KR100775982B1 - Guaranteed distribution control system - Google Patents

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KR100775982B1
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control
data
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nuclear power
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KR1020060043783A
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박정우
오인석
김동훈
이철권
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주식회사 우리기술
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Abstract

A guaranteed type distribution control system is provided to repair or exchange a control unit during an operation of a nuclear power plane by implementing a dual control module for collecting data of the nuclear power plant and controlling a process. A guaranteed type distribution control system includes a plurality of control units(100), a management station(200), a monitoring station(300), a data station(400), an information communication network(500), and a control communication network(600). The plurality of control units collects data of a nuclear power plant, and performs a logical and processing control of a nuclear power plant in a real time according to a transmitted control signal. The management station installs a management program for supporting a management work of a manager, and transmits a control signal inputted from the manager to the control unit. The management station processes and provides the data collected or received from the control unit to the manager. The monitoring station provides a driving state and the data of the nuclear power plant received or collected by the control unit based on the control signal inputted from the management station. The data station stores the data collected or received by the plurality of control units, and stores history information according to a driving a function of the nuclear power plant. The information communication network connects the control unit to the management station, the monitoring station, and the data station. The control communication network connects the control device of the nuclear power plant with the control unit.

Description

보장형 분산 제어 시스템{Guaranteed distribution control system}Guaranteed distribution control system {Guaranteed distribution control system}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보장형 분산 제어 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing a guaranteed distributed control system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장 제어 유닛을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating a field control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 관리자 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 3 is a block diagram schematically illustrating a manager station according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모니터링 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 4 is a block diagram schematically illustrating a monitoring station according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 5 is a block diagram schematically illustrating a data station according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명은 보장형 분산 제어 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 원전 내의 현장 데이터를 모니터링 하고 분산 제어하는데 있어서, 안정성과 보장형 제어가 가능한 보장형 분산 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a guaranteed distributed control system, and more particularly, to a guaranteed distributed control system capable of stability and guaranteed control in monitoring and distributed control of field data in a nuclear power plant.

원자력 발전에서 사용되는 모니터링 및 제어 시스템은 원전이 핵연료를 사용하는 특성상 여타의 발전소에 비하여 안전성이 매우 강조되는 시스템으로 구축되는 것이 일반적이다. 이러한 원전의 제어 통신망은 분산 제어 시스템을 이용하는데 이러한 분산 제어 시스템은 주기적으로 데이터를 수집하는 통신망과 사건에 의해 비주기적으로 발생하는 데이터를 처리하는 통신망으로 구성된다. 또한, 주기적으로 발생하는 데이터들을 사용하여 제어를 하는 시스템도 있다. The monitoring and control system used in nuclear power generation is generally constructed as a system where safety is highly emphasized compared to other power plants due to the fact that nuclear power plants use nuclear fuel. The control network of the nuclear power plant uses a distributed control system. The distributed control system is composed of a communication network that periodically collects data and a communication network that processes data generated aperiodically by an event. In addition, there is a system for controlling using periodically occurring data.

이러한 종래의 분산 처리 통신망은 이더넷을 이용하여 원전의 현장 데이터를 수집 및 제어하는 제어 유닛으로부터 관리자의 관리자 스테이션에 이르기까지 일원화된 이더넷 통신망을 이용하기 때문에 이더넷 스위치에 물려있는 단말의 개수 또는 단말 간 데이터 통신량에 따라 기능이 저하되는 단점이 있다. The conventional distributed processing network uses the unified Ethernet communication network from the control unit that collects and controls the field data of the nuclear power plant using the Ethernet to the manager station of the manager, so the number of terminals or data between the terminals in the Ethernet switch There is a disadvantage in that the function is degraded depending on the amount of communication.

예를 들어, 추가적인 제어기기 추가시 그에 따른 데이터 제어 감시의 지연이 초래되며, 하나의 단말에서 알람과 같은 사고가 발생할 경우 연쇄적으로 단말들이 반응을 일으켜 데이터가 폭주하게 되는 단점이 있다. 이러한 경우 원전의 제어가 최우선 시 되기 때문에 원전의 구동을 오프시켜야 하는데 원전을 오프시키게 될 경우 그에 따른 막대한 손실이 발생하며 재가동을 위해서는 일주일 이상의 기일이 소요되는 단점이 있다. For example, adding an additional controller causes a delay in monitoring data control accordingly, and in the event that an accident such as an alarm occurs in one terminal, the terminals may react in series, causing data to run out. In this case, since the control of the nuclear power plant is the highest priority, the operation of the nuclear power plant must be turned off. However, when the nuclear power plant is turned off, a huge loss occurs, and it takes a week or more to reactivate.

