KR20020078265A

KR20020078265A - 공장 자동화 제어 방법

Info

Publication number: KR20020078265A
Application number: KR1020010018329A
Authority: KR
Inventors: 전영민
Original assignee: 전영민
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-18
Also published as: US6944576B2; CN1272679C; TW556063B; JP2004519792A; WO2002082197A1; CN1460202A; US20030234825A1; KR100414437B1

Abstract

본 발명은 각종 공정 유닛의 장치 구성 및 설정을 컴퓨터 상에서 이루어지도록 하는 공장을 자동화하는 공장 자동화 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 공장 자동화 제어 방법은, 컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 구성 및 설정하는 단계; 상기 각종 장치들을 작업 특성별로 이송라인, 승온라인, 냉각라인으로 그룹화하는 단계; 상기 그룹화된 라인들 중 적어도 하나의 라인을 설정하고, 공정에서 제어할 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨, 드로핑에 대한 콘트롤 루프를 설정하는 단계; 공정운전과 관련된 입력을 수행하는 단계; 모의운전을 실행하고, 입력오류를 확인하는 단계; 및 상기 각종 장치들과 상기 컴퓨터를 온라인 연결하여 정상가동하는 단계를 포함한다.

본 발명은 컴퓨터 상에서 각종 공정 유닛 장치의 구성 및 설정 후 각종 공정 장치들의 작동을 하나의 단위 공정으로 묶어 동작되도록 함으로써, 자동으로 공정의 제어와 운전이 원활하게 이루어지게 할 수 있다.

Description

공장 자동화 제어 방법{Factory automation control method}

본 발명은 공장 자동화 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 공장의 모든 공정들을 컴퓨터를 이용하여 자동화하는 공장 자동화 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 화학공장이나 식품, 비료공장 등에서는, 원료의 공급 및 반응과 같은 각종 공정들을 제어하는 것이 필요하다. 각종 공정유닛의 장치들을 제어하기 위해서는 상기 각종 장치와 연계되는 PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CIRCUIT)를 사용하게 된다.

상기 PLC는 공정유닛의 각종 장치 및 컴퓨터와 함께 연결되어 있으므로, 사용자는 PLC에 의해 제어되는 공정유닛의 공정 상태를 컴퓨터의 화면을 통해서 확인하게 된다.

즉, 각종 공정유닛의 장치는 PLC에서 설정한 설정값에 따라 원료의 계량, 원료투입, 원료 이송공정 및 온도, 압력, pH 제어등의 작동이 이루어진다.

그러나, 이러한 각종 공정유닛의 장치들의 작동을 변경 및 조절하기 위해서는 PLC의 프로그램과 장치의 설정값을 수작업으로 반드시 변경하여야 한다. 그로 인하여, 각종 공정유닛 장치들의 설정값을 재 설정하는 작업이 용이하지 않을 뿐만 아니라 이와 같은 작업을 하기 위한 시간 및 인력 손실이 많이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 설정값 변경에 따른 작업손실 및 인력손실 등으로 인해 효율성이 저하되는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 각종 공정 유닛의 장치 구성 및 설정을 컴퓨터 상에서 이루어지도록 하는 데 그 한 가지 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 각종 장치의 작동을 하나의 단위 공정으로 묶어 동작시키면서 상기 공정유닛의 자동 운전 및 제어를 원활히 수행하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 장치의 재구성, 설정값의 변경이 용이하도록 하는데 있다.

도 1은 본 발명에 적용된 공장 자동화 제어시스템의 블록도.

도 2는 도 1의 시스템을 이용하여 컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 입력 및 설정하는 과정을 보여주는 흐름도.

