KR100415937B1

KR100415937B1 - 실시간 유무선 원격 모니터링 계측 제어시스템

Info

Publication number: KR100415937B1
Application number: KR1020030029748A
Authority: KR
Inventors: 정재한; 곽철규; 전대웅
Original assignee: (주)천마데이터시스템
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 발명은 실시간 유무선 원격 모니터링을 하기 위한 계측 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원격모니터링이 추가될 때 지역제어시스템(PLC, Programmable Logic Controller)과 원격지의 형태에 따라 통신방식을 새로 설계할 필요가 없도록 계측부, 통신부 및 소프트웨어 부분을 지역제어시스템과는 별도로 하나의 패키지화된 모듈로 통합된 장치에 관한 것이다.

본 발명은 서버부, 클라이언트부, 관리프로그램부, 신호중계기부로 형성된 원격모니터링을 하기 위한 계측제어시스템에 있어서, 상기 서버부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호을 송신하는 아날로그신호를 읽는 AD컨버터, 아날로그신호를 출력하는 DA컨버터, 온오프(ON/OFF)신호를 출력하는 DO컨버터와 온오프신호를 읽는 DI컨버터로 이루어진 제1신호변환부와; RS232C와 무선신호를 상호 변환하는 무선신호송수신기, RS232C와 네트워크신호를 상호 변환하는 네트워크송수신기, RS232C와 422/485신호를 상호 변환하는 422/485신호송수신기로 구성된 제1프로토콜 변환부로; 구성되어 무선신호 및 네트워크망을 통하여 유무선단말기와 계측정보 작동명령를 송수신하고, 상기 클라이언트부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호을 송신하는 AD 및 DA 컨버터로 이루어진 제2신호변환부와; RS232C신호를 서버부와의 통신방식에 적합한 신호로 변환하는 제2프로토콜 변환부로; 구성되며, 상기 관리프로그램부는 그래픽 유져 인터페이스(GUI)를 통하여감시하며 각종 알람 및 리포트를 출력하고 설비의 작동이상에 따른 소정 경보메시지가 전송되며, 상기 신호중계기부는 서버부와 클라이언트부 사이에서 신호를 중계하는 것을 특징으로 하는 유무선 원격모니터링 계측제어시스템을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명에 따르면, 원격모니터링이 추가될 때 지역제어시스템과 원격지의 형태에 따라 다양한 통신방식을 선정할 필요가 없도록 계측부, 통신부 및 소프트웨어 부분을 지역제어시스템과는 별도로 하나의 패키지화된 모듈로 통합된 장치를 제공할 수 있음에 따라 그 관리인력 및 관리비용을 대폭 절감함과 아울러 전문 엔지니어가 상주하기 힘든 사업장의 설비도 원격지에서 용이하게 실시간 관리할 수 있게 된다. 또한, 다수의 시스템이 현장 및 원격지에서 감시/제어되며, 현장관리자가 부재중에 시스템의 이상 작동이 감지된 경우 그 경보메시지가 현장관리자의 이동단말기로 통보 되도록 함으로써 그 대처를 신속하게 하는 효과가 있다

아울러, RS-232C를 이용하여 무선신호 및 네트워크망으로 변환이 간편하며 그래픽 유져 인터페이스(GUI)를 통하여 감시 및 제어된 계측상황을 각종 알람 및 리포트로 출력할 수 있을 뿐만 아니라 설비의 작동이상에 따른 소정 경보메시지가 전송된다는 효과가 있다. 특히 본 발명품을 설치함으로 수집된 아날로그 신호를 운용자가 알기 쉬운 디지털로 다시 디지털 신호를 아날로그 신호로 실시간 변환할 수 있다는 효과가 있다.

