상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같이 이루어진다.
병렬의 솔레노이드 밸브 제어신호를 생성하여 출력하는 주제어수단;
상기 주제어수단으로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 전송하고, 전송되어 입력되는 직렬의 상태신호를 병렬신호로 변환하여 상기 주제어수단으로 출력하는 제1통신수단;
상기 제1통신수단으로부터 전송되어 입력되는 제어신호를 전송 노이즈 성분을 제거하여 출력하고, 입력되는 상태신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 상기 제1통신수단으로 전송하는 제2통신수단;
직렬로 입력되는 제어신호를 병렬의 솔레노이드 밸브 구동신호로 변환하여 해당하는 솔레노이드 밸브를 구동시키고, 해당 솔레노이드 밸브의 구동에 따른 병렬의 감지신호를 입력받아 직렬의 상태신호로 변환하여 출력하는 구동수단;
상기 제2통신수단으로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 해당하는 지역의 제어신호를 추출하여 상기 구동수단으로 출력하고, 상기 구동수단으로부터 출력되는 상태신호를 입력받아 상기 제1통신수단으로 전달하는 지역제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2 내지 도 6에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 의한 디지털 직렬제어 공압 솔레노이드 밸브 제어시스템의 구성은 다음과 같이 이루어진다.
병렬의 솔레노이드 밸브 제어신호를 생성하여 출력하는 주제어부(100);
상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 전송하고, 전송되어 입력되는 직렬의 상태신호를 병렬신호로 변환하여 상기 주제어부(100)로 출력하는 제1통신 인터페이스(interface, 200);
상기 제1통신 인터페이스(200)로부터 전송되어 입력되는 제어신호를 전송 노이즈 성분을 제거하여 출력하고, 입력되는 상태신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 상기 제1통신부(200)로 전송하는 제2통신 인터페이스(300);
직렬로 입력되는 제어신호를 병렬의 솔레노이드 밸브 구동신호로 변환하여 솔레노이드 밸브부(600) 중에서 해당하는 솔레노이드 밸브를 구동시키고, 해당 솔레노이드 밸브의 구동에 따라 리미트 스위치부(700)에서 해당 리미트 스위치로부터 출력되는 병렬의 감지신호를 직렬의 상태신호로 변환하여 출력하는 구동부(500);
상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 해당하는 지역의 제어신호를 추출하여 상기 구동부(500)로 출력하고, 상기 구동부(500)로부터 출력되는 상태신호를 입력받아 상기 제1통신부(200)로 전달하는 지역제어부(400)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1통신 인터페이스(200)의 구성은,
상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하고, 직렬신호로 입력되는 상태신호를 병렬신호로 변환하며 전반적인 제1통신 인터페이스의 제어를 수행하는 신호제어부(210);
상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 직렬신호를 전송할 수 있는 신호로 변환하여 상기 제2통신 인터페이스(300)로 전송하고, 상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 전송되어 입력되는 상태신호를 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 신호제어부(210)로 출력하는 전송신호 처리부(250)를 포함하여 이루어진다.
상기 신호제어부(210)의 구성은,
상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 출력하고, 직렬신호로 입력되는 상태신호를 병렬신호로 변환하여 상기 주제어부(100)로 출력하는 직병렬 변환부(212);
제1통신 인터페이스(200)의 통신 속도를 선택하는 속도 선택부(213);
제1통신 인터페이스(200)의 전반적인 기능을 제어하는 중앙처리장치(CPU; Central Processor Unit, 211)를 포함하여 이루어진다.
상기 전송신호 처리부(250)의 구성은,
상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 신호를 입력받아 포토 커플러(photo coupler)를 이용하여 전송신호로 변환하여 출력하는 송신 처리부(260);
상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 전송되어 입력되는 상태신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 신호제어부(210)로 출력하는 수신 처리부(270);
입력되는 동작 제어신호에 따라 상기 송신 처리부(260)로부터 출력되는 신호와 상기 수신 처리부(270)로 입력되는 신호의 입출력 동작을 제어하는 버퍼부(290);
상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 신호에 따라 동작 제어신호를 생성하여 상기 버퍼부(290)로 출력하는 동작 제어부(280)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2통신 인터페이스(300)의 구성은,
상기 제1통신 인터페이스(200)로부터 전송되어 입력되는 신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 지역제어부(400)로 출력하는 수신부(310);
상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 상태신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 전송신호로 변환하여 출력하는 송신부(320);
입력되는 동작 제어신호에 따라 상기 수신부(310)로 입력되는 신호와 상기 송신부(320)로부터 출력되는 신호의 입출력 동작을 제어하는 전송 버퍼부(340);
상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 신호에 따라 버퍼 제어신호를 생성하여 상기 전송 버퍼부(340)로 출력하는 버퍼 제어부(330)를 포함하여 이루어진다.