예를 들어, A 제어기가 B제어기의 제어 값을 참조하기 위해서 그 값을 통신망을 통해서 수신을 해야 하고 수신된 값을 처리해야 하는데, 이더넷을 통한 수신 시간은 그때그때 마다의 상태 (부하, 패킷충돌 등)에 따라 다를 수밖에 없으며 또한 제어기의 처리기가 실시간 처리가 아닌 경우에는 내부의 스케쥴링에 따라 정확 한 처리시간을 정확히 보장할 수 없는 단점이 있다. For example, in order to refer to the control value of controller B, controller A must receive the value through the network and process the received value. Etc.) Also, if the processor of the controller is not a real-time processing, there is a disadvantage in that the accurate processing time cannot be guaranteed accurately according to internal scheduling.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 그 목적은 제어를 위한 정보교환 및 그 처리에 있어서의 모든 확률론적 비예측성과 비실시간성을 모두 배제하는 보장성 그리고 신호입출력 및 그 처리를 위한 통신, CPU, Rack 단위에 있어서의 이중화를 통해서 안정성을 최대화함에 있다. 그리고 이를 위해서 별도의 이중화된 전용 제어망과 실시간 운영시스템 및 각 보드 및 입출력의 이중화가 포함된 제어 시스템을 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve this problem, and its object is to ensure that all probabilistic non-predictability and non-real-time in exchanging and processing information for control and communication for signal I / O and processing, Maximization of stability through redundancy in CPU and rack units. To this end, it is to provide a separate redundant dedicated control network, a real-time operating system, and a control system including redundancy of each board and input / output.

본 발명의 일 양상에 따른 보장형 분산 제어 시스템은 원전의 현장 데이터를 수집하고, 전송되는 제어신호에 따라 원전의 논리 및 공정 제어를 실시간으로 수행하는 다수의 현장 제어 유닛과, 관리자의 관리업무를 지원하는 관리 프로그램이 탑재되며, 관리자로부터 입력되는 제어신호를 제어유닛으로 전달하고, 현장 제어 유닛으로부터 수집 또는 수신된 현장 데이터를 수신 처리하여 관리자에게 제공하는 관리자 스테이션과, 관리자 스테이션으로부터 입력되는 제어 신호에 따른 원전에 구동 상태와 현장 제어 유닛에 의해 수집 또는 수신된 원전의 현장 데이터를 제공하는 모니터링 스테이션과, 현장 제어 유닛에 의해 수집 또는 수신된 현장 데이터가 저장되며, 원전의 기능 구동에 따른 히스토리 정보가 저장되는 데이터 스테이션과, 현장 제어 유닛과 상기 관리자 스테이션/모니터링 스테이션/데이터 스테이션을 연결하는 정보 통신망과, 원전의 각각의 제어 기기와 현장 제어 유닛을 연결하는 제어 통신망을 포함하여 구성된다. Guaranteed distributed control system according to an aspect of the present invention collects the site data of the nuclear power plant, a plurality of field control units for performing the logic and process control of the nuclear power plant in real time according to the transmitted control signal, and supports the management work of the administrator And a management program for transmitting the control signal input from the manager to the control unit, and receiving and processing the site data collected or received from the site control unit and providing it to the manager, and the control signal input from the manager station. The monitoring station provides the operational status of the nuclear power plant and the site data of the nuclear power plant collected or received by the site control unit, and the site data collected or received by the site control unit is stored. Stored data station and field control unit And an information communication network connecting the manager station / monitoring station / data station and a control communication network connecting each control device of the nuclear power plant and the field control unit.

또한, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 제어 통신망은 현장 제어 유닛에 의해 수집된 기기 상태 또는 공정계측 데이터를 수신하여 출력하며, 수신된 제어신호를 현장 제어 유닛으로 출력하는 지역 교환기와, 소정 개수의 지역 교환기를 포함하는 해당 그룹 내의 지역 교환기와 공정 또는 기기 데이터를 송수신하는 다수의 그룹 교환기와, 그룹 교환기와 관리자 스테이션과 통신 데이터를 송수신하며, 외부로부터 출력되는 제어신호를 송수신하고, 제어 통신망의 통신 주기를 제어하는 중앙 교환기로 구성되며, 교환기들은 풀 듀플렉스 방식의 메쉬 또는 트레인 구조로 연결되어 있으며, 보장형 타임 슬롯 (GTS: Guaranteed Time Slot) 방식에 의해 데이터를 송수신한다. In addition, according to a characteristic aspect of the present invention, the control communication network according to the present invention receives and outputs the device status or process measurement data collected by the field control unit and outputs the received control signal to the field control unit. A plurality of group exchanges for transmitting and receiving process or device data with a local exchange in the group including a predetermined number of local exchanges, transmitting and receiving communication data with a group exchange and an administrator station, and transmitting and receiving control signals output from the outside; It is composed of a central exchange to control the communication cycle of the control network, the exchanges are connected in a full duplex mesh or train structure, and transmits and receives data by a guaranteed time slot (GTS) method.

