KR100188886B1 - 중장비의 분산제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중장비의 분산제어시스템에 관한 것으로서, 중장비의 설계 및 조립을 용이하게 할 수 있도록 하고, 중장비내의 각 구성부 상호간을 각각의 모듈로 분할하여 제어함으로써 각 모듈간의 제어를 용이하게 실시할 수 있도록 하며, 중장비의 고장발생시 고장부분을 용이하게 파악할 수 있도록 함과 동시에 고장부분을 용이하게 수리할 수 있도록 하고, 중장비의 모델(model) 및 기능을 용이하게 변경할 수 있도록 하기 위하여 각각의 기능과 위치에 따라 복수개의 모듈로 분할하고, 분할된 각 모듈은 독립된 제어기에 의해 독자적으로 제어되며, 각 모듈간에는 단일 선로를 이용하여 정보를 교환할 수 있도록 하였다.

Description

중장비의 분산제어시스템

본 발명은 중장비의 분산제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중장비 내에 장착된 각각의 구성부를 분리하여 각각의 통신선로를 통하여 데이타(data)를 송/수신하도록 함으로써, 중장비의 전기 및 전자부분을 분산하여 제어할 수 있도록 한 중장비의 분산제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 중장비에 장착된 개별적인 센서로부터 제어기나 표시장치까지 선로 및 커넥터(connector)를 통하여 신호를 전송하는 방식을 사용할 경우 센서(sensor)의 수가 증가함에 따라 기계적 신뢰성이 저하된다.

또한, 최근에 중장비의 기능을 점차 고도화하고 성능을 향상시키는 방향으로 연구가 진행되고 있어 향후 사용되어야 할 센서의 수가 더욱 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 배선량도 증대되어 배선을 위한 경비가 가중된다.

또한, 분산제어방식을 사용함으로 인하여 중장비의 고장진단이 사용현장에서 즉각적으로 행해지고, 그 수리가 모듈(module)의 단순교체에 의하여 행해질 수 있으므로, 작업계획에 차질을 초래할 가능성을 줄일 수 있게 된다.

따라서, 분산제어를 행하여 각 모듈별로 자체진단기능을 추가하고, 필요한 정보를 상호 교환하여 사용하는 방식은 운전/보수가 용이하게 처리되어야 하는 건설장비, 차량, 선박, 항공기 등의 독립된 제어시스템(control system)에서는 필연적으로 요구되는 것이다.

이러한 필연성에 반하여, 종래의 중장비 제어방식은 운전석 내부에서 수행되는 운전자의 조작이 각 부분별 제어부로 입력되어 각 신호당 존재하는 고유선로를 통하여 전달되고, 각종 센서로부터의 입력들도 운전석 주변에 있는 주제어기(main controller )를 사용한 제어장치에 고유선로를 통하여 개별적으로 전달된다.

이러한 경우, 중장비에 보다 다양한 기능이 요구되면서, 배선의 가닥수가 많아져, 여유공간을 찾아 배선하는 것에 어려움이 있고, 전체하중이 증가되며, 체적 또는 증대되어 배선의 형상을 용이하게 변경할 수도 없게 되었다.

또한, 배선수가 증가하면서 커넥터의 수도 증가하여, 단자 내에 배선의 연결상태를 인식하기가 매우 난해하게 되었다. 이에 따라, 새로운 중장비를 제작할 경우, 설계상의 난점이 발생하게 되었다.

이와 더불어, 선로의 접촉불량이나 단선 등에 의한 고장이 발생하였을 때 고장부위를 용이하게 파악할 수 없게 되므로, 수리시에 발생하는 시간손실이 증가하게 되고, 이에 따른 소비자의 불만이 증대되는 결과가 발생하게 되었다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 중장비의 설계 및 조립을 용이하게 할 수 있도록 한 중장비의 분산제어시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 중장비내의 각 구성부간을 각각의 모듈로 분할하여 제어함으로써, 각 모듈간의 제어를 용이하게 실시할 수 있도록 한 중장비의 분산제어시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 중장비의 고장발생시 고장부분을 용이하게 파악할 수 있도록 함과 동시에, 고장부분을 용이하게 수리할 수 있도록 한 중장비의 분산 제어시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 중장비의 모델(model) 및 기능을 용이하게 변경할 수 있도록 한 중장비의 분산제어시스템을 제공함에 있다.

