KR101484210B1 - 자동화 라인의 이상회로 점검방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PLC(Programmable Logic Controller) 신호 패턴을 이용한 자동화 라인 제어에서 자동화 라인의 비정상 구동을 감지하는 이상회로의 상태를 자동으로 점검할 수 있는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법으로, PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법이 개시된다. PLC 입력신호를 강제로 온/오프시키는 과정; 상기 PLC 입력신호의 온/오프에 따른 이상회로의 출력신호를 검출하는 과정; 상기 이상회로의 출력신호의 변경 유무를 분석하여 이상회로의 상태를 검증하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

자동화 라인의 이상회로 점검방법{METHOD OF ABNORMAL CIRCUIT INSPECTION FOR PLC BASED MANUFACTURING SYSTEM}

본 발명의 실시예는 자동화 라인의 이상회로 점검방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PLC(Programmable Logic Controller) 신호 패턴을 이용한 자동화 라인 제어에서 자동화 라인의 비정상 구동을 감지하는 이상회로의 상태를 자동으로 점검할 수 있는 자동화 라인의 이상회로 점검방법에 관한 것이다.

일반적으로, PLC는 low level 언어로 프로그램 되며 자동화 시스템을 제어하는데 사용되는 산업용 컴퓨터이다. PLC의 내부 로직인 PLC 프로그램은 Boolean 연산을 통해 자동화 시스템을 제어한다. IEC6113-3,4의 표준을 따르면, Ladder Logic Diagram(LD)은 PLC 프로그램에서 일반적으로 통용되는 언어로 알려져 있다.

한편, 일반 제조 공정에서 설계된 PLC 프로그램은 검증 과정을 거치며 프로그램의 정확성이 보장되면 실제 자동화 시스템을 제어하게 된다.

최근 자동화된 제조 산업은 제조 라인의 복잡성 증대에 따라 제어 로직이 방대하며, 또한 매우 복잡하게 설계되어 있다. 이에 따라 PLC 프로그램도 복잡하게 로직화 되어 있다.

이러한 이유로 PLC 프로그램을 진단 및 모니터링 하는 것 또한 점점 더 어려워지고 있으며, 이에 따라 에러를 발견하고 수정하는데 걸리는 시간이 점진적으로 증가하는 추세이다.

Operational Diagnostics, The holy grail of control automation에 따르면 이러한 진단 방법과 에러를 규명하는데 걸리는 시간으로 인한 작업 지연은 전체 설비 고장 시간의 80%를 넘는 것으로 나타나 있다.

특히, 자동차 차체 조립 라인의 경우, 평균 사이클 타임(Cycle Time)은 1분 안팎이며 따라서 설비 고장에 의한 라인 정지 시, 짧은 시간 동안 큰 이익의 손실을 야기하게 된다.

일반적으로 자동화 시스템은 수많은 로봇과 자동화된 이송장치로 이루어져 있다. 로봇과 이송장치는 PLC 프로그램의 로직에 따라 용접이나 이송 등의 다양한 작업을 하게 된다.

최근의 자동화 시스템은 대 단위의 자동화 생산라인을 구축하고 있어 복잡도가 높아 설비 자체의 에러, 또는 로봇 운동 범위 간섭과 같은 외부 요인에 의한 에러 등의 다양한 작업 실패 요소를 포함하고 있다.

작업 중 실패에 의한 지연은 에러 발견 및 장치의 셋 업(set-up) 시간 증가로 인한 막대한 경제적 손실을 야기한다.

이러한 에러들을 진단하기 위해서 공정 및 물류의 흐름을 제어하는 PLC 프로그램 내부에 진단을 위한 코드를 추가하는 방법으로 자동화 시스템을 모니터링 한다.

자동화 시스템의 대표격인 자동차 산업은 자동화가 이루어진 제조라인에서 오류가 발생하였을 경우, 미리 예상한 이상 표시 모듈을 통해 PLC 프로그램을 모니터링 한다.

종래 모니터링 방법은 에러발생 가능이 높은 영역을 예상하여 에러 진단 목적 대상에 따른 코드를 별도로 작성하여 추가하는 것이기 때문에 모든 신호를 모니터링 할 수 없다.