따라서, 이더넷을 기반으로 한 정보 통신망이 과부하에 걸리거나 문제가 생겨 그 기능을 다하지 못하는 상태일 경우라도 보장형 타임 슬롯 제어 통신망을 통해 원전의 효율적인 감시 제어가 가능한 장점이 있다. Therefore, even when the Ethernet-based information communication network is overloaded or troubled and unable to perform its functions, there is an advantage that efficient supervisory control of nuclear power plants can be achieved through the guaranteed time slot control communication network.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 보장형 분산 제어 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 보장형 분산 제어 시스템은 원전의 현장 데이터를 수집하고, 전송되는 제어신호에 따라 원전의 논리 및 공정 제어를 수행하는 다수의 현장 제어 유닛(100)과, 관리자의 관리업무를 지원하는 관리 프로그램이 탑재되며, 관리자로부터 입력되는 제어신호를 제어유닛으 로 전달하고, 현장 제어 유닛(100)으로부터 수집 또는 수신된 현장 데이터를 수신 처리하여 관리자에게 제공하는 관리자 스테이션(200)과, 관리자 스테이션(200)으로부터 입력되는 제어 신호에 따른 원전에 구동 상태와 현장 제어 유닛(100)에 의해 수집 또는 수신된 원전의 현장 데이터를 제공하는 모니터링 스테이션(300)과, 현장 제어 유닛(100)에 의해 수집 또는 수신된 현장 데이터가 저장되며, 원전의 기능 구동에 따른 히스토리 정보가 저장되는 데이터 스테이션(400)과, 현장 제어 유닛(100)과 스테이션 및 데이터 스테이션(400)을 연결하는 정보 통신망(500)과, 원전의 각각의 제어 기기와 현장 제어 유닛(100)을 연결하는 제어 통신망(600)을 포함하여 구성된다. 1 is a schematic diagram schematically showing a guaranteed distributed control system according to an embodiment of the present invention. As shown, the guaranteed distributed control system according to the present invention collects site data of a nuclear power plant, and manages a plurality of field control units 100 and a manager for performing logic and process control of a nuclear power plant according to a transmitted control signal. And a manager program for supporting a manager station, which transmits a control signal input from the manager to the control unit, and receives and processes the site data collected or received from the site control unit 100 and provides the manager to the manager station 200. In addition, the monitoring station 300 and the field control unit 100 to provide the driving state and the field data of the nuclear power plant collected or received by the field control unit 100 according to the control signal input from the manager station 200, On-site data collected or received by the program is stored and history information is stored according to the operation of the nuclear power plant. Option 400, an information communication network 500 connecting the field control unit 100, a station and a data station 400, and a control communication network 600 connecting the respective control devices and the field control unit 100 of the nuclear power plant. It is configured to include).

현장 제어 유닛(100)은 원전의 구동을 제어하거나 원전의 구동에 따라 측정되는 데이터를 수집하여 제공하는 일종의 제어 유닛으로 하나의 원전에 다수의 현장 제어 유닛(100)이 구비된다. 현장 제어 유닛(100)은 측정된 현장 원전으로부터 수집 또는 측정된 데이터를 정보 통신망(500)을 통해 관리자 스테이션(200), 모니터링 스테이션(300) 및 데이터 스테이션(400)으로 전송하거나 제어 통신망(600)을 통해 관리자 스테이션(200) 및 모니터링 스테이션(300)으로 전송한다. 또한, 정보 통신망(500) 또는 제어 통신망(600)을 통해 관리자 스테이션(200) 및 모니터링 스테이션(300)으로부터 출력되는 제어명령을 수신하여 원전의 구동을 제어한다. The field control unit 100 is a kind of control unit that controls the driving of the nuclear power plant or collects and provides data measured according to the driving of the nuclear power plant, and a plurality of field control units 100 are provided in one nuclear power plant. The field control unit 100 transmits data collected or measured from the measured field nuclear power plant to the manager station 200, the monitoring station 300, and the data station 400 through the information communication network 500, or the control communication network 600. Through the transmission to the manager station 200 and the monitoring station 300 through. In addition, the control command output from the manager station 200 and the monitoring station 300 through the information communication network 500 or the control communication network 600 to control the operation of the nuclear power plant.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장 제어 유닛을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 현장 제어 유닛(100)은 관리자 스테이션(200)에 의해 모델링된 제어명령을 수신하여 수행하는 로직 프로세서(110)와, 제 어 통신망(600)을 경유하여 수신되는 제어명령을 태그를 수신하여 이에 따라 원전의 제어 변수를 갱신하는 소프트웨어 컨트롤 프로세서와(120), 제어 통신망(600)을 이용하여 현장 제어 유닛(100) 간의 데이터 분산처리를 수행하는 데이터 바인딩 매니져(130)와, 현장 제어 유닛(100)에 의해 수집된 데이터를 데이터 스테이션(400)에 제공하는 데이터 서비스 매니져(140)와, 각각의 현장 제어 유닛(100)의 수행중인 제어명령, 상태, 입출력 데이터 값과 같은 데이터들을 저장 관리하는 데이터 저장 매니져(150)와, 각각의 현장 제어 유닛(100)의 상태에 따른 장애 대처를 수행하는 장애 처리부(160)와, 시스템 구동을 위한 초기화 및 초기화 데이터를 관리하는 초기화 매니져(170)와, 현장 제어 유닛(100)으로부터 입출력되는 데이터를 관리하는 입출력 관리부(180)와, 현장 제어 유닛(100)의 자체 진단을 기능을 수행하는 자체 진단부(190)와, 외부와의 시각 동기화를 위한 시간 동기화부(191) 등이 포함되어 구성된다. 2 is a block diagram schematically illustrating a field control unit according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the field control unit 100 tags the control command received via the control communication network 600 and the logic processor 110 that receives and performs the control command modeled by the manager station 200. A software control processor 120 for receiving and updating control variables of the nuclear power plant accordingly, a data binding manager 130 for performing data distribution processing between the site control unit 100 using the control communication network 600, and the site The data service manager 140 provides data collected by the control unit 100 to the data station 400, and data such as a control command, a state, and an input / output data value being executed by each field control unit 100. Data storage manager 150 for storing and managing, a failure processing unit 160 for performing a failure response according to the state of each field control unit 100, and initializing and initializing for system operation Initialization manager 170 for managing data, input / output management unit 180 for managing data input and output from the on-site control unit 100, and self-diagnostic unit 190 for performing self-diagnosis of the on-site control unit 100. ) And a time synchronization unit 191 for time synchronization with the outside.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 현장 제어 유닛(100)은 싱글 랙 형 또는 듀얼 랙 형으로 이중화 구현된다. 이러한 현장 제어 유닛(100)의 부분들은 각각 모듈화되어 있으며 각각의 모듈은 일원화된 PCB 보드 상에 구현되며 싱글 랙 형 또는 듀얼 랙 형으로 이중화 구현되는 것이 바람직하다. 이러한 모듈들은 현장 제어 유닛(100)에 탈착 가능하게 부착되어 운전중 수리 또는 교체가 가능할 수 있도록 한다. According to a characteristic aspect of the present invention, the field control unit 100 according to the present invention is implemented in a single rack type or a dual rack type. Portions of the field control unit 100 are each modularized, and each module is implemented on a unitary PCB board and is preferably dualized in a single rack type or a dual rack type. These modules are detachably attached to the field control unit 100 to allow for repair or replacement during operation.

