KR102460909B1 - General purpose sensor-analysis module for measuring, analyzing and monitoring the condition of manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
제조 장비의 상태 측정 및 분석, 모니터링을 위한 범용 센서-분석 모듈이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 센서-분석 모듈은, 다수의 센서들을 이용하여, 제조 장비의 상태 데이터를 추출하는 추출부, 추출된 상태 데이터를 전처리부로 전달하는 전달부, 전달받은 상태 데이터를 전처리하는 전처리부, 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시하는 사용부를 포함한다. 이에 의해, 제조 현장의 각종 장비의 운영 상태나 Health check를 위한 주요 파라미터(진동, 온도, 상대습도, 기울기 등)를 실시간으로 수집하고. 이를 직접 분석 또는 상위 시스템에서 활용 가능한 Archive를 제공하며, 이를 위한 표준 통신 인터페이스를 지원함으로써 제조 AI의 기반이 되는 양질의 데이터를 생산하고 사용자가 쉽게 데이터를 활용할 수 있게 한다.A general-purpose sensor-analysis module for condition measurement, analysis, and monitoring of manufacturing equipment is provided. A sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention, using a plurality of sensors, an extractor for extracting state data of manufacturing equipment, a transfer unit for transferring the extracted state data to a pre-processing unit, and a pre-processing of the received state data It includes a pre-processing unit and a user unit that stores, analyzes, and displays the pre-processed state data. In this way, it collects key parameters (vibration, temperature, relative humidity, slope, etc.) for the operation status of various equipment at the manufacturing site and health check in real time. It provides an archive that can be directly analyzed or utilized in the upper system, and supports a standard communication interface for this, producing high-quality data that is the basis of manufacturing AI and enabling users to easily utilize the data.
Description
본 발명은 스마트 제조/공장 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 공장 IIoT 기술을 활용하여, 제조 현장의 주요 장비에 대한 상태 및 보전 정보를 취득할 수 있는 범용 센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to smart manufacturing/factory-related technology, and more particularly, to a general-purpose sensor module that can acquire status and maintenance information on major equipment at a manufacturing site by utilizing smart factory IIoT technology.
'4차 산업혁명'과 '스마트 공장' 등의 키워드를 통한 제조 공정의 지능화 이슈가 이미 오래 전부터 대두되었으나 여전히 '데이터 취득' 이라는 한계점을 넘지 못하고 있다.The issue of intelligent manufacturing process through keywords such as '4th industrial revolution' and 'smart factory' has been on the rise for a long time, but it is still not able to overcome the limit of 'data acquisition'.
2019년 'Dataconomy'의 포스팅(https://dataconomy.com/2019/07/why-96-of-enterprises-face-ai-training-data-issues/)에 따르면 현재 96%의 기업이 'AI 데이터 학습' 이슈에 직면해 있으며 이를 위해 다음과 같은 다섯 가지 문제점이 해결되어야 함을 명시하고 있다.According to the post of 'Dataconomy' in 2019 (https://dataconomy.com/2019/07/why-96-of-enterprises-face-ai-training-data-issues/), 96% of companies currently have 'AI data 'learning' issue, and for this purpose, it specifies that the following five problems must be solved.
- 오류와 편향- Errors and biases
- 분석에 충분하지 않은 데이터- Insufficient data for analysis
- 활용할 수 없는 형식- Format not available
- 분석할 인력의 부재- Lack of manpower to analyze
- 분석할 도구의 부재- Lack of tools to analyze
이러한 문제점의 해결을 위해 간편한 분석을 지원하는 객관적이며 범용적인 데이터 수집 도구가 필요하며 Big Data 기반의 AI기술 접목을 위한 제조 및 설비 데이터의 투명성 확보가 선행되어야 한다.To solve these problems, an objective and universal data collection tool that supports simple analysis is needed, and transparency of manufacturing and facility data for applying AI technology based on Big Data must come first.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 스마트 공장 IIoT 기술을 활용하여 제조 현장의 주요 장비에 대한 상태 및 보전 정보를 취득할 수 있는 범용 센서 모듈을 제공함에 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a general-purpose sensor module that can acquire status and maintenance information on main equipment of a manufacturing site by utilizing smart factory IIoT technology. have.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서-분석 모듈은, 다수의 센서들을 이용하여, 제조 장비의 상태 데이터를 추출하는 추출부; 추출부에서 추출된 상태 데이터를 전처리부로 전달하는 전달부; 전달부를 통해 전달받은 상태 데이터를 전처리하는 전처리부; 전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시하는 사용부;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a sensor-analysis module includes: an extractor for extracting state data of manufacturing equipment by using a plurality of sensors; a transmission unit that transmits the state data extracted from the extraction unit to the preprocessor; a pre-processing unit for pre-processing the state data transmitted through the transmitting unit; and a user unit that stores, analyzes, and displays the state data preprocessed in the preprocessor.
그리고, 센서들은, 제조 장비에 설치되고, 이동, 확장 및 변경이 가능할 수 있다.In addition, the sensors may be installed in manufacturing equipment and capable of moving, expanding and changing.
