KR100423998B1

KR100423998B1 - 필드 버스 통신 시스템

Info

Publication number: KR100423998B1
Application number: KR10-2001-0039907A
Authority: KR
Inventors: 김상태
Original assignee: 주식회사 휴로펙
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2004-03-22
Also published as: KR20010084992A

Abstract

본 발명은 각각이 외부 기기에 연결되어 있는 다수의 슬레이브 기기 및 하나의 마스터 기기가 직렬 통신 라인에 의해 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 쌍방향 통신을 수행하는 필드 버스 통신 시스템에 있어서, 상기 슬레이브 기기는 상기 직렬 통신 라인에 직접 연결된 주슬레이브 기기와 상기 주슬레이브 기기에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기를 포함하여 이루어지며; 상기 부슬레이브 기기는 상기 주슬레이브 기기로부터 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하여 상기 외부 기기로 출력하고, 상기 외부 기기에서 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 주슬레이브 기기로 출력하는 직/병렬 변환 I/O를 포함하여 이루어지고; 상기 주슬레이브 기기는 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 복호화하고 상기 마스터 기기로 출력될 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 부호화하는 분석 회로부 및 상기 분석 회로부에서 복호화된 ID를 갖는 상기 부슬레이브 기기를 선택하여 상기 복호화된 데이터를 직렬 데이터의 형태로 출력하고, 데이터가 입력되는 상기 직/병렬 변환 I/O를 체크하여 상기 부슬레이브 기기의 ID를 확인하고 상기 확인된 ID를 상기 입력 데이터와 함께 상기 분석 회로부에 제공하는 CPU를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

필드 버스 통신 시스템{field bus communication system}

본 발명은 필드 버스 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브 기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기가 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기는 입/출력만을 담당하도록 한 필드 버스 통신 시스템에 관한 것이다.

필드 버스(Field Bus)란 필드에 설치된 다수의 센서 및 액추에이터와 상위의 제어 기기 등과 같은 현장 기기 간의 통신에 사용되는 디지털, 쌍방향, 멀티드롭, 직렬버스의 특성을 갖는 네트워크로서 1980년대 후반에 그 필요성이 대두되어 1990년대에 처음 출현하였다. 이러한 필드 버스 통신 시스템에서 대표적인 것으로는 디바이스넷(DeviceNet)이 있고, 이외에도 유럽 표준으로 제정된 ProfiBus(독일), WorldFIP(프랑스), 그리고 북미 지역의 FF(Foundation Fieldbus) 등이 있다.

도 1은 종래의 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 필드 버스 통신 시스템에 따르면 직렬 통신 라인(20)에 하나의 마스터 기기(10)와 마스터 기기(10)의 제어를 받는 다수의 슬레이브 기기(30)가 연결되고, 각각의 슬레이브 기기(30)에는 다시 이들의 제어를 받는 외부 기기(40)가 연결되어 있다.

그리고, 각각의 슬레이브 기기(30)는 적용된 필드 버스의 프로토콜에 따라 마스터 기기(10)로부터 입력되는 신호, 즉 해당하는 슬레이브 기기(30)를 지정하는ID와 이 슬레이브 기기(30)를 경유하여 외부 기기(40)로 출력될 제어 명령을 복호화(디코딩)하여 CPU(후술)에 전달하는 분석 회로부(32), 분석 회로부(32)를 통해 입력된 데이터에 의해 자기 지정 여부를 판단하고, 자기가 지정된 경우에는 상기 제어 명령을 외부 기기(40)가 처리할 수 있도록 가공하여 직렬 데이터로 출력하는 CPU(34) 및 CPU(34)에서 출력된 직렬 데이터를 외부 기기(40)에 병렬 데이터의 형태로 변환하여 출력하는 직/병렬 변환 I/O(36)를 포함하여 이루어진다.

