KR20100001434A

KR20100001434A - 산업장비의 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치

Info

Publication number: KR20100001434A
Application number: KR1020080061334A
Authority: KR
Inventors: 김우성; 임용묵; 강선구
Original assignee: 호서대학교 산학협력단
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-01-06
Also published as: US20090327511A1

Abstract

본 발명은 산업장비의 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치에 관한 것으로, 반도체 장비나 산업 자동화 PLC 장비에서 상태 및 운용 메시지를 서버로 전송할 때 상이한 통신규약으로 이루어진 각 메시지에서 미리 설정된 셀프 디스크립션(Self Description)과 부합되는 데이터를 추출해서 XML 메시지 형태로 변환함으로써, 웹을 이용하여 산업장비의 통합 관리 및 모니터링이 가능하다.

반도체 장비, PLC 장비, SECS-II 메시지, OPC 메시지, XML

Description

산업장비의 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치{MESSAGE CONVERTING DEVICE FOR UNIFIED MONITORING OF INDUSTRIAL EQUIPMENT}

본 발명은 산업장비와 서버 사이에 전송되는 메시지의 변환에 관한 것으로, 특히 반도체 장비나 산업 자동화 PLC 장비에서 운용 및 상태 메시지를 서버로 전송할 때 웹을 이용하여 통합 관리 및 모니터링이 가능하도록 통합된 메시지 형태로 변환하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 과정에서 생산과 관련된 모든 현상 데이터를 수집하는 것은 매우 중요한 작업이다. 수집된 자료의 분석을 통해 장비의 가동률, 고장 진단, 공정 제어, 및 장애 요소 제거 등에 활용할 수 있으며, 이는 궁극적으로 생산 효율 향상에 기여할 수 있기 때문이다.

반도체 산업은 장치 집약적 산업이어서 제조 공정에 매우 많은 종류의 장비가 있으며 많은 종류만큼 다양한 통신규약 및 메시지가 사용되고 있다. 반도체 장비의 자동화 초기에는 대부분 PLC(Programmable Logic Controller)와 SECS-I처럼 RS-232C 통신 방식으로 1000bps라는 느린 속도와 하드웨어 의존적인 특성 때문에 많은 불만을 사게 되었다.

이런 문제를 해결하기 위해 결국 1995년 HSMS(High-Speed SECS Message Services)라는 TCP/IP 통신 방식의 새로운 프로토콜이 탄생하게 된다. HSMS는 TCP/IP 통신 방식을 사용하여 하드웨어 의존적인 특성을 버리게 되었으며, 10Mbps라는 빠른 속도로 통신을 지원한다.

하지만, HSMS는 기존의 SECS-I(Semiconductor Equipment Communications Standard-I)와 PLC 통신규약을 지원하고 있지 않는다. 또한 SECS-I 및 HSMS는 SECS-II(SEMI Equipment Communication Standard-II) 메시지를 사용하고 있으나, PLC는 OPC(OLE for Process Control) 규약에 의한 메시지를 사용하고 있어 통합 관리 및 모니터링이 어려운 실정에 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 초기의 장비를 교체하는 것이 통합된 자동화 설비를 갖추는데 가장 쉬운 방법이 되겠으나, 기존 장비를 전부 교체 한다는 것은 시간적, 금전적 낭비를 초래할 수 있다. 최근에는 웹 사용이 일상화되면서 HTTP/SOAP 프로토콜을 활용하여 장비 모니터링의 범위를 확대되고 있으며, PDA와 같은 모바일 환경에서의 모니터링 등 새로운 장비에서의 적용을 제안하고 있어 기존 장비들과 새로운 장비가 함께 활용될 수 있는 방법이 필요하다.

