KR20150124097A - 안전 모니터링이 가능한 ｈｍｉ 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 연결되는 HMI 시스템에 관한 것으로서, 외부 장치와 통신하여 운전환경정보를 수집하는 운전정보 수집부, 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단하는 운전모드 판단부, 및 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리하는 운전제어부를 포함하여 이루어진다. PLC 등 여러 외부 장치들로부터 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 이루어지도록 조치하므로, 내부/외부적인 요인으로 인하여 타임 아웃이 발생하거나 시스템이 다운되는 현상을 사전에 방지할 수 있어 전체 시스템이 안전하게 동작할 수 있게 된다.

Description

안전 모니터링이 가능한 ＨＭＩ 시스템{Human Machine Interface System capable of Safety Monitoring }

본 발명은 HMI 시스템에 관한 것으로서, 특히 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 연결되는 HMI 시스템이 운전환경을 모니터링 하고 그 결과를 기초로 더욱 안전하게 운전할 수 있도록 해 준다.

현재 공장, 선박, 건물 등 다양한 산업분야에서 PLC(Programmable Logic Controller)가 사용되고 있으며, 이와 관련하여 사용자와의 인터페이스를 위해 HMI(Human Machine Interface) 시스템이 채용된다.

HMI 시스템에는 PLC 뿐 아니라 카메라나 미디어 장치 등 여러 외부 장치가 연결될 수 있으며, 사용자에게 시각적으로 정보를 보여 주고, 외부 장치들을 제어할 수 있도록 하여 향상된 서비스를 제공한다.

한편, PLC는 일반 가정용 제품과 달리 산업용 제어 장치이기 때문에 열악한 환경에서도 동작해야 한다.

하나의 예로서, 선박용 모니터링 시스템은 밸러스트 탱크에 해수의 정도를 가늠하여 선박의 강도, 복원력 계산, 적재 상태(Loading condition) 등을 파악하고 있으며, 냉동/냉장 컨테이너 내부의 물리적 특성을 모니터링 하기 위하여 PLC를 사용하고 있다. 이때 PLC는 온도, 습도, 진동의 강도 등 외부 환경이나 조건으로 인해 그 운전상태가 영향을 받는다.

그런데 종래에는 열악한 작업환경에서 HMI시스템과 각종 장치들이 잘 동작하고 있는지를 확인하기가 쉽지 않았다.

예컨대 내부/외부적인 환경요인으로 인하여 타임 아웃(Time Out)이나 시스템 다운 등 문제 발생의 여지가 있는지를 알기 위해 작업자가 항상 작업 현장에서 설비들을 감시해야 하는 불편함이 있었다.

또한, 장시간 동작 시 전체 HMI 시스템이 불안정해 질 수 있으므로, 제품을 오랫동안 사용하기 힘들며, 잠깐의 기계적 결함으로 인해 오류 분석 및 시스템 재 가동을 해야 하면 많은 작업 시간 및 비용이 소요된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, HMI 시스템이 모니터링 된 운전상황을 기초로 더욱 안전하게 운전할 수 있게 하여, 고장 및 사고를 미리 예방하고 작업 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 비상 상황에서의 안전 대응을 도모할 수 있도록 해 주는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템은, 적어도 PLC를 포함하는 외부 장치와 통신하여 운전환경정보를 수집하는 운전정보 수집부; 상기 운전정보 수집부를 통해 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단하는 운전모드 판단부; 및 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리하는 운전제어부를 포함하여 이루어진다.

상기 운전모드 판단부는 상기 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위를 벗어난 경우 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하거나, 또는 상기 PLC와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도에 따라 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

상기 운전제어부는 미리 지정된 우선순위에 따라 상기 외부 장치의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리할 수 있다.

상기 운전제어부는 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 경고창을 출력하여, 안전모드로 진입할 것인지에 관한 응답을 입력 받을 수 있다.

본 발명에 따르면, HMI 시스템은 PLC 등 자신과 연결된 여러 외부 장치들로부터 수집된 운전환경정보를 기초로 운전상태를 판단하고, 안전한 운전이 방해 받는 상황일 때는 안전모드에서의 운전이 이루어지도록 처리한다.

