KR0127876Y1

KR0127876Y1 - 알에스-422 및 알에스-485 통신용 중계기

Info

Publication number: KR0127876Y1
Application number: KR2019930003556U
Authority: KR
Inventors: 김만천
Original assignee: 이대원; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1998-11-02
Also published as: KR940023701U

Abstract

이 고안은 직렬데이터 통신시스템의 중계기에 관한 것으로 RS-422 및 RS-485의 규격에 따른 통신시스템에 있어서 중계기를 부가함으로써 상기한 통신국 사이에 증설가능한 통신국의 갯수를 증가시키고 중계기에서 전송신호를 증폭하여 출력시키므로써 통신국간의 전송거리를 연장시키는 효과를 제공하기 위하여, 중계기의 외부로부터 전송되어진 반전과 비반전의 전송신호를 신호레벨을 변환하여 중계기의 내부회로에 출력시키거나, 중계기의 내부회로에서 전달된 전송신호를 신호레벨을 변환하여 외부의 전송로상으로 출력시키는 제1 및제2드라이버부와(41,44); 상기 제1 및 제2드라이버부(41,44)중에 하나로부터 입력받은 전송신호를 대응하는 드라이버부의 제어신호로 출력시키는 제1 및 제2제어신호 발생부(42,43)로 이루어져 있다.

한편, 상기한 제1 및 제2제어신호 발생부(42,43)는 외부적으로 인가된 가변저항과 콘덴서에 의해 시정수를 조정함으로써 제어신호를 생성함을특징으로 하고, 상기한 제1 및 제2제어신호 발생부(42,43)에서 출력되는 제어신호는 제1 및 제2드라이버부(41,44)의 송수신방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

알에스-422 및 알에스-485 통신용 중계기

제1도는 RS-485의 규격에 따른 통신시스템의 구성블록도이고,

제2도는 이 고안의 실시예에 따른 RS-485의 규격에 따른 통신시스템의 중계기 블록도이고,

제3도는 이 고안의 실시예에 따른 RS-485의 규격에 따른 통신시스템의 중계기의 각 부분 동작파형도이고,

제4도는 이 고안의 실시예에 따른 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기를 이용하여 구성한 통신시스템의 중계기의 설치도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,20 : 종단 RS-485드라이버부 31-3n : RS-485드라이버부

4l,44 : 제1 및 제2RS-485드라이버부 1,3 : 드라이버

2,4 : 리시버

42,43 : 제1 및 제2 단안정멀티바이브레이터

R1,R2 : 종단저항 50,60 : 종단통신국

7l-7P : 중계기 8l-8j, 9l-9k : 통신국

이 고안은 알에스-422 (이하 'RS-422'라 한다) 및 알에스-485 (이하 'RS-485'라 한다)의 규격에 따른 통신시스템의 중계기에 관한 것으로, 더욱 상세하기 말하자면 LAN(Local Area Network)이나 VAN(Valuable Added Network)등과 같은 통신망내의 컴퓨터간 혹은 다른 네트워크(Network) 내의 컴퓨터간의 통신중에서, 국제전신전화자문위원회(이하 CCITT라 칭함)에 의해 권고된 RS-422 및 RS-485의 규격에 따라 실시되는 직렬데이터 통신시스템의 중계기에 관한 것이다.

참고로, CCITT는 UN의 하부기관인 국제전기통신연합(International) Telecommunications Union)내의 한 위원회로서 국제통신의 원할한 운용과 각종통신의 표준화를 위하여 설치된 전문위원회이다. CCITT는 다른 제기관, 특히 국제표준화기구(International Standards Organization) 및 국제전기표준위원회(International Electrotechnical Conference)와 연락을 취하면서 규격을 입안하지만 그것이 강제적인 효력을 지니는 것은 아니다. 그러나 각국은 이 CCITT의 권고를 바탕으로 전기통신의 규격화 및 표준화를 추진하고 있으며 일본공업규격(Japanese Industrial Standards)와 미국전자산업협의회(Electronic Industries Association)등이 대표적이다.

한편, 상기한 도면의 간단한 설명에서 제시된 제1 및 제2도는 RS-485의 규격에 따른 통신시스템이지만 근본적으로 RS-422의 규격은 RS-485의 규격과 다르지 않다. 따라서, 중복을 피하기 위하여 RS-485의 규격만을 사용하여 설명한 이하 명세서의 기술적 범위는 RS-485에 한정하지 않는다.

상기한 CCITT에 의해 권고된 RS-485의 규격에 따라 실시되는 통신시스템의 구성블록도가 제1도에 제시되어 있다.