전달부는, IO-Link, 유선/무선 이더넷, OPC UA(IEC62541), Wireless Access Point를 사용한 근거리 센서 네트워크에 의한 의한 통신으로, 상태 데이터를 전달할 수 있다.The transmission unit can transmit status data through communication by a short-distance sensor network using IO-Link, wired/wireless Ethernet, OPC UA (IEC62541), and Wireless Access Point.
전처리부는, 상태 데이터를 전처리하는 다수의 처리기들; 및 HMI로부터 지령을 받아, 처리기들을 제어하는 PLC;를 포함할 수 있다. 또한, PLC는, 처리기들에 부하를 분산시킬 수 있다.The preprocessor includes a plurality of processors for preprocessing the state data; and a PLC that receives a command from the HMI and controls the processors. Also, the PLC can distribute the load among the processors.
사용부는, 저장된 상태 데이터를 상위 시스템에 제공할 수 있다. 그리고, 사용부는, Edge Computing 방식으로 상태 데이터를 분석할 수 있다.The user may provide the stored state data to the upper system. In addition, the user may analyze the state data using an edge computing method.
사용부는, 상태 데이터의 관리 도구, 상태 데이터의 분석 지원 도구를 제공할 수 있다.The user unit may provide a state data management tool and a state data analysis support tool.
센서-분석 모듈은, 포터블 캐리어 형태일 수 있다.The sensor-analysis module may be in the form of a portable carrier.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 센싱-분석 방법은, 다수의 센서들이, 제조 장비의 상태 데이터를 추출하는 단계; 추출된 상태 데이터를 전달하는 단계; 전달된 상태 데이터를 전처리하는 단계; 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시하는 단계;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, sensing-analysis method, a plurality of sensors, extracting the state data of the manufacturing equipment; transmitting the extracted state data; pre-processing the transmitted state data; and storing, analyzing, and displaying the preprocessed state data.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 센서-분석 시스템은, 제조 장비에 설치되는 센서들; 하우징; 하우징의 내부에 구비되며, 다수의 센서들을 이용하여, 제조 장비의 상태 데이터를 추출하는 추출부; 하우징의 내부에 구비되며, 추출부에서 추출된 상태 데이터를 전처리부로 전달하는 전달부; 하우징의 내부에 구비되며, 전달부를 통해 전달받은 상태 데이터를 전처리하는 전처리부; 하우징의 내부에 구비되며, 전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하여 표시하는 사용부;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the sensor-analysis system, sensors installed in the manufacturing equipment; housing; an extractor provided inside the housing and extracting state data of manufacturing equipment by using a plurality of sensors; a transmission unit provided inside the housing and transmitting the state data extracted from the extraction unit to the preprocessing unit; a pre-processing unit provided inside the housing and pre-processing the state data received through the transmitting unit; It is provided inside the housing, and the use unit for storing, analyzing, and displaying the state data preprocessed by the preprocessing unit; includes.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 센싱 분석 방법은, 제조 장비의 상태 데이터 상태 데이터를 전처리하는 단계; 전처리된 상태 데이터를 저장하는 단계; 전처리된 상태 데이터를 분석하여 표시하는 단계;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a sensing analysis method, comprising the steps of pre-processing state data state data of manufacturing equipment; storing preprocessed state data; and analyzing and displaying the pre-processed state data.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제조 현장의 각종 장비의 운영 상태나 Health check를 위한 주요 파라미터(진동, 온도, 상대습도, 기울기 등)를 실시간으로 수집하고. 이를 직접 분석 또는 상위 시스템에서 활용 가능한 Archive를 제공하며, 이를 위한 표준 통신 인터페이스를 지원함으로써 제조 AI의 기반이 되는 양질의 데이터를 생산하고 사용자가 쉽게 데이터를 활용할 수 있게 한다.As described above, according to the embodiments of the present invention, main parameters (vibration, temperature, relative humidity, slope, etc.) for the operating state or health check of various equipment at the manufacturing site are collected in real time. It provides an archive that can be directly analyzed or utilized in the upper system, and supports a standard communication interface for this, producing high-quality data that is the basis of manufacturing AI and enabling users to easily utilize the data.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 센서 Configuration Wizard 기능을 통해 장비 운용 상태에 대한 간편하며 유의미한 데이터 생산이 가능하고, Edge computing을 통한 데이터 아카이브 또는 데이터 분석 진단결과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 장비 환경에 따라 센서 구성을 자유롭게 변경할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to produce simple and meaningful data on the equipment operation status through the sensor configuration wizard function, and to provide data archive or data analysis diagnosis results through edge computing, The sensor configuration can be freely changed according to the equipment environment.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 외관 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 내부 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 내부 구성을 도시한 도면,
도 4는 수집 장치 구조를 도시한 도면,
도 5는 무선 센서의 데이터 저장 형식 예시,
도 6은 무선 센서의 실제 데이터 파일 생성 예시,
도 7은 진동 센서의 데이터 저장 형식 예시,
도 8은 진동 센서의 실제 데이터 파일 생성 예시,
도 9는 IO-Link 유선 센서의 데이터 저장 형식 예시,
도 10은 IO-Link 유선 센서의 실제 데이터 파일 생성 예시,
도 11과 도 12에는 본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈을 실제작하여 촬영한 사진들이다.1 is an external perspective view of a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention;
2 is an internal perspective view of a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing the internal configuration of a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing the structure of the collection device;
5 is an example of a data storage format of a wireless sensor;
6 is an example of generating an actual data file of the wireless sensor;
7 is an example of the data storage format of the vibration sensor;
8 is an example of generating an actual data file of the vibration sensor;
9 is an example of data storage format of IO-Link wired sensor;
10 is an example of generating an actual data file of an IO-Link wired sensor;
11 and 12 are pictures taken by actually making a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 외관 사시도와 내부 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 하우징은 포터블 캐리어 형태이다.1 and 2 are an external perspective view and an internal perspective view of a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention. As shown, the housing of the general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention is in the form of a portable carrier.
