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울산대학교 배주환, 정상영

PLC 프로그램검증 시뮬레이션 시스템

Nov-08Copyright © Siemens AG 2008. All rights reserved.

배 주 환, 정 상 영 Lab. for Production Engineering

목차

1. 서론

2. PLC 프로그램 검증 시뮬레이션 시스템

2.1 검증 시뮬레이션 시스템 구성

2.2 검증 시뮬레이션 시스템 요소기술

2.3 검증 시뮬레이션 시스템 아키텍쳐 및 기능들

2.4 시스템 개발 방안

2.4.1 Unit Function DB를 공유한 메커니즘 정의

2.4.2 제어시뮬레이션을 통한 제어프로그램의 오류 검출

2.4.3 제어프로그램 오류 교정시스템

2.4.4 오류 교정시스템 개발 시퀀스

2.4.5 검출된 오류 교정을 위한 KB Logic

3. 현장응용

3.1 C/Pad Assembly System 구축

3.2 C/Pad Assembly System 적용 Demo

4. 결론

4.1 기대효과

4.2 요약 및 향후 과제



Ass

embl

y pr

oble

m

Feedback

Assembly Control Program

LADSTL

FBD

문제점문제점PLC Program 생성에 많은 시간 소비

생성된 프로그램의 다양한 오류

제조시스템 운영 단계에서 문제점 발생 시 해결에 많은 노력 필요

제어시뮬레이션을 수행하지 않아 제조시스템의 종합적 검증 불가능

Ramp-up Time의 증가

생산성 및 성능 저하

주관

경험&

시스템 제어프로그램의 현 상태



Validation System 구축 Correcting System 개발

제어프로그램 검증 및 교정시스템 개발제어프로그램 검증 및 교정시스템 개발

프로그램상에서 발생된 오류를 빠르고

정확하게 수정하여 Ramp-up time의

최소화 추구

MS-Visual Basic을 사용하여 제어

프로그램을 수정 할 수 있도록 시스템

개발

구축된 Validation System과 연계되어

종합적으로 검증함으로써 제조시스템

성능 및 효율의 극대화 추구

3D 기반의 제어시뮬레이션을 통하여

제조시스템 구성요소들 간의 충돌 오류

를 검출하기 위해 상용 Software 사용

제어프로그램의 변환작업 없이 제어

시뮬레이션을 수행함으로써 검증 후

현장에 바로 적용 가능

개발된 Correcting System과 연계되어

종합적으로 검증함으로써 제조시스템

성능 및 효율의 극대화 추구

개발 시스템 구성



MS Visual Basic ProgrammingSimulation Technique

PLC & PLC Program Practical Assembly System

Mechanical Part Electronical Part System Development System Running

Real & Virtual PLC PLC ProgrammingComponents Communicate Interface

제어프로그램검증 및 교정시스템

시스템 요소기술



시스템 아키텍쳐사용자사용자사용자

시뮬레이션 모델의 계획과 제어

SOP (sequence of operation)

& UML sequence diagram

제어구조 및 hierarchy

프로세스 감시

시뮬레이션 평가

계획과 결과 비교에 의한 오류

인식 및 수정 검증

된제

어프

로그

램

Validationsystem

ValidationValidationsystemsystem

제어 공정 행위들의 시뮬레이션응용지향적인 시뮬레이션 요소들 구성

가상

공정

상태

비교&평가 실 공정 상태

Correctingsystem

CorrectingCorrectingsystemsystem

개발 시스템제어 프로그램

프로그램 오류 및 충돌 정보

프로그램 교정 프로그램 재 검증

최`적

화

과 정

오 차 정 보



Validation SystemValidation System

Correcting SystemCorrecting System

DB

UnitFunction

구축된 DB의 Unit Function을 Operation 형식

으로 정의하고 이를 바탕으로 메커니즘 부여

부여된 메커니즘에 I/O Address 설정

활성화 된 I/O Address를 기반으로 제어

시뮬레이션 수행

Modeling & Mechanism I/O Address & Virtual Controller

MS-Visual Basic을 사용하여 개발

API가 개방되지 않은 관계로 사용자가 오류

내용을 시스템에 직접 입력

시스템은 입력된 내용이 오류일 경우

오류 제거 방안 제시

정보를 확인 후 잘못된 I/O Address를 비활성화

시키고 요구되는 I/O Address를 활성화 시킴

KBCollisionVelocity

etc...