이에 따라, 내부/외부적인 요인으로 인하여 타임 아웃이 발생하거나 시스템이 다운되는 현상을 사전에 방지할 수 있으며, 전체 시스템이 안전하게 동작함으로써 산업 자동화 설비의 운용 효율을 극대화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템의 일 실시예,
도 2는 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템의 구체적인 일 실시예,
도 3은 HMI 제어부의 안전모드 운전과 관련한 동작을 설명하는 예,
도 4는 사용자에게 출력하는 경고창의 예이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하자면, 본 발명에 따른 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템(10: 이하, HMI 시스템이라 한다)은 여러 외부 장치와 연결될 수 있다.

외부 장치로는 적어도 PLC(18: Programmable Logic Controller)가 포함되며, 그 이외의 외부 장치로는 산업현장의 상황을 실시간 촬영하기 위한 영상촬영장치(19) 등이 사용될 수 있다.

HMI 시스템(10)은 필요에 따라 얼마든지 다양하게 구성될 수 있지만, 본 발명과 관련하여 운전정보 수집부(11), 운전모드 판단부(12), 및 운전제어부(13)를 포함하여 이루어진다.

운전정보 수집부(11)는 PLC(18)나 영상촬영장치(19) 등 외부 장치와 통신하여 각종 운전환경정보를 수집하는 역할을 수행한다.

운전정보 수집부(11)가 수집하는 정보는 외부 장치의 자체 정보, 외부 장치의 주변 정보, HMI 시스템의 자체 정보 등 제한이 없다.

구체적인 예를 들자면, 온도, 습도, 진동 상태, 메모리 점유율, CPU(Central Processing Unit) 상태, PLC(18)와 통신할 때 발생하는 타임 아웃(Time-Out)의 빈도 등을 들 수 있다.

운전모드 판단부(12)는 운전정보 수집부(11)를 통해 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단한다.

안전모드에서의 운전이 필요한 지를 판단하는 방법은 수집된 정보의 종류에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

하나의 예로서, 운전모드 판단부(12)는 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위 내에 있는지를 조사하고, 조사 결과 기 규정되어 있는 정상동작 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단할 수 있다.

예컨대 온도, 습도, 진동 상태, 메모리 점유율, CPU 상태 등 수집되는 각 운전환경정보에 관한 기준 값(안전한 운전이 가능하다고 규정된 범위)을 설정해 놓고, 운전정보 수집부(11)를 통해 수집된 각 정보가 그 범위를 이탈하였는지를 조사할 수 있다.

또 다른 예로서, 운전정보 수집부(11)에서 수집된 정보가 PLC(18)와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도인 경우에는 그에 대한 기준 값(예: 5회)을 설정해 놓고, 운전정보 수집부(11)에서 수집된 타임 아웃 빈도 값이 그 범위를 이탈하였는지를 조사할 수 있다.

운전제어부(13)는 운전모드 판단부(12)에서의 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리한다.

안전모드에서의 운전이란 정상 수준을 벗어난 상태에서 시스템 다운 등 치명적인 상황을 막을 수 있도록 운전하는 것을 말하며, 안전모드에서의 운전 방법은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

하나의 예로서, 미리 지정된 우선순위에 따라 HMI 시스템(10) 또는 외부 장치(18,19)의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리할 수 있다. 즉, 중요한 외부 장치의 순서 또는 중요한 PLC 모듈의 순서를 설정해 놓고, 운전상태가 정상 범위 내로 진입할 때까지 순차적으로 그 우선도가 낮은 장치의 동작을 제한할 수 있다.

또한 최소한으로 설정된 필수 장치들만을 구동하도록 하고 나머지 장치의 동작을 제한할 수도 있으며, 통신 시 타임 아웃이 발생한 PLC 모듈과 같이 이상이 발생한 장치만을 동작 중지 시킬 수도 있다.

운전제어부(13)는 운전모드 판단부(12)의 판단 결과에 따라 즉시 안전모드에서 운전되도록 처리할 수도 있고, 화면에 경고창을 출력하여 그에 대한 사용자의 응답을 받아 처리할 수도 있다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 HMI 시스템의 구체적인 일 실시예를 설명하기로 한다.

HMI 시스템(10)은 제1통신부(21)를 통해 영상촬영장치(19)로부터 실시간 영상정보를 수신하고, 제2통신부(22)를 통해 PLC(18)와 통신하며, 제3통신부(23)를 통해 영상저장장치(17)로부터 미리 기록되어 있는 영상을 수신한다.

