KR20190043668A - Ｗｅｂ 플랫폼을 이용한 plc 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 시간과 공간의 제약 없이 WEB 플랫폼상에서 DI(Digital Input)/DO(Digital Output) 기반으로 제어 명령을 통해 공장 설비를 자동화하기 위한 PLC, 시퀀스 회로에 대한 제어를 가능케 하는 하드웨어 및 소프트웨어 통합 솔루션을 제공하도록 하기 위한 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법에 관한 것이다.

Description

ＷＥＢ 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법 {PLC AND SEQUENCE CIRCUIT CONTROL SYSTEM USING WEB PLATFORM, AND METHOD THEREOF}
본 발명은 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 시간과 공간의 제약 없이 WEB 플랫폼상에서 AI(Analog Input)/AO(Analog Output) 및 DI(Digital Input)/DO(Digital Output) 기반으로 제어 명령을 수행함을 통해 공장 설비를 자동화하기 위한 PLC, 시퀀스 회로에 대한 제어를 가능케 하는 하드웨어 및 소프트웨어 통합 솔루션을 제공하도록 하기 위한 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 네트워크를 통한 산업 관리는 일부분에 한정되어 있으며, 이에 따라 산업 시설물의 전반적인 관리가 이루어지지 못하고 있으며, 이로 인한 산업 시설물의 총괄적인 시스템 관리에 있어 인력이 낭비되고 있는 실정이다.
또한, 인력을 통한 산업 시설물의 총괄 제어가 이루어짐에 따라, 실시간 제어가 어려워 산업 시설물에 대한 이상 징후 발생을 사전에 예방하지 못하고, 그에 따라 산업 시설물 운영에 따른 재해, 불량 및 위험에 대해 즉각적인 대응이 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해, 공장이나 산업현장에서는 시설이나 장비의 모니터링하기 위해 네트워크를 통한 모니터링 시스템을 이용하고 있다. 이는 관리자가 현장에 상주해야하는 불편을 덜어주며, 중앙 제어실에서 전반적인 현장의 상황을 감시, 제어할 수 있으므로 시간적으로, 또 공간적으로 효율을 높일 수 있다. 뿐만 아니라, 사람이 접근하기 힘든 환경이나 제한된 지역을 통합하여 관리할 수 있으므로 그 중요성이 매우 증가하고 있는 추세이다.
전술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위한 선행기술로는 대한민국 공개특허 제2016-0034023호((2016.03.29.공개), “인터넷 기반의 통합 웹 모니터링 시스템”)이 개시된 바 있다.
선행기술은 센서를 통해 산업현장 내의 대상 기기의 상태를 계측하는 다수의 계측기기; 계측기기와 연결되며, 계측기기에서 계측된 데이터를 인터넷을 통해 접속한 사용자에게 제공할 수 있도록 변환하는 다수의 시리얼 게이트웨이; 및 인터넷을 통해 사용자가 시리얼 게이트웨이에 접속하여 제공받은 데이터를 출력하는 사용자 단말기를 제공하는 기술이다.
그러나 선행기술의 경우, 단순히 산업현장 내의 대상 기기에 대한 계측 데이터를 원격지에 위치한 사용자 단말기에 제공하는바, 사용자 단말기가 일방적인 계측 데이터 수신에만 국한되어 있어 공장설비의 부품반입, 설치위치, 이동현황 및 부품반출에 이상이 생기는 경우, 이를 사용자 단말기가 인지할 뿐 결국에 관리자가 수동적으로 대처할 수밖에 없다는 문제점이 있다.
그러나 선행기술의 경우, 단순히 산업현장 내의 대상 기기에 대한 계측 데이터를 원격지에 위치한 사용자 단말기에 제공하는바, 사용자 단말기가 일방적인 계측 데이터 수신에만 국한되어 있어 공장설비의 부품반입, 설치위치, 이동현황 및 부품반출에 이상이 생기는 경우, 이를 사용자 단말기가 인지할 뿐 결국에 관리자가 수동적으로 대처할 수밖에 없다는 문제점이 있다.
