KR100240959B1 - 입출력 다중화 피엘씨 시스템 - Google Patents

입출력 다중화 피엘씨 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 입출력 다중화 피엘씨 시스템에 관한 것으로, 종래에는 주 제어기와 보조 제어기는 일정 간격으로 서로의 상태를 체크하므로 고장발생과 고장검출간에 지연이 발생하며, 제어프로그램 수행중에 주 제어기의 고장이 발생하면 보조 제어기는 해당 프로그램을 처음부터 다시 수행하므로 연속운전에 지연이 발생하고, 또한 주제어기의 1회 제어동작 완료마다 네트웍을 통하여 데이터를 이전하여야 하므로 연속제어의 지연이 발생하며, 이전하는 데이터의 양을 최소화해야 하므로 제어프로그램에서의 데이터 사용에 제약이 따르는 문제점이 있고, 보조 제어기는 주 제어기의 일방적인 데이터의 이전에 의존하므로, 주 제어기의 데이터의 오류가 보조 제어기로 그대로 이어지는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 하나의 베이스에 두 개의 씨피유모듈을 장착하고, 상기 두 개의 씨피유모듈 사이에 이중화 인터페이스 모듈을 설치하여 데이터 교환 및 동작감시를 행하도록 하고, 입출력의 고장에 의한 오동작을 막기위하여 입력을 3중화하고, 출력을 2중화한 입출력 다중화 피엘씨 시스템을 구성하여 네트웍에 의한 이중화시 제어시간의 지연에 따른 문제점을 해소하고, 입출력 고장시 고장에 대한 즉각적인 대응 및 시스템의 간편화에 적합하도록 한 것이다.

Description

입출력 다중화 피엘씨 시스템{INPUT OUTPUT MUTIPLEX PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER SYSTEM}
본 발명은 운전중 입출력의 고장에 의한 오동작 방지에 적당하도록 하기 위한 것으로, 특히 고장의 판별을 위한 연산시간을 단축하여 실시간 제어의 지연을 최소화하기 위한 입출력 다중화 피엘씨 시스템에 관한 것이다.
피엘씨는 공장자동화 및 공정자동화에 사용되는 전자기기로, 사용자가 프로그램하여 사용하는 범용 제어기기이다.
피엘씨의 기능과 신뢰성이 점차 향상됨에 따라서, 대규모의 공정이나 고가장비의 제어에 사용하는 예가 늘고 있다.
따라서 피엘씨의 오동작 및 고장에 따른 제어동작의 이상은 사용자에게 커다란 손실을 주게 된다.
이러한 적용분야에 적합한 고신뢰도를 갖는 피엘씨의 요구가 늘고 있다.
피엘씨의 고장의 주된 요인으로는 전원장치의 고장, 씨피유(CPU) 모듈의 고장, 통신선로의 고장 및 입출력장치의 고장으로 대별된다.
피엘씨의 운전 신뢰도를 높이기 위하여 이러한 각부분의 신뢰성 향상과 더불어 고장시의 운전정지를 막기 위하여, 각 부분을 다중화하기도 한다.
본 발명은 부분적인 고장 및 오동작시에 전체 시스템의 정지를 막고 정상적인 운전을 위하여, 피엘씨의 주요부분을 다중화시킨 시스템에 관한 것으로, 특히 입출력의 다중화에 적합하도록 한 것이다.
본 발명에 대하여는 뒤에 설명하기로 하고 종래기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 이중화시스템의 구성도로서, 이에 도시된 바와같이, 자동화기기의 운전상태의 감시 및 운전제어를 행하는 독립된 두 개의 피엘씨 시스템(10)(20)과, 상기 피엘씨 시스템(10)(20)의 제어를 받는 제어단말장치(30)와, 상기 피엘씨 시스템(10)(20)과 제어단말장치(30)를 각각 연결하여 상호감시가 가능하도록 하는 네트웍(NET)으로 구성되어 있다.
상기 피엘씨 시스템(10)(20)는, 자동화기기를 운전제어하고 운전상태를 감시하기 위한 각 종 프로그램을 저장하고 그 저장한 프로그램을 수행하기 위한 씨피유와, 상기 씨피유의 제어에 따라 상대방 피엘씨 시스템과 통신을 하기 위한 통신모듈과, 각종 입력장치로 부터의 데이터를 입력받는 입력모듈과, 출력장치에 필요한 데이터를 출력하기 위한 출력모듈로 구성되어 있다.