관리자 스테이션(200)은 보장형 분산 제어 시스템의 구성 요소들을 관리하는 한편, 제어 통신망(600)을 통해 입력되는 현장 제어 유닛(100)으로부터 전송되는 원전의 현장 데이터를 수신 및 처리하여 관리자에게 제공하고, 관리자에 의해 입력되는 제어명령을 로컬 제어유닛에 적절한 언어로 생성하여 출력한다. The manager station 200 manages the components of the guaranteed distributed control system, while receiving and processing field data of the nuclear power plant transmitted from the field control unit 100 input through the control communication network 600 to provide the manager, The control command input by the administrator is generated and output in a language suitable for the local control unit.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 관리자 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 관리자 스테이션(200)은 시스템의 구성 요소를 관리하는 시스템 빌더(210)와, 관리자에 의해 입력되는 제어명령을 현장 제어 유닛(100)에 적절한 언어로 작성하는 로직 빌더(220)와, 로직 빌더(220)에 의해 작성된 제어명령을 시뮬레이션하는 로직 시뮬레이터(230)와, 현장 제어 유닛(100)의 로직 변수인 태그를 관리하며, 현장 제어 유닛(100)으로부터 수집된 현장 데이터들을 설정 및 조회하는 태그 빌더(240)와, 다수의 태그 그룹을 관리하는 그룹 빌더(250)와, 원전의 운전 상태와 운전 제어 화면을 생성 및 수정하여 제공하는 그래픽 빌더(260)와, 원전의 구동 상태에 따른 보고서 양식 및 서식 관리하는 레포트 빌더(270)와, 현장 제어 유닛(100)의 태그의 설정 값을 제어하고 각각의 로직을 다운로드/업로드/실행/중지하는 기능을 수행하는 소프트웨어 컨트롤러(280)와, 로직 빌더(220)에 의해 작성된 제어명령의 수행을 감시하는 로직 모니터링부(290)와, 데이터 스테이션(400)에 저장된 현장 및 원전의 기능 구동에 따른 히스토리 정보를 엑세스하여 제공하는 데이터 제공부(291)를 포함하여 구성된다. 3 is a block diagram schematically illustrating a manager station according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the manager station 200 is a system builder 210 for managing the components of the system, and the logic builder 220 to write the control commands input by the administrator in the language appropriate to the field control unit 100 ), A logic simulator 230 that simulates a control command written by the logic builder 220, and a tag that is a logic variable of the field control unit 100, and manages the field data collected from the field control unit 100. A tag builder 240 for setting and inquiring, a group builder 250 for managing a plurality of tag groups, a graphic builder 260 for generating and modifying a driving state and a driving control screen of a nuclear power plant, and driving a nuclear power plant. Report builder 270 that manages report forms and forms according to status, and a component that controls setting values of tags of the site control unit 100 and downloads, uploads, executes, and stops each logic. Access the history information according to the function of the site and the nuclear power plant stored in the data controller 400, and the logic monitoring unit 290 for monitoring the execution of the control command written by the logic builder 220, the network controller 280 It comprises a data providing unit 291 to provide.