등록특허 10-1517395호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 언제 어디서든 공장 작업 현장을 제어할 수 있으므로 작업 효율, 품질 효율 등 생산성 향상에 크게 기여할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 넓은 작업 현장에서 제한된 인원으로 관리하는 경우 발생하는 문제점을 보완할 수 있으며 업무의 효율과 인건비 절약을 할 수 있도록 하기 위한 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 특정 상황이나 문제 발생 시 관리자가 직접 설비, 센서 위치로 이동하여 관리하는 개념이 아닌 언제 어디서든 WEB 서비스를 사용함으로써 신속하게 상황을 타개할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 수집되는 데이터를 활용한 데이터 분석을 통해 생산량, 안전 관리, 예방 보전 등 효율적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 연결된 네트워크상에 보안 솔루션을 적용함으로써 공장 내/외부적으로 데이터의 무결성을 보장할 수 있으며, 공장설비에 직접 연결되어 있기 때문에 설비에 문제 발생 시 설비 업체가 직접 방문하지 않더라도 원격에서 WPSC 접속하여 설비를 관리해 줄 수 있도록 하기 위한 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템은, 공장 서버 관리자가 운영하는 중앙 관제 서버(100); 공장 외에 클라우드 웹하드 파일 및 폴더 아키텍처에 의한 WEB 홈페이지로 구성되는 클라우드 서버(200); 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300; WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어를 수행하는 WPSC(Web platform type PLC and Sequence Controller, 400); 공장 설비 자동화 시스템을 구축하기 위해 복수의 공장 설비를 제어하고 구동하는 PLC(Programmable Logic Controller)(500); PLC(500) 내부에 일 구성요소로 구비되거나 별도로 형성되며, 롬에 저장된 시스템 오퍼레이션 프로그램에 따라 공장 설비 자동화 시스템에 있어서 시퀀스 출력을 통해 각 공장 설비들 간의 시퀀스 제어를 수행하는 시퀀스 회로(600), 스마트 디바이스(700); 를 포함하는 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템에 있어서, WPSC(400)는, 센서 컨트롤러(300)를 통해 수집된 센서 데이터를 저장 및 관리하며, 수집된 센서 데이터 기반으로, 시간과 공간의 제약 없이 WEB 플랫폼상에서 DI/DO(Digital Input/Digital Output) 및 AI(Analog Input),AO(Analog Output) 기반 명령을 내려 PLC(500)에 대한 PLC 제어, 그리고 시퀀스 회로(600)에 대한 시퀀스 제어를 제공하며, PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 관리자 명령을 전송하기 위해 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로부터 반응형 WEB 페이지(Responsive Web page)를 제공받아서 구동되는 것을 특징으로 한다.
이때, WPSC(400)는, AI/AO 및 DI/DO 모듈(420), 마이크로 컨트롤러(430), 외부 통신 모듈(440), 디스플레이 패널(450), 터치 패널(460), 저장부(470)에 대한 제어를 수행하기 위해 소프트웨어 구성요소를 구비하는 중앙제어부(410); 마이크로 컨트롤러(430)에 의해 산업현장에서 발생하는 복수의 센서 데이터들의 수집이 완료된 뒤, 중앙제어부(410)에 의한 미리 설정된 운영 매뉴얼이나 작업자의 직관을 통한 터치 패널(460) 상으로의 입력 방식을 통해 센서 데이터의 분석에 따른 정형화된 PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 제어를 위한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 담당하며, 입출력을 수행하는 복수의 포트를 구비하는 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420); 및 중앙제어부(410)에 의한 센서 데이터 분석과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에 의한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 수행하기 위한 사전 과정으로 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300)로부터 센서 데이터를 수집하는 역할을 수행하여 중앙제어부(410)과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)의 연동 작업이 수행될 수 있도록 하는 마이크로 컨트롤러(430); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 중앙제어부(410)의 소프트웨어 구성은, WPSC(400)의 중앙제어부(410)에 대해서 WEB 플랫폼 환경 및 반응형 WEB 웹페이지 환경을 구동케 하는 WAS 프로그램 모듈(400a); 및 수집 프로그램 모듈(400f)에 의해 수집되는 모든 데이터에 대해서 저장부(470)에 1차로 저장하며, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 데이터를 동기화하는 경우 WPSC(400)에 내장되어 있는 보안 솔루션을 활용하여 암호화된 데이터를 송/수신하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어하는 DB 동기화 프로그램 모듈(400b); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법은, 언제 어디서든 공장 작업 