KR100584823B1 - 제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템 - Google Patents

제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 입·출력 값을 측정, 진단, 보정계수의 계산, 수명 예측하기 위한 입·출력카드, 익스텐터 및 I/O 더미카드, 카드에지 및 중앙처리장치는 I/O버스에 의하여 공통으로 연결되는 제어시스템과; 상기 입·출력카드와 현장계기에 대하여 신호를 획득하기 위하여 표준신호발생기가 연결되고, 상기 익스텐더 및 I/O더미카드는 I/O 데이터수집보드와 연결되고, 컨트롤러 및 데이터베이스는 하트모뎀에 연결되어 구성되는 정밀교정시스템으로 구성되고, 하트커뮤니케이터와 현장계측기는 케이블로 입·출력카드와 하트모뎀과 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정밀한 측정 및 교정이 가능하며 각 입·출력 카드의 상태를 체계적으로 관리하여 잔존수명을 예측함으로써 불확실한 시스템 고장에 따른 사고를 방지할 수 있다. 또한, 안정적인 제어설비 운용을 통하여 제어시스템의 유지 및 보수비용을 절감하는 효과가 있다.
제어시스템, 교정시스템, 입출력카드, 하트모뎀

Description

제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템 {The Precisional Calibration System for the I/O Cards of Control System}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 입·출력카드 정밀교정 데이터를 처리하는 시스템 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예의 소프트웨어 구조에 관한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예의 소프트웨어 데이터 흐름도.
< 도면의 주요구성에 대한 부호의 설명>
10 : 제어시스템 11 : 입출력카드
12 : 익스텐더 및 I/O 더미카드 14 : 카드에지
15 : I/O버스 16 : 중앙처리장치(CPU)
20 : 정밀교정시스템 21 : 표준신호발생기
22 : 컨트롤러와 데이터베이스(응용소프트웨어)
23 : I/O 데이터수집보드 30 : 하트모뎀
31 : 하트커뮤니케니터 40 : 현장 계측기
본 발명은 제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 제어시스템 입·출력카드의 입·출력 값을 측정하고 정밀교정하며, 이를 데이터베이스화하여 입출력카드의 잔존 수명을 예측하고 효율적으로 운영을 할 수 있는 제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템에 관한 것이다.
종래 정밀점검 장비로서는 외국 수입제품(Huntron 등)을 사용하고 있으나 다음과 같은 단점이 있다. 첫째 소자의 특성만을 측정, 비교하여 입·출력카드의 상태를 판단하며, 둘째 고장시 선별한 입·출력카드만을 정밀점검 후 수리·교체하는 실정이며, 셋째 전체 입·출력카드의 점검시 많은 소요시간과 비용이 필요하고, 넷째 입·출력카드 자체만을 점검하여 제어시스템 또는 현장계측기와의 연동테스트가 불가하며, 다섯째 매 점검시마다 입·출력카드를 탈착함으로써 제2의 고장발생의 위험을 내포하고 있다.
특히, 입·출력카드의 소자특성을 측정, 비교하여 입·출력카드의 건정성을 평가하는 보드 트러블슈팅 머신을 사용할시 현장계측기에서 제어시스템 내부까지의 전반적인 측정과 현장계측기 및 제어시스템의 데이터베이스를 모두 교정하는 것이 불가하며 상기사항을 모두 해결한 시스템은 전무한 실정이다. 발전소 및 일반 플랜트들 또한 이러한 문제점을 제거하기 위해 고성능의 측정장비 및 교정장비의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 인출된 것으로서 본 발명의 목적은 현장계측기와 입·출력카드 간의 측정데이터의 오차를 수집하여 이를 데이터베이스화함으로써 입·출력카드의 정밀도를 계산하고, 데이터 오차에 대한 보정계수를 산출하고, 제어시스템의 데이터베이스에 적용케 함으로써 정밀한 데이터 측정이 가능한 제어시스템 입출력카드 정밀교정 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입·출력 값을 측정, 진단, 보정계수의 계산, 수명 예측하기 위한 입·출력카드, 익스텐터 및 I/O 더미카드, 카드에지 및 중앙처리장치는 I/O버스에 의하여 공통으로 연결되는 제어시스템과;
