KR100250888B1 - Network detection device of distributed control system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네트워크 전송 선로 상에 뿌려지는 부가적인 테스트 프레임의 발생 빈도를 줄임으로써 네트워크 운영을 안정화시킬 수 있도록 한 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a network inspection apparatus of a distributed control system, and more particularly, to a network inspection apparatus of a distributed control system capable of stabilizing network operation by reducing an occurrence frequency of additional test frames scattered on a network transmission line. It is about.
일반적으로 반송파 검지 다중 접근(Carrier Sensitive Multiple Access;이하, CSMA라 한다) 또는 충돌 검출 기능(Collision Detection;이하, CD라 한다) 네트워크 프로토콜(Protocol;통신망을 이용할 때에 필요한 통신망과 단말 사이의 약속 전반을 가리키는 통신 규약)을 사용하는 실시간 분산 제어 시스템에서는 네트워크 상의 장애를 실시간적으로 감시하기 위한 방안이 필요한 바, 전술한 바와 같이 일반적으로 널리 사용되는 CSMA/CD 방식의 이더넷(Ethernet)의 경우에는 토큰(Token;송신 허가증)을 전송하지 않고 필요한 경우에만 통신 데이터가 네트워크 선로 상에 흐르기 때문에 송수신이 발생하지 않는 경우에는 네트워크의 상태 점검을 하지 않는다. 따라서, CSMA/CD 방식의 프로토콜 구조에서 네트워크 상태를 점검하기 위해 네트워크로 데이터 송수신시 네트워크 인터페이스 장치가 세팅해 주는 장치의 상태 플래그를 참조하여 점검하거나, 네트워크 선로 상으로 테스트 프레임을 전송하고 그에 대한 응답을 이용하여 네트워크의 상태를 진단하게 된다. 보통의 경우 테스트 프레임을 송신할 때 네트워크 장치의 상태 플래그 레지스터에 기록되는 값으로는 정확한 네트워크의 상태가 점검되지 않기 때문에 네트워크 상에 뿌려진 테스트 프레임이 자기한테 되돌아오게 해서 자신의 네트워크 상태를 점검하게 된다. 따라서, 테스트를 위해 부가적으로 특별한 구조의 테스트 프레임을 만들어 전송해야 될 필요성이 생기게 된다.In general, Carrier Sensitive Multiple Access (hereinafter referred to as CSMA) or Collision Detection (hereinafter referred to as CD) Network Protocol (Protocol) In the real-time distributed control system using a communication protocol (pointing communication protocol), a method for real-time monitoring of a fault on a network is needed. As described above, in the case of the commonly used CSMA / CD type Ethernet, a token ( Since the communication data flows on the network line only when it is necessary without transmitting a token, it does not check the status of the network when no transmission or reception occurs. Therefore, in the CSMA / CD protocol structure, check the status flag of the device set by the network interface device when sending and receiving data to the network to check the network status, or send a test frame on the network line and respond to it. Diagnose the state of the network using. In general, when the test frame is transmitted, the value recorded in the status flag register of the network device does not check the exact network state. Therefore, the test frame scattered on the network is returned to the user to check the state of the network. . Thus, there is a need to additionally create and transmit a test frame of a special structure for testing.