이와같이 구성된 종래기술의 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
독립된 두 개의 피엘씨 시스템(10)(20)은 주 제어기와 보조 제어기로 역할을 한다.
가령 피엘씨 시스템(10)이 주 제어기로 동작하고 피엘씨 시스템(20)이 보조 제어기로 동작할 경우, 보조 제어기는 네트웍(NET)을 통하여 주기적으로 주 제어기의 상태를 감시하다가 상기 주 제어기의 이상이 발견되면, 주 제어기로의 역할을 담당하게 된다.
또한 보조 제어기는 주 제어기로의 전환에 대비하여 주 제어기의 제어동작이 1회 완료될 때마다 네트웍(NET)을 통하여 주 제어기로 부터 연산결과를 이전 받는다.
그리고, 보조 제어기는 주 제어기의 이상시 주 제어기의 역할을 대신하기 위하여 주 제어기의 운전상태의 감시 및 운전중 데이터의 동기를 수행한다.
이때 주 제어기는 내부에 저장하고 있는 운전, 제어프로그램을 수행하고, 그 프로그램을 수행하여 1회 제어동작이 완료되면 네트웍(NET)을 통하여 보조 제어기로 데이터를 이전하고, 주기적으로 보조 제어기의 상태를 감시한다.
상기 독립된 두 개의 피엘씨 시스템(10)(20)은 네트웍(NET)을 통하여 상호 감시를 하며, 제어단말장치(30)도 네트웍(NET)으로 연결되어 주 제어기로 동작하는 피엘씨 시스템(10) 또는 또다른 피엘씨 시스템(20)의 제어를 받아 동작한다.
이상에서와 같은 동작을 통하여 공장자동화 및 공정자동화를 구현한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 주 제어기와 보조 제어기는 네트웍(NET)을 통하여 일정 간격으로 서로의 상태를 체크하므로 고장발생과 고장검출간에 지연이 발생한다. 또한 운전, 제어프로그램 수행중에 주 제어기의 고장이 발생하면 보조 제어기는 마스터가 수행중 실패한 프로그램 블록을 이전에 넘겨받은 데이터를 가지고 처음부터 다시 수행하므로 연속운전에 지연이 발생하는 문제점이 있다.
또한 주제어기의 1회 제어동작 완료마다 네트웍을 통하여 데이터를 이전하여야 하므로 연속제어의 지연이 발생하며, 이전하는 데이터의 양을 최소화해야 하므로 제어프로그램에서의 데이터 사용에 제약이 따르는 문제점이 있고, 보조 제어기는 주 제어기의 일방적인 데이터의 이전에 의존하므로, 주 제어기의 데이터의 오류가 보조 제어기로 그대로 이어지는 문제점이 있다.
아울러 입출력의 고장시에는 이를 실시간으로 검출하거나 보정하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
상기에서와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 네트웍에 의한 이중화시 제어시간의 지연에 따른 문제점을 해결하기 위한 입출력 다중화 피엘씨 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 입출력의 이상에 대비하여 입력을 3중화하고, 출력을 2중화하여 입출력의 고장 및 오동작에 의한 잘못된 제어동작이 발생하지 않도록 한 입출력 다중화 피엘씨 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 입출력의 고장시 고장에 대한 즉각적인 대응 및 고장검출 시스템의 간편화에 적합하도록 한 입출력 다중화 피엘씨 시스템을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 이중화시스템 구성도.
도 2는 피엘씨 씨피유 모듈을 이중화한 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명 입출력 다중화 피엘씨 시스템의 제1실시예.
도 4는 도 3에서, 입력을 다중화한 중복 및 전환 입출력부의 입력구성도.
도 5는 다중화 입력에 대한 데이터 처리 흐름도.
도 6은 다중화 출력에 대한 데이터 처리 흐름도.
도 7a는 정상 입력신호에서의 정입력값 검출도.
도 7b는 입력필터에 따른 신호지연 발생시 정입력값 검출도.
