KR20110121728A - 구성형 ｐｌｃ 및 ｓｃａｄａ 기반 제어 시스템 - Google Patents

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KR20110121728A
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마크 더블유 힐덴
브래드 알란 알렉산더
크리스토퍼 알렌 위츠만
웨슬리 디 라포턴
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에어 리퀴드 일렉트로닉스, 유.에스. 엘피
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Abstract

본 발명은, 제조 처리 시스템용 자동 구성형 제어 시스템(CCS)를 제공하는데, 이 시스템에 의해 유저는 소프트웨어 프로그램의 변경 없이 프로세스를 초기에 구성하고, 이어서 요소들 및 신호들을 신속하게 추가, 변형 및 제어하도록 화면 화상들 위의 메뉴들을 어드레싱할 수 있다. 제어 시스템은 유저가 CCS에 입력한 데이터로부터 구성 데이터베이스 파일(4)을 자동으로 제공하기 위한 구성 도구(2)를 이용한다. 전개 도구(3)는 구성 데이터베이스 파일을 SCADA 애플리케이션(11)에 자동으로 다운로드하고, 이 애플리케이션은 상기 데이터베이스 파일에 응답하여 시스템을 정의하고, 처리 시스템의 상태를 모니터링하고 화면 화상들을 표새한다. 전개 도구는 또한 처리 시스템의 오브젝트들 및 논리를 정의하기 위한 PLC 애플리케이션(9)에 다운로드 애플리케이션(7)을 통해 데이터를 제공한다.

Description

구성형 ＰＬＣ 및 ＳＣＡＤＡ 기반 제어 시스템{CONFIGURABLE PLC AND SCADA-BASED CONTROL SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 제조 프로세스를 제어 및 모니터하는 시스템에 관한 것으로 특히, 소프트웨어의 최소 변형으로 구성될 수 있는 시스템에 관한 것이다.
현재의 제조 모니터링 및 제어 시스템에 의해 모니터 및 제어되는 처리 시스템에 오브젝트들 또는 요소들을 추가할 수 있지만, 그러한 오브젝트 또는 요소의 추가는 고정 논리 및/또는 입/출력(IO) 구성으로 만들어진다. 유저는 제공된 고정 구성이외에서 동작하도록 상기 모니터링 및 제어 시스템에 있어서 소프트웨어를 변경해야만 한다. 그렇게 하기 위해서는 통상적으로 숙련된 소프트웨어 엔지니어가 필요하고, 필요한 코딩은 통상 매우 복잡하고, 성가시며 디버그가 어렵다. 따라서 종래 기술의 문제들을 해결하기 위해서 눈에띄는 속성 및 논리를 갖는 각종의 도구 및 장치를 구성함에 있어서 유저 편이의 오브젝트 정의를 제공하는데 융통성있는 제조 프로세스를 위한 모니터링 및 제어 시스템의 개발은 오래 갈망해온 요구(long-felt need)이다. 또한 그러한 시스템에는 유저가 제조 프로세스의 임의의 소정의 위치에 용이하게 입/출력(IO)을 할당하고, 시스템 구성을 용이하게 갱신하기 위한 능력을 갖추고, 그리고 컴퓨터화 제어 시스템의 최소한의 수동 어드레싱으로 모니터링 및 제어 기능을 달성하는 것을 유저가 어떤 프로그래밍 기술을 요하지 않고 할 수 있게할 필요가 있다.
고체 소자(solid-state) 또는 집적 회로장치 등의 전자 장치의 제조는 최신식의 시스템에 있어서 자동화된 분배 네트워크를 통해 전달된 화학 제품(chemicals)의 사용에 달려있다. 이러한 제조 시스템은 또한 통상적으로, 펌프들(pumps), 블렌더들(blenders), 대규모 파이핑(piping), 밸브 박스들, 등을 포함하고, 이들 모두는 각종 화학 제품을 그 관련 사용지점에 안전하고 적시에 전달하기 위한 제어 메커니즘 및 시스템을 필요로 한다. 현재 사용되는 제어 시스템은 통상적으로, 커스터마이즈된 또는 적어도 부분적으로 커스터마이즈된 소프트웨어의 사용을 통해 프로그램된 상업적으로 구입가능한 하드웨어 시스템 또는 독점 제어 하드웨어 시스템에 의존한다. 이들 공지의 시스템들은 화학적 시스템에서의 임의의 변경들을 수용하기 위해 소프트웨어가 변형되는 것을 필요로 하고, 그리고 통상적으로 고도로 숙련된 소프트웨어 엔지니어의 서비스를 필요로 한다. 따라서 이러한 시스템들은 융통성이 제한되고, 시스템을 변형하는데 과도한 시간을 요하게 되어 이로 인해 정지시간 및 투입되는 인원에 따라 비용이 상승한다.
이들 종래 기술의 문제점을 감안하여 본 발명은 산업적 프로세스들의 제어 및 모니터링을 실행하기 위해 컴퓨터화되고, 어떠한 소프트웨어 또는 프로그래밍의 변형을 요하지 않고 시스템을 구성하기 위한 수단의 사용을 통해 신속한 전개 및 변형을 허용하는 구성형 제어 시스템(Configurable Control System; CCS)을 제공한다. 본 발명은 전자 장치의 제조 또는 조립과 관련된 화학적 시스템에서 화학 제품의 전달, 도구들, 밸브 박스들 및 다른 장치들의 동작을 제어 및 모니터링하는데 사용을 위해 기술되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 제조 환경에 사용을 위해 적용될 수 있다.
