KR20230064808A - 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템에 관한 것으로서, 영세 제조설비에 대해 수신된 현장 모니터링 정보를 분석하여 생산성 향상 및 비용절감을 포함하는 제조 개선 정보를 생성하여 제공하는 제조기술 공유 서비스 서버와, 제조기술 공유 서비스 서버에 제어되며 기록대상 정보가 기록된 데이터베이스를 구비하고, 제조기술 공유 서비스 서버는 영세제조설비의 제조관련 설비들과 교신 및 제어할 수 있도록 접속된 PLC들과, PLC들로부터 제조관련 설비의 운영정보를 수신하는 설비운영지원부와, MES, SCM, ERP 중 적어도 하나의 공장관리도구와 접속된 제조솔류션 지원부와, 설비운영 지원부와 상기 제조솔루션지원부와 교신하면서 수신된 빅데이터를 분석하는 빅데이터 및 Al분석부와, 영세제조설비로부터 수신된 현장 모니터링 정보를 빅데이터 및 Al분석부를 통해 분석하게 처리하고, 분석처리되어 생성된 제조개선정보가 해당 영세제조설비에 반영되도록 처리하는 메인 서비스 처리부를 구비하고, PLC는 복수개의 탈착단자가 마련된 공용보드와, 공용보드의 탈착 단자에 착탈되는 전원공급카드, 프로세싱카드, 입출력카드에 진단신호를 전송하고, 진단신호에 대응한 응답신호로부터 정상작동여부를 판단하고, 진단결과를 메인 서비스 처리부로 전송하는 진단카드를 구비한다.
Description
본 발명은 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 영세제조설비를 운영하는 공장의 제조 개선을 지원할 수 있는 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 제조기술을 혁신하기 위한 방안으로서 스마트팩토리 기술이 등장하고 있다. 스마트 팩토리는 ICT(Information and Communication Technology)와 기존의 제조업 기술인 생산제조 기술과 융합하여 사물인터넷, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, CPS(Cyber Physical System)등의 기술 등을 통해서 공장 내의 장비, 장치 부품들이 서로 연결되고 상호 소통되는 생산 체계로 정의될 수 있다. 이런 생산 체계를 기반으로 하게 되면 개인에게 맞춤화된 제품을 공급할 수 있게 되며 동시에 변종변량에 유연하게 대처하고 다양한 형태의 소비자 주문에도 효율적으로 대응할 수 있다. 따라서, 제조업 성장성 확보와 난관 타개를 위하여 스마트 팩토리 관련 연구 개발에 정부 연구비를 막대하게 투자하고 있으며, 동시에 민관 협력 강화된 체계구축 및 스마트팩토리 테스트베드 구축을 통해서 자국의 제조업 경쟁력을 제고하고 있다.
이러한 스마트 팩토리로서, 한국공개특허 제2018-0027176호에는 IoT기반의 스마트 팩토리 관리 시스템이 개시되어 있다.
