KR20210099882A - 지능형 공장 운영 시스템 및 방법 - Google Patents

지능형 공장 운영 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지능형 공장 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로, 프로그램을 수행하여 직렬통신라인을 통해 기기들을 제어하는 PLC와, 상위 통신망을 통해 상기 PLC와 통신하며, PLC 프로그램을 작성하고 수정하는 제어기와, 상기 직렬통신라인에 폴링된 데이터들을 수집하여 저장함과 아울러 상기 상위 통신망을 통해 송신하는 데이터 수집부와, 상기 상위 통신망을 통해 상기 데이터 수집부의 데이터를 수신하여 저장하는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 학습하고, 학습결과로 분석하는 인공지능 분석부를 포함할 수 있다.

Description

지능형 공장 운영 시스템 및 방법{Operating system and method for smart factory}
본 발명은 지능형 공장 운영 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 빅데이터 기반 인공지능을 이용하여 지능형 공장을 운영할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 도입되고 있는 지능형 공장(SMART FACTORY)은 4차 산업혁명에 대비하여 기기간의 유기적인 통신을 통해 생산성을 높이고 불량률을 줄일 수 있는 새로운 생산시설이다.
구체적으로, 지능형 공장은 공장내 설비와 기계에 사물인터넷 센서가 설치되어 데이터를 실시간으로 수집 및 분석되어 공장내 모든 상황이 일목요연하게 보여주고, 이를 분석하여 복적된 바에 따라 스스로 제어되는 공장을 뜻한다.
과거에는 숙련된 작업자가 원료의 색깔을 보고, 혹은 설비의 소리만 들어도 경험적으로 무엇이 문제인지 알고 손쉽게 문제를 해결할 수 있었다. 하지만 고령화에 따라 숙련공들은 점점 줄어들어 문제가 발생할 때 제대로 대응하기가 점점 어려워 지고 있는 실정이며, 제품의 라이프 사이클이 단축되고 있고, 맞춤형 대량생산으로 변화하면서 가볍고 유연한 생산 체계가 요구된다.
이러한 인력 및 시장의 변화에 맞춰 제조업 혁신을 위해 지능형 공장이 새로운 방안으로 부상하고 있다.
그러나 지능형 공장은 기존의 설비를 이용하기 어려워 구축비용이 매우 많이 소요되며, 기존의 공장 부지에 설비를 하기 위해서는 생산 중단의 장기화를 피할 수 없다는 점 등의 문제점이 있었다.
특히 PLC(Programmable Logic Controller)를 사용하는 자동화된 공장에서 지능형 공장으로 전환하기 위해서는 공장내 제조 설비를 포함하는 다양한 기기들의 상태 등을 나타내는 데이터들을 수집하고, PLC 제어의 적합성, 기기 운영의 상태등을 종합적으로 수집하고, 수집된 데이터를 분석하여 다시 기기의 제어에 활용할 필요가 있다.
그러나 종래의 자동화 공장에서는 기기간의 통신 방식이 지능형 공장의 기기간 통신 방식과는 차이가 있고, 적용하는 기기에도 차이가 있기 때문에 지능형 공장이 가지는 장점에도 불구하고 도입이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
아래에서는 종래 PLC를 이용한 자동화 공장의 구성 예를 소개한다.
도 1과 도 2는 각각 종래 자동화 공장의 블록 구성도이다.
도 1에 도시한 종래 자동화 공장의 일실시 구성은, PLC(200)와 기기(400)가 직렬통신라인(300)으로 연결되어 PLC(200)의 제어에 따라 기기(400)들이 동작 제어되며, 기기(400)의 상태 데이터를 PLC(200)에서 수집하도록 구성된다.
상기 기기(400)는 전력기기, 생산설비의 구동장치, 센서 등 다양한 장치가 될 수 있다.
제어기의 일종인 퍼스널 컴퓨터(PC, 100)는 PLC(200)의 프로그램을 작성하고, 필요에 따라 수정할 수 있으며, PLC(200)에 수신된 기기(400)들의 상태를 표시할 수 있다.