그러므로 모니터링 대상이 되는 공정은 매우 제한적이라 할 수 있으며, 점진적으로 발생하는 에러를 발견하기 위한 모니터링 방법으로는 한계가 있다. 즉, 장치나 부속품의 점진적인 마모로 발생하는 작업 실패 현상에는 사전에 대응하기 어렵다는 문제점을 가진다.

한편, 기존의 PLC 시뮬레이션은 이상회로가 모두 정상적으로 진행된다는 가정 하에 설비나 공정의 정상적인 흐름만을 검증하였다. 지금까지 이상회로는 실제 시운전 현장에서 점검 및 수정이 이루어지고 있다.

즉, 이상 및 안전회로(유틸리티, 비상정지, 센서상태 등)는 정상으로 가정하고 시퀀스 체크만 가능하였고, 현장에서 이상 확인 후 직접 수정을 하였다. 그러나, 촉박한 시운전 일정에서 이상회로의 이상 유무를 제대로 점검하기에는 무리가 있어 왔다.

더구나, PLC LD(Ladder Program)의 40%이상이 이상회로를 정의하는 부분으로(현장에는 유압, 공기압, 통신, 냉각수, LS(Limit Sensor), 비상정지, 차종 및 파트 오류 등 체크해야 할 이상회로가 각 라인, 공정, 디바이스 별로 모두 존재한다.)하고, 실제 현장 시운전 시에 이상회로를 검증하기에는 많은 시간이 소요된다.

또한, 라인 시운전 담당자들은 라인을 정상가동 시키는 것이 우선이므로 이상회로 검증은 문제가 발생해야만 해당 부분을 점검하는 형식으로 진행하고 있는 실정이다. 하지만 이상회로의 잠재적인 오류는 대형 사고로 연결될 가능성이 매우 크다.

본 발명의 실시예들은 PLC 신호 패턴을 이용하여 오프라인 상에서 이상회로를 사전에 검증함으로써 전체 시운전 기간을 단축시키고, PLC 프로그램 품질을 향상을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 PLC 프로그램의 이상 및 안전회로 사전 점검을 통해 검증 범위를 확대함으로써 오류를 강제로 발생시켜 이상회로의 사전 검증을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 PLC 입력신호를 강제로 온/오프시키는 과정; 상기 PLC 입력신호의 온/오프에 따른 이상회로의 출력신호를 검출하는 과정; 상기 이상회로의 출력신호의 변경 유무를 분석하여 이상회로의 상태를 검증하는 과정을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 이상회로의 상태 검증은 단일 발생 이상회로 검증과 조합 이상회로 검증으로 구분되고, 상기 조합 이상회로 검증은 Bit의 조합으로 이루어진 LS 이상회로 검증; Word Bit의 조합으로 이루어진 차종 및 파트 이상회로 검증을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 단일 발생 이상회로 검증은, 입력 비트(Input Bit) 값이 "1"이고, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 비트를 "0"으로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정; 상기 입력 비트를 "0"으로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정; 상기 입력 비트를 "0"으로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 LS 이상회로 검증은, 입력 비트 A 값이 "1"이고, 입력 비트 B값이 "0"이며, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 비트 B값을 "1"로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정; 상기 입력 비트 B값을 "1"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정; 상기 입력 비트 B값을 "1"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 차종 및 파트 이상회로 검증은, 입력 워드 1값이 "A"이고, 입력 워드 2값이 "A"이며, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 워드 2값을 "B"로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정; 상기 입력 워드 2값을 "B"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정; 상기 입력 워드 2값을 "B"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법이 제공된다.

본 발명의 실시예들은 이상회로의 이상 유무를 실제 라인에서 일일이 테스트하지 않고도 판별할 수 있게 됨으로써 시운전 및 실제 공장 기동 중에 발생할 수 있는 사고를 미연에 예방할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 단일 이상회로 테스트 시나리오를 나타내 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 LS 이상회로 테스트 시나리오를 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 차종 및 파트 이상회로 테스트 시나리오를 나타내 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 단일 발생 이상 결과 레포트를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 LS 발생 이상 결과 레포트를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 차종 및 파트 발생 이상 결과 레포트를 예시적으로 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동화 라인의 이상회로 검증 시스템은 이상회로 검증 알고리즘, 결과 리포트 시스템 및 시뮬레이션 연동 모듈을 포함한다.