한편, 스마트 팩토리를 구현하기 위한 투자비용이 부담이 되는 영세 제조업체의 경우 경제적 부담을 완화시키면서 제조 특성에 맞는 맞춤형으로 제조기술의 개선을 지원할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
또한, 제조기술 개선을 지원하기 위한 과정에서 제조관련 설비들과 교신 및 제어할 수 있도록 접속되는 PLC의 고장 발생에 의한 서비스 중단이 최소화될 수 있는 구조가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 영세 제조업체의 제조 기술 개선을 지원할 수 있으면서 PLC의 고장 발생에 의한 서비스 중단이 최소화될 수 있는 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템은 통신망을 통해 접속되며 서비스 지원대상으로 등록된 영세 제조설비와; 상기 영세 제조설비에 대해 수신된 현장 모니터링 정보를 분석하여 생산성 향상 및 비용절감을 포함하는 제조 개선 정보를 생성하여 제공하는 제조기술 공유 서비스 서버와; 상기 제조기술 공유 서비스 서버에 제어되며 기록대상 정보가 기록된 데이터베이스;를 구비하고, 상기 제조기술 공유 서비스 서버는 상기 영세제조설비의 제조관련 설비들과 교신 및 제어할 수 있도록 접속된 PLC들과; 상기 PLC들로부터 제조관련 설비의 운영정보를 수신하는 설비운영지원부와; MES, SCM, ERP 중 적어도 하나의 공장관리도구와 접속된 제조솔류션 지원부와; 상기 설비운영 지원부와 상기 제조솔루션지원부와 교신하면서 수신된 빅데이터를 분석하는 빅데이터 및 Al분석부와; 제조기술 공유 서비스를 지원받고자 하는 영세제조설비의 등록을 지원하고, 등록된 영세제조설비로부터 수신된 현장 모니터링 정보를 상기 빅데이터 및 Al분석부를 통해 분석하게 처리하고, 분석처리되어 생성된 제조개선정보가 해당 영세제조설비에 반영되도록 처리하는 메인 서비스 처리부;를 구비하고, 상기 PLC는 복수개의 탈착단자가 마련된 공용보드와; 상기 공용보드의 상기 탈착 단자에 착탈되며 상기 공용보드에 전원을 공급하는 전원공급카드와; 상기 공용보드의 상기 탈착 단자에 착탈되며 제조관련 설비로부터 생성되어 입력된 입력데이터 신호를 기반으로 제어대상 제조관련설비에 대해 연산에 의해 생성한 제어신호를 출력하는 프로세싱카드와; 상기 공용보드의 탈착단자에 착탈되며 접속된 제조관련 설비로부터 생성된 입력데이터 신호를 수신하여 상기 프로세싱 카드로 전송하고, 접속된 제조관련설비로 상기 프로세싱카드로부터 수신된 제어신호를 출력하는 입출력카드와; 상기 전원공급카드와, 상기 프로세싱카드 및 상기 입출력카드에 설정된 진단신호를 전송하고, 상기 전원공급카드와, 상기 프로세싱카드 및 상기 입출력카드로 부터 상기 진단신호에 대응한 응답신호로부터 정상작동여부를 판단하고, 진단결과를 상기 메인 서비스 처리부로 전송하는 진단카드;를 구비한다.
또한, 상기 공용보드의 탈착단자에 착탈되며 통신을 담당하는 메인 통신카드;를 더 구비하고, 상기 제조기술 공유 서비스 서버는 등록된 전문가가 이용하는 전문가 단말기의 접속을 지원하고, 상기 전문가 단말기로부터 수신된 전문가 분석정보가 제조개선 정보에 반영되게 처리하도록 구축된다.
바람직하게는 상기 프로세싱 카드는 상기 입출력카드로부터 전송된 입력데이터 신호를 수신하는 입출력 데이터 중계 모듈과; 상기 입출력 데이터 중계 모듈로부터 입력데이터 신호를 수신하고, 수신된 입력데이터를 설정된 제어로직에 따라 연산하여 제어신호를 생성하며 초기에 마스터로서 작동하는 제1PLC 어플이 설치되어 실행되는 제1프로세서와; 상기 제1PLC어플이 이중화되게 구성되어 대기 상태로 동작하고, 상기 제1 PLC어플의 동작상태를 감시하며 초기에 슬레이브로서 작동하는 제2PLC어플이 설치되어 실행되는 제2 프로세서와; 상기 제1PLC어플에 의해 수집된 입력데이터 및 제어신호가 저장되는 공유 메모리;를 구비하고, 상기 제2PLC어플은 상기 제1PLC어플에 오류 발생시 마스터로 전환하여 상기 공유 메모리 및 상기 입출력 데이터 중계모듈에 연결되어 마스터로서 작동한다.
