KR100225214B1 - 제어 네트워크와 그 구성 방법 - Google Patents

Abstract

센서와 작동기 요소(sensor and actuator elements): 16 및 17)이 구성 가능한 변환기(configurable converter: 12)에 연결되어 있는 제어 네트워크와 그 구성 방법(a control network and a configuration method, therefor)이 기술되어 있다. 이 변환기는 [물리적 신호를 네트워크 데이타로 변환, 예를 들면 A/D 변환하는데 필요할 수도 있는 다른 어떤 변환기(18)에 부가하여] 외부로부터 제공된 조건들에 따라 센서 데이타의 변환을 수행한다. 양호한 실시 예에서는, 가능한 센서 데이타의 범위는 이 센서 요소에 관련한 각 조건에 대해 한 비트로 압축된다. 이 변환은 그 센서 데이타를 다른 노드들로 전송하기 이전에 행해지며, 따라서 네트워크 트래픽을 상당히 감소시키게 된다. 이 트래픽은 각 센서 요소가 그의 현재 상태를 이 상태의 논리적 값이 변경되었을 때에만 전송하기 때문에 추가적으로 감소된다. 상기한 네트워크는 특히 높은 노이즈 레벨을 갖는 대역폭의 매체, 예를 들면, 전원선과 적외선 방사에 적당하다.

Description

[발명의 명칭]

제어네트워크와 그 구성 방법

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 일반적으로 디지탈 데이터 전송 네트워크에 대한 구성 프로세스(configuration process)에 관한 것이다. 보다 상세히 말하면, 본 발명은 센서 요소 (sensor element)와 작동기 요소(actor element)를 갖는 노드(node)를 구비하는 네트워크 아키텍처(network architecture)를 정의하며, 이러한 네트워크 아키텍처를 구성하는 방법을 제공한다. 보다 더 상세히 말하면, 본 발명은 프로그래밍 기술이 전혀없는 사람에 의해서도 구성 가능한, 예를 들면, 빌딩용 제어 시스템(a control system, e.g., for building, confugurable by a person with no programming skills)에 관한 것이다.

[배경기술]

빌딩이나 산업 현장에 시간, 온도 및 침입 검출기(time, temperature, and intrusion detector) 등의 실제 센서 값들에 따라 스위칭 부하(switching loads) 등의 기기들(appliances)에 대한 신뢰할 수 있고 사용하기 쉬운 제어 네트워크를 제공하려는 노력들이 수없이 많이 있었다. 여러가지의 가능한 전송 매체, 예를 들면 적외선 또는 무선 주파 전자기파(infrared or radio frequency electromagnetic waves)를 사용하는 무선 전송(wireless transmission), 연선 케이블(twisted pair of cables), 동축 케이블(coaxial cables), 및 AC 전원선 (power lines)용 모뎀 또는 트랜시버 (modem or transceiver)와 확고한 네트워크 프로토콜(network protocol)의 구축(construction)은 지난 십년간 상당히 진전되어 왔지만, 아직까지도 이 기술은 적어도 대체로 모든 사람들이 설치하고 구성하여 사용할 수 있는 제어 네트워크 아키텍쳐(a control network architecture which at least in principle can be installed, configured, and used by everyone)에는 미치지 못하였다.

미국 특허 US-A-4 864 492는 복잡한 네트워크의 웍스크테이션들의 개별 특성을 나타내는 구성 파라미터(configuration parameters individualized to the workstations of complex network)을 생성하는데 지식 기반 전문가 시스템(a knowledge based expert system)을 적용하는 시스템 및 방법을 제공하고 있다. 이지식은 메뉴를 제공하여 네트워크 관리자(network administrator)가 할 수 있는 선택을 제어하는데 사용된다. 종래 기술의 또 다른 인용예는 네트워크 토폴로지를 그래픽적으로 표시하는 방법(methods of graphical representation of the networks topology)에 관한 것이다. 예를 들면 US-A-4 942 540은 스크롤 메뉴(a scrollable menu)로부터 통신 파라미터를 선택함으로써 사용자의 단말기와 목적지 단말기간의 통신 경로(a communication path between a user's terminal and a destination terminal)를 생성 및 선택(create and select)하는 방법에 대해 기술하고 있다. 단말기와 경로의 그래픽적 표시는 서로 다른 메뉴 선택에 응답하여 나타난다. 유럽 특허 출원 EP-A-0 490 624는 네트워크 제작기 관리자가 특성이 다른 하드웨어와 운영시스템(operating system)을 갖는 다수의 노드들을 정의함으로써 네트워크를 그래픽적으로 나타낼 수 있고, 그런 다음에 노드들간의 통신 경로의 프로토콜을 정의할 수 있으며, 이러한 네트워크 노드와 통신 경로의 제약 요건들에 근거하여 그 후에 일반적으로 웍스테이션 또는 PC로 되어 있는 노드들의 여러 가지 운영 시스템에 대한 구성 파라미터(configuration parameter)를 발생시킬 수 있는 시스템 및 그 운용 방법(a system method of operation)을 제공하고 있다. 분명한 것은 이러한 네트워크 구성의 문제에 대한 해결 방법이 전문적인 네트워크 관리자(professional network administrator)가 아닌 다른 사용자들을 위한 것이 아니라는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 특히 빌딩 제어 및 자동화를 위한 직관적으로 사용할 수 있는 네트워크 구성 방법(an intuitively useable method of network configuration)을 제공하는 데 있다.

