KR20000041640A - 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로그램 시뮬레이션방법에 관한 것으로서, 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC( 1 ; Personal computer )와 시뮬레이션하고자 하는 PLC( 2 ; Programmable logic controller) 및 PLC 제어 프로그램을 작성하기 위한 프로그램로더(3)를 구비하여 프로그램로더(3)로부터 입력 변수값을 가져오고, 장치 응답지연 시간을 체크하는 단계와; 장치 응답지연 시간이 만족되면 응답로직을 실행하고 그렇지 않으면 실행기능을 끝내고 실행처리(Excution Process)로 돌아가는 단계와; 응답로직이 안정적으로 실행되었으면 그 결과값을 출력변수로 출력하는 단계와; 표현식 분석기가 표현식을 연산하여 그 결과값을 이미지변수로 출력하는 단계와; 컴포넌트의 실행이 완료되면, 실행처리로 제어권을 넘겨주고, 실행처리에서 실행 규칙에 따라 다음 컴포넌트를 실행시키는 단계로 이루어져 PC(Personal Computer)만 있어도 실시스템과 같은 상황에서 입.출력 장치들을 시운전해 볼 수 있도록 가상 입.출력 장치들을 구성할 수 있으므로 입.출력 장치의 교체 비용 및 테스트 기간을 단축시켜 프로젝트 수행 효율을 극대화 시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.
Description
본 발명은 프로그램 시뮬레이션방법에 관한 것으로서, 특히 PC만 가지고도 실제 시스템과 같은 상황에서 입.출력 장치들을 시운전해 볼 수 있도록 가상 입.출력 장치들을 제공하여 주는 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법에 관한 것이다.
일반적으로 공장의 자동화방법에 있어서 기존의 종래 방법은 현장에 입.출력 장치(스위치, 밸브, 모타 등)들을 실제로 설치한 후 프로그램을 작성하고 시운전을 한다. 그런데 이러한 방법은 프로그램의 수정에 따라 입.출력 장치의 수정이 수반되며, 치명적인 경우엔 입.출력 장치의 손상 및 교체가 많아져 구현하는데 많은 비용이 소요된다고 하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라 오랜 시간의 테스트 과정으로 인하여 시스템을 구축하는 기간이 길어지게 되므로 그에 따른 프로젝트의 전반적인 유지 보수 비용(입.출력 장치 손상 및 교체, 인건비 등)이 증가하게 되는 등 어려움이 많아 개선이 요구되고 있는 실정에 있다.
이와 같은 실정을 감안하여 종래 공장의 자동화방법에 있어서의 현장에 입.출력 장치(스위치, 밸브, 모타 등)들을 실제로 설치하여 프로그램을 작성하고 시운전을 하는 방법의 문제점을 개선한 것이 알려져 있으나 이는 프로그램 로더에서 프로그램을 작성한 후 작성된 시퀀스 프로그램을 가지고 시뮬레이션을 하는 것으로 이러한 시뮬레이션방법은 매우 원시적이며 또한 프로그램 시뮬레이션 속도도 매우 느려 실용성이 떨어지는 결점이 있다. 또한 잘알려진 대표적인 것으로서 Rockwell사의 RSEmulator 시리즈와 Wonderware사의 InControl, Intellution사의 Fix 제품 등이 있으나 이러한 것들은 입.출력 장치를 시뮬레이션 해주는 차원이 아닌 단순히 On/Off 제어기법을 이용하는 것이므로 입.출력 장치의 중요 특성을 시뮬레이션하기에는 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 프로그램 시뮬레이션방법에서 야기되는 문제점을 해결하고자 발명한 것으로서, PC(Personal Computer)만 있어도 실시스템과 같은 상황에서 입.출력 장치들을 시운전해 볼 수 있도록 가상 입.출력 장치들을 구성할 수 있으므로 입.출력 장치의 교체 비용 및 테스트 기간을 단축시켜 프로젝트 수행 효율을 극대화 시킬 수 있는 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프로그램 시뮬레이터의 외부 구성도