도 3은 도 2에서 설정된 구성에 따라서 공정들을 자동운전하는 과정을 보여주는 흐름도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르는 공장 자동화 제어 방법은, 컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 구성 및 설정하는 단계; 상기 각종 장치들을 작업 특성별로 이송라인, 승온라인, 냉각라인으로 그룹화하는 단계; 상기 그룹화된 라인들 중 적어도 하나의 라인을 설정하고, 공정에서 제어할 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨, 드로핑에 대한 콘트롤 루프를 설정하는 단계; 공정운전과 관련된 입력을 수행하는 단계; 모의운전을 실행하고, 입력오류를 확인하는 단계; 및 상기 각종 장치들과 상기 컴퓨터를 온라인 연결하여 정상가동하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어 방법은, 상기 각종 장치들을 구성 및 설정한 후 상기 라인 설정에 앞서, 레벨창을 입력하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 레벨창의 입력단계는, 선택적으로 계기조정을 마친 해당되는 지시창을 지정하여 해당 데이터와 지시창의 등록정보를 서로 연결시키고 레벨창의 레벨그림이 지시창의 수치에 따라 움직이도록 추가로 설정하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 각종 장치들을 구성 및 설정한 후 상기 라인 설정에 앞서, 현재까지의 설정을 확인하기 위한 접점 확인 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 각종 장치들의 입력 및 설정단계는, 상기 공정유닛의 각종 장치들을 선택하고 선택된 장치를 컴퓨터 화면상에 위치시키는 단계; 상기 컴퓨터 화면 상에서 선택된 각종 장치의 세부 사양을 조정하여 각종 장치의 등록을 완료하는 단계; 상기 각종 장치들을 연결하는 배관라인들을 선택하여 화면 상에 위치시키고 상기 배관라인의 소정위치에 각종 밸브 중 그 공정에 적합한 어느 하나의 밸브를 선택, 위치시키는 단계; 아날로그 입, 출력 데이터와 디지털 입력 신호를 표시하기 위한 수치 지시창을 선택하여 모든 각종 장치들의 외측에 위치시키는 단계; 상기의 신호에 대한 접점을 지정함과 함께 디지털 출력에 대한 접점을 지정하는 단계; 및 모든 아날로그 입력 데이터에 대한 최소, 최대치를 입력하거나 펄스입력을 하여 계기조정을 완료하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 상기 공정 유닛의 각종 장치들을 설정 및 구성한 후, 상기 그룹화 단계를 수행하기에 앞서, 디지털 입력 설정, 펄스 지정, 타이머 지정하는 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 상기 타이머 지정 단계후, 공정의 안전운전을 위한 안전설정 및 모터 과부하 설정 단계를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 상기 두 개 이상의 이송라인이 동시에 충돌 운전되는 것을 방지하기 위한 운전대기기능을 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 콘트롤 루프 지정 단계는 공정 각종 장치 내부의 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨을 일정하게 유지하는 자동제어를 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 상기 장치 내로 원료가 일정한 속도를 유지하며 투입되도록 이송라인과 제어 지시창을 지정하는 드로핑(DROPPING) 기능을 추가로 포함한다.

바람직하게는, 상기 공장 자동화 제어방법은, 공정의 번호 지정만으로도 다음 공정을 연속으로 수행하는 다음버튼선택 기능을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다.

도 1은 본 발명에 공장 자동화 제어방법에 적용되는 제어 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1의 시스템을 이용하여 컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 입력 및 설정하는 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 3은 도 2에서 설정된 구성에 따라서 공장을 자동운전하기 위한 과정을 보여주는 흐름도이다.

본 발명은 화학공장이나 기타 공장 등에서의 자동화 운전 제어시스템에 적용되는 것으로서, 도 1에 도시된 것처럼, 본 발명의 시스템은, 각종 공정 장치 즉, 반응기, 탱크, 펌프, 모터, 스크류, 탈수기, 열교환기, 보일러, 냉동기, 쿨링타워, 여과기, 컨베이어, 증발기, 분쇄기, 혼합기, 집진기, 타워, 스위치, 밸브, 배관 등을 포함하는 공정유닛(30)과, 상기 공정유닛(30)의 각종 장치와 연계된 PLC(20)와, 상기 장치와 공정운전 설정을 변경하기 위한 프로그램을 내장하고 있는 컴퓨터(10)를 포함한다.

상기한 구성을 갖는 시스템을 이용하여 컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 입력 및 설정하고, 그 후 설정된 구성에 따라서 공정들이 자동운전된다.

먼저, 컴퓨터 화면상에서 공정유닛(30)의 각종 장치들을 입력 및 설정하기 위한 과정들(E 프로그램)이 도 2를 참조하여 설명된다.

도 2를 참조하면, 공정유닛의 각종 장치들을 선택하고 선택된 장치를 컴퓨터 화면상에 위치시킨다.

그런 다음, 컴퓨터 화면 상에서 선택된 각종 장치의 세부 사양을 조정하여각종 장치의 등록을 완료한다.

다음으로, 각종 장치들을 연결하는 배관라인들을 선택하여 화면 상에 위치시키고 상기 배관라인의 소정위치에 각종 밸브 중 그 공정에 적합한 어느 하나의 밸브를 선택, 위치시킨다.

다음으로, 아날로그 입, 출력 데이터와 디지털 입력 신호를 표시하기 위한 수치 지시창을 선택하여 모든 각종 장치들의 외측에 위치시킨다.

다음으로, 상기의 신호에 대한 접점을 지정함과 함께 디지털 출력에 대한 접점(스위치)을 지정한다. 다음으로, 모든 아날로그와 펄스 입력 데이터에 대한 최소, 최대치를 입력하여 계기조정을 완료한다.

계기 조정의 완료 후 공정의 상태를 더욱 용이하게 확인할 수 있도록 레벨창을 추가하는 것이 가능하다. 이 경우, 선택적으로 계기조정을 마친 해당되는 지시창을 지정하여 해당 데이터와 지시창의 등록정보를 서로 연결시키고 레벨창의 레벨그림이 지시창의 수치에 따라 움직이도록 추가로 설정한다.