이와 같은 구성은 데이터의 수집을 통해 기기(400)의 상태를 모니터링하고, 프로그램의 작성 또는 수정을 통해 기기(400) 각각을 적당하게 제어하는 역할을 한다.
도 2에 도시한 구성예에는 도 1의 구성에 상위 통신망(500)을 더 구축하고, 상위 제어기(600)를 추가하여 좀 더 다양한 요구에 따라 기기(400)를 제어할 수 있다.
상위 제어기(600)는 생산관리시스템(MES)일 수 있으며, 상위 통신망(500)은 이더넷 통신망 등 다양한 통신망을 사용할 수 있다.
상위 제어기(600)는 기기(400)들의 제어로 생산되는 제품의 수량, 품질, 원가 등의 다양한 관리를 수행하는 시스템일 수 있으며, 생산관리 소프트웨어가 설치된 PC일 수 있다.
상기 상위 제어기(600)는 직렬통신라인(300)을 통해 PLC(200)에 수집된 기기(400)들이 상태정보를 이용하여 생산 관리 계획등과의 부합성을 판단하고, 부합하지 않을 때에는 새로운 생산 관리 계획을 수립하여 목표에 부합하는 생산성을 유지할 수 있도록 제안하는 역할을 할 수 있다.
이러한 수정된 계획은 PC(100)에서 PLC(200) 프로그램의 수정에 반영되고, PLC(200)는 수정된 프로그램에 따라 기기(400)들을 제어하게 된다.
이처럼 종래의 자동화 공장 시스템은 단순히 기기(400)의 제어와 모니터링을 수행하는 기능적인 구성을 가지며, 상위 제어기(600)를 사용한다고 하더라도 상위 제어기(600) 고유의 기능 범위 이상의 기능을 수행할 수 없는 한계가 있다.
따라서 새로운 기능의 추가나 수집된 데이터의 다양한 분석은 어렵기 때문에 기능의 추가나 분석방법에 변화를 주기 위해서는 새로운 기능의 상위 제어기를 추가하거나, 분석 툴의 추가해야 하며 이때 기존의 공장 라인을 대폭 수정해야 하는 어려움이 있었다.
즉, 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 종래 자동화 공장을 지능형 공장으로 변환하기 매우 어려운 구조이며, 지능형 공장으로의 전환에는 많은 비용과 시간이 투입되어야 하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 자동화 공장의 시스템을 유지하면서 새로운 기능의 부가가 가능하고, 데이터의 분석 기능을 확장하여 지능형 공장에 준하는 운영이 가능하도록 하는 지능형 공장 운영 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기존의 데이터의 수집 및 저장 기능을 강화하고, 빅데이터 기반의 인공지능을 도입하여 수집된 데이터의 다양한 분석과, 분석 결과에 따라 기기를 직접 제어 가능한 지능형 공장 운영 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 지능형 공장 운영 시스템은, 프로그램을 수행하여 직렬통신라인을 통해 기기들을 제어하는 PLC와, 상위 통신망을 통해 상기 PLC와 통신하며, PLC 프로그램을 작성하고 수정하는 제어기와, 상기 직렬통신라인에 폴링된 데이터들을 수집하여 저장함과 아울러 상기 상위 통신망을 통해 송신하는 데이터 수집부와, 상기 상위 통신망을 통해 상기 데이터 수집부의 데이터를 수신하여 저장하는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 학습하고, 학습결과로 분석하는 인공지능 분석부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 수집부는, 제어부와, 상기 직렬통신라인에 데이터를 폴링하거나 폴링된 데이터를 선택 수신하는 직렬 통신모듈과, 상기 직렬 통신모듈을 통해 수신된 데이터를 저장하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 상위 통신망을 통해 송신하는 상위 통신모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 수집부는, 상기 PLC에서 기기로의 제어명령이 송신된 시점을 확인하는 타이밍 검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 인공지능 분석부의 분석결과에 따라 상기 PLC를 통하지 않고 직접 기기의 제어가 필요할 때, 상기 데이터 수집부는 수신된 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령을 상기 직렬통신라인에 폴링할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 수집부의 제어부는, 상기 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍이 아닐 때, 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 데이터 수집부의 제어부는, 상기 