본 발명은 예를 들면 빌딩을 제어하기 위한 네트워크가 존재하고 있다는 것을 가정하고 있으며, 상기 네트워크는 단일 노드들(single nodes)로 이루어져 있다. 각 노드는 전송 매체상으로 데이타를 전송하기 위한 적어도 하나의 모뎀 또는 트랜시버를 갖추고 있다. 각 노드는 또한 마이크로코드,(microcode)를 저장하기 위한 판독/기록[read/write(r/w)]메모리와, 메모리에 저장되어 있는 마이크로코드를 실행시키기 위한 마이크로 프로세서를 구비하고 있다. 네트워크내에서 각 노드는 노드 ID를 가지고 있다. 이 노드 ID는 전송된 데이터의 특정 부분, 예를 들면 헤더부(a header section)를 판독함으로써 송신 노드 및/또는 수신 노드(the sending and/or receiving node)를 식별할 수 있게 해 준다. 일반적으로, 각 노드는 적어도 하나의 센서 요소(sensor element) 또는 작동기 요소(actuator element)를 갖추고 있다. 기본적으로 이 네트워크는 소위 등배간 네트워킹(peer-to-peer networking)에 근거한 본 발명의 범위내에 포함되는 것이지만. 사용자 인터페이스를 갖는 특별한 노드가 추가적으로 존재하는 것으로 가정한다. 이 특별한 노드는 사용자의 입력을 수신하거나 또는 네트워크와 그의 노드들에 관한 정보를 표시 및 저장(display and store 하도록 설계된 것이다. 대등자(peers)로서 이 노드들은 네트워크 구성 이후에는 중앙 노드(central node)에 의존하지 않고 서로 직접적으로 통신할 수 있게 된다.

상기한 유형의 네트워크들은 공지되어 있다. 초기의 일례로는 엔. 맥아더 등이 출간한 지능 플러그, 무선 세계, 1979년 12월호, pp. 46-51(The intelligent plug, Wireless World)가 있다. 또 다른 보다 최근의 네트워크에 대해서는 유럽 특허 출원 EP-A-0 393 117에 기술되어 있다.

[발명의 요약]

본 발명은 첨부된 특허 청구의 범위에 개시된 특성들을 그 특징으로 한다. 특히 전송 매체상으로 데이터의 전송이나 수신을 행하는 모뎀 수단(modem means) 과 적어도 하나의 센서 요소(sensor element)를 추가적으로 구비하는 제어 네트워크의 노드(a mode of a control network)는 상기 센서 요소의 출력을 상기 전송 매체를 통해 전송되는 디지털 데이터로 변환하는 구성 가능한 변환기 수단(configurable converter means)과, 상기 구성 가능한 변환기 수단이 사용하기 위하여 외부로부터 제공된 구성 데이터(externally provided configuration data)를 저장하는 수단을 포함하며, 상기 구성 데이터는 상기 센서 요소에 관련한 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터로부터 도출되는 것에 그 특징이 있다. 작동기 요소를 갖는 노드는 센서 요소가 보내온 디지탈 데이타를 해석하고 요청된 작동기 요소의 동작을 개시하기 위하여 그에 대응하는 변환기 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 중요한 특징은 네트워크 데이터 트래픽(network data traffic)이 정의된 디지털 데이터 포맷(defined digital data format), 즉 비트 패턴(bit pattern)으로 발생한다는 점이다. 이 비트 패턴은 센서 요소가 측정한 (현재의) 값이 조건을 만족시키는지 여부를 가리킨다. 본 발명의 양호한 실시예에서는, 비트 패턴은 1비트 표시의 참(TRUE)과 거짓(FALSE), 즉 1 또는 0 인 1 비트 표시 방식으로 감소되며, 따라서 전송 매체상으로의 데이터 전송을 상당히 제한하게 된다. 데이터 전송은 또한 관련된 조건이 그의 논리값을 참에서 거짓으로 또는 그 역으로 변경시킬 때에만 노드가 데이터를 네트워크로 연속적으로 전송하기 때문에 감소된다.]

본 방법을 센서의 전 범위(total range)를 정의된 비트 패턴과 각각 연관된 제한된 수의 구간들로 매핑 또는 압축 변환(mapping or compressed conversion)하는 것으로 보는 것이 이해에 도움이 될 수도 있다. 고정된 코딩 방식(fixed coding scheme)에 따라 입력 값을 각각의 출력 값으로 변환하는 종래의 선형 또는 로그 변환기(linear or logarithmic cinverter)와는 반대로, 본 발명에 따르면 코딩 방식은 동적으로 센서 요소에 할당되고 네트워크의 사용자에 의해 외부로부터 제공된 요건 또는 조건들에 적합하게 된다. 이상적으로는, 네트워크 트래픽은 그에 따라 센서요소를 갖춘 노드들로부터 방출되어 작동기 요소를 갖는 노드들에 의해 수신된 상태 리포트(status report)로 감소된다. 그러나, 네트워크의 어떤 기능들, 예를 들면 센서 요소의 실제 상태에 종속되어 있는 모든 응용(all application which depend upon the actual state of a sensor element)은 (고정된) 코딩된 신호(fixed) coded signal)의 연속적인 전송을 요구 할 수도 있다. 본 발명에 따른 구성 프로세서(configuration process)는 측정된 파라미터의 특정의 (물리적) 특성으로부터 독립적이고 작동기 요소를 제어할 목적으로 임의로 조합될 수 있는 센서 데이터를 제공한다.