도 2는 본 발명에 따른 프로그램 시뮬레이터의 내부 구성도
도 3은 본 발명에 따른 입.출력 장치 컴포넌트의 구조도
도 4는 본 발명에 따른 입.출력 장치 컴포넌트의 실행 구조도
도 5는 본 발명에 따른 입.출력 장치 컴포넌트 계층도
도 6은 본 발명에 따른 컴포넌트 실행 구조의 예시도
도 7은 본 발명에 따른 컴포넌트 실행 구조의 예시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC
2 : 시뮬레이션하고자 하는 PLC
3 : 프로그램로더 11 : 프로젝트 프로세스부
12 : 그래픽 프로세스부 13 : 신호처리 프로세스부
14 : 입.출력장치 설계 프로세스부
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법은 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC( 1 ; Personal computer )와 시뮬레이션하고자 하는 PLC( 2 ; Programmable logic controller) 및 PLC 제어 프로그램을 작성하기 위한 프로그램로더(3)를 구비하여 프로그램로더(3)로부터 입력 변수값을 가져오고, 장치 응답지연 시간을 체크하는 단계와; 장치 응답지연 시간이 만족되면 응답로직을 실행하고 그렇지 않으면 실행기능을 끝내고 실행처리(Excution Process)로 돌아가는 단계와; 응답로직이 안정적으로 실행되었으면 그 결과값을 출력변수로 출력하는 단계와; 표현식 분석기가 표현식을 연산하여 그 결과값을 이미지변수로 출력하는 단계와; 컴포넌트의 실행이 완료되면, 실행처리로 제어권을 넘겨주고, 실행처리에서 실행 규칙에 따라 다음 컴포넌트를 실행시키는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에서 나타내고 있는 프로그램 시뮬레이터의 전체 시스템 구성도로서, 본 발명 프로그램 시뮬레이터 전체 시스템은 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC( 1 ; Personal computer )와 시뮬레이션하고자 하는 PLC( 2 ; Programmable logic controller) 및 PLC 제어 프로그램을 작성하기 위한 프로그램로더(3)로 구성되며, 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC(1)는 CPU가 펜티엄급 이상, 네트워크 카드(Ethernet or Serial) 및 그외 PC를 다루기 위한 기본 장치들로 구성된다. 또한 운영체제는 마이크로소프트의 윈도우즈95이며, PLC를 제어하기 위한 PC는 프로그램로더에 따른 환경만 갖추어 지면 된다.
도 2는 본 발명 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법에서 채용한 시뮬레이터의 내부 구성도로서, PLC 입.출력 맵 설계, 입.출력 장치들의 연결, 알람 메시지처리 등 본 시스템의 전반적인 핸들링을 관장하는 프로젝트 프로세스부(11)와, 일반 그래픽 툴이 갖는 기능, 입.출력 장치들을 임포트하여 배치하는 기능 및 시뮬레이션할 수 있는 기능 등을 관리하는 그래픽 프로세스부(12), 공유된 PLC 시뮬레이션 PC의 입.출력장치 제어신호(입.출력 맵)를 가져와서 처리하는 기능 및 데이터를 관리하는 신호처리 프로세스부(13) 및, 입.출력장치들의 응답로직을 분석하여 설계하는 입.출력장치 설계 프로세스부(14)로 구성된다.
상기 프로젝트 프로세스부(11)와 그래픽 프로세스부(12) 및 신호처리 프로세스부(13)는 서로 독립적으로 실행되며, 이들은 DDE(Dynamic Data Exchange)를 통해 서로간에 데이터를 공유한다. 또한 프로젝트 프로세스부(11)가 바탕이 되어 전체적인 핸들링을 관장한다. 한편 입.출력장치 설계 프로세스부(14)는 입.출력 장치들의 응답 로직을 설계하여 이를 라이브러리화 시키는 툴로써 이는 위 세개의 프로세스부와는 완전 독립적인 툴이다.