모니터링 스테이션(300)은 관리자 스테이션(200)으로부터 입력되는 제어 신호에 따른 원전에 구동 상태와 현장 제어 유닛(100)에 의해 수집 또는 수신된 원전의 현장 데이터를 그래픽 데이터로 변환하여 제공한다. 또한, 관리자 스테이션(200)에 의해 설정되어 등록된 현장 제어 유닛(100)의 제어명령을 검색하여 제공 하고, 그룹 빌더(250)에 의해 생성된 태그 그룹을 조회 관리한다. The monitoring station 300 converts the driving state of the nuclear power plant according to the control signal input from the manager station 200 and the field data of the nuclear power plant collected or received by the field control unit 100 into graphic data. In addition, the control command of the on-site control unit 100 set and registered by the manager station 200 is searched and provided, and the tag group generated by the group builder 250 is inquired and managed.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모니터링 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 모니터링 스테이션(300)은 관리자 스테이션(200)에 의해 등록된 로직 변수인 태그를 검색 확인하며 설정 값을 변경하는 태그 뷰어(310)와, 관리자 스테이션(200)에 의해 생성된 태그 그룹을 조회하고 태그 그룹을 관리하는 그룹 뷰어(320)와, 관리자 스테이션(200)의 그래픽 빌더(260)에 의해 생성된 원전의 운전 상태와 운전 제어 화면을 제공하고, 사용자의 조작명령에 따라 제어 감시하는 그래픽 뷰어(330)와, 레포트 빌더(270)에 의해 생성된 서식에 따라 지정된 보고서를 출력하거나 사용자의 데이터 조합명령에 따른 서식을 인쇄처리하는 레포트 뷰어(340)와, 데이터 스테이션(400)에 저장된 데이터를 조회하고 조회된 데이터를 출력하는 데이터 조회부(350)와, 현장 제어 유닛(100)의 로직변수의 설정 값을 제어하고 해당 로직의 실행 및 중지 명령을 수행하는 소프트웨어 컨트롤러(360)와, 현장 제어 유닛(100)으로부터 제공되는 실시간 현장 데이터와 데이터 스테이션(400)에 저장된 히스토리 정보를 통계 처리하여 제공하는 통계 처리부(370)와, 데이터 스테이션(400)에 기록된 이벤트 결과 정보를 검색 처리하고, 이와 관련된 정보들을 엑세스하여 통합적으로 디스플레이하는 이벤트 뷰어(380)를 포함하여 구성된다. 4 is a block diagram schematically illustrating a monitoring station according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the monitoring station 300 is generated by the manager station 200 and the tag viewer 310 for searching and checking a tag, which is a logic variable registered by the manager station 200, and changing a setting value. Provides a group viewer 320 for inquiring tag groups and managing tag groups, and an operation state and an operation control screen of a nuclear power plant generated by the graphic builder 260 of the manager station 200, according to a user's operation command. Graphic viewer 330 for controlling and monitoring, Report viewer 340 for outputting a designated report according to a format generated by report builder 270 or printing a format according to a user's data combining command, and data station 400 ) And the data inquiry unit 350 for querying the data stored in the control panel and outputting the inquired data, and controlling the setting values of the logic variables of the field control unit 100 and executing and executing the logic. A software controller 360 for executing a command, a statistical processor 370 for statistically processing and providing real-time field data provided from the field control unit 100 and history information stored in the data station 400, and a data station 400. And an event viewer 380 for searching and processing the event result information recorded in the < RTI ID = 0.0 >), < / RTI >

데이터 스테이션(400)는 예를 들면, 다수의 대용량의 하드디스크로 구성되는 스토리지 장치이면 족하며, 현장 제어 유닛(100)의 제어명령 수행과정이나 자체 진단과정에서 발생되는 데이터를 실시간 또는 관리자 스테이션(200)의 제어신호에 따 라 저장하거나 저장된 데이터를 엑세스 하여 관리자 스테이션(200) 또는 모니터링 스테이션(300)에 제공한다. For example, the data station 400 may be a storage device including a plurality of large-capacity hard disks, and may perform real-time or manager station data on a control command or a self-diagnosis process of the field control unit 100. In accordance with the control signal of the control unit 200 or stored data is accessed and provided to the manager station 200 or the monitoring station 300.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 데이터 스테이션을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 이러한 데이터 스테이션(400)는 현장 제어 유닛(100)으로부터 출력되는 현장 감시 데이터를 실시간으로 감시하여 저장하는 데이터 저장부(410)와, 장애처리에 따른 결과 정보를 저장하는 장애처리 결과 저장부(420)와, 현장 제어 유닛(100)으로부터 제공되는 구동 상태정보를 실시간으로 감시하여 저장하는 이벤트 저장부(430)와, 관리자 스테이션(200) 또는 모니터링 스테이션(300)으로부터 데이터 요청신호에 따라 해당 데이터를 엑세스하여 제공하는 데이터 제공부(440)와, 소정 주기에 따라 현장 제어 유닛(100)의 감시 데이터를 전송하는 모니터링 프로세서(450)와, 데이터 스테이션(400)의 자체 진단을 수행하는 자가 진단부(460)를 포함하여 구성된다. 5 is a block diagram schematically illustrating a data station according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the data station 400 includes a data storage unit 410 for monitoring and storing field monitoring data output from the field control unit 100 in real time, and fault processing for storing result information according to the fault processing. The result storage unit 420, an event storage unit 430 for monitoring and storing driving state information provided from the field control unit 100 in real time, and a data request signal from the manager station 200 or the monitoring station 300. A data providing unit 440 for accessing and providing the corresponding data, a monitoring processor 450 transmitting the monitoring data of the field control unit 100 at a predetermined period, and performing a self-diagnosis of the data station 400. The self-diagnostic unit 460 is configured to include.