상기 지역제어부(400)의 구성은,
상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 해당하는 지역의 제어신호인지의 여부를 확인하는 지역 확인부(430);
상기 제2통신 인터페이스(300)의 통신 속도를 조절하는 속도 선택부(420);
상기 제2통신 인터페이스(300)와 지역제어부(400)와 구동부(500)의 전반적인 동작을 제어하는 CPU(410)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 구동부(500)의 구성은,
상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 직렬의 제어신호를 입력받아 병렬신호로 변환시키는 직-병렬 변환기(510);
상기 직-병렬 변환기(510)로부터 출력되는 신호를 입력받아 해당하는 솔레노이드 밸브를 구동시키는 신호로 변환하여 출력하는 구동신호 생성부(520);
상기 리미트 스위치부(700)로부터 출력되는 병렬의 감지신호를 입력받아 직렬의 신호로 변환하여 상기 지역제어부(400)로 출력하는 병-직렬 변환기(550)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 실시예의 동작은 다음과 같다.
주제어부(100)는 병렬의 솔레노이드 밸브 제어신호를 생성하여 출력하고, 제1통신 인터페이스(200)는 상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 전송하고, 전송되어 입력되는 직렬의 상태신호를 병렬신호로 변환하여 상기 주제어부(100)로 출력한다.
그리고, 제2통신 인터페이스(300)는 상기 제1통신 인터페이스(200)로부터 전송되어 입력되는 제어신호를 전송 노이즈 성분을 제거하여 출력하고, 입력되는 상태신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 상기 제1통신부(200)로 전송한다.
구동부(500)는 직렬로 입력되는 제어신호를 병렬의 솔레노이드 밸브 구동신호로 변환하여 솔레노이드 밸브부(600) 중에서 해당하는 솔레노이드 밸브를 구동시키고, 해당 솔레노이드 밸브의 구동에 따라 리미트 스위치부(700)에서 해당 리미트 스위치로부터 출력되는 병렬의 감지신호를 직렬의 상태신호로 변환하여 출력한다.
그리고, 지역제어부(400)는 상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 해당하는 지역의 제어신호를 추출하여 상기 구동부(500)로 출력하고, 상기 구동부(500)로부터 출력되는 상태신호를 입력받아 상기 제1통신부(200)로 전달한다.
이하, 도 3을 참조하여, 상기 제1통신 인터페이스(200)의 동작을 구체적으로 설명한다.
상기 제1통신 인터페이스(200)의 신호제어부(210) 상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하고, 직렬신호로 입력되는 상태신호를 병렬신호로 변환하며 전반적인 제1통신 인터페이스의 제어를 수행하고, 전송신호 처리부(250)는 상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 직렬신호를 전송할 수 있는 신호로 변환하여 상기 제2통신 인터페이스(300)로 전송하고, 상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 전송되어 입력되는 상태신호를 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 신호제어부(210)로 출력한다.
즉, 상기 신호제어부(210)의 직병렬 변환부(212)는 상기 주제어부(100)로부터 출력되는 병렬의 제어신호를 직렬의 전송신호로 변환하여 출력하고, 직렬신호로 입력되는 상태신호를 병렬신호로 변환하여 상기 주제어부(100)로 출력한다.
그리고, 속도 선택부(213)는 제1통신 인터페이스(200)의 통신 속도를 선택하고, CPU(211)는 제1통신 인터페이스(200)의 전반적인 기능을 제어함으로써, 제2통신 인터페이스(300)와의 통신이 원활하게 이루어지도록 한다.
상기 전송신호 처리부(250)의 송신 처리부(260)는 상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 신호를 입력받아 포토 커플러(photo coupler)를 이용하여 전송신호로 변환하여 출력하고, 수신 처리부(270)는 상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 전송되어 입력되는 상태신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 신호제어부(210)로 출력한다.
그리고, 버퍼부(290)는 입력되는 동작 제어신호에 따라 상기 송신 처리부(260)로부터 출력되는 신호와 상기 수신 처리부(270)로 입력되는 신호의 입출력 동작을 제어하며, 동작 제어부(280)는 상기 신호제어부(210)로부터 출력되는 신호에 따라 동작 제어신호를 생성하여 상기 버퍼부(290)로 출력함으로써, 통신의 속도를 조절하고, 오류 발생시의 정상상태로의 복귀가 용이하도록 한다.
이하, 도 4를 참조하여, 상기 제2통신 인터페이스(300)의 동작을 구체적으로 설명한다.
상기 제2통신 인터페이스(300)의 수신부(310)는 상기 제1통신 인터페이스(200)로부터 전송되어 입력되는 신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 상기 지역제어부(400)로 출력하고, 송신부(320)는 상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 상태신호를 입력받아 포토 커플러를 이용하여 전송신호로 변환하여 출력한다.
그리고, 버퍼 제어부(330)는 상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 신호에 따라 버퍼 제어신호를 생성하여 상기 전송 버퍼부(340)로 출력하고, 전송 버퍼부(340)는 상기 버퍼 제어부(330)로부터 출력되는 버퍼 제어신호에 따라 상기 수신부(310)로 입력되는 신호와 상기 송신부(320)로부터 출력되는 신호의 입출력 동작을 제어한다.
이하, 도 5를 참조하여, 상기 지역제어부(400)의 동작을 구체적으로 설명한다.
상기 지역제어부(400)의 지역 확인부(430)는 상기 제2통신 인터페이스(300)로부터 출력되는 제어신호를 입력받아 해당하는 지역의 제어신호인지의 여부를 확인하고, 속도 선택부(420)는 상기 제2통신 인터페이스(300)의 통신 속도를 조절하는 신호를 출력한다.
그리고, CPU(410)는 상기 제2통신 인터페이스(300)와 지역제어부(400)와 구동부(500)의 전반적인 동작을 제어한다.
이하, 도 6을 참조하여, 상기 구동부(500)의 동작을 구체적으로 설명한다.
상기 구동부(500)의 직-병렬 변환기(510)는 상기 지역제어부(400)로부터 출력되는 직렬의 제어신호를 입력받아 병렬신호로 변환시키고, 구동신호 생성부(520)는 상기 직-병렬 변환기(510)로부터 출력되는 신호를 입력받아 해당하는 솔레노이드 밸브를 구동시키는 신호로 변환하여 출력한다.
상기 구동신호 생성부(520)의 출력신호에 따라 해당 솔레노이드 밸브가 구동되면, 리미트 스위치부(700)의 해당 리미트 스위치가 그에 따른 감지신호를 발생하며, 병-직렬 변환기(550)는 상기 리미트 스위치부(700)로부터 출력되는 병렬의 감지신호를 입력받아 직렬의 신호로 변환하여 상기 지역제어부(400)로 출력한다.
상기 동작을 제어신호의 전달에 따라 설명하면, 솔레노이드 밸브부(600)의 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위해 주제어부(100)에서 프로그램된 제어신호를 출력하고, 제1통신 인터페이스(200)를 통해 직렬의 전송신호로 변환되어 설정된 전송속도에 따라 제2통신 인터페이스(300)로 전송되며, 이때 전송선로는 RS-485 직렬 전송선로이기에 수킬로미터 떨어진 원거리로의 전송이 가능하다.
제2통신 인터페이스는 전송된 제어신호를 내부에서 처리할 수 있는 신호로 변환하여 지역 제어부(400)를 거쳐 구동부(500)로 출력하고, 구동부(500)는 입력된 직렬의 제어신호를 병렬신호로 변환하고, 그에 따라 해당하는 솔레노이드 밸브부(600)를 솔레노이드 밸브를 구동시키며, 그에 따라 해당 솔레노이드 밸브에 연결되어 있는 리미트 스위치가 감지신호를 발생하여 상기 구동부(500)로 출력한다.