도 3은 입.출력장치 설계 프로세스부(14)의 컴포넌트 구성도로서, 입.출력장치 설계 프로세스부(14)는 자동화 라인에 사용되는 여러 입·출력장치(스위치, 밸브, 모터등)들의 동적 응답로직을 모델링하여 PC상에서 시뮬레이션할 수 있도록 만든 가상 입·출력장치들을 일컫는 것으로서, 이러한 컴포넌트는 실제 장치의 동적 응답 특성을 모두 가지고 있으며, 또한 시뮬레이션 환경에 따른 다양한 형태로 변경이 가능하게 설계하였다.
컴포넌트는 다음과 같이 구성된다.
- 입·출력단자를 제어하는 변수
- 장치 응답지연시간 변수
- 응답 특성을 실행하는 기능
- 입·출력단자 변수를 이용하여 사용자가 원하는 화면을 구성하기 위한 표현식 작성
- 응답 특성의 실행 결과와 구성된 표현식을 분석하는 표현식 분석기
- 시뮬레이션 시 표현식에 따른 화면에 나타낼 이미지표현 변수
도 4는 실행 기능의 알고리즘을 간략하게 표현한 것으로서, 에디터(Editor)에서 정의된 N개의 컴포넌트들은 실행처리(Excution Process)에서 정의된 실행 규칙에 의해 실행된다. 단 실행시 시뮬레이션 시간을 포함하여 각 컴포넌트들을 실행시킨다.
컴포넌트 실행 기능에서는 우선 입력 변수값을 가져오고, 장치 응답 지연시간을 체크한다. 장치 응답 지연시간이 만족되면 응답로직을 실행하고 그렇지 않으면 실행기능을 끝내고 실행처리(Excution Process)로 돌아간다. 응답로직이 안정적으로 실행되었으면 그 결과값을 출력 변수로 출력한다. 또한 표현식을 연산하기 위해 표현식 분석기가 실행되며 그 결과값을 이미지(Image)변수로 출력한다.
컴포넌트의 실행이 완료되면, 실행처리(Excution Process)로 제어권을 넘겨주고, 실행처리(Excution Process)에서는 실행규칙에 따라 다음 컴포넌트를 실행시킨다. 컴포넌트의 장치 응답 지연시간을 사용하는 이유는 일반적으로 실제 장치의 입력 단자에 값이 들어 왔을때 출력변수로 결과값이 나가는데는 장치 특성에 따라 다소 지연시간이 걸리므로 이를 반영하기 위함이다.
입.출력 장치 종류는 다음과 같이 크게 세가지로 분류하였다.
- 디지털 입.출력 장치 : 푸쉬버튼이나 램프와 같이 'On/Off' 제어가 가능한장치들의 집합
- 아날로그 입.출력 장치 : 온도센서와 같이 연속적인 량으로 표현되는 장치들의 집합
- 특수(SPECIAL) 입.출력 장치 : 타이머나 카운터와 같이 앞의 두 부류에 해당되는 힘든 장치들의 집합
실행 기능은 시뮬레이션시 실행되며, 이는 실제 장치의 응답로직과 같은 기능을 할 수 있도록 설계된 가상 입.출력 장치 컴포넌트의 응답특성을 실행시키므로서 시뮬레이션된다. 이 기능은 본 시뮬레이터의 수행 능력을 결정짓는 가장 핵심적인 부분이다.
도 5에 입.출력 장치 컴포넌트의 계층도를 나타냈다.
< 디지털 입.출력 장치 예제 >
예1) 파란색 푸시버튼
목적 : 사용자에 의해 입력되는 푸시버튼을 시뮬레이트한다. 또한 파란색 램프를 가지고 있다.
장치 이름 변수 : BluePushButton (String)
설명 : 입력 단자 제어 변수가 TRUE(FALSE)이면 On(Off)-이미지를 나타내고, 출력 단자 제어변수에 입력값을 출력한다.
예2) 파란색 표시등
목적 : 파란색 표시등을 시뮬레이트한다.
장치 이름 변수 : BlueLight (String)
설명 : 입력 단자 제어 변수가 TRUE(FALSE)이면 On(Off)-이미지를 나타내고, 출력 단자 제어 변수에 다른 장치와의 연결을 위해 입력값을 출력한다.