정보 통신망(500)은 예를 들면, 이더넷 또는 지역 네트워크를 이용한 종래의 네트워크 망으로 구성되며, 관리자 스테이션(200), 모니터링 스테이션(300), 데이터 스테이션(400) 및 현장 제어 유닛(100)이 연결되어 있다. 이러한 정보 통신망(500)의 구성은 일반적으로 원전에서 사용되고 있는 기술이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. The information communication network 500 is composed of a conventional network network using, for example, Ethernet or a local area network, and is connected to the manager station 200, the monitoring station 300, the data station 400, and the field control unit 100. It is. Since the configuration of the information communication network 500 is a technology generally used in nuclear power plants, its detailed description will be omitted.

제어 통신망(600)은 정보 통신망(500)과는 별도로 이원화된 통신망으로써 현장 제어 유닛(100)과 관리자 스테이션(200) 및 모니터링 스테이션(300)을 연결하는 통신망이다. 제어 통신망(600)은 보장형 타임 슬롯(GTS: Guaranteed Time Slot)을 이용한 방식으로 교환기간 데이터를 송수신한다. The control communication network 600 is a communication network that connects the field control unit 100, the manager station 200, and the monitoring station 300 as a dual communication network separately from the information communication network 500. The control communication network 600 transmits and receives exchange period data in a manner using a guaranteed time slot (GTS).

제어 통신망(600)은 도 1에 도시된 바와 같이, 계층을 가진 다수의 교환기로 이루어진다. 각각의 교환기들은 통신 노드로부터의 전송 요구 데이터를 능동적으로 교환 중계하는 통신 전용 장치로써, 현장 제어 유닛(100)에 의해 수집된 기기 상태 또는 공정 계측 데이터를 수신하여 출력하며, 수신된 제어신호를 현장 제어 유닛(100)으로 출력하는 지역 교환기(610)와, 소정 개수의 지역 교환기(610)를 포함하는 해당 그룹 내의 지역 교환기(610)와 공정 또는 기기 데이터를 송수신하는 다수의 그룹 교환기(620)와, 그룹 교환기(620)와 관리자 스테이션(200)과 통신 데이터를 송수신하며, 외부로부터 출력되는 제어신호를 송수신하고, 제어 통신망(600)의 통신 주기를 제어하는 중앙 교환기(630)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 제어 통신망(600)의 각각의 교환기들은 풀 듀플렉스의 메쉬 또는 트레인 구조로 연결되어 안정성을 확보할 수 있도록 구성된다. Control network 600 consists of a number of exchanges with hierarchies, as shown in FIG. Each switch is a communication dedicated device for actively relaying transmission request data from a communication node, and receives and outputs device state or process measurement data collected by the field control unit 100, and outputs the received control signal to the field. A local exchange 610 for outputting to the control unit 100, a plurality of group exchanges 620 for transmitting and receiving process or device data with a local exchange 610 in a group including a predetermined number of local exchanges 610, and And a central exchange 630 for transmitting and receiving communication data with the group exchange 620 and the manager station 200, transmitting and receiving a control signal output from the outside, and controlling a communication cycle of the control communication network 600. . In addition, according to a characteristic aspect of the present invention, each switch of the control communication network 600 according to the present invention is configured to be connected to a full duplex mesh or train structure to ensure stability.

지역 교환기(610)는 그룹 교환기(620)로부터 원격의 현장으로 송신하는 기기출력 데이터를 현장 제어 유닛(100)으로 공급사는 기능을 수행하며, 현장 제어 유닛(100)으로부터의 기기의 상태 또는 공정 계측 데이터를 수신하여 그룹 교환기(620)로 전송한다. The local exchange 610 performs a function of supplying the device output data transmitted from the group exchange 620 to the remote site to the field control unit 100, and measures the state or process of the device from the field control unit 100. The data is received and sent to the group exchange 620.

그룹 교환기(620)는 소정 개수의 지역 교환기(610)로 구성된 그룹 내의 모든 현장 제어 유닛(100)간의 데이터 교환 기능을 수행하며, 지역 교환기(610)와의 연결을 통해 현장의 공정 또는 기기 데이터의 송수신 기능을 수행한다. 또한, 중앙 교환기(630)와의 연결을 통하여 타 그룹 또는 외부 기기와의 데이터 송수신을 담당한다. 각각의 그룹은 다른 그룹과 짝 그룹을 가질 수 있으며, 짝이 된 그룹과는 타 그룹에 비해 데이터 교환량의 용적이 크게 할당된다. The group exchange 620 performs a function of exchanging data between all the field control units 100 in a group consisting of a predetermined number of local exchanges 610, and transmits and receives process or device data in the field through connection with the local exchange 610. Perform the function. In addition, it is responsible for data transmission and reception with other groups or external devices through the connection with the central exchange 630. Each group can have a matching group with another group, and the paired group is allocated a larger volume of data exchange amount than the other group.

