KR20220142798A - 신호 변환 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 신호 변환 장치는, 설비 장치가 연결되는 적어도 하나의 포트를 포함하고, 설비 장치로부터 현장 센서 신호를 수신하고 제어 신호를 송신하는 단말부, 디지털 트윈 장치와 통신하는 통신부, 및 현장 센서 신호를 변환하고 변환된 신호를 통신부를 통해 디지털 트윈 장치에 전송하는 제어부를 포함한다.

Description

신호 변환 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING SIGNALS}
본 개시는 신호 변환 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 디지털 트윈 장치와 설비 장치를 연결하기 위한 신호 변환 장치에 관한 것이다.
디지털 트윈 시스템이란 현실 세계에 존재하는 물리적 사물, 시스템, 환경 등을 가상 공간에 동일하게 구현하여 현실에서 발생할 수 있는 상황을 가상 공간에서 시뮬레이션 함으로써 그 결과를 산출하여, 산업 장비의 구동을 미리 예측하는 시스템을 말한다. 디지털 트윈 시스템은, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실제 물리적 사물, 시스템, 환경 등을 제어할 수 있다.
디지털 트윈 시스템 상에서 디지털 트윈 모델이 만들어지고 모델에 대한 특성 정보들이 정리가 되면, 실제 산업 장비가 운영하는 동안에 발생하는 센서 데이터들이 반영되어야 한다. 다만, 디지털 트윈 시스템은 가상 환경의 모델을 소프트웨어로 구현하였기 때문에, 이를 통해 획득한 결과는 이산 신호, 즉, 디지털 신호의 형태이며, 산업 장비를 제어하거나 산업 장비의 운영으로 인해 발생하는 센서 데이터들은 연속 신호, 아날로그 신호의 형태이다.
따라서, 설비 장치의 센서 데이터를 디지털 트윈 모델에 반영하거나, 디지털 트윈 시스템이 산출한 데이터를 사용하여 설비 장치를 제어하는 경우에는, 각각의 데이터를 적합한 신호로 변환하는 것이 요구된다.
본 개시는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디지털 트윈 모델과 설비 장치 간의 연결을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 신호 변환 장치는 설비 장치가 연결되는 적어도 하나의 포트를 포함하고, 설비 장치로부터 현장 센서 신호를 수신하는 단말부, 디지털 트윈 장치와 통신하는 통신부, 및 현장 센서 신호를 변환하고 변환된 신호를 통신부를 통해 디지털 트윈 장치에 전송하는 제어부를 포함한다.
신호 변환 장치는 연결 정보를 입력받는 입력부 및 신호 변환 장치에서 처리되는 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하고, 연결 정보는 설비 장치의 태그 번호 및 설비 장치가 연결된 포트에 대한 데이터를 포함하며, 제어부는, 설비 장치가 연결된 단말부의 포트에 대한 데이터와 연결 정보의 포트에 대한 데이터를 비교하여 설비 장치 및 신호 변환 장치의 연결 상태가 양호한지 판단할 수 있다. 또한, 제어부는, 설비 장치가 연결된 단말부의 포트에 대한 데이터와 연결 정보의 포트에 대한 데이터가 상이한 경우에 연결 상태가 양호하지 않다고 판단하고, 표시부를 통해 경고를 출력할 수 있다.
신호 변환 장치는, 설비 장치의 설비 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 단말부는 싱킹/소싱 스위칭부를 포함하고, 제어부는, 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 설비 장치의 구동 방식을 판단하여 싱킹/소싱 스위칭부를 제어할 수 있다.
신호 변환 장치는, 설비 장치의 설비 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 단말부는 신호 종류/범위 스위칭부를 포함하고, 제어부는, 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 설비 장치의 구동 범위를 판단하여 신호 종류/범위 스위칭부를 제어할 수 있다.
신호 변환 장치는, 통신부와 디지털 트윈 장치 간의 통신에 통신 오류가 발생한 경우에, 제어부는 현장 센서 신호를 저장부에 저장하고, 통신부와 디지털 트윈 장치 간의 통신이 가능한 경우에 저장부에 저장된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치에 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법은, 설비 장치가 적어도 하나의 포트를 포함하는 단말부에 연결되는 단계, 단말부가, 설비 장치로부터 현장 센서 신호를 수신하는 단계, 단말부가, 현장 센서 신호를 변환하는 단계, 그리고 제어부가, 통신부를 통해 변환된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치에 전송하는 단계를 포함한다.
