KR20240061163A - Multi-channel control device that can expand function modules for smart factories - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공장 내 운용중인 장비들의 출력 신호, 통신 방식에 따라 해당 확장모듈들을 메인모듈의 복수의 소켓에 장착하여 확장가능함에 따라, 설치가 간편하고 적은 비용으로 스마트 팩토리시스템을 고도화할 수 있는 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치에 관한 것으로서, 복수의 입출력모듈이 선택적으로 장착되는 복수의 소켓과, 생산관리시스템(MES)과 통신하기 위한 통신부와, 상기 복수의 입출력모듈을 제어하기 위한 프로그램이 저장되는 메모리부와, 상기 복수의 소켓에 연결된 입출력모듈에 대해 상기 생산관리시스템(MES)로부터 수신된 제어신호를 기초로 상기 메모리부에 저장된 프로그램에 의해 제어하는 제어부를 포함하는 메인모듈과; 상기 메인모듈의 복수의 소켓에 선택적으로 장착되어 공장 내의 장비과 연결되어 정보를 수신하거나 제어신호를 출력하기 위한 복수의 확장모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention can be expanded by installing corresponding expansion modules into multiple sockets of the main module according to the output signals and communication methods of the equipment in operation in the factory, making it easy to install and upgrading the smart factory system at low cost. It relates to an expanded multi-channel control device for factory function modules, comprising a plurality of sockets on which a plurality of input/output modules are selectively mounted, a communication unit for communicating with a production management system (MES), and a program for controlling the plurality of input/output modules. a main module including a memory unit where this is stored, and a control unit that controls the input/output modules connected to the plurality of sockets by a program stored in the memory unit based on a control signal received from the production management system (MES); A plurality of expansion modules are selectively mounted on a plurality of sockets of the main module and connected to equipment in the factory to receive information or output a control signal.

Description

스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치{Multi-channel control device that can expand function modules for smart factories}{Multi-channel control device that can expand function modules for smart factories}

본 발명은 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치에 관한 것으로서, 공장 내에 배치된 장비들의 인터페이스에 따라 확장모듈을 선택하여 장착하여 장비들로부터 데이터를 수집 및 제어할 수 있는 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an expanded function module for a smart factory, a multi-channel control device, and an expanded function module for a smart factory that can collect and control data from the equipment by selecting and installing the expansion module according to the interface of the equipment placed in the factory. It is about a multi-channel control device.

최근의 제조업은 스마트 팩토리 사업을 통해 점차 고도화, 무인화, 정밀화가 이루어지고 있으며. 특히 고부가가치의 반도체 관련 생산 설비와 관련해서는 더욱 미세한 공정관리가 필요하다. 스마트 팩토리에 의하면, 무인화된 공정에 투입된 많은 공작기계 등의 생산장비는 클라이언트(Client)로서 네트워크를 통해 서버에 연결된 하나의 시스템으로 구축된다. 서버와 생산장비들은 각종 제어 신호와 그에 따른 처리결과 등을 네트워크를 통해 교환함으로써 스마트 팩토리를 구현한다.Recently, the manufacturing industry is becoming increasingly sophisticated, unmanned, and precise through smart factory projects. In particular, more detailed process management is needed in relation to high value-added semiconductor-related production facilities. According to Smart Factory, production equipment such as many machine tools used in unmanned processes are built as a single system connected to a server through a network as clients. Servers and production equipment implement a smart factory by exchanging various control signals and resulting processing results through the network.

나아가, 국내 제조업의 경우 스마트 팩토리시스템의 수요가 급증하고, 대중화되고 있다. 최근 관리 업무를 시스템으로 관리하는 기초 수준의 시스템 구축에서 좀 더 세밀하게 공장 현황을 관리하는 고도화 시스템의 도입을 희망하는 기업이 증가 추세에 있다.Furthermore, in the domestic manufacturing industry, the demand for smart factory systems is rapidly increasing and becoming popular. Recently, there has been an increasing number of companies wishing to introduce an advanced system that manages factory status in more detail than building a basic system that manages management tasks through a system.