상기 이상회로 검증 알고리즘은 PLC 입력 신호를 강제 On/Off하여 출력신호의 변경 유무를 체크함으로써 해당 이상회로가 제대로 정의되었는지를 확인할 수 있다.

이는 크게 단일 발생 이상회로 테스트(Simple Abnormal Test)와 조합 이상회로 테스트(Recipe Abnormal Test)로 구분 할 수 있다. 조합 이상회로 테스트는 Bit의 조합으로 이루어진 LS 이상회로 테스트(LS Abnormal Test)와, Word Bit의 조합으로 이루어진 차종 및 파트 이상회로 테스트(Recipe Abnormal Test)로 구분 할 수 있다. 그리고 작업자 및 누군가가 비상정지 버튼을 누름으로써 라인을 정지시킬 수 있는 비상정지 이상회로 테스트(Emergency Stop Abnormal Test)로 구분할 수 있다.

상기 단일 발생 이상회로 테스트는 뒤에서 더욱 설명될 도 1에서와 같이, 해당 이상 신호가 켜지거나 꺼지게 되면 에러 신호를 출력하게 된다. 이처럼 신호가 독립적으로 발생하여 이상 상황을 발생하는 경우에는 공정 설비들의 운전과 관계가 있는 자동 운전 조건 신호들과 CP(Circuit Protect)관련 신호들에서 발생한다.

자동 운전과 관련된 신호들은 로봇이나 설비의 냉각수 및 공기압과 같은 신호들이 있으며, 이 신호들은 신호의 상태가 변하고, 일정 시간이 지나게 되면 에러가 발생하게 된다. 이러한 것들은 주로 Air SW(Air Switch)에 대한 신호들이 있다.

LS(Limit Sensor) 이상회로 테스트는 뒤에서 더욱 설명될 도 2에서와 같이, 장치의 현재 상태를 나타내는 관련 신호의 이상 상황을 정의한 부분이다. 신호는 조립라인에서 가장 많이 쓰이는 입력 신호로 이 신호들의 On/Off 상태 변화를 통해 전체 PLC 프로그램이 동작하게 되어 있다.

일반적으로 LS 이상으로 정의된 이상 신호는 CLAMP, LOCK, PIN, SLIDE 등 다양한 장치의 상태를 나타낼 수 있는 신호들이다. LS 신호는 해당 장치의 ON/OFF, UP/DOWN, ADV/RET 동작 상태를 파악할 수 있다.

이 테스트는 장치의 현재 상태를 나타내는 관련 신호가 하나라도 입력되지 않았거나 장치의 현재 상태와 전혀 상관없는 신호가 하나라도 입력되면 에러신호를 출력한다.

차종 및 파트 이상회로 테스트는 뒤에서 더욱 설명될 도 3에서와 같이, 차종 정보와 파트 센서 신호를 Word Bit의 값으로 조합해서 해당 차종과 파트 센서의 매칭 여부, 신호 입력 여부를 확인하여 불일치 시 에러 신호를 출력한다.

예를 들어, 차체 조립 라인은 하나의 생산 라인에서 여러 차종을 같이 생산하는 혼류 생산 방식을 채택하고 있다. 실제 조립 라인에서는 차량의 옵션이나 차종에 따라 차종 정보 신호가 다르며, 또한 해당 파트를 감지하는 파트 감지 센서의 위치와 개수도 다르다.

이러한 이유로 인해 하나의 설비가 각 차종에 따라서 다른 동작을 취하게 된다. 따라서 공정 운영을 위해서는 차종 정보와 파트 감지 센서의 확인이 반드시 필요하다. 이런 신호들의 이상 상황을 검증하는 부분이 바로 차종 및 파트 이상회로 검증 시나리오이다.