설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법은, 입력부가, 설비 장치의 태그 번호 및 설비 장치가 연결된 포트에 대한 데이터를 포함하는 연결 정보를 입력받는 단계, 제어부가, 설비 장치가 연결된 단말부의 포트에 대한 데이터와 연결 정보의 포트에 대한 데이터를 비교하여 설비 장치 및 단말부의 연결 상태가 양호한지 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 설비 장치가 연결된 단말부의 포트에 대한 데이터와 연결 정보의 포트에 대한 데이터가 상이한 경우에 연결 상태가 양호하지 않다고 판단하고, 표시부를 통해 경고를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
단말부는 싱킹/소싱 스위칭부를 포함하고, 설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법은, 저장부가, 설비 장치의 설비 정보를 저장하는 단계, 그리고 제어부가, 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 설비 장치의 구동 방식을 판단하여 싱킹/소싱 스위칭부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
단말부는 신호 종류/범위 스위칭부를 포함하고, 설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법은, 제어부는, 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 설비 장치의 구동 범위를 판단하여 신호 종류/범위 스위칭부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법은, 통신부와 디지털 트윈 장치 간의 통신에 통신 오류가 발생한 경우에, 제어부는 현장 센서 신호를 저장부에 저장하는 단계, 그리고 통신부와 디지털 트윈 장치 간의 통신이 가능한 경우에 저장부에 저장된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 하나의 디지털 트윈 장치에 다수의 설비 장치가 연결이 가능하다는 장점이 있다.
본 개시에 따른 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 설비 장치가 미리 결선되어 있는 선로에 연결되지 않더라도 디지털 트윈 장치와 설비 장치 간의 연결이 가능하다는 장점이 있다.
본 개시에 따른 실시 예를 중 적어도 하나에 의하면, 오 결선에 의한 비정상 또는 고장을 사전에 예방할 수 있다는 장점이 있다.
본 개시에 따른 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 통신 시 오류가 발생하더라도 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 산업용 통신 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 신호 변환 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 신호 변환 장치와 설비 장치의 연결 절차를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 디지털 트윈 장치의 처리 절차를 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 산업용 통신 시스템(10)을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
산업용 통신 시스템(10)은 설비 장치(100), 신호 변환 장치(200), 및 디지털 트윈 장치(300)를 포함할 수 있다.
설비 장치(100)는 신호 변환 장치(200)와 유선으로 연결될 수 있다. 또한, 신호 변환 장치(200) 및 디지털 트윈 장치(300)는 네트워크를 통해 연결될 수 있다.
본 개시에서 네트워크는 PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), WLAN(wireless LAN), SAN(storage area network), CAN(Controller Area Network) 일 수 있다. 또한, BLE(Bluetooth Low Energy) 또는 블루투스(Bluetooth), Zigbee, UWB (Ultra-WideBand), ANT, Wi-fi, IrDA(infrared data association), PAN (Personal Area Network) 등의 근거리 무선 통신 네트워크일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
설비 장치(100)는 제조 공정, 발전소, 산업 현장 등에서 구동되는 단일 장치 또는 장치들의 집합일 수 있다.
각각의 설비 장치(100)에는 설비 장치(100)를 식별하기 위한 태그 번호가 부여될 수 있다. 태그 번호는 설비 장치(100)마다 상이할 수 있다.
설비 장치(100)에는 센서가 설치되어 있을 수 있다. 센서는 설비 장치(100)의 현재 구동 상태를 감지하고, 감지된 상태 정보에 대응하는 현장 센서 신호를 생성할 수 있다. 센서는, 설비 장치(100)의 특정 부분의 위치를 감지하는 위치 센서, 거리를 감지하는 거리 센서, 속도를 감지하는 속도 센서, 가속도를 감지하는 가속도 센서, 하중을 감지하는 무게 센서, 및 온도를 감지하는 온도 센서 등일 수 있으며, 설비 장치(100)의 구동 상태를 감지하기 위한 센서일 수 있다.
현장 센서 신호는, 설비 장치(100)의 상태나 움직임을 감지한 결과 데이터에 해당하는 것으로, 개별 부품 등 설비 장치(100) 내 특정 위치에 설치된 센서에서 감지되는 신호일 수 있다.
현장 센서 신호는, 설비 장치(100)의 종류, 목적, 대상물 등에 따라 다양한 데이터를 포함할 수 있다. 현장 센서 신호는, 위치 데이터, 거리 데이터, 속도 데이터, 가속도 데이터, 무게 데이터, 온도 데이터 등을 포함할 수 있다. 또한, 현장 센서 신호는 배관을 통해 흐르는 유체 유량, 온도, 압력, 회전 기계의 진동, 회전수, 전압, 전류 등의 정보를 포함하는 신호일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
설비 장치(100)는 신호 변환 장치(200)에 연결될 수 있다. 설비 장치(100)는 신호 변환 장치(200)에 감지한 현장 센서 신호를 전송할 수 있다. 또한, 설비 장치(100)는 신호 변환 장치(200)로부터 설비 장치(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 수신할 수도 있다.
신호 변환 장치(200)는 디지털 트윈 장치(300)와 설비 장치(100) 간의 연결을 제공한다.
신호 변환 장치(200)에 설비 장치(100)가 연결되면, 신호 변환 장치(200)는 설비 장치(100)로부터 현장 센서 신호를 수신할 수 있다. 신호 변환 장치(200)는 수신한 현장 센서 신호를 이산 신호로 변환하여, 디지털 트윈 장치(300)에 전송할 수 있다.
또한, 신호 변환 장치(200)는 디지털 트윈 장치(300)로부터 수신한 디지털 트윈 모델의 정보를 연속 신호로 변환하여, 설비 장치(100)에 전송할 수 있다.
신호 변환 장치(200)의 자세한 구성은 이하의 도 2를 참조하여 후술한다.
디지털 트윈 장치(300)는 가상 환경에서 설비 장치(100)의 구동을 모사하는 가상 모델인 디지털 트윈 모델을 생성하고, 이를 이용하여 최적의 제어 시나리오를 산출하기 위한 것이다.
디지털 트윈 장치(300)는 신호 변환 장치(200)로부터 이산 신호의 형태로 변환된 현장 센서 신호를 수신할 수 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 수신된 현장 센서 신호를 통해 신호 변환 장치(200)에 연결된 설비 장치(100)에 대응하는 디지털 트윈 모델을 생성할 수 있다. 디지털 트윈 장치(300)는 각 설비 장치(100)마다 대응하는 디지털 트윈 모델을 생성할 수 있다. 또한, 디지털 트윈 장치(300)는 디지털 트윈 모델을 생성한 후, 현장 센서 신호를 수신하여 설비 장치(100)에 대응하는 디지털 트윈 모델이 되도록 변경할 수도 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 수신된 현장 센서 신호와 연결된 설비 장치(100)에 대응하는 디지털 트윈 모델의 구동 정보가 일치되도록 디지털 트윈 모델의 구동을 설정할 수 있다.
이후, 디지털 트윈 장치(300)는 디지털 트윈 모델을 사용하여 설비 장치(100)의 제어 시나리오를 산출할 수 있다. 디지털 트윈 장치(300)는 딥러닝, 기계학습 등의 인공지능 기술을 사용하여 제어 시나리오를 산출할 수 있다.
제어 시나리오는, 운전 데이터 및/또는 예측 데이터를 포함할 수 있다. 운전 데이터는 설비 장치(100)의 구동을 제어하기 위한 데이터이고, 예측 데이터는 설비 장치(100) 내에서 센서가 감지할 수 없는 위치에서의 데이터일 수 있다. 예측 데이터는 설비 장치(100)의 잔여 수명, 고장이 발생할 수 있는 위치, 바람직한 정비 시기 등에 대한 데이터를 포함할 수 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 산출된 제어 시나리오에 기초하여 설비 장치(100)가 산출된 제어 시나리오에 따라 구동하도록 하는 디지털 트윈 모델의 정보를 신호 변환 장치(200)에 전송할 수 있다. 또한, 디지털 트윈 장치(300)는 설비 장치(100)를 구동하는 제어 신호에 대응하는 전용 프로토콜을 직접 설비 장치(100)에 전송할 수도 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 메모리를 포함할 수 있다. 디지털 트윈 장치(300)의 메모리는 디지털 트윈 장치(300)와 별도로 위치될 수 있고, 또는 디지털 트윈 장치(300) 내에 내장될 수 있다. 또한, 디지털 트윈 장치(300)의 메모리는 디지털 트윈 장치(300)와 네트워크를 통해 통신하는 클라우드 컴퓨터일 수도 있다.