제1도는 본 발명에 의한 중장비의 분산제어시스템의 개략적 블럭도.

제2도는 제1도에 도시된 각 모듈의 내부 상세 블럭도.

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 통신제어기의 일 예를 나타내는 개략적 블럭도.

제4도는 운전모듈에서 엔진모듈 및 유압모듈로 패킷을 전송하기 위한 주제어기의 동작흐름도.

제5도는 엔진모듈 및 유압모듈에서 운전모듈로 패킷을 전송하기 위한 주제어기의 동작흐름도.

제6도는 패킷전송을 위한 통신 인터페이스를 나타내는 개략적 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 운전모듈(operating module) 2 : 엔진모듈(engine module)

3 : 유압모듈(hydraulic module) 4 : 조작스위치

5 : 스위치보드 6 : 표시장치

7 : 주제어기 8 : 롬(ROM)

9 : 입/출력단자 10,10a~10d : 통신제어기

11 : 비교기 12,17 : 시프트 레지스터(shift register)

13 : 송/수신제어기 14 : 디코더(decorder)

15,16 : 버퍼(buffer)

전술한 바와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 중장비에 있어서, 운전자의 스위치 조작에 따라 시스템이 가동되면 선택적으로 엔진모듈 제어데이타 또는 유압모듈 제어데이타를 송신하고, 선택적으로 엔진상태데이타 또는 유압상태데이타를 수신하여 각종 계기판 및 표시장치의 구동을 제어하는 운전모듈과, 상기 운전모듈로부터 수신되는 엔진모듈 제어데이타에 따라 엔진구동상태를 제어하고, 다수의 센서에 의해 검출된 엔진구동상태에 대한 신호를 엔진구동상태 데이타로 변환하여 운전모듈로 전송하는 엔진모듈과, 상기 운전모듈로부터 수신되는 유압모듈 제어데이타에 따라 릴레이 및 솔레노이드 밸브를 제어하고, 유압계통으로부터 인가되는 유압상태데이타를 운전모듈로 전송하는 유압모듈로 구성된 중장비의 분산 제어시스템에 있다.

또한, 상술한 상기 운전모듈, 엔진모듈 및 유압모듈은 제어프로그램에 따라 모듈 내에 구성된 각 구성부의 동작을 제어하는 주제어기와, 상기 주제어기의 제어신호에 다라 모듈간의 통신을 수행하기 위한 입/출력단자와, 다른 모듈로부터 수신되는 데이타를 임시로 저장하고 있는 상태에서 상기 주제어기의 제어신호에 따라 주제어기로 저장된 데이타를 출력하는 통신제어기와, 각 모듈의 고유기능을 수행하기 위한 제어프로그램을 저장하며, 상기 주제어기의 제어신호에 의해 저장된 제어프로그램을 순차적으로 주제어기로 출력하는 롬으로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 운전모듈은 시스템을 가동시키면 초기화패킷을 준비하고, 엔진 모듈 및 유압모듈에 준비된 패킷을 전송한 후 수신모드로 전환하여 엔진모듈 및 유압모듈로부터 패킷을 획득하고, 획득한 데이타를 처리하여 할당된 어드레스의 값에 따라 각종 표시기의 작동을 실행하며, 다음 패킷을 준비한 후 송수신 대상모듈로 전환하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 엔진모듈 및 유압모듈은, 수신모드로 전환하여 운전모듈로부터 패킷을 획득하고, 획득된 패킷을 처리하여 패킷에 따라 시스템을 구동시키며, 각종 센서로부터 데이타를 획득하여 새로운 패킷을 준비하고, 준비된 패킷을 운전모듈로 전송한 후, 수신모드로 전환하는 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 모듈로부터 획득된 패킷은, 에러의 유무를 검출하기 위하여 에러 정정코드를 포함하는 것이 바람직하며, 응답성을 향상시키기 위하여 패킷획득 시간을 카운팅하는 타이머를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 중장비의 분산제어시스템의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에는 본 발명에 의한 중장비의 분산제어시스템의 개략적 블럭도가 도시되어 있다. 본 발명에 있어서, 가장 중요한 핵심사항은 중장비내의 각종 액츄에이터(actuator)와 센서들의 위치 및 동작 기능을 고려하여 중장비 제어시스템 전체를 다수개의 분할된 모듈로 정의하고, 각 모듈 내에서는 그 모듈에 할당된 제어기능을 수행함과 동시에 자체 진단기능을 수행하도록 한 점에 있다.