비상 정지 이상회로 검증은 시퀀스 검증 진행 중에 돌발적으로 이 신호를 입력하여 자동 운전이 OFF가 되고, 라인이 정확하게 정지하는지를 확인 할 수 있다.

비상 정지는 설비나 차종, 파트 정보 이외에 현장 작업자에 의해서 발생되는 이상 상황 신호이다. 이는 정상적인 공정 진행 중에 돌발 상황으로 인해서 작업자가 임의로 공정을 정지하는 경우로, 작업자가 EM STOP 버튼을 눌러 강제로 라인을 정지시킬 수 있도록 한다.

이 때, EM STOP 버튼을 누르게 되면 생산라인의 자동 운전 신호가 OFF되고, 모든 설비들은 동작을 멈춰야 한다. 이를 확인 할 수 있도록 정의한 부분은 비상 정지 이상회로 검증 시나리오이다.

상기 결과 리포트 시스템은 도 4 내지 도 6에서와 같이, 최종 검증 결과를 Report형식으로 표현 가능하여야 한다. Report형식은 All Change 형식, Part Change 형식 및 Not Change 형식으로 구분 할 수 있다.

이 형식들의 분류 전제 조건은 상기 이상회로 검증 시나리오에서 검증 대상 Input 신호들과 그와 상관 관계를 갖고 있는 Output 신호의 조합으로 이루어져 있다는 것과, Output 신호와 상관 관계를 갖고 있는 에러 신호들도 조합을 이루고 있다.

이러한 전제 조건을 바탕으로 All Change형식은 이상회로 테스트에서 해당 Input 신호가 강제로 On/Off 될 때 발생 및 기대되는 Output 신호들이 모두 On(Change)이 되는 경우로 정의할 수 있다.

이 경우, Report에서 이상회로 테스트 중의 Output 신호 상태 변화를 Change, Not Change로 나타나는 부분을 확인 할 수 있고, 육안으로 분석 할 수 있다.

이 Report 분석 과정에서 발생 기대되지 않는 Output 신호와 에러 신호들이 On 되었다면, PLC LD(Ladder Program) 상의 오류를 확인하여 수정할 수 있다.

Not Change 형식은 All Change 형식에 반하여 발생 기대되는 Output 신호와 에러 신호들이 모두 On(Change)되지 않은 경우로 정의한다.

이 경우 또한 Report에서 이상회로 테스트 중의 Output 신호 상태 변화를 Change, Not Change로 확인 할 수 있고, Report 분석 과정에서 발생 기대되는 Output 신호와 에러 신호들이 On 되었다면 이 또한 PLC LD(Ladder Program) 상의 오류를 확인하여 수정할 수 있다.

마지막으로, Part Change 형식은 발생 기대되는 일정 부분의 Output 신호들이 On(Change)되었을 경우로 정의한다. 이 때 유의할 점은 Report 분석 과정에서 발생 기대되는 Output 신호와 에러신호들이 On(Change)되어야 할 때와, Off(Not_Change) 되어야 할 때가 정확하게 발생하였는지를 확인하는 부분이다.

Report 분석 과정에서 신호들의 On/Off 변화가 정확하게 실행되었다면, PLC LD 상의 오류가 발견되지 않은 정상 프로그램으로 분석할 수 있지만, 오류로 분석된 PLC 코드는 수정하여 회귀 테스트 기법을 사용하여 PLC 프로그램의 완성도를 높일 수 있다.

상기 이상회로 검증 시스템은 PLC 시뮬레이션과 연동하여 만들 수 있도록 하고, Off Line 테스트 환경을 위하여 실제 현장 상황에 상응하는 가상 공장이나 가상 설비 구축 기술, 공장 혹은 설비들의 PLC 프로그램을 검증 할 수 있는 시뮬레이션 플랫폼을 기반으로 한다.

그리고, 가상 공장(설비)과 제작 가능한 이상 상황 시나리오 상에서 인위적인 공정 신호의 강제 발생과 순차적인 흐름 상의 데이터 인터셉트 기술(Fault Injection: 강제로 임의의 오류 주입)을 이용하여 이상회로의 안정성 여부를 검사하는 Dynamic Test 기법을 사용한다.