도 6은 지연 타어머(Delay Timer)를 사용한 예를 보여준다. 1개의 버튼(Button), 1개의 지연 타이머(Delay Timer), 1개의 라이트(Light)를 사용한다. 블루푸시버튼(bluepushbutton)은 2개의 TAG1, TAG2로부터 입력을 받아Bluepushbutton.obState에 출력한다. 타이머의 ibStart는 블루푸시버튼의 obState와 연결이 되어 있는데 이 값이 1이 된 후, iwDuration 동안 지연한 뒤 obDone에 결과를 반영한다. 또한, 타이머의 obDone은 Lt_Blue_Octgnl.ibControl과 연결이 되어 있기 때문에 Timer.obDone이 1이 되면, Lt_Blue_Octgnl이 "ON" 상태로 작동을 한다.
도 7은 펄스타이머(Pulse Timer)를 사용한 예를 보여준다. 1개의 버튼(Button), 1개의 펄스타이머(Pulse Timer), 1개의 라이트(Light)를 사용한다. 블루푸시버튼(bluepushbutton)은 2개의 TAG1, TAG2로부터 입력을 받아 bluepushbutton.obState에 출력한다. 타이머의 ibStart는 블루푸시버튼의 obState와 연결이 되어 있는데, 이 값이 1의 상태에서 0의 상태로 바뀔 때, iwDuration 동안 obDone을 활성화 시킨다. 또한, 타이머의 obDone은 Lt_Blue_Octgnl.ibControl과 연결이 되어 있기 때문에 타이머의 obDone이 1이 되면, Lt_Blue_Octgnl이 "ON" 상태로 작동을 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 프로그램 시뮬레이션을 구성할 경우 인터넷 통신에 의하여 실시간으로 프로그램을 시뮬레이션할 수 있으며 다음과 같은 장점이 있다.
입.출력 장치의 구현 및 수정이 간단하고, 장비 손상 및 비용이 절감된다.
PLC 제어 프로그램 버그를 빨리 찾아 제거할 수 있다.
PLC 제어 프로그램의 에러에 대한 생산 시간의 손실을 제거할 수 있다.
향상된 PLC 제어 프로그램 개발 및 테스트 결과를 얻을 수 있다.
테스트 기간을 단축시킴으로써 공장가동시점도 앞당길 수 있다.
장비 업그레이드시 공장 기계의 중단 시간을 줄일 수 있다.
새로운 시설을 온라인상으로 곧장 연결할 수 있다.
현장 설치 시간을 줄일 수 있다(노동 임금을 줄일 수 있다.).
비상시 또는 장비 고장 상황을 연출하여 처리 방법을 테스트해 볼 수 있다.
작업자를 실시스템과 같은 상황에서 훈련시킬 수 있다.
초보자나 새로운 작업자들의 훈련을 위해 가상 훈련 과정으로 설계할 수 있다.
프로젝트 수행 작업 일정을 집약할 수 있으며 전체 비용을 절감할 수 있다.
Claims (1)
- 프로그램 시뮬레이터가 탑재된 PC( 1 ; Personal computer )와 시뮬레이션하고자 하는 PLC( 2 ; Programmable logic controller) 및 PLC 제어 프로그램을 작성하기 위한 프로그램로더(3)를 구비하여 프로그램로더(3)로부터 입력 변수값을 가져오고, 장치 응답지연 시간을 체크하는 단계와; 장치 응답지연 시간이 만족되면 응답로직을 실행하고 그렇지 않으면 실행기능을 끝내고 실행처리(Excution Process)로 돌아가는 단계와; 응답로직이 안정적으로 실행되었으면 그 결과값을 출력변수로 출력하는 단계와; 표현식 분석기가 표현식을 연산하여 그 결과값을 이미지변수로 출력하는 단계와; 컴포넌트의 실행이 완료되면, 실행처리로 제어권을 넘겨주고, 실행처리에서 실행 규칙에 따라 다음 컴포넌트를 실행시키는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 프로그래머블 로직 콘트롤러용 프로그램 시뮬레이션방법.
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