먼저, 제1도에 도시된 바와 같이, 중장비에는 크게 3개의 모듈로 구분할 수 있다. 즉, 운전에 관련된 각종 스위치(switch)와 상황을 알리는 표시장치 및 운전자의 편의시설들이 포함된 운전모듈(operating module: 1)과, 엔진계통에 관련된 각종 센서, 밸브(valve), 모터(motor)들이 연결된 엔진모듈(engine module: 2), 및 트랜스리션(transmission)이나 안전 솔레노이드(safety solenoid)와 같이 주행과 작업에 관련된 각종 솔레노이드 및 센서들이 연결된 유압모듈(hydraulic module: 3)로 구분된다.

한편, 운전모듈(1)은 운전자가 조작하는 각종 조작스위치(4) 및 스위치보드(5)의 입력을 받아 엔진모듈(2) 및 유압모듈(3)로 관련 정보를 전달하며, 또한, 엔진모듈(2)과 유압모듈(3)로부터 각종 정보를 인가받아 운전자가 알 수 있도록 각종 계기판 및 지시등이 장착된 표시장치(6)의 동작을 제어한다.

또한, 엔진모듈(2)은 운전모듈(1)로부터 인가된 각종 제어데이타에 따라 엔진(도시되지 않았음)에 각종 제어데이타를 출력하며, 엔진으로부터 각종 정보를 인가받아 이 정보를 운전모듈(1)에 전달하는 기능을 수행한다.

또한, 유압모듈(3)은 운전모듈(1)로부터 인가된 각종 제어데이타에 따라 릴레이(도시되지 않았음)와 솔레노이드 밸브(도시되지 않았음) 등을 제어하기 위한 제어신호를 출력하며, 유압계통으로부터 각종 정보를 인가받아 이 정보를 운전모듈(1)에 전달하는 기능을 수행한다.

즉, 엔진모듈(2)에서는 운전모듈(1)로부터 전송된 지령에 따라 엔진모듈(2)에 연결된 각종 액츄에이터를 동작시키고, 각종 센서 데이타들을 획득하여 운전모듈(1)과 공유해야 할 정보를 송신한다. 또한, 유압모듈(3)에서는 연결된 액츄에이터와 센서로부터 검출된 데이타를 운전모듈(1)과 공유하기 위해 송/수신한다.

또한, 전술한 각 모듈간의 정보교환을 위하여 운전모듈(1)에서 엔진모듈(2) 및 유압모듈(3)간의 단위시간당 정보교환량에 따라 통신포트를 엔진모듈(2) 및 유압모듈(3)로 적절히 할당하여 통신하여야 하며, 각 모듈(1,2,3)간의 정보를 할당된 어드레스에 따라 적절한 크기의 패킷(packet)으로 정의하는 것이 바람직하다.