도 1은 종래의 네트워크의 상태를 점검하기 위한 장치의 시스템 블록도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 종래에는 각 응용 태스크(1)에서 요구하는 일반적인 통신은 통신 처리기(2)에 의해 처리되었으며, 네트워크의 상태를 점검하기 위해 별도의 네트워크 에러 감지기(3)가 부가적인 통신 기능을 수행한다. 시스템에서 요구하는 일반적인 통신과 네트워크 상태 감시를 위한 통신은 통신 채널 관리기(4)에 의해 통신 채널이 구분된다. 또한, 상기에서 설명한 바와 같은 방법으로 내트워크 상태를 감시하기 위해서 네트워크 에러 감지기(3)는 주기적으로 네트워크 선로 상에 테스트 통신 프레임을 내보내고, 송수신 시에 네트워크 장치(5)에서 올려주는 네트워크 상태 플래그 레지스터의 내용을 확인하거나 테스트 프레임에 대한 응답을 점검함으로써 네트워크의 상태를 감시한다. 네트워크 에러 감지기(3)가 네크워크 상의 에러를 감지하게 되면 시스템 감시 태스크(6)에 알려 적절히 조치되게 한다. 이때 시스템이 실시간 데이터 처리를 요구하게 되면 그에 따라 네트워크의 에러 상태도 즉각 점검하여 네트워크 이상시 신속한 조치를 취해야 하기 때문에 네트워크의 상태 점검은 빠르게 진행되어야 한다. 네트워크 상의 장애를 보다 빠르게 감지하기 위해서는 테스트 통신 프레임을 내보내는 주기를 더욱 짧게 하여야 하는데, 테스트 주기를 짧게 하면 할수록 네트워크 상의 시간당 통신 부하는 많아지게 된다. 따라서, 시스템의 전체적인 통신 부하는 데이터 통신을 위해 필요한 전체 통신량에 네트워크 체크를 위한 통신량이 더해짐으로 인하여 네트워크 선로 상에 뿌려지는 데이터 프레임의 빈도가 높아지기 때문에 장치 자체에서 충돌에 의한 재시도가 발생할 가능성이 높아져 전송 속도에 영향을 미치게 되어 전체적인 네터워크 운용에 영향을 주게 되는 문제점이 발생한다.1 is a system block diagram of an apparatus for checking the state of a conventional network. As shown in this figure, conventional communication required by each application task 1 has been handled by the
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 네트워크 상의 장애를 신속히 감지하면서 네트워크 전송 선로 상에 뿌려지는 부가적인 테스트 프레임의 발생 빈도를 줄임으로써 네트워크 부하 증가를 해소하고 네트워크 운영을 안정화시킬 수 있도록 한 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and can reduce network load increase and stabilize network operation by reducing the occurrence frequency of additional test frames scattered on a network transmission line while quickly detecting a failure on a network. The purpose is to provide a network inspection apparatus of a distributed control system.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치는 시스템에 존재하는 여러 개의 응용 프로그램으로부터 전송 받은 일반적인 통신 데이터를 전송하며 네트워크 상태를 점검하기 위해 주기적으로 모든 국에 상기 데이터를 보낼 경우 데이터 프레임을 테스트 프레임용으로 보내며 상기 테스트 프레임을 전송하면 테스트 전송 상태 변수를 세팅시키는 데이터 프레임 전송부; 상기 테스트 전송 상태 변수를 점검하여 일정 시간 동안 네트워크에 상기 테스트 프레임이 전송되지 않았을 경우 상기 테스트 프레임을 만들어 보내는 테스트 프레임 전송부; 상기 각 응용 프로그램당 하나의 논리적인 전송 채널을 할당하기 위한 전송 채널 관리부; 네트워크 장치 구동부로부터 상기 데이터 프레임이 수신되면 상기 데이터 프레임의 수신 상태를 점검하고 데이터 수신 상태 변수를 세팅시키는 수신 처리부; 일정 시간 주기로 상기 데이터 수신 상태 변수를 검사하여 상기 네트워크 선로상의 데이터 프레임 수신 상태를 점검하는 네트워크 상태 감시부; 수신된 데이터가 상기 응용 프로그램 중 어느 곳으로 전해져야 하는 지를 결정하기 위한 논리적인 채널을 찾아주기 위한 수신 채널 관리부; 및 상기 데이터 프레임 수신 상태에 의거하여 해당 네트워크에 에러가 발생했을 경우 이를 외부로 알려주는 네트워크 관리부를 구비하여 이루어진다.The network inspection apparatus of the distributed control system of the present invention for achieving the above object transmits general communication data received from several application programs present in the system and periodically sends the data to all stations to check the network status. A data frame transmitter for transmitting a data frame for a test frame and setting a test transmission state variable when the test frame is transmitted; A test frame transmission unit which checks the test transmission state variable and generates the test frame when the test frame is not transmitted to the network for a predetermined time; A transport channel manager for allocating one logical transport channel for each application program; A reception processor for checking a reception state of the data frame and setting a data reception state variable when the data frame is received from a network device driver; A network state monitoring unit inspecting the data frame reception state on the network line by inspecting the data reception state variable at a predetermined time period; A receiving channel manager for finding a logical channel for determining which of the application programs the received data should be transmitted to; And a network management unit notifying the outside of an error in the corresponding network based on the data frame reception state.