현장을 제어할 수 있으므로 작업 효율, 품질 효율 등 생산성 향상에 크게 기여할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 넓은 작업 현장에서 제한된 인원으로 관리하는 경우 발생하는 문제점을 보완할 수 있으며 업무의 효율과 인건비 절약을 할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법은, 특정 상황이나 문제 발생시 관리자가 직접 설비, 센서 위치로 이동하여 관리하는 개념이 아닌 언제 어디서든 WEB 서비스를 사용함으로써 신속하게 상황을 타개할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 수집되는 데이터를 활용한 데이터 분석을 통해 생산량, 안전 관리, 예방 보전 등 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템, 그 방법은, 연결된 네트워크상에 보안 솔루션을 적용함으로써 공장 내/외부적으로 데이터의 무결성을 보장할 수 있으며, 공장설비에 직접 연결되어 있기 때문에 설비에 문제 발생시 설비 업체가 직접 방문하지 않더라도 원격에서 WPSC 접속하여 설비를 관리해 줄 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템의 구동 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템 중 WPSC(400)의 하드웨어 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템 중 WPSC(400)의 소프트웨어 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템의 구동 관계를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템은 공장 내 서버에 해당하는 공장 서버 관리자가 운영하는 중앙 관제 서버(100) 외에, 공장 외에 클라우드 웹하드 파일 및 폴더 아키텍처에 의한 WEB 홈페이지로 구성되는 클라우드 서버(200), 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300), WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어를 수행하는 WPSC(Web platform type PLC and Sequence Controller, 400), PLC(Programmable Logic Controller)(500), 시퀀스 회로(600), 스마트 디바이스(700), 네트워크(800)를 포함할 수 있다. 여기서 PLC(500)는 공장 설비 자동화 시스템을 구축하기 위해 다수의 공장 설비를 제어하고 구동하며, 내부에 불리안(Boolean) 로직 형태의 래더 다이어그램(Ladder Diagram) 정보를 제어 프로그램으로서 저장하고 있을 수 있다.
이러한 PLC(500)는 공장 설비 자동화 시스템에서 공장 설비들을 PLC 출력신호에 따라 구동되며, 구동 중 또는 구동 후의 공정 상황은 다수의 센서에 해당하는 센서 집합(300g)에 의해 파악되고, PLC 입력신호로 WPSC(400)에 제공될 수 있다. 한편, 시퀀스 회로(600)는 PLC(500) 내부에 일 구성요소로 구비되거나 별도로 형성됨으로써, 롬에 저장된 시스템 오퍼레이션 프로그램에 따라 공장 설비 자동화 시스템에 있어서 시퀀스 출력을 통해 각 공장 설비들 간의 시퀀스 제어를 수행할 수 있다.
이러한 구성을 통해 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템에서 WPSC(400)는 센서 컨트롤러(300)를 통해 수집된 센서 데이터를 저장 및 관리하며, 수집된 센서 데이터 기반으로, 시간과 공간의 제약 없이 WEB 플랫폼상에서 AI/AO(Analog Input/Analog Output) 및 DI/DO(Digital Input/Digital Output) 기반 명령을 내려 PLC(500)에 대한 PLC 제어, 시퀀스 회로(600)에 대한 시퀀스 제어를 위한 통합 솔루션을 제공함으로써, 제어시 운영 매뉴얼이나 작업자의 직관을 통한 방식에 의해 산업현장에서 발생하는 다양한 센서 데이터들을 수집 저장 분석하여 제어 및 운영에 있어 최적의 운영 환경을 가능케 한다.
즉, WPSC(400)는 표준화된 WEB 플랫폼을 사용함으로써, 시간과 공간의 제약에서 PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 자유롭게 다양한 명령을 내릴 수 있으며, 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)를 활용하여 반응형 WEB 페이지(Responsive Web page)를 제공받음으로써, PC, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 스마트 디바이스(700)에서 동일한 기능과 사용자 환경을 제공한다. 또한, 스마트 디바이스(700)는 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)에서 제공하는 반응형 WEB 페이지를 디스플레이 종류에 따라 화면의 크기가 자동으로 최적화되도록 조절되도록 할 수 있다.
보다 구체적으로, WPSC(400)의 주요 기능으로는 WPSC(400)가 구비된 공장 작업 현장 또는 원격지에서 스마트 디바이스(700)를 통한 WEB 플랫폼으로 관리자 명령을 받거나, 관리자에 의해 설정된 수치에 따라 자동으로 PLC(500)나 시퀀스 회로(600)를 제어한다. 또한, WPSC(400)는 아날로그 입출력(AI/AO) 및 디지털 입출력(DI/DO) 외에 자체 내장된 통신 드라이버를 통해 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 통신하여 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)에 직접 값을 입력하거나 출력하는 기능이 있으며, 다양한 센서들에 해당하는 센서 집합(300g)으로부터 센서 컨트롤러(300)를 통해 공장설비의 온도, 습도, 대기질, 진동, 소음, 에너지 사용량 등의 데이터를 수집할 수 있다.