그리고 이상에서는 다운 링크를 예로 들어 설명하였지만, 업 링크의 경우에는 외부 기기(40)에서 입력되는 병렬 데이터, 예를 들어 외부 기기의 동작 또는 상태 정보가 직/병렬 변환 I/O(36)에서 직렬 데이터로 변환되어 CPU(34)에 제공되고, CPU(34)에서는 이러한 정보를 가공하여 자기의 ID와 함께 분석 회로부(32)에 전달하고, 분석 회로부(32)에서는 이러한 데이터를 해당 프로토콜에 부합하도록 부호화(코딩)한 후에 직렬 통신 라인(20)을 통해 마스터 기기(10)에 전달한다. 그런데, 하나의 마스터 기기(10)에 대략 64개까지의 슬레이브 기기(30)가 연결될 수 있다.

그러나, 전술한 종래의 필드 버스 통신 시스템에 따르면, 각각의 슬레이브 기기마다 분석 회로부와 CPU가 구비되어 있기 때문에 설치비용이 적지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기가 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기는 입/출력만을 담당하도록 함으로써 설치비용을 줄일 수 있도록 한 필드 버스 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각각이 외부 기기에 연결되어 있는 다수의 슬레이브 기기 및 하나의 마스터 기기가 직렬 통신 라인에 의해 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 쌍방향 통신을 수행하는 필드 버스 통신 시스템에 있어서, 상기 슬레이브 기기는 상기 직렬 통신 라인에 직접 연결된 주슬레이브 기기와 상기 주슬레이브 기기에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기를 포함하여 이루어지며; 상기 부슬레이브 기기는 상기 주슬레이브 기기로부터 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하여 상기 외부 기기로 출력하고, 상기 외부 기기에서 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 주슬레이브 기기로 출력하는 직/병렬 변환 I/O를 포함하여 이루어지고; 상기 주슬레이브 기기는 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 복호화하고 상기 마스터 기기로 출력될 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 부호화하는 분석 회로부 및 상기 분석 회로부에서 복호화된 ID를 갖는 상기 부슬레이브 기기를 선택하여 상기 복호화된 데이터를 직렬 데이터의 형태로 출력하고, 데이터가 입력되는 상기 직/병렬 변환 I/O를 체크하여 상기 부슬레이브 기기의 ID를 확인하고 상기 확인된 ID를 상기 입력 데이터와 함께 상기 분석 회로부에 제공하는 CPU를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 마스터 기기, 20: 직렬 통신 라인,

30: 슬레이브 기기, 32: 분석 회로부,

34: CPU, 36: 직/병렬 변환 I/O,

40: 외부 기기, 50: 주슬레이브 기기,

52: 분석 회로부, 54: CPU,

60: 부슬레이브 기기, 62: 직/병렬 변환 I/O

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드버스 통신 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필드 버스 통신 시스템에서는, 하나의 마스터 기기(10)와 다수의 슬레이브 기기가 직렬 통신 라인(20)에 연결되어 있는데, 다수의 슬레이브 기기는 다시 하나 이상의 주슬레이브 기기(50)와 주슬레이브 기기(50)에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기(60)로 계층화되어 있어서, 주슬레이브 기기(50)만이 마스터 기기(10)에 직접 연결되어 있다. 그리고, 각각의 주슬레이브 기기(50)에는 분석 회로부(52)와 CPU(54)가 구비되어 있고, 부슬레이브 기기(60)에는 직/병렬 변환 I/O(62)만이 구비되어 있으며, 직/병렬 변환 I/O(62)에는 외부 기기(40)가 연결되어 있다. 주슬레이브 기기(50)의 CPU(52)에는 자기 관할의 부슬레이브 기기(60)의 ID 및 이 ID에 할당된 I/O 채널 번호 테이블이 구비되어 있다. 분석 회로부(52)는 부호화나 복호화의 처리 속도 등을 감안하여 하드웨어적으로 구현하는 것이 바람직하다.

이하에는 본 발명의 필드 버스 시스템의 동작에 대해서 설명한다.

먼저, 마스터 기기(10)로부터 외부 기기(40)로의 다운 링크 동작에 대해서 설명하면, 주슬레이브 기기(50)의 분석 회로부(52)는 직렬 통신 라인(20)에 의해 마스터 기기(10)와 직접 연결되어 마스터 기기(10)로부터 CPU(54)로 다운 링크되는 신호, 즉 해당 슬레이브 기기의 ID와 제어 명령을 복호화(디코딩)하여 CPU(54)에 제공한다. 이어서, CPU(54)는 분석 회로부(52)에서 제공받은 ID가 자기 관할의 부슬레이브 기기에 속한 ID인 지를 판단하여 맞는 경우에는 제어 명령을 가공한 후에이를 해당 슬레이브 기기에 할당된 I/O 채널을 통해 직렬 데이터의 형태로 출력한다. 그러면, 해당 슬레이브 기기에 있는 직/병렬 변환 I/O(62)가 이를 병렬 데이터의 형태로 변환하여 자기에 연결된 외부 기기(40)로 출력하게 된다.

한편, 외부 기기(40)로부터 마스터 기기(10)로의 업 링크 동작을 살펴보면, 외부 기기(40)로부터 병렬 데이터 형태의 상태 또는 동작 신호가 출력되면, 해당하는 직/병렬 변환 I/O(62)를 통해 직렬 데이터로 변환된 후에 이와 연결된 I/O 채널을 통해 CPU(54)에 입력된다.

다음으로 CPU(54)에서는 데이터가 입력된 I/O 채널을 체크하여 해당 슬레이브 기기의 ID를 확인하고, 이어서 상태 또는 동작 신호를 적절하게 가공한 후에 분석 회로부(52)에 전달하고, 분석 회로부(52)에서는 이를 부호화(코딩)한 후에 직렬 통신 라인(20)을 통해 마스터 기기(10)에 전달하게 된다.

본 발명의 필드 버스 통신 시스템에서는 주슬레이브 기기(50)에 구비된 CPU(54)의 데이터 처리 용량과 속도가 종래의 CPU(34)에 비해 커져야 할 것이며 I/O 채널의 수도 증가될 수 있을 것인 바, 주슬레이브 기기(50)에 연결될 수 있는 부슬레이브 기기(60)의 수는 이러한 CPU(54)의 처리 속도나 용량 및 I/O 채널의 수에 따라 결정될 수 있을 것이다.

본 발명의 필드 버스 통신 시스템은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 필드 버스 통신 시스템에 따르면, 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브 기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기에서 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기에서는 입/출력만을 담당하도록 함으로써 설치비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

하나의 마스터 기기에 적어도 2개 이상의 주슬레이브 기기가 필드 버스에 의해 연결되고,

상기 각각의 주 슬레이브 기기에는 적어도 2개 이상의 부슬레이브 기기가 연결되며,

상기 각각의 부슬레이브 기기에는 외부 기기가 연결되어 이루어지고,

상기 부슬레이브 기기는 상기 주슬레이브 기기로부터 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하여 상기 외부 기기로 출력하고, 상기 외부 기기에서 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 주슬레이브 기기로 출력하는 직/병렬 변환 I/O로 이루어지고,

상기 주슬레이브 기기는 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 복호화하고 상기 마스터 기기로 출력될 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 부호화하는 분석 회로부 및 상기 분석 회로부에서 복호화된 ID를 갖는 상기 부슬레이브 기기를 선택하여 상기 복호화된 데이터를 직렬 데이터의 형태로 출력하고, 데이터가 입력되는 상기 직/병렬 변환 I/O를 체크하여 상기 부슬레이브 기기의 ID를 확인하고 상기 확인된 ID를 상기 입력 데이터와 함께 상기 분석 회로부에 제공하는 CPU로 이루어진 필드 버스 통신 시스템.