본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈은, 제조 현장의 주요 장비에 대한 상태 및 보전을 위해, 스마트 공장 IIoT 기술을 활용하여 주요 제조 장비의 상태 측정 및 분석, 모니터링을 수행하는 범용 모듈이다.The general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention is a general-purpose module that performs state measurement, analysis, and monitoring of main manufacturing equipment by utilizing smart factory IIoT technology for the status and maintenance of main equipment at the manufacturing site. .
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 내부 구성을 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈의 하우징 내부에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 추출부(110), 전달부(120), 전처리부(130) 및 표시/사용부(140)를 포함하여 구성된다.3 is a diagram illustrating an internal configuration of a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention. In the housing of the general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3 , the
추출부(110)는 다수의 센서들을 이용하여 제조 장비의 상태 데이터를 추출한다. 센서들은 상태를 측정 및 분석, 모니터링하고자 하는 제조 장비에 부착/설치 된다.The
센서들에는, 진동 센서, 온도 센서, 각도 센서, 거리 센서, 습도 센서, 관성 센서, 지자기 센서, 광도 센서, 노이즈 센서, 자이로 센서 등이 포함될 수 있다. 이용되는 센서는 제조 장비에서 추출하고자 하는 상태 데이터에 의해 결정된다.The sensors may include a vibration sensor, a temperature sensor, an angle sensor, a distance sensor, a humidity sensor, an inertial sensor, a geomagnetic sensor, a light intensity sensor, a noise sensor, a gyro sensor, and the like. The sensor used is determined by the state data to be extracted from the manufacturing equipment.
한편, 센서들은 제조 장비에서 설치, 이동, 확장, 변경이 자유로우며, 제조 장비의 PLC에 연동할 필요 없으므로, 기존 제조 장비/공정에 영향을 주지 않고 장비의 상태 데이터를 추출할 수 있다.On the other hand, since sensors are free to install, move, expand, and change in manufacturing equipment, and do not need to be linked to the PLC of manufacturing equipment, state data of equipment can be extracted without affecting existing manufacturing equipment/process.
상태 데이터 취득 주기는 센서의 종류, 제조 장비의 종류에 따라 결정할 수 있다.The state data acquisition period may be determined according to the type of sensor and the type of manufacturing equipment.
전달부(120)는 추출부(110)에서 추출된 상태 데이터를 전처리부(130)로 전달한다. 추출부(110)에 이용되는 센서들은 유선 센서와 무선 센서를 포함한다. 따라서, 전달부(120)에 의한 상태 데이터 전달도 유선과 무선이 병행된다.The transmitting
구체적으로, 전달부(120)는 IO-Link, 유선/무선 이더넷, OPC UA(IEC62541), Wireless Access Point(Industrial wireless, 802.3af PoE, 802.3at PoE+)를 사용한 근거리 센서 네트워크에 의한 의한 통신을 지원한다.Specifically, the
또한, 전달부(120)는 Profinet IRT 고속 필드버스를 통한 실시간 데이터 통신을 가능하게 하고, 무선 전송 시 고속 원시 데이터 이진화 인코딩과 디코딩을 적용(Message PACK) 하며, 시간 동기를 위해 RTC 내장 NTP 서버를 지원한다.In addition, the
전처리부(130)는 전달부(120)를 통해 전달받은 제조 장비의 상태 데이터를 전처리한다. 이를 위해, 전처리부(130)는 IO-Link 마스터, PLC 및 패킷 처리기들을 구비한다.The
IO-Link 마스터는 Profinet IRT 고속 필드버스를 통한 전달되는 상태 데이터를 PLC로 전달한다.The IO-Link master transfers the status data, which is transmitted via the Profinet IRT high-speed fieldbus, to the PLC.
패킷 처리기들은 UDP Raw 패킷으로 수신되는 상태 데이터를 디코드 후 종류 별로 분류하여 각 유효 CSV 파일로 변환하여 전처리한다.Packet processors decode the state data received in UDP raw packets, classify them by type, and convert them into valid CSV files for pre-processing.
PLC는 Profinet IRT 통신으로 IO-Link로 상태 데이터를 취득하고 OPC UA를 통해서도 상태 데이터를 취득하며, 취득된 상태 데이터를 내부 패킷 처리기로 전송한다.PLC acquires status data through IO-Link through Profinet IRT communication and also through OPC UA, and transmits the acquired status data to the internal packet processor.