이에 따라, WPSC(400)는 수집된 센서 데이터들에 대해서 저장과 분석을 통해 사용자에게 유용한 정보를 디스플레이함과 동시에 자동제어를 위한 피드백을 제공할 수 있다. WPSC(400)는 센서로부터 수집된 센서 데이터, PLC 및 시퀀스 회로 작동 상태 정보를 포함하는 PLC/시퀀스 회로 데이터, PLC(500) 또는 시퀀스 회로(600)와 연결된 포트의 아날로그 및 디지털 입력, 아날로그 및 디지털 출력 상태 정보를 포함하는 AI/DI 데이터 및 DI/DO 데이터 등을 통해서 관리자가 즉시 확인하고 조치하여야 할 사항들에 대해서는 문자, PUSH 알람 등 다양한 방법을 통해 자체적인 출력 또는 담당자의 스마트 디바이스(700)로 자동으로 경고 메시지를 송신할 수 있다.
도 3은 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템 중 WPSC(400)의 하드웨어 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 1의 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템 중 WPSC(400)의 소프트웨어 구성요소를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, WPSC(400)는 하드웨어 구성요소로 중앙제어부(410), AI/AO 및 DI/DO 모듈(420), 마이크로 컨트롤러(430), 외부 통신 모듈(440), 디스플레이 패널(450), 터치 패널(460), 저장부(470)를 포함할 수 있다.
중앙제어부(410)는 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420), 마이크로 컨트롤러(430), 외부 통신 모듈(440), 디스플레이 패널(450), 터치 패널(460), 저장부(470)에 대한 전반적인 제어를 수행하며 후술하는 도 4의 소프트웨어 구성요소를 구비할 수 있다.
AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)은 마이크로 컨트롤러(430)에 의해 산업현장에서 발생하는 다양한 센서 데이터들의 수집이 완료된 뒤, 중앙제어부(410)에 의한 미리 설정된 운영 매뉴얼이나 작업자의 직관을 통한 터치 패널(460) 상으로의 입력 방식을 통해 센서 데이터의 분석에 따른 정형화된 PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 제어를 위한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 담당하며, 이를 위한 복수의 포트를 구비할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(430)는 중앙제어부(410)에 의한 센서 데이터 분석과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에 의한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 수행하기 위한 사전 과정으로 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300)로부터 센서 데이터를 수집하는 역할을 수행함으로써, 중앙제어부(410)과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)의 연동 작업이 수행될 수 있도록 한다.
외부 통신 모듈(440)은 네트워크(800)를 통해 센서 컨트롤러(300), 중앙 관제 서버(100), 클라우드 서버(200), 스마트 디바이스(700)와 데이터 송수신을 수행한다. 여기서 네트워크(800)는 근거리 또는 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(800)가 무선 망인 경우 3G 통신망, LTE 통신망을 포함하는 이동통신망 또는 WiFi, Zigbee, Bluetooth 기반의 근거리 무선 통신망 등일 수 있으며, 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(800)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, LTE망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(800)는 중앙 관제 서버(100), 클라우드 서버(200), 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300), WPSC(400), 그리고 스마트 디바이스(700), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
그 밖에 부가 구성요소로 직관적인 휴먼-머신 인터페이스(Human Machine Interface, 'HMI')을 위한 LCD 기반 디스플레이 패널(450)과 이와 일체 또는 별도로 형성되어 입력 장치로 사용되는 터치 패널(460)을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하면, WPSC(400)는 소프트웨어 구성요소(400s)로 WAS 모듈(Web Application Server program module, 400a), DB 동기화 프로그램 모듈(400b), WEB 서비스 프로그램 모듈(400c), 제어 미들웨어 모듈(400d), 관리 프로그램 모듈(400e), 수집 프로그램 모듈(400f) 및 보안 프로그램 모듈(400g)을 구비할 수 있다.
먼저, WAS 프로그램 모듈(400a)은 WPSC(400)의 중앙제어부(410)에 대해서 WEB 플랫폼 환경 및 반응형 WEB 웹페이지 환경을 구동케 한다.
DB 동기화 프로그램 모듈(400b)은 수집 프로그램 모듈(400f)에 의해 수집되는 모든 데이터에 대해서 저장부(470)에 1차로 저장하며, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 데이터를 동기화하는 경우 WPSC(400)에 내장되어 있는 보안 솔루션을 활용하여 암호화된 데이터를 송/수신하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어할 수 있다.
여기서, DB라 함은, 각각의 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 데이터베이스에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)을 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 데이터베이스의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 데이터베이스에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.
WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)은 WEB 플랫폼을 기반으로 공장 작업 현장에서 터치 패널(460)을 이용해 관리자 명령을 입력받아 제어 미들웨어 모듈(400d)로 전달하거나, 원격지에서 네트워크(800)와 연결된 스마트 디바이스(700)를 통한 WEB 플랫폼으로 관리자 명령을 받도록 외부 통신 모듈(440)을 제어한 뒤 제어 미들웨어 모듈(400d)로 전달할 수 있다.
한편, WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)은 사용자에 의한 데이터 조회 서비스 요청에 따라 데이터 조회 서비스를 제공할 수 있으며, 데이터 조회 서비스를 위한 WEB 서비스 보안을 위해 SSL(Secure Socket Layer)를 활용할 수 있다.
제어 미들웨어 모듈(400d)은 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)에 의해 수신된 관리자 명령과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에 의한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 연결 구동한다.
보다 구체적으로, 제어 미들웨어 모듈(400d)은 WEB 플랫폼을 기반으로 공장 작업 현장에서 터치 패널(460)을 이용한 관리자 명령이 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)로부터 전달된 경우, 관리자 명령에 따라 PLC(500)나 시퀀스 회로(600)를 제어하도록 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 제어할 수 있다. 또한, 제어 미들웨어 모듈(400d)은 원격지에서 네트워크(800)와 연결된 스마트 디바이스(700)를 통한 WEB 플랫폼으로 관리자 명령이 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)로부터 전달된 경우에도, 관리자 명령에 따라 PLC(500)나 시퀀스 회로(600)를 제어하도록 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 제어할 수 있다.
관리 프로그램 모듈(400e)은 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 통신을 위한 통신 드라이버를 제공하며, PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 WPSC(400)를 연결하고 수집을 원하는 PLC 주소 및/또는 시퀀스 회로 주소를 지정하도록 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 제어한다. 관리 프로그램 모듈(400e)은 지정한 PLC 주소 및/또는 시퀀스 회로 주소를 주기적으로 수집하여 저장부(470)에 1차로 저장하고, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 전송하여 저장하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어할 수 있다.
수집 프로그램 모듈(400f)은 센서 컨트롤러(300)로부터 각종 센서에서 수집된 센서 데이터를 수신하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어하며, 수집된 센서 데이터를 주기적으로 수집하여 저장부(470)에 1차로 저장하고, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 전송하여 저장하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어할 수 있다.
또한, 수집 프로그램 모듈(400f)은 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에서 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 연결된 포트의 아날로그 및 디지털 입력, 아날로그 디지털 출력 상태를 RS-232/485 또는 TCP/IP 통신을 통하여 데이터 수집한 뒤, 저장부(470)에 1차로 저장하고, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 전송하여 저장하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어할 수 있다.
보안 프로그램 모듈(400g)은 외부 통신 모듈(440)을 이용한 통신 및 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 이용한 데이터에 대한 보안을 수행한다.
보다 구체적으로, 보안 프로그램 모듈(400g)은 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)에 의해서 데이터 조회 서비스 요청에 따라 데이터 조회 서비스를 제공시, WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)에 대해서 데이터 조회 서비스를 위한 WEB 서비스 보안을 위해 SSL(Secure Socket Layer)를 활용하여 모든 송수신 데이터를 암호화하여 제공할 수 있다. 이에 따라, WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)은 보안 프로그램 모듈(400g)에서 제공한 SSL 통신을 사용함으로써 데이터의 도청, 변조, 위장 들을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 방법은 데이터 수집 단계(S110), 데이터 조회 및 분석 단계(S120), 제어 단계(S130)로 이루어질 수 있다, 여기서 제어 단계(S130)는 데이터 수집 단계(S110) 및 데이터 조회 및 분석 단계(S120)의 수행 이후에 자동제어 방식으로 수행되거나, 데이터 수집 단계(S110) 이후, 데이터 조회 및 분석 단계(S120)와 함께 수동제어 방식으로 수행될 수 있다.
이하에서는 각 단계에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
[데이터 수집 단계(S110)]
WPSC(400)의 데이터 수집은 크게 센서 데이터, PLC/시퀀스 회로 데이터, DI/DO 데이터일 수 있다. 첫 번째로, WPSC(400)는 각종 센서에서 수집된 센서 데이터가 센서 컨트롤러(300)로 전송되면 센서 데이터를 센서 컨트롤러(300)로부터 유선/ 무선통신(Zigbee, Bluetooth, WiFi 등)을 통해 수신한 뒤, PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)에 직접 전송하여 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)에서 센서 데이터를 직접 사용하도록 하거나, 내장되어 있는 저장부(470)에 1차로 저장하고 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 센서 데이터를 제공할 수 있다.
두 번째로, WPSC(400)는 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 데이터 세션을 연결하고 수집을 원하는 PLC 주소 및/또는 시퀀스 회로 주소를 관리 프로그램 모듈(400e)을 활용해서 지정한 뒤, 지정된 PLC 주소를 PLC/시퀀스 회로 데이터로 주기적으로 수집하여 저장부(470)에 1차로 저장하고 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 센서 데이터를 제공할 수 있다.
세 번째로, WPSC(400)는 수집 프로그램 모듈(400f)로의 요청에 의해 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에서 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)와 연결된 포트의 아날로그 및 디지털 입력, 아날로그 및 디지털 출력 상태를 RS-232/485 또는 TCP/IP 통신을 통하여 수집된 AI/DO 및 DI/DO 데이터를 수집한 뒤, 저장부(470)에 1차로 저장하고 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 센서 데이터를 제공할 수 있다.
한편, 상술한 센서 데이터, PLC/시퀀스 회로 데이터, DI/DO 데이터 모두는 1차로 WPSC(400)의 저장부(470)에 저장된 뒤, 2차로 WPSC(400)와 네트워크(800)로 연결된 공장 내의 중앙 관제 서버(100) 또는 공장 외의 클라우드 서버(200)로의 데이터 동기화가 진행될 수 있다.
여기서, 데이터 동기화는 실시간으로 이루어지며, 네트워크(800) 이상, WPSC(400)를 포함하는 디바이스 이상 등 예측할 수 없는 장애가 발생하더라도 장애가 복구되는 즉시 1차 저장된 데이터를 토대로 데이터 동기화를 실행하며 데이터의 누락이 없도록 할 수 있다.
[데이터 조회 및 분석 단계(S120)]
데이터 조회시, WPSC(400)는 1차 데이터의 수집 장소로 제공한 저장부(470)에 저장된 데이터를 기반으로 한 WEB 서비스를 제공하기 위한 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)에 대한 제어를 통해 수집된 데이터에 대한 조회 및 분석을 수행할 수 있다. 그리고 WPSC(400)는 센서 데이터, PLC/시퀀스 회로 데이터 및 AI/DO 데이터, DI/DO 데이터에 대한 데이터 조회 및 분석, 또는 자체적인 분석 결과 센서 데이터, PLC/시퀀스 회로 데이터 및 AI/DO 데이터, DI/DO 데이터 중 적어도 하나 이상에 장애 발생하거나 발생 위험이 있는 경우, 미리 확인하고 조치할 수 있도록 알람 메시지를 자체적으로 출력하거나, 네트워크(800)를 통해 스마트 디바이스(700)로 전송할 수 있다.
여기서 WPSC(400)는 PLC(500) 및/또는 시퀀스 회로(600)에 의해 자동 제어되는 공장 설비 각각에 대한 실시간 영상 데이터, 온도/습도 데이터, 조도센서 데이터, CO2센서 데이터 및 유해물질 데이터를 센서 데이터로 수집할 수 있으며, 각 센서 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 모니터링할 수 있다. 이에 따라, WPSC(400)는 공장 설비의 각 센서 데이터의 시계열적인 추이변화와 기준 데이터를 비교하여 기 설정된 작동 이외에 작동을 수행하는 경우 오작동 이벤트 정보를 생성할 수 있다.
한편, 모바일 단말 또는 PC 단말에 해당하는 스마트 디바이스(700)가 네트워크(800)를 통한 데이터 조회 요청시, WPSC(400)는 2차 데이터의 수집 장소로 DB 동기화 프로그램 모듈(400b)을 통해 동기화시킨 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)에 대한 요청을 통해 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)를 통해 동기화된 데이터를 기반으로 작업 현장에서 발생된 다양한 데이터들을 반응형 WEB 페이지(Responsive Web page) 플랫폼으로 제공하도록 제어할 수 있다.