Description

실시간 유무선 원격 모니터링 계측 제어시스템{Real Time Monitoring and Data Acquisition Control System}

본 발명은 실시간 유무선 원격 모니터링을 하기 위한 계측 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 원격모니터링이 추가할 때 지역제어시스템과 원격지의 형태에 따라 통신방식을 새로 설계할 필요가 없는 계측부, 통신부 및 소프트웨어 부분을 지역제어시스템(PLC, Programmable Logic Controller)과는 별도로 하나의 패키지화된 모듈로 통합된 장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 원격모니터링 시스템은 각종 관리시스템을 원격관리함으로써 관리부담을 줄이고 정확한 가동여부를 실시간 파악함으로써 비용절감 및 효용의 증가를 도모하는 시스템이다. 더욱이 통신시스템의 발달로 원격모니터링 시스템으로의 전환이 급격히 증가하고 있다. 기존에는 지역 독립형 시스템을 원격계측 및 모니터링 가능한 시스템으로 교체하고자 하는 경우, 지역제어시스템의 제어상황보고나 데이터 등을 원격지에서 수집하는 기능을 추가하는 형식이 대부분이다. 보통 이러한 원격 모니터링이 추가된 자동제어시스템은 지역시스템과 원격지의 형태에 따라 다양한 방식의 통신이 있을 수 있으며 그에 따라 각 시스템의 상황에 맞게 적절한 통신방식 및 장치를 선정하여야 한다. 특히 구동제어부가 아날로그 시스템으로 구성된 경우 통신방식 및 제어시스템외에 별도의 A/D와 D/A컨버터를 적용해야 한다. 또한 기존의 구동제어부와 지역운영반으로 구성된 자동화시스템에 원격제어기능을 추가하려면 기존의 장치를 자동화 시스템으로 변경하기 위하여 설계부터 다시 구성해야 한다. 이러한 경우 일반 엔지니어가 설치하기도 쉽지 않고, 절적한 통신방식을 선정하기가 어렵기 때문에 설계변경에 따른 부담이 가중되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원격모니터링이 추가할 때 지역제어시스템과 원격지의 형태에 따라 달라지는 통신방식을 새로 선정할 필요가 없도록 하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 계측부, 통신부 및 소프트웨어 부분을 지역제어시스템(PLC, Programmable Logic Controller)과는 별도로 하나의 패키지화된 모듈로 통합된 장치를 제공한다.

본 발명은 다른 목적은 간단히 원격지의 지역운영반에서 얻을 수 있는 각종데이터 및 지역운영반에서만 제어할 수 있었던 시스템을 원격지에서도 상기 데이터를 모니터링하고 유사시 원격제어를 함으로써 자동화 및 관리시스템을 더욱 강화하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 설비를 원격지에서 관리하도록 함과 더불어 설비의 이상 작동 시 이를 관리자의 이동단발기로 통보함과 더불어 이를 즉각 복구할 수 있도록 된 모니터링 및 원격제어시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 청구항1에 따르면,

서버부, 클라이언트부, 관리프로그램부, 신호중계기부로 형성된 원격모니터링을 하기 위한 계측제어시스템에 있어서, 상기 서버부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호을 송신하는 아날로그신호를 읽는 AD컨버터, 아날로그신호를 출력하는 DA컨버터, 온오프(ON/OFF)신호를 출력하는 DO컨버터와 온오프신호를 읽는 DI컨버터로 이루어진 제1신호변환부와; RS232C와 무선신호를 상호 변환하는 무선신호송수신기, RS232C와 네트워크신호를 상호 변환하는 네트워크송수신기, RS232C와 422/485신호를 상호 변환하는 422/485신호송수신기로 구성된 제1프로토콜 변환부로; 구성되어 무선신호 및 네트워크망을 통하여 유무선단말기와 계측정보 작동명령를 송수신하고, 상기 클라이언트부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호을 송신하는 AD 컨버터 및 DA 컨버터로 이루어진 제2신호변환부와; RS232C신호를 서버부와의 통신방식에 적합한 신호로 변환하는 제2프로토콜 변환부로; 구성되며, 상기 관리프로그램부는 그래픽 유져 인터페이스(GUI)를 통하여 감시하며 각종 알람 및 리포트를 출력하고 설비의 작동이상에 따른 소정 경보메시지가 전송되며, 상기 신호중계기부는 서버부와 클라이언트부 사이에서 신호를 중계하되 무선통신과 TCP/IP를 서로 변환하는 TCP/IPRF 변환기, 무선통신과 422/485 통신을 서로 변환하는 RF422/485 변환기, 그리고 TCP/IP통신과 422/485를 서로 변환하는 422/485TCP/IP 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 유무선 원격모니터링 계측제어시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 유무선 원격 모니터링 계측 제어시스템의 전체적인 구성을 나타내는 블록도.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 서버부의 제1신호변환부의 구성을 나타내는 블록도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 서버부의 제1프로토콜변환부의 구성을 나타내는 블록도.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 유무선 원격 모니터링 계측 제어시스템의 신호중계기부의 구성을 나타내는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 제1센서부 12 : 제1작동부

21 : 제2센서부 22 : 제2작동부

30 : 서버부 40 : 클라이언트부

50 : 신호중계기부 60 : 관리프로그램부

300 : 파워부 310 : 제1프로토콜변환부

311 : 네트워크송수신기 312 : 무선신호송수신기

313 : 422/485송수신기 320 : 제1신호변환부

321 : AD변환기 322 : DA변환기

323 : DI컨버터 324 : DO컨버커

410 : 제2프로토콜변환부 420 : 제2신호변환부

501 : TCP/IPRF변환기 502 : RFRS422/485변환기

503 : RS422/485TCP/IP변환기

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 유무선 원격 모니터링 계측 제어시스템의 전체적인 구성을 도시한 블록도로서 원격계측장치인 서버부(30), 클라이언트부(40), 신호중계기부(50), 관리프로그램부(60), 센서부와 작동부를 도시하였다.

먼저, 서버부(30)는 자체 전원공급이 가능한 비상배터리 및 AC 전원의 이상입력을 검출하는 파워검출기로 구성되는 파워부(300)를 포함한다. 또한 서버부(30)는 제1신호변환부(320)를 포함하는데 상기 제1신호변환부(320)는 도2에서 도시된 것과 같이 아날로그신호에서 디지털 신호로 변환하기 위한 AD변환기(321), 디지털신호에서 아날로그신호로 변환하기 위한 DA변환기(322), 온오프(ON/OFF)신호를 출력하는 DO컨버터(324) 및 온오프신호를 읽는 DI컨버터(323)가 내장되어 있다. 또한 상기 서버부(30)는 도3에서와 같이 RS232C 신호를 네트워크망으로 변환하기 위한 네트워크송수신기(311), RS232C 신호를 무선신호로 변환하기 위한 무선신호 송수신기(312) 및 RS232C 신호를 RS422/485신호로 변환하기 위한 422/485신호변환기(313)를 포함한다.

설비 및 지역의 특성에 따라 전술한 서버부(30)는 원하는 물리량을 감지하는 제1센서부(11) 및 이상계측을 제어하는 제1작동부(12)와 직접 연결되며 제1센서부(11)에서의 물리량은 AD변환기(321)를 통해 디지털신호로 변환되는데 상기 서버부(30)의 제1신호변환부(320)의 모든 AD/DA 컨버터부는 RS232C 통신형식으로 입출력되며, 이어 RS232C 통신형식의 상기 디지털신호는 네트워크 송수신기(311), 혹은 무선신호 송수신기(312), 혹은 422/488신호 변환기(313)로 구성된 제1프로토콜 변환부(310,410)에서 각 통신특성에 적합한 신호로 변환하게 된다.

다시 도1에서 살펴보면 서버부(30)와 직접 연결되지 않고 지역제어시스템(PLC, Programmable Logic Controller)의 제2센서부(21)에서 계측된 데이터를 입력하고 지역제어시스템의 제2작동부(22)를 제어하는 클라이언트부(40)의 구성이 상기 서버부(30)와는 별도로 구성된다. 즉, 설비 및 지역의 특성에 따라 원하는 물리량을 감지하는 제2센서부(21) 및 이상계측을 제어하는 제2작동부(22)와 연결되고 제2센서부(21)에서의 물리량은 AD변환기(321)를 통해 디지털신호로 변환되는데 상기 클라이언트부(40)의 제2신호변환부(420)의 AD/DA 컨버터부는 상기 서버부(30)와 마찬가지로 RS232C 통신형식으로 입출력되며, 이어 RS232C 통신형식의 상기 디지털신호는 일 실시예로 제2프로토콜 변환부(410)를 통해 422/485신호로 변환하게 된다. 서버부(30)나 클라이언트부(40)의 프로토콜변환부(310, 410)는 각 통신방식에 따라 적합한 프로토콜변환기를 선별하여 장착할 수 있다.