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍일 때, 상기 제어기에 PLC의 제어명령 송신 중단을 요청하고, 제어명령 송신이 중단된 상태에서 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 지능형 공장 운영 방법은, PLC와 기기간의 직렬통신을 통해 기기를 제어하고, 상위 통신망을 통해 PLC와 통신하는 제어기에서 작성 또는 수정된 PLC 프로그램을 PLC에 로드하여 운영하는 방법에 있어서, a) 데이터 수집부에서 상기 PLC와 기기간의 송수신 데이터를 수집하는 단계와, b) 상기 a) 단계에서 수집된 데이터를 상위 통신망을 통해 송신하여 데이터 저장부에 저장하는 단계와, c) 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 인공지능 분석부에서 학습된 결과에 따라 분석 및 표시하고, 상기 PLC를 통하지 않고 기기에 대한 직접제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 c) 단계는 c-1) 상기 상위 통신망을 통해 상기 데이터 수집부에 제어명령을 송신하는 단계와, c-2) 상기 데이터 수집부에서 상기 PLC와의 통신 충돌이 발생하지 않도록 직렬통신라인에 수신된 제어명령을 폴링하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 c-2) 단계는 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍이 아닐 때, 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 c-2) 단계는 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍일 때, 상기 제어기에 PLC의 제어명령 송신 중단을 요청하고, 제어명령 송신이 중단된 상태에서 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행할 수 있다.
본 발명 지능형 공장 운영 시스템 및 방법은, PLC를 사용하는 기존의 자동화 공장의 시스템을 유지하면서 지능형 공장에 준하는 데이터의 모니터링, 분석 및 분석 결과를 활용한 기기의 직접 제어가 가능하도록 함으로써, 비용과 시간의 투입을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기존의 PLC를 이용한 자동화 공장을 지능형 공장에 준하는 수준의 모니터링, 분석 및 제어가 가능한 공장으로 쉽게 전환할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 PLC를 이용한 자동화 공장의 시스템을 그대로 유지하면서 운영 환경을 전환할 수 있어, 비용과 시간의 투입을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2는 각각 종래 자동화 공장의 구성 예시도이다.
도 3은 본 발명 지능형 공장 운영 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 3에서 데이터 수집부의 일실시 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명 지능형 공장 운영 방법의 일부 순서도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 공장 운영 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지능형 공장 운영 시스템의 구성도이다.
이를 참조하면 본 발명은, PLC(10)와 기기(30)들이 직렬통신라인(11)을 통해 연결되고, PLC(10)는 상위 통신망(12)을 통해 제어기(20), 상위 제어기(50)와 통신하는 종래의 구조에 더하여, 상기 직렬통신라인(11)을 통해 PLC(10)와 기기(30) 간에 주고 받는 데이터를 수집하는 데이터 수집부(40)와, 상기 데이터 수집부(40)에서 수집된 데이터를 저장하는 데이터 저장부(70)와, 상기 데이터 저장부(70)에 저장된 데이터를 학습하고 주어진 설정에 따라 데이터를 분석하여, 데이터 수집부(40)를 통해 기기(30)들 각각을 제어가능한 인공지능 분석부(60)를 더 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 지능형 공장 운영 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명은 기존의 PLC(10) 기반 자동화 공장의 그대로 이용하면서, 공장의 운영에 필요한 다양한 기능을 쉽게 추가하고, 데이터 분석을 다양화할 수 있는 시스템을 제공한다.
PLC(10)는 프로그램을 수행하면서 직렬통신라인(11)을 통해 제어명령, 기기의 상태정보의 확인 등을 수행한다.