중앙 교환기(630)는 그룹 교환기(620)간의 통신 데이터 교환과 제어 통신망(600) 외부와의 송수신 기능을 수행하며, 통신 노드와 교환기를 포함하는 전체 통신 장치의 통신 주기를 제어한다. 중앙 교환기(630)는 관리자 스테이션(200) 또는 모니터링 스테이션(300)으로부터 출력되는 제어명령을 그룹 교환기(620)로 전송하며, 그룹 교환기(620)로부터 제공되는 해당 그룹의 현장의 공정 또는 기기 데이터를 수신하여 관리자 스테이션(200) 또는 모니터링 스테이션(300)으로 제공한다. The central exchange 630 performs a function of exchanging communication data between the group exchange 620 and the transmission / reception with the outside of the control communication network 600, and controls the communication cycle of the entire communication device including the communication node and the exchange. The central exchanger 630 transmits control commands output from the manager station 200 or the monitoring station 300 to the group exchanger 620, and transmits process or device data of the field of the group provided from the group exchanger 620. Receives and provides to the manager station 200 or the monitoring station 300.

여기서 통신 노드는 통신 데이터를 생산하고 전송을 요구하는 통신의 주체로써, 현장 제어 유닛(100)들과 외부 통신 노드를 뜻한다. 현장 제어 유닛(100)을 상술한 바와 같이, 현장의 데이터 수집과 제어 통신망(600)의 제어 계통의 논리 및 공정 제어를 수행하는 기기이다. 이들 현장 제어 유닛(100)은 타 현장 제어 유닛(100)의 논리 결과 공정 계측 데이터, 기기상태 데이터, 소프트 컨트롤러의 제어 명령을 수신하여 기기제어 논리를 수행하고 제어 명령을 현장 제어 기기 즉, 직접적으로 원전을 제어하는 원전 제어기기에 출력한다. 따라서, 현장 제어 유닛(100)은 분산 데이터 처리를 위해 동일 그룹 및 타 그룹의 현장 제어 유닛(100)과 모두 데이터의 연계를 갖는다. Here, the communication node is a subject of communication that produces communication data and requests transmission, and refers to field control units 100 and an external communication node. As described above, the field control unit 100 is a device that performs logic and process control of the control system of the field data collection and the control communication network 600. The field control unit 100 receives the logic result process measurement data, the device state data, and the control command of the soft controller of the other site control unit 100 to perform the device control logic and directly transmit the control command to the field control device, that is, directly. Output to the nuclear power plant controller that controls the nuclear power plant. Therefore, the field control unit 100 has data linkages with the field control units 100 of the same group and other groups for distributed data processing.

외부 통신 노드는 예를 들면 모니터링 데이터를 수집하는 서버가 될 수 있으며, 외부 통신 노드는 프로토콜 변환 장치를 통해 중앙 교환기(630)와 연결될 수 있다. The external communication node may be a server for collecting monitoring data, for example, and the external communication node may be connected with the central exchange 630 through a protocol conversion device.

따라서, 본 발명에 따른 보장형 분산 제어 시스템은 현장 제어 유닛(100)과 직접적으로 연결되는 정보 통신망(500)과 이와는 별도의 계층 구조를 갖는 제어 통신망(600)을 이원화하여 정보 통신망(500)의 이상 발생시 보장형 타임 슬롯을 이용한 제어 통신망(600)을 통해 원전의 감시 및 제어가 가능함으로써, 안정적이며 효율적인 원전의 감시 제어가 가능한 장점이 있다. Therefore, the guaranteed distributed control system according to the present invention dualizes the information communication network 500 that is directly connected to the field control unit 100 and the control communication network 600 having a separate hierarchical structure, thereby failing the information communication network 500. Monitoring and control of the nuclear power plant through the control communication network 600 using a guaranteed time slot at the time of occurrence, there is an advantage that it is possible to monitor and control the stable and efficient nuclear power plant.

본 발명에 따른 보장형 분산 제어 시스템은 이더넷을 기반으로 한 정보 통신망과 관리자 스테이션과 현장 제어 유닛을 연결하는 제어 통신망으로 구성된 이중화된 통신망을 통해 이더넷을 기반으로 한 정보 통신망이 과부하에 걸리거나 문제가 생겨 그 기능을 다하지 못하는 상태일 경우라도 보장형 타임 슬롯을 이용한 제어 통신망을 통해 원전의 효율적인 감시 제어가 가능한 장점이 있다. The guaranteed distributed control system according to the present invention is overloaded or troubled by the Ethernet-based information communication network through a redundant communication network consisting of an Ethernet-based information communication network and a control communication network connecting the manager station and the field control unit. Even if the function is not fulfilled, there is an advantage that the efficient supervisory control of the nuclear power plant can be achieved through the control communication network using the guaranteed time slot.