한편, 각 모듈(1,2,3)내에는 주제어기(7)와, 롬(ROM: 8), 및 입/출력단자(9)와, 통신제어기(10)로 구성되어 있다. 여기서, 주제어기(7)는 수신된 패킷을 해석하여, 이에 따라 각 모듈(1,2,3)에 연결된 액츄에이터를 동작시키는 제어 알고리즘을 수행한다. 이러한 액츄에이터의 작동과 각종 센서로부터의 신호처리는 입/출력단자(9)를 통하여 입력과 출력을 처리하는데, 센서로부터 획득된 각종 데이타는 다른 모듈에게 전송하기 위하여 출력포맷(output format)에 따라 패킷으로 구성된다. 또한, 통신상황에 있어서 주제어기(7)의 통신부하를 감소시키기 위하여 다른 모듈과의 통신만을 전담하는 통신제어기(10)를 추가하고, 통신제어기(10)에 의해 패킷의 송/수신을 전담 처리하도록 하였다.

즉, 제2도에 도시된 바와 같이 운전모듈(1)을 예로 들어 설명하면, 주제어기(7)는 16비트의 마이크로 프로세서를 사용하여 다른 모듈(2,3)들의 처리속도와 동일하면서 월등히 많은 여러 가지 신호들을 처리하도록 하였다. 이 운전모듈(1)에서는 프로세서의 내부 램(RAM)을 사용하였는데, 이는 신호처리 알고리즘에 비해 내부적으로 저장해야 할 데이타나 플래그(flag)의 량이 상대적으로 적어서 내부의 램만으로도 충분하기 때문이다.

이 운전모듈(1)은 다른 모듈(2,3)과의 모든 통신을 수행하여야 하고, 제1도에 도시된 조작스위치(4)와 스위치보드(5)에서 입력되는 스위치입력을 계속 감시하여야 하며, 표시장치(6)들은 모두 동작시켜야 하므로 통신제어기(10)를 사용하여 주제어기(7)로부터 통신부하를 경감시킴으로써 효율을 높였다.

이 통신제어기(10)는 통신된 데이타를 저장하고 있다가 주제어기(7)의 요구가 있을 때마다 데이타를 출력하게 된다. 그리고, 많은 수의 입/출력신호가 있으므로 프로세서 자체의 고유단자는 사용하지 못하고, 메모리맵피드(memory mapped) 입/출력방식을 사용하여 입/출력단자(9)를 확장시켰다. 이 단자(9)들에는 각각 고유의 어드레스가 할당되어 각각의 지시등, 계기판, 릴레이 등을 구동시킨다. 또한, 운전모듈(1) 자체의 고유기능을 수행하기 위한 프로그램은 롬(8)에 저장하여, 전원의 상태에 관계없이 기본기능을 수행하도록 하였다.

한편, 엔진모듈(2) 및 유압모듈(3)의 블럭구성은 기본적으로 운전모듈(1)의 블럭구성과 동일하지만, 엔진모듈(2)에서는 엔진효율을 향상시키기 위하여 고속/고정도의 신호처리가 요구되기 때문에 주제어기(7)는 32비트의 디지털신호처리기(digital signal processor:DSP)를 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 각각의 모듈(1,2,3)들은 운전모듈(1)을 중심으로 하여 엔진모듈(2) 및 유암모듈(3)과의 정보교환을 통제하여 각 모듈(1,2,3)간의 동작상태를 제어하도록 구성되어 있다.

제3도에서는 운전모듈(1)과 엔진모듈(2)간의 전송 및 운전모듈(1)과 유압모듈(3)간의 전송을 담당하는 하드웨어(hardware)의 구성을 보여준다. 도시된 바와 같이, 정보교환을 효율적으로 수행하기 위하여 송신단 및 수신단에서는 상호간의 데이타에 대한 어드레스가 저장되어야 하며, 이에 따라 패킷(packet)을 정의할 수 있게 된다.