또한, 수정 후 영향도 평가를 위한 회귀 테스트(Regression Testing)의 반복적이고 시간 및 인적 자원 소모를 절감시킬 수 있도록 한 자동화 된 회귀 테스트 기법을 사용한다.

한편, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법을 설명하기 위한 단일 이상회로 테스트 시나리오로서, 우선 단일 이상회로 테스트의 초기 상태로서, Input Bit 값은 1이고, Error 값은 0인 상태이다(A1).

이어서, Input Bit 값을 0으로 강제 주입하고(A2), 상기 (A2) 과정에서 신호를 강제 주입한 결과로 Error 값이 초기 상태 0에서 1로 변화하였는지를 판단한다(A3).

상기 (A3) 과정에서 거짓으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 오류를 확인할 수 있고, PLC 프로그램을 수정하여 회귀 테스트를 진행한다(A4).

그리고, 상기 (A3) 과정에서 참으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 Input 신호에 대한 Error 신호 검출을 확인할 수 있고, 테스트를 마친다(A5).

다른 한편으로, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법을 설명하기 위한 LS 이상회로 테스트 시나리오로서, 우선 조합 LS 이상회로 테스트에서의 초기 상태로서, Input Bit A값은 1, Input Bit B값은 0, Error 값은 0이다(C1).

이 후, Input Bit B값을 1로 강제 주입하고(C2), 상기 (C2) 과정에서 신호를 강제 주입한 결과로 Error 값이 초기상태 0에서 1로 변화하였는지를 판단한다(C3).

상기 (C3) 과정에서 거짓으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 오류를 확인할 수 있고, PLC 프로그램을 수정하여 회귀 테스트를 진행한다(C4).

그리고, 상기 (C3) 과정에서 참으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 Input 신호에 대한 Error 신호 검출을 확인할 수 있고, 테스트를 마친다(C5).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법을 설명하기 위한 차종 및 파트 이상회로 테스트 시나리오로서, 우선 조합 차종 이상회로 테스트에서의 초기 상태로서, Input Word 1값은 A, Input Word 2값은 A, Error 값은 0이다(B1).

이 후, Input Word 2값을 B로 강제 주입하고(B2), 상기 (B2) 과정에서 신호를 강제 주입한 결과로 Error 값이 초기 상태 0에서 1로 변화하였는지를 판단한다(B3).

상기 (B3) 과정에서 거짓으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 오류를 확인할 수 있고, PLC 프로그램을 수정하여 회귀 테스트를 진행한다(B4).

그리고, 상기 (B3) 과정에서 참으로 판단되면, 이상 상황 테스트에서 Input 신호에 대한 Error 신호 검출을 확인할 수 있고, 테스트를 마친다(B5).

<실시예>

본 발명의 실시예는 가상 공장(설비) 구축 및 제어프로그램(PLC)의 시뮬레이션 기반으로 하였다. 테스트 기법에서 사용되는 TEST CASE는 이상회로의 분류 기준에 맞추어 단일 이상 TEST CASE, LS 이상 TEST CASE, 차종 및 파트 이상 TEST CASE로 기술하였고, 각 TEST CASE의 제작을 위하여 XML 기반의 저장 가능한 데이터 형식을 사용하였다.

상기의 TEST CASE를 기반으로 한 동적 테스팅 기법 중, 블랙박스 테스팅 기법에 해당하는 Regression Testing의 원활한 지원을 위한 기본을 마련하였다. PLC 프로그램 변경과 유지보수 기간 중에 수정된 부분이 해당 이상회로 요구 사항 명세를 여전히 만족시키는지를 위한 점검에 사용될 것이다.

PLC 이상회로의 원인을 발생시키는 해당 심볼들에 강제로 임의의 오류를 주입하여 동작을 확인하는 Fault Injection 테스트 방법을 기본적으로 사용하였으며, 오류를 유발시키기 위한 값은 PLC 심볼들의 Boolean 형태를 기본적으로 지원한다.