디지털 트윈 장치(300)의 메모리에는, 각 설비 장치(100)의 특성에 관한 설비 정보가 저장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 메모리에는 설비 장치(100)에 설치된 각종 하드웨어나 처리 대상물의 특성, 물성 등을 나타내는 데이터, 각 설비 장치(100)의 구동 방식 및 구동 범위 등에 관한 데이터가 저장되어 있을 수 있으며, 특정 데이터로 한정되지는 않는다.
예를 들어, 설비 장치(100)가 공기 청정기인 경우에, 공기 청정기가 놓여진 곳의 미세 먼저 농도가 현장 센서 신호로 입력될 수 있다. 디지털 트윈 장치(300)는 실시간으로 감지되는 미세 먼지 농도를 입력받아 디지털 트윈 모델의 구동을 설정할 수 있다. 이후, 디지털 트윈 장치(300)는 공기 청정기의 속성이나 시간의 흐름에 따라 공기 청정기의 잔여 수명, 바람직한 공기 청정 모드 등을 예측할 수 있다.
실제 설비 장치(100)를 사용하여 시험적인 제어 시나리오를 수행하면, 설비 장치(100)가 고장나거나 사고가 발생할 가능성이 있다. 또한, 실제 설비 장치(100)를 구동하는 것은 많은 비용을 필요로 한다. 그러나, 디지털 트윈 장치(300)는, 가상 환경 내에서 실제 설비 장치(100)에 대응하는 디지털 트윈 모델로 시험적인 제어 시나리오를 수행할 수 있다. 이는 상대적으로 낮은 비용을 필요로 하며, 문제가 발생하였는지 실시간으로 알 수 있으며, 빠른 시간 내에 최적의 제어 시나리오를 도출할 수 있게 한다.
도 2는 신호 변환 장치(200)의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
신호 변환 장치(200)는 입력부(210), 단말부(220), 통신부(230), 저장부(240), 제어부(250), 및 표시부(260)를 포함한다.
입력부(210)는, 사용자로부터 연결 정보를 입력받기 위한 것이다. 연결 정보는, 설비 장치(100)가 연결되어 있는 포트 및 그 설비 장치(100)의 태그 번호를 포함할 수 있다. 즉, 입력부(210)를 통해 어느 포트에 어떠한 태그 번호를 가지는 설비 장치(100)가 연결되었는지에 대한 정보가 입력될 수 있다.
단말부(220)는 설비 장치(100)로부터 수신한 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 적합한 유형의 신호로 조정하거나, 디지털 트윈 장치(300)로부터 수신한 디지털 트윈 모델의 정보를 설비 장치(100)의 구동에 적합한 유형의 신호로 조정하기 위한 것이다.
단말부(220)는 포트부(2201), 싱킹/소싱 스위칭부(2203), 신호 종류/범위 스위칭부(2205), 및 신호 변환부(2207)를 포함한다.
포트부(2201)는 외부 기기와의 연결을 위한 것으로, 복수개의 포트를 포함할 수 있다. 하나의 포트에는 하나의 설비 장치(100)가 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 포트(2201a)에는 제1 설비 장치(100a)가 연결될 수 있으며, 제2 포트(2201b)에는 제2 설비 장치(100b)가 연결될 수 있고, 제3 포트(2201c)에는 제3 설비 장치(100c)가 연결될 수 있다.
현장 센서 신호는 포트부(2201)를 통해 신호 변환 장치(200)에 수신될 수 있다.
설비 장치(100)로부터 포트부(2201)를 통해 수신된 현장 센서 신호는 싱킹/소싱 스위칭부(2203)로 전달될 수 있다. 이 때, 수신된 현장 센서 신호는 연속 신호의 형태일 수 있다.
싱킹/소싱 스위칭부(2203)는, 현장 센서 신호들을 수신하기 위한 구동 방식을 조정하는 것이다.
싱킹/소싱 스위칭부(2203)는 연결된 설비 장치(100)의 구동 방식에 기초하여 싱킹 방식으로 구동할지 또는 소싱 방식으로 구동할지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 설비 장치(100)가 전류를 내보내는 싱킹 방식으로 동작하는 경우에, 싱킹/소싱 스위칭부(2203)는 싱킹/소싱 회로로 하여금 전류를 받아들이는 소싱 방식으로 구동되도록 스위칭 신호를 보낼 수 있다.
이후, 싱킹/소싱 스위칭부(2203)는 신호 종류/범위 스위칭부(2205)로 현장 센서 신호를 전달한다.
신호 종류/범위 스위칭부(2205)는, 현장 센서 신호를 수신하기 위해 신호의 종류를 확인하고, 신호의 소스 범위를 조정하는 것이다. 예를 들어, 신호는 전압 및/또는 전류의 신호일 수 있다.
신호 종류/범위 스위칭부(2205)는 설비 장치(100)의 현장 센서 신호의 구동 범위 내에서 소스 범위 스위치 회로가 동작하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 설비 장치(100)가 10V로 구동되는 모터인 경우에, 신호 종류/범위 스위칭부(2205)는 현장 센서 신호가 전압에 관한 신호인 것을 확인하고, 상기 설비 장치(100)의 구동 범위인 10V의 현장 센서 신호를 수신하도록 소스 범위 스위치 회로에 스위칭 신호를 보낼 수 있다.
신호 변환부(2207)는 설비 장치(100)와 디지털 트윈 장치(300) 간의 연결을 위해 신호의 유형을 변환하기 위한 것이다.
신호 변환부(2207)는 설비 장치(100)로부터 수신한 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 전송하기 위하여 현장 센서 신호를 이산 신호로 변환할 수 있다. 또한, 신호 변환 장치(200)는 디지털 트윈 장치(300)로부터 수신한 디지털 트윈 모델의 정보를 설비 장치(100)에 전송하기 위하여 디지털 트윈 모델의 정보를 연속 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 신호 변환부(2207)는, 아날로그 디지털 컨버터, 디지털 아날로그 컨버터일 수 있다.
통신부(230)는 디지털 트윈 장치(300)와 신호 변환 장치(200)의 통신을 위한 통신 채널이다.
신호 변환 장치(200)는 통신부(230)를 통해 변환된 현장 센서 신호가 디지털 트윈 장치(300)에 전송할 수 있다. 또한, 신호 변환 장치(200)는 통신부(230)를 통해 디지털 트윈 장치(300)로부터 디지털 트윈 모델의 정보를 수신할 수 있다.
저장부(240)는 설비 장치(100)로부터 수신한 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 적합한 유형의 신호로 조정하거나, 디지털 트윈 장치(300)로부터 수신한 디지털 트윈 모델의 정보를 설비 장치(100)의 구동에 적합한 유형의 신호로 조정하기 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다.
저장부(240)는, 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장 장치 및/또는 휘발성 저장 장치일 수 있다.
예를 들어, 저장부(240)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래 시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등일 수 있다.
저장부(240)는 신호 변환 장치(200)와 별개로 위치될 수도 있으며, 이 경우에 저장부(240)는 신호 변환 장치(200)와 네트워크를 통해 통신하는 클라우드 컴퓨터일 수도 있다.
저장부(240)에는 태그 번호에 대응하는 설비 장치(100)에 대한 설비 정보가 저장되어 있을 수 있다. 설비 정보는, 설비 장치(100)가 구동하는 방식, 현장 센서 신호의 구동 범위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 설비 장치(100)가 구동하는 방식으로는, 예컨대 싱킹 또는 소싱 방식 등이 있을 수 있다.
또한, 저장부(240)에는 통신부(230)에 통신 오류가 발생한 경우에 디지털 트윈 장치(300)에 전송하지 못한 현장 센서 신호가 임시로 저장될 수도 있다.