아울러, 계기 조정이 완료된 지시창 중 하나와 수치 입력버튼을 연결한 후, 수치입력버튼(INC와 DEC 버튼)의 상, 하 화살표를 조정하여 모든 아날로그 입출력과 펄스 입력 수치 지시창의 수치를 컴퓨터 화면상에서 직접 조정하는 것도 가능하다.

현재까지의 설정을 확인하기 위하여 접점 확인 단계가 추가로 수행될 수 있다. 접점 확인을 위하여, 컴퓨터 화면에서 필요한 글자를 입력하고, 접점 보기버튼을 이용하여 미 지정된 접점을 확인함과 함께 입력한다.

상기와 같이 공정 구성이 완료된 후, 공정자동 운전을 위한 설정과정들(R 프로그램)을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 공정 구성이 완료된 공정 유닛의 각종 장치들을 운전하기 위하여 각 작업단계에서 사용될 장치와 해당 지시창을 특성별로 미리 지정하여 이송라인, 승온라인, 냉각라인으로 그룹화 한다. 그룹화 한 이송라인, 승온라인, 냉각라인 중 적어도 하나의 라인을 설정한다. 그런 다음, 공정에서 제어할 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨, 드로핑 등에 대한 콘트롤 루프를 설정한다. 선택적으로, 디지탈입력(DI) 설정, 펄스 지정, 타이머 지정과 공정의 안전운전을 위한 안전설정 및 모터 과부하(OL:overload) 설정과 같은 동작을 설정하는 것도 가능하다.

라인 설정 및 콘트롤 루프 설정이 완료되면, 공정운전과 관련된 입력이 수행된다. 그런 다음, 모의 운전을 실행하여 입력 오류를 확인한다.

입력오류의 확인이 완료되면, 각종 장치들과 PLC 및 컴퓨터를 서로 온라인 연결하여 장치들을 정상가동시킨다.

이하, 본 명세서에서 언급된 용어들을 다음과 같이 정의하고, 위에서 언급한 개별적인 과정들을 구체적으로 설명한다.

라인과 라인설정: 공정운전시 각 작업단계에서 사용될 장치와 해당 지시창을 미리 지정하여 만든 특별한 목적과 기능을 가진 개개의 그룹을 라인이라 하는데 이 라인에 포함될 장치와 지시창에 대해 설정하는 과정을 라인설정이라한다. 그 종류에는 앞서 언급한 이송라인, 승온라인, 냉각라인이 있다.

콘트롤루프와 콘트롤 루프설정: 라인설정에서 만든 라인중 하나와 제어할 변수를 지시하는 지시창, 제어에 사용될 주밸브를 미리 지정하여 만든 개개의 그룹을 루프라 하는데, 이 루프를 구성하는 라인의 종류, 해당지시창, 주 밸브를 지정하는 과정을 루프설정이라 한다.

온도, 압력, 유량, pH 및 레벨, 드로핑에 대한 제어루프를 설정할 수 있다.

이렇게 각 라인과 루프를 설정해 두면 각 공정작업을 설정하는 공정입력과정에선 미리 설정되어 있던 라인과 루프의 번호를 지정하면 모든 공정작업에 대한 입력을 손쉽게 할 수 있다.

라인설정 단계에는 공정에서 물질을 자동계량하거나 이송할 때 작동되어야 하는 밸브, 자동펌프 등과 같은 장치에 대한 설정을 하는 이송라인설정과, 상기 공정장치나 공정물질의 온도승온시 사용되는 장치에 대해 설정하는 승온라인설정과, 온도 냉각시 사용되는 장치에 대해 설정하는 냉각라인설정이 있다.

콘트롤 루프 지정단계에는 어떤 장치나 물질의 온도제어를 위해 해당 승온라인이나 냉각라인을 지정하고 이 때 사용될 주밸브와 온도 지시창을 지정하는 온도루프지정과, 어떤 장치에 진공이나 압력을 가해 원하는 압력으로 제어할 때 온/오프(On/Off) 해야하는 이송라인과 주밸브, 압력지시창을 지정하는 압력루프지정과, 기체 혹은 액체 이송시 유량을 조절하기 위해 온/오프(On/Off) 해야하는 이송라인과 주조절밸브, 유량지시창을 지정하는 유량루프지정과, 액상 물질의 pH를 제어할 때 사용되는 산이나 알카리 용액의 투입을 위해 온/오프(On/Off)되어야 하는 이송라인과 주밸브, pH 지시창을 지정하는 pH루프지정과, 액상 물질의 레벨을 제어하기 위해 온/오프(On/Off)되어야 하는 이송라인과 주밸브, 레벨지시창(높이,용적,무게등)을 지정하는 레벨루프지정, 어떤 화학물질(원료)을 공정유닛의 장치 즉 어떤 화학장치의 온도, 압력, pH 등을 일정하게 유지하면서 투입하는 경우에 대해 해당되는 이송라인과 해당지시창(온도,압력,pH 등)을 지정하는 드로핑(Dropping) 지정이 있다.