본 발명은 특히, 예를 들어, 빌딩이나 산업 플랜트에서의 부하(load)를 제어하는데 적용되는 등배간 제어 네트워크(peer-to-peer control network)에 적당하다. 본 발명은 상당히 감소된 네트워크 트래픽을 보여주며 따라서 양호하게는 낮은 대역폭 또는 처리량을 갖는 전송 매체(transmission media with a low bandwidth or throughput)에 적용가능하다. 이러한 매체로는 예를 들면 적외선 광파, 초음파, 또는 AC전원선 등이 될 수 있다.

양호한 실시예에서는, 센서 요소에 관련한 각 조건(IF 조건)이 이 센서 요소를 갖춘 노드로부터 방출된 데이터 열(data string)에서의 특정 비트 위치에 할당된다. 이 요소의 범위가 예를 들면 사용자의 IF 조건에 의해 4개의 구간으로 분할되는 경우, 4 비트는 각 조건이 만족되는지를 가리킨다.

그러나, IF 조건들은 다른 코딩 방식에 따라, 예를 들면 이진 코딩(binary coding)에 의해 코딩될 수도 있다. 이 경우에, 4개의 구간들은 단지 2 비트로 코딩 되게 된다. 정확한 코딩 방식은 공지된 코딩 방식들로부터 임의로 선택할 수 있다는 것은 전문가들에게는 명백한 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은 그 동작이 하나의 센서 요소 또는 복수의 센서 요소의 IF 조건들에 의해 제어되는 작동기 요소를 갖춘 각 노드가 이들 IF 조건들에 할당된 코딩된 표현인 비트 패턴에 관한 정보를 단일 IF 조건들을 결합시키는 그들 각각의 논리적, 접속, 즉 예를 들면 AND 또는 OR와 같은 부울 연산(Boolean operation)과 함께 수신한다는 것이다. 작동기 노드에 로드되는 세 번째 정보는 사용자의 입력이 일관성이 없거나 상충되는 IF조건들(inconsistent or contradictory IF conditions)을 포함하고 있는 경우에 실시되는 우선 순위(priority)에 관한 것이다.

본 발명의 특징을 이루는 것으로 생각되어지는 이들 및 다른 새로운 특징들은 첨부된 특허 청구의 범위에 기술되어 있다. 그러나, 본 발명 자체, 양호한 사용방식 및 본 발명의 추가적인 목적 및 잇점들은 첨부된 도면과 관련하여 이하의 실시예에 관한 상세한 설명을 읽어가면 잘 이해될 것이다.

[도면의 간단한 설명]

도 1은 빌딩의 전원선(power line)에 접속된 몇 개의 노드들을 포함하는 네트워크를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 구성 프로세스 동안에 일어나는 스크린 표시(a screen display)를 상세히 나타낸 도면.

도 3a는 공지된 제어 네트워크에서의 데이터 전송을 상세히 나타낸 도면.

도 3b는 본 발명에 따른 데이터 전송을 상세히 나타낸 도면.

[실시예]

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 이하에 상세히 기술한다. 먼저 도 1을 참조하면, 몇 개의 노드(10)을 구비하는 네트워크가 도시되어 있다. 네트워크의 모든 노드들은 구성 프로세스 동안에 각 노드의 메모리(13)에 저장되어 있는 제어 코드(control code)에 따라 노드 제어기(node controller,12)가 전송매체(15)로 데이터를 전송할 수 있도록 해주는 수단(11)을 포함한다. 상기한 예의 전송매체(15)는 빌딩의 전원선(power lines)이다. 그러나 상기한 바와 같이, 본 발명은 어떠한 전송 매체에도 적용될 수도 있다. 또한 노드의 구성 요소들은 센서 요소(sensor element, 16)과 작동기 요소(actuator element, 17)를 구비하며, 따라서 각 노드는 이들 요소들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다. 센서 요소와 작동기 요소는 네트워크 자체의 설치(installation)와 구성(configuration) 동안에는 변경되지 않는 일정한 변환 방식(a fixed conversion scheme)따라 동작하는 적당한 변환기 수단(converter means,18)에 접속되어 있다. 이들 공지된 변환기의 일례로는 A/D와 D/A 변환기, F/D와 D/F 변환기 등이 있다. 노드 중 하나(101)은 또한 프로그램을 실행시키기 위한 수단과 사람 조작자(human operator)또는 사용자와의 통신을 위한 인터페이스(interface)를 포함하고 있다. 이 특별한 노드는 이하부터는 관리자(Administrator), 또는 A-노드라고 한다. 상기한 예에서, A-노드는 모뎀 수단과 퍼스널 컴퓨터(PC)를 네트워크내의 노드로서 통신하도록 하는데 필요한 다른 모든 구성 요소들을 갖춘 보드(board)를 갖는 PC이다. 특별한 노드, 즉 A-노드가 존재함에도 불구하고, 상기한 네트워크는 사실상 등배간 네트워크의 부류에 속한다는 것은 분명하다. 네트워크의 동작 모드에 있어서, 구성 프로세스가 종료된 이후에 A-노드는 네트워크내의 다른 노드와 구별할 수 없게 된다.