직렬통신의 특성에 따라 PLC(10)에서 직렬통신라인(11)을 통해 데이터를 송신할 때, 수신할 기기(30)의 아이디를 함께 출력하고, 기기(30)는 PLC(10)에서 송신한 데이터의 아이디를 확인하여 해당하는 기기(30)에서 수신한다.
PLC(10)의 제어 데이터를 수신한 기기(30)는 제어 데이터에 따라 동작하고, 동작 상태 정보를 다시 직렬통신라인(11)을 통해 PLC(10)로 송신할 수 있다.
상기 기기(30)는 제조 설비의 액츄에이터일 수 있으며, 액츄에이터의 상태를 검출한 센서의 데이터를 PLC(10)로 송신할 수 있다. 이때 기기(30)에서 송신되는 데이터에도 해당 기기의 아이디를 포함한다.
상기 PLC(10)에서 수행되는 프로그램은 제어기(20)에서 작성되고, 필요에 따라 수정되는 것이며, 상기 제어기(20)는 PC, 노트북을 포함하여, PLC 프로그램을 작성할 수 있는 소프트웨어가 설치 및 실행되고, 상위 통신망(12)을 통해 PLC(10)에 로드할 수 있는 컴퓨팅 장치이면 그 종류에 무관하게 적용할 수 있다.
상위 제어기(50)는 그 예로서 생산관리시스템일 수 있으며, 이외에 별도의 설비관리시스템 등 적어도 하나 이상의 관리프로그램이 설치된 컴퓨팅장치를 사용할 수 있다. 상위 제어기(50)는 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
이와 같은 구성에서, 데이터 수집부(40)는 직렬통신라인(11)을 통해 송수신되는 모든 데이터를 수신하여 저장할 수 있다.
도 4는 데이터 수집부(40)의 일실시 블록 구성도이다.
데이터 수집부(40)는 제어부(41), 직렬 통신모듈(42), 저장부(43), 상위 통신모듈(44) 및 타이밍 검출부(45)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터 수집부(40)의 직렬 통신모듈(42)은 상기 직렬통신라인(11)에 연결되어, 상기 PLC(10)와 기기(30)들 사이에서 송수신되는 데이터들을 수신할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 직렬 통신 방식의 특성상 상기 PLC(10)와 기기(30)들은 모두 지정된 ID가 있으며, 송수신 되는 데이터들에는 적어도 수신측의 ID를 포함하며, 바람직하게는 송신측의 ID를 포함한다.
따라서, 데이터를 확인하여 송신 및 수신 기기를 알 수 있다.
제어부(41)는 직렬 통신모듈(42)을 통해 수신된 데이터를 저장부(43)에 저장할 수 있다. 저장부(43)는 플래시 메모리, SSD, 자기기록식 디스크 등을 사용할 수 있다.
이때, 저장되는 데이터는 송신 기기와 수신 기기의 구분하여 저장할 수 있거나, 시간의 경과에 따른 시계열 순으로 저장할 수 있다.
또한, 제어부(41)는 설정에 따라 저장부(43)에 저장된 데이터를 상위 통신망(12)에 연결된 상위 통신모듈(44)을 통해 데이터 저장부(70)로 송신하여 저장할 수 있다.
이때, 데이터 저장부(70)에 저장되는 데이터 역시 송신 기기와 수신 기기를 구분할 수 있는 데이터이며, 저장하는 방식에 따라 기기별 저장 또는 시계열순의 저장이 가능하다.
이처럼 데이터 저장부(70)에는 현재 데이터 수집부(40)에 의해 수집된 데이터를 저장할 수 있으며, 과거 또는 동종의 제품을 생산하는 다른 자동화 공장의 데이터를 함께 저장할 수도 있다.
이는 데이터 저장부(70)에 저장되는 데이터의 규모를 더욱 증가시켜, 인공지능 분석부(60)의 분석 정확도를 높일 수 있다.