이외에도 현장(Field)에서 들어오는 디지털 입력(DI)신호와 디지털 출력(DO)신호와의 관계를 설정하여 공정과 무관하게 작동하게 하는 디지털 입력(DI)설정, 공정상의 어느 스위치가 온(On) 명령을 받았을 때, 스위치가 순간적으로 온(On)되었다가 오프(Off)되도록 설정하는 펄스지정, 또한 어느 스위치가 온(On) 명령을 받았을 때, 스위치가 일정 간격으로 온/오프(On/Off)를 반복하도록 타이머를 지정하는 타이머지정, 공정운전상의 안전을 위해 동시에 온(On)되어야 하는 스위치 혹은 동시에 온(On)되면 안되는 스위치를 지정하거나 아날로그 입력수치가 최대가 되었을 때 온(On)또는 오프(Off)가 되어야 하는 스위치를 지정하는 안전설정이 있다.

다음으로, 라인설정 및 콘트롤 루프 지정 단계의 각 라인과 루프를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

이송라인은 공정에서 일어나는 화학물질의 자동계량 및 이송을 위하여 스위치가 온(ON) 및 오프(OFF)되어야 하는 장치(펌프, 자동밸브 등)와 해당되는 계기의 수치 지시창(무게, 유량, 용적, 디지털 입력 등의 지시창 중에서 하나를 지정)을 순서대로 미리 지정하여 하나의 이송라인으로 묶어두고 공정입력 과정에서 이 라인을 지정하면, 실제 공정의 조업 시 라인에서 지정된 스위치가 지정한 순서대로 온(ON)/오프(OFF)되고, 컴퓨터가 지정된 지시창의 수치변화를 스스로 읽고 판단하여 공정입력 과정에서 지정한 양을 이송하면 지정된 스위치를 온(ON)/오프(OFF)함으로써 이송라인의 작업을 종료하도록 한다.

상기 이송라인의 설정과정은 다음과 같다:

1. 화학물질의 이송을 위하여 온(ON)해야 할 스위치와 오프(OFF)해야할 스위치를 순서대로 지정하고;

2. 이송량을 측정하기 위하여 사용할 계기의 수치 지시창을 하나만 지정하며;

3. 이송완료 후 온 해야할 스위치와 오프 해야할 스위치를 순서대로 지정한다.

상기 지정은 컴퓨터의 마우스로 클릭하거나 컴퓨터 키보드의 문자를 선택하여 지정한다.

상기와 같이 설정 타입에 따른 이송라인은 몇 가지의 운전특성이 있는데, 첫 번째로 스위치 지정 후 지시창만 지정하고 상기의 3번의 과정을 생략한 경우에는 지정된 양의 이송이 완료되면 이송 시 온(ON)했던 스위치 모두를 오프(OFF)한다.

두 번째로, 세 가지의 설정 과정을 모두 지정한 경우에는 지정한 양의 이송이 완료되면 3번에서 지정한 스위치들만 온(On)/오프(Off)한다.

또, 스위치류만 지정한 경우, 즉 상기 1번의 과정만 지정한 경우에는, 공정에서 이 라인을 부르면 지정된 스위치들의 온(ON)/오프(OFF)만을 수행하고 계량행위는 하지 않는다.

그리고, 공정에서 상기의 2번 혹은 3번의 과정이 지정된 이송라인을 단순히스위치 온(ON)/오프(OFF)용으로 호출할 경우에는 컴퓨터 스스로 이를 판단하여 첫 번째 단계에서 지정한 스위치들에 대하여 온(ON)/오프(OFF) 기능만을 수행한다.

두 개의 독립된 공정이 운전되고, 이 두 공정에서 동시에 작업되도록 지정된 이송라인이 있을 때, 동시 작업 중 나중 작업은 이미 시작된 작업이 종료되기를 기다리는 운전대기기능이 이 이송라인에 포함되어 있다. 즉, 이송라인이 호출되면 라인을 가동하기 전에 온(ON)해야할 스위치를 체크하여 이 스위치가 오프(OFF)되어 있으면 라인을 가동하지만 이 스위치들 중 하나라도 온(ON) 되어 있으면 이 스위치가 오프(OFF) 될 때까지 기다리다가 오프(OFF)가 되면 라인을 가동하도록 하는 기능이 구비되어 있어서 라인끼리 일어날 수 있는 충돌을 방지할 수 있다.

상기 운전대기기능의 성질을 이용하여 완전히 독립된 두 라인이지만 동시에 가동하면 안 되는 경우 화면상에 가상의 스위치를 만들어 두 라인 모두 이 스위치를 온(ON)으로 지정하여 두면 두 이송라인이 동시에 가동되는 것을 막을 수 있다.