도 1은 종래의 네트워크의 상태를 점검하기 위한 장치의 시스템 블록도,1 is a system block diagram of an apparatus for checking the state of a conventional network;
도 2는 본 발명의 네트워크 점검 장치가 구비되는 실시간 분산 제어 시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 나타낸 도,2 is a diagram schematically showing a network configuration of a real-time distributed control system equipped with a network checking apparatus of the present invention;
도 3은 본 발명의 네트워크 점검 장치를 나타내는 시스템 블록도이다.3 is a system block diagram showing a network checking apparatus of the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
1. 응용 태스크, 2. 통신 처리기,1. application tasks, 2. communication handlers,
3. 네트워크 에러 감지기, 4. 통신 채널 관리기,3. network error detector, 4. communication channel manager,
5. 네트워크 장치, 6. 시스템 감시 태스크,5. network devices, 6. system monitoring tasks,
10. 처리 데이터 관리국, 20a, 20b, …, 20n. 제어국,10. Processing data control station, 20a, 20b,... , 20n. Control Station,
30. 응용 프로그램, 35. 네트워크 관리부,30. Application, 35. Network Administration Department,
40. 수신 채널 관리부, 45. 네트워크 상태 감시부,40. receiving channel manager, 45. network status monitor,
50. 데이터 프레임 전송부, 55. 테스트 프레임 전송부,50. data frame transmitter, 55. test frame transmitter,
60. 전송 채널 관리부, 65. 수신 처리부,60. transmission channel manager, 65. reception processor,
70. 네트워크 장치 구동부, 75. 네트워크 장치70. Network device driver, 75. Network device
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a network inspection apparatus of a distributed control system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 네트워크 점검 장치가 구비되는 실시간 분산 제어 시스템의 네트워크 구성을 개략적으로 나타낸 도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 본 발명이 적용되는 분산 제어 시스템은 다수의 제어국(20a, 20b, …, 20n)을 하나의 처리 데이터 관리국(처리 데이터 관리국이 이중화되어 있을 경우에는 2개)(10)에 네트워크로 연결하여 운영하였다. 전술한 처리 데이터 관리국(10)은 제어국(20a, 20b, …, 20n)들에게서 실시간 데이터를 수집하여 감시하거나 제어 명령을 전송하며 제어국(20a, 20b, …, 20n)은 해당 국에서 발생한 알람을 처리 데이터 관리국(10)으로 올려 보내고 각각의 제어국(20a, 20b, …, 20n)간에서도 제어 데이터 교환을 위한 통신을 수행하게 된다. 이때 네트워크의 물리적인 프로토콜로 CSMA/CD 방식을 사용하는데 이 방식은 전송을 필요로 할 때마다 네트워크 선로 상으로 데이터를 내보내고 충돌 상태를 체크하여 만일 네트워크 상에서 충돌이 발생했으면 어느 정도 기다린 후에 다시 전송하는 구조로 되어 있다.2 is a diagram schematically illustrating a network configuration of a real-time distributed control system equipped with a network checking apparatus of the present invention. As shown in this figure, in the distributed control system to which the present invention is applied, a plurality of