제3도에서와 같이 선택신호가 로직 하이일 때 통신제어기(10a)와 통신제어기(10b)를 통하여 운전모듈(1)과 유압모듈(3)간의 통신이 수행되고, 선택신호가 로직 로우일 때 통신제어기(10c)와 통신제어기(10d)를 통하여 운전모듈(1)과 엔진모듈(2)간의 통신이 수행된다. 제3도에 도시된 시스템의 경우, 운전모듈(1)을 중심으로 엔진모듈(2)과 유압모듈(3)로의 통신이 필요하므로, 운전모듈(1)에서 제어하는 선택신호에 의하여 통신방향이 결정된다. 그러나 엔진모듈(2)내에 장착된 각종 센서로부터 입력되는 데이타를 구분하기 위해서는 패킷의 정의가 필요하다. 이와 같은 패킷의 정의가 없는 경우에는 송신단에서 송신하는 데이타가 어떠한 기기(어드레스)와 연관된 것인지를 항상 나타내어야 하므로, 통신량의 증대를 발생시키게 된다.

아래의 표들은 전술한 방식에 의거하여 운전모듈(1)과 엔진모듈(2)간의 전송되어야 할 신호를 나타내는 것으로서, 디지털신호의 경우는 1비트(bit)로 인식이 가능하고, 아날로그신호의 경우는 제어의 정도에 따라 달라지지만, 현재 일반적인 중장비에는 256개의 해상도를 갖는 8비트의 아날로그/디지털 변환기(analog/digital converter: 이하, A/D변환기라 약칭함)를 사용하여 디지털신호로 변환한 후 전송하도록 하였다.

여기에서, 표 1의 경우는 운전모듈(1)에서 엔진모듈(2)로 전송하는 신호를 나타내는 것으로서, 표 1에 도시된 바와 같이, 예열스위치와 스타트스위치의 온-오프상태를 나타내는 2비트의 시동스위치와, 좌/우회전방향 지시램프, 스톱 및 방향지시램프를 포함하여 총 8비트의 데이타 프레임(data frame)이 요구된다.

또한, 표 2의 경우는 엔진모듈(2)에서 운전모듈(1)로 전송하는 신호를 나열한 것이며 3종류의 경고등을 위한 각각의 비트와 엔진과열을 감지하는 온도 게이지(guage), 알터네이터(alternator)로부터 발생하는 사각파를 이용한 타코메타(tachometer), 유압오일 온도게이트등은 8비트의 A/D변환기에 의해 디지털신호로 변환된 후 주제어기(7)로 입력된다.

전술한 표 1 및 표 2에서와 같은 전송신호를 패킷으로 정의한 일실시예는 다음의 표 3~표 6과 같다.

즉, 전술한 표 3에서 살펴본 바와 같이, 운전모듈(1)에서 엔진모듈(2)로 전송되어야 할 패킷은 8비트의 스타트 프레임(start frame), 8비트의 데이타필드(data field), 에러검출을 위한 8비트의 CRC비트, 8비트의 엔드 프레임(end frame)으로 구성되어 있으며, 표 4에서는 8비트의 데이타부분의 구조를 나타낸다.

또한, 표 5는 엔진모듈(2)에서 운전모듈(1)로 전송되어야 할 패킷이며 8비트의 스타트 프레임, 32비트의 데이타필드, 에러검출을 위한 8비트의 CRC비트, 8비트의 엔드 프레임으로 구성되어 있으며, 표 6에는 전술한 32비트의 데이타필드의 구조를 나타낸다. 한편, 4비트의 예비 비트는 중장비의 성능향상을 대비한 것이다.

단, 전술한 표 3~표 6은 하나의 실시예를 나타낸 것으로서, 그 내용 및 할당된 데이타비트수는 가변될 수 있음을 인지하여야 한다.

한편, 전술한 각 모듈(1,2,3)간의 데이타전송을 위한 표 3~표 6에서 정의된 패킷을 소정의 절차에 따라 송/수신이 가능하도록 제어하여야 하는데, 이를 위한 통신 알고리즘은 제4도 및 제5도와 같다.

즉, 제4도와 제5도는 각 모듈(1,2,3)간의 송/수신을 위한 알고리즘으로서, 본 발명에 있어서는 운전모듈(1)이 각 모듈(2,3)간의 통신에 있어서 패킷충돌이 발생하지 않도록 송/수신을 관할하는 권한을 가지며, 각 모듈의 고장이나 전송선로의 이상을 검출하기 위하여 다른 어떠한 하드웨어를 도입하지 않고 간단하면서 시스템에 따라 재구성이 가능한 카운트-다운(count-down)타이머를 도입하였다.