인공지능 분석부(60)는 딥러닝, 머신 러닝 등의 알려진 학습방법을 사용하여, 데이터 저장부(70)에 저장된 데이터를 이용하여 각 개별 기기(30)들의 이상 여부 또는 교체 시기를 분석할 수 있다.
이는 과거 데이터를 학습하여 기기의 불량이 발생하기 전의 데이터 상태, 기기의 상태를 이용하여 현재 데이터 수집부(40)에서 수집된 데이터를 분석하고, 그 결과에 따른 제어 또는 표시를 수행할 수 있다.
이때의 표시는 인공지능 분석부(60)에서 상위 통신망(12)을 통해 상기 제어기(20)로 분석된 결과를 송신하고, 제어기(20)의 화면에 표시하여 관리자가 분석결과를 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
상기 인공지능 분석부(60)는 데이터를 분석하여 기기의 교체 또는 점검이 필요한지의 판단을 할 수 있으며, 이외에 기기(30)의 다양한 오류 발생을 판단할 수 있다.
예를 들어 특정한 기기(30)의 상태 데이터가 특정한 패턴을 가질 때, 해당 패턴이 반복되는 경우, 기기(30)의 오작동이 발생했다는 과거 학습 내용에 따라 그 기기(30)에 오작동이 발생할 우려가 있다는 신호를 제어기(20)로 송신하여 표시할 수 있다.
이때, 제어기(20)는 이상을 표시하며, 관리자가 PLC 프로그램을 수정하여 PLC(10)에 반영하기 이전이라도 오작동이 우려되는 기기(30)를 실질적으로 제어할 수 있다. 이때의 제어기(20)의 제어명령은 데이터 수집부(40)를 통해 오작동이 우려되는 기기(30)에 직접 송신될 수 있다.
이때의 제어가 제어기(20)의 제어명령에 따라 이루어지는 것으로 설명하지만, 상기 인공지능 분석부(60)에서 데이터 수집부(40)로 직접 제어명령을 전송하여 오작동 우려가 있는 기기(30)로 송신되도록 하여도 동일한 효과를 나타낸다.
상기 제어기(20) 또는 인공지능 분석부(60)의 제어명령을 상위 통신모듈(44)을 통해 수신한 데이터 수집부(40)는 상기 PLC(10) 제어명령과의 충돌이 발생하지 않는 시점에서 오작동 우려 기기(30)에 제어명령을 송신한다.
이처럼 PLC(10)의 제어명령과 상위 시스템인 제어기(20) 또는 인공지능 분석부(60)의 제어명령이 충돌하지 않도록 하기 위하여, 상기 데이터 수집부(40)의 제어부(41)는 다음과 같이 적절한 송신 타이밍 제어를 수행한다.
도 5는 데이터 수집부(40)의 제어부(41)의 송신 타이밍 제어 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제어부(41)는 상위 시스템의 제어명령을 수신할 기기(30)를 특정하는 단계(S51)와, 타이밍 검출부(45)를 확인하여 특정된 기기(30)에 PLC(10)의 제어명령이 송신되는 타이밍을 확인하는 단계(S52)와, 현재 시점이 PLC(10)의 제어명령이 송신되지 않는 타이밍인지 확인하는 단계(S53)와, 상기 S53단계의 판단결과 송신되지 않는 타이밍이면, 저장부(43)에 저장된 상위 시스템의 명령을 직렬 통신모듈(42)을 통해 직렬통신라인(11)로 폴링(Polling)하여 특정된 기기(30)에서 수신하도록 하는 단계(S54)와, 상기 S53단계의 판단결과 PLC(10)의 제어명령이 송신되는 타이밍이면 상기 제어기(20)에 PLC(10)의 제어명령 송신 중지를 요청하는 단계(S55)와, 상기 PLC(10)의 제어명령 출력이 정지되었는지 확인하는 단계(S56)와, 상기 PLC(10)의 제어명령 출력이 정지되었으면, 상위 시스템의 명령을 직렬 통신모듈(42)을 통해 특정된 기기(30)로 송신하는 단계(S57)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 특징적인 지능형 공장 운영 방법의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.