또한, PLC는각 패킷 처리기의 부하를 분산/조정하고, HMI(제어반)로 부터 사용자의 지령을 받아 전처리부(130)의 전체 동작을 제어한다.In addition, the PLC distributes/adjusts the load of each packet processor and controls the entire operation of the
표시/사용부(140)는 전처리부(130)에서 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시한다.The display/use unit 140 stores, analyzes, and displays the state data preprocessed by the
표시/사용부(140)는 전처리부(130)에서 전처리된 상태 데이터를 전달받아 Repository에 저장한다. Repository는 제조 장비의 상태 데이터에 대한 데이터베이스가 된다.The display/use unit 140 receives the state data preprocessed by the
표시/사용부(140)는 Repository에 저장된 상태 데이터를 상위 시스템에 제공할 수 있다. 또한, 표시/사용부(140)는 Repository에 저장된 상태 데이터를 Edge Computing 방식으로 분석할 수 있다.The display/use unit 140 may provide state data stored in the Repository to the upper system. In addition, the display/use unit 140 may analyze the state data stored in the Repository using an edge computing method.
표시/사용부(140)는 상태 데이터 분석 결과를 표시할 수 있고, 상태 데이터의 관리 도구, 상태 데이터의 분석 지원 도구를 UI로 제공한다. 구체적으로, Node-red 웹 인터페이스 혹은 개발 인터페이스를 사용하여, 취득 데이터 관리 및 시작, 종료, 확인 등 일반적 조작 기능을 제공하며, FFT 분석 지원 도구 UI를 제공한다.The display/use unit 140 may display a state data analysis result, and provides a state data management tool and a state data analysis support tool as a UI. Specifically, by using the Node-red web interface or development interface, it provides general operation functions such as acquisition data management and start, end, and confirmation, and provides the FFT analysis support tool UI.
또한, 표시/사용부(140)는 범용 센서-분석 모듈의 오퍼레이션과 기능 조작을 위한 UI도 제공할 수 있다.In addition, the display/use unit 140 may also provide a UI for operation and function manipulation of the general-purpose sensor-analysis module.
이하에서는, 추출부(110)에서 추출되어 데이터를 전달부(120)를 통해 전달된 데이터가 전처리부(130)에서 전처리되어 표시/사용부(140)에 저장되는 방식에 대해, 도 4에 도시된 구조를 상정하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the method in which the data extracted by the
무선 센서(도 4에서 1,2번째)로부터 추출된 상태 데이터의 경우, 데이터를 받아 파일로 저장하며 문자열 인코딩은 ASCII를 사용한다. 도 5에는 무선 센서의 데이터 저장 형식을 예시하였다.In the case of the state data extracted from the wireless sensor (1st and 2nd in FIG. 4), the data is received and saved as a file, and ASCII is used for string encoding. 5 exemplifies the data storage format of the wireless sensor.
표시/사용부(140)의 Repository에 저장시 각 센서별로 파일이 구분되어 저장되며 조작 판넬(HMI)에서 '사용하지 않음'으로 설정한 센서의 파일은 생성되지 않는다. 파일 이름은 아래와 같다.When stored in the Repository of the display/use unit 140, a file is divided for each sensor and stored, and a file of a sensor set to 'not used' in the operation panel (HMI) is not created. The file name is as follows.
[수집기 이름]_[센서].txt (예. pp01_Gyro_Sensor.txt)[collector name]_[sensor].txt (eg pp01_Gyro_Sensor.txt)
도 6에는 무선 센서의 실제 데이터를 파일로 생성하여 저장한 것들을 예시하였다. 데이터 파일 생성시, 파일이 존재하지 않으면 파일을 만들고 데이터를 넣고 저장하며, 기존에 파일이 있으면 파일 맨 뒤에 도착한 데이터 열을 Append 방법으로 기입한다.6 exemplifies the creation and storage of actual data of the wireless sensor as a file. When creating a data file, if the file does not exist, the file is created and data is put in and saved.
이하에서는, 진동 데이터 수집 방법에 대해 상세히 설명한다. 진동 센서(도 4에서 3번째)의 사전 진동 구성 데이터를 기준으로 PLC에서 6msec 고정 샘플주기로 데이터를 취득하고 이를 형식에 맞춰 가공 후 수집장치에 Archive한다.Hereinafter, a vibration data collection method will be described in detail. Based on the pre-vibration configuration data of the vibration sensor (the third in Fig. 4), data is acquired at a fixed sample period of 6 msec from the PLC, processed according to the format, and archived in the collection device.
인코딩 형식은 ASCII 방식을 사용할 수 있고, 파일 이름은 아래와 같다.The encoding format can use ASCII method, and the file name is as follows.