본 발명에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템에 의하면, 영세 제조업체의 제조 기술 개선을 지원할 수 있고, PLC를 구성하는 카드들의 착탈에 의한 교체 구조 및 프로세스 카드의 이중화 제어지원 구조에 의해 PLC의 고장 발생에 의한 서비스 중단을 최소화할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 제조기술공유 서비스 서버의 상세 구조를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 PLC의 착탈 지원 구조를 나타내 보인 정면도이고,
도 4는 도 3의 프로세싱카드의 상세 블록도이다.
도 2는 도 1의 제조기술공유 서비스 서버의 상세 구조를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 PLC의 착탈 지원 구조를 나타내 보인 정면도이고,
도 4는 도 3의 프로세싱카드의 상세 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 제조기술공유 서비스 서버의 상세 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템(100)은 영세 제조설비(110), 제조기술공유 서비스 서버(200), 데이터 베이스(DB)(280), 전문가 단말기(300)를 구비한다.
영세 제조설비(110)는 통신망(10)을 통해 제조기술공유 서비스서버(200)와 접속되어 있으며, 제조기술 공유 서비스서버(200)에 서비스 지원대상으로 등록된 영세업체의 설비에 해당한다.
여기서, 통신망(10)은 유무선 통신 또는 네트워크를 모두 포함한다.
영세 제조설비(110)는 금형설계설비, 가공설비, 사출설비, 조립라인, 검출설비 등과 같은 다양한 제조관련설비가 적용될 수 있고, PLC(Programmable Logic Controller)(270)를 통해 제조기술공유 서비스서버(200)와 링크되게 구축되며, 현장모니터링 정보를 제공하도록 구축된다. 영세 제조설비(110)의 제조관련설비는 IoT(Internet of Things) 센서 네트워크 기반에 의해 현장모니터링 정보를 제조기술 공유 서비스 서버(200)에 제공하도록 구축될 수 있음은 물론이다.
제조기술 공유 서비스 서버(200)는 영세 제조설비(110)의 제조관련설비에 대해 수신된 현장 모니터링 정보를 분석하여 생산성 향상 및 비용절감을 포함하는 제조 개선 정보를 생성하여 제공한다.
제조기술 공유 서비스 서버(200)는 PLC(270), 설비운영지원부(220), 제조솔루션 지원부(240), 빅데이터 및 Al분석부(250) 및 메인 서비스 처리부(260)를 구비한다.
PLC(Programmable Logic Controller)(270)는 영세제조설비(110)의 제조관련 설비들과 교신 및 제어할 수 있도록 접속되어 있고 상세한 설명은 후술한다. 여기서 제조관련 설비는 제조기술 공유 서비스 플랫폼에서 자체적으로 운영 및 가동되게 구축되어 제조개선 기술 도출을 위해 필요한 시뮬레이션을 수행할 수 있거나 표준 제조기술 확보를 위해 구축된 설비 또는 영세 제조설비(110)에 자체적으로 구축된 것을 적용할 수 있음은 물론이다.
설비운영지원부(220)는 PLC(270)들과 접속되어 제조관련 설비의 운영정보를 수신하고, 제조관련 설비에 대해 지시된 가동제어정보를 PLC(270)에 제공한다.
제조솔루션 지원부(240)는 MES(Manufacturing Execution System), SCM(supply chain management), ERP(Enterprise Resource Planning) 중 적어도 하나의 공장관리도구와 접속을 지원한다(240). 여기서, MES(Manufacturing Execution System), SCM(supply chain management), ERP(Enterprise Resource Planning)에 의해 지원 및 수행되는 기능은 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다.
빅데이터 및 Al(Artificial Intelligence) 분석부(250)는 분석대상 영세제조설비(110)에 대해 설비운영 지원부(220)와 제조솔루션지원부(240)와 교신하면서 수신된 빅데이터를 분석하고, 인공지능에 의해 제조개선정보를 생성한다.