먼저, S51단계와 같이 데이터 수집부(40)의 제어부(41)는 상위 시스템의 제어명령을 수신할 기기(30)를 특정한다.
이는 상위 시스템인 제어기(20) 또는 인공지능 분석부(60)의 제어명령 데이터에서 수신할 ID를 확인하여 제어대상 기기(30)를 특정할 수 있다.
그 다음, S52단계와 같이 상기 제어부(41)는 타이밍 검출부(45)를 확인하여 특정된 기기(30)에 PLC(10)의 제어명령이 송신되는 타이밍을 확인한다.
상기 타이밍 검출부(45)는 저장부(43)에 저장된 데이터의 시간 정보를 확인하여 특정된 기기(30)로 송신된 PLC(10) 리퀘스트(REQUEST)의 타이밍을 확인하는 것으로 한다.
그 다음, S53단계와 같이 현재 상위 시스템 제어명령의 송신 시점이 PLC(10)의 제어명령이 송신되지 않는 타이밍인지 확인한다.
이와 같은 확인 과정을 통해 PLC(10)의 제어명령과 상위 시스템의 제어명령이 동시에 송신되어 통신 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그 다음, S54단계와 같이 상기 S53단계의 판단결과 송신되지 않는 타이밍이면, 저장부(43)에 저장된 상위 시스템의 명령을 직렬 통신모듈(42)을 통해 직렬통신라인(11)로 폴링(Polling)한다.
그 다음, 특정된 상기 기기(30)는 직렬통신라인(11)에 폴링된 데이터 중 수신 아이디가 일치하는 데이터를 선택하여 수신하고, 제어명령에 따른 제어를 수행한다.
오류가 발생할 염려가 있으며, 전체 시스템에서 중요한 역할을 하지 않는 기기(30)인 경우 동작을 정지할 수 있으며, 이외에 알람의 발생을 요청하거나 오류를 해결할 수 있는 처리를 수행할 수 있다.
이와 다르게 상기 S53단계의 판단결과 PLC(10)의 제어명령이 송신되는 타이밍이면, S55단계와 같이 상기 제어기(20)에 PLC(10)의 제어명령 송신 중지를 요청한다.
예를 들어 특정된 상기 기기(30)로 PLC(10)의 리퀘스트가 반복 및 지속적으로 송신되는 타이밍일 때에는 PLC(10)의 리퀘스트가 송싱되지 않도록 상위 시스템에 PLC(10)의 제어명령의 송신을 정지시키는 요청을 상기 상위 통신모듈(44)을 통해 제어기(20) 등 상위 시스템에 송신할 수 있다.
상기 제어기(20)는 PLC(10) 제어명령의 송신 정지를 요청받은 경우 프로그램을 변경하여, PLC(10)에 제공하여 PLC(10)의 특정된 기기(30)로 송신되는 리퀘스트를 정지시킬 수 있다.
이때, 제어부(41)는 S56단계와 같이 상기 PLC(10)의 제어명령 출력이 정지되었는지 확인한다.
PLC(10) 제어명령의 정지 여부는 상기 직렬 통신모듈(42)을 통해 수신되는 직렬통신라인(11)에 폴링된 데이터를 확인하여 확인할 수 있다.
그 다음, 상기 S56단계의 확인 결과 상기 PLC(10)의 제어명령 출력이 정지되었으면, S57단계와 같이 상위 시스템의 명령을 직렬 통신모듈(42)을 통해 특정된 기기(30)로 송신하여, 특정된 기기(30)의 동작을 정지시키거나, 오류를 해소하는 등의 처리를 수행할 수 있도록 한다.