승온라인은 어떤 장치나 물질을 승온할려고 할 때 온(ON) 해야할 스위치와 오프(OFF) 해야할 스위치를 순서대로 지정하고, 승온 시 온도가 표시될 온도 지시창을 지정하여 한 개의 라인으로 묶어두고 온도루프에서 이 라인을 지정하여 두면 공정에서 이 루프가 호출될 때 이 승온라인이 가동하게 된다.

냉각라인은 어떤 장치나 물질을 냉각하려고 할 때 온(ON) 해야할 스위치와 오프(OFF) 해야할 스위치를 순서대로 지정하고, 냉각 시 온도가 표시될 온도 지시창을 지정하여 한 개의 라인으로 묶어두고 온도루프에서 이 라인을 지정하여 두면 공정에서 이 루프가 호출될 때 이 냉각라인이 가동하게 된다.

온도루프는 승온라인과 냉각라인에서 지정한 스위치들과 지시창을 온도루프로 지정하여 공정에서 호출할 때 이 루프를 가동시키게 된다. 상기 온도루프 지정순서는 해당 온도 지시창을 지정하고, 상기 승온라인 혹은 냉각라인을 선택하며, 온도 제어 시 사용할 주 밸브를 선택하도록 하는 순서로 지정한다.

상기 온도루프의 운전특성은 주 밸브를 온(ON)/오프(OFF) 밸브로 지정하면 제어출력은 온(ON)/오프(OFF), 즉 디지털 출력이 나가며 콘트롤 밸브로 지정하면 4-20 ㎃, 즉 아날로그 출력이 나가는 것이다.

압력루프는 어떤 장치에 진공이나 압력을 가할 때 온/오프 해야하는 장치가 지정된 이송라인과 해당되는 압력 지시창을 하나의 압력루프로 지정하여 공정에서 호출할 때 이 루프를 가동시키게 된다.

상기 압력루프 지정순서는 해당 압력 지시창을 지정하고, 해당 이송라인을 지정하고, 압력을 제어할 주 밸브를 선택하도록 하는 순서로 지정한다.

상기 압력루프의 운전특성은 주 밸브를 온(ON)/오프(OFF) 밸브로 지정하면 제어출력은 온(ON)/오프(OFF), 즉 디지털 출력이 나가며 콘트롤 밸브로 지정하면 4-29㎃ ,즉 아날로그 출력이 나가는 것이다. 이 때, 지정된 이송라인에 무게, 용적 등의 지시창이 설정되어 있는 경우에는 이 지시창의 지정 전에 지정된 스위치들에 대해서만 온(ON)/오프(OFF)를 수행한다.

또한, 해당압력 지시창 지정시 토르(torr)단위를 가진 지시창을 선택하면 진공공정으로, kg-f단위를 가진 지시창을 선택하면 가압공정으로 압력루프를 수행하게 된다.

유량루프는 기체 혹은 액체물질 이송시 온(ON)/오프(OFF)하여야 하는 장치가 지정된 이송라인과 해당되는 유량 지시창을 유량루프로 지정하여 공정에서 호출할 때 이 루프를 가동시키게 된다.

상기 유량루프 지정순서는 해당 유량 지시창을 지정하고, 해당 이송라인을 지정하며, 유량을 제어 할 주 콘트롤 밸브를 선택하도록 하는 순서로 지정한다.

상기 유량루프의 운전특성은 지정된 이송라인에 무게, 용적 등의 지시창이 설정되어 있는 경우에는 이 지시창의 지정 전에 지정된 스위치들에 대해서만 온(ON)/오프(OFF)를 수행하는 것이다.

pH루프는 액상물질의 pH를 제어하기 위하여 산이나 알칼리 용액을 투입하는 경우, 온(ON)/오프(OFF) 하여야 하는 장치가 지정된 이송라인과 해당하는 pH 지시창을 pH루프로 지정하여 공정에서 호출할 때 이 루프를 가동시키게 된다.

상기 pH루프 지정순서는 해당 pH 지시창을 지정하고, 해당 이송라인을 지정하며, pH를 제어 할 주 밸브를 선택하도록 하는 순서로 지정한다.

상기 pH루프 운전특성는 지정된 이송라인에 무게, 용적 등의 지시창이 설정되어 있는 경우에는 이 지시창의 지정 전에 지정된 스위치들에 대해서만 온(ON)/오프(OFF)를 수행하는 것이다.

그리고, 콘트롤 밸브를 주 밸브로 선정하면 이 루프가 가동될 때 0%와 100% 두 동작으로만 가동한다.

레벨루프는 액상물질의 레벨을 제어하기 위하여 온(ON)/오프(OFF) 해야하는 장치가 지정된 이송라인과 해당하는 레벨 지시창(높이, 용적, 무게)을 레벨루프로지정하여 공정에서 호출할 때 이 루프를 가동시키게 된다.

상기 레벨루프 지정순서는 해당 레벨 지시창을 지정하고, 해당 이송라인을 지정하며, 레벨을 제어할 주 밸브를 선택하도록 하는 순서로 지정한다.