[수집기 이름]_[센서].txt (예. pp3_VSE.txt)[collector name]_[sensor].txt (eg pp3_VSE.txt)
도 7에는 진동 센서의 데이터 저장 형식을 제시하였다. 아날로그 진동 센서의 경우 제조 장비에 3개를 부착하여 구성하고, 수집자는 각 XYZ 축에 이 센서를 모두 사용함을 기준으로 한다. 조작 판넬에서 센서의 일부분만 선택하여 사용할 수 있음 또는 없음으로 설정할 수 있다.7 shows the data storage format of the vibration sensor. In the case of analog vibration sensors, three are attached to the manufacturing equipment, and the collector uses all of these sensors for each XYZ axis. You can select only a part of the sensor on the operation panel and set it to be available or not.
도 8에는 진동 센서의 실제 데이터를 파일로 생성하여 저장한 것을 예시하였다. 데이터 파일 생성시, 파일이 존재하지 않으면 파일을 만들고 데이터를 넣고 저장하며, 기존에 파일이 있는 경우 파일 맨 뒤에 도착한 데이터 열을 Append 방법으로 기입한다.8 exemplifies the creation and storage of actual data of the vibration sensor as a file. When creating a data file, if the file does not exist, it creates the file, inserts data, and saves it.
IO-Link 유선 센서(도 4에서 4번째)의 데이터의 수집 방법은 다음과 같다. 먼저, 전처리부(130)의 IO-LINK 마스터에 연결된 센서의 데이터를 전송 받아 파일로 기록한다. PLC에서는 20msec 주기로 데이터를 샘플링하며 타임 스탬프를 포함한 문자열을 전송한다.The data collection method of the IO-Link wired sensor (4th in FIG. 4) is as follows. First, the data of the sensor connected to the IO-LINK master of the
도 9에는 IO-Link 유선 센서의 데이터 저장 형식을 예시하였다. IO-Link 유선 센서는 진동 센서, 온도 센서, 습도 센서, 대기압 센서, 전류 센서, 전압 센서 및 타워 램프 등을 포함할 수 있다.9 illustrates the data storage format of the IO-Link wired sensor. IO-Link wired sensors may include vibration sensors, temperature sensors, humidity sensors, atmospheric pressure sensors, current sensors, voltage sensors and tower lamps.
IO-Link는 산업용 센서 네트워크 표준기술로 IO-Link 표준을 지원하는 센서는 사용자의 편의에 의해 자유롭게 변경할 수 있다.IO-Link is an industrial sensor network standard technology, and sensors supporting the IO-Link standard can be freely changed according to the user's convenience.
도 10에는 IO-Link 유선 센서의 실제 데이터를 파일로 생성하여 저장한 것을 예시하였다.10 exemplifies the creation and storage of actual data of the IO-Link wired sensor as a file.
지금까지, 제조 장비의 상태 측정 및 분석, 모니터링을 위한 범용 센서-분석 모듈에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.So far, a preferred embodiment of the general-purpose sensor-analysis module for measuring, analyzing, and monitoring the state of manufacturing equipment has been described in detail.
도 11과 도 12에는 본 발명의 실시예에 따른 범용 센서-분석 모듈을 실제작하여 촬영한 사진들을 제시하였다.11 and 12 show pictures taken by actually making a general-purpose sensor-analysis module according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에서는, 스마트 공장 IIoT 기술을 활용한 제조 현장 주요 장비의 상태 및 보전 정보를 취득할 수 있는 범용 모듈의 하드웨어 및 네트워크 구성, 센서 모듈의 제어 시스템을 제시하였다.In an embodiment of the present invention, a hardware and network configuration of a general-purpose module capable of acquiring status and maintenance information of main equipment in a manufacturing site using smart factory IIoT technology, and a control system of a sensor module are presented.
더욱 자세하게는, 1) 제조 현장의 각종 장비의 운영 상태나 Health check를 위한 주요 파라미터(진동, 온도, 상대습도, 기울기 등)를 실시간으로 수집하고, 2) 이를 직접 분석 또는 상위 시스템에서 활용 가능한 Archive를 제공하며, 3) 이를 위한 표준 통신 인터페이스를 지원함으로써 제조 AI의 기반이 되는 양질의 데이터를 생산하고 사용자가 쉽게 데이터를 활용할 수 있도록 하였다.In more detail, 1) collects key parameters (vibration, temperature, relative humidity, slope, etc.) for operation status or health check of various equipment at the manufacturing site in real time, and 2) Archive that can be directly analyzed or used in higher-level systems 3) By supporting a standard communication interface for this, high-quality data that is the basis of manufacturing AI is produced and users can easily utilize the data.