본 발명의 목적은 반도체 장비나 산업 자동화 장비에서 상태 및 운용 메시지를 서버로 전송할 때 상이한 통신규약으로 이루어진 각 메시지를 통합된 메시지 형태(XML)로 변환함으로써, 웹을 이용하여 산업장비의 통합 관리 및 모니터링이 가능한 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 메시지 변환 장치는, 반도체 장비로부터 전송된 SECS-Ⅱ(Semiconductor Equipment Communications Standard-II) 메시지의 헤더 및 데이터를 분석하여 메시지 내에 포함된 데이터들을 추출하는 SECS 분석기; PLC 장비로부터 전송된 PLC 메시지를 분석하여 OPC(OLE for Process Control) 프로토콜의 데이터를 생성하는 OPC 변환기; 상기 SECS 분석기 또는 OPC 변환기로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시키는 작업을 수행하여, 셀프 디스크립션의 요소에 부합되는 데이터를 추출하는 데이터처리기; 및 상기 데이터처리기로부터 입력된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑된 메시지 데이터를 XML(eXtensible Markup Language) 메시지 형태로 변환하는 XML 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 SECS 분석기는 반도체 장비로부터 SECS-Ⅰ프로토콜 또는 HSMS(High-Speed SECS Message Services) 프로토콜을 통해 SECS-II 메시지를 수신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 셀프 디스크립션 요소는 헤더(Header)와 메시지 값(Message Value)로 구분되고, 상기 헤더 부분에는 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지가 전송된 통신 프로토콜을 나타내는 Protocol 요소와, SECS-II 또는 OPC 메시지의 내용을 나타내는 Control Message 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지를 전송한 산업 장비의 식별부호(ID)를 나타내는 Device ID 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 스트림(Stream) 정보를 나타내는 Stream 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 기능(Function) 정보를 나타내는 Function 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 구별을 위해 사용되는 System Byte 요소, 및 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 메시지 길이를 나타내는 Data Length 요소가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤더 부분의 Protocol 요소는, SECS-I, HSMS 또는 OPC 프로토콜인 것을 특징으로 한다.

상기 헤더 부분에는, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성별로 미리 설정해 놓은 분류기준에 따라 상기 각 메시지를 분류해 놓은 분류코드를 나타내는 Direction 요소가 더 포함되고, 상기 추출한 메시지 데이터를 미리 설정해 놓은 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시킬 시에, 상기 추출한 메시지 데이터를 분석하여 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성을 확인하고 상기 미리 설정해 놓은 분류기준에 따라 상기 메시지를 분류하여 해당 분류코드를 상기 Direction 요소에 맵핑시켜 놓는 것을 특징으로 한다.

상기 Direction 요소는, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성에 따라 상기 메시지를 모니터링하도록 미리 지정되어 있는 모니터링 통합 서버의 식별정보를 나타내는 요소인 것을 특징으로 한다.

상기 메시지 값 부분에는, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 리스트(List) 정보를 나타내는 List 요소, 및 상기 각 메시지의 아이템(Item) 정보를 나타내는 Item 요소가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 XML 변환기는 변환된 XML 데이터를 SOAP(Simple Object Access Protocol)를 통해 통합서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반도체 장비나 PLC 장비들에 대한 효율적인 모니터링이 수행될 수 있도록 산업장비와 서버 사이에 전송되는 SECS-II 메시지와 OPC 메시지를 규격화된 데이터 포맷인 XML(eXtensible Markup Language) 메시지 형태로 변환함으로써, 다양한 산업장비들에 대한 통합적인 모니터링을 가능하게 하며, 또한 웹(Web)을 이용한 모니터링도 가능하게 한다.

아울러, 반도체 장비나 PLC 장비들로부터 전송되는 메시지를 규격화된 메시지 형태로 변환함으로써, 통합 관리를 위한 장비의 교체 비용이나 시간적인 손실을 상당히 줄일 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 의한 산업장비와 서버 간에 전송되는 메시지의 변환 시스템을 나타낸 도면이다.