레벨루프 운전특성은 주 밸브로 온(ON)/오프(OFF) 밸브를 지정하면 제어출력은 온(ON)/오프(OFF), 즉 디지털 출력이 나가며 콘트롤 밸브를 지정하면 4-20㎃ , 즉 아날로그 출력이 나가게 된다.

그리고, 지정된 이송라인에 무게, 용적 등의 지시창이 설정되어 있는 경우에는 이 지시창의 지정 전에 지정된 스위치들에 대해서만 온(ON)/오프(OFF)를 수행하는 것이다.

드로핑(DROPPING)라인은 어떤 원료(화학물질)을 어떤 공정유닛의 각종장치(화학장치)에 투입할 경우에 그 장치 내부의 온도, 압력, pH 등을 일정하게 유지하면서 일정한 속도로 화학물질을 투입하기 위한 것으로서, 해당되는 이송라인과 해당되는 제어 지시창(온도, 압력, pH 등)을 지정하여 드로핑 라인으로 지정, 공정에서 호출할 때 이 라인을 가동시키게 된다.

상기 드로핑 라인의 지정순서는 해당 이송라인을 지정하고, 해당 제어지시창을 선택하는 순서로 지정한다.

상기 드로핑 라인의 운전특성은 공정입력 단계에서 입력한 제어수치가 드로핑 라인 운전상에서 제일 우선시 되는 조건이 되므로 이 제어수치가 만족되지 않으면 라인의 가동이 정지되는 것이다.

그리고, 이송라인의 가동은 입력한 최소 시간단위로 나누어서 가동과 정지를반복하며 화학물질(원료)의 투입을 수행하게 된다.

DI설정은 현장 즉, 공정유닛에서 들어오는 디지털 입력신호와 디지털출력 신호와의 관계를 설정하여 두고 공정과 무관하게 작동하게 한다.

펄스지정은 어느 스위치가 온(ON) 명령을 받았을 때 그 스위치가 순간적으로 온(ON) 되었다가 오프(OFF) 되도록 설정한다.

타이머 지정은 어느 스위치가 온(ON) 명령을 받았을 때 그 스위치가 일정한 간격으로 온(ON)/오프(OFF)를 반복하도록 설정한다.

안전설정(안전루프)은 스위치와 스위치 간에 동시에 온(ON) 되어야 하는 스위치 혹은 동시에 온 되면 안되는 경우 등을 설정하거나 아날로그 입력수치가 최대가 되었을 때 온(ON)이나 오프(OFF)가 되어야 하는 스위치를 설정한다.

모터 과부하(OL) 설정은 모터 과부하 시 받아들일 디지털 입력 단자를 지정한다.

이와 같이 라인설정 및 콘트롤 루프 지정 등이 완료되면 구성된 공정을 공정버튼에 등록하고, 등록한 공정작업에 대한 공정입력을 하게 된다.

공정입력버튼을 누르고 등록된 공정버튼 중에서 공정을 입력할 공정버튼을 누르면 공정입력이 준비된다.

공정입력으로는 공정버튼지정, 공정의 종류선택(독립공정, 순차공정), 원료계량, 원료투입, 드로핑시작 및 종료, 제품이송, 진공라인가동 및 정지, 압축라인가동 및 정지, 기타이송라인가동 및 정지, 승온공정시작 및 종료, 냉각공정시작 및 종료, 온도유지, 레벨제어시작 및 정지, pH제어시작 및 정지, 개별장치가동 및 정지, 대기시간입력, 디지털입력대기, 아날로그입력대기, 다음버튼지정 등이 있다.

여기서, 공정입력에서의 공정버튼 지정은 공정입력 버튼과 사용자 버튼이 있으며, 상기 버튼 중 어느 하나를 선택하여 공정입력을 준비하게 된다.

상기 공정의 종류 중 독립공정을 선택하게 되면 이후 입력하는 모든 공정들은 동시에 독립적으로 시작하여 독립적으로 종료하며 모든 공정이 완료되면 해당공정버튼의 1회 작업이 완료된 것이다.

그리고, 상기 공정의 종류 중 순차공정을 선택하면 이후 입력하는 모든 공정들은 입력한 순서대로 하나씩 공정을 순차적으로 진행하며 마지막 공정이 완료되면 해당공정버튼의 1회 작업이 완료된 것이다.

상기 원료계량과 원료투입에서는 해당 이송라인을 지정하고 이송할 양을 입력하여 원료의 계량 및 투입이 이루어진다. 이 때, 이송라인 내에 지정되어 있는 양 확인 지시창이 디지털 입력창인 경우에는 0을 입력한다.

상기 드로핑 시작 및 종료는 라인설정 및 콘트롤 루프지정단계에서 지정한 드롭라인(DROP LINE) 번호를 입력하고 투입할 총량(계량을 하지 않은 경우 0입력), 총 투입시간, 몇 초 단위로 나누어서 투입할 지를 입력한 후 제어할 온도, 압력, pH 등의 제어수치를 입력함에 따라 드로핑 작업이 이루어진다.