네트워크를 구축하는 첫 번셉 단계는 설치된 네트워크의 각 노드를 A-노드와 동일시(identify)하는 것을 포함하고 있다. 이 동일시하는 프로세스(identification process)는 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 일례에서는, A-노드에 설치된 구성 프로그램(a configuration program)은 사전 정의된 노드 타입의 라이브러리(a library of predefined node types)를 포함하고 있다. 새로운 노드의 설치시에, A-노드가 노드 ID, 즉 새로이 설치된 노드와 개별적으로 통신할 수 있도록 해주는 어드레스와 함께 그의 모든 센서 요소와 작동기 요소를 포함하는 노드의 타입을 식별할 수 있도록 해주는 신호가 발생된다.

네트워크의 모든 노드들이 설치되고 라이브러리에 저장된 노드의 타입들로서 식별된 이후에, 도 2에 도시된 2열로 된 표(two-columm table,20)가 A-노드의 디스플레이(display)상에 발생된다. A-노드는 또한 사용자가 첫 번째 열에 타이핑해 넣은 모든 문장들을 IF 문장으로 해석하고 두 번째 열로의 모든 엔트리들을 THEN 문장으로 해석하는 수단을 더 구비하고 있다. 게다가, IF열의 한 필드(field)에 속하는 모든 문장들은 AND로 연결되어 있는 것으로 취급되고, 서로 다른 필드에 있는 문장들은 부울 논리 OR 연산자(Boolean OR operator)로 연결되어 있는 것으로 취급한다. 구성 프로세스는 사용자에게 첫 번째 열에는 센서 요소와 관련된 문장만을 삽입하도록 하고 두 번째 열에는 작동기 요소에 관련된 엔트리들만을 삽입하도록 한다. 각 노드에 대해 이용가능한 요소들(211)은 사용자가 정의한 노드의 명칭 아래에 아이콘(icon)의 그굽(21)로서 표시된다. 미숙련 사용자는 포인터(마우스)를 사용하여 소망의 요소 아이콘(the desired icon of an element, 211)을 표(20)의 필드내로 끌어 놓기(dragging and dropping)를 행함으로써 표에 엔트리를 생성할 수 있다. 끌어 놓기 동작 이후에, 사용자는 조건의 추가적인 상세 내용을 규정하도록 요구받게 된다.

소망의 네트워크 구성 및 제어 파라미터들에 따라 표 엔트리(table entry)를 완성하게 되면, A-노드는 필요한 모든 구성 데이터를 발생하여 이들을 네트워크내의 다른 노드들로 보내게 된다. 이 방법에 대해서는 간단한 경우를 참조하면서 이하에 상세히 기술한다. 이 방법의 상세 부분(예를 들면, 변수들의 정의)은 기술 분야의 전문가에 의해 쉽게 변경될 수 있다는 것을 알아야 한다.

상기한 예에서, 라이브러리는 각각의 센서 요소에 STATE_-DEF 변수를 제공한다. 밝기 센서 요소(brightness sensor element)인 경우에, C언어로 된 변수 정의는 다음과 같다:

이 정의로 사용자는 2개의 문턱값(threshold)을 정의할 수 있게 된다. 이 문턱값들은 밝기 센서에 의해 측정된 값을 나타내는 것으로 생각할 수 있다. 이들 측정 값의 네트워크에서의 실제 포맷(actual format)은 서로 다른 네트워크 환경 또는 서로 다른 센서 타입에 따라 다를 수도 있는 고정된 번역 및 포맷팅 동작(fixed translations and formatting operations)(예를 들면, A/D 변환)에 따라 다르다는 것을 알아야 한다. 그러나 이후부터는 코드화되지 않은 포맷(uncoded format)이라고도 하는 이들 포맷은 본 발명의 관심사는 아니다. 제3의 문자 타입의 변수는 이 2개의 문턱값 사이의 관계, 예를 들면, 같은지 더 큰지 또는 더 작은지(equal, greater than, smaller than) 등을 나타내고, 그 값은 오브젝트 라이브러리(object library)에 의해 사전 정의되어 있으며 사용자 입력에 따라 할당되어 있다. 다음과 같이 정의된 SNS_MATRIX 변수는 전송된 한 노드의 모든 네트워크 변수들의 페이로드(payload)들의 조합에 의해 이루어진 매트릭스에서의 비트 위치(bit position)를 보유하고 있다:

이들 네트워크 변수들에 대한 상세한 것은 이하에 기술한다.

사용자가 밝기 센서가 몇가지 기기들 또는 서로 다른 조건하에 있는 동일한 작동기 요소를 제어하기를 원하는 경우에, 많은 BGT_STATE_DEF 변수들이 정의된다.

STATE_DEF 변수들에 존재하는 정보는 각각의 센서 요소에 대해 밝기 센서인 경우에는 이하와 같이 정의되어 있는 구성 변수(configuration variable)내에 결합된다 :

구성변수는 또한 센서 결함 메시지(sensor defect message)를 처리하는 것에 관한 STATE_DEF 정보와 센서가 새로운 값을 전송하는 전까지의 기간(갱신 기간(update period)에 관한 정보를 더 포함하고 있다.

이제, 상기한 네트워크 변수(NV)의 역할을 살펴 볼 때, 제어 네트워크의 몇가지 물리적 제한점들을 고려해야 한다.

특히 본 발명은 낮은 대역폭(low bandwidth)과 높은 노이즈 레벨(high noise level)을 갖는 전송 매체에 대해 설계되어 있기 때문에, 네트워크 트래픽의 양이 제한되고 그에 따라 관리되어야만 한다. 네트워크 자원들을 노드에 할당하는 첫 번째 단계에 있어서, 상기한 설치 단계에서 식별된 각 노드는 한정된 수의 네트워크 변수(NV)와 관련되어 있다.