도 7c는 입력신호의 온/오프 지연이 다른 신호 발생시 정입력값 검출도.
도 8a는 입력신호의 영구0 고장시 고장입력 검출도.
도 8b는 입력신호의 영구1 고장시 고장입력 검출도.
도 8c는 운전중 입력신호의 영구1 고장시 고장입력 검출도.
도 8d는 운전중 입력신호의 영구0 고장시 고장입력 검출도.
도 9는 도 3에서, 출력을 이중화한 중복 및 전환 입출력부의 출력 구성도.
도 10은 본 발명 입출력 다중화 피엘씨 시스템의 제2실시예.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 씨피유 이중화부 200 : 입출력 처리부
201 : 제1중복 입출력부 202 : 제2중복 입출력부
203 : 전환 입출력부 300 : 스위치
400 : 부하 CPU-A,CPU-B : 씨피유모듈
DIF : 이중화 인터페이스 모듈 I/F : 인터페이스 모듈
I/O : 입출력모듈 POWER : 전원모듈
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 피엘씨를 이중화하여 사용자 프로그램을 수행하여 시스템을 운전하기 위한 씨피유 이중화부와, 스위치를 통해 전달되는 입력을 3중화하여 받아들여 상기 씨피유 이중화부로 전송하여 처리하도록 함과 아울러 상기 씨피유 이중화부에서 처리된 데이터를 2중화하여 부하로 출력하는 입출력 처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 입출력 다중화 피엘씨 시스템에 대한 제1실시예로서, 이에 도시한 바와 같이, 피엘씨를 이중화하여 사용자 프로그램을 수행하여 시스템을 운전하기 위한 씨피유 이중화부(100)와, 스위치(300)를 통해 전달되는 입력을 3중화하여 받아들여 상기 씨피유 이중화부(100)로 전송하여 처리하도록 함과 아울러 상기 씨피유 이중화부(100)에서 처리된 데이터를 2중화하여 부하(400)로 출력하는 입출력 처리부(200)로 구성한다.
상기에서 입출력 처리부(200)는 스위치(300)로 부터 전송되는 입력을 받아 씨피유 이중화부(100)로 전달함과 아울러 상기 씨피유 이중화부(100)로 부터 전송되는 데이터를 부하(400)로 각각 출력하는 제1,제2중복 입출력부(201)(203)와, 상기 스위치(300)를 통해 전송되는 입력만을 받아 상기 씨피유 이중화부(100)로 전송하는 전환 입출력부(203)로 구성한다.
그리고, 상기 씨피유 이중화부(100)는, 도 2에 도시한 바와같이, 운전을 위한 제어 프로그램을 실행하기 위한 두 개의 씨피유모듈(CPU-A)(CPU-B)과, 상기 두 개의 씨피유모듈(CPU-A)(CPU-B) 사이에 위치하여 두 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)간에 데이터를 송수신할 수 있도록 한 이중화 인터페이스모듈(DIF)과, 상기 두 개의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)에 전원을 각각 공급하기 위한 전원모듈(POWER)과, 입출력데이터를 수신하고 송신하기 위한 입출력 인터페이스 모듈(I/F)로 구성한다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
기본적으로 주 프로세서인 피엘씨 씨피유를, 도 2에서와 같이, 두 개의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)로 이중화하고, 상기 이중화한 두 개의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B) 사이에 이중화 인터페이스 모듈(DIF)을 구비하여 서로 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.
그리고, 상기 두 개의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)에 전원을 각각 공급하기 위한 전원 모듈(POWER)과 입출력의 데이터를 수신 및 송신하기 위한 입출력 인터페이스 모듈(I/F)로 구성한다.
상기에서와 같이 이중화로 구성된 이중화부의 동작에 대하여 도 3에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
하나의 스위치(300)의 신호를 입출력 처리부(200)의 제1,제2중복 입출력부(201)(202)와 전환 입출력부(203)에서 그의 각기 다른 입력모듈로 읽어들인다.
이와같이 입력을 3중화하여 읽어들임으로서 각 입출력부의 전원차단, 각 입출력부의 연결 케이블 고장, 입력모듈의 고장, 입력 신호선의 단선등이 발생하여도, 3개중 나머지 2개의 입력을 이용하여 정상적인 입력신호의 상태를 읽어서 처리할 수 있다.