스마트 팩토리시스템을 고도화하기 위해서는 객관적인 데이터 기반으로 분석 및 관리하여 균일한 품질관리 생산 시스템이 필요하다. 이를 위해서 정확한 데이터 수집이 필요하고, 각종 센서 데이터 및 설비 작동 상태 데이터를 실시간 취득하여야 하나 장비들의 출력 신호, 통신 방식 등이 상이하여 1개의 장비에 1개의 데이터 수집장치를 설치해야하는 문제가 있다.In order to advance the smart factory system, a uniform quality control production system is needed through analysis and management based on objective data. For this purpose, accurate data collection is required, and various sensor data and equipment operation status data must be acquired in real time, but the output signals and communication methods of the equipment are different, so there is a problem of having to install one data collection device on one equipment.

KR10-2022-0122923A (2022.09.05)KR10-2022-0122923A (2022.09.05)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 공장 내 운용중인 장비들의 출력 신호, 통신 방식에 따라 해당 모듈을 확장가능하여 설치가 간편하고 적은 비용으로 스마트 팩토리시스템을 고도화할 수 있는 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention, to solve these conventional problems, is a smart factory function that allows easy installation and advancement of the smart factory system at low cost by expanding the module according to the output signal and communication method of the equipment operating in the factory. The purpose is to provide a module expandable multi-channel control device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

복수의 입출력모듈이 선택적으로 장착되는 복수의 소켓과, 생산관리시스템(MES)과 통신하기 위한 통신부와, 상기 복수의 입출력모듈을 제어하기 위한 프로그램이 저장되는 메모리부와, 상기 복수의 소켓에 연결된 입출력모듈에 대해 상기 생산관리시스템(MES)로부터 수신된 제어신호를 기초로 상기 메모리부에 저장된 프로그램에 의해 제어하는 제어부를 포함하는 메인모듈과;A plurality of sockets on which a plurality of input/output modules are selectively mounted, a communication unit for communicating with a production management system (MES), a memory unit in which a program for controlling the plurality of input/output modules is stored, and connected to the plurality of sockets. a main module including a control unit that controls input/output modules by a program stored in the memory unit based on control signals received from the production management system (MES);

상기 메인모듈의 복수의 소켓에 선택적으로 장착되어 공장 내의 장비과 연결되어 정보를 수신하거나 제어신호를 출력하기 위한 복수의 확장모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치를 제공한다.A function module expandable multi-channel input/output device for a smart factory, comprising: a plurality of expansion modules that are selectively mounted on a plurality of sockets of the main module and connected to equipment in the factory to receive information or output control signals; to provide.

상기 메인모듈에는 상기 메인모듈의 구동에 필요한 전원을 인가하고, 상기 복수의 소켓에 장착된 상기 복수의 입출력모듈에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부가 구비된다.The main module is provided with a power supply unit that applies power necessary to drive the main module and supplies power necessary to the plurality of input/output modules mounted on the plurality of sockets.

상기 복수의 확장모듈은 공장 내의 장비들로부터 데이터를 수집하고 제어신호를 출력하는 ADC모듈, I/O모듈, 릴레이모듈, PWM신호발생모듈 및 시리얼통신모듈을 포함하여 이루어지는 것이 좋다.The plurality of expansion modules preferably include an ADC module, an I/O module, a relay module, a PWM signal generation module, and a serial communication module that collects data from equipment in the factory and outputs control signals.

상기 I/O모듈은 공장 내에 배치된 장비들과 통신을 통해 운전상태, 이상신호를 포함한 디지털 신호를 수신하는 DI모듈과, 생산관리시스템(MES)으로부터 수신된 공장 내에 배치된 장비의 동작제어, 알람 발생을 포함한 디지털 신호를 상기 메인모듈로부터 수신하여 출력하는 DO모듈로 이루어진다.The I/O module is a DI module that receives digital signals including operating status and abnormal signals through communication with equipment placed in the factory, and controls the operation of equipment placed in the factory received from the production management system (MES). It consists of a DO module that receives and outputs digital signals, including alarm occurrences, from the main module.

그리고 상기 PWM신호발생모듈은 공장 내에 배치된 장비 중 선형적으로 제어가 가능한 장비와 통신을 통해 PWM신호를 생성하여 해당 장비에 출력한다.And the PWM signal generation module generates a PWM signal through communication with linearly controllable equipment among the equipment placed in the factory and outputs it to the corresponding equipment.

본 발명의 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치는 공장 내 운용중인 장비들의 출력 신호, 통신 방식에 따라 해당 확장모듈들을 메인모듈의 복수의 소켓에 장착하여 확장가능함에 따라, 설치가 간편하고 적은 비용으로 스마트 팩토리시스템을 고도화할 수 있는 효과가 있다.The functional module expansion type multi-channel input/output device for a smart factory of the present invention can be expanded by mounting corresponding expansion modules on a plurality of sockets of the main module according to the output signals and communication methods of the equipment in operation in the factory, making installation easy and requiring less effort. It has the effect of upgrading the smart factory system at low cost.