제어부(250)는 신호 변환 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
제어부(250)는, 입력부(210)를 통해 입력되는 신호, 표시부(260)를 통해 출력되는 신호 등을 처리하거나, 단말부(220)를 통해 입력된 현장 센서 신호, 단말부(220)를 통해 출력되는 제어 신호 등을 처리할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 저장부(240)에 저장된 설비 정보에 기초하여 싱킹/소싱 스위칭부(2203) 및 신호 종류/범위 스위칭부(2205)를 제어할 수 있다.
제어부(250)는 입력부(210)를 통해 입력된 연결 정보를 사용하여 포트부(2201)와 설비 장치(100) 간의 연결 상태가 양호한지 판단할 수 있다. 제어부(250)는, 설비 장치(100)가 잘못된 포트에 연결되는 경우에 연결 상태가 양호하지 않다고 판단할 수 있다. 또한, 제어부(250)는, 입력부(210)를 통해 사용자로부터 설비 장치(100)가 연결되었다는 연결 정보가 수신되었으나, 포트부(2201)에 연결된 설비 장치(100)로부터 어떠한 현장 센서 신호도 입력되지 않는 경우에 연결 상태가 양호하지 않다고 판단할 수도 있다.
예컨대, 제3 포트(2201c)에는 제3 설비 장치(100c)가 연결되어 있다. 그러나, 사용자가 입력부(210)에 제2 포트(2201c) 및 제3 설비 장치(100a)에 해당하는 태그 번호를 입력하는 경우에, 제어부(250)는 연결 상태가 양호하지 않다고 판단할 수 있다.
포트부(2201)와 설비 장치(100) 간의 연결 상태가 양호하지 않다고 판단하는 경우, 제어부(250)는 표시부(260)를 통해 경고 메시지를 표시할 수 있다.
제어부(250)는, 입력부(210)에 연결 정보가 입력되면, 저장부(240)에 저장되어 있는, 태그 번호에 대응하는 설비 정보를 사용하여 단말부(220)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(250)는, 설비 장치(100)가 구동하는 방식에 기초하여 현장 센서 신호를 수신하도록 싱킹/소싱 스위칭부(2203)를 제어할 수 있다.
제어부(250)는, 현장 센서 신호의 구동 범위에 대한 정보에 기초하여 현장 센서 신호를 수신하도록 신호 종류/범위 스위칭부(2205)를 제어할 수 있다.
제어부(250)는, 연속 신호의 형태로 입력된 현장 센서 신호를 이산 신호의 형태로 변환하도록 신호 변환부(2207)를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(250)는 통신부(230)를 통해 디지털 트윈 장치(300)에 현장 센서 신호를 전송할 수 있다.
제어부(250)가 디지털 트윈 장치(300)에 현장 센서 신호를 전송하는 경우에 전송 오류가 발생할 수 있다. 이 때, 제어부(250)는, 전송 오류가 발생한 현장 센서 신호를 저장부(240)에 임시로 저장할 수 있다. 이후, 제어부(250)는 디지털 트윈 장치(300)와 통신부(230)가 네트워크를 통해 연결되어 있는지 여부를 판단한다. 통신부(230)가 통신 가능한 상태이면, 제어부(250)는 통신부(230)를 통해 저장부(240)에 저장된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 순차적으로 전송할 수 있다. 즉, 제어부(250)는 통신부(230)가 디지털 트윈 장치(300)와 통신 가능한 상태이면 현장 센서 신호를 전송하고, 통신 가능한 상태가 아니면 추후 통신 가능한 상태가 되었을 때 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 전송하기 위해 저장부(240)에 임시로 저장할 수 있다.
제어부(250)는, 통신부(230)를 통해 디지털 트윈 장치(300)로부터 수신한 디지털 트윈 모델의 정보를 단말부(220)를 통해 설비 장치(100)에 대한 제어 신호로 변환할 수 있다.
제어부(250)는, 이산 신호의 형태로 수신된 디지털 트윈 모델의 정보를 연속 신호의 형태인 제어 신호로 변환하도록 신호 변환부(2207)를 제어할 수 있다.
제어부(250)는, 수신된 디지털 트윈 모델의 정보를 설비 장치(100)의 구동 범위에 기초하여 제어 신호에 적합하도록 신호 종류/범위 스위칭부(2205)를 제어할 수 있다.