본 발명은 제조 시스템이 용이하게 구성되게 하고, 도구들, 밸브 박스들을 추가나 삭제하고, 화학 제품의 분배를 변형하고, 그리고 사용지점을 삭제 또는 추가하기 위한 수단을 포함하는 동시에 관련 화학 시스템 또는 제조 프로세스의 정지시간을 실질적으로 제거한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 구성형 제어 시스템(CCS)은 3-요소 소프트웨어 애플리케이션을 포함하는데, 제1 소프트웨어 요소는 구성 도구이고, 제2 소프트웨어 요소는 CCS 감독 제어 및 데이터 획득(Supervisory Control and Data Acquisition: SCADA) 애플리케이션이고, 그리고 제3 소프트웨어 요소는 CCS PLC(Programmable Logic Controller) 애플리케이션이다.
바람직한 실시예에 있어서, 구성 도구 요소는 유저로 하여금 화학적 시스템 등의 제조 또는 처리 시스템의 물리적 및 논리적 구성을 형성하게 하는 형식 기반(form-based) 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 포함한다.
SCADA 소프트웨어 요소는, 구성 도구로부터 화학적 모니터링 시스템(CMS)에 구성 파일을 다운로드 하기 위한 수단 및 프로그램가능 논리 컴퓨터(PLC) 애플리케이션을 제공한다.
제3 소프트웨어 요소는 입/출력(IO)을 할당함으로써 제조 또는 처리 시스템의 오브젝트 및 논리를 형성하기 위한 구성 파일을 사용하고, 상기 구성 파일을 통해 정의(define)할 때 시스템에 기반한 논리를 사용하는 CCS PLC 애플리케이션이다.
화학적 처리 시스템에 사용되는 경우, 본 발명의 여러 실시예는 예를 들어 소프트웨어의 변형을 필요로 하지 않고, 유저가 도구들을 용이하게 추가 또는 삭제하고, 밸브 박스들을 추가 또는 삭제하고, IO 제어기들을 추가 또는 삭제하고, 장비 제어기들을 추가 또는 삭제하고, 화학 제품의 분배를 변경시키고, 제어 신호들을 변형하는 등을 할 수 있게 하는 "플러그 앤 플레이(plug and play)" 수단을 제공한다.
본 발명의 구성형 제어 시스템에 의해 유저는 소프트웨어를 변경하기 위한 프로그래머를 필요로 하지 않고 처리 시스템을 용이하게 구성하고 변경할 수 있다. CCS에 의해 유저는 관련 제조 프로세스 시스템내의 오브젝트들을 용이하게 추가, 삭제, 리네임 그리고 보기 및 생성을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략 블록도이고,
도 2는 본 발명을 포함하는 제조 처리 시스템의 일례를 도시하는 개략 블록도이고,
도 3은 처리 또는 제조 시스템을 구성 또는 변경시키는데 필요한 종래 시스템의 일례의 일반적인 화면 화상들이고,
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 사용례로서 화학적 처리 시스템을 초기 구성하기 위한 본 발명의 여러 실시예들의 화면 화상들이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예를 위한 예시의 화학적 시스템의 구성을 변경시키기 위한 방법에 대한 플로우 차트를 도시하고,
도 13 내지 도 15는 예시의 화학적 처리 시스템을 구성함에 있어서, 유저가본 발명의 이용, 도구의 추가, 그리고 화학 제품의 선택을 용이하게 할 수 있는 것을 나타내는 화면 화상들이고,
도 16 내지 도 20은 유저가 도구를 삭제하도록 본 발명을 용이하게 이용할 수 있는 것을 나타내는 화면 화상들이다.
본 발명의 여러 실시예들을 도면을 참조로 하여 이하 기술하는데, 유사의 부분에 대해서는 같은 참조 부호로 도시한다.