도 3은 본 발명의 네트워크 점검 장치를 나타내는 시스템 블록도이다. 본 발명의 네트워크 점검 장치는 처리 데이터 관리국(10)과 제어국(20a, 20b, …, 20n)의 모든 국마다 존재하며 네트워크 인터페이스 장치를 통해 데이터를 내보내고 수신하며 네트워크의 전송 상태를 점검하게 된다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 네트워크 점검 장치는 네트워크를 사용하는 프로그램으로써 실시간 분산 제어 시스템의 여러 응용 프로그램 중의 하나인 응용 프로그램(30), 네트워크의 상태를 관리하는 것으로 해당 네트워크에 에러가 발생했을 경우 알람 처리기 등을 통해 외부로 알려주는 등의 역할을 하는 네트워크 관리부(35), 수신된 데이터가 시스템에 존재하는 여러 개의 응용 프로그램(30) 중 어느 곳으로 전해주어야 할지를 결정하기 위한 논리적인 채널을 찾아주기 위한 수신 채널 관리부(40), 네트워크 선로상의 데이터 프레임 수신 상태를 점검하는 것으로 일정 시간 주기로 데이터 수신 상태 플래그를 검사하여 네트워크 선로 상으로 프레임이 수신되었는 지를 검사하는 네트워크 상태 감시부(45), 일반적인 통신 데이터를 전송하는 것으로 네트워크 상태를 점검하기 위해 주기적으로 모든 국에 데이터를 보낼 경우에는 데이터 프레임을 테스트 프레임 용도로 보내며 테스트 전송 플래그를 세팅하여 테스트 프레임이 전송되었다는 것을 표시하는 데이터 프레임 전송부(50), 네트워크의 상태를 점검하기 위해 주기적으로 테스트 프레임을 만들어 보내는 것으로 테스트 전송 플래그를 점검하여 만일 일정 시간동안 네트워크에 테스트 프레임이 전송되지 않았을 경우 테스트 프레임을 만들어 보내는 테스트 프레임 전송부(55), 각 응용 프로그램당 하나의 논리적인 전송 채널을 할당하기 위한 전송 채널 관리부(60), 네트워크 장치 구동부(70)로부터 프레임을 수신하는 것으로 프레임을 수신하면 프레임의 수신 상태를 체크하고 수신 상태 플래그를 세팅하여 프레임이 수신되었음을 알리는 수신 처리부(65), 네트워크 전송 장치(75)의 구동을 제어하는 네트워크 장치 구동부(70) 및 네트워크 장치(75)로 이루어진다.3 is a system block diagram showing a network checking apparatus of the present invention. The network checking apparatus of the present invention exists in every station of the processing
전술한 바 있는 테스트 전송 플래그는 테스트 프레임이 전송되었는 지의 여부를 점검하는 상태 변수로써 데이터 프레임 전송부(50)에 의해 테스트 프레임을 포함한 데이터 프레임을 전송하였을 경우 세팅되며 테스트 프레임 전송부(55)에서 주기적으로 점검되고 제거되며, 데이터 수신 상태 플래그는 네트워크를 통해 데이터가 수신되었는 지의 여부를 나타내는 상태 변수로써 수신 처리부(65)에서 프레임을 수신하게 되면 세팅된다.The test transmission flag as described above is a state variable for checking whether a test frame has been transmitted or not, and is set when the data frame including the test frame is transmitted by the data
이하에서는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치의 동작 과정 및 작용 효과에 대해서 설명한다.Hereinafter, an operation process and an effect of the network checking apparatus of the distributed control system according to the preferred embodiment of the present invention will be described.