여기서, 각 입출력부(201,202,203)에서 입력모듈과 스위치(300)의 연결 구성을 도 4에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.
도 4에서, 제1,제2중복 입출력부(201,202)와 전환 입출력부(203)의 입력모듈들(400,404,406)은 스위치(402)를 통해 전원단(+24V)에 결선된 모듈들을 예시한 것으로, 상기 스위치(402)는 도 3의 스위치(300)라고 가정하면, 신호선(401,405,407)은 도 3의 입력신호 결선과 일치한다.
입력모듈들은 통상적으로 여러개의 입력을 읽을 수 있으며, 도 4에서는 %IX2.0.0부터 %IX2.0.15까지 16개의 입력을 받을 수 있도록 되어 있다.
상기에서 %IX2.0.0은 입력모듈의 단자위치를 표시하는 것으로, '%I'는 입력을, 'X'는 비트접점을, '2'는 증설되는 입출력부의 번호를, 다음'0'은 증설되는 입출력부내의 모듈의 위치를, 다음 '0'은 출력모듈내의 접점의 위치를 표시한다.
상기에서와 같이 입력을 3중화하여 받아들이는 씨피유 이중화부(100)의 동작에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면, 씨피유 이중화부(100)의 씨피유 모듈(CPU-A)은 인터페이스 모듈(I/F)을 통하여 제1중복 입출력부(201)와 전환 입출력부(203)로 부터 데이터를 읽어들인다.
이때 씨피유 이중화부(100)의 다른 씨피유 모듈(CPU-B)은 인터페이스 모듈(I/F)을 통하여 제2중복 입출력부(202)를 통하여 데이터를 읽어들인다.(S10)
상기 S10단계에서 데이터를 읽어들인 다음 씨피유 모듈들(CPU-A)(CPU-B)은 데이터 인터페이스 모듈(DIF)을 통하여 서로 데이터를 교환하여 서로 동일한 3개의 데이터를 공유하게 된다.(S11)
서로 다른 동일한 3개의 데이터를 공유한 씨피유 모듈들(CPU-A)(CPU-B)은 공유된 데이터를 가지고, 이전 스캔에서 3개의 입력중 값이 다른 하나가 있어서 '오입력 표시'가 있었다면 이번 스캔에서 읽은 데이터와 이전 스캔의 정입력값을 비교한다.
비교 결과, 오입력 표시가 되었던 입력의 데이터가 이전 스캔의 정입력값과 이번 스캔에서 얻은 3개의 입력값과 동일하면 단순한 시간지연으로 처리하여 해당접점의 '오입력 표시'를 해제하고, 이전 스캔의 정입력값과 이번 스캔에서 얻은 3개의 입력값중 오입력 표시가 되었던 입력의 데이터가 동일하지 않으면 계속해서 '오입력 표시'상태로 둔다.(S12)
상기 S12단계를 처리한 후 이번 스캔에서 얻은 3개의 입력값을 가지고 연산 데이터로 사용할 정입력값을 구한다.(S13)
상기에서 정입력값을 구하는 방법은 다수결에 따라서 구한다.
다음으로 3개의 입력중 고장접점이 있다면 그에 따라 정입력값을 보정한다.(S14)
이상에서와 같은 방법으로 구한 이번 스캔의 정입력값과 이전 스캔의 정입력값을 비교하여 정입력값이 변화되었는지를 체크한다.(S15)
체크한 결과, 정입력값이 변화되고 '오입력 표시'가 남아 있으면 정상적인 접점을 통하여 신호가 두 번 변화하는 동안 신호의 변화가 없었으므로, 즉 하나의 입력펄스 신호를 전혀 검지하지 못했으므로 고장으로 판단하고(S16), 다음으로 정입력값의 변화가 있고 새롭게 읽은 3개의 데이터중에서 다른 것이 있으면 새롭게 '오입력 표시'를 하고(S17), 없으면 입력데이터의 처리를 끝내고 상기 정입력값을 가지고 스캔 프로그램의 수행을 시작한다.(S18)
예를 들어, 도 4의 결선상태를 이용하여 살펴보면, 하나의 씨피유 모듈(CPU-A)은 %IX2.0.0(401)과 %IX1.0.0(407)의 데이터를 읽어서 저장하고, 다른 하나의 씨피유 모듈(CPU-B)는 %IX2.0.0(405)의 데이터를 읽어서 저장한다.