그리고, 차종 및 파트 이상 검증을 위하여 해당 시나리오를 정의할 수 있도록 사용자 입력 값을 지원하여 파라미터의 입력 범위 테스트도 가능 할 수 있도록 하였다.

이 기법은 동적 테스트 방법의 블랙박스 테스트에서 Exception Testing 기법에 기반하여 발생하는 모든 에러 메시지와 예외상황 그리고, 또한 그러한 결과를 촉발시키는 조건들을 식별하고 이를 토대로 하여 각 에러상황에 대한 처리를 의도한 대로 수행하는지 TEST CASE를 선정하여 테스트 한다.

본 발명의 실시예에서, 단일 이상 및 비상 정지 기법을 적용하면 PLC 회로에서 단일 이상 발생 원인에 해당하는 신호들을 I/O 모델의 Input Symbol로 모델링 하여 이상 상황 검증이 가능한 상태로 만든다. 이러한 형태로 만들어진 I/O 모델의 Device 개체를 선택하여 TEST CASE를 만들 수 있다.

LS 이상 적용을 하면 도 2에서와 같은 시나리오로 테스트한다. 현재 상태에서 진입 함수에 해당하는 이벤트 Input Symbol들이 테스트 대상이며 현재 상태와 다른 상태에 있는 Input Symbol의 변화도 점검한다.

차종 및 파트 이상 적용을 하면 이를 규정짓는 input Symbol들의 집합이 오류 주입의 대상이 되며, I/O 모델을 기준으로 TEST CASE를 만들고, 도 3에서와 같은 시나리오로 테스트를 한다.

앞서 설명된 단일 LS 관련 이상은 독립적인 신호에 관하여 연결된 이상회로들에 대한 검증이라고 할 수 있는 반면, 차종/파트 이상은 각기 정의되는 정보가 일련의 심볼값들의 집합으로 정의되고, 정보 입력 시점에서의 이상 유무 검증이 중요하기 때문에 조건을 만족시키는 상황이 선행되어야 하는 점에서 검증의 복잡성이 내재되어 있다.

이에 따른 이상회로 검증 단계 및 수행 내용은 기존에 있던 1단계 및 2단계를 진행 후 3단계에서 I/O 모델링 데이터를 이용하여 이상 상황 발생 데이터 및 확인 심볼들을 연결시켜 이상 상황 모델링을 한다.

그리고 4단계에서는 시뮬레이션을 수행하면, 앞서 모델링 한 이상 상황을 발생시키고 처리 결과를 확인하며 이상회로 검증을 한다.

상기 4단계는 단일 이상 TEST CASE 제작 사용자 인터페이스, LS 이상 발생 TEST CASE 사용자 인터페이스, 차종 및 파트 이상 TEST CASE 사용자 인터페이스가 활용되며, 단일 이상 TEST CASE 사용자 인터페이스는 이상 조건을 입력, 이상 출력을 확인하고, 입력 출력 매칭, 테스트 환경 설정의 세팅 후, 테스트를 시작하게 된다.

LS 이상 발생 TEST CASE 사용자 인터페이스는 이상 출력 확인, 테스트 환경설정의 세팅 후 테스트를 시작한다. 차종 및 파트 이상 TEST CASE 사용자 인터페이스는 차종 조건 입력, 파트 감지 입력, 매칭, 이상 출력 설정, 테스트 환경 설정의 세팅 후 테스트를 시작한다.

5단계에서는 이상회로 검증에서 얻은 결과와 더불어 발생된 시그널 차트를 통하여 가시적으로 검증 결과를 확인하며 레포팅을 한다. 5단계는 도 4(단일 발생 이상 결과 예시 레포트), 도 5(LS 발생 이상 결과 예시 레포트) 및 도 6(차종 및 파트 발생 이상 결과 예시 레포트)에서와 같이 도시되어 있다. 이상회로 문제 신호 리포트는 적색으로 표시되며, 이상회로 정상 신호 리포트는 녹색으로 표시된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법에 의하면, 이상회로 검증을 위한 표준 I/O 모델 기법과, 이것을 기반으로 하는 손쉬운 이상 상황 테스트 모델링 도구를 제시할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기한 도구를 사용하여 만들어진 테스트 데이터로 PLC 시뮬레이션 중 이상 상황에 대한 자동화 검증 모듈을 도출시킬 수 있으며, 검증 수행 결과를 쉽게 판독 가능하도록 가시적인 리포팅 도구를 도출시킬 수 있다.