반도체 장비(10)는 반도체 제조와 관련된 모든 현상 데이터를 수집한 후 수집된 데이터를 SECS-I(Semiconductor Equipment Communications Standard-I) 프로토콜의 SECS-II(Semiconductor Equipment Communications Standard-II) 메시지로 변환하여 RS-232C 시리얼 통신을 이용하여 메시지변환장치(50)로 전송하거나 수집된 데이터를 HSMS(High-Speed SECS Message Services) 프로토콜의 SECS-II 메시지로 변환하여 TCP/IP를 이용하여 메시지변환장치(50)로 전송하도록 구성되어 있다. 상기 HSMS 프로토콜은 TCP/IP를 사용함에 따라 SECS-I 프로토콜에 비해 통신 속도 및 케이블 길이에 제한을 덜 받는다.

PLC 장비(30)는 운전 및 제어와 관련된 모든 데이터를 수집한 후 수집된 데이터를 PLC 메시지로 변환한 후 TCP/IP를 이용하여 메시지변환장치(50)로 전송하도록 구성되어 있다.

메시지변환장치(50)는 상기와 같은 SECS-II 메시지를 전송하는 반도체 장비(10)들 또는 PLC 메시지를 전송하는 PLC 장비(30)들과 상호 연결되어 이 장비들로부터 전송된 메시지의 헤더와 SECS-II 및 PLC 메시지를 분석하여 미리 설정된 셀프 디스크립션(37)과 부합되는 데이터를 추출해서 XML 메시지 형태로 변환하도록 구성되어 있다.

이와 같은 메시지변환장치(50)를 통해 상이한 프로토콜을 사용하는 반도체 장비(10)와 PLC 장비(30)의 메시지 형태를 규격화하여 산업장비의 메시지들에 대한 통합 관리 및 모니터링을 가능하게 해 준다.

상기에서 메시지변환장치(50)는, SECS 분석기(31)와 OPC 변환기(33), 데이터처리기(35) 및 XML 변환기(39)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 SECS 분석기(31)는 SECS-Ⅰ프로토콜 또는 HSMS 프로토콜을 통해 수신되는 SECS-Ⅱ 메시지의 헤더 및 데이터를 분석하여 메시지 내에 포함된 데이터들을 추출하도록 구성되어 있다.

OPC 변환기(33)는 PLC 장비(30)로부터 전송된 PLC 메시지를 분석하여 OPC(OLE for Process Control) 프로토콜의 데이터를 생성하도록 구성되어 있다.

데이터처리기(35)는 SECS 분석기(31) 또는 OPC 변환기(33)로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시키는 작업을 수행하여, 셀프 디스크립션의 요소에 부합되는 데이터를 추출하도록 구성되어 있다.

그리고, XML 변환기(39)는 데이터처리기(35)로부터 입력된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑된 메시지 데이터를 XML 메시지 형태로 변환한 후 SOAP(Simple Object Access Protocol)를 통해 통합서버(70)로 전송하도록 구성되어 있다.

여기서, 셀프 디스크립션(Self Description)이란 메시지의 기능을 분리하여 각 기능 별로 필요한 다양한 클래스를 정의한 것이다.

이와 같이 메시지변환장치(50)에 의해 완성된 XML 문서는 통합서버(70)로 전 송되어 관리되어지고, 클라이언트나 엔지니어들은 컴퓨터와 모바일단말기 등을 이용하여 통합서버(70)에 유무선으로 접속하여 산업장비들의 운전과 상태 등을 모니터링할 수 있다.

상기에서 반도체 장비(10)에서 전송되는 SECS-II 메시지의 구조는 도 2와 같이 이루어져 있는 데, SECS-II 메시지는 블록단위로 구성되며, 각 블록은 헤더와 데이터로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이 SECS-II 메시지의 데이터 부분은 리스트(List)와 아이템(Item)으로 구성되는데, 리스트는 데이터 구조상에서 하위 노드의 개수를 저장하고 있고, 아이템은 실제 데이터를 저장하고 있음에 따라, SECS 분석기(31)는 SECS-I 프로토콜 또는 HSMS 프로토콜을 통해 전송된 메시지의 헤더 및 데이터를 분석하여 메시지 내에 포함된 데이터를 추출한다.

데이터처리기(35)는 SECS 분석기(31)에서 추출된 메시지 데이터를 포함할 수 있도록 디자인된 하나의 규격인, 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 메시지 데이터를 맵핑시킨다.