다음으로 씨피유 모듈(CPU-A)는 상대방 씨피유 모듈(CPU-B)로 부터 %IX2.0.0(405)의 데이터를 가져오고, 상기 씨피유 모듈(CPU-B)는 씨피유 모듈(CPU-A)로 부터 %IX2.0.0(401)과 %IX1.0.0(407)의 데이터를 가져와서 서로 동일한 3개의 데이터를 공유하게 된다.
상기 두 개의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)은 공유된 데이터를 가지고 상기 S12단계에서 S18단계를 수행한다.
상기에서와 같은 과정에 대하여 도 7에 도시한 정상적인 신호와 도 8에 도시한 고장신호에 대한 검증을 하면 다음과 같다.
도 7의 (a)에 도시한 바와같이, 도 4에서 결선된 3개의 신호(%IX2.0.0(401), %IX2.0.0(405), %IX1.0.0(407)가 입력이 되고, 씨피유가 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 704,705,706,...,712와 같다면, 첫 스캔(704)에서는 3개의 입력값이 모두 0이므로 정입력값은 0이 된다.
여기서, 이후에는 %IX2.0.0(401)은 %IX2.0.0(A)로 표시하고, %IX2.0.0(405)는 %IX2.0.0(B)로 표시한다.
스캔2(705)에서 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 바뀐다.
스캔3에서 스캔7까지는 3개의 입력이 1로 변화가 없으므로, 정입력값은 1로 유지된다.
스캔8에서 3개의 입력이 0이 되었으므로, 정입력값은 다시 0이 된다.
스캔9에서는 3개의 입력이 0으로 변화가 없으므로, 정입력값은 0으로 유지된다.
그리고, 도 7의 (b)에서와 같이, 3개의 신호(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)가 필터의 지연등으로 시간차를 갖고 입력이 되고, 씨피유가 연산 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 724,725,726,...,732와 같다면, 첫 스캔(724)에서는 3개의 입력값이 모두 0이므로, 정입력값은 0이 된다.
스캔2(725)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력값은 0으로 유지된다.
스캔3(726)에서는 두 개의입력((%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
도면에서 '오입력' 표시는 "0"으로 표시한다.
스캔4(727)에서는 3개의 입력이 1이므로 정입력값은 1로 유지되며, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)가 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
도면에서 오입력의 해제는 "X"로 표시한다.
스캔5,6에서는 신호의 변화가 없으므로 정입력값은 1로 유지되고, 스캔7에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되며, 스캔8(731)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 0이므로 정입력값이 0으로 바뀌고, 이때 1로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔9에서는 '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)이 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 0의 값에 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
도 7의 (c)에서는 3개의 신호가 필터 등의 영향으로 온/오프의 지연이 달라서 시간차를 갖고 입력이 되고, 신호의 폭이 다르며 씨피유가 연산 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 744,745,746,...,752와 같다면, 첫 스캔(744)에서는 3개의 입력값이 모두 0이므로 정입력값은 0이 되고, 스캔2(745)에서는 두 개의 입력이 0이므로 정입력값은 0으로 유지되며, 스캔3(746)에서는 두 개의 입력이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)는 '오입력'으로 표시된다.
스캔4(747)에서는 3개의 입력이 1이므로 정입력값은 1로 유지되며, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)이 이전 스캔에서 변화된 정입력값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
스캔5,6에서는 신호의 변화가 없고, 스캔7에서는 2개의 입력이 0이므로 정입력값은 0으로 바뀌고, 이때 1로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 '오입력'으로 표시된다.
스캔8에서는 '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)이 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 0의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
도 8의 (a)에서는 3개의 입력중 하나(%IX1.0.0)가 영구0의 고장상태이고, 나머지 2개의 입력신호(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))가 입력되고, 씨피유가 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 804,805,806,...,812와 같다면, 첫 스캔(804)에서는 3개의 입력값이 모두 0이므로 정입력값은 0이되고, 스캔2(805)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력값은 0으로 유지되며, 스캔3(806)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)는 '오입력'으로 표시된다.