부연 설명하면, 본 발명의 실시예에서는 PLC 프로그램의 이상회로 관련 신호를 강제로 ON/OFF 함으로써, 해당 이상회로가 제대로 작동하는지 검증하는 기술로 출력신호의 변경 유무를 체크함으로써 해당 이상회로가 제대로 정의되었는지 확인할 수 있는 단일발생 이상회로, 각 설비에 정의된 LS를 테스트 할 수 있는 LS 이상회로, 차종 및 파트센서 관련 신호를 테스트 할 수 있는 차종 및 파트 이상회로, 그리고 작업자 및 누군가가 비상정지 버튼을 누름으로써 라인을 정지시킬 수 있는 비상정지 테스트로 구분할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 최종 검증 결과를 Signal Time Chart 형식으로 표현할 수 있어야 하며, Off Line 테스트 환경을 위하여 실제 현장 상황에 상응하는 가상 공장이나 가상 설비 구축 기술, 공장 혹은 설비들의 제어 프로그램을 테스트 할 수 있는 제어프로그램 시뮬레이션 플랫폼을 기반으로 가상 공장(설비)과 저작 가능한 이상 상황 시나리오 상에서 인위적인 공정 신호의 강제 발생과 순차적 흐름상의 데이터 인터셉트 기술(Fault Injection : 강제로 임의의 오류 주입)을 이용하여 이상회로의 안정성 여부를 검사하는 Dynamic Test 기법을 사용한다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 수정 후 영향도 평가를 위한 회귀 테스트(Regression Testing)의 반복적이고 시간 및 인적 자원 소모를 절감 시킬 수 있도록 자동화된 회귀 테스트 기법을 사용한다.

상술한 바와 같은 기술적인 내용을 기반으로 한 본 발명의 실시예에 따른 PLC 신호 패턴을 이용한 자동화 라인의 비정상 상태 알람 방법은, 우선 PLC(Programmable Logic Controller) 내부 로직의 연산에 따라, 사이클(cycle) 단위로 PLC와 자동화 라인 간에 다수의 PLC 신호가 송,수신되고, 자동화 라인이 순차적으로 제어되는 정상 구동 상태에서 사이클을 다수 반복하여 정상 구동 상태의 자동화 라인 제어에 이용되는 다수의 PLC 신호 간 변화 시퀀스(sequence)를 다수 개 획득한다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는, 상기 다수 개의 변화 시퀀스를 이용하여 정상 구동 상태의 자동화 라인의 제어에 이용되는 다수의 PLC 신호 간 변화 순서를 나타내는 기준 시퀀스를 구한다.

이 과정에서는 상기 다수 개의 변화 시퀀스 각각을 시간 축 상에 배열하고, 상호 간에 공통 부분만을 추출하여 기준 시퀀스를 구하게 된다.

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 상기 기준 시퀀스와 그 기준 시퀀스가 구해진 후 구동되는 자동화 라인의 제어에 이용되는 다수의 PLC 신호 간 변화 시퀀스의 일치 여부를 확인하여, 자동화 라인의 구동상태가 정상 또는 비정상인가를 파악하고 출력을 한다.

상기한 과정에서는 기준 시퀀스를 형성하는 다수의 PLC 신호간의 시간 간격과, 기준 시퀀스가 구해진 후 구동되는 자동화 라인의 제어에 이용되는 다수의 PLC 신호 간 변화 시퀀스를 형성하는 다수의 PLC 신호 간 시간간격의 일치 여부를 더 확인하여, 자동화 라인의 구동상태가 정상 또는 비정상인가를 파악하게 된다.