본 발명은 제조 처리 시스템의 유저가 시스템 소프트웨어를 변형시키지 않고 이 시스템을 구성 및 재구성할 수 있게 하는 구성형 제어 시스템(CCS)를 제공한다. 본 발명의 여러 실시예들의 동작은, 유저가 소프트웨어의 변형을 초래하지 않고 관련 화학적 전달 네트워크의 소정의 변경에 따라 관련 처리 시스템에서 요소들을 신속하게 추가, 변형, 삭제하고 그리고 제어 신호들을 변경시킬 수 있게 하도록 고체 소자 장치 또는 반도체 제조자가 일반적으로 사용하는 화학적 처리 시스템과 관련하여 기술된다. 일반적으로, 본 발명의 여러 실시예들에 의하면 화학적 처리 시스템의 가동에 정지시간을 요하지 않고 제어 시스템내에서 위의 변경들을 실행할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명의 구성형 제어 시스템(CCS)은 화학적 모니터링 서버(CMS 서버) 및 프로그램가능 논리 제어기(8;PLC)를 포함한다. CMS 서버(1)는 일반적으로 개인용 컴퓨터이고, 데이터베이스 및 그래픽 유저 인터페이스 소프트웨어 프로그램 및 감독 제어 및 데이터 획득(SCADA) 애플리케이션(11) 소프트웨어 프로그램을 다운로드받는다. 유저는 컴퓨터 모니터(도시 않음)상의 화면 화상으로서 표시된 형식 기반 그래픽 유저 인터페이스(CUI)에 구성 정보를 입력함으로써 데이터가 구성 도구(2)에 입력된다. 구성 도구(2)는 데이터 테이블들을 포함하는 데이터베이스 파일(4)에서 구성 데이터베이스를 자동으로 생성한다. CCS는 또한 PLC 애플리케이션(9)을 통해 프로그램된 프로그램 가능 논리 제어기(PLC;8)를 포함한다. 구성 데이터베이스(4)는 SCADA 애플리케이션(11) 및 PLC 애플리케이션(9) 각각에 대한 데이터베이스를 포함함을 일러둔다. CMS 서버(1)는 구성 도구(2)를 통해 정의된 처리 시스템에 기반하여 변경을 전개시키고 그래픽 및 알람을 자동생성한다. PLC 애플리케이션(9)은 설정된 구성 데이터 파일(4)을 경유하여 구성 도구(2)를 통해 정의된 처리 시스템에 기반하여 IO를 자동할당한다.
화면 화상의 사용을 위해 구성 도구(2)에 정보를 입력한 후 이어서 SCADA 애플리케이션(11) 소프트웨어 메인 페이지로부터 전개 도구(3)를 열어서 SCADA 소프트웨어 프로그램을 연다. 전개 도구(3)와 관련하여 유저 인터페이스를 제공하는 화면 화상을 사용함으로써 유저는 SCADA 구성 데이터베이스(5) 및 PLC 데이터 배열 또는 데이터베이스(10)를 갱신처리할 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 커스터마이즈된 스크립트를 구비한 다운로드 애플리케이션(7)은 전개 도구(3)로부터 PLC 데이터 배열(10)에 데이터베이스를 다운로드하는데 이용된다.
전개 도구(3)는 구성 도구(2)를 통해 유저가 만든 임의의 변경에 따라 SCADA 구성 데이터베이스(5)를 갱신한다. SCADA 애플리케이션(11)은 갱신된 SCADA 구성 데이터베이스(5)에 의거하여 SCADA 표시 소프트웨어(6)를 갱신함으로써 자동으로 응답한다. 전개 도구(3)는 또한 전술한 바와 같이, 데이터베이스(4)로부터 PLC(8)에 PLC 구성 데이터를 다운로드한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, PLC(8)는 Allen-Bradley Control Logix Processor에 의해 제공된다. Rockwell Automation RSLinx 등의 표준 구동기가 PLC 데이터 배열(10)내의 구성 정보를 PLC(8)에 의해 판독될 수 있는 배열 포맷으로 변환하는데 사용된다.
SACDA 애플리케이션(11), 다운로드 애플리케이션(7) 및 PLC 애플리케이션(9)이 동일 개인용 컴퓨터(PC)에 로드될 수 없는 것을 일러둔다. 이와 상관없이 CMS 서버(1)를 제공하는 개인용 컴퓨터는 또한 휴먼 머신 인터페이스(HMI) 또는 맨 머신 인터페이스(MMI)를 나타낸다. 또한, 전술한 바와 같이 본 발명에 있어서 구성 데이터베이스(4) 및 GUI 프로그램은 SCADA 애플리케이션(11) 및 PLC 애플케이션(9) 모두에 대한 데이터베이스를 생성하는데 사용되는 것을 아는 것이 중요하다. PLC 데이터 배열(10)의 구성에 의해 RSLinx는 전개 도구(3)로부터 PLC(8)에 데이터를 효율적으로 다운로드한다.
이하에 설명하는 바와 같이, 그래픽 유저 인터페이스를 사용함으로써 유저는 예를 들어 복수의 상호접속 장치들, 도구들, 제어기들 등으로 된 제조 프로세스 시스템의 물리적 및 논리적 구성을 형성할 수 있다. 설명의 목적으로 화학적 처리 시스템과 관련하여 본 발명의 사용을 개시하는데 대표적으로 이 시스템은 반도체 장치의 제조에 사용된다. 위의 화학적 처리 시스템에는 대표적으로 화학적 분배 모듈, 블렌딩 모듈들, 정정 모듈들, 밸브 박스들, 프로그램가능 논리 제어기들, 필드 IO 패널들, 처리 도구들, 공급원으로부터 사용지점에 각종의 화학 제품을 이송하는 파이핑, 인터페이스 패널들, 컴퓨터 디스플레이, 각종의 화학적 제품들을 유지하는 탱크들 등이 있다. 구성 도구(2)는 본 발명이 제공하는 소망의 기능성을 제공하기 위한 웹 기반 언어들을 포함한 언어들 및 각종의 소프트웨어 전개 환경들에서 프로그램될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 구성 도구(2)는 Microsoft 社가 제공하는 Microsoft Access 기반 소프트웨어 애플리케이션이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 구성 도구(2)가 생성한 구성 데이터베이스(4)는 관련 제조 처리 시스템 이 예에서는 화학적 시스템의 구성을 기술하기 위한 Microsoft Access 기반 소프트웨어이다. 구성 데이터베이스 파일(4)은 SCADA 애플리케이션(11) 및 프로그램 논리 제어기(PLC) 애플리케이션(9)에 의해 판독되는 예시의 시스템을 위한 이하 기술하는 변형들을 포함한다. 구성 데이터베이스 파일(4)은 또한 컴퓨터 네트워크를 통해 소통하기 위한 확장성 생성 언어(XML) 등의 기타 소프트웨어로 제공될 수 있다.