즉, 1차 데이터의 수집 장소를 기반으로 하거나 2차 데이터의 수집 장소를 기반으로 한 경우 모두 네트워크(800)가 연결되어 있는 PC/모바일 환경에서 확인 가능하지만 1차 데이터 수집 장소를 기반으로 한 경우는 1 : 1로 연결된 PLC 또는 시퀀스 회로, 센서 등의 데이터를 확인할 수 있지만, 2차 데이터 수집 장소를 기반으로 한 경우 공장 작업 현장에 설치되어 있는 WPSC(400)가 복수인 경우 모든 WPSC(400)의 종합 데이터를 확인 가능하여, 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)에 의한 복수 단위의 데이터에 대한 조회 및 분석이 추가로 수행됨으로써, 데이터의 신뢰성과 정확성을 높이는 추가적인 효과가 있다.
[제어 단계(S130)]
제어 방식으로는 자동제어, 수동제어 두 가지 방식이 있다. 자동제어는 관리자가 자주 발생하는 상황이나 제어가 필요한 상황을 예상할 수 있는 부분을 WEB 서비스를 통하여 WPSC(400) 상에 설정을 해둔다. 추후에 특정 상황이 발생했다면 설정된 값이 WPSC(400) 상의 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 통해 제어하는 방식이다. 수동 제어는 관리자가 WEB 서비스를 통하여 데이터를 조회 및 분석하는 중에 제어가 필요하면 WEB 서비스를 통하여 확인 즉시 제어하는 방식이다.
즉, WPSC(400)에서 제어의 경우 WPSC(400)에 장착된 터치 패널(460)을 통해 각 센서 데이터, PLC/시퀀스 회로 데이터, DI/DO 데이터별로 자동 제어 수치를 설정하거나 데이터를 조회하여 제어가 필요한 상황이라면 수동으로 제어를 할 수 있다.
한편, 모바일 단말 또는 PC 단말에 해당하는 스마트 디바이스(700)에서의 제어의 경우, 다양한 기기에 해당할 수 있는 스마트 디바이스(700)는 네트워크(800)를 통해 반응형 WEB 페이지를 제공받은 뒤, 원격지에서 WPSC(400), 중앙 관제 서버(100) 외에, 클라우드 서버(200)에 접속하여 자동 제어 수치를 설정하거나, 데이터를 조회하여 제어가 필요한 상황이라면 수동으로 제어를 할 수 있다.
WPSC(400) 및 스마트 디바이스(700)에 의한 제어 모두에 있어서 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)을 통해 디지털 출력 포트에 연결된 설비들인 PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에게 제어 신호를 전송한다. 자동 제어는 설정된 자동 제어 수치를 기준으로 하여 WPSC(400)에 연결된 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)의 디지털 출력 포트를 제어한다. 수동 제어는 관리자가 직접 WEB 서비스의 화면을 통해 필요의 경우 화면에 표시된 컴포넌트를 선택하여 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)의 디지털 출력 포트를 제어한다.
데이터 수집 단계(S110)에서 제공되는 보안 방식에 대해서 살펴본다.
한편, 본 발명에서 WPSC(400)에서 사용되는 보안 방식에 있어서, 센서 데이터 수집의 경우, WPSC(400)는 센서 데이터를 수집시 보안 프로그램 모듈(400g)을 사용하여 송수신시 암호화를 수행한다. 이러한 보안 인증 기능으로 불법 복제를 차단하고 위조를 방지하며 모든 네트워크 부분에 암호화하여 무결성을 보장한다.
또한, PLC/시퀀스 회로 데이터 수집의 경우에도 WPSC(400)는 보안 프로그램 모듈(400g)을 사용함으로써 PLC/시퀀스 회로 데이터를 송수신할 때 암호화한다. 보안 인증 기능으로 불법 복제를 차단하고 위조를 방지하여 모든 네트워크 부분에 암호화하여 무결성을 보장한다.
그리고, WPSC(400)에서 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로의 데이터 동기화의 경우 센서 데이터 및 PLC/시퀀스 회로 데이터는 1차로 저장부(470)에 저장되며, 2차로 동기화되므로, WPSC(400)에 내장되어 있는 DB 동기화 프로그램 모듈(400b)에서 보안 프로그램 모듈(400g)의 보안 솔루션을 활용하여 암호화된 데이터를 송/수신한다. 한편, DB 서버에 해당하는 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)에서도 동일한 보안 프로그램 모듈(400g)에서 제공하는 보안 솔루션을 활용하여 암호화된 데이터를 복호화하여 데이터를 저장할 수 있다.
