The process of automation and monitoring in industrial control system involves the use of many types of sensors. A programmable logic controller plays an important role in the automation of the different processes in the power plant system. The major control units are boiler for temperature and pressure, turbine for speed of motor, generator for voltage, conveyer belt for fuel. The power plant units are controlled using microcontrollers and PLCs, but FPGA can be the feasible solution. The paper focused on the design and simulation of hardware chip to monitor boiler, turbine, generator and conveyer belt. The hardware chip of the plant is designed in Xilinx Vivado Simulator 17.4 software using VHDL programming. The methodology includes VHDL code design, simulation, verification and testing on Virtex-5 FPGA hardware. The system has four independent buzzers used to indicate the status of the boiler, generator, turbine motor and conveyer belt in on/off conditions respectively. The GSM is used to display corresponding message on the mobile to know the status of the device in on/off condition. The system is very much helpful for the industries working on plant automation with FPGA hardware integration.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.3
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pp.405-412
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2023
With the development of drone and ICT convergence technology, the use of underwater drones such as leisure underwater drones such as underwater exploration for fishing and industrial drones such as bridge piers is increasing. Existing motor controllers are suitable for aerial drones and these can increase the completeness of underwater drones and their reliability in motor control by developing BLDC motor controllers dedicated to underwater drones. By developing a battery management system (BMS) exclusively for underwater drones, battery stability was ensured by checking the state of charge, checking the state of discharge, adjusting cell balancing, and implementing high/voltage protection functions.
SME(small and medium sized enterprise) 환경의 스마트공장 환경에서는 실제 제조라인에서 동작하는 센서(Sensor) 및 액추에이터(Actuator)와 이를 관리하는 PLC(Programmable Logic Controller), 더불어 그러한 PLC를 제어 및 관리하는 HMI(Human-Machine Interface), 그리고 다시 PLC와 HMI를 관리하는 OT(Operational Technology)서버로 구성되어 있으며, 제어자동화를 담당하는 PLC 및 HMI는 공장운영을 위한 응용시스템인 OT서버 및 현장 자동화를 위한 로봇, 생산설비와의 직접적인 연결을 수행하고 있어서 스마트공장 환경에서 보안 기술의 개발이 중점적으로 필요한 영역이다. 이러한 SME 환경의 스마트공장 보안 내재화를 이루기 위해서는, 스마트공장 SW 및 HW 개발 단계에서 IEC 62443-4-1 Secure Product Development Lifecycle에 따른 프로세스 정립 및 IEC 62443-4-2 Component 보안 요구사항과 IEC 62443-3-3 System 보안 요구사항에 적합한 개발 방법론의 도입이 필요하다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.8
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pp.2366-2380
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2024
In this study, a high-speed template matching system is proposed for wafer-vision alignment. The proposed system is designed to rapidly locate markers in semiconductor equipment used for wafer-vision alignment. We optimized and implemented a template-matching algorithm for the high-speed processing of high-resolution wafer images. Owing to the simplicity of wafer markers, we removed unnecessary components in the algorithm and designed the system using a field-programmable gate array (FPGA) to implement high-speed processing. The hardware blocks were designed using the Xilinx ZCU104 board, and the pyramid and matching blocks were designed using programmable logic for accelerated operations. To validate the proposed system, we established a verification environment using stage equipment commonly used in industrial settings and reference-software-based validation frameworks. The output results from the FPGA were transmitted to the wafer-alignment controller for system verification. The proposed system reduced the data-processing time by approximately 30% and achieved a level of accuracy in detecting wafer markers that was comparable to that achieved by reference software, with minimal deviation. This system can be used to increase precision and productivity during semiconductor manufacturing processes.
With the development of digital technologies, CAID became an essential part in the industrial design process. Creating photo-realistic images from a virtual scene with 3D models is one of the specialized task for CAID users. This task requires a complex interface of setting the positions and the parameters of camera and lights for optimal rendering results. However, the user interface of existing CAID tools are not simple for designers because the task is mostly accomplished in a parameter setting dialogue window. This research address this interface issues, in particular the issues related to lighting, by developing and evaluating TLS(Tangible Lighting Studio) that uses Augmented Reality and Tangible User Interface. The interface of positioning objects and setting parameters become tangible and distributed in the workspace to support more intuitive rendering task. TLS consists of markers, and physical controller, and a see-through HMD(Head Mounted Display). The user can directly control the lighting parameters in the AR workspace. In the evaluation experiment, TLS provide higher effectiveness, efficiency and user satisfaction compared to existing GUI(Graphic User Interface) method. It is expected that the application of TLS can be expanded to photography education and architecture simulation.