먼저, 제4도를 보면, 시스템을 가동시키면 운전모듈(1)은 초기화 패킷을 준비하고 타이머를 리셋하여 카운트-다운을 시작한다(S1). 다음, 엔진모듈(2)의 주제어기(7)에 전술한 단계(S1)에서 준비한 패킷을 전송하고(S2), 운전모듈(1)은 엔진모듈(2)로부터 데이타를 획득하기 위하여 수신모드로 전환한다(S3). 이후, 전술한 단계(S3)에 의해 전환된 수신모드에서 타이머가 0인가를 체크하여(S4), 타이머가 0이 되기 이전에 획득된 패킷이 있는가를 확인한 다음(S5), 타이머가 0이 되기 이전에 패킷을 획득하면 타이머를 다시 리셋시키고 카운트-다운을 시작하면(S6), CRC를 체크하여 에러의 유무를 검출한다(S7). 이때, 에러가 검출되지 않으면 수신된 데이타를 처리하여 할당된 어드레스의 값에 따라 각종 표시기의 작동을 실행시키고(S8), 다음 패킷을 준비한 후 송/수신 대상모듈로 전환한다(S9).

한편, 단계(S4)에서 타이머가 0이 되어도 패킷이 수신되지 않거나 혹은 단계(S7)에서 에러가 발생하였다고 판단되면 에러카운트를 증가시키고 초기에 설정된 에러한계와 비교하여 에러카운트값이 에러한계를 초과하면 고장경보를 출력한 후(S10), 타이머를 리셋시키고 카운트-다운을 개시하며(S11), 단계(S9)로 진행하여 송/수신대상모듈을 전환한 후 다음 모듈과의 송/수신을 수행한다. 이와 같은 체계는 에러를 포함한 전송패킷이 빈번히 발생하거나 엔진모듈(2)로부터 패킷을 수신하지 못한 횟수가 많아지면 고장을 알리는 메시지와 함께 경고등이 발광되도록 함으로써, 운전자가 고장진단을 용이하게 수행할 수 있게 하였다.

한편, 제5도에 도시된 바와 같이, 엔진모듈(2)에서는 타이머를 리셋하고 카운트-다운을 시작한 후(S12), 운전모듈(1)로부터 패킷을 수신하기 위하여 수신모드로 전환하고(S13), 수신모드상태에서 타이머가 0인가를 체크하여(S14), 타이머가 0이 되기 이전에 패킷이 수신되었는가를 확인한다(S15). 이때, 타이머가 0이 되어도 패킷이 수신되지 않으면 에러 카운트를 증가시키고 에러 플래그(error flag)를 설정한 후(S16), 단계(S12)로 귀환한다.

그러나, 전술한 단계(S15)에서 패킷의 수신이 확인되면 엔진모듈(2)의 타이머를 리셋하여 카운트-다운을 시작하고(S17), CRC체크를 하여 에러가 검출되는가를 확인한다(S18). 이 단계(S18)에서 에러가 검출되지 않았다고 판단되면 수신된 데이타를 처리하여 패킷에 따라 각종 액츄에이터를 구동시키고(S19), 각종 센서로부터 데이타를 획득하여 패킷을 형성한다. 그리고, 준비된 패킷을 운전모듈(1)로 전송한 후(S20), 단계(S13)로 귀환하여 수신모드로 전환한다. 그러나, 단계(S18)에서 에러가 검출되는 경우 에러카운트를 증가시키고 에러카운트값이 에러한계를 초과하면 에러플래그를 설정한다(S21). 이와 같이, 에러플래그가 설정되면 단계(S20)로 진행하여 운전모듈(1)로 전송하기 위한 패킷을 구성할 때, 전술한 표 6과 같이 에러 비트를 1로 만들어 전송함으로써, 운전자에게 이상이 발생하였음을 알린다.