메인서비스 처리부(260)는 제조기술 공유 서비스를 지원받고자 하는 영세제조설비(110)의 등록을 지원하고, 등록된 영세제조설비(110)의 제조관련설비로부터 수신된 현장 모니터링 정보를 빅데이터 및 Al분석부(150)를 통해 분석하게 처리하고, 분석처리되어 생성된 제조개선정보가 해당 영세제조설비(110)의 제조관련설비에 반영되도록 처리한다.
메인서비스 처리부(260)는 클라우드 기반 인공지능을 이용한 맞춤형 스마
트 팩토리 서비스 지원을 위한 서비스 웹 페이지를 포함할 수 있다.
메인서비스 처리부(260)는 제조개선 정보의 생성에 협업하여 관여할 수 있도록 전문가의 등록을 지원한다.
데이터 베이스(DB)(280)는 제조기술 공유 서비스 서버(200)에 제어되며 기록대상 정보기 기록된다.
전문가 단말기(300)는 제조기술 공유 서비스 서버(200)에 등록된 전문가가 이용하는 단말기를 말한다. 이 경우 제조기술공유 서비스서버(200)는 접속된 전문가 단말기(300)로부터 수신된 전문가 분석정보가 제조개선 정보에 반영되게 처리하도록 구축된다.
제조기술공유서비스 서버(200)는 영세제조설비(110)의 제품 제조에 사용되는 부품을 공급하도록 지원하는 부품공급서버(400) 및 제조된 제품의 판매를 지원하는 판매서버(500)와 링크되어 영세제조설비(110)를 운영하는 영세제조업의 부품공급 및 제품판매 서비스도 지원하도록 구축될 수 있다.
한편, PLC(270)는 고장시 서비스 중단을 최소화 할 수록 처리영역을 분담하는 카드가 탈착될 수 있도록 구축되며 각 카드의 정상작동을 진단할 수 있는 구조로 구축되어 있고 도 3 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
PLC(270)는 공용보드(271), 전원공급카드(272), 프로세싱카드(280), 입출력카드(275), 메인 통신카드(277) 및 진단카드(278)을 구비한다.
공용보드(271)는 복수개의 탈착단자(271a)를 통해 각각 탈부착되는 전원공급카드(272), 프로세싱카드(280), 입출력카드(275), 메인 통신카드(277) 및 진단카드(278)의 상호 접속을 통한 가동을 지원하도록 되어 있다.
전원공급카드(272)는 공용보드(271)의 탈착 단자(271a)에 착탈되며 공용보드(271)에 각 요소의 가동에 필요한 전원을 공급한다.
프로세싱카드(280)는 공용보드(271)의 탈착 단자(271a)에 착탈되며 영세제조설비(220)의 제조관련 설비로부터 생성되어 입력된 입력데이터 신호를 기반으로 제어대상 제조관련설비에 대해 연산에 의해 생성한 제어신호를 출력하며 상세구조는 후술한다.
입출력카드(275)는 공용보드(271)의 탈착단자(271a)에 착탈되며 접속된 영세제조설비(110)의 제조관련 설비로부터 생성된 입력데이터 신호를 수신하여 프로세싱 카드(280)로 전송하고, 접속된 제조관련설비로 프로세싱카드(280)로부터 수신된 제어신호를 출력한다.
메인 통신카드(277)는 공용보드(271)의 탈착단자(271a)에 착탈되며 통신을 담당한다.
진단카드(278)는 전원공급카드(272), 프로세싱카드(280), 입출력카드(277) 및 메인 통신카드(278)에 설정된 진단신호를 설정된 주기마다 전송하고, 전원공급카드(272), 프로세싱카드(280), 입출력카드(277) 및 메인 통신카드(278)로부터 진단신호에 대응한 응답신호의 수신여부 또는 응답신호에 포함된 응답정보로부터 정상작동여부를 판단하고, 진단결과를 메인 서비스 처리부(260)로 전송한다.