상기에서 영구라는 것은 기계적으로 고장이 나서 복귀가 불가능한 고장으로, 0은 고장시의 데이터 상태를 말한다.
스캔4,5,6에서는 입력값의 변화가 없으므로 정입력값은 1로 유지되고, 고장표시가 된 입력(%IX1.0.0)이 이전 정입력의 값인 1을 따라오지 못했으므로 '오입력표시' 상태가 남아 있는다.
스캔7(810)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력값은 0으로 바뀌고, 이때 1로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 새롭게 '오입력'으로 표시되며, %IX1.0.0(%IX1.0.0)는 스캔7에서도 이전스캔의 정입력값인 1을 따라가지 못했으므로 '오입력 표시'가 남아있고 이때 정입력값의 변화가 발생하였으므로 고장으로 처리한다.
도면에서는 고장처리를 F로 표시한다.
스캔9(812)에서는 '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX2.0.0(B))이 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 0의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
입력(%IX1.0.0)의 '고장표시'는 계속 유지된다.
이후 과정에서의 정입력값은 고장난 입력을 제외한 2개의 신호(%IX2.0.0(A), %IX2.0.0(B))가 둘 중의 하나라도 0이면, 정출력값은 0이 되게 하여 안전성을 높였다.
도 8의 (b)에서 3개의 입력중 하나(%IX1.0.0)가 영구1의 고장상태이고, 나머지 2개의 입력신호(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))가 입력되고, 씨피유가 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 824,825,826,..,832와 같다면, 첫 스캔(824)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A), %IX2.O.O(B))가 0이므로 정입력값은 0이되고, 스캔2(825)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 '오입력'으로 표시된다.
스캔3(826)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되고, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX2.0.0(B))은 이전 스캔에서의 정입력값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
스캔4(827)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1이 유지되고, 스캔5(828)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 0이므로 정입력값은 0으로 바뀌고, 1로 남아있는 (%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔6(829)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 이때 0으로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 새롭게 '오입력'으로 표시되며, 입력(%IX1.0.0)은 스캔6에서 이전스캔의 정입력값인 0을 따라가지 못했으므로 '오입력 표시'가 남아있고 이때 정입력값의 변화가 발생하였으므로 고장으로 처리한다.
스캔7(830)에서는 '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX2.0.0(B))이 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
입력(%IX1.0.0)의 '고장표시'는 계속 유지된다.
스캔8(831)에서의 정입력값은 고장난 입력을 제외한 2개의 신호(%IX2.0.0(A), %IX2.0.0(B))가 둘 중의 하나라도 0이면, 정출력값은 0이 되게하여 안전성을 높였다.
일단 하나가 고장난 상태에서는 정입력값의 변화가 있어도 오입력 검출은 하지 않는다.
도 8의 (c)에서 3개의 입력중 하나(%IX1.0.0)가 동작중 영구1의 고장상태가 되고, 나머지 2개의 입력신호(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))가 입력되고, 씨피유가 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 844,845,846,....,852와 같다면, 첫 스캔(844)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력값은 0이 되고, 스캔2(845)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔3(846)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되고, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)는 이전 스캔에서 변화된 정입력값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
스캔4(847)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되고, 스캔5(848)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1이 유지되며, 스캔6(849)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A), %IX2.0.0(B))이 0이므로 정입력값은 0으로 바뀌고, 1으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔7(850)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 1이므로 정입력값은 0으로 유지되고, 이때 1로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력 표시'가 유지되며, 스캔8(851)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1이되고 0으로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 '오입력'으로 표시가 되며, 입력(%IX1.0.0)은 스캔8에서도 이전스캔의 정입력값인 0을 따라가지 못했으므로 '오입력 표시'가 남아있고 이때 정입력값의 변화가 발생하였으므로 고장으로 처리한다.
스캔9에서는 '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX2.0.0(B))이 이전 스캔에서 변화된 정입력값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
입력(%IX1.0.0)의 '고장표시'는 계속 유지된다.