네트워크 변수는 스타터 비트 시퀀스(헤더)(starter bit sequence(header)) 또는 스톱 비트 시퀸스(테일)(stop bit sequence(tail)) 또는 이들 양자의 조합에 의해 특징지워지는 콘테이너(container)로서 효과적으로 작용하는 데이터 열(a string of data)이다. 이들 비트 이외에, 네트워크 변수는 전송할 정보, 즉 잘 정립된 통신 용어에 따르면 용어 페이로드(payload)로 표현된 데이터를 나타내는 고정된 수 또는 가변 수의 비트를 전달한다. NV의 일례는 도 3b에서 찾아 볼 수 있다.

네트워크 내의 각 노드에 한정된 수의 NV의 형태로 할당된 페이로드는 두 번째 할당 단계에서 노드의 센서 요소들에 할당된다. 이 할당 단계로 각 센서 요소는 상기한 구성 프로세스 동안에 사용자가 임의의 센서 요소에 할당할 수 있는 최대 수의 문장들에 대응하는 최대 수의 가능한 상태들을 부여받는다. 본질적으로, NV의 페이로드에서 고정된 수의 비트가 각 센서 요소를 위해 준비되어 있다.

본 예에서는 이들 두 할당 단계가 정적(static)이지만, 즉 실제의 구성 프로세스 이전에 정의되지만, 본 발명은 각 레벨에서 사용자의 소망의 구성에 따라 자원들의 동적 할당(dynamic allocation of resources)을 고려하고 있다. 이 변형예에서는, 네트워크 변수가 이 노드를 참조하는 문장들의 수에 따라 노드에 할당되거나 또는 노드에 할당된 NV의 페이로드에서의 비트 위치가 사용자가 실제로 정의한 문장들에 대해서만 예비되어 있다. 동적 할당 방식의 명백한 잇점은 정적 할당에 의한 것보다 자원들을 훨씬 경제적으로 사용한다는 것이다. 이 잇점은 그러나 더욱 복잡하고 시간 소모적인 관리 동작들에 의해 상쇄된다.

이제 본 발명의 양호한 실시예에 대한 설명과 표의 두 번째 열에 대한 엔트리의 처리에 관해 살펴보면, 그 엔트리들, THEN 문장들은 노드에서의 작동기 요소들의 상태를 정의한다는 것이 상기된다. 이 열에서의 사용자 입력은 구성 변수(configuration variable)로 변환된다.

전원 스위치를 제어하기 위한 구성 변수는 예를 들면 다음과 같이 정의되어 있으며:

이는 이 전원 스위치를 참조하는 사용자에 의해 정의된 문장들의 수를 나타내는 수(상기 수는 초기화 프로세스 동안에 전원 스위치에 할당된 최대 수에 대해 검사됨)와 정의된 문장들 자체를 포함하고 있다.

상기와 같이 정의된 RULE_DEF에 의해 표현된 상태들은 스위치인 경우에는 각각 0, 1, 또는 2로 표시된 ON, OFF 또는 CHANGE 중 어느 하나인 소망의 상태(stateAct)를 포함한다. RULE＿DEF는 또한 수신된 네트워크 변수들(NV)의 페이로드 또한 결합된 페이로드의 매트릭스에서의 비트 위치를 가리키는 변수들(inACTStIndex와 inStatePos)과 NV의 표시된 비트 위치에서 발견된 비트와 이 작동기 요소에 관련된 그 다음 RULE_DEF가 가리키는 그 다음 비트로 수행될 논리 연산을 결정하는 변수(logicRule)를 포함하고 있다. logicRule이 AND로 설정되어 있는 경우에는, stateAct는 작동기 동작(actuator operation)이 그 다음의 RULE_DEF를 계산한 이후에만 수행되기 때문에 할당되지 않은 채로 남아 있을 수 있다. logicRule 값으로서 OR를 만날 때에만, AND 연산자에 의해 연결된 이전의 모든 RULE_DEF에 의해 설정된 조건들이 달성되는 경우에 stateAct에 의해 정의된 동작이 실행된다. AND 연산자에 의해 그룹지어졌는지 여부에 관계없이 동일한 작동기 요소에 관련된 그 다음의 RULE_DEF는 무시된다. 그렇지 않은 경우에는, 그 다음의 RULE_DEF 또는 RULE_DEF의 그룹은 그에 따라 처리된다.

상기한 변수들을 계산한 이후에, 한 노드의 센서 요소와 작동기 요소와 연관된 이들 STATE_CFG와 ACT_CFG 변수들은 하나의 CFG 변수로 결합된다.

은 예를 들면 센서 요소로서 하나의 밝기 센서와 하나의 푸시 버튼을 포함하고 작동기 요소로서 하나의 전원선 스위치, 예를 들면 릴레이를 포함하는 노드에 대한 CFG 변수를 기술한다. A-노드에 의해 발생된 CFG 데이터가 모든 노드들에 전송되어 그들의 로컬 마이크로-컨트롤러 메모리(local micro-controller memory)에 로드될 때, 본 발명의 기본이 되는 코딩이 본질적으로 완성된다. 그러나, 제어 네트워크로서 동작할 수 있기 위해서는, 센서 요소의 상태에 관한 정보를 포함하는 이들 NV가 상기 센서 요소의 상태에 의해 제어되는 작동기 요소들을 갖춘 그 노드들로 어드레싱되어야만 한다. 네트워크내의 단일 노드들을 어드레싱하는 작업은 대체로 전문가들에게는 공지된 다른 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 이 예의 네트워크에서, 노드에 할당된 NV는 개개의 헤더에 의해 식별된다. 작동기 요소를 구비하는 노드는 바인딩(binding) 또는 연결 (connecting)이라고도 하는 프로세스에서 관련센서 데이터를 포함하는 모든 NV를 수신하도록 지시받는다.