제1도에 의한 RS-485의 규격에 따르는 통신시스템의 구성은, 컴퓨터나 PLC(Programmable Logic Controller)등으로부터 입력되는 TTL(Transistor-transistor Logic)신호레벨의 데이터신호를 RS-485의 전송신호로 바꾸거나 전송로로부터 입력된 RS-485의 전송신호를 TTL신호레벨의 데이터신호로 변환하여 컴퓨터나 PLC등으로 출력시키는 RS-485드라이버부와; 각각의 RS-485드라이버부를 연결 하는 전송로와; 전송로의 특성 임피던스를 나타내는 종단저항으로 이루어져 있다.상기한 RS-485의 규격에 따라 실시되는 통신시스템의 구성에서 RS-485드라이버부는 다시 리시버와 드라이버로 나눌 수 있다. 드라이버는 컴퓨터나 PLC등으로부터 입력되는 TTL신호레벨의 데이터신호를 RS-485전송로상의 전송신호로 변환시키며, 리시버는 반대로 입력되는 RS-485전송로상의 전송신호를 TTL신호레벨의 데이터신호로 변환시킨다.

한편, 상기한 제1도의 RS-485의 규격에 따라 실시되는 통신시스템에서 RS-485드라이버부는 전송로상에 반전과 비반전의 두가지 신호를 출력시키는데, 이것은 신호가 전송로상으로 전송되는 과정에서 신호의 왜곡이나 잡음의 간섭등이 발생할 경우 RS-485드라이버부내의 리시버에서 신호를 용이하게 검출하기 위한 것이다. 이 방식은 RS-422의 경우에도 마찬가지이다. 따라서, RS-422 및 RS-485의 규격에 따른 통신시스템은 우수한 전송성능을 가지게 되는데 그것을 살펴보면 다음과 같다.

RS-422 및 RS-485의 규격에 따른 통신시스템은 직렬데이터 통신을 하기위한 것으로서, RS-232c 방식으로부터 개선된 것이다. 그 전송성능에 있어서 RS-232c방식에 의한 통신은 데이터의 최대 전송속도가 20Kbps(bit per second)인 경우 15m의 전송거리를 가지는 반면, RS-422방식에 의한 통신은 90Kbps의 최대 전송속도에 대하여 1.2km의 전송거리를 갖는다.

그러나, 이러한 RS-422 및 RS-485에 의한 통신시스템도 고속도의 데이터전송이 요구되는 상황에 대해서는 문제점을 드러낸다. 통상적으로 생산현장에서 요구되는 데이터의 전송속도가 1Mbps내지 10Mbps일 경우가 많은데, RS-422에 의한 통신은 각각 120m 와 12m에 불과한 전송거리를 제공하게 된다.

상기한 전송거리의 문제와 함께 대두된 또 하나의 문제점은 제1도의 두 종단 RS-485드라이버부 사이에 부가할 수 있는 RS-485드라이버부의 갯수의 제한이다. 이것은 CCITT의 권고에 의한 것으로, RS-485의 규격에 따른 시스템에서는 통상 32개의 드라이버부의 설치가 가능하다. 컴퓨터나 PLC등을 제1도의 RS-485 드라이버부와 같은 드라이버부에 연결시킬 때 둘을 합쳐서 통상적으로 통신국 이라 부르는데, CCITT의 권고에 따라 드라이버의 갯수가 제한되면 개설할 수 있는 통신국의 갯수도 제한된다.

그러므로, 이 고안의 목적은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, RS-422 및 RS-485의 규격에 따른 통신시스템에 있어서 중계기를 부가함으로써 상기한 통신국 사이에 증설가능한 통신국의 갯수를 증가시키고, 중계기에서 전송신호를 증폭하여 출력시키므로써 통신국간의 전송거리를 연장시키는 효과를 가지는 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하고자 하는 이 고안의 구성은, 중계기의 외부로부터 전송되어진 반전과 비반전의 전송신호를 신호레벨을 변환하여 중계기의 내부회로에 출력시키거나, 중계기의 내부회로에서 전달된 전송신호를 신호레벨을 변환하여 외부의 전송로상으로 출력시키는 제1 및 제2드라이버부와; 상기 제1 및 제2드라이버부중에 하나로부터 입력받은 전송신호를 대응하는 드라이버부의 제어신호로 출력시키는 제1 및 제2제어신호 발생부로 이루어진다.

상기한 이 고안의 구성에서, 제1 및 제2단안정 멀티바이브레이터는 외부적으로 인가된 가변저항과 콘덴서에 의해 시정수를 조정함으로써 제어신호를 생성함을 특징으로 한다.