도 8의 (d)에서 3개 입력중 하나(%IX2.0.0(B))가 동작중 영구0의 고장상태가 되고, 나머지 2개의 입력신호(%IX2.0.0(B), %IX1.0.0)가 입력되고, 씨피유가 1회의 연산을 끝내고 입력을 갱신하는 간격이 864,865,866,...,872와 같다면, 첫 스캔(864)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력값은 0이 되고, 스캔2(865)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 1이므로 정입력값은 1로 바뀌고, 0으로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔3((866)에서는 %IX2.0.0(B)의 입력이 끊어진 상태에서 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되고, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)은 이전 스캔에서 변화된 값, 즉 1의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
스캔4(867)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1로 유지되고, 스캔5(868)에서는 두 개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B))이 0이므로 정입력(863)은 0으로 바뀌고 1로 남아있는 입력(%IX1.0.0)은 '오입력'으로 표시된다.
스캔6(869)에서는 3개의 입력(%IX2.0.0(A),%IX2.0.0(B),%IX1.0.0)이 0이므로 정입력(863)은 0이 유지되며, '오입력'으로 표시되었던 입력(%IX1.0.0)은 이전 스캔에서 변화된 정입력값, 즉 0의 값을 따라서 변했으므로 '오입력 표시'를 해제한다.
스캔7(870)에서는 0이 유지되고, 스캔8(871)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A), %IX1.0.0)이 1이므로 정입력값은 1이 되고 0으로 남아있는 입력(%IX2.0.0(B))은 '오입력'으로 표시가 되며, 스캔9(872)에서는 2개의 입력(%IX2.0.0(A), %IX2.0.0(B))이 0이므로 정입력값은 0이 되고, 입력(%IX2.0.0(B))은 스캔9에서도 이전 스캔의 정입력값인 1을 따라가지 못했으므로 '오입력 표시'가 남아있고 이때 정입력값의 변화가 발생하였으므로 고장으로 처리한다.
위에서 보듯이 중도에 고장나는 입력에 의해서 정입력값에 오입력이 발생하지 않으며, 고장검출 시점부터는 안전을 위하여 남은 2개의 신호가 1일 때만 정입력값이 1이 된다.
도 3의 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)이 입력 데이터의 처리를 통해 구한 정입력값을 가지고 스캔 프로그램의 수행을 행하고 마지막 스캔 프로그램을 종료하면, 도 6에서와 같은 출력데이터 처리를 행한다.
즉, 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)은 각각 스캔 프로그램을 거쳐 얻은 출력데이터를 이중화 인터페이스 모듈(DIF)을 통해 데이터 교환 후 상호 비교하여 일치여부를 확인한다.
비교 결과, 일치하면 상관없지만 일치하지 않는 경우 연산상의 오류를 찾는데, 그 오류 원인이 발견되지 않으면 상기 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)중 주 제어기로 동작하는 씨피유 모듈의 출력데이터를 취한다.(S20)
상기 S20단계에서와 같이 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)의 출력데이터 값을 일치시킨 다음 상기 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)은 입출력모듈(I/O)중 출력모듈의 출력값을 입력모듈을 통하여 읽어서 씨피유 모듈의 '이전출력보관' 메모리에 저장되어 있는 이전 출력데이터를 입력모듈로 읽어서 정해진 지연시간까지 출력값이 피드백되지 않으면 고장으로 검출한다.(S21)
이렇게 고장이 검출되면, 고장부의 출력전원을 차단하고 고장표시를 한다.(S22)
그리고 고장검출이 없으면 S20단계에서 일치한 데이터값을 씨피유 모듈(CPU-A)(CPU-B)은 각각 제1,제2중복 입출력부(201)(202)의 출력모듈을 통하여 부하(400)로 출력하여 그 부하(400)를 구동한다.(S23)
이렇게 부하(400)를 구동하고, 다음의 고장체크를 위하여 현재의 출력데이터값을 씨피유 모듈의 '이전출력보관' 메모리에 저장한다.(S24)
이상에서와 같은 처리가 끝나면 다음 처리를 위하여 스캔END 처리로 진입한다.(S25)
상기에서와 같이 부하를 출력이중화하여 구동하는 방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 9의 부하(909)를 도 3의 부하(400)로 가정하고 부하의 구동에 대하여 설명한다.
