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PLC 신호의 시간차이를 이용한 자동화 공정의 PLC프로그램 모니터링
PLC Program Monitoring for Manufacturing Systems Using PLC Signal Time Difference 원문보기

한국CAD/CAM학회논문집 = Transactions of the Society of CAD/CAM Engineers, v.14 no.3, 2009년, pp.176 - 185  

성길영 (아주대학교 산업공학과) ,  한관희 (경상대학교 산업시스템공학부) ,  변재정 (국방과학연구소) ,  왕지남 (아주대학교 산업정보시스템공학부) ,  박상철 (아주대학교 산업정보시스템공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Modern manufacturing systems consist of highly automated manufacturing devices, and they are controlled by complicated PLC programs. To make sure the achievement of the control objectives of a manufacturing system, it is very important to monitor the dynamic system behaviors of the manufacturing sys...

주제어

#PLC(Programmable Logic Controller)   #PLC Monitoring   #Automated manufacturing system  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 제조라인의 테스트 및 안정화를 위한 시운전 과정이 끝난 후 제품의 양산에 들어가게 되는데 양산과정에서는 공정의 수많은 사이클이 진행되므로 외부환경으로 인한 다양한 에러가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 외부환경에 의한 장치의 파손이나 마모와 같은 점진적인 에러를 발견하고 해결하는 것에 초점을 두고 있다. 그리고 이러한 에러를 해결하기 위해 양산라인에서의 PLC 신호들 간의 시간차이는 앞서 기술한 제조 시스템의 Test Run 과정과 동일한 방법으로 얻을 수 있으며 Try-Out Run에서 얻은 표준 시간 data와 비교함으로써 모니터링을 진행한다.
  • Zhang은 Steel Tube Mill을 모니터링하기 위해 PLC 신호를 이용하였다[7] 상기의 PLC신호를 통한 모니터링 방법은 특정 device에 제한적이어서 일반화하기 어렵다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 보완하기 위해서 PLC신호의 시간차이를 이용한 모니터링 방법을 제안하며 이것을 테스트하기 위하여 PlcStudioTM를 이용 하였다[8]. PlcStudioTM는 공정의 PLC를 검증하기위한 상용 시뮬레이션 S/W로 Logical model과 Physical model로 구성된다.
  •  이러한 에러는 주로 PLC 신호들의 종속관계로 인해 발생하는 것인데, 이것은 PLC 프로그램의 자체 버그라 할 수 있으며, 제조 라인의 테스트 및 안정화를 위한 시운전 과정에서 검증되었다고 가정한다. 본 논문은 PLC 프로그램이 아닌 실제 작업 중 외부 요소에 의한 에러로 인한 작업 실패를 진단하는 것이 목적이므로 이러한 PLC 프로그램상의 에러는 배제한다.
  •  이러한 에러는 주로 PLC 신호들의 종속관계로 인해 발생하는 것인데, 이것은 PLC 프로그램의 자체 버그라 할 수 있으며, 제조 라인의 테스트 및 안정화를 위한 시운전 과정에서 검증되었다고 가정한다. 본 논문은 PLC 프로그램이 아닌 실제 작업 중 외부 요소에 의한 에러로 인한 작업 실패를 진단하는 것이 목적이므로 이러한 PLC 프로그램상의 에러는 배제한다.
  • 본 논문은 자동화된 공정을 모니터링하기 위해 기존에 연구되었거나 사용되는 방법을 개선하기 위하여 PLC 신호의 시차 간격을 이용하여 자동화 공정에서 쓰이는 장치의 이상으로 인하여 발생하는 작업 실패를 미연에 방지하는 방, 법을 제안하였다.
  • 본 논문은 자동화된 공정을 모니터링하기 위해 기존에 연구되었거나 사용되는 방법을 개선하기 위하여 PLC 신호의 시차 간격을 이용하여 자동화 공정에서 쓰이는 장치의 이상으로 인하여 발생하는 작업 실패를 미연에 방지하는 방법을 제안하였다. PLC 신호는 공정을 제어하기 위해 일반적으로 입력과 출력이라는 신호로 나누어져 있으며, 시차에 따른 선후관계를 갖는다.