만약, 투입할 총량을 지정하지 않으면, 그 드롭라인(DROP LINE)에 대해 드로핑 종료를 지정해야 드로핑 작업이 종료된다.

상기 제품이송은 제품이나 중간제품 등을 이송할 때 사용하기 위해 이송라인번호를 입력하고, 상기 입력한 이송라인에 아날로그 입력 지시창이 지정되어 있는경우에는 지시창 지정 이전에 지정한 스위치들에 대하여만 온(ON)/오프(OFF)를 수행하므로써 제품이 이송된다.

상기 진공, 압축라인가동 및 정지는 미리 지정해놓은 압력루프의 번호와 제어할 압력을 입력하므로 인해 상기 각종 장치의 내부는 진공 및 가압 작업이 이루어진다.

상기 기타 이송라인 가동 및 정지는 이송라인으로 지정된 라인의 가동 혹은 정지를 입력하며, 상기 입력한 이송라인에 아날로그 입력 지시창이 지정되어 있는 경우에 지시창 지정 이전에 지정한 스위치들에 대하여만 온(ON)/오프(OFF)를 수행하게 된다.

상기 승온 및 냉각공정시작 및 종료는 미리 지정해 놓은 온도루프를 입력하고 제어할 온도를 입력하여 시작하고, 제어 중 종료를 지정하면 상기 승온 및 냉각공정이 종료한다.

상기 온도유지는 승온이나 냉각공정에서 제어온도에 도달한 후 유지할 시간을 입력하게 되면 상기 입력된 온도를 일정시간동안 유지하게 된다.

상기 레벨제어시작 및 정지는 미리 지정한 레벨루프의 가동을 지정하고 제어할 레벨수치를 입력하여 시작하고, 상기 레벨 제어의 정지를 지정하면 상기 레벨제어를 정지시키게 된다.

상기 pH제어시작 및 정지는 미리 지정한 pH루프 번호를 입력하고, 상기 pH제어를 위하여 투입할 액이 산성인지 알카리성인지를 입력하며, 상기 pH제어를 위하여 1회에 한꺼번에 투입해도 좋은 최소량을 입력한 후 상기 pH수치를 읽기 위하여1회 최소량을 투입한 후 교반해야 할 시간을 입력하고 나서 제어할 pH수치를 입력한다.

상기 pH제어 정지를 선택하고 pH루프 번호를 입력하게 되면 상기 pH제어는 정지된다.

상기 개별장치가동 및 정지는 공정화면에 등록된 장치 중 접점이 지정된 장치를 개별로 가동하려고 할 때 입력하며, 장치의 접점번호와 온(ON) 및 오프(OFF)를 입력하게 된다.

상기 대기시간입력은 직전에 입력한 공정이 종료된 후 다음 공정으로 넘어가기 전에 대기해야할 시간을 입력하므로 상기 공정은 일정시간동안 대기하게 된다.

상기 DI 대기입력는 디지털입력신호의 단자번호를 입력한다. 순차공정에서 주로 사용되는 이 공정은 상기 공정이 호출되면 입력된 단자번호의 디지털입력신호가 오프(OFF)에서 온(ON) 및 온(ON)에서 오프(OFF)로 바뀔 때 다음공정으로 넘어가게 된다.

상기 AI 대기입력는 아날로그 입력신호 단자번호를 입력하고, 상승하고 있는 아날로그 신호인지 감소하고 있는 신호인지를 입력한 다음 아날로그 수치를 입력하므로써 AI 대기입력이 완료된다.

그리고, 이 공정에 도달하면 컴퓨터는 입력한 아날로그 신호가 입력한 수치에 도달할 때 다음공정으로 공정을 넘긴다.

종래에는 대기시간을 입력하거나, 디지털이나 아날로그 신호를 설정하여 그 시간과 신호에 따라 공정작업이 한 공정에서 다른 공정으로 넘어갔지만, 다음버튼선택 기능을 이용하면 공정을 입력한 공정버튼의 번호 지정만으로도 그 버튼내에 지정된 공정과 현재 공정을 쉽게 연결할 수 있다.

공정입력중 다음 버튼 기능을 이용하여 다음에 연결될 공정버튼의 번호를 지정하면 지정한 공정버튼 내에 입력된 모든 공정을 수행하게 된다. "이 공정의 종료를 기다림(1)"을 선택하면 이 버튼 내의 모든 공정의 수행이 완료된 후 지정한 다음 공정으로 넘어가게 되고 "아님(0)"을 선택하면 이 버튼 내의 공정을 개시만 시킨 후 바로 다음공정으로 넘어가게 된다.