도 3은 본 발명에 따라 데이터처리기에서 맵핑을 수행하는 셀프 디스크립션의 각 요소들을 도시해 놓은 도면으로서, SECS-II 메시지 또는 OPC 메시지에 포함된 데이터를 맵핑시키는 상기 셀프 디스크립션의 각 요소들에 대해서 설명하고자 한다.

상기 셀프 디스크립션 요소들은 헤더(Header)와 메시지 값(Message Value)으로 구분되며, 헤더에 포함되는 셀프 디스크립션 요소들에는 Direction과 Protocol, Control Message, Device ID, Stream, Function, System Byte, 및 Message Length 요소가 존재한다. 그리고 메시지 값에 포함되는 셀프 디스크립션 요소들에는 List 및 Item 요소가 존재한다.

Direction 요소는 메시지의 특성별로 미리 설정해 놓은 분류기준에 따라 메시지를 분류해 놓은 분류코드를 나타내는 요소이다.

반도체 장비(10)들로부터 전송되는 SECS-II 메시지 또는 PLC 장비(30)들로부터 전송되는 OPC 메시지는 그 메시지 이름, 예를들어 S5F1, S6F9, S15F1이 스트림(Stream)과 기능(Function)의 조합으로 표시된다. 그래서 메시지 이름과 메시지 내 데이터 분석을 통해 SECS-II 메시지를 특성에 따라 분류를 할 수가 있다.

따라서, 데이터처리기(35)는 SECS 분석기(31) 또는 OPC 변환기(33)에서 추출된 각 메시지 데이터를 통해 메시지 특성을 파악하고, 미리 설정해 놓은 분류기준에 맞추어 메시지를 분류하고 해당되는 분류코드를 Direction 요소에 삽입해 놓는다.

이러한 Direction 요소는 메시지의 특성에 따라 메시지를 분류하여 메시지를 모니터링하는 서버(70)들을 달리 구비하는 분산 모니터링이 가능하게 하는 것을 주목적으로 함에 따라, Direction 요소에 삽입해 놓을 수 있는 분류코드의 대표적인 예로는 각 분류기준에 따라 해당 메시지를 모니터링하도록 지정되어 있는 모니터링 서버(70)를 가리키는 식별정보가 될 수 있다.

Protocol 요소는 SECS-II 또는 OPC 메시지를 전송받은 통신 프로토콜인, SECS-I와 HSMS 또는 OPC 중 어느 것인지를 나타내는 요소이다.

Control Message 요소는 SECS-II 메시지 또는 OPC 메시지의 제어 내용을 나타내는 요소이다.

Device ID 요소는 메시지를 전송한 반도체 장비(10) 또는 PLC 장비(30)의 식별부호(ID)를 나타내는 요소이다.

Stream 요소는 SECS-II 또는 OPC 스트림(Stream) 정보를 나타내는 요소이다.

Function 요소는 SECS-II 또는 OPC 기능(function) 정보를 나타내는 요소이다.

System Byte 요소는 SECS-II 또는 OPC 메시지들의 구별을 위해서 필요한 바이트 요소이다.

Data Length 요소는 각 메시지 길이를 나타내는 요소이다.

그리고, 메시지 값(Message Value)에 포함된 List 및 Item 요소는 SECS-II 또는 OPC 메시지 내 포함된 리스트(List) 및 아이템(Item) 정보를 기록하는 요소이다.

즉, 상기 데이터처리기(35)는 SECS 분석기(31)에서 추출된 SECS-II 메시지 데이터와 OPC 변환기(33)에서 생성된 OPC 메시지를 상기와 같은 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시키는 작업을 수행하여, SECS-II 메시지의 데이터에 추가 정보를 삽입시키고 SECS-II 메시지의 데이터가 손실되지 않고 XML 메시지로 변환되도록 해 준다.

그리고, XML 변환기(39)는 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑된 메시지 데이터를 XML 메시지 형태로 변환하여 출력한다.