제1통신부(21)를 통해 수신된 실시간 영상정보, 제2통신부(22)를 통해 수신된 실시간 감시/제어 데이터, 제3통신부(23)를 통해 수신된 기록 영상정보는 HMI 제어부(24)로 전달된다.

HMI 제어부(24)는 HMI 기능을 총괄적으로 제어하는 역할을 수행하며, 제1통신부(21), 제2통신부(22), 제3통신부(23)를 통해 수신된 각종 정보를 편집하여 디스플레이 장치(25)를 통해 제공한다.

예컨대 사용자의 설정에 따라 PLC(18)로부터 수신된 데이터를 시각적으로 가공하여 사용자가 파악하기 편리한 형식으로 보여 주고, 영상촬영장치(19)나 영상저장장치(17)로부터 수신된 영상정보를 보여 준다.

즉, HMI 화면에 데이터 정보와 영상을 표시하여, 사용자가 종합적으로 감시 제어할 수 있도록 해 준다.

또한 HMI 제어부(24)는 사용자의 지시에 따라 PLC(18)에 대한 감시/제어용 데이터를 제2통신부(22)를 통해 송신한다.

한편, HMI 제어부(24)는 운전정보 수집부(11), 운전모드 판단부(12), 및 운전제어부(13)의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 3을 참조하여 안전 모니터링과 관련한 HMI 제어부(24)의 동작을 설명하기로 한다.

상태 감시가 시작되면(S31), 운전정보 수집부(11)를 통해 내부/외부의 운전환경에 관한 정보를 수집하고(S32), 수집된 운전환경정보를 기초로 운전모드 판단부(12)를 통해 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판정한다(S33).

판정 결과 이상 상황이 발생하여 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단되면(S34), 운전제어부(13)를 통해 안전모드에서 운전되도록 처리하고(S35), 그렇지 않다면 정상운전 상태에서 그대로 운전되도록 처리함으로써, 상태 감시 프로세스를 종료한다(S36).

이때, 단계 S35에서 안전모드에서 운전되도록 하는 것은 위에서 설명한 바와 같이 미리 지정된 우선순위에 따라 작업량을 감소시키는 등 다양한 방식으로 처리될 수 있다.

도 4는 경고창의 예를 보인 것으로서, 단계 S34에서 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단된 경우 HMI 제어부(24)는 디스플레이 장치(25)로 경고창(40)을 출력하여 사용자에게 알려줄 수 있다.

도 4에는 PLC 통신 시 타임 아웃이 5회 발생하였다는 것을 알려 주고 있으며, 안전모드로 진입할 것인지를 문의하는 '안전모드 운전하기' 버튼(41)이 구비되어 있다. 사용자가 이 버튼(41)을 클릭하면 HMI 제어부(24)는 비로소 운전제어부(13)를 통해 안전모드로 진입한다.

상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.

10: HMI 시스템 11: 운전정보 수집부
12: 운전모드 판단부 13: 운전제어부
17: 영상저장장치 18: PLC
19: 영상촬영장치 21: 제1통신부
22: 제2통신부 23: 제3통신부
24: HMI 제어부 25: 디스플레이 장치
40: 경고창

Claims (5)

1. 적어도 PLC(Programmable Logic Controller)를 포함하는 외부 장치와 통신하여 운전환경정보를 수집하는 운전정보 수집부;
   상기 운전정보 수집부를 통해 수집된 운전환경정보를 기초로 안전모드에서의 운전이 필요한지를 판단하는 운전모드 판단부; 및
   상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 안전모드에서 운전되도록 처리하는 운전제어부를 포함하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 운전모드 판단부는 상기 외부 장치의 동작환경이 기 규정되어 있는 정상 동작 범위를 벗어난 경우 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 운전모드 판단부는 상기 PLC와의 통신 중 나타나는 타임 아웃(Time Out) 빈도에 따라 안전모드에서의 운전이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 운전제어부는 미리 지정된 우선순위에 따라 상기 외부 장치의 작업량을 감소시키는 방식으로 안전모드에서의 운전을 처리하는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 운전제어부는 상기 운전모드 판단부에서의 판단 결과에 따라 경고창을 출력하여, 안전모드로 진입할 것인지에 관한 응답을 입력 받는 것을 특징으로 하는 안전 모니터링이 가능한 HMI 시스템.

Images