이를 통해, 센서 Configuration Wizard 기능을 통해 장비 운용 상태에 대한 간편하며 유의미한 데이터 생산이 가능하고, Edge computing을 통한 데이터 아카이브 또는 데이터 분석 진단결과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, IO-Link 표준기술을 통해 장비 환경에 따라 센서 구성을 변경할 수 있다.Through this, it is possible to produce simple and meaningful data on the equipment operation status through the sensor configuration wizard function, to provide data archives or data analysis diagnostic results through edge computing, as well as equipment through IO-Link standard technology. You can change the sensor configuration according to your environment.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.On the other hand, it goes without saying that the technical idea of the present invention can also be applied to a computer-readable recording medium containing a computer program for performing the functions of the apparatus and method according to the present embodiment. In addition, the technical ideas according to various embodiments of the present invention may be implemented in the form of computer-readable codes recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may be any data storage device readable by the computer and capable of storing data. For example, the computer-readable recording medium may be a ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, hard disk drive, or the like. In addition, the computer-readable code or program stored in the computer-readable recording medium may be transmitted through a network connected between computers.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications may be made by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
110 : 추출부
120 : 전달부
130 : 전처리부
140 : 표시/사용부110: extraction unit
120: transfer unit
130: preprocessor
140: display/use part
Claims (12)
추출부에서 추출된 상태 데이터를 전처리부로 전달하는 전달부;
전달부를 통해 전달받은 상태 데이터를 전처리하는 전처리부;
전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시하는 사용부;를 포함하고,
전달부는,
추출부에서 추출된 상태 데이터를 IO-Link, OPC UA(IEC62541) 및 무선 전송 시 고속 원시 데이터 이진화 인코딩과 디코딩이 가능한 Message PACK을 이용하여 전처리부로 전달하며,
전처리부는,
IO-Link를 통해 전달되는 상태 데이터를 Profinet IRT 통신을 통해 PLC로 전달하는 IO-Link 마스터;
PLC로부터 UDP Raw 패킷으로 수신되는 상태 데이터를 디코드 후 종류 별로 분류하여 각 CSV 파일로 변환하여 전처리하는 다수의 패킷 처리기들; 및
Profinet IRT 통신으로 IO-Link 마스터로부터 상태 데이터를 취득하고, OPC UA를 통해 추출부로부터 상태 데이터를 취득하며, 취득된 상태 데이터를 패킷 처리기들로 전송하되 각 패킷 처리기의 부하를 분산하고 조정하며, HMI로부터 지령을 받아, 처리기들을 제어하는 PLC;를 포함하며,
사용부는,
전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 파일로 저장하되, 파일명은 센서의 이름을 포함시켜 생성하고, HMI에서 사용하지 않음으로 설정된 센서에서 추출된 상태 데이터에 대해서는 파일을 생성하지 않으며,
센서-분석 모듈은,
포터블 캐리어 형태인 것을 특징으로 하는 센서-분석 모듈.
an extractor for extracting state data of manufacturing equipment by using a plurality of sensors;
a transmission unit that transmits the state data extracted from the extraction unit to the preprocessor;
a pre-processing unit for pre-processing the state data transmitted through the transmitting unit;
Including; and a user unit for storing, analyzing, and displaying the state data preprocessed in the preprocessing unit;
delivery unit,
The state data extracted from the extraction unit is transferred to the preprocessor using IO-Link, OPC UA (IEC62541) and Message PACK, which enables high-speed raw data binarization encoding and decoding during wireless transmission.
The preprocessor is
IO-Link master, which transmits status data transmitted via IO-Link to PLC via Profinet IRT communication;
a plurality of packet processors for pre-processing the status data received from the PLC as UDP raw packets by decoding them, classifying them by type, and converting them into CSV files; and
It acquires state data from the IO-Link master through Profinet IRT communication, obtains state data from the extractor through OPC UA, and transmits the acquired state data to packet processors, but distributes and adjusts the load of each packet processor, Including a PLC; receiving a command from the HMI and controlling the processors;
Department of use,
The state data preprocessed in the preprocessor is saved as a file, but the file name is created by including the name of the sensor, and a file is not created for the state data extracted from the sensor set to not used in HMI.
The sensor-analysis module is
A sensor-analysis module, characterized in that it is in the form of a portable carrier.
센서들은,
제조 장비에 설치되고, 이동, 확장 및 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 센서-분석 모듈.
The method according to claim 1,
sensors,
A sensor-analysis module, characterized in that it is installed in manufacturing equipment and can be moved, expanded and changed.
사용부는,
저장된 상태 데이터를 상위 시스템에 제공하는 것을 특징으로 하는 센서-분석 모듈.
The method according to claim 1,
Department of use,
A sensor-analysis module, characterized in that it provides the stored state data to the upper system.
사용부는,
Edge Computing 방식으로 상태 데이터를 분석하는 것을 특징으로 하는 센서-분석 모듈.
7. The method of claim 6,
Department of use,
A sensor-analysis module, characterized in that it analyzes state data in an edge computing method.
사용부는,
상태 데이터의 관리 도구, 상태 데이터의 분석 지원 도구를 제공하는 것을 특징으로 하는 센서-분석 모듈.
The method according to claim 1,
Department of use,
A sensor-analysis module, characterized in that it provides a state data management tool and a state data analysis support tool.