상기 XML은 웹상에서 구조화된 문서를 전송 가능하도록 설계된 마크업 언어로, 고정된 요소(Tag. Element)만을 사용한 HTML과는 달리 자유롭게 문서의 요소와 속성, 개체를 선언하여 자료를 구조적으로 표현할 수 있으며, 스타일시트(XSL)에 의해 다양한 형태의 문서를 나타낼 수 있다. 웹 문서의 형식을 표준화된 구조로 표현하기 위해 제안된 XML은 메시지 형식의 통일이 필요한 반도체 장비(10) 분야에 적용하기 적합하며, XML로 표현된 정보는 웹 기반 모니터링 구축을 용이하게 하는 장점이 있다.

따라서, SECS 분석기(31)는 메시지에 포함된 헤더를 분석함으로써 메시지를 전송한 장비의 ID나 메시지의 스트림(Stream)과 기능(Function), 메시지 길이 등을 파악할 수 있다. 또한, 통신 프로토콜에 의해서 전송되는 SECS-II 메시지를 분석하여 리스트(List)와 아이템(Item)을 분류하여 보낸다.

아울러, OPC 변환기(33)는 각각의 역할에 맞게 분산 모니터링을 위한 방향(Direction), ENQ, ACK, NAK를 기록하기 위한 제어 메시지(Control Message), PLC의 주소를 저장하는 스트림, 데이터 형태를 기록하는 기능(Function) 등의 헤더 데이터를 기록하게 된다. 실제 PLC 장비(30)의 데이터는 최대 4개까지 발생되는 것을 이용하여 SECS와 마찬가지로 리스트(List)에 메시지의 개수를 기록하고, Item 부분에 그 데이터 내용을 저장하여 XML 문서가 완성된다.

XML 변환기(39)에 의해 완성된 메시지는 SOAP을 통해 통합 서버(70)로 전송되고 컴퓨터 및 PDA와 같은 모바일 등을 이용하여 모니터링을 할 수 있다.

도 4 및 도 5는 SECS-II와 OPC 메시지의 구조를 각각 도식화한 것이다.

도시된 바와 같이 두 메시지(SECS-II 및 OPC)의 구조는 트리형태로 매우 유사하며, SECS-II는 OPC와 다르게 그룹이 없이 List에 Item이 붙는 형식으로 이루어져 있다는 차이를 보이고 있다. 이점을 이용하여 웹 문서의 형식을 표준화된 구조로 표현하는 XML(eXtensible Markup Language)을 사용하며 메시지를 통합하기 위하여 구조와 요소(element), 속성(attribute) 등의 관계를 정의하고 XML Schema를 작성하였다. 작성된 XML Schema는 헤더(Header)와 데이터(Message Value)로 이루어져 있다.

도 6은 본 발명에 의해 변환된 XML 메시지의 헤더 구조를 표현한 것으로, 헤더는 아래 표 1과 같은 요소를 갖는다.

요소	의미
Direction	서버(70)의 부하를 줄이는 분산 모니터링에 대비하여 역할별로 특화된 목적 서버(70) 기록
Protocol	메시지를 발송한 장비가 사용하는 Protocol의 종류를 기록(SECS-I, HSMS, PLC)
ControlMsg.	HSMS : 컨트롤 메시지일 경우 메시지 내용 기록 PLC : ENQ, ACK, NAK
DeviceID	메시지를 전송한 장비의 ID
Stream	메시지의 Stream, PLC - 주소
Function	메시지의 Function, PLC - Data type
SystemByte	메시지들의 구별을 위해서 필요한 바이트
DataLength	메시지의 크기

메시지에서 헤더 이외의 데이터 부분은 실질적으로 반도체 장비(10) 및 PLC 장비(30)에서 전송되는 데이터가 저장되는 부분이다. 상기에서 언급했듯이 SECS-II 메시지는 Item 또는 List가 존재하는 복합적 구조를 띄고 있다. 이것을 명시하기 위해서 List는 자식 요소의 수를 저장하고 있다.

XML 변환기(39)에 의해 변환된 XML 문서에서는 도 7의 데이터 구조와 같이 List 요소에 'Count'라는 속성을 갖게 된다. 파싱하는 과정에서 List 요소에 명시된 Item의 개수를 확인하기 위하여 Item 요소는 'Sequence'라는 속성을 포함한다.

그리고, Message Value라는 요소는 List 요소, Item 요소를 선택적으로 다수를 포함할 수 있다.

본 발명에서 설명된 두 메시지(SECS-II 및 OPC)에 보다 상세하게 살펴보면, SECS-II는 반도체 제조공정에서 장비와 통합 서버(70) 간에 사용되는 메시지의 구조와 기능을 규정한다. SECS-II에서는 장비와 통합 서버(70) 간에 주고받는 메시지 이름이 Stream과 Function의 조합으로 표시된다.

Stream은 메시지에 대한 분류이고, Function은 Stream에서 특정 행동을 나타내는 메시지이다. SECS-II에서 사용하는 모든 Function은 일치하는 주와 부 메시지 쌍의 순차적인 규약을 따른다. 아래 표 2는 SECS-II 메시지의 각 Stream 값에 따른 메시지의 의미를 요약한 것이다.

Stream 값	메시지 의미
Stream 1	Equipment status
Stream 2	Equipment Control and Diagnostics
Stream 3	Material Status
Stream 4	Material Control
Stream 5	Exception Reporting(Exception Alarms)
Stream 6	Data Collection
Stream 7	Process Program Management
Stream 8	Control Program Transfer
Stream 9	System Errors
Stream 10	Terminal Service
Stream 11	Host Files Services(1989년에 삭제)
Stream 12	Wafer Mapping
Stream 13	Unformatted Data Set Transfers

상기 SECS-II 규약이 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International)의 표준 규약이지만, 각 장비의 특성에 맞게 새로운 메시지를 사용자가 정의할 수 있도록 하였으며, 이러한 사용자 정의 메시지는 SECS-II 메시지의 의미를 일관되게 파악하는데 장애 요소가 된다.

그리고, PLC는 기계장치를 운전, 제어하기 위해 산업 현장에서 사용되며, 주로 열악한 환경에 견딜 수 있도록 온도, 습도나 전기적 노이즈에 강하고 취급이 용이한 구조로 되어 있다. PLC는 구체적으로 도시하지는 않았지만 마이크로프로세서 및 메모리를 중심으로 구성되어 중앙처리장치, 외부기기와의 신호 연결을 위한 입/출력부, 각 부에 전원을 공급하는 전원부로 구성된다. 또한 PLC내의 메모리에 프로그램 작성을 위한 로더 프로그램과, PLC 제어를 위한 HMI((Human Machine Interface) 등의 주변장치로 구성된다. PLC 프로그래밍 장치는 프로그램을 입력하거나 모니터링 할 때만 제어기와 연결된다.

현재 국내의 자동화 장비 인터페이스는 대부분이 RS-232C, RS-422/485C등의 레거시 인터페이스를 중심으로 구성되어 있다. 또한 정보의 중앙 집중화를 위해 필드버스 등의 환경을 구축하지만 제어 환경은 여전히 한계를 지니고 있다. 최근에는 TCP/IP를 이용한 환경 구축을 적극 도입하고 있지만 레거시 시스템과의 교체 및 호환성 문제로 쉽게 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제 해결 및 새로운 기술 발전을 도모하기 위하여 자동화 장비를 위한 국제적인 표준 OPC규약이 제정되어 그와 관련한 많은 연구가 진행되고 있다.

OPC 규약은 OPC 변환기(33)와 클라이언트를 제공하여, 서비스 제공자와 사용자를 구분하였다. 초기에는 OPC 변환기(33)를 자동화 장비 제조업체에서 제공하지 않고 어플리케이션 개발 업체에서 제공하였으나, 현재는 장비 제조업체에서도 자체 장비에 OPC 변환기(33) 기능을 제공하는 모듈을 탑재하는 추세이다. OPC 클라이언트는 대부분이 HMI 장비 제조사에 의해 제공되고 있다.