여기서, 상기 기준 시퀀스를 형성하는 다수의 PLC 신호간의 시간간격은 다수 개의 변화 시퀀스 각각을 형성하는 다수의 PLC 신호를 시간 흐름에 따라 배열해서 상호 간에 공통 부분만을 추출하여 형성된 다수의 PLC 신호 간의 시간간격으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 기준 시퀀스를 형성하는 다수의 PLC 신호간의 시간간격은 다수 개의 변화 시퀀스 각각을 형성하는 다수의 PLC 신호를 시간 흐름에 따라 배열하여 상호 간에 공통 부분만을 추출하여 형성된 다수의 PLC 신호간의 시간 간격마다 사용자가 설정한 허용시간을 더하여 이루어질 수 있다.

이로써, 본 발명의 실시예에서는 이상회로의 이상 유무를 실제 라인에서 일일이 테스트하지 않고도 판별할 수 있게 됨으로써 시운전 및 실제 공장 기동 중에 발생 할 수 있는 사고를 미연에 예방할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. PLC 입력신호를 강제로 온/오프시키는 과정;
   상기 PLC 입력신호의 온/오프에 따른 이상회로의 출력신호를 검출하는 과정;
   상기 이상회로의 출력신호의 변경 유무를 분석하여 이상회로의 상태를 검증하는 과정;을 포함하며,
   상기 이상회로의 상태 검증은 단일 발생 이상회로 검증과 조합 이상회로 검증으로 구분되고,
   상기 조합 이상회로 검증은 Bit의 조합으로 이루어진 LS 이상회로 검증;
   Word Bit의 조합으로 이루어진 차종 및 파트 이상회로 검증;을 포함하며,
   상기 단일 발생 이상회로 검증은,
   입력 비트(Input Bit) 값이 "1"이고, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 비트를 "0"으로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정;
   상기 입력 비트를 "0"으로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정;
   상기 입력 비트를 "0"으로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정;
   을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법.
4. PLC 입력신호를 강제로 온/오프시키는 과정;
   상기 PLC 입력신호의 온/오프에 따른 이상회로의 출력신호를 검출하는 과정;
   상기 이상회로의 출력신호의 변경 유무를 분석하여 이상회로의 상태를 검증하는 과정;을 포함하며,
   상기 이상회로의 상태 검증은 단일 발생 이상회로 검증과 조합 이상회로 검증으로 구분되고,
   상기 조합 이상회로 검증은 Bit의 조합으로 이루어진 LS 이상회로 검증;
   Word Bit의 조합으로 이루어진 차종 및 파트 이상회로 검증;을 포함하며,
   상기 LS 이상회로 검증은,
   입력 비트 A 값이 "1"이고, 입력 비트 B값이 "0"이며, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 비트 B값을 "1"로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정;
   상기 입력 비트 B값을 "1"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정;
   상기 입력 비트 B값을 "1"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정;
   을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법.
5. PLC 입력신호를 강제로 온/오프시키는 과정;
   상기 PLC 입력신호의 온/오프에 따른 이상회로의 출력신호를 검출하는 과정;
   상기 이상회로의 출력신호의 변경 유무를 분석하여 이상회로의 상태를 검증하는 과정;을 포함하며,
   상기 이상회로의 상태 검증은 단일 발생 이상회로 검증과 조합 이상회로 검증으로 구분되고,
   상기 조합 이상회로 검증은 Bit의 조합으로 이루어진 LS 이상회로 검증;
   Word Bit의 조합으로 이루어진 차종 및 파트 이상회로 검증;을 포함하며,
   상기 차종 및 파트 이상회로 검증은,
   입력 워드 1값이 "A"이고, 입력 워드 2값이 "A"이며, 에러 값이 "0"인 초기 상태에서 입력 워드 2값을 "B"로 입력하고, 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화하였는지 판단하는 과정;
   상기 입력 워드 2값을 "B"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되지 않았으면 이상회로의 오류 발생으로 판정하는 과정;
   상기 입력 워드 2값을 "B"로 입력하였을 때 에러 값이 "0"에서 "1"로 변화되었으면 이상회로의 정상으로 판정하고 검증을 종료하는 과정;
   을 포함하는 자동화 라인의 이상회로 점검 방법.

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