부하(909)는 제1중복 입출력부(900)과 제2중복 입출력부(930)에 장착되어 있는 출력모듈(906,936)의 출력접점 %QX2.4.0(907)과 %QX2.4.0(937)에 의해 구동되며, 하나의 출력접점이 오프되어도 나머지 하나에 의해서 정상구동된다.
반대로 온상태에서 오프상태로 출력상태를 바꿀 때, 고장에 의해서 오프상태로 복귀하지 못하는 경우는 피드백입력 %IX2.5.0(913)과 %IX2.5.0(942)에 의해서 검출되며, 고장출력의 전원을 해당 베이스의 출력접점 %QX2.2.0(902) 또는 %QX2.1.1(932)로 차단함에 의해서 오출력을 막아준다.
이때 오프된 접점에 의하여 전류의 누전을 막기위하여 외부에 다이오드(908,937)를 달아준다.
여기서 %QX2.2.0(902) 또는 %QX2.2.1(932)의 접점번호가 다른 것은 고장시 고장부위의 전원을 차단하는 경우 서로 다른값을 갖을 수 있으며, 이때 두 개의 씨피유 모듈이 동일한 값을 갖게하기 위한 것이다.
전원 차단을 위한 출력들(902,932)에 의한 출력모듈에의 전원공급 상태는 전환 입출력부(400)의 입력들(922,923)로 모니터한다.
이들 입력은 제1중복 입출력부(201)와 제2중복 입출력부(202)에 분산 설치할 수도 있다.
주 부하전원의 고장을 대비하여 도 9에서와 같이 2개의 전원(905,935)을 설치할 수 있다.
그리고, 도 10은 상기에서 예로 설명한 것과 입출력 모듈의 구성이 일치하도록 배치한 구성 예이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 병렬버스를 이용하여 입출력을 다중화함으로써 제어의 지연을 최소화하고, 입출력모듈의 고장 검출이 빠르고 정확하며, 제어중 오입출력에 의한 오동작을 방지하는데 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 운전을 위한 제어 프로그램을 실행하기 위한 씨피유모듈(CPU-A)(CPU-B)과, 상기 두 씨피유모듈(CPU-A)(CPU-B)에 전원을 공급하기 위한 전원모듈(POWER)과, 상기 두 씨피유모듈(CPU-A)(CPU-B)가 데이터를 교환하고, 동작을 서로 감시하기 위하여 두 씨피유모듈 사이에 설치한 이중화 인터페이스 모듈(DIF)과, 데이터의 입출력을 제어하는 입출력 인터페이스 모듈(I/F)로 이루어져 운전동작 및 입출력의 고장감시 및 제어동작을 행하는 씨피유 이중화부(100)와; 입력을 전송하여 주기 위한 스위치(300)와, 입력되는 제어에 따라 구동하는 부하(400)와; 상기 스위치(300)를 통한 입력을 상기 씨피유 이중화부(100)로 전송하고, 이 씨피유 이중화부(100)로 부터의 데이터를 부하(400)로 전달해주는 제1,제2중복 입출력부(201)(202)와, 상기 스위치(300)를 통해 전송되는 입력만을 받아 상기 씨피유 이중화부(100)로 전송하는 전환 입출력부(203)로 이루어져 상기 씨피유 이중화부(100)와 부하(400)간의 데이터 송수신을 담당하는 입출력 처리부(200)를 포함한 것을 특징으로 하는 입출력 다중화 피엘씨 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 입출력 처리부(200)는 스위치(300)를 통해 전달되는 입력을 3중화하여 받아들이도록 구성된 것을 특징으로 하는 입출력 다중화 피엘씨 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 입출력 처리부(200)는 부하 구동시 출력을 2중화하여 구동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입출력 다중화 피엘씨 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 제1,제2중복 입출력부는 입력데이터를 수신하고 출력데이터를 송신하기 위한 입출력모듈(I/O)과, 씨피유 이중화부와 입출력 처리부의 데이터의 송수신을 하는 인터페이스 모듈(I/F)과, 상기 각 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원모듈(POWER)로 구성된 것을 특징으로 하는 입출력 다중화 피엘씨 시스템.
  5. 제5항에 있어서, 입출력모듈(I/O)은 복수개의 입력을 읽어들일 수 있고, 복수개의 출력을 내보낼 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 입출력 다중화 피엘씨 시스템.
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