여기서, 전술한 카운트-다운의 길이를 적절히 설정하는 것이 시스템의 응답성과 정확성에 밀접한 관계를 갖는다. 따라서, 운전모듈(1)의 타이머길이는 운전모듈(1)의 각종 프로세싱시간과 엔진모듈(2)과의 송/수신시간, 엔진모듈(2)의 프로세싱간에 어느 정도의 여유시간을 합한 길이가 가장 적합하다. 또한, 운전모듈(1)과 유압모듈(3)과의 관계에서 위와 같은 방법으로 타이머의 길이를 설정함으로써, 이를 비교하여 양자 중 더 큰 값을 취하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 엔진모듈(1)이나 유압모듈(3)에서의 카운트-다운 타이머의 길이는 위에서 얻어진 양자의 타이머를 합한 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 패킷을 정의한 후, 통신제어기(10)를 이용하여 통신을 수행하는 경우에는 패킷정의에서 CRC부분을 제외하고 1바이트(byte) 단위로 나누어 전송을 수행하면서 패리티 비트를 실어 전송하게 된다. 패킷의 길이가 본 발명의 실시예에서 사용한 것처럼 짧은 경우에는 패리티 비트를 사용하는 것이 효율적이나, 전송하여야 할 정보량이 증대되면 패킷 자체를 전송하여 주는 것이 효율적이다.

마지막으로, 제6도에는 패킷통신을 하는 경우에 필요한 통신 인터페이스를 나타내는 개략적 블럭도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 비교기(11)는 수신시에 입력된 데이타를 스타트 프레임과 비교하여, 초기에 입력 데이타가 스타트 프레임과 일치하였을 때 이후의 데이타들은 시프트 레지스터(shift register: 12)로 전송한다. 이 시스템에서는 최고 56비트의 패킷이 존재하므로, 용량을 충분히 하기 위하여 64비트의 시프트 레지스터(12)를 사용하여 패킷의 데이타를 모두 수신하고, 엔드 프레임이 입력되면 비교기(11)로부터의 수신상태를 해제한다.

시프트 레지스터(12)에 저장된 데이타들은 송/수신 제어기(13)내의 디코더(14)에 의해 선택된 버퍼(15)를 통해 한 바이트 단위로 데이타 버스에 실려 전송되고, 이렇게 전송된 한 바이트 단위의 데이타들은 프로세서가 판독하게 된다. 여기서, 패킷전송시에는 데이타들은 수신할 때 동기를 일치시켜야 하므로, 각각의 모듈(1,2,3)에서 모두 매초 전송하여야 할 심벌의 수를 일치시킨 상태에서 송/수신제어기(13)에서 전체적인 통신을 제어하게 된다. 즉, 내부에서 발생되는 클럭을 인가받아 시프트 레지스터(12)에 시프트클럭을 출력하고, 데이타를 모두 수신하게 되면 각 시프트 레지스터(12)에 연결된 버퍼(15)를 디코딩(decoding)하여 프로세서가 8비트씩 데이타를 추출할 수 있도록 한다.

송신시에는 디코더(14)의 제어에 따라 한 패킷의 데이타가 버퍼(16)를 통하여 64비트의 시프트 레지스터(17)에 순차적으로 입력되고, 시프트 레지스터(17)에 저장된 한 패킷의 데이타는 시프트클럭에 따라 송신한다. 여기서, 전송에러를 체크하기 위한 CRC는 소프트웨어(soft ware)에 의해 수행된다.

또한, 본 발명에 있어서, 전이중방식(full-duplex operation)의 통신을 수행하기 위하여 송신측과 수신측에 각각 64비트의 시프트 레지스터(12, 17)를 구비하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 중장비의 분산제어시스템에 의하면 다음과 같은 이점이 있다.

(1) 여러 가닥으로 구성된 종래의 구성부분을 해당 고유기능을 갖는 복수개의 모듈로 분할하고, 각 모듈간을 독립적으로 구성함으로써, 배선의 가닥이 대폭 감소하여 조립 및 수리시에 배선작업이 매우 용이하다.