제어부(250)는, 수신된 디지털 트윈 모델의 정보를 설비 장치(100)가 구동하는 방식에 기초하여 제어 신호에 적합하도록 싱킹/소싱 스위칭부(2203)를 제어할 수 있다.
이후, 제어부(250)는 포트부(2201)를 통해 설비 장치(100)에 제어 신호를 전달할 수 있다.
표시부(260)는 신호 변환 장치(200)에서 처리되는 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(260)는 신호 변환 장치(200)와 설비 장치(100) 간의 연결 상태가 양호하지 않은 경우에 경고를 표시할 수 있다.
도 3은 신호 변환 장치(200)와 설비 장치(100)의 연결 절차를 개략적으로 도시한 순서도이다.
포트부(2201)에 설비 장치(100)가 연결(S301)된다.
입력부(210)는, 사용자로부터 연결 정보를 입력(S303)받는다. 연결 정보는, 설비 장치(100)가 연결된 포트 및 설비 장치(100)의 태그 번호를 포함할 수 있다.
제어부(250)는 설비 장치(100)와 신호 변환 장치(200) 사이의 연결 상태가 양호한지 판단(S307)한다. 제어부(250)는, 단계(S303)에서 입력받은 연결 정보에 기초하여 연결 상태가 양호한지 판단할 수 있다.
연결 상태가 양호하지 않으면, 제어부(250)는 표시부(260)를 통해 경고를 표시(S305)한다.
연결 상태가 양호하면, 제어부(250)는 단계(S307)를 수행한다.
제어부(250)는 포트부(2201)를 통해 연결된 설비 장치(100)로부터 현장 센서 신호를 수신(S309)한다.
제어부(250)는, 싱킹/소싱 스위칭부(2203)를 통해 싱킹/소싱 방식을 조정(S311)한다. 제어부(250)는, 단계(S303)에서 입력된 연결 정보의 태그 번호에 대응하는 설비 정보를 저장부(240)로부터 제공받을 수 있다. 제어부(250)는, 설비 정보에 기초하여, 설비 장치(100)의 구동 방식에 따라 싱킹/소싱 방식을 조정할 수 있다.
제어부(250)는, 신호 종류/범위 스위칭부(2205)를 통해 소스 범위를 조정(S313)한다. 제어부(250)는, 설비 정보에 기초하여, 설비 장치(100)의 소스 범위에 따라 현장 센서 신호의 소스 범위를 조정할 수 있다.
제어부(250)는, 신호 변환부(2207)를 통해 현장 센서 신호를 변환(S315)한다. 신호 변환부(2207)는, 연속 신호인 현장 센서 신호를 이산 신호로 변환할 수 있다.
제어부(250)는, 통신부(230)를 통해 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 전송(S317)한다.
현장 센서 신호 전송 시 전송 오류가 발생한 경우, 제어부(250)는 현장 센서 신호를 저장부(240)에 임시로 저장할 수 있다. 통신부(230)가 통신 가능한 상태가 되면, 제어부(250)는 통신부(230)를 통해 저장부(240)에 저장된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치(300)에 순차적으로 전송할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 디지털 트윈 장치(300)의 처리 절차를 개략적으로 도시한 순서도이다.
디지털 트윈 장치(300)는 디지털 트윈 모델을 생성(S401)한다.
디지털 트윈 장치(300)는, 신호 변환 장치(200)의 통신부(230)로부터 현장 센서 신호를 수신(S403)한다. 디지털 트윈 장치(300)는, 설비 장치(100)의 현재 상태를 나타내는 현장 센서 신호에 기반으로 디지털 트윈 모델에 해당 정보를 입력할 수 있다. 즉, 디지털 트윈 모델은 설비 장치(100)와 동일하게 구동하도록 조정될 수 있다.
디지털 트윈 장치(300)는, 디지털 트윈 모델을 생성하는 단계(S401)와 신호 변환 장치(200)로부터 현장 센서 신호를 수신하는 단계(S403)의 순서를 달리하여 수행할 수도 있다.
디지털 트윈 장치(300)는 디지털 트윈 모델의 구동 정보 및 현장 센서 신호를 사용하여 설비 장치(100)에 최적화된 제어 시나리오를 산출(S405)한다.