또한, 본 발명에 따른 보장형 분산 제어 시스템은 원전의 현장 데이터를 수집하고, 논리 및 공정 제어를 수행하는 현장 제어 유닛을 구성하는 모듈들을 이중화 구현함으로써, 운전중 수리 또는 교체가 가능한 장점을 갖는다. In addition, the guaranteed distributed control system according to the present invention has the advantage that can be repaired or replaced during operation by implementing the modules constituting the on-site control unit for collecting the on-site data of the nuclear power plant, and performing logic and process control.

한편, 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. On the other hand, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings but this is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

Claims (7)

원전의 현장 데이터를 수집하고, 전송되는 제어신호에 따라 원전의 논리 및 공정 제어를 실시간으로 수행하는 다수의 현장 제어 유닛과;A plurality of field control units for collecting field data of the nuclear power plant and performing real-time logic and process control of the nuclear power plant according to the transmitted control signal; 관리자의 관리업무를 지원하는 관리 프로그램이 탑재되며, 관리자로부터 입력되는 제어신호를 상기 제어유닛으로 전달하고, 상기 현장 제어 유닛으로부터 수집 또는 수신된 현장 데이터를 수신 처리하여 관리자에게 제공하는 관리자 스테이션과;A manager station equipped with a management program for supporting a manager's management task, for transmitting a control signal input from the manager to the control unit, and receiving and processing on-site data collected or received from the site control unit and providing it to the manager; 상기 관리자 스테이션으로부터 입력되는 제어 신호에 따른 원전에 구동 상태와 상기 현장 제어 유닛에 의해 수집 또는 수신된 원전의 현장 데이터를 제공하는 모니터링 스테이션과;A monitoring station for providing a driving state to the nuclear power plant according to a control signal input from the manager station and field data of the nuclear power plant collected or received by the field control unit; 상기 현장 제어 유닛에 의해 수집 또는 수신된 현장 데이터가 저장되며, 원전의 기능 구동에 따른 히스토리 정보가 저장되는 데이터 스테이션과;A data station in which site data collected or received by the site control unit is stored, and history information according to driving of a nuclear power plant is stored; 상기 현장 제어 유닛과 상기 관리자 스테이션/모니터링 스테이션/데이터 스테이션을 연결하는 정보 통신망과;An information communication network connecting the field control unit and the manager station / monitoring station / data station; 상기 원전의 각각의 제어 기기와 상기 현장 제어 유닛을 연결하는 제어 통신망;A control communication network connecting each control device of the nuclear power plant and the field control unit; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템.Guaranteed distributed control system comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 통신망이:The system of claim 1, wherein the control network: 상기 현장 제어 유닛에 의해 수집된 기기 상태 또는 공정계측 데이터를 수신하여 출력하며, 수신된 제어신호를 상기 현장 제어 유닛으로 출력하는 다수의 지역 교환기와;A plurality of local exchanges for receiving and outputting device status or process measurement data collected by the field control unit, and outputting the received control signal to the field control unit; 소정 개수의 지역 교환기를 포함하는 해당 그룹 내의 상기 지역 교환기와 공정 또는 기기 데이터를 송수신하는 다수의 그룹 교환기와;A plurality of group exchanges for transmitting and receiving process or device data to and from said regional exchange in said group including a predetermined number of regional exchanges; 상기 그룹 교환기와 상기 관리자 스테이션과 통신 데이터를 송수신하며, 외부로부터 출력되는 제어신호를 송수신하고, 상기 제어 통신망의 통신 주기를 제어하는 중앙 교환기;A central exchange for transmitting and receiving communication data with the group exchange and the manager station, transmitting and receiving a control signal output from the outside, and controlling a communication period of the control communication network; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템. Guaranteed distributed control system comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 정보 통신망이:The network of claim 1 wherein the information network: 외부 통신 기기와 데이터를 송수신하는 외부 통신 노드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템.Guaranteed distributed control system further comprises an external communication node for transmitting and receiving data with the external communication device. 청구항 1에 있어서, 상기 제어 통신망이:The system of claim 1, wherein the control network: 보장형 타임 슬롯 (GTS: Guaranteed Time Slot) 데이터 전송 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템. Guaranteed Time Slot (GTS) Guaranteed distributed control system characterized in that the communication by the data transmission method. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 통신망의 각각의 교환기가:The method of claim 1, wherein each switch of the control network is: 풀 듀플렉스의 메쉬 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템. Guaranteed distributed control system, characterized in that connected to the full duplex mesh structure. 청구항 1 내지 청구항 4중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 통신망의 각각의 교환기가:The method of claim 1, wherein each switch of the control network is: 풀 듀플렉스의 트레인 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템. Guaranteed distributed control system, characterized in that connected to the train structure of full duplex. 청구항 1에 있어서, 상기 현장 제어 유닛이:The method of claim 1, wherein the field control unit is: 싱글 랙 형 또는 듀얼 랙 형으로 이중화 구현되는 것을 특징으로 하는 보장형 분산 제어 시스템. Guaranteed distributed control system, characterized in that the redundant implementation in a single rack type or dual rack type.
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