아래 표 3은 OPC 변환기(33)의 워드단위 2블록 연속 읽기 명령 변환 예를 보여주고 있다.

통신방식	명령
레거시 통신	OORSB08%QW0.1.102
OPC 통신	Item[1] 주소 : %QW0.1.1
	Item[1] 자료형 : WORD
	Item[2] 주소 : %QW0.1.2
	Item[2] 자료형 : WORD

상기 레거시 인터페이스 통신과 OPC-DA 통신은 하나의 HMI 운용시스템에 모두 구현되어 있으며, 운용 시스템의 선택에 따라 두 개의 통신 방법 중에서 하나를 선택하여 통신할 수 있도록 설계되었다. 이는 기존의 레거시 통신 방식을 지원하면서 새로운 OPC 클라이언트 인터페이스를 추가함으로서 확장성과 전용 통신 모듈만이 가능한 PLC의 직접적인 제어의 장점을 혼합하기 위한 것이다. 이를 위하여 OPC 변환 모듈을 새로 작성하였으며, 워드 단위의 2블록 연속 읽기 명령의 변환 예를 나타낸 것이다.

기본적으로 메시지변환장치(50)의 메시지 변환 과정에서 데이터의 손실을 최소화하여 설계해야 하며, 리스트와 아이템 사이의 트리(Tree) 관계를 표현에 큰 비중을 두고 접근한다.

따라서, 본 발명에서는 반도체 산업장비의 다양한 통신규약 중 사용도가 높은 SECS-II와 OPC 메시지에서 데이터를 추출하고 통합된 XML 메시지를 작성하기 위한 구조 및 소프트웨어 구조를 제시함으로써, 생산 효율 및 가동률을 높이고, 고장 진단/장애요소 제거 등 산업 현장에서 발생할 수 있는 문제점을 개선할 수 있는 기반 기술을 마련할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 산업장비와 서버 사이에 전송되는 메시지 변환 과정을 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따르면, 메시지변환장치(50)는 반도체 장비(10) 또는 PLC 장비(30)로부터 전송되는 메시지를 수신하게 된다(S1). 상기 수신된 메시지에 따라 처리 방법이 다소 다른 데, 상기에서 수신된 메시지가 반도체 장비(10)로부터 전송된 SECS-I 프로토콜 또는 HSMS 프로토콜의 SECS-II 메시지일 경우에는(S2), SECS 분석기(31)가 SECS-II 메시지의 헤더 및 데이터를 분석하게 된다(S3).

한편, 상기에서 수신된 메시지가 PLC 장비(30)로부터 전송된 PLC 메시지일 경우에는 OPC 변환기(33)가 PLC 메시지를 이용하여 OPC 데이터를 생성하게 된다(S4).

이어, 데이터처리기(35)는 분석된 SECS-II 메시지 데이터 또는 생성된 OPC 데이터를 상기 도 3에 도시해 놓은 셀프 디스크립션의 각 요소에 맵핑하여 XML 변환기(39)로 출력하게 된다(S5).

XML 변환기(39)는 상기 셀프 디스크립션 요소에 매핑시킨 메시지 데이터를 XML 형태로 변환하여 SOAP를 통해 통합 서버(70)로 전송하게 된다(S6).

여기서, 상기 각 과정의 동작은, 상기 도 1에 메시지변환장치(50)의 구성요소로 도시해 놓은 SECS 분석기(31)와 OPC 변환기(33), 데이터처리기(35) 및 XML 변환기(39) 각각에서 수행되는 동작과 서로 동일하므로 반복하여 언급하지 않겠다.

이와 같은 본 발명에서 제안하는 반도체 장비(10) 또는 PLC 장비(30)와 통합 서버(70) 사이에 전송되는 메시지 변환 방법은 여러 산업장비들에 대한 통합적인 모니터링 외에도 웹(Web)을 이용한 모니터링을 가능하게 한다.