다음에는, 노드 2의 밝기 센서에 의해 측정된 밝기가 30000 룩스(Lux)의 문턱값을 초과하고 그와 동시에 노드 2의 푸시 버튼(push button)이 ON 위치에 있을 때 사용자가 노드 1의 전원 릴레이 (power relay)가 스위치 오프(switch off)되기를 원하는 시나리오를 가정하여 상기한 일례에 따라 구성된 네트워크의 동작에 대해서 보다 상세히 설명한다. 측정된 밝기가 0 내지 20000 룩스의 범위내에 있을 때는, 전원 릴레이는 노드 2의 푸시 버튼이 ON 위치에 있을 때만 작동되어야 한다. 마지막으로 이 시나리오에서 사용자는 측정된 밝기 값이 A-노드의 디스플레이상에 연속적으로 표시되기를 원하는 것으로 가정한다.

설치 단계에서, 전원 스위치를 갖는 노드 1과 밝기 센서와 푸시 버튼을 포함하는 노드 2는 단지 이들을 전원선 인출구(outlet)에 꽂음으로써 전원선에 연결되어있다.

각 노드는 동일한 전원선에 연결되어 있는 작동된 A-노드(activated A-node)와 초기화 시퀸스(initialization sequence)를 교환한다.

A-노드는 각 노드의 초기화 시퀀스를 그의 노드 라이브러리에 있는 엔트리들과 비교하여 노드, 그의 센서 또는 작동기 요소, 그의 허용된 상태와 최대 수(the allowed states and maximum number, thereof), 및 노드에 할당된 네트워크 변수(NV)에 관한 정보를 나타내는 노드 오브젝트(node object)를 발생한다.

그와 동시에, 도 2에 도시한 바와 같이 각 노드와 그의 요소들의 그래픽적 표시 또는 아이콘이 발생되어 그 다음의 구성 단계 동안에 사용자는 마우스 타입 포인팅 및 제어 장치(a mouse type pointing and control device)를 사용할 수 있게 된다.

구성 시스템(configuration system)은 사용자로 하여금 모니터 모드(monitor mode)나 구성 모드(configuration mode)를 선택하게 한다. 본 발명의 주된 관심사가 아니므로, 모니터 모드를 먼저 설명한다. 노드 2의 밝기 센서 아이콘을 선택할 때, 사용자는 본질적으로 측정이 표시되어야만 하는 시간 구간(time interval)을 입력하도록 요청받게 된다. 구성 시스템은 그 다음에 그의 페이로드가 상기한 바와 같이 코딩되지 않은 포맷의 밝기 값만을 포함하고 있는 특정 네트워크 변수(specific network variable, SNV)를 식별하게 된다.

게다가, 노드 2가 SNV를 발생하여 전송하는 시간 구간은 사용자 입력에 따라 설정된다. A-노드는 이 SNV를 수신하여 적당한 변환 동작을 한 후에 밝기 값을 표시한다.

이 값은 또한 스프레드쉬트 프로그램 등으로 추가적으로 처리하기에 적당한 데이터로서 직접 전송되어 저장될 수도 있다. SNV의 처리는 도 3a 개략적으로 나타내어져 있다. 상기한 바와 같이, 코딩되지 않은 포맷 데이터의 발생 및 처리는 본 발명의 주된 관심사가 아니다.

본 발명의 주요 구성 요소로 볼 수 있는 구성 모드에서는, 구성 시스템은 도 2에 도시한 표(20)을 발생한다. 마우스를 사용하여 사용자는 이제 상기한 시나리오에 따라 센서 요소(211)를 첫 번째 열의 필드내로 끌어올 수 있다. 시나리오에 기술된 제1의 동작 모드 또는 조건을 발생시키기 위해서는, 문턱값을 입력하도록 요청받아 한 문턱값으로서 30000 룩스를 써 넣을 때 구성표(configuration table)의 IF 열의 첫 번째 필드내로 밝기 센서 아이콘을 끌어오는 것으로 충분하다. 게다가, 더크다(GREATER THAN)를 선택한다.

노드 2의 푸시 버튼 아이콘을 동일한 필드내로 끌어오면 그에 따라 구성 시스템은 자동적으로 2가지 센서 요소 상태 사이가 AND 관계인 것으로 보게 된다. 사용자는 푸시 버튼을 논리 스위치(logical switch)로서 정의할 수 있고 그 값을 ON으로 설정하게 된다. 그 다음에 노드 1의 전원 스위치 요소를 구성표의 THEN 열의 이웃 필드내로 끌어오게 되며 OFF로 정의된다. 제2의 동작 모드를 구성하기 위해, 노드 2의 밝기 센서 요소를 또 다시 구성표의 IF 열의 그 다음 필드내로 끌어와서 문턱값을 0 룩스와 20000 룩스로 각각 설정하게 된다. 이들 값은 측정된 값보다 작거나 그리고 작거나 같은 관계에 있다.