이처럼 본 발명은 PLC(10) 기반의 자동화 공장 시스템의 데이터를 수집하고, 상위 시스템에 포함되는 인공지능 분석부(60)를 이용하여 다양한 분석을 수행할 수 있게 된다.
따라서, 기존 PLC 기반 자동화 공장을 지능형 공장에 준하는 데이터의 관리 및 분석이 가능한 공장으로 쉽게 전환할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10:PLC 20:제어기
30:기기 40:데이터 수집부
41:제어부 42:직렬 통신모듈
43:저장부 44:상위 통신모듈
45:타이밍 검출부 50:상위제어기
60:인공지능 분석부 70:데이터 저장부

Claims (10)

  1. 프로그램을 수행하여 직렬통신라인을 통해 기기들을 제어하는 PLC;
    상위 통신망을 통해 상기 PLC와 통신하며, PLC 프로그램을 작성하고 수정하는 제어기;
    상기 직렬통신라인에 폴링된 데이터들을 수집하여 저장함과 아울러 상기 상위 통신망을 통해 송신하는 데이터 수집부;
    상기 상위 통신망을 통해 상기 데이터 수집부의 데이터를 수신하여 저장하는 데이터 저장부; 및
    상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 학습하고, 학습결과로 분석하는 인공지능 분석부를 포함하는 지능형 공장 운영 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집부는,
    제어부;
    상기 직렬통신라인에 데이터를 폴링하거나 폴링된 데이터를 선택 수신하는 직렬 통신모듈;
    상기 직렬 통신모듈을 통해 수신된 데이터를 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 상위 통신망을 통해 송신하는 상위 통신모듈을 포함하는 지능형 공장 운영 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 수집부는,
    상기 PLC에서 기기로의 제어명령이 송신된 시점을 확인하는 타이밍 검출부를 더 포함하는 지능형 공장 운영 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인공지능 분석부의 분석결과에 따라 상기 PLC를 통하지 않고 직접 기기의 제어가 필요할 때,
    상기 데이터 수집부는 수신된 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령을 상기 직렬통신라인에 폴링하는 것을 특징으로 하는 지능형 공장 운영 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 수집부의 제어부는,
    상기 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍이 아닐 때, 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 공장 운영 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 수집부의 제어부는,
    상기 타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍일 때, 상기 제어기에 PLC의 제어명령 송신 중단을 요청하고, 제어명령 송신이 중단된 상태에서 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 공장 운영 시스템.
  7. PLC와 기기간의 직렬통신을 통해 기기를 제어하고, 상위 통신망을 통해 PLC와 통신하는 제어기에서 작성 또는 수정된 PLC 프로그램을 PLC에 로드하여 운영하는 방법에 있어서,
    a) 데이터 수집부에서 상기 PLC와 기기간의 송수신 데이터를 수집하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 수집된 데이터를 상위 통신망을 통해 송신하여 데이터 저장부에 저장하는 단계; 및
    c) 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 인공지능 분석부에서 학습된 결과에 따라 분석 및 표시하고, 상기 PLC를 통하지 않고 기기에 대한 직접제어를 수행하는 단계를 포함하는 지능형 공장 운영 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    c-1) 상기 상위 통신망을 통해 상기 데이터 수집부에 제어명령을 송신하는 단계; 및
    c-2) 상기 데이터 수집부에서 상기 PLC와의 통신 충돌이 발생하지 않도록 직렬통신라인에 수신된 제어명령을 폴링하는 단계를 포함하는 지능형 공장 운영 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 c-2) 단계는,
    타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍이 아닐 때, 상기 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행하는 지능형 공장 운영 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 c-2) 단계는,
    타이밍 검출부를 통해 확인된 PLC의 제어명령 타이밍에 따라, PLC의 제어명령 송신 타이밍일 때, 상기 제어기에 PLC의 제어명령 송신 중단을 요청하고, 제어명령 송신이 중단된 상태에서 인공지능 분석부 또는 제어기의 제어명령의 폴링을 수행하는 지능형 공장 운영 방법.
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