가설 설정

  • PlcStudioTM의 3차원 그래픽  모듈에서 정한 애니메이션 속도를 절대 수치 30으로 주고, 이를 각 로봇들의 표준 동작 속도라고 할 때, 정상 제품을 만들어 내는, 선후관계를 갖는 PLC 신호들의 시간차이 값을 표준 시차 값이라고 가정한다. 그리고 이 공정을 Try-Out Run 공정의 결과 얻을 수 있는 표준 공정이라고 가정한다.
  • PlcStudioTM의 3차원 그래픽  모듈에서 정한 애니메이션 속도를 절대 수치 30으로 주고, 이를 각 로봇들의 표준 동작 속도라고 할 때, 정상 제품을 만들어 내는, 선후관계를 갖는 PLC 신호들의 시간차이 값을 표준 시차 값이라고 가정한다. 그리고 이 공정을 Try-Out Run 공정의 결과 얻을 수 있는 표준 공정이라고 가정한다.
  • 의 3차원 그래픽  모듈에서 정한 애니메이션 속도를 절대 수치 30으로 주고, 이를 각 로봇들의 표준 동작 속도라고 할 때, 정상 제품을 만들어 내는, 선후관계를 갖는 PLC 신호들의 시간차이 값을 표준 시차 값이라고 가정한다. 그리고 이 공정을 Try-Out Run 공정의 결과 얻을 수 있는 표준 공정이라고 가정한다. 즉, Try-Out Run이 끝난 후 안정화된 제조 공정으로 오류가 없는 공정임을 의미한다.
  • 의 3차원 그래픽  모듈에서 정한 애니메이션 속도를 절대 수치 30으로 주고, 이를 각 로봇들의 표준 동작 속도라고 할 때, 정상 제품을 만들어 내는, 선후관계를 갖는 PLC 신호들의 시간차이 값을 표준 시차 값이라고 가정한다. 그리고 이 공정을 Try-Out Run 공정의 결과 얻을 수 있는 표준 공정이라고 가정한다. 즉, Try-Out Run이 끝난 후 안정화된 제조 공정으로 오류가 없는 공정임을 의미한다.
  • 제조 라인의 Try-Out Run이 끝나고 공정 이 안정화된 후 양산을 위한 실제 운영에 들어가게 된다. 양산 과정에서는 공정에서 특정 로봇의 모션 속도가 느려지는 오류를 가정하고 이것을 예제에 적용하였다.
  • 제조 라인의 Try-Out Run이 끝나고 공정 이 안정화된 후 양산을 위한 실제 운영에 들어가게 된다. 양산 과정에서는 공정에서 특정 로봇의 모션 속도가 느려지는 오류를 가정하고 이것을 예제에 적용하였다.
  • 위에서 제조 시스템이 정상적으로 동작할 때의 PLC 신호의 값과 시간차이를 제조 시스템의 Try-Out Run 과정에서 얻을 수 있다. 여기서 얻은 시간 차이에 대한 데이터는 실제 제조 시스템의 운영 과정에서 얻은 시간 차이와 비교를 위한 표준이라고 가정한다.
  • 이 외에도 프로그램 작성자의 실수로 발생하는 오류가 있다. 이러한 에러는 주로 PLC 신호들의 종속관계로 인해 발생하는 것인데, 이것은 PLC 프로그램의 자체 버그라 할 수 있으며, 제조 라인의 테스트 및 안정화를 위한 시운전 과정에서 검증되었다고 가정한다. 본 논문은 PLC 프로그램이 아닌 실제 작업 중 외부 요소에 의한 에러로 인한 작업 실패를 진단하는 것이 목적이므로 이러한 PLC 프로그램상의 에러는 배제한다.
  • 이 외에도 프로그램 작성자의 실수로 발생하는 오류가 있다. 이러한 에러는 주로 PLC 신호들의 종속관계로 인해 발생하는 것인데, 이것은 PLC 프로그램의 자체 버그라 할 수 있으며, 제조 라인의 테스트 및 안정화를 위한 시운전 과정에서 검증되었다고 가정한다. 본 논문은 PLC 프로그램이 아닌 실제 작업 중 외부 요소에 의한 에러로 인한 작업 실패를 진단하는 것이 목적이므로 이러한 PLC 프로그램상의 에러는 배제한다.
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참고문헌 (12)

  1. Jack, H., "Automating Manufacturing Systems with PLCs", version 4.7, 2005 

  2. 박원일, "비호환 기종 PLC들의 통합제어를 위한 PLC매니저 설계", 한양대학교 석사학위 논문, 1993 

  3. Arbor, A., "Operational Diagnostics, The Holy Grail of Control Automation, A White Paper" Entivity, Inc., 2008 

  4. 홍상현, "표준화된 PLC Ladder 프로그램과 HMI 장비를 이용한 자체 조립라인의 운용에 관한 연구", 울산대학교 석사학위 논문, 2002 

  5. Holloway, L. E. and Chand, S., "Time Templates for Discrete Event Fault Monitoring in Manufacturing Systems", American Control Conference, pp.701-706, 1994 

  6. Zhang, H., "On-line PLC Monitoring and Network Administering System for Steel Tube Mill", Proceeding of the IEEE International Conference on Industrial Technology, pp. 720-723, 1996 

  7. loannides, M. G., "Design and Implementation of PLC-Based Monitoring Control System for Induction Motor", IEEE Transactions on energy conversion, Vol. 19, No.3, pp. 469-476, 2004 

    상세보기 crossref

  8. UDMTek, "PLC Studio 제품 소개", http://www.udmtek.com, 2008 

  9. Park, C. M., "Development of Virtual Simulator for Visual Validation of PLC Program", International Conference on Computational Intelligence for Modeling Contol and Automation, pp. 32-36, 2006 

  10. Park, C. M., "Simulation based Control Program Verification in an Automobile Industry", The 27 th ISATED International Conference on Modelling, Identification, and Control, Austria, 2008 

  11. SIEMENS, "SIMANTIC Working with STEP 7 V5.3" http://www.fer.hr/_downloadlrepositoty/S7gsV53 _e.pdf, 2004 

  12. 한관희, 박준우, "UML 기반 PLC 래더 로직 설계와 코드 자동 생성", 한국CAD/CAM학회 논문집, Vol. 14, No.6, pp. 50-59, 2009 

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