노드 2의 푸시 버튼 아이콘을 또 다시 동일한 필드내로 끌어오게 되면 그에 따라 구성 시스템은 상기한 바와 같이 자동적으로 2가지 센서 요소 상태 사이가 AND 관계인 것으로 보게 된다. 전원 스위치 요소를 끌어다가 구성하는 것(dragging and configuring of the power switch element)은 상기한 바와 같이 반복되고 ON으로 설정한다.

이들 단계를 완료한 이후에, 구성 시스템은 2개의 CFG 타입 메시지를 발생하여 전송할 수 있게 되며, 여기에서 노드 1에 할당된 CFG 메시지는 ACT_230_CFG 메시지를 포함하고 있다.

노드 2에 대한 CFG 메시지는 SNS_BRIGHT_CFG 와 SNS_PSH_CFG 메시지를 포함하고 있다.

ACT_230_CFG는 상기한 바와 같이 4개의 RULE_DEF를 포함하고, SNS_BRIGHT_CFG는 2개의 BGT_STATE_DEF를 포함하며 SNS_PSH_CFG는 하나의 PSH_STATE_CFG를 포함한다.

첫 번째 BGT_STATE_DEF에서, SNVT_lux의 값은 30000으로 설정되고 문자 변수(char variable)는 더 큰(GREATER THAN)으로 설정된다. SNS_MATRIX는 노드 2에 할당된 네트워크 변수(32)의 페이로드의 미할당된 비트위치(non-assigned bit position)(BP22)으로 설정된다. 비트 위치는 처음 전송된 네트워크 변수 NV1(t)의 22번째 비트인 것으로 가정한다. 그러므로, outSNSStIndex는 NV1(t)를 가리키는 1로 설정되고, outStastePos는 22로 설정된다.

두 번째 BGT_STATE_DEF는 문턱값 0과 20000을 포함하여 문자(char)는 범위 관계(0 측정값=20000)을 가리키는 R로 설정된다. SNS_MATRIX는 NV1(t)의 페이로드의 비트 위치 BP13을 가리킨다.

SNS_PSH_CFG는 문자 변수가 푸시 버튼의 스위치 기능을 나타내는 1로 설정되어 있는 하나의 PSH_STATE_DEF를 포함한다. NV1의 페이로드 내에서의 비트 위치는 SNS_MATRIX에 의해 (BP17로서) 정의된다.

첫 번째 RULE_DEF에서, 비트 지시자(bit indicator)(inACTStIndex,inStatePos)는 노드 1에 의해 수신된 제2의 네트워크 변수 NV2(r)의 밝기 센서(비트위치 BP22)의 제1의 상기 할당된 비트를 가리킨다. 현 시나리오의 조건하에서 NV2(r)은 NV1(t)와 같다, 즉 첫 번째 NV는 노드 2에 의해 전송된다. inACTStIndex의 값은 2로 설정되고, inStatePos는 22로 설정된다. logicRule의 값은 AND로 설정된다. 두 번째 RULE_DEF의 비트 지시자는 비트 위치 BP17, 스위치 위치(switch position)를 가리킨다. logicRule는 OR로 설정된다. stateAct 변수는 ST_OFF로 설정된다.

세 번째 RULE_DEF에서, 비트 지시자(inACTStIndex, inStatePos)는 두 번째 수신된 네트워크 변수 NV2(r)의 밝기 센서(BP13)의 제2의 할당된 비트를 가리킨다. logicRule의 값은 AND로 설정된다. 네 번째 RULE_DEF의 비트 지시자는 비트 위치 17, 즉 스위치 위치를 가리킨다. logicRule는 OR로 설정된다. stateAct 변수는 ST_ON으로 설정된다. logicRule 값은 또한 구성 가능한 변환기(configurable converter)(33)의 일부로서 저장된다.

상기한 시나리오에서, 단지 하나의 네트워크 변수만을 사용하여 왔다, 즉 NV1(t) = NV2(r)이다.

그러나, 보다 일반적인 경우에 센서 요소를 갖춘 각 노드는 센서 상태를 정의하는 비트에 기록하는데 이용할 수 있는 몇 개의 NV를 가지고 있다. 이것은 착신 또는 수신된 NV의 수에 따라 작동기 요소를 갖는 노드에도 동일하게 적용된다. 이 경우에, 노드의 모든 송출 또는 전송된 NV(outgoing or transmitted NV)는 매트릭스(32)로서 간주되며, 그의 행은 NV이고, 그의 열은 비트 위치이다. 이것은 수신된 NV에 대해서도 동일하게 적용된다. 전송된 NV의 매트릭스(32)의 행은 이와 같이 수신된 NV의 매트릭스(31)내에서 행으로서 나타난다.(그렇지만 다른 행 위치에 나타낸다). 구성 프로세스는 각 작동기 요소에 대해 이 작동기 요소에 관련한 모든 센서 상태의 매트릭스 위치(the matrix positions of all sensor states referring to this actuator element)를 도출한다.

본 발명에 의해 제공된 수단에 의해 이하와 같이 간단한 제어 회로를 구현할 수 있다. 너무 어두움(tooDark) 밝기 센서 상태(20000 룩스)가 정의되고 광원으로의 전력 공급을 증가시키는 작동기 상태 증가에 관계된다. 너무 밝음(tooBright)상태도 유사하게 정의된다(50000 룩스). 작동기 요소의, 기본 상태(default state)는 정지 (STOP)로 설정되어 전력 공급의 현재량을 동결시킨다. 20000 룩스와 50000 룩스 사이의 범위는 제어 회로의 발진을 방지하는 제어 히스테리시스(control hysteresis)를 형성한다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 이 구성은 실내 또는 빌딩에서 밝기의 피드백 제어(a feedback control of the brightness)를 가능하게 해준다.