상기와 같이, 공정입력이 완료되면 모의운전을 실행함과 함께 입력된 공정에서의 오류를 확인하게 되는데, 즉 상기 모의운전 버튼과 해당하는 공정의 버튼을 누르면 컴퓨터는 공장(현장)과의 오프라인(OFF LINE)상태로 실제와 꼭 같이 모의운전을 수행하게 되며, 상기 모의운전을 통하여 공정입력 시의 오류를 발견 수정하고 수정이 완료되면 온라인 버튼을 눌러 공장(현장)과 컴퓨터를 온라인 연결하고 공정시작 버튼을 눌러 공장을 무인 자동화 운전한다.

상기한 공정자동제어시스템 및 방법은 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 컴퓨터 상에서 각종 공정 유닛 장치의 구성 및 설정 후 각종 공정 장치들의 작동을 하나의 단위 공정으로 묶어 동작되도록 함으로써, 자동으로 공정의 제어와 운전이 원활하게 이루어지게 할 수 있다.

또한, 각종 장치들의 구성 및 설정을 변경하기가 용이하다.

아울러, 컴퓨터 상에서 상기 각종 장치에 대한 재구성 및 재설정이 용이하게 이루어지므로 작업시간 및 인력이 절감되는 등 작업의 효율성이 향상되는 효과가 있다.

Claims

컴퓨터 화면상에서 공정유닛의 각종 장치들을 구성 및 설정하는 단계;

상기 각종 장치들을 작업 특성별로 이송라인, 승온라인, 냉각라인으로 그룹화하는 단계;

상기 그룹화된 라인들 중 적어도 하나의 라인을 설정하고, 공정에서 제어할 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨, 드로핑에 대한 콘트롤 루프를 설정하는 단계;

공정운전과 관련된 입력을 수행하는 단계;

모의운전을 실행하고, 입력오류를 확인하는 단계; 및

상기 각종 장치들과 상기 컴퓨터를 온라인 연결하여 정상가동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 공정 유닛의 각종 장치들을 설정 및 구성한 후, 상기 그룹화 단계를 수행하기에 앞서, 레벨창을 입력하는 단계와 수치조절버튼을 이용하여 수치를 직접 조절하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 레벨창의 입력단계는, 선택적으로 계기조정을 마친 해당되는 지시창을 지정하여 해당 데이터와 지시창의 등록정보를 서로 연결시키고 레벨창의 레벨그림이 지시창의 수치에 따라 움직이도록 설정하는 단계를 포함하는것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 수치조절버튼 입력단계는 계기 조정이 완료된 지시창 중 하나와 수치 입력버튼을 연결한 후, 수치입력버튼(INC와 DEC 버튼)의 상, 하 화살표를 마우스로 조정하여 모든 아날로그 입출력과 펄스 입력 수치 지시창의 수치를 컴퓨터 화면상에서 직접 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공정 유닛의 각종 장치들을 설정 및 구성한 후, 상기 그룹화 단계를 수행하기에 앞서, 현재까지의 설정을 확인하기 위한 접점 확인 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 각종 장치들의 입력 및 설정단계는,

상기 공정유닛의 각종 장치들을 선택하고 선택된 장치를 컴퓨터 화면상에 위치시키는 단계;

상기 컴퓨터 화면 상에서 선택된 각종 장치의 세부 사양을 조정하여 각종 장치의 등록을 완료하는 단계;

상기 각종 장치들을 연결하는 배관라인들을 선택하여 화면 상에 위치시키고 상기 배관라인의 소정위치에 각종 밸브 중 그 공정에 적합한 어느 하나의 밸브를 선택, 위치시키는 단계;

아날로그 입, 출력 데이터와 디지털 입력 신호를 표시하기 위한 수치 지시창을 선택하여 모든 각종 장치들의 외측에 위치시키는 단계;

상기의 신호에 대한 접점을 지정함과 함께 디지털 출력에 대한 접점을 지정하는 단계; 및

모든 아날로그 입력 데이터에 대한 최소, 최대치를 입력하거나 펄스입력을 하여 계기조정을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어 방법.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 콘트롤 루프를 설정하고, 상기 공정운전과 관련된 입력을 수행하기에 앞서, 디지털 입력 설정, 펄스 지정, 타이머 지정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.
제 7 항에 있어서, 상기 타이머 지정 단계후, 공정의 안전운전을 위한 안전설정 및 모터 과부하 설정 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 이송라인이 동시에 운전되는 것을 방지하기 위한 운전대기기능을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 콘트롤 루프 지정 단계는 공정 각종 장치 내부의 온도, 압력, 유량, pH 및 레벨을 일정하게 유지하는 자동제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 장치 내의 조건을 일정하게 유지하면서 상기 장치내로 원료가 일정한 속도를 유지하며 투입되도록 이송라인과 제어 지시창을 지정하는 드로핑(DROPPING) 기능을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.
제 1 항에 있어서, 공정의 번호 지정만으로도 다음 공정을 연속으로 수행하는 다음버튼선택 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 공장 자동화 제어방법.