구동부(500)는 입력된 감지신호에 따라 해당하는 직렬의 상태신호를 생성하여 상기 지역제어부(400)를 통하여 제2통신 인터페이스(300)로 출력하고, 제2통신 인터페이스(300)는 상태신호를 전송할 수 있는 신호로 변환하여 RS-485 전송선로를 통해 제1통신 인터페이스(200)로 전송하며, 제2통신 인터페이스(200)는 그 신호를 주제어부(100)에서 처리할 수 있는 병렬의 신호로 변환하여 주제어부(100)로 출력한다.
주제어부(100)는 상기 제1통신 인터페이스(200)로부터 출력되는 상태신호에따라 이전에 전송한 제어신호에 따른 솔레노이드 밸브의 구동이 완료되었음을 인지하고, 그 다음 제어신호를 생성하여 출력한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 주제어부(100)에서 출력한 솔레노이드 밸브 제어신호에 따라 원거리에 위치한 해당 솔레노이드 밸브를 정확하게 제어할 수 있으며, 그에 따른 상황신호도 궤환할 수 있으므로, 정확한 제어 및 구동 확인을 할 수 있다.
따라서, 종래의 기술은 주제어부(100)의 위치가 해당 솔레노이드 밸브에서 한정되는 데에 비하여, 본 발명은 솔레노이드 밸브가 위치간 곳에서 일정 거리 이상 떨어진 원거리에서도 제어를 정확하게 할 수 있다.
한편, 종래 기술은 병렬 제어신호에 의한 직접 제어로 인하여 주제어부에서 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브의 수가 한정되었지만, 본 발명은 주제어부(100)에서 제어할 솔레노이드 밸브 및 해당 지역제어부의 수가 많은 경우에도 다지점 네트웍(multidrop network)을 구성함으로써, 모두 원거리에서 제어할 수 있다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 주제어부(CT)에서는 제1세그먼트당 32개까지의 지역제어부 및 해당 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있으며, 여기에 리피터(repeater, RP)를 이용하면, 더 이상의 지역제어부 및 솔레노이드의 제어도 가능하다.
상기와 같은 기능이 가능한 것은, 각 지역제어부 내의 지역 확인부가 있어, 주제어부에서는 제어하고자 하는 지역제어부 및 해당 솔레노이드에 해당하는 주소를 신호의 일정한 부분에 포함시켜 출력하고, 각각의 지역제어부 내의 지역 확인부에서는 입력되는 제어신호에서 주소부분을 판독하여 해당 지역의 주소인지의 여부를 확인함으로써, 각각의 개별적인 제어를 할 수 있다.
그리고, 본 발명은 제1통신 인터페이스(200)와 제2통신 인터페이스(300)에서 전송신호를 처리하는 데에 있어서, 포토 커플러를 이용함으로써, 송수신되는 데이터와 전송 선로상의 데이터를 분리함으로써, 통신회선상에서 발생하는 노이즈 성분의 영향을 최소화하였다.
한편, 상기 제1통신 인터페이스(200)의 속도 선택부(213)와 지역제어부(400)의 속도 선택부(420)는 같은 속도로 설정되어 있어야 통신이 가능하며, 아래의 표 1에 나타난 것처럼 딥 스위치(dip switch, 도시하지 않음)를 이용하여 해당 전송속도를 설정한다.
딥 스위치에 의한 전송속도 선택
제1딥 스위치 |
제2딥 스위치 |
전송 속도 |
오프 |
오프 |
31.25Kbps |
온 |
오프 |
62.50Kbps |
오프 |
온 |
187.50Kbps |
온 |
온 |
375.00Kbps |
즉, 전송 속도를 31.25Kbps로 설정하려면, 상기 제1통신 인터페이스(200)의 속도 선택부(213)와 지역제어부(400)의 속도 선택부(420)의 제1딥 스위치 및 제2딥 스위치를 모두 오프시키면 된다.
그리고, 상기 각각의 속도 선택부(213, 420)에서 전송 속도를 증가시키는 경우, 발생할 수 있는 링잉(ringing) 현상을 최소화시키기 위해 진동완화 회로(도시하지 않음)를 추가할 수도 있다.
상기에서 링잉 현상이란, 전기회로 신호의 급격한 변화에 대해 출력회로의 파형에 감쇄적인 진동이 나타나는 현상으로, 링잉 현상이 발생하면 신호의 품질이 떨어져서 동작에 오류가 발생할 가능성이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정된 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변환 및 변경이 가능한 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.