상기 입·출력카드와 현장계기에 대하여 신호를 획득하기 위하여 표준신호발생기가 연결되고, 상기 익스텐더 및 I/O더미카드는 I/O 데이터수집보드와 연결되고, 컨트롤러 및 데이터베이스는 하트모뎀에 연결되어 구성되는 정밀교정시스템으로 구성되고, 하트커뮤니케이터와 현장계측기는 케이블로 입·출력카드와 하트모뎀과 연결하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 제어시스템과 정밀교정시스템으로 구성하되, 하트커뮤니케이터와 카드에지에 연결하기 위한 커넥터 및 케이블과 익스텐더 및 I/O 더미카드에 연결하기 위한 커넥터 및 케이블로 구성된다. 상기 정밀교정시스템은 표준신호발생기, 컨트롤러 및 데이터베이스, I/O 데이터수집보드 및 하트모뎀으로 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 토대로 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 입·출력카드 정밀교정 데이터를 처리하는 시스템불록도이고, 도 2는 본 발명 실시예의 소프트웨어 구조에 관한 블록도이며, 도 3은 본 발명 실시예의 소프트웨어 데이터 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입·출력 값을 측정, 진단, 보정계수의 계산, 수명 예측하기 위한 입·출력카드(11), 익스텐터 및 I/O 더미카드(12), 카드에지(14) 및 중앙처리장치(16)는 I/O버스(15)에 의하여 공통으로 연결되는 제어시스템(10)과; 상기 입·출력카드(11)와 현장계기에 대하여 신호를 획득하기 위하여 표준신호발생기(21)가 연결되고, 상기 익스텐더 및 I/O더미카드(12)는 I/O 데이터수집보드(23)와 연결되고, 컨트롤러 및 데이터베이스(22)는 하트모뎀(30)에 연결되어 구성되는 정밀교정시스템(20)으로 구성되고, 하트커뮤니케이터(31)와 현장계측기(40)는 케이블로 상기 입·출력카드(11)와 상기 하트모뎀(30)과 연결하여 구성된다.
상기 입출력카드(11)는 제어시스템(10)에 사용되는 데이터 입출력카드를 의미하며, 본 시스템을 이용하여 검사하고자 하는 장비를 말한다. I/O더미카드(12)는 제어시스템(10)의 베이스보드상에 데이터를 송신하거나 수신하기 위한 카드이다. 하트모뎀(30)은 현장설비에 데이터 값을 세팅하거나 세팅된 값을 읽기 위한 통신장비이다. 컨트롤러/데이터베이스(22)는 I/O 데이터수집보드(23)와 익스텐더 및 I/O 더미카드(12)를 통하여 I/O버스(15)상의 각 입·출력카드의 동기신호, 주소신호, 데이터신호에 접근한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 입·출력카드의 주소에 따른 (POINT)별 데이터를 획득한다(S101). I/O 데이터 수집보드(23)를 통하여 얻어지는 신호데이터는 이를 취득하는 응용프로그램(S101)에 의하여 각 카드에 부여한 고유번호 및 카드의 개별 위치정보를 데이터베이스에 기록한다(S100, S140). 이때 취득하는 데이터는 표준신호발생기(21)에서 카드에지(14)를 통하여 4 ~ 20mA 신호를 구분하여 입·출력카드(11)에 입력되고 이를 중앙처리장치(16)가 전송 받기 위하여 주기적, 순차적으로 I/O버스(15)상의 9비트(Bit)의 컨트롤 신호를 ON시키게 된다.
이때 I/O버스(15)상의 비트정보를 I/O 데이터수집보드(23)에 의해 획득(S101), 컨트롤러/데이타베이스(22)의 응용프로그램을 통하여 분석하면(S101), 특정 입·출력카드(11)의 주소 값과 데이터를 얻게 된다(S100, S140). I/O 데이트수집보드(23)의 I/O버스(15)에 대한 스캔시간은 제어시스템(10)의 마이크로프로세서(16)가 운용하는 스캔 시간보다 빠른 성능을 가지고 있다. 이로써 I/O버스(15) 상 의 컨트롤 신호를 빠짐없이 획득하는 것이다.