디지털 트윈 장치(300)는, 현장 센서 신호에 기초하여 최적화된 제어 시나리오를 산출할 수 있다. 또한, 디지털 트윈 장치(300)는 신호 변환 장치(200)로부터 수신한 설비 정보에 기초하여 최적화된 제어 시나리오를 산출할 수도 있다.
디지털 트윈 장치(300)는, 산출된 제어 시나리오에 대응하는 디지털 트윈 모듈의 정보를 신호 변환 장치(200)에 전송(S407)한다.
이후, 신호 변환 장치(200)는 수신한 디지털 트윈 모듈의 정보를 제어 신호로 변환해서 설비 장치(100)에 전달할 수 있다.
이상 설명된 실시예들은 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이 때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 이로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 다양한 수정, 조합 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 설비 장치가 연결되는 적어도 하나의 포트를 포함하고, 상기 설비 장치로부터 현장 센서 신호를 수신하는 단말부,
    디지털 트윈 장치와 통신하는 통신부, 및
    상기 현장 센서 신호를 변환하고, 상기 변환된 신호를 상기 통신부를 통해 상기 디지털 트윈 장치에 전송하는 제어부
    를 포함하는, 신호 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    연결 정보를 입력받는 입력부, 및
    상기 신호 변환 장치에서 처리되는 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하고,
    상기 연결 정보는 상기 설비 장치의 태그 번호 및 상기 설비 장치가 연결된 포트에 대한 데이터를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 설비 장치가 연결된 상기 단말부의 포트에 대한 데이터와 상기 연결 정보의 포트에 대한 데이터를 비교하여 상기 설비 장치 및 상기 신호 변환 장치의 연결 상태가 양호한지 판단하고, 그리고
    상기 제어부는, 상기 설비 장치가 연결된 상기 단말부의 포트에 대한 데이터와 상기 연결 정보의 포트에 대한 데이터가 상이한 경우에 상기 연결 상태가 양호하지 않다고 판단하고, 상기 표시부를 통해 경고를 출력하는,
    신호 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설비 장치의 설비 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 단말부는 싱킹/소싱 스위칭부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 상기 설비 장치의 구동 방식을 판단하여 상기 싱킹/소싱 스위칭부를 제어하는, 신호 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 설비 장치의 설비 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 단말부는 신호 종류/범위 스위칭부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 설비 장치의 태그 번호에 대응하는 설비 정보에 기초하여 상기 설비 장치의 구동 범위를 판단하여 상기 신호 종류/범위 스위칭부를 제어하는, 신호 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 통신부와 상기 디지털 트윈 장치 간의 통신에 통신 오류가 발생한 경우에, 상기 제어부는 상기 현장 센서 신호를 상기 저장부에 저장하고,
    상기 통신부와 상기 디지털 트윈 장치 간의 통신이 가능한 경우에 상기 저장부에 저장된 상기 현장 센서 신호를 상기 디지털 트윈 장치에 전송하는, 신호 변환 장치.
  6. 설비 장치가 적어도 하나의 포트를 포함하는 단말부에 연결되는 단계,
    상기 단말부가, 상기 설비 장치로부터 현장 센서 신호를 수신하는 단계,
    상기 단말부가, 상기 현장 센서 신호를 변환하는 단계, 그리고
    제어부가, 통신부를 통해 상기 변환된 현장 센서 신호를 디지털 트윈 장치에 전송하는 단계
    를 포함하는, 설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    입력부가, 상기 설비 장치의 태그 번호 및 상기 설비 장치가 연결된 포트에 대한 데이터를 포함하는 연결 정보를 입력받는 단계,
    상기 제어부가, 상기 설비 장치가 연결된 상기 단말부의 포트에 대한 데이터와 상기 연결 정보의 포트에 대한 데이터를 비교하여 상기 설비 장치 및 상기 단말부의 연결 상태가 양호한지 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 설비 장치가 연결된 상기 단말부의 포트에 대한 데이터와 상기 연결 정보의 포트에 대한 데이터가 상이한 경우에 상기 연결 상태가 양호하지 않다고 판단하고, 표시부를 통해 경고를 출력하는 단계
    를 더 포함하는, 설비 장치와 디지털 트윈 장치를 연결하는 방법.
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