한편 도1의 신호중계기부(50)는 클라이언트부(40)의 데이터와 서버부(30)의 데이터가 서로 입출력되도록 중계하는 역할을 하는 것으로 도4에 도시된 것과 같이 무선통신과 TCP/IP를 서로 변환하는 TCP/IPRF 변환기(501), 무선통신과 422/485 통신을 서로 변환하는 RF422/485 변환기(502), 그리고 TCP/IP통신과 422/485를 서로 변환하는 422/485TCP/IP 변환기(503)로 구성되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 실시간 유무선 원격모니터링을 하기 위한 계측 제어시스템의 서버부(30)는 무선신호 및 네트워크망을 통하여 유무선단말기(70)에 계측정보를 비롯한 각종 데이터를 송신함과 동시에 유무선단말기로부터 제어명령을 수신할 수 있다.

또한 상기 서버부(30)를 소프트웨어를 통해 관리 및 감시할 수 있도록 관리프로그램부(60)가 구성되어 있다. 이는 그래픽 유저 인터페이스를 통하여 각 지역제어시스템으로부터의 계측데이터를 감시하고 제어하는 기능을 가지고 있으며 필요에 따라 각종 경보기능 및 리포트를 출력하는 기능을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 실시간 유무선 원격 모니터링 계측 시스템의 데이터의 흐름을 순서대로 설명하면, 먼저 각 지역제어시스템(PLC)의 센서부에서 측정된 물리량이 서버부(30) 혹은 클라이언트부(40)로 입력되게 된다. 서버부(30) 혹은 클라이언트부(40)의 제2신호변환부(420), 제1신호변환부(320)에서 디지털 데이터로 변환된 신호는 RS232C통신 형식으로 출력되며 각 통신프로토콜에 따라 적절한 프로토콜변환기를 통해 변환하게 된다. 예를 들어 제2센서부(21)를 통해 클라이언트부(40)로 수신된 신호가 제2프로토콜변환부(410)에서 네트워크상으로 처리되기 위해 TCP/IP신호로 변환되고, 원격지인 상기 클라이언트부(40)에서 변환된 신호가 무선통신인 경우 이는 신호중계기부(50)의 TCP/IPRF 변환기(501)를 통해 마찬가지로 TCP/IP신호로 변환된다. 즉, 서버부(30)의 계측데이터와 클라이언트부(40)의 계측데이터가 모두 TCP/IP신호로 변환되어 관리프로그램부(60)에서의 제어로직에 의한 새로운 연산 및 유무선단말기(70)에서의 제어명령 등을 수행하게 된다. 상기 관리프로그램부(60)는 유저 인터페이스를 통해 전 시스템을 관리, 감독하게 되며 설비의 작동 이상이 발생할 경우 별도의 경보메시지를 관리자에게 전달할 수 있다.