도 1은 본 발명의 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2는 복수의 확장모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 3은 메인모듈의 복수의 소켓에 확장모듈이 장착되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an expanded function module multi-channel control device for a smart factory of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing the configuration of a plurality of expansion modules;
Figure 3 is a diagram schematically showing a state in which expansion modules are mounted on a plurality of sockets of the main module.

이하, 본 발명의 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the functional module expansion type multi-channel control device for a smart factory of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as follows, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments.

도 1은 본 발명의 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an expanded function module multi-channel control device for a smart factory of the present invention.

본 발명의 스마트팩토리용 기능모듈 확장형 다채널제어장치는 도 1과 같이 크게 메인모듈(10) 및 복수의 확장모듈(30)을 포함하여 이루어진다.The functional module expansion type multi-channel control device for a smart factory of the present invention largely includes a main module 10 and a plurality of expansion modules 30, as shown in FIG. 1.

상기 메인모듈(10)은 생산관리시스템(MES)과 상기 복수의 확장모듈(30)과 통신을 통해 상기 복수의 확장모듈(30)을 통해 수집된 데이터를 상기 생산관리시스템에 전송하고, 상기 생산관리시스템으로부터 수신된 제어신호를 해당 확장모듈에 전달한다.The main module 10 transmits data collected through the plurality of expansion modules 30 to the production management system through communication with the production management system (MES) and the plurality of expansion modules 30, and The control signal received from the management system is transmitted to the corresponding expansion module.

상기 메인모듈(10)은 복수의 소켓(110)과, 통신부(120), 메모리부(130), 제어부(140) 및 전원공급부(150)를 포함하여 구성된다. The main module 10 includes a plurality of sockets 110, a communication unit 120, a memory unit 130, a control unit 140, and a power supply unit 150.

상기 복수의 소켓(110)은 상기 복수의 확장모듈(30)을 선택적으로 장착하기 위한 것으로서, 상기 메인모듈(10)에 복수 구비된다. 상기 복수의 소켓(110)은 보편적으로 널리 사용되는 PCI 타입으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The plurality of sockets 110 are for selectively mounting the plurality of expansion modules 30, and are provided in plurality in the main module 10. The plurality of sockets 110 may be configured as a widely used PCI type, but are not limited thereto.

상기 통신부(120)는 상위 시스템인 생산관리시스템(MES)와 통신하기 위한 것으로서, Wi-Fi, LAN 등의 유무선 통신모듈 등으로 구성될 수 있고, 생산관리시스템(MES)과 통신할 수 있는 통신모듈이면 족하다.The communication unit 120 is for communicating with the production management system (MES), which is a higher-level system, and may be composed of wired and wireless communication modules such as Wi-Fi and LAN, and can communicate with the production management system (MES). A module is enough.

상기 메모리부(130)에는 상기 통신부(120)를 통해 생산관리시스템(MES)과 데이터를 전송 및 수신하기 위한 통신 프로그램, 상기 복수의 입출력모듈을 구동 및 제어하기 위한 프로그램, 상기 통신부(120) 및 상기 복수의 입출력모듈을 통해 수신되는 데이터 등이 저장된다.The memory unit 130 includes a communication program for transmitting and receiving data with the production management system (MES) through the communication unit 120, a program for driving and controlling the plurality of input/output modules, the communication unit 120, and Data received through the plurality of input/output modules are stored.

상기 제어부(140)는 상기 생산관리시스템(MES)으로부터 수신된 명령을 통해 상기 복수의 입출력모듈을 구동제어하고 상기 복수의 입출력모듈로부터 데이터를 수집하여 상기 통신부(120)를 통해 상기 생산관리시스템(MES)에 전송한다. 상기 제어부(140)는 MCU 등의 프로세서로 이루어진다.The control unit 140 drives and controls the plurality of input/output modules through commands received from the production management system (MES) and collects data from the plurality of input/output modules through the communication unit 120. MES). The control unit 140 consists of a processor such as an MCU.

상기 전원공급부(150)는 상기 메인모듈(10)의 구동에 필요한 전원을 인가하고, 상기 복수의 소켓(110)에 장착된 상기 복수의 입출력모듈에 필요한 전원을 관리한다.The power supply unit 150 applies power required to drive the main module 10 and manages power required for the plurality of input/output modules mounted on the plurality of sockets 110.