전개 도구(3)는 전술한 바와 같이 구성 파일(4)로부터 데이터를 다운로드하는 SCADA 소프트웨어 애플리케이션이다. 바람직한 실시예에 있어서, 전개 도구(3)는 General Electric 社가 제공하는 Cimplicity 소프트웨어에 기반한다. 바람직한 실시예에 있어서 SCADA 애플리케이션(11)은 또한 GE Cimplicity 기반 소프트웨어이다.
CMS 서버(1)는 관련 시스템의 상태를 모니터하도록 프로그램되고, 관련 처리 시스템의 유저 또는 오퍼레이터를 위해 1차 휴먼/머신 인터페이스를 제공한다. SCADA 애플리케이션(11)은 본 발명과의 사용에 활용할 수 있는 임의의 제조 처리 시스템에 전개될 수 있다.
PLC 애플리케이션(9)은 관련 시스템 이 예에서는 화학적 시스템의 오브젝트 및 논리를 정의하기 위해 구성 파일(4)로부터 데이터를 수신하는 소프트웨어 애플리케이션이다. 바람직한 실시예에 있어서, Allen-Bradley 소프트웨어(Allen-Bradley 社가 제공)가 관련 Allen-Bradley 프로그램가능 논리 제어기(들)(8)를 프로그래밍하는데 사용된다.
도 2와 관련하여, 본 발명의 여러 실시예들은 화학적 처리 시스템 또는 네트워크에 사용을 위해 기술된다. 본 발명의 여러 실시예들은 전술한 바와 같이 화학적 처리 시스템에 사용을 위한 것으로 기술되었지만, 본 발명은 이에만 제한되지 않으며, 화학적 처리 시스템과 달리 사용될 수 있다. 도시한 바와 같이, 화학적 처리 시스템은 CCS 구성 도구(2), CMS 서버(1) 및 단일 또는 여분의 PLC(8)(여분으로 PLCs(8A 및 8B) 도시), 및 전술한 바와 같은 본 발명의 기타 요소들을 포함한다. 또한 SCADA 애플리케이션 프로그램(11)은 CMS 서버(1)를 프로그래밍하는데 사용된다. PLC 애플리케이션 프로그램(9)은 PLC(8)에 사용된다.
예시의 화학적 처리 시스템의 부품들은 또한 화학적 분배 모듈(12), IO 제어기들(14), 도구(18), 밸브 박스(16)를 포함한다. 네트워크 설계는 실질적으로, 예를 들어 현재의 시스템의 개입 동작 없이 디스펜서 및 블렌더 모듈들의 추가를 허용함으로써 정지시간을 제거한다. 여분의 PLC 제어기(8)는 또한 데이터 집중기(data concentrator)와 같이 분배 시스템을 제어한다. 제어기들(14)은 이 실시예에 있어서 처리 도구(18)에 화학적 제품을 안전하게 전달하는데 필요한 신호들 및 논리를 관리하기 위해 결합하여 동작한다. SCADA 애플리케이션(11)은 모니터링 만을 제공하고 화학적 제품의 전달의 제어와는 무관하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 통상의 종래의 화학적 처리 시스템들뿐만 아니라 비화학적 처리 시스템들은 시스템을 초기 구성하고 이어서 이 시스템을 변경시키기 위해 숙련된 소프트웨어 엔지니어가 제공해야 하는 성가신 코딩을 필요로 한다. 화면 화상(26,28 및 30)은 시스템에 변경을 구성하고 변경시키는데 필요하며, 화면 화상(28)은 일반적으로 처리되어야 하는 확장성 코딩을 도시한다.
본 발명의 여러 실시예들의 사용을 통해, 종래 기술에 필요한 성가신 코딩이 실질적으로 제거된다. 도 2의 화학 시스템(13) 및 다른 제조 시스템의 경우에, 본 발명의 CCS 시스템은 사용 이전에 초기화되어야 한다.
본 발명의 사용의 장점을 이하 기술한다. 도 4를 보면, 화학 시스템(13)을 초기화하고 이어서 변경시키기 위해 유저는 예를 들어 도 4의 도시와 같은 메인 선택 화면(32)을 열기 위해 CMS 서버(1)의 디스플레이 또는 모니터를 동작시킨다. 유저는 첫째로 "Object"에 대해 풀다운 화면을 어드레싱하여 이 실시예에서 오브젝트 메뉴로부터 "룸"을 선택한다. 이 선택에 이어서 유저는 다음으로 "Action"에 대해 풀다운 메뉴(pull-down menu)를 사용하여 이 실시예에서 "Add"를 선택하고 이어서 "Next"를 선택 즉 누른다. 이어서 유저에게 도 5에 도시한 바와 같은 룸 추가 화면 화상(34)이 도시된다. 다음 유저는 소정의 룸 명에서 타이프하여 Finish를 누른다.