본 발명에서 적용된 셀프 디스크립션(Self Description)은 별도의 방식 적용을 고려한 데이터 구조로 확장이 용이하게 설계되었기 때문에, 추후 필요에 따라 셀프 디스크립션 클래스들의 수정이 가능하다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 2는 SECS-I 프로토콜을 통해 전송되는 SECS-II 메시지의 구조를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 데이터 변환에 이용되는 셀프 디스크립션의 각 요소들을 도시해 놓은 도면이다.

도 4 및 도 5는 SECS-II 메시지의 구조와 OPC 메시지의 구조를 각각 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 의해 변환된 XML 헤더 부분의 스키마를 나타낸 도면이다.

도 7은 본 발명에 의해 변환된 XML 데이터 부분의 스키마를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 산업장비와 서버 간에 전송되는 메시지의 변환 과정을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

10: 반도체 장비 30: PLC 장비

50: 메시지변환장치 51: SECS 분석기

53: OPC 변환기 55: 데이터처리기

57: 셀프 디스크립션(Self Description) 59: XML 변환기

70: 통합 서버

Claims

반도체 장비로부터 전송된 SECS-Ⅱ(Semiconductor Equipment Communications Standard-II) 메시지의 헤더 및 데이터를 분석하여 메시지 내에 포함된 데이터들을 추출하는 SECS 분석기;

PLC 장비로부터 전송된 PLC 메시지를 분석하여 OPC(OLE for Process Control) 프로토콜의 데이터를 생성하는 OPC 변환기;

상기 SECS 분석기 또는 OPC 변환기로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시키는 작업을 수행하여, 셀프 디스크립션의 요소에 부합되는 데이터를 추출하는 데이터처리기; 및

상기 데이터처리기로부터 입력된 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑된 메시지 데이터를 XML(eXtensible Markup Language) 메시지 형태로 변환하는 XML 변환기;를 포함하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 SECS 분석기는 반도체 장비로부터 SECS-Ⅰ프로토콜 또는 HSMS(High-Speed SECS Message Services) 프로토콜을 통해 SECS-II 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 셀프 디스크립션 요소는

헤더(Header)와 메시지 값(Message Value)로 구분되고,

상기 헤더 부분에는,

상기 SECS-II 또는 OPC 메시지가 전송된 통신 프로토콜을 나타내는 Protocol 요소와, SECS-II 또는 OPC 메시지의 제어 내용을 나타내는 Control Message 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지를 전송한 산업 장비의 식별부호(ID)를 나타내는 Device ID 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 스트림(Stream) 정보를 나타내는 Stream 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 기능(Function) 정보를 나타내는 Function 요소와, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 구별을 위해 사용되는 System Byte 요소, 및 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 메시지 길이를 나타내는 Data Length 요소가 포함되는 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 헤더 부분의 Protocol 요소는,

SECS-I, HSMS 또는 OPC 프로토콜인 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 헤더 부분에는, 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성별로 미리 설정해 놓은 분류기준에 따라 상기 각 메시지를 분류해 놓은 분류코드를 나타내는 Direction 요소가 더 포함되고,

상기 추출한 메시지 데이터를 미리 설정해 놓은 셀프 디스크립션(Self Description) 요소에 맵핑시킬 시에, 상기 추출한 메시지 데이터를 분석하여 상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성을 확인하고 상기 미리 설정해 놓은 분류기준에 따라 상기 메시지를 분류하여 해당 분류코드를 상기 Direction 요소에 맵핑시켜 놓는 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 Direction 요소는,

상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 특성에 따라 상기 메시지를 모니터링하도록 미리 지정되어 있는 모니터링 통합 서버의 식별정보를 나타내는 요소인 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 메시지 값 부분에는,

상기 SECS-II 또는 OPC 메시지의 리스트(List) 정보를 나타내는 List 요소, 및 상기 각 메시지의 아이템(Item) 정보를 나타내는 Item 요소가 포함되는 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 XML 변환기는 변환된 XML 데이터를 SOAP(Simple Object Access Protocol)를 통해 통합서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업장비 통합 감시를 위한 메시지 변환 장치.