(2) 각 모듈별로 독립된 기능을 수행하도록 구성함으로써, 필요시 모듈의 교체 및 추가에 따른 설계변경이 용이하다. 또한, 새로운 모듈을 개발할 경우 전선 배치에 따른 설계의 난해함이 해소되고, 전체적인 전선배치상태를 별도로 고려하지 않아도 무방하다.

(3) 모듈화된 구조로 인하여 전선의 배치 및 결선이 매우 간편하므로, 경비시에 점검하여야 할 사항이 매우 단순하다. 또한, 각기 개별적인 모듈이 자체적 기능을 진단함과 아울러, 고장의 원인을 분석하므로 고장이 발생하였을 경우, 고장부위 및 원인을 용이하게 인식할 수 있고, 이에 따른 조치가 매우 신속/정확하게 수행할 수 있게 된다.

(4) 중장비의 자동화를 위하여 별도의 센서 및 제어기가 추가되더라도, 각 모듈간의 구성을 변경하지 않은 상태에서 용이하게 연결 및 변경 구성할 수 있다.

Claims (6)

1. 중장비에 있어서; 운전자의 스위치 조작에 따라 시스템이 가동되면 선택적으로 엔진모듈 제어데이타 또는 유압모듈 제어데이타를 송신하고, 선택적으로 엔진상태데이타 또는 유압상태데이타를 수신하여 각종 계기판 및 표시장치의 구동을 제어하는 운전모듈; 상기 운전모듈로부터 수신되는 엔진모듈 제어데이타에 따라 엔진구동상태를 제어하고, 다수의 센서에 의해 검출된 엔진구동상태에 대한 신호를 엔진구동상태 데이타로 변환하여 운전모듈로 전송하는 엔진모듈; 및 상기 운전모듈로부터 수신되는 유압모듈 제어데이타에 따라 릴레이 및 솔레노이드 밸브를 제어하고, 유압계통으로부터 인가되는 유압상태데이타를 운전모듈로 전송하는 유압모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 운전모듈, 엔진모듈 및 유압모듈은; 제어프로그램에 따라 모듈 내에 구성된 각 구성부의 동작을 제어하는 주제어기; 상기 주제어기의 제어신호에 따라 모듈간의 통신을 수행하기 위한 입/출력단자; 다른 모듈로부터 수신되는 데이타를 임시로 저장하고 있는 상태에서 상기 주제어기의 제어신호에 따라 주제어기로 저장된 데이타를 출력하는 통신제어기; 및 각 모듈의 고유기능을 수행하기 위한 제어프로그램을 저장하며, 상기 주제어기의 제어신호에 의해 저장된 제어프로그램을 순차적으로 주제어기로 출력하는 롬으로 구성된 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 운전모듈은, 시스템을 가동시키면 초기화패킷을 준비하고; 상기 엔진모듈 및 유압모듈에 준비된 패킷을 전송한 후 수신모드로 전환하며; 상기 엔진모듈 및 유압모듈로부터 패킷을 획득하고; 획득한 데이타를 처리하여 할당된 어드레스의 값에 따라 각종 표시기의 작동을 실행하며; 다음 패킷을 준비한 후 송수신 대상모듈로 전환하는 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 엔진모듈 및 유압모듈은, 수신모드로 전환하여 운전모듈로부터 패킷을 획득하고; 획득된 패킷을 처리하여 패킷에 따라 시스템을 구동시키며; 각종 센서로부터 데이타를 획득하여 새로운 패킷을 준비하고; 준비된 패킷을 운전모듈로 전송한 후, 수신모드로 전환하는 과정을 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.
5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한항에 있어서, 다른 모듈로부터 획득된 패킷은, 에러의 유무를 검출하기 위하여 에러정정코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.
6. 제3항 또는 제4항 중 어느 한항에 있어서, 응답성을 향상시키기 위하여 패킷획득 시간을 카운팅하는 타이머를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중장비의 분산 제어시스템.