또한, 진단카드(278)는 정상작동하지 않는 카드가 파악되면 메인 서비스 처리부(260)와 함께 등록된 관리자 단말기(미도기)로 고장정보를 함께 전송하도록 구축될 수 있다.
이러한 구조에 의하면 PLC를 구성하는 다수의 카드 중 고장이 발생된 카드는 바로 새 카드로 교체하여 서비스가 정상적으로 이루어지도록 복구할 수 있어 서비스 중단 시간을 최소화 할 수 있다.
또한, 프로세싱 카드(280)도 이중화 구조로 서비스 에러를 최소화하도록 구축되어 있다.
프로세싱 카드(280)는 입출력 데이터 중계 모듈(287), 제1프로세서(281), 제2 프로세서(282), 공유 메모리(285)를 구비한다.
입출력 데이터 중계모듈(287)은 입출력카드(275)로부터 전송된 입력데이터 신호를 수신하며, 내부 메모리(287a) 및 내부 통신어플(287b)를 구비한다.
내부 통신어플(287b)은 제1프로세서(281) 또는 제2프로세서(282) 중 어느 하나에 의해 제어되어 입출력카드(275)로부터 신호중계선(271b)을 통해 수신된 신호를 내부 메모리(287a)에 일시 저장하고, 내부 메모리(287a)에 저장된 제어신호의 입출력카드(275)로 출력되게 처리한다.
제1프로세서(281)은 입출력 데이터 중계 모듈(287)로부터 입력데이터 신호를 수신하고, 수신된 입력데이터를 설정된 제어로직에 따라 연산하여 제어신호를 생성하며 초기에 마스터로서 작동하는 제1PLC 어플(281a)이 설치되어 실행된다.
제2프로세서(282)는 제1PLC어플(281a)이 이중화되게 구성되어 대기 상태로 동작하고, 제1 PLC어플(281a)의 동작상태를 감시하며 초기에 슬레이브로서 작동하는 제2PLC어플(282a)이 설치되어 실행된다.
공유메모리(285)는 제1PLC어플(281a)에 의해 수집된 입력데이터 및 제어신호가 저장된다.
이러한 구조에서 제2PLC어플(282a)은 제1 PLC어플(281a)의 동작상태를 감시하며 제1PLC어플(281a)에 오류 발생시 마스터로 전환하여 공유 메모리 및 상기 입출력 데이터 중계모듈에 연결되어 마스터로서 작동한다.
또한, 제2PLC어플(282a)은 마스터로 역할을 전환한 이후에는 진단카드(278)로 마스터 전환정보를 제공하고, 진단모듈(278)은 프로세싱 카드(280)이 마스터 전환정보에 대응하여 비가동시 수리 또는 교체를 요청하는 진단메시지를 앞서 설명된 알림 경로로 제공되게 처리한다.
따라서, 마스터로 동작하는 제1PLC 어플(281a)의 에러시 제2PLC 어플(282a)이 마스터로서 바로 작동함으로써 서비스 중단을 방지할 수 있다.
이상에서 설명된 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템에 의하면, 영세 제조업체의 제조 기술 개선을 지원할 수 있고, PLC를 구성하는 카드들의 착탈에 의한 교체 구조 및 프로세스 카드의 이중화 제어지원 구조에 의해 PLC의 고장 발생에 의한 서비스 중단을 최소화할 수 있는 장점을 제공한다.