한편, 상기한 제1 및 제2단안정 멀티바이브레이터에서 출력되는 제어신호는 제1 및 제2드라이버부의 송수신방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.

다음에 이 고안에 따른 RS-485 통신용 중계기의 바람직한 실시예를 첨부된 제3도 및 제3도를 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 이 고안의 실시예에 따른 RS-485의 규격에 따른 통신시스템의 중계기 블록도이다. 제2도에 도시되어 있듯이 이 고안의 실시예에 따른 RS-485 통신용 중계기의 구성은, 외부적으로 반전과 비반전의 RS-485전송신호(RS-485(+), RS-485(-))와 RS-485드라이버부 제어신호(RS-485SEL)를 입출력하며 내부적으로는 제1단안정 멀티바이브레이터(42)와 제2RS-485 드라이버부(42)의 입력단으로 출력하거나 제2단안정 멀티바이브레이터(43)의 출력을 입력하는 드라이버(3)와 리시버(4)로 구성된 제1RS-485드라이버부(44)와; 외부적으로 반전과 비반전의 RS-485전송신호 RS-485(+), RS-485(-))와 RS-485드라이버부 제어신호(RS-485SEL)를 입출력하며 내부적으로는 제2단안정 멀티바이브레이터(43)와 제2RS-485 드라이버부(42)의 입력단으로 출력하거나 제1단안정 멀티바이브레이터(42)의 출력을 입력하는 드라이버(3)와 리시버(4)로 구성된 제2RS-485드라이버부(44)와; 제1RS-485드라이버부(41)로부터의 출력을 입력하여 제2RS-485드라이버부(44)로 제어신호를 출력시키는 제1단안정 멀티바이브레이터(42)와; 제2RS-485 드라이버부(44)로부터의 출력을 입력하고 제1RS-485드라이버부(41)로 제어신호를 출력시키는 제2단안정 멀티 바이브레이터(43)로 이루어져 있다.

한편, 제2도의 구성에서 상기 제1 및 제2RS-485드라이버부는 NS(National Semiconductor)75176이나 TI(Texas Instruments)75176칩을 사용할 수 있고, 상기 제1 및 제2단안정 멀티바이브레이터는 74LS123칩을 사용할 수 있다. 그러나 이 고안의 기술적 범위는 여기에 한정하지 않는다.

상기한 이 고안의 실시예에 따른 RS-485 통신용 중계기의 동작은 다음과 같 다.

이 고안의 실시예에 따른 RS-485중계기는 양방향성으로 전송신호(RS-485(+), RS-485(-))가 중계기의 양쪽에서 입력될 때 드라이버부(41,44)에 먼저 도달하는 신호를 전송한다. 이것은 전송신호(RS-485(+), RS-485(-))와 함께 제1 및 제2RS-485 드라이버부(41,44)로 입력되는 RS-485드라이버부 제어신호(RS-485SEL)가 제1 및 제2RS-485드라이버부(41,44)내에 있는 각각의 드라이버(3)와 리시버(4)의 전송방향을 결정함으로써 실현된다.

먼저 상기 중계기로 전송되는 신호가 없는 초기상태를 알아보면, 전송되는 신호가 없으므로 제1 및 제2RS-485드라이버부(41,44)로 입력되는 드라이버부 제어신호(RS-485SEL)가 '0'이다. 따라서, 제1 및 제2RS-485드라이버부(41,44)내에 있는 각각의 리시버(4)는 신호를 대기하는 상태가 된다.

다음은 제1 및 제2RS-485드라이버부(41,44)에 전송신호(RS-485(+), RS-485(-))가 도달한 경우로서, 먼저 제1RS-485드라이버부(41)에 신호가 도달한 경우에 대해서 상기 중계기의 동작을 설명하겠다.

전송신호(RS-485(+), RS-485(-))의 입력은 상기 제1RS-485드라이버부(41)내에 조합되어 있는 리시버(4)에 의해 이루어진다. 리시버(4)에서 입력된 신호는 RS-485신호레벨로서 제3도의 (a)의 파형을 보인다. 리시버(4)는 상기 입력신호(RS-485(+),RS-485(-))의 신호레벨을 TTL레벨로 변환하여 제1단안정 멀티바이브레이터(42)와 제2RS-485드라이버부(44)의 드라이버(3)로 출력시킨다. 상기 리시버(4)에서 출력되는 TTL레벨의 신호파형은 제3도의 (b)와 같다.

한편, 제1RS-485드라이버부(41)에 전송신호(RS-485(+), RS-485(-))가 도달할 때 함께 전송되어진 RS-485드라이버부 제어신호(RS-485SEL)는 상기 드라이버부(41)가 외부로부터 전송된 전송신호를 입력하도록 상기 제1RS-485드라이버부(41)의 리시버(4)는 구동시키고 드라이버(3)는 구동시키지 않는다.

제1단안정 멀티바이브레이터(42)는 제1RS-485드라이버부(41)로부터 출력된 TTL레벨의 전송신호를 입력받아 제2RS-485드라이버부(41,44)의 제어신호로 출력된다. 제1단안정 멀티바이브레이터(42)는 입력된 전송신호를 파형정형하여 드라이버부 제어신호를 생성하는 역할을 하는데, 상기 제어신호는 상기 단안정 멀티바이브레이터(42)에 외부적으로 인가된 가변저항과 콘덴서에 의해 시정수를 조절하여 얻어진다.

제1단안정 멀티바이브레이터(42)에서 출력되는 제2RS-485드라이버부(44)의 제어신호는 제3도의 (c)와 같은 파형을 보인다. 상기 단안정 멀티바이브레이터(42)는 상기 출력파형이 전송신호가 제1RS-485드라이버부(41)에서 제2RS-485드라이버부(44)로 전송되는 동안 계속 'l'의 상태를 유지하도록 하는 동작상의 특징이 있다. 이것은 신호가 전송되는 동안 제2RS-485드라이버부(44)의 드라이버(3)를 계속 구동시키기 위함이다.

제2RS-485드라이버부(44)는 제1RS-485드라이버부(41)로부터 입력받은 전송신호를 제1단안정 멀티바이브레이터(42)로부터 입력받은 제어신호에 따라 구동되는 드라이버(3)에 의해 TTL레벨의 상기 입력신호를 RS-485신호레벨로 변환하여 외부의 전송로 상으로 출력시킨다. 이때 제2RS-485드라이버부(44)의 드라이버(3)와 리시버(4)의 제어신호는 제3도의 (c)와 (d)의 파형이다. 이 제어신호에 의해 제2RS-485드라이버부(44)는 제1RS-485드라이버부(41)로부터 입력받은 전송신호를 출력하는 동안 외부로부터 입력되는 신호를 내부회로로 출력하지 못하도록 한다. 한편, 제2RS-485드라이버부(44)에 의해 외부로 출력되는 신호는 제3도의 (바)와 같은 파형이다.

이와 함께, 제2RS-485드라이버부(44)는 제1RS-485드라이버부(41)로부터 입력받은 전송신호를 출력시키는 동안 제1단안정 멀티바이브레이터(42)로부터 입력되는 상기 드라이버부 제어신호를 외부의 전송로 상으로 출력시킨다.

이상으로 제1RS-485드라이버부로 전송신호가 도달한 경우에 대하여 알아보았고, 다음으로 제2RS-485드라이버부로 전송신호가 도달한 경우에 대해서 각 부분의 동작을 살펴보겠다.

전송신호(RS-485(+), RS-485(-))의 입력은 상기 제2RS-485드라이버부(44)내에 조합되어 있는 리시버(4)에 의해 이루어진다. 리시버(4)에서 입력된 신호는 RS-485신호레벨로서 제3도의 (a)의 파형을 보인다. 리시버(4)는 상기 입력신호(RS-485(+), RS-485(-))의 신호레벨을 TTL레벨로 변환하여 제2단안정 멀티바이브레이터(43)와 제1RS-485드라이버부(41)의 드라이버(3)로 출력시킨다. 상기 리시버(4)에서 출력되는 TTL레벨의 신호파형은 제3도의 (b)와 같다.

한편, 제2RS-485드라이버부(44)에 전송신호(RS-485(+), RS-485(-))가 도달할 때 함께 전송되어진 RS-485드라이버부 제어신호(RS-485SEL)는 상기 드라이버부(44)가 외부로부터 전송된 전송신호를 입력하도록 상기 제2RS-485드라이버부(44)의 리시버(4)는 구동시키고 드라이버(3)는 구동시키지 않는다.

제2단안정 멀티바이브레이터(43)는 제2RS-485드라이버부(44)로부터 출력된 TTL레벨의 전송신호를 입력받아 제1RS-485드라이버부(41)의 제어신호로 출력한다. 제2단안정 멀티바이브레이터(43)는 입력된 전송신호를 파형정형하여 드라이버부의 제어신호를 생성하는 역할을 하는데, 상기 제어신호는 상기 단안정 멀티바이브레이터(43)에 외부적으로 인가된 가변저항과 콘덴서에 의해 시정수를 조절하여 얻어진다.

제2단안정 멀티바이브레이터(43)에서 출력되는 제1RS-485드라이버부(41)의 제어신호는 제3도의 (c)와 같은 파형을 보인다. 상기 단안정 멀티바이브레이터(43)는 상기 출력파형이 전송신호가 제2RS-485드라이버부(44)에서 제1RS-485드라이버부(41)로 전송되는 동안 계속 'l'의 상태를 유지하도록 하는 동작상의 특징이 있다. 이것은 신호가 전송되는 동안 제1RS-485드라이버부(41)의 드라이버(3)를 계속 구동시키기 위함이다.

제1RS-485드라이버부(41)는 제2RS-485드라이버부(44)부터 입력받은 전송신호를 제2단안정 멀티바이브레이터(43)로부터 입력받은 제어신호에 따라 구동되는 드라이버(3)에 의해 TTL레벨의 상기 입력신호를 RS-485신호레벨로 변환하여 외부의 전송로 상으로 출력시킨다. 이때 제1RS-485드라이버부(41)의 드라이버(3)와 리시버(4)의 제어신호는 제3도의 (c)와 (d)의 파형이다. 이 제어신호에 의해 제1RS-485드라이버부(41)는 제2RS-485드라이버부(44)로부터 입력받은 전송신호를 출력하는 동안 외부로부터 입력되는 신호를 내부회로로 출력하지 못하도록 한다. 한편, 제1RS-485드라이버부(41)에 의해 외부로 출력되는 신호는 제3도의 (f)와 같은 파형이다.

이와함께, 제1RS-485드라이버부(41)는 제2RS-485드라이버부(44)로부터 입력받은 전송신호를 출력시키는 동안 제2단안정 멀티바이브레이터(43)로부터 입력되는 상기 드라이버부 제어신호를 외부의 전송로 상으로 출력시킨다.

이상으로 이 고안의 실시예에 따른 RS-485 통신용 중계기의 동작을 살펴보았고, 다음으로 제4도를 참조하여 이 고안의 실시예에 따른 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기를 이용하여 구성한 통신시스템에 대하여 살펴보겠다. 제4도는 이 고안의 실시예에 따른 RS-422 및 RS-485 통신용 중게기를 이용하여 구성한 통신시스템으로서, 그 구성은 두 개의 종단통신국과; 상기 종단통신국 사이에 부가한 P개의 중계기와; 상기 종단통신국과 중계기사이나 중계기사이에 부가된 임의의 갯수의 통신국으로 이루어져 있더.

제4도에 도시되어 있는 바와 같이 이 고안의 실시예에 따른 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기를 이용한 통신시스템은 종단통신국에서 전송하는 전송신호가 j개의 l통신국을 거쳐서 제1중계기에 도달된다. 제1중계기는 전송된 신호를 증폭하고 다른 통신국으로 재전송하며 각중계기는 상기의 제1중계기와 같은 증폭과 재전송의 역할을 수행한다.

그러므로, 이 고안에 따른 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기는 RS-422 및 RS-485의 규격에 따른 통신시스템에 중계기를 부가함으로써 상기한 통신국 사이에 증설가능한 통신국의 갯수를 증가시키고, 중계기에서 전송신호를 재전송하여 출력시키므로써 전체 통신시스템의 전송거리를 연장시키는 효과를 제공한다.

Claims

중계기의 외부로부터 전송되어진 반전과 비반전의 전송신호를 TTL신호레벨로 변환하여 중계기의 내부회로에 출력시키거나, 중계기의 내부회로에서 전달된 TTL 신호레벨의 전송신호를 외부 전송로의 신호레벨로 변환하여 외부의 전송로상으로 출력시키는 제1 및 제2드라이버부(41,44)와; 상기 제1 및 제2드라이버부(41,44)중에 하나로부터 입력받은 전송신호를 외부적으로 인가된 가변저항과 콘덴서에 의해 시정수를 조정함으로써 제어신호를 생성하여 대응하는 드라이버부의 제어신호로 출력시키는 제1 및 제2제어신호 발생부(42,43)로 구성되어짐을 특징으로 하는 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기.
제1항에 있어서, 상기한 제1 및 제2제어신호 발생부(42,43)는 제1 및 제2드라이버부(41,44)의 송수신방향을 결정하는 드라이버부 제어신호를 생성함을 특징으로 하는 RS-422 및 RS-485 통신용 중계기.