센서-분석 모듈이, 추출된 상태 데이터를 전달하는 단계;
센서-분석 모듈이, 전달된 상태 데이터를 전처리하는 단계;
센서-분석 모듈이, 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하며 표시하는 사용 단계;를 포함하고,
전달 단계는,
추출 단계에서 추출된 상태 데이터를 IO-Link, OPC UA(IEC62541) 및 무선 전송 시 고속 원시 데이터 이진화 인코딩과 디코딩이 가능한 Message PACK을 이용하여 전달하며,
전처리 단계는,
IO-Link 마스터가, IO-Link를 통해 전달되는 상태 데이터를 Profinet IRT 통신을 통해 PLC로 전달하는 단계;
PLC가, Profinet IRT 통신으로 IO-Link 마스터로부터 상태 데이터를 취득하고, OPC UA를 통해 추출 단계에서 추출된 상태 데이터를 취득하며, 취득된 상태 데이터를 패킷 처리기들로 전송하되 각 패킷 처리기의 부하를 분산하고 조정하는 단계;
다수의 패킷 처리기들이, PLC로부터 UDP Raw 패킷으로 수신되는 상태 데이터를 디코드 후 종류 별로 분류하여 각 CSV 파일로 변환하여 전처리하는 단계; 및
PLC가, HMI로부터 지령을 받아, 처리기들을 제어하는 단계;를 포함하며,
사용 단계는,
전처리 딘계에서 전처리된 상태 데이터를 파일로 저장하되, 파일명은 센서의 이름을 포함시켜 생성하고, HMI에서 사용하지 않음으로 설정된 센서에서 추출된 상태 데이터에 대해서는 파일을 생성하지 않으며,
센서-분석 모듈은,
포터블 캐리어 형태인 것을 특징으로 하는 센싱-분석 방법.
A plurality of sensors provided in the sensor-analysis module, extracting state data of the manufacturing equipment;
transmitting, by the sensor-analysis module, the extracted state data;
pre-processing, by the sensor-analysis module, the transmitted state data;
The sensor-analysis module stores, analyzes, and displays the pre-processed state data.
The delivery step is
The state data extracted in the extraction stage is delivered using IO-Link, OPC UA (IEC62541), and Message PACK, which enables high-speed raw data binarization encoding and decoding during wireless transmission.
The preprocessing step is
transmitting, by the IO-Link master, the status data transmitted through IO-Link to the PLC through Profinet IRT communication;
PLC acquires state data from IO-Link master through Profinet IRT communication, acquires state data extracted in extraction step through OPC UA, and transmits the acquired state data to packet processors, but reduces the load of each packet processor dispersing and coordinating;
Pre-processing, by a plurality of packet processors, decoding the state data received as UDP raw packets from the PLC, classifying them by type, and converting them into CSV files; and
Including, by the PLC, receiving a command from the HMI and controlling the processors;
The steps to use are:
Save the preprocessed state data as a file in the preprocessing process, but the file name is created including the sensor name, and the file is not created for the state data extracted from the sensor set to not used in HMI.
The sensor-analysis module is
Sensing-analysis method, characterized in that it is in the form of a portable carrier.
하우징;
하우징의 내부에 구비되며, 다수의 센서들을 이용하여, 제조 장비의 상태 데이터를 추출하는 추출부;
하우징의 내부에 구비되며, 추출부에서 추출된 상태 데이터를 전처리부로 전달하는 전달부;
하우징의 내부에 구비되며, 전달부를 통해 전달받은 상태 데이터를 전처리하는 전처리부;
하우징의 내부에 구비되며, 전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 저장하고 분석하여 표시하는 사용부;를 포함하고,
전달부는,
추출부에서 추출된 상태 데이터를 IO-Link, OPC UA(IEC62541) 및 무선 전송 시 고속 원시 데이터 이진화 인코딩과 디코딩이 가능한 Message PACK을 이용하여 전처리부로 전달하며,
전처리부는,
IO-Link를 통해 전달되는 상태 데이터를 Profinet IRT 통신을 통해 PLC로 전달하는 IO-Link 마스터;
PLC로부터 UDP Raw 패킷으로 수신되는 상태 데이터를 디코드 후 종류 별로 분류하여 각 CSV 파일로 변환하여 전처리하는 다수의 패킷 처리기들; 및
Profinet IRT 통신으로 IO-Link 마스터로부터 상태 데이터를 취득하고, OPC UA를 통해 추출부로부터 상태 데이터를 취득하며, 취득된 상태 데이터를 패킷 처리기들로 전송하되 각 패킷 처리기의 부하를 분산하고 조정하며, HMI로부터 지령을 받아, 처리기들을 제어하는 PLC;를 포함하며,
사용부는,
전처리부에서 전처리된 상태 데이터를 파일로 저장하되, 파일명은 센서의 이름을 포함시켜 생성하고, HMI에서 사용하지 않음으로 설정된 센서에서 추출된 상태 데이터에 대해서는 파일을 생성하지 않으며,
하우징은,
포터블 캐리어 형태인 것을 특징으로 하는 센서-분석 시스템.
sensors installed in manufacturing equipment;
housing;
an extractor provided inside the housing and extracting state data of manufacturing equipment by using a plurality of sensors;
a transmission unit provided inside the housing and transmitting the state data extracted from the extraction unit to the preprocessing unit;
a pre-processing unit provided inside the housing and pre-processing the state data received through the transmitting unit;
It is provided inside the housing, and the use unit that stores, analyzes, and displays the state data preprocessed in the preprocessing unit;
delivery unit,
The state data extracted from the extraction unit is transferred to the preprocessor using IO-Link, OPC UA (IEC62541) and Message PACK, which enables high-speed raw data binarization encoding and decoding during wireless transmission.