도 2는 복수의 확장모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 메인모듈의 복수의 소켓에 확장모듈이 장착되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing the configuration of a plurality of expansion modules, and Figure 3 is a diagram schematically showing a state in which the expansion modules are mounted on a plurality of sockets of the main module.

다음으로, 상기 복수의 확장모듈(30)은 상기 메인모듈(10)의 복수의 소켓(110)에 선택적으로 각각 장착되어 공장 내의 장비과 연결되어 정보를 수신하거나 제어신호를 출력하기 위한 것이다.Next, the plurality of expansion modules 30 are selectively mounted on each of the plurality of sockets 110 of the main module 10 and are connected to equipment in the factory to receive information or output control signals.

상기 복수의 확장모듈(30)은 도 2와 같이 공장 내의 장비들로부터 데이터를 수집하고 제어신호를 출력하기 위해, ADC모듈(310), I/O모듈(320), 릴레이모듈(330), PWM신호발생모듈(340), 시리얼통신모듈(350) 등으로 이루어질 수 있다.The plurality of expansion modules 30 include an ADC module 310, an I/O module 320, a relay module 330, and a PWM to collect data from equipment in the factory and output control signals as shown in FIG. 2. It may consist of a signal generation module 340, a serial communication module 350, etc.

상기 ADC모듈(310)은 공장 내에 배치된 장비 중 전기적 신호로 정보를 교환하는 장비 또는 각종 센서로부터 정보를 수집하기 위한 것으로서, 공장 내의 장비로부터 수집된 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 메인모듈(10)에 입력되어 저장된다. The ADC module 310 is for collecting information from various sensors or equipment that exchanges information with electrical signals among the equipment placed in the factory. It converts the electrical signals collected from the equipment in the factory into digital signals and connects the main module ( 10) and saved.

그리고 상기 I/O모듈(320)은 공장 내에 배치된 장비로부터 운전상태, 이상 신호 등의 디지털 신호를 수신하는 DI모듈과, 생산관리시스템(MES)으로부터 수신된 공장 내의 장비의 동작제어, 알람 발생 등의 디지털 신호를 상기 메인모듈(10)로부터 수신하여 출력하는 DO모듈을 포함한다. And the I/O module 320 is a DI module that receives digital signals such as operation status and abnormal signals from equipment placed in the factory, and controls the operation of equipment in the factory received from the production management system (MES) and generates alarms. It includes a DO module that receives and outputs digital signals, such as from the main module 10.

상기 PWM신호발생모듈(340)은 공장 내에 배치된 장비 중 모터 등 선형적으로 제어가 가능한 장비를 제어하기 위해 PWM신호를 생성하여 해당 장비에 출력한다. 상기 PWM신호발생모듈(340)은 생산관리시스템(MES)으로부터 수신된 해당 장비의 제어신호에 따라 상기 메인모듈(10)의 제어부(140)에 의해 제어된다. 상기 PWM신호발생모듈(340)은 상기 메인모듈(10)의 메모리부(130)에 저장된 PWM신호발생모듈(340)의 구동프로그램에 의해 구동된다.The PWM signal generation module 340 generates a PWM signal to control equipment that can be controlled linearly, such as a motor, among equipment placed in a factory and outputs it to the relevant equipment. The PWM signal generation module 340 is controlled by the control unit 140 of the main module 10 according to the control signal of the corresponding equipment received from the production management system (MES). The PWM signal generation module 340 is driven by the driving program of the PWM signal generation module 340 stored in the memory unit 130 of the main module 10.

상기 시리얼통신모듈(350)은 RS232, RS485 등의 시리얼 통신이 가능한 인터페이스를 구비한 장비와 통신하기 위한 것으로서, 시리얼 통신이 가능한 공장 내의 장비와 연결되어 데이터를 수집하고 제어신호를 송신한다. 상기 시리얼통신모듈(350)과 장비는 Modbus 프로토콜을 통하여 상호간 통신하는 것이 좋다.The serial communication module 350 is for communicating with equipment equipped with an interface capable of serial communication, such as RS232 or RS485, and is connected to equipment in the factory capable of serial communication to collect data and transmit control signals. It is recommended that the serial communication module 350 and the equipment communicate with each other through the Modbus protocol.

이와 같이, 상기 메인모듈(10)에 복수의 소켓(110)이 구비되고, 공장 내에 구비된 장비의 인터페이스 종류에 따라 상기 복수의 확장모듈(30) 중 해당 확장모듈을 선택하여 장착할 수 있어, 스마트 공장 시스템을 구축하는 공장 내에 배치된 각종 장비들과 통신하여 각종 장비들로부터 데이터를 수집하여 모니터링 및 제어할 수 있는 이점이 있다.In this way, the main module 10 is provided with a plurality of sockets 110, and the corresponding expansion module among the plurality of expansion modules 30 can be selected and installed depending on the interface type of the equipment installed in the factory. There is an advantage in being able to collect data from various equipment and monitor and control them by communicating with various equipment placed in the factory building a smart factory system.

10: 메인모듈,
30: 복수의 확장모듈10: main module,
30: Multiple expansion modules

Claims (5)

복수의 입출력모듈이 선택적으로 장착되는 복수의 소켓과, 생산관리시스템(MES)과 통신하기 위한 통신부와, 상기 복수의 입출력모듈을 제어하기 위한 프로그램이 저장되는 메모리부와, 상기 복수의 소켓에 연결된 입출력모듈에 대해 상기 생산관리시스템(MES)로부터 수신된 제어신호를 기초로 상기 메모리부에 저장된 프로그램에 의해 제어하는 제어부를 포함하는 메인모듈과;
상기 메인모듈의 복수의 소켓에 선택적으로 장착되어 공장 내의 장비과 연결되어 정보를 수신하거나 제어신호를 출력하기 위한 복수의 확장모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치.
A plurality of sockets on which a plurality of input/output modules are selectively mounted, a communication unit for communicating with a production management system (MES), a memory unit in which a program for controlling the plurality of input/output modules is stored, and connected to the plurality of sockets. a main module including a control unit that controls input/output modules by a program stored in the memory unit based on control signals received from the production management system (MES);
A function module expandable multi-channel input/output device for a smart factory, comprising a plurality of expansion modules that are selectively mounted on a plurality of sockets of the main module and connected to equipment in the factory to receive information or output control signals.
 제1항에 있어서,
상기 메인모듈에는 상기 메인모듈의 구동에 필요한 전원을 인가하고, 상기 복수의 소켓에 장착된 상기 복수의 입출력모듈에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치
According to paragraph 1,
The main module is an expanded function module for a smart factory, characterized in that it is provided with a power supply unit that applies the power necessary to drive the main module and supplies the power necessary to the plurality of input/output modules mounted in the plurality of sockets. Channel input/output device
 제1항에 있어서,
상기 복수의 확장모듈은 공장 내의 장비들로부터 데이터를 수집하고 제어신호를 출력하는 ADC모듈, I/O모듈, 릴레이모듈, PWM신호발생모듈 및 시리얼통신모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치.
According to paragraph 1,
The plurality of expansion modules are for a smart factory, characterized in that they include an ADC module, I/O module, relay module, PWM signal generation module, and serial communication module that collects data from equipment in the factory and outputs control signals. Function module expandable multi-channel input/output device.
 제3항에 있어서,
상기 I/O모듈은 공장 내에 배치된 장비들과 통신을 통해 운전상태, 이상신호를 포함한 디지털 신호를 수신하는 DI모듈과, 생산관리시스템(MES)으로부터 수신된 공장 내에 배치된 장비의 동작제어, 알람 발생을 포함한 디지털 신호를 상기 메인모듈로부터 수신하여 출력하는 DO모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치.
According to paragraph 3,
The I/O module is a DI module that receives digital signals including operating status and abnormal signals through communication with equipment placed in the factory, and controls the operation of equipment placed in the factory received from the production management system (MES). A function module expandable multi-channel input/output device for a smart factory, characterized in that it consists of a DO module that receives and outputs digital signals, including alarm occurrences, from the main module.
 제3항에 있어서,
상기 PWM신호발생모듈은 공장 내에 배치된 장비 중 선형적으로 제어가 가능한 장비와 통신을 통해 PWM신호를 생성하여 해당 장비에 출력하는 것을 특징으로 하는 스마트 팩토리용 기능모듈 확장형 다채널 입출력장치.According to paragraph 3,
The PWM signal generation module is a function module expandable multi-channel input/output device for a smart factory, characterized in that it generates a PWM signal through communication with linearly controllable equipment among the equipment placed in the factory and outputs it to the corresponding equipment.
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