시스템 초기 구성을 지속하여 유저에게 도 4의 메인 선택 화면(32)이 자동으로 제공된다. 메인 선택 화면(32)이 표시되면, 유저는 "Object"로부터 풀다운 메뉴를 사용하여 소정의 화학 시스템을 선택한다. 이어서 유저는 "Action"에 대해 풀다운 메뉴를 어드레싱하여 Add를 선택하고, 이어서 "Next"를 선택한다. CCS는 "화학 시스템-추가"에 대해 유저에게 화면 화상(36; 도 6참조)을 제공하여 응답한다. 유저는 소정의 화학명 및 화학 룸에서 타이프하고 이어서 "Finish"를 누른다(누름이 나타날 때마다, 이는 일반적으로 해당 컴퓨터 마우스를 사용하여 완료됨을 일러둔다).
본 발명의 CCS는 유저를 메인 선택 화면(도 4 참조)을 표시하는 화면 화상(32)으로 자동으로 복귀시킨다. 이 예에 있어서, 유저는 Action 풀으로부터 Add를 선택하고 이어서 Next를 누른다. 이어서 CCS는 유저에에 필드 IO 패널-추가에 대한 화면 화상(38 도 7 참조)을 제공하여 응답한다. 그러면 유저는 FIOP 명에서 타이프하고 LAN(Local Area Network) 선택을 위해 풀다운 메뉴를 어드레싱하고 "Node"선택을 위해 풀다운 메뉴를 사용한다. 이들 선택을 한 후, 유저는 Finish를 누른다. 이어서 유저는 도 4의 메인 선택 메뉴(32)로 자동으로 돌아간다. 유저는 Object의 풀다운 메뉴를 어드레싱하고, 소정의 CDM(화학적 분배 모듈)을 선택하고, Action의 풀다운 메뉴를 어드레싱하여 Add를 선택하고 이어서 Next를 누른다.
도 8에 도시한 바와 같이, CCS는 화면 화상(40), CDM-추가를 제공하여 유저가 화학적 소정 타입의 CDM(12)(화학적 분배 모듈) 및 IP 어드레스의 선택을 위해 관련 풀다운 메뉴를 어드레싱하고 이어서 선택된 CDM(12)에 이름을 타이프하고 Finish를 누른다. 응답에 있어서, CCS는 유저로 하여금 소정 타입의 신호, 활용가능한 FIOP, 적합한 슬롯 및 지점을 선택하게 하도록 풀다운 메뉴를 표시한다. 유저는 또한 새롭게 추가된 CDM(12)에 대한 공급(supply) 및 토글 정보를 선택하도록 풀다운 메뉴를 사용한다. 선택의 완료 후, 유저가 Finish를 누르면 CCS는 유저가 스페어 IO를 선택하고 Finish를 누를 수 있게 하는 할당 IO 화면 표시를 표시하여 응답한다.
CCS는 표시를 메인 선택 화면(32)(도 4 참조)으로 자동으로 복귀하여 응답한다. 이어서 유저는 밸브 박스를 선택하도록 Object의 풀다운 메뉴를 어드레싱하고 이어서 Action의 풀다운 메뉴를 어드레싱하고 Add를 선택한 다음 Next를 선택한다. 이어서 유저는 블랭크 데이터 필드에서 타이프하거나, 모든 정보를 제공하는데 활용하는 관련 풀다운 메뉴를 이용하여 데이터를 입력한 다음 Next를 누른다. CCS는 도구-추가를 위한 화면 화상(44)(도 10 참조)을 표시함으로써 응답한다. 다음에 유저는 적합한 데이터 필드의 도구 명에서 타이프하고, 데이터 필드의 도구 명에서 도구 타입을 선택하고, 도구 위치에서 타입을 선택적으로 타이프해야 한다. 유저는 또한 화학 제품을 해당 도구박스의 "Chems"로 이동하도록 적합한 화살표 키를 누르고 이어서 Next를 누른다.
이어서 유저에게 IO 선택 화면(도시 않음)의 화면 화상이 제공되고, 스페어 IO를 선택하기 위한 화면을 어드레싱하고 이어서 유저가 Finish를 누른다. CCS는 도 4의 메인 선택 화면(32)을 표시하여 응답함으로써 유저는 Object로부터 밸브 박스를 선택하고, Action으로부터 Add를 선택을 위해 적합한 풀다운 메뉴를 사용하고, 이어서 Next을 누른다.
도 11에 도시한 바와 같이, 이어서 유저가 도구를 선택하도록 밸브 박스를 선택할 수 있게 하는 화면 화상(46)이 유저에게 제공되고, 상기 선택은 해당 풀다운 메뉴를 이용하는 블랭크 필드에서 채움으로써 실행된다. CCS는 유저가 도구 준비 신호를 위한 FIOP 및 모듈을 선택할 수 있게 하는 새로운 화면 화상(미도시)을 제공함으로써 유저 누름 Next에 응답한다.
이에 의해 예시의 화학 시스템의 초기 구성을 완료한다.
예시의 화학 시스템의 구성에 이어서 유저는 임의의 처리 흐름 경로를 변경시키거나 구성의 다른 특징을 변경시키려 할 수 있다. 도 12의 플로우 차트는 유저로 하여금 예시의 화학적 시스템에 있어서 소정의 변경을 용이하게 행하게 하기 위한 단계 50 내지 62를 도시한다. 단계 52 내지 단계 62는 도시된 바와 같이 유저에게 아주 조금만 요구한다. 예를 들어 예시된 화학 시스템에서 변경을 행하기 위해 유저가 적당한 도구 명에서 타이프한 후, 이 예에서 "도구 추가 1: 폼"의 화면 화상(70)(도 13 참조)을 올리기(pull-up) 위해 도 4의 메인 메뉴(32)를 어드레싱하고, 도구 타입을 삽입하도록 풀다운 메뉴를 사용하고, 도구 위치를 선택적으로 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 유저는 표시된 도구에 대해 화학을 선택하도록 화살표 중 적당한 하나를 누른다. 이어서 유저는 Next를 누른다. CCS는 "도구 추가 2 : 폼"의 화면 화상(72)(도 14 참조)을 나타냄으로써 응답한다. 이어서 유저는 필요한 IO를 할당하기 위해 도시된 데이터 필드의 여러 풀다운 메뉴를 어드레싱하고 이어서 Finish를 누른다. CCS는 도 15에 도시한 바와 같이 "전개 도구 CIM"의 화면 화상(74)를 올림으로써 응답한다. 유저는 간단히 이미 행해진 변경을 전개하기 위해 소정의 토글 버튼을 어드레싱하기 위해 컴퓨터 마우스를 이용한다.
본 발명의 휴먼/머신 인터페이스를 도 4 내지 도 15와 관련하여 부분적으로 기술하였다. 본 화학 처리 시스템의 예에 있어서, 관련 풀다운 메뉴를 갖는 메인 선택 화면, 적당한 풀다운 메뉴를 갖는 관련 기타 화상들 및 데이터의 입력을 위한 데이터 필드의 예시적 사용함으로써 유저가 관련 제조 처리 시스템을 용이하게 구성 및 제어할 수 있다. 예를 들어, 도시의 화학 시스템에 있어서, 예시의 화면 화상들은 다른 기능들을 촉진하기 위해 본 발명에서 전개될 수 있다. 이들 기능들은 도구의 추가 또는 삭제, 도구에 그리고 도구로부터 화학 제품을 추가 또는 삭제를 포함하고, 또한 도구의 리네이밍(renaming), 밸브 박스의 추가 또는 삭제, FIOP(필드 IO 패널)의 추가 또는 삭제, 보조 신호의 추가 또는 삭제, FMS(공장 모니터링 시스템)의 추가 또는 삭제, CDM(화학적 분배 모듈)의 추가 또는 삭제 등을 포함한다. 이러한 방식으로 유저는 본 발명을 사용함으로써 소프트웨어 변형을 필요로 하지 않고 제조 처리 시스템을 신속하게 구성 또는 재구성할 수 있다.
화학적 처리 시스템에 사용을 위해 설명한 구성 도구(2)에 의해 유저는 시스템 오브젝트들을 추가, 편집 및 삭제할 수 있다. 이들 오브젝트들은 화학 룸들, 디스펜서 또는 블렌더 시스템들, 밸브 박스들, 사용 지점들 및 보조 신호들을 포함한다. 또한 구성 도구에 의해 유저는 융통성을 제공하고, 구성 및 하드웨어 비용을 제한하도록 제어 시스템의 임의의 지점에 시스템 IO 신호들을 위치시키는데 IO 애니웨어 시스템을 이용하여 신호 위치들을 제공할 수 있다. 또한 구성 도구에 의해 유저는 특정 수의 누설 센서들을 가짐으로써 밸브 박스를 정의하는 등의 각 시스템 요소에 필요한 신호들을 구성할 수 있다. 또한 구성 도구에 의해 유저는 밸브 박스 누설의 경우에 격리 또는 셧다운 프로토콜 등의 처리 시스템의 특정 요건에 기반한 안전 논리를 구성할 수 있다.
도 16 내지 도 20은 이 예에서 도구 삭제를 위해 구성형 제어 시스템에 변경을 행하는 프로세스를 나타낸다. 도 16은 PC 상에 위치한 SCADA 분배 상태 화면을 도시한다. 도 16에서 CDM은 4개의 도구(T1,T2, T3 및 T4)가 CDM에 초기에 접속된 것을 나타낸다.
유저가 제조 프로세스에서 도구를 삭제함으로써 제조 장비를 변경하고자 결정한 경우, 유저는 도 17에 도시한 구성 도구의 메인 선택 화면에서 시작해야만 한다. 풀다운 메뉴를 이용하여 유저는 Tool 및 Delete를 선택하고, 이어서 도 18에 도시한 바와 같이 지속하도록 "Next"를 선택한다.
나타나는 다음 화면은 도 18에 도시한 도구 삭제 화면이다. 풀다운 메뉴를 이용하여 유저는 삭제될 도구를 선택한다. 이 예에서 유저는 구성형 제어 시스템으로부터 삭제를 위해 도구 4(T4)를 선택한다. 이어서 유저는 구성 데이터베이스에 대한 갱신을 실행하도록 Finish를 누른다.
다음으로 유저는 SCADA 애플리케이션으로부터 전개 도구를 액세스한다. 전개 도구 화면(도 19)에 있어서, 유저는 PLCs(8A, 8B)에 새로운 데이터를 다운로드하고, SCADA 디스플레이 및 CMS 서버(1)의 데이터베이스를 갱신한다. 선택적인 구성으로, 도 2에 도시한 바와 같이, 2 개의 여분의 PLCs(8A, 8B)가 있다. 따라서 유저는 PLC(8A)에 새로운 데이터를 다운로드할 수 있는 반면, PLC(8B)는 제조 프로세스를 제어한다. PLC(8A)가 갱신되면, 유저는 제어를 PLC(8A)로 스위치한 다음 PLC(8B)를 갱신한다. 유저는 또한 도 19에 도시한 바와 같은 대응 버튼을 누름으로써 SCADA 디스플레이 및 데이터베이스를 갱신한다.
도 20은 갱신된 SCADA 분배 SCADA 화면을 도시한다. 예상하는 바와 같이, T4가 삭제되고 이제 CDM에 대한 스페어 접속이 이루어진다.
요약하면, 도 1 및 도 2를 좀더 살펴보면, CCS는 복수의 요소로 이루어지고, 이들의 결합이 유저 구성형 맨 머신 인터페이스를 생성하고, 설명한 화학적 분배 시스템(13)의 제어를 처리한다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이, 필요할 때 이 예에서 PLC(8)와 CMS 서버(1)에 포함된 PC사이에 이더넷 통신이 제공된다. 상기 시스템의 기본 개념은 화학적 분배 시스템의 제어의 구성을 생성하고 구성 데이터베이스(4)에서 구성을 저장하는 것이다. 데이터베이스에 저장된 정보는 매우 구조화되고 고유한 포맷으로 제 위치에 위치한다. 데이터베이스(4)는 PLC 데이터 배열(10) 및 SCADA 데이터베이스(5)로 분리된다.
PLC 데이터 배열(10)은 PLC(8)에서 설계된 메모리 배열들을 정합시키는 방식으로 설계된 테이블들을 포함한다. CCS가 구성될 때, 이들 데이터베이스 테이블들은 입/출력 지점 위치를 차지하고, 그리고/또는 이 테이블들은 특정 논리 테이블에 대한 논리가 이네이블되고, 논리가 어느 정도의 지수로 실행되어야 하는가를 나타낸다. 타이머 사전 설정 등의 다른 정보는 또한 PLC(8)내의 메모리 배열들을 정합시키는 테이블에 저장된다. PLC 애플리케이션 소프트웨어(9)는 구성형 제어 시스템의 최대 구조(분배된 입/출력 지점들의 최대수)와 제어되는 오브젝트들의 최대 구조(사용 지점들, 밸브 박스 누설 지점들) 주위에 지정된다. PLC(8) 제어 시스템의 각각의 가능한 입/출력 지점에 고유 숫자를 할당함으로써 PLC 데이터 배열(10)은 PLC 애플리케이션 소프트웨어(9) 내의 논리 배열들에 정합하게 된다. PLC(8)에 대한 논리를 갱신하기 위해, RXLinx 및 DDE 명령들을 이용하는 다운로드 도구(7)는 각각의 PLC D데이터베이스 배열(10)로부터의 정보를 PLC 애플리케이션 프로그램(9)으로 차례로 이동시키고, 데이터베이스(10) 내에 저장된 정보를 갖는 PLC 애플리케이션 프로그램 논리 배열을 차지한다. 다운로드 도구(7)는 예를 들어 오프라인 PLC(8A)에 논리 배열을 로딩하고, 그 논리가 액티브로 되는 경우 시스템의 분배된 I/O의 제어가 액티브 PLC(8A)에서 백업 PLC(8B)로 스위치되고, 전술한 바와 같이 새로운 제어 논리로 이관된다. 전의 액티브 PLC(8A)는 이제 백업이 되고, 정보는 다운로드 도구(7)를 통해 PLC(8A)로 로딩된다.
구성 다운로드 배열들: CDA들은 실세계 입력, 출력 및 비트 배열에 저장된 내부 변수들을 포함하는 2 차원 2배 정수 배열 "DNT'S"이다. CDA들은 메인 비트 배열의 입력 또는 출력 또는 내부 비트의 상태를 조사하는 기준 위치를 사용하고, 논리를 실행하도록 상태 로우 "0"과 하이 "1"을 사용한다. 구성 다운로드 배열들은 2 차원이지만, 소정의 결과를 판단하도록 실행되어야만 하는 논리에 따르는 가변 길이를 갖는다. CDA의 설계는 1차원 지수와 2 차원 지수를 갖는 2 차원 DINT 배열이다. 1차원 지수는 For/Next 루프 명령에서의 지수로서 데이터 집중기 논리에 사용되고, 2 차원 지수는 메인 비트 배열로부터의 입력 또는 출력 또는 내부 비트의 기준 위치를 포함한다. 1 차원은 "지수"로서 참조되고, 2 차원은 계수로서 알려지게 된다.
Figure pat00001
Temp0: Temp0은 다운로드 배열 내의 계수 0을 참조하는 데이터 집중기 PLC(8) 논리에 사용된 위치적 변수명이다. Temp#'들은 임의의 CDA 들에 대해 0에서 150까지 배치된다. CDA 예들의 Temp 로우는 논리에 사용된 각 컬럼 또는 계수에 대해 Temp#를 갖는다. 계수 0.....150은 실세게 입력 또는 출력의 위치를 포함한다.
선택 않음:은 구성 도구가 논리 내의 계수가 선택되지 않거나 필요치 않거나 사용되지 않는 계수에 저장하는 MA. 비트 배열내의 기준 위치이다. 계수 기준 위치가 0인 경우, MA. 비트 배열내의 위치 0에서의 상태는 항상 0이다. 계수가 1이면, MA. 비트 배열내의 위치 1에서의 상태는 항상 1이다. 7900의 계수 값은 시험 되지 않은 "트라시(trash) 출력"의 기준 위치이다. 논리가 각 타입의 CDA 마다 다르므로, 선택되지 않은 로우는 "선택않음" 옵션에 사용되어야 하는 계수 값을 나타낸다. CDA에의 0 또는 1 또는 7900의 배치는 구성 도구 소프트웨어에 의해 결정된다.
유사한 라인들을 따라 SCADA 애플리케이션 소프트웨어(11)는 또한 SCADA 애플리케이션의 구성 데이터에 있는 사전 정의된 데이터베이스 테이블들을 이용한다. SCADA 애플리케이션 소프트웨어(11) 및 구성 도구 애플리케이션 소프트웨어 및 구성 데이터베이스(4)가 개인용 컴퓨터(9)(도시 않음)에 상주하므로, SCADA 애플리케이션(11)은 데이터베이스(4)를 직접적으로 액세스하여 처리 동작을 보기 위한 오브젝트들 및 애니메이션을 생성한다. 다운로드 도구는 SCADA 태그 데이터베이스를 갱신하는데만 필요하다.
SCADA 애플리케이션(11)은 링크된 일련의 가시 화면들 중심에 놓여 지고, 최대 수의 오브젝트들로 사전 점유된다. SCADA 상의 오브젝트들은 구성 도구 소프트웨어가 그들을 애니메이트함과 무관하게 오프 상태에 있다. 오브젝트의 동작 및 오브젝트 태그의 생성은 구성 도구 데이터베이스(4)로부터 유도된다. 링크 화면이 열어질 때마다, SCADA 애플리케이션 소프트웨어(11)는 구성 데이터베이스(4)로부터 애니메이션 데이터를 모아서 컴퓨터 모니터(도시 않음)의 화면상에서 오브젝트들을 활성화시킨다. SCADA 태그는 PLC(8)에 있는 I/O 지점들에 대한 한 세트의 어드레스들이다. SCADA 소프트웨어는 PLC와 소통하고, SCADA 태그의 상태를 판단하는데 RSLinx 또는 다른 통신 OPC 구동기들을 이용한다. 이어서 태그의 상태에 기반하여 애니메이션이 발생한다. 예를 들어, 유저가 밸브 박스의 누설 i/o 지점을 정의한 경우이다. 밸브 박스가 발생해야 하는 화면의 위치에 기반하여 구성 데이터베이스를 이용하는 SCADA 애플리케이션은 i/o 지점 어드레스를 포함하는 태그를 생성하고, 밸브 박스 누설 지점에 대한 SCADA 오브젝트를 애니메이트하도록 이 태그를 할당하고, 태그의 상태(온 또는 오프)에 대해 RSLinx와 소통하여 그에 따라 애니메이트한다. 이는 화면과 관련된 모든 오브젝트들에 대해 실행된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 구성형 제어 시스템에 의해 유저는 소프트웨어를 변경하기 위한 프로그래머를 필요로 하지 않고 처리 시스템을 용이하게 구성하고 변경할 수 있다. CCS에 의해 유저는 관련 제조 프로세스 시스템내의 오브젝트들을 용이하게 추가, 삭제, 리네임 그리고 보기 및 생성을 할 수 있다.
지금까지 본 발명을 특정 실시예들을 참고로 기술하였지만 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 당업자라면 이하의 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈하지 않는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지로 변형 및 수정실시할 수 있을 것이다.
1: CMS 서버
2: 구성 도구
3: 전개 도구
4: 구성 데이터베이스
5: SCADA 구성 데이터베이스
7: 다운로드 애플리케이션
9: PLC 애플리케이션
10: PLC 데이터 배열
11: SCADA 애플리케이션

Claims (1)

  1. 프로그래밍 도구를 사용하지 않고 관련 처리 시스템을 신속하게 구성 또는 재구성하는 능력을 유저에게 제공하기 위한, 제조 처리 시스템용 구성형 제어 시스템(configurable control system;CCS)에 있어서,
    유저로 하여금 관련 처리 시스템에 대한 물리적, 논리적 그리고 제어 구성을 신속하게 정의하게 하는 구성 도구 수단; 및
    상기 관련 처리 시스템에 대하여 상기 물리적, 논리적 그리고 제어 구성을 전개(deploy)시키고, 임의의 소정 시간에 처리 시스템 구성에 대한 변경을 전개시키는 감독 제어 및 데이터 획득(supervisory control and data acquisition;SCADA) 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성형 제어 시스템.
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