110: 영세 제조설비 120: 제조기술공유 서비스 서버
280: 데이터 베이스 300: 전문가 단말기
280: 데이터 베이스 300: 전문가 단말기
Claims (3)
- 통신망을 통해 접속되며 서비스 지원대상으로 등록된 영세 제조설비와;
상기 영세 제조설비에 대해 수신된 현장 모니터링 정보를 분석하여 생산성 향상 및 비용절감을 포함하는 제조 개선 정보를 생성하여 제공하는 제조기술 공유 서비스 서버와;
상기 제조기술 공유 서비스 서버에 제어되며 기록대상 정보가 기록된 데이터베이스;를 구비하고,
상기 제조기술 공유 서비스 서버는
상기 영세제조설비의 제조관련 설비들과 교신 및 제어할 수 있도록 접속된 PLC들과;
상기 PLC들로부터 제조관련 설비의 운영정보를 수신하는 설비운영지원부와;
MES, SCM, ERP 중 적어도 하나의 공장관리도구와 접속된 제조솔류션 지원부와;
상기 설비운영 지원부와 상기 제조솔루션지원부와 교신하면서 수신된 빅데이터를 분석하는 빅데이터 및 Al분석부와;
제조기술 공유 서비스를 지원받고자 하는 영세제조설비의 등록을 지원하고, 등록된 영세제조설비로부터 수신된 현장 모니터링 정보를 상기 빅데이터 및 Al분석부를 통해 분석하게 처리하고, 분석처리되어 생성된 제조개선정보가 해당 영세제조설비에 반영되도록 처리하는 메인 서비스 처리부;를 구비하고,
상기 PLC는
복수개의 탈착단자가 마련된 공용보드와;
상기 공용보드의 상기 탈착 단자에 착탈되며 상기 공용보드에 전원을 공급하는 전원공급카드와;
상기 공용보드의 상기 탈착 단자에 착탈되며 제조관련 설비로부터 생성되어 입력된 입력데이터 신호를 기반으로 제어대상 제조관련설비에 대해 연산에 의해 생성한 제어신호를 출력하는 프로세싱카드와;
상기 공용보드의 탈착단자에 착탈되며 접속된 제조관련 설비로부터 생성된 입력데이터 신호를 수신하여 상기 프로세싱 카드로 전송하고, 접속된 제조관련설비로 상기 프로세싱카드로부터 수신된 제어신호를 출력하는 입출력카드와;
상기 전원공급카드와, 상기 프로세싱카드 및 상기 입출력카드에 설정된 진단신호를 전송하고, 상기 전원공급카드와, 상기 프로세싱카드 및 상기 입출력카드로 부터 상기 진단신호에 대응한 응답신호로부터 정상작동여부를 판단하고, 진단결과를 상기 메인 서비스 처리부로 전송하는 진단카드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템. - 제1항에 있어서, 상기 공용보드의 탈착단자에 착탈되며 통신을 담당하는 메인 통신카드;를 더 구비하고,
상기 제조기술 공유 서비스 서버는 등록된 전문가가 이용하는 전문가 단말기의 접속을 지원하고, 상기 전문가 단말기로부터 수신된 전문가 분석정보가 제조개선 정보에 반영되게 처리하도록 구축된 것을 특징으로 하는 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템. - 제1항에 있어서, 상기 프로세싱 카드는
상기 입출력카드로부터 전송된 입력데이터 신호를 수신하는 입출력 데이터 중계 모듈과;
상기 입출력 데이터 중계 모듈로부터 입력데이터 신호를 수신하고, 수신된 입력데이터를 설정된 제어로직에 따라 연산하여 제어신호를 생성하며 초기에 마스터로서 작동하는 제1PLC 어플이 설치되어 실행되는 제1프로세서와;
상기 제1PLC어플이 이중화되게 구성되어 대기 상태로 동작하고, 상기 제1 PLC어플의 동작상태를 감시하며 초기에 슬레이브로서 작동하는 제2PLC어플이 설치되어 실행되는 제2 프로세서와;
상기 제1PLC어플에 의해 수집된 입력데이터 및 제어신호가 저장되는 공유 메모리;를 구비하고,
상기 제2PLC어플은 상기 제1PLC어플에 오류 발생시 마스터로 전환하여 상기 공유 메모리 및 상기 입출력 데이터 중계모듈에 연결되어 마스터로서 작동하는 것을 특징으로 하는 진단 보강형 스마트 공장 서비스 지원시스템.
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