Claims (8)

1. 전송 매체(15)상으로 데이터 전송이나 수신을 행하는 모뎀 수단(modem means: 11)과 적어도 하나의 센서 요소(sensor element: 16)를 구비하는 노드(node: 10 및 101)특히 빌딩 또는 현장(site)내에 있는 기기들(appliances)을 제어하기 위한 제어 네트워크(control network)에 있어서, 상기 노드는, ① 상기 센서 요소의 출력을 상기 전송 매체를 통해 전송되는 디지털 데이터(BP13, BP17 및 BP22)로 변환하는 구성 가능한 변환기 수단(configurable converter means: 12), 및 ② 상기 구성 가능한 변환기 수단이 사용하기 위해 외부로부터 제공된 구성 데이터(externally provided configuration data)-상기 구성 데이터는 상기 센서 요소에 관련한 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터(control condition data)로부터 도출됨-를 저장하는 수단(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 네트워크.
2. 제1항에 있어서, ① 상시 센서 요소(16)로부터 수신된 디지털 데이타(BP13, BP17 및 BP22)를 작동기 수단(actuator means)의 동작으로 변환하는 구성 가능한 변환기 수단(12), 및 ② 상기 구성 가능한 변환기 수단이 사용하기 위해 외부로부터 제공된 구성 데이타-상기 구성 데이터는 상기 작동기 요소(actuator element)와 관련한 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터로부터 도출됨-를 저장하는 수단(13)을 포함하는 상기 작동기 요소(17)를 갖는 노드를 포함하는 제어 네트워크.
3. 제2항에 있어서, 상기 구성 가능한 변환기 수단(12)와 상기 구성 데이타를 저장하는 수단(13)은 복수의 센서 요소(16)에 의해 전송되고 하나의 작동기 요소(17)에 관련된 디지털 데이터(BP13, BP17 및 BP22)를 논리 연산자(logical operators: AND 및 OR)-상기 연산자는 또한 상기 동일한 작동기 요소에 관련된 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터로 부터 도출됨-에 의해 연결시키는 수단(33)을 포함하는 제어 네트워크.
4. 제1항에 있어서, 하나의 센서 요소(16)에 의해 전송된 상기 디지털 데이터는 상기 하나의 센서 요소와 관련한 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터 각각에 대해 1비트(BP13, BP17 및 BP22)로 감소되는 제어 네트워크.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구성 가능한 변환기 수단은, ① 마이크로코드(microcode)를 저장하는 메모리 수단(memory means)(13), 및 ② 상기 메모리 수단에 저장된 상기 마이크로코드를 실행시키는 마이크로프로세서 수단(microprocessor means: 12)을 포함하는 제어 네트워크.
6. 제1항에 따른 네트워크에 설치되는 노드.
7. 노드들(10 및 101)-상기 노드들 각각은 전송 매체상으로 데이타의 전송이나 수신을 행하는 모뎀 수단(11)을 포함하며, 상기 노드들 중 적어도 몇 개는 센서 요소(16)와/또는 작동기 요소(17)를 더 포함하는데, 상기 센서 요소의 출력을 상기 전송 매체를 통해 네트워크의 다른 노드로 전송되는 디지털 데이터(BP13,BP17 및 BP22)로 변환하고/하거나 수신된 비트 패턴을 상기 작동기 요소의 소정의 동작으로 변환하는 구성 가능한 변환기 수단(12)를 가짐-을 포함하는 제어 네트워크를 구성하는 방법에 있어서, ① 외부로부터 제공된 제어 조건 데이터(externally provided control condition data)로부터 상기 센서 요소의 소정의 상태에 관련한 IF 정보, ② 기 작동기 요소의 소정의 동작에 관련한 THEN 정보, ③ 몇 개의 IF 정보가 하나의 작동기 요소에 관련되어 있는 경우에는 상기 몇 개의 IF정보간의 논리적 관계, ④ 몇 개의 THEN 명령어가 상기 작동기 요소들 중 하나에 관련이 있는 경우에는 상기 몇 개의 THEN 명령어가 실행되는 순서(sequence)에 관한 우선 순위 정보(priority information), 및 ⑤ 데이타를 교환하게 될 노드들에 관련한 링크 정보(link information)가 추출 (extract)되어 상기 변환기 수단(12)에 연결된 저장 수단(storage means:13)으로 로드(load)하기 위해 구성 데이터(configuration data)로 변환되는 제어 네트워크 구성 방법.
8. 제7항에 있어서, 구성표(configuration table: 20)-상기 표는 센서 요소의 소정의 상태들에 관련한 엔트리들(entries)에 대해 하나의 IF 열과 작동기 요소(17)의 소정의 동작들에 관련한 엔트리들에 대해 하나의 THEN 열을 가짐-가 상기 외부로부터 제공된 제어조건 데이타를 사전 포맷(pre-format)하기 위해 발생되고, 상기 IF 열의 한 필드로의 엔트리가 논리적 AND 연산에 의해 연결되고 상기 표의 별도의 행으로의 엔트리는 논리적 OR 연산에 의해 연결되는 제어 네트워크 구성 방법.

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