시스템 기능들



3D Modeling

.

.

Unit FunctionDB

Servo Motor(+) Rotate(0) Stop(-) Rotate

Gripper(+) Open(0) Stop(-) Close

RobotLocation(p1) ∙ ∙ Location(p4)Location(p2) ∙ ∙ Location(p5)Location(p3) ∙ ∙ Location(p6)...

Mechanism Information Define+

Graphic Information

Graphic Information Only

Unit Function DB를 공유한 메커니즘 정의



X

Control Simulation

Collision Error

Graphic information+

Mechanism information+

Operation Information+

Time information+

I/O Address information

Excel file format

ControlSimulation

Stop

제어시뮬레이션 수행 및 제어프로그램의 오류 검출 – collision error



C/Pad Tag Point Chassis Tag Point Assy Tag Point

제어시뮬레이션을 통해 확인 할 수 없는 구성요소의 position error 검출

제조시스템의 구성요소 중 동적인 특성을 가지는 구성요소에 Tag point 생성.

3D 환경의 위치 정보 검증을 위하여 3개의 Tag point 사용.

오류검출 시 Correcting system을 통하여 교정.

현재 position error를 포함하여 다양한 error에 대응 할 수 있도록 프로그램 작업 진행 중

제어시뮬레이션 수행 및 제어프로그램의 오류 검출 – position error



제어프로그램 오류 교정시스템



오류 교정시스템 개발 시퀀스



Correcting SystemKB

Sensor

Support unit

Class 1 : unmovable part

Class 2 : movable partrelated by robot

Class 3 : movable partrelated by servomotor

...

...

...

C/Pad

Gripper

Robot Base plate

Servomotor

Find ‘with part’(Go To Class 2 or Class 3)

If t < A, Gripper is (+)OpenElse if B < t < C, Gripper is (0)Stop

Else if D < t, Gripper is (-)Close

If A < t < B, Servomotor is (+)RotateElse if C < t < D, Servomotor is (0)RotateElse if E < t < F, Servomotor is (-)Rotate

...

...

...Input address Operation Activity

Part=?, T = ?

Part=?, T = ?

I/O Address = 0.2(Activity)

Input address Operation Activity

√

검출된 오류 교정을 위한 Knowledge Base Logic



현장시스템을 생산 중단 시키고 실험목적으로 사용 할 수 없기

때문에, 연구수행을 위한 C/Pad Assembly System 구축

C/Pad Assembly System는 비용 및 장소의 제약 때문에

실제보다 작은 사이즈로 구성

C/Pad Assembly System 구축



Testbed 구동 영상



기술개발 결과 - Demo



3D MechanicalDesign

3D MechanicalDesign

ControlEngineering

Ramp-uptime

Control Engineeringwith development system

Ramp-uptime

Line Building& Installation

Line Building& Installation

△t

System Validation

기대효과



요약

3D 제어시뮬레이션을 통하여 구성요소의 간섭정보를 정확하게 검출.

MS-Visual Basic을 사용하여 개발한 Correcting System을 통하여 제어프로그램의

오류를 쉽고 정확하게 교정 가능.

제어로직 DB 및 KB 구축을 통한 PLC기반 운영시스템 구현.

제어프로그램을 빠르고 정확하게 검증 및 교정함으로써 작업준비시간의 최소화 추구.

지속적인 수정/보완을 통하여 UI개선 및 개발된 시스템의 완성도 향상.

현재 Station 단위의 연구내용을 Line 단위로 확장.

실제 시스템 적용을 위한 적용 방안 강구

향후 과제

요약 및 향후 과제



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