The preprocessor is
IO-Link master, which transmits status data transmitted via IO-Link to PLC via Profinet IRT communication;
a plurality of packet processors for pre-processing the status data received from the PLC as UDP raw packets by decoding them, classifying them by type, and converting them into CSV files; and
It acquires state data from the IO-Link master through Profinet IRT communication, obtains state data from the extractor through OPC UA, and transmits the acquired state data to packet processors, but distributes and adjusts the load of each packet processor, Including a PLC; receiving a command from the HMI and controlling the processors;
Department of use,
The state data preprocessed in the preprocessor is saved as a file, but the file name is created by including the name of the sensor, and a file is not created for the state data extracted from the sensor set to not used in HMI.
the housing,
A sensor-analysis system, characterized in that it is in the form of a portable carrier.
센서-분석 모듈이, 제조 장비의 상태 데이터 상태 데이터를 전처리하는 단계;
센서-분석 모듈이, 전처리된 상태 데이터를 저장하는 단계;
센서-분석 모듈이, 전처리된 상태 데이터를 분석하여 표시하는 사용 단계;를 포함하고,
전달 단계는,
추출된 상태 데이터를 IO-Link, OPC UA(IEC62541) 및 무선 전송 시 고속 원시 데이터 이진화 인코딩과 디코딩이 가능한 Message PACK을 이용하여 전달하며,
전처리 단계는,
IO-Link 마스터가, IO-Link를 통해 전달되는 상태 데이터를 Profinet IRT 통신을 통해 PLC로 전달하는 단계;
PLC가, Profinet IRT 통신으로 IO-Link 마스터로부터 상태 데이터를 취득하고, OPC UA를 통해 추출 단계에서 추출된 상태 데이터를 취득하며, 취득된 상태 데이터를 패킷 처리기들로 전송하되 각 패킷 처리기의 부하를 분산하고 조정하는 단계;
다수의 패킷 처리기들이, PLC로부터 UDP Raw 패킷으로 수신되는 상태 데이터를 디코드 후 종류 별로 분류하여 각 CSV 파일로 변환하여 전처리하는 단계; 및
PLC가, HMI로부터 지령을 받아, 처리기들을 제어하는 단계;를 포함하며,
사용 단계는,
전처리 딘계에서 전처리된 상태 데이터를 파일로 저장하되, 파일명은 센서의 이름을 포함시켜 생성하고, HMI에서 사용하지 않음으로 설정된 센서에서 추출된 상태 데이터에 대해서는 파일을 생성하지 않으며,
센서-분석 모듈은,
포터블 캐리어 형태인 것을 특징으로 하는 센싱 분석 방법.
transmitting, by the sensor-analysis module, state data of the manufacturing equipment extracted using a plurality of sensors;
preprocessing, by the sensor-analysis module, state data state data of the manufacturing equipment;
storing, by the sensor-analysis module, the pre-processed state data;
A sensor-analysis module, using a pre-processed state data to analyze and display; includes;
The delivery step is
The extracted state data is delivered using IO-Link, OPC UA (IEC62541) and Message PACK, which enables high-speed raw data binarization encoding and decoding during wireless transmission.
The preprocessing step is
transmitting, by the IO-Link master, the status data transmitted through IO-Link to the PLC through Profinet IRT communication;
PLC acquires state data from IO-Link master through Profinet IRT communication, acquires state data extracted in extraction step through OPC UA, and transmits the acquired state data to packet processors, but reduces the load of each packet processor dispersing and coordinating;
Pre-processing, by a plurality of packet processors, decoding the state data received as UDP raw packets from the PLC, classifying them by type, and converting them into CSV files; and
Including, by the PLC, receiving a command from the HMI and controlling the processors;
The steps to use are:
Save the preprocessed state data as a file in the preprocessing process, but the file name is created including the sensor name, and the file is not created for the state data extracted from the sensor set to not used in HMI.
The sensor-analysis module is
Sensing analysis method, characterized in that in the form of a portable carrier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200154189A KR102460909B1 (en) | 2020-11-18 | 2020-11-18 | General purpose sensor-analysis module for measuring, analyzing and monitoring the condition of manufacturing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200154189A KR102460909B1 (en) | 2020-11-18 | 2020-11-18 | General purpose sensor-analysis module for measuring, analyzing and monitoring the condition of manufacturing equipment |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220067689A KR20220067689A (en) | 2022-05-25 |
| KR102460909B1 true KR102460909B1 (en) | 2022-10-31 |
Family
ID=81800642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200154189A KR102460909B1 (en) | 2020-11-18 | 2020-11-18 | General purpose sensor-analysis module for measuring, analyzing and monitoring the condition of manufacturing equipment |
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| JP2010113713A (en) * | 2008-11-05 | 2010-05-20 | General Electric Co <Ge> | Modular data collection module with standard communication interface |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102167569B1 (en) * | 2018-12-31 | 2020-10-19 | 주식회사 네오세미텍 | Monitoring system for smart factory |
-
2020
- 2020-11-18 KR KR1020200154189A patent/KR102460909B1/en active IP Right Grant
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| KR20220067689A (en) | 2022-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |