어시스템으로 다운로딩하는 단계, 중앙제어시스템에서 제어알고리즘을 실행하여 실제 하부입출력시스템의 입출력을 제어하는 단계, 및 중앙제어시스템에서 출력된 제어신호에 의해 하부 입출력데이타를 필드버스를 통해 처리하는 단계를 포함하는 크레인 제어용 시뮬레이터 제어방법에 있다.
이하에서 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 전체 구성을 나타낸 개략도; 도2는 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 하드웨어의 상세구성도; 도3은 본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터의 입출력데이타의 흐름도이다.
도면에서 1은 통합제어시스템, 2는 조작부, 3은 크레인 시뮬레이터, 4는 모터구동부, 11, 25은 MMI시스템, 12, 24는 중앙제어시스템, 13은 하부 입출력시스템, 14는 컴퓨터, 15는 마스타 콘트롤러, 16은 네트워크 콘트롤러, 17은 직접입출력보드, 18, 22, 26은 원거리 입출력장치, 21은 조이스틱, 23은 필드버스 네트워크, 27은 모터구동출력부를 각각 나타낸다.
본 발명에 의한 크레인 제어용 시뮬레이터는 도1에 도시한 바와 같이 크게 사용자가 원하는 구동 알고리즘을 작성하여 입력하여 정보처리를 수행하는 통합제어 시스템(1)과, 통합제어시스템(1)의 데이터신호에 따라 모의 실험을 할 수 있도록 조작하는 조작부(2)와, 통합제어시스템(1)에서 출력되는 제어신호에 따라 크레인의 동작을 모의구동시키는 크레인 시뮬레이터(3)와, 크레인 시뮬레이터(3)에 구동동력을 제공하는 모터구동부(4)로 구성되어 있다.
여기서, 도2에 도시한 바와 같이 통합제어시스템(1)은 정보를 입력하고 실제 크레인 제어장치의 상태를 모니터링할 수 있는 PC가 구비된 인간 기계 인터페이스(이하, MMI 시스템이라 칭함)(11)와, MMI시스템(11)과 인터넷버스를 통하여 데이터 수수를 이루며, 전반적인 처리동작을 제어하는 중앙제어시스템(12)과, 중앙제어시스템(12)의 제어신호를 입력하고, 또한 구동신호를 상기 중앙제어시스템(12)에 출력하는 하부 입출력시스템(13)으로 구성된다.
좀더 상세히 설명하면, MMI시스템(11)은 크레인의 동작을 실행시키기 위한 프로그램을 입력할 수 있는 공구 및 실제 크레인 제어장치의 입출력 제어신호를 모니터링하기 위한 컴퓨터(14)가 구비된다.
또한, 중앙제어시스템(12)은 국제 표준 규격인 IEEE 1014(VME BUS)로 구성되며, MMI시스템(11)과 네트워크로 연결된다. 이때, 중앙제어시스템(12)에는 MMI시스템(11)으로부터 입력된 각종 제어프로그램을 분석하여 전체 실시간 제어를 담당하며, 입력된 프로그램들의 실시간 이벤트 구동(event-driven)방식으로 연산하는 마스타 콘트롤러(15)와, MMI시스템(11)과의 인터넷통신을 제어하는 네트워크 콘트롤러(16)와, 네트워크 인터페이스를 통한 각종 입출력 데이터 처리 및 주요데이타를 관리하는 직접입출력보드(17)를 구비한다.
하부입출력시스템(13)은 중앙제어시스템(12)과의 필드버스 네트워크를 지원하는 원거리 입출력장치(18)를 구비하게 되는데, 원거리 입출력장치는 모터구동신호의 입출력(I/O;Input/Output), 객실조정의 I/O, 갠튜리의 I/O 및 센서감지신호의 I/O을 수행하게 된다.
한편, 조작부(4)에는 각종 입출력 스위치와, 조이스틱 및 램프를 구비하고 있으며, 또한 조이스틱 동작이나 겐튜리 동작을 선택하기 위한 선택모드 스위치가 구비된다.
따라서, 선택모드 스위치으로부터 선택된 조이스틱을 조작하게 되면, 도3에 도시한 바와 같이 하부입출력시스템(13)의 원거리입력장치(22)에서 조이스틱(21)에서 변화되는 엔코더의 신호값을 읽어들여 필드버스 네트워크(23)를 통하여 중앙제어시스템(24)에 전달되고, 중앙제어시스템(24)에서는 하부입출력시스템(13)의 원거리 입력장치(22)로부터 획득한 데이터를 입력받고, MMI시스템(26)으로부터 구동 알고리즘을 전송받고 또한 데이터 신호를 MMI시스템에 모니터링한다.
중앙제어시스템(24)에서는 원거리 입력장치(22)로부터 획득한 데이터와 구동 알고리즘에 의해 연산된 값을 다시 하부입출력시스템(13)의 원거리출력장치(25)으로 출력하므로써 크레인 시뮬레이터 하부에 연결된 모터 구동 출력부(27)로 전달해 모터를 구동시킨다. 즉, 사용자가 조이스틱(21)을 조작하는 것에 의해 호이스트의 상승 및 하강동작 및 갠튜리 포워드/리버스를 실행할 수 있게 된다.
중앙제어시스템(12)에서 운영되고 있는 구동 알고리즘은 MMI 시스템(11)에서 사용자가 작성하여 구동 알고리즘에 사용된 각종 변수값이나 정보를 인터넷을 통해 중앙제어장치로 다운로드를 실행하면 중앙제어시스템(12)에서 하부 입출력시스템(13)의 정보를 읽어 연산처리하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 모의실험장치를 통해 실제 적용하기 어려운 크레인 제어장치의 입출력을 직접 제어해 볼수 있을 뿐만 아니라, 모니터링을 통해 입출력을 확인할 수 있으며, 중앙제어시스템과 하부 입출력시스템과는 원거리 제어가 가능한 필드 버스를 채용하고 있기 때문에 원거리에 있는 입출력 데이터를 고속으로 제어가 가능할 뿐만 아니라, 실제 크레인 제어장치를 만들어 적용하기에 앞서 다양한 응용프로그램을 미리 시뮬레이터를 통해 구동 테스트를 해봄으로써 실제 적용시 오류를 미리점검할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (6)

  1. 실제 크레인 재어장치에 적용하기에 앞서 크레인의 동작을 모의실험 하기 위한 크레인 제어용 시뮬레이터에 있어서,
    사용자가 원하는 구동 알고리즘을 작성하여 입력하고, 입력된 정보처리를 수행하는 통합제어 시스템;
    상기 통합제어시스템의 데이터신호에 따라 모의 실험을 할 수 있도록 조작하는 조작부;
    상기 통합제어시스템에서 출력되는 제어신호에 따라 크레인의 동작을 모의구동시키는 크레인 시뮬레이팅수단; 및
    상기 시뮬레이팅 수단에 구동동력을 제공하는 구동수단을 포함하는 크레인 제어용 시뮬레이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합제어시스템은
    크레인의 동작을 실행시키기 위한 프로그램을 입력할 수 있는 공구가 구비되며, 실제 입출력 제어신호를 모니터링하는 MMI시스템과,
    상기 MMI시스템으로부터 데이터 신호를 입력받아 처리하고, 처리된 제어신호를 MMI시스템이 모니터링할 수 있도록 전송하는 중앙제어시스템 및
    상기 중앙제어시스템의 제어신호를 입력하고, 구동신호를 상기 중앙제어시스템에 출력하도록 테이타 수수를 이루는 하부 입출력시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어용 시뮬레이터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙제어시스템은
    MMI시스템과의 인터넷통신을 제어하는 네트워크 콘트롤러와,
    상기 MMI시스템(11)으로부터 입력된 각종 제어프로그램을 분석하여 전체 실시간 제어를 담당하며, 입력된 프로그램들의 실시간 이벤트 구동방식으로 연산하는 마스타 콘트롤러와,
    네트워크 인터페이스를 통한 각종 입출력 데이터 처리 및 주요데이타를 관리하는 직접입출력보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어용 시뮬레이터.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 하부입출력시스템은
    필드버스 네트워크를 지원하는 원거리 입출력장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어용 시뮬레이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부는
    조이스틱 및 램프와 상기 조이스틱 동작이나 겐튜리 동작을 선택하기 위한 선택모드 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 크레인 제어용 시뮬레이터
  6. 실제 크레인 재어장치에 적용하기에 앞서 크레인의 동작을 모의실험 하기 위한 크레인 제어용 시뮬레이터의 제어방법에 있어서,
    구동알고리즘을 작성하여 MMI시스템에 입력하는 단계;
    상기 MMI시스템의 테이타신호를 입력하여 중앙제어시스템으로 다운로딩하는 단계;
    상기 중앙제어시스템에서 제어알고리즘을 실행하여 실제 하부입출력시스템의 입출력을 제어하는 단계; 및
    상기 중앙제어시스템에서 출력된 제어신호에 의해 하부 입출력데이타를 필드버스를 통해 처리하는 단계
    를 포함하는 크레인 제어용 시뮬레이터 제어방법.
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