Giyeol Lee;Nahyeon An;Jongkoo Lim;Insu Han;Hyungtae Cho;Junghwan Kim
Korean Chemical Engineering Research
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v.61
no.2
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pp.217-225
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2023
2,3-Butanediol (2,3-BDO), which is used in various fields such as cosmetics and fertilizers, is a high value-added substance and the demand for it is gradually increasing. 2,3-BDO produced from the fermentation of microorganisms not only contains by-products of fermentation, but also varies greatly in feed composition depending on fermentation conditions, so it is difficult to efficiently operate the separation process to reach the target purity of the product. Therefore, in this study, through dynamic optimization of the bio-based 2,3-BDO distillation process, the optimal control route was explored to control the 2,3-BDO concentration of the bottom product to 99 wt% or more, when feed concentration changes. Steady and dynamic state process simulation, proportional integral (PI) controller design, and dynamic optimization were sequentially performed. As a result, the error between the 2,3-BDO concentration and the set point of the bottom product was reduced by 75.2%.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TE
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v.42
no.1
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pp.29-34
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2005
The wound induction motor can provide high starting torque and reduced starting current simultaneously by inserting large resistor externally when starting. And this technique is one of the well known methods among the induction motor starting methods and generally used for heavy load starting such as crane and cement factories. The conventional PI controller has been widely used in industrial application due to the simple control algorithm and is generally used for control of current torque, position, and speed for the wound induction motor drive system. However, the conventional control system for wound induction motor may result in poor performance because sensors have to be used but are often limited by the environmental condition. Recently, to overcome these problems, many sensorless vector control methods for the wound induction motor have been studied. This paper presents a MRAS method for sensorless vector control of the wound induction motor drive. In the conventional MRAS method, in low frequency, the stator resistance variation may result in poor performance. Therefore, this paper presents a MRAS method with stator and rotor resistance tuning for sensorless vector control of the wound induction motor to overcome several shortages of the conventional MRAS caused by parameter variation and to enhance the robustness of the sensorless vector control. The validity and effectiveness of the proposed method is verified through digital simulation.
The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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v.12
no.6
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pp.612-618
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2019
In the unmanned vehicle industry, the market is exploding due to the rapid development of public and private demands along with the technological development of the 4th Industrial Revolution. In addition, unmanned mobiles are being used for communication services. In this paper, we analyzed the communication performance of unmanned aerial vehicle according to the characteristics of Doppler frequency. The Doppler frequency was calculated using the geometric model of the unmanned aerial vehicle, and the Doppler frequency of 10km, 30km, 300km, 1000km per hour and the BER performance by AWGN were measured by considering the unmanned high speed unmanned vehicle based on the position of the controller. The Doppler frequency model uses a Dent model and adds additive white Gaussian noise (AWGN) to check the bit errors of the transmitter and receiver. Low speed unmanned vehicles generally exhibited a BER performance of 0.2, while high speed unmanned vehicles generally exhibited a BER performance of 0.06. As the frequency band increases at the same speed, the BER performance increases, and when the speed increases in the same frequency band, the BER performance decreases. This is confirmed by the simulation results to predict theoretically predictable BER performance. In the frequency bands of 2.6 GHz, 5 GHz, and 28 GHz, the BER characteristics by Doppler frequency and the BER characteristics by controller function are verified. effect was confirmed.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.6
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pp.653-658
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2023
In systems like the combat management system of a naval ship or smart city of civilians, where many sensors and actuators are connected, the middle-ware DDS (Data Distribution Service) is mainly used to transmit large amounts of data. It is scalable and can effectively respond to the increase in sensors or equipment connected to the system in the future. The engineering control system (ECS), which plays an important role similar to the combat management system of a naval ship, still uses Server-Client model with industrial protocols such as Modbus and CAN (Controller Area Network) bus, to transmit data, which is unfavorable in terms of scalability. However, as automation and unmanned systems advance, more sensors and actuators are expected to be added, necessitating substantial program modification. DDS can effectively address such situations. The purpose of this study is to confirm the development possibility of an integrated monitoring and control system of a ship by using OpenDDS, which follows the OMG (Object Management Group) standard among the middle-ware DDS used in the combat management system. To achieve this goal, field equipment simulators and an ECS server were configured to perform field equipment data input/output and simulation using DDS was performed. The ECS prototype successfully handled data transmission, confirming that DDS is capable of serving as the middle-ware for the ECS of a ship.
In this study, a scrap sorting system using a color recognition method has been developed to automatically sort out specified materials from a mixture, and its application as been examined in the separation of Cu and other non-ferrous metal parts from a mixture of iron scraps. The system is composed of three parts; measuring, conveying and ejecting parts. The color of scrap surface is recognized by the measuring part consisting of a line-scan camera, light sources and a frame grabber. The recognition is program-controlled by a image processing algorithms, and thus only the scrap part of designated color is separated by the use of air nozzles. In addition, the light system is designed to meet a high speed of sorting process with a frequency-variable inverter and the air nozzled ejectors are to be operated by an I/O interface communication with a hardware controller. In the functional tests of the system, its efficiency in the recognition of Cu scraps from its mixture with Fe ones reaches to more than 90%, and that in the separation more than 80% at a conveying speed of 25 m/min. Therefore, it is expected that the system can be commercialized in the industry of shredder makers if a high efficiency ejecting system is realized.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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