한편 계측데이터를 무선단말기(70)로 송신하거나 무선단말기로부터의 제어명령을 서버부(30)가 수신하고자 할 경우, 모든 계측된 신호는 제1프로토콜변환부(310), 신호중계기부(50)를 통해 RF신호로 변환되게 되며 상기 변환된 신호는 무선단말기로 송신하게 되고 무선단말기의 관리자는 적절한 작동명령을 무선단말기를 통해 서버부(30)로 송신하게 되는데, 즉 RF신호가 서버부(30)로 수신된다. 이 때 네트워크상에서 수행되는 관리프로그램부(60)의 연산이 필요하다면, 제1프로토콜변환부(310)에서 TCP/IP신호로 변환하게 된다. 관리프로그램부(60)에서 연산을 수행한 후에 다시 제1프로토콜변환부(310)로 작동명령을 보내게 된다. 만일 관리프로그램부(60)가 불필요하다면 무선단말기의 신호를 곧바로 제1프로토콜변환부(310)로 송신하게 된다. 어느 경우에나 상기 신호는 RS232C 신호로 변환된다. 상기 작동명령이 제1작동부(12)를 제어하는 작동명령인 경우, 제1신호변환부(320)로 작동명령을 전달하여 제어를 수행하게 되고, 만일 클라이언트부(40)의 제2작동부(22)의 제어가 필요한 경우에는 신호중계기부(50)를 통해 클라이언트부(40)의 제2프로토콜변환부(410)로 작동명령을 전달하고 다시 RS232C의 신호로 변환되고 제2신호변환부(420)의 DA변환기(322)를 통해 전달된 작동명령은 제2작동부(22)에서 그 명령을 수행하게 된다. 경우에 따라 신호중계기부(50)는 없을 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니아 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이러한 본 발명에 따르면, 원격모니터링이 추가할 때 지역제어시스템과 원격지의 형태에 따라 다양한 통신방식을 선정할 필요가 없는 계측부, 통신부 및 소프트웨어 부분을 지역제어시스템과는 별도로 하나의 패키지화된 모듈로 통합된 장치를 제공할 수 있음에 따라 그 관리인력 및 관리비용을 대폭 절감함과 아울러 전문 엔지니어가 상주하기 힘든 사업장의 설비도 원격지에서 용이하게 실시간 관리할 수 있게 된다. 또한, 다수의 시스템이 현장 및 원격지에서 감시/제어되며, 현장관리자가 부재중에 시스템의 이상 작동이 감지된 경우 그 경보메시지가 현장관리자의 이동단말기로 통보 되도록 함으로써 그 대처를 신속하게 하는 효과가 있다

아울러, RS-232C를 이용하여 무선신호 및 네트워크망으로 변환이 간편하며 그래픽 유져 인터페이스(GUI)를 통하여 감시 및 제어된 계측상황을 각종 알람 및 리포트로 출력할 수 있을 뿐만 아니라 설비의 작동이상에 따른 소정 경보메시지가 전송된다는 효과가 있다. 특히 본 발명품을 설치함으로 수집된 아날로그 신호를 운용자가 알기 쉬운 디지털로 다시 디지털 신호를 아날로그 신호로 실시간 변환할 수 있는 효과가 있다.

Claims

서버부, 클라이언트부, 관리프로그램부, 신호중계기부로 형성된 원격모니터링을 하기 위한 계측제어시스템에 있어서,

상기 서버부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호를 송신하는 아날로그신호를 읽는 AD컨버터, 아날로그신호를 출력하는 DA컨버터, 온오프(ON/OFF)신호를 출력하는 DO컨버터와 온오프신호를 읽는 DI컨버터로 이루어진 제1신호변환부와; RS232C와 무선신호를 상호 변환하는 무선신호송수신기, RS232C와 네트워크신호를 상호 변환하는 네트워크송수신기, RS232C와 422/485신호를 상호 변환하는 422/485신호송수신기로 구성된 제1프로토콜 변환부로; 구성되어 무선신호 및 네트워크망을 통하여 유무선단말기와 계측정보 작동명령를 송수신하고,

상기 클라이언트부는 지역제어시스템의 계측신호를 수신하고 제어작동신호을 송신하는 AD 컨버터 및 DA 컨버터로 이루어진 제2신호변환부와; RS232C신호를 서버부와의 통신방식에 적합한 신호로 변환하는 제2프로토콜 변환부;

로 구성되며,

상기 관리프로그램부는 그래픽 유져 인터페이스(GUI)를 통하여 감시하며 각종 알람 및 리포트를 출력하고 설비의 작동이상에 따른 소정 경보메시지가 전송되며,

상기 신호중계기부는 서버부와 클라이언트부 사이에서 신호를 중계하되 무선통신과 TCP/IP를 상호 변환하는 TCP/IPRF 변환기, 무선통신과 422/485 통신을 상호 변환하는 RF422/485 변환기, 그리고 TCP/IP통신과 422/485를 상호 변환하는 422/485TCP/IP 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 유무선 원격모니터링 계측제어시스템.