다음으로, 데이터 조회 및 분석 단계(S120)에서 제공되는 보안 방식에 대해서 살펴본다. 즉, 데이터를 조회하는 데이터 조회 및 분석 단계(S120)에서 WPSC(400)의 WEB 서비스 프로그램 모듈(400c)은 보안 프로그램 모듈(400g)에서 제공하는 SSL(Secure Socket Layer)를 활용하여 모든 송수신 데이터를 암호화하여 제공한다. 이에 따라 SSL 통신을 사용함으로써 데이터의 도청, 변조, 위장 들을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 중앙 관제 서버
200 : 클라우드 서버
300 : 센서 컨트롤러
400 : WPSC
410 : 중앙제어부
420 : AI/AO 및 DI/DO 모듈
430 : 마이크로 컨트롤러
440 : 외부 통신 모듈
450 : 디스플레이 패널
460 : 터치 패널
470 : 저장부
500 : PLC
600 : 시퀀스 회로
700 : 스마트 디바이스
800 : 네트워크

Claims (3)

  1. 공장 서버 관리자가 운영하는 중앙 관제 서버(100); 공장 외에 클라우드 웹하드 파일 및 폴더 아키텍처에 의한 WEB 홈페이지로 구성되는 클라우드 서버(200); 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300; WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어를 수행하는 WPSC(Web platform type PLC and Sequence Controller, 400); 공장 설비 자동화 시스템을 구축하기 위해 복수의 공장 설비를 제어하고 구동하는 PLC(Programmable Logic Controller)(500); PLC(500) 내부에 일 구성요소로 구비되거나 별도로 형성되며, 롬에 저장된 시스템 오퍼레이션 프로그램에 따라 공장 설비 자동화 시스템에 있어서 시퀀스 출력을 통해 각 공장 설비들 간의 시퀀스 제어를 수행하는 시퀀스 회로(600), 스마트 디바이스(700); 를 포함하는 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템에 있어서,
    WPSC(400)는, 센서 컨트롤러(300)를 통해 수집된 센서 데이터를 저장 및 관리하며, 수집된 센서 데이터 기반으로, 시간과 공간의 제약 없이 WEB 플랫폼상에서 DI/DO(Digital Input/Digital Output) 기반 명령을 내려 PLC(500)에 대한 PLC 제어, 그리고 시퀀스 회로(600)에 대한 시퀀스 제어를 제공하며, PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 관리자 명령을 전송하기 위해 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로부터 반응형 WEB 페이지(Responsive Web page)를 제공받아서 구동되는 것을 특징으로 하는 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, WPSC(400)는,
    AI/AO 및 DI/DO 모듈(420), 마이크로 컨트롤러(430), 외부 통신 모듈(440), 디스플레이 패널(450), 터치 패널(460), 저장부(470)에 대한 제어를 수행하기 위해 소프트웨어 구성요소를 구비하는 중앙제어부(410);
    마이크로 컨트롤러(430)에 의해 산업현장에서 발생하는 복수의 센서 데이터들의 수집이 완료된 뒤, 중앙제어부(410)에 의한 미리 설정된 운영 매뉴얼이나 작업자의 직관을 통한 터치 패널(460) 상으로의 입력 방식을 통해 센서 데이터의 분석에 따른 정형화된 PLC(500) 및 시퀀스 회로(600)에 대한 제어를 위한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 담당하며, 입출력을 수행하는 복수의 포트를 구비하는 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420);
    중앙제어부(410)에 의한 센서 데이터 분석과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)에 의한 아날로그 입출력 및 디지털 입출력을 수행하기 위한 사전 과정으로 센서 집합(300g)을 관리하는 센서 컨트롤러(300)로부터 센서 데이터를 수집하는 역할을 수행하여 중앙제어부(410)과 AI/AO 및 DI/DO 모듈(420)의 연동 작업이 수행될 수 있도록 하는 마이크로 컨트롤러(430); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 중앙제어부(410)의 소프트웨어 구성은,
    WPSC(400)의 중앙제어부(410)에 대해서 WEB 플랫폼 환경 및 반응형 WEB 웹페이지 환경을 구동케 하는 WAS 프로그램 모듈(400a); 및
    수집 프로그램 모듈(400f)에 의해 수집되는 모든 데이터에 대해서 저장부(470)에 1차로 저장하며, 2차로 중앙 관제 서버(100) 및 클라우드 서버(200)로 데이터를 동기화하는 경우 WPSC(400)에 내장되어 있는 보안 솔루션을 활용하여 암호화된 데이터를 송/수신하도록 외부 통신 모듈(440)을 제어하는 DB 동기화 프로그램 모듈(400b); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 WEB 플랫폼을 이용한 PLC 및 시퀀스 회로 제어 시스템.
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