네트워크 상태 점검을 위한 테스트 프레임으로 인한 네트워크 상의 부하를 줄이기 위해 데이터 프레임 전송부(50)에서 일반적인 데이터 프레임을 테스트 프레임 용도로 같이 보낸다. 이 테스트 프레임은 네트워크를 통해 데이터가 에러 없이 프레임이 수신되었는 지만 점검하기 때문에 일반 데이터 프레임을 네트워크 테스트 프레임으로 사용할 수 있다. 때문에 테스트 프레임을 전송한 후 그에 대한 응답을 되돌려 받아 상태를 점검하기 위해 특별한 구조의 테스트 프레임이 필요했던 기존의 방식에 비해 타국에서 보내온 테스트 프레임으로 네트워크 상태를 점검하기 때문에 타국에서 전송한 일반 데이터 프레임을 테스트 프레임으로 함께 사용함으로 내트워크 상의 부하를 줄일 수 있다. 이때 만일 국이 네트워크에 물려 있지 않거나 모든 타국의 네트워크 상태가 불능이면 자기 네트워크 상태가 무조건 불능 상태로 점검될 수 있다.In order to reduce the load on the network due to the test frame for checking the network status, the
각 국에서 한 번에 여러 국으로 데이터를 보내야 할 필요가 있는 경우에 동보통신(同報通信)으로 데이터 프레임을 전송하여 다른 모든 국에서 수신하게 하고, 동보통신을 받은 수신국은 수신 처리부(65)에서 자기가 원하는 데이터 프레임이면 처리하고 원하지 않는 프레임이면 네트워크 수신 상태만 체크하고 버리게 된다. 데이터 프레임 전송부(50)에서 동보통신으로 데이터 프레임을 송신하면 테스트 프레임을 같이 전송한 것으로 간주하고 테스트 전송 플래그를 1로 세팅한다. 그리고 테스트 프레임 전송부(55)에서는 일정 시간 주기로 테스트 전송 플래그를 점검하여 만일 세팅되어 있지 않으면 테스트 프레임을 만들어 전송하고, 세팅되어 있으면 일정 시간내에 테스트 프레임이 전송된 것으로 판단하여 테스트 프레임을 별도로 만들어 전송하지 않는다. 따라서 일정 시간내(테스트 프레임 최대 전송 간격)에 데이터 프레임 전송부(50)나 테스트 프레임 전송부(55)를 통해 네트워크 상태 감시를 위한 점검 프레임이 전송되게 된다. 테스트 프레임이 전송되었는 지를 점검해야 되는 주기는 스시템이 요구하는 네트워크 상태 감지 한계 시간에 따른다.When each station needs to send data to several stations at once, it transmits the data frame by broadcast communication so that it can be received by all other stations, and the receiving station receives the broadcast processing unit (65). ), It processes the data frame it wants and checks and discards the network reception status if it does not. When the data frame is transmitted from the
타국에서 보내온 데이터 프레임이 수신되면, 수신 처리부(65)에서 수신된 프레임의 수신 상태 부분을 참조하여 네트워크의 장애 상태를 판단하거나, 네트워크 상태 감시부(45)에서 프레임 수신 상태를 감시하여 일정 시간 동안 프레임이 수신되지 않으면 네트워크에 이상이 있다고 판단한다. 수신 처리부(65)는 데이터 프레임이 수신될 때마다 수신이 되었다는 수신 상태 플래그를 세팅하며 네트워크 상태 감시부(45)에서 일정 시간 주기로 수신 상태 플래그를 점검하여 수신 상태 플래그가 세팅되어 있고 네트워크 수신 상태가 정상이라고 판단되면 수신 상태 플래그를 소거한다.When a data frame sent from another station is received, the
만일 수신 상태 플래그가 세팅되어 있지 않으면 일정 시간 동안에 수신된 프레임이 없는 것이므로 네트워크 상에 이상이 있는 것으로 판단한다. 프레임의 수신 여부를 점검하는 주기는 프레임의 최대 전송 간격에 따른다.If the reception status flag is not set, it is determined that there is an error on the network because there is no frame received for a predetermined time. The period for checking whether a frame is received depends on the maximum transmission interval of the frame.
본 발명의 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The network inspection apparatus and method of the distributed control system of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 분산 제어 시스템의 네트워크 점검 장치에 따르면, 네트워크 상태 점검을 위한 테스트 프레임을 일반적인 데이터 프레임과 함께 사용하여 네트워크 전송 선로 상에 뿌려지는 부가적인 테스트 프레임의 발생 빈도를 줄임으로써 네트워크 부하 증가를 해소하고 네트워크 운영을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.According to the network inspection apparatus of the distributed control system of the present invention as described above, by using the test frame for the network status check with a common data frame, by reducing the frequency of the occurrence of additional test frames scattered on the network transmission line It can reduce the network load and stabilize the network operation.
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