자동차 생산라인의 통합형 PLC OLP 표준모델 개발
Development of Standard Model for Integrated PLC OLP of the Automotive Production Line
- 주제(키워드) PLC , HMI , Virtual Commissioning , OLP(Off-line Programming)
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 왕지남
- 발행년도 2016
- 학위수여년월 2016. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 산업공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000021471
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 자동차 제조시스템에 사용되고 있는 PLC 프로그램의 품질을 향상시키고 설계에 소요되는 시간의 단축을 위한 방법으로 표준모델을 최적화하는 방안에 대하여 연구하였으며, 자동화 생산시스템의 운용을 위하여 PLC 프로그램의 표준화 및 HMI를 연동한 통합적 가상 시운전을 위한 통합형 PLC OLP 표준모델을 제안하였다. 통합형 PLC OLP 표준모델이란 PLC 프로그램의 표준화와 HMI의 표준화, PLC와 HMI가 연동된 통합 표준모델을 의미한다. PLC 프로그램의 표준모델의 분류에 있어서 최소 디바이스 단위를 심벌 네임(Symbol Name)으로 구별하여 모듈(Module)화하는 방법을 제안하였다. 첫째 모듈은 라인 Framework 표준모델로 운전과 관련된 유틸리티 정보로 구성되고, 둘째 모듈은 자체 컨트롤러를 가지고 있지 않은 구동 기기이며, 셋째 모듈은 로봇이나 서보처럼 자체 컨트롤러를 가지고 있는 시스템으로 분류하였다. HMI의 표준화는 생산라인에서 설비를 제어하거나 모니터링을 위해 사용되는 장비인 HMI의 화면에 대한 모듈화이다. 화면의 최적화와 PLC 심벌(symbol)과 매핑(Mapping)될 수 있는 표준화된 의미를 부여한 태그가 이미 등록되어있는 화면의 자동생성 알고리즘 및 방법을 제안하였다. 화면 최적화는 자동차 생산라인에 주로 사용되는 화면을 모듈화하여 표준으로 구성하였다. PLC와 HMI가 통합된 표준모델은 PLC 프로그램의 유틸리티, 동작 시퀀스 및 차종과 HMI를 연동한 통합 가상 시운전에 적용된다. PLC와 HMI가 동시에 연동한 가상 시운전 방법은 아직 적용되고 있지 않는 상황이다. 왜냐하면 PLC 프로그램을 완성하는데 소요되는 시간이 절대적으로 많이 소요되고 HMI 화면설계를 완성할 시간이 상대적으로 부족하여 실제 라인을 시운전할 경우나 그 이후에 HMI 화면 설계가 완성되기 때문이다. 하지만 본 연구에서 제안한 HMI 화면 표준모델을 적용하여 자동 생성한다면 가상 시운전 단계에서 HMI의 설계 품질의 검증도 가능하며 HMI를 활용한 검증 방법도 가능하다. 또한 PLC 프로그램의 검증범위도 유틸리티, 동작 시퀀스와 차종 외에 이상과 인터록(Interlock) 부분까지 확대하는 것을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 통합 표준모델을 사용 시 PLC 프로그램 검증 신뢰도가 기존 검증대비 향상되는 결과를 보였다. 설계에서부터 양산이후 모니터링과 이상탐지 영역까지 하나의 시퀀스로 통합하고 현장에서 사용 중인 HMI와 연동이 가능한 시스템의 개발이 가능하기 때문이다.
more초록/요약
This paper describes a proposal to optimize the standard model as a way to improve quality of PLC program being used in automotive manufacturing system and to save the time it takes to design. This study proposed the integration of PLC OLP(Off-line Programming) standard model for integrated virtual commissioning applied to standardized PLC program and HMI for the operation of an automated production system. Integrated PLC OLP standard model means standardization of PLC program, HMI and the combination of PLC and HMI, This paper proposed a method of customized module symbol name of the minimum device unit in the classification of the standardized model of the PLC program. The first module is a line framework standard model that is consisted of utility information related to the production line. The next module is an actuator which doesn't have a controller such as a solenoid valve. The last module is the system that has a controller such as robots and servo modules. In this study, standardization of HMI(Human Machine Interface) is the display optimization for monitoring and operating of equipment. This paper proposed automatic generation algorism and display method including meaningful and registered tags in HMI mapped with PLC symbols. Screen optimization is consisted of modular screens of HMI used for manufacturing in the automotive industry. Integrated standard model of the PLC and HMI is applied to virtual commissioning linked to be in utility, action sequence and car type of completed PLC program and HMI. It is not applied to PLC program verification of production system integrated PLC and HMI in current virtual commissioning. Because it absolutely takes too much time to complete the PLC program and HMI screen design is completed during or after real line commissioning. But if HMI screens automatically generate HMI screens using HMI standard model, the HMI screen verification is available at step of virtual commissioning and it is also possible for the verification method using HMI. In addition, this paper proposed to extend the range of PLC program verification is not only utility, operating sequence and car type but also alarm and various interlock. When integrated standard model proposed in this study is applied, reliability of PLC program verification was improved to compare to the previous verification. From design to production, an area monitoring and alarm detection in production line is integrated to a sequence and it is possible to develop of integrated system which can link to HMI in production line.
more목차
Chapter 1 소개 1
Section 1 자동차 공장의 생산 시스템 1
Section 2 PLC 프로그램 구조 2
Section 3 HMI와 화면의 종류 7
Chapter 2 이슈 및 관련 연구 15
Section 1 이슈 15
Section 2 관련 연구 16
Chapter 3 PLC 프로그램의 표준모델 40
Section 1 배경 40
Section 2 라인 단위 Framework 표준모델 45
Section 3 자체 컨트롤러를 가지고 있지 않은 구동 기기의 표준모델 52
Section 4 자체 컨트롤러를 가지고 있는 구동 기기의 표준모델 58
Section 5 표준모델의 실험 방법 및 결과 63
Chapter 4 HMI 화면의 표준모델 67
Section 1 배경 67
Section 2 HMI 표준모델 설계 방법론 69
Section 3 모델화면 자동 생성 제안 및 알고리즘 81
Section 4 HMI 표준모델의 응용 및 기대 효과 92
Chapter 5 표준모델 기반의 통합 가상 시운전 96
Section 1 차체 조립 라인의 PLC 프로그램 용량 분석 96
Section 2 차체 조립 라인의 HMI 설계 공수 분석 99
Section 3 검증 항목의 확대 100
Section 4 통합 가상 시운전 구성도 108
Chapter 6 결론 및 향후 과제 109
Bibliography 112
부록 120
1. HMI 화면의 표준모델 템플릿 120