이러한 방법으로 입·출력카드(11)에 대하여 표준신호발생기(21)로부터 최저값과 최대값에 대한 기준 신호값을 얻게 되고 차후 같은 방법으로 동일한 입·출력카드에 대하여 상기와 같은 방법으로 취득한 최소/최대값을 비교함으로써 입·출력카드에 대한 정밀도와 변화추이를 구할 수 있다. 또한 최소/최대값의 오차가 발생할 경우, 제어시스템(10)의 마이크로프로세서(16)에서 계산되는 해당 입·출력카드(11)의 포인트(POINT)별 데이터의 오차로 이어진다. 이 오차를 보정하기 위하여 기존대비 오차에 대한 보정계수를 계산하여(S130,S133) 표시하고 이를 데이터베이스에 기록 보관(S100,S140,S150)하여 사용자가 언제라도 제어시스템(10)의 마이크로프로세서(16)가 관장하는 사용자 로직 프로그램에 반영할 수 있다(S150,S100,S140). 이때 최소/최대값의 오차가 발생할 경우는 다른 색깔로 표시하여 사용자가 쉽게 알아볼 수 있도록 하며, 트랜드 그래프를 이용하여 포인트별 추이 곡선을 살펴볼 수 있다.
도 1에 도시된 현장계측기(40)가 하트프로토콜(HART Protocol)을 지원할 경우 보다 더 적극적인 방법으로 현장계측기(40)의 오차를 측정할 수 있는 방법을 지원하는데 이를 위하여 본 발명에서는 하트모뎀(30)에 대하여 컨트롤러(22)와 RS232C 통신방식으로 접근하도록 한다(S120). 이때 하트모뎀(30)을 통하여 현장계측기(40)로 출력되는 데이터를 획득한다(S120,S100).
다만, 온도, 압력센서와 같은 현장계측기 특성상 현장 구성이 되어있다 하더 라도 실제적으로 압력 및 온도 등 4 ~ 20mA를 만족하기 위한 최소/최대값을 구현하는 것이 어려우므로 하트커뮤니케이터(31)를 이용하여 가상의 4 ~ 20mA를 출력, 상기 현장계측기(40)에 입력하고, 상기 입력신호에 대한 결과로서 상기 현장계측기(40)를 통하여 출력되는 신호에 대하여 하트모뎀(30)과 입·출력카드(11)가 동시 수신하여 상기 현장계측기(40)가 출력하는 동일 신호에 대하여 입·출력카드(11)를 거쳐 I/O버스(15)상에서 획득하는 데이터와 하트모뎀(30)을 통하여 입력되는 신호값을 데이터베이스에 기록한다(S120,S100,S140).
이를 통하여 첫째, 현장계측기(40)에서 출력되는 동일한 신호에 대하여 입·출력카드(11)와 하트모뎀(30), 양쪽의 데이터를 비교, 검토할 수 있게 되며 양쪽 데이터가 상이할 시 입·출력카드의 오차를 확인 및 보정계수를 계산한다(S130). 둘째, 상기 동일한 신호에 대한 측정값을 데이터베이스에 기록, 관리(S140,S150)함으로써 하트모뎀(30)을 통하여 얻어지는 데이터를 기준으로 입·출력카드(11)에 대한 오차 추이곡선이 분명해지고 셋째, 하트모뎀(30)을 통하여 입력된 최소/최대값에 대한 오차가 발생한다면 현장계측기(40)자체의 오차율 증가로 판단, 그 상태 추이에 따라 현장계측기(40) 자체의 수명예측이 가능하다.
이러한 방법으로 입·출력카드별 포인트에 대한 검사일자 및 시간, 입·출력카드에 대한 장소, 설치위치, 고유번호, 4 ~ 20mA 입력에 대한 최소/최대값을 데이터베이스에 기록하며(S140,S150) Hart Modem(30)을 통하여 입력된 현장계측기(40)의 검사일자 및 시간, 입·출력카드에 대한 장소, 설치위치, 고유번호, 4 ~ 20mA 입력에 대한 최소/최대값을 동일하게 기록 보관(S140,S150)할 뿐 아니라 현장계측 기(40)에 대하여는 입·출력카드에도 동일하게 입력되므로 동일 시점에 대하여 동시 검색이 가능한 구조로 입·출력카드(11)에 대한 4 ~ 20mA의 최소/최대값을 기록 보관한다(S140,S150). 이렇게 함으로써 각 입·출력카드와 현장계기의 정밀도 오차 값을 검색, 확인이 가능토록 하고(S140,S150), 사용기간에 대한 오차 추이곡선과 정도에 따라 해당 기관의 기준에 따른 잔존수명을 예측하고(S130,S134), 수리, 교정, 폐기 등 입·출력 카드의 판단 및 관리가 가능하도록 한다(S130,S100,S140,S150).
이상 앞에서 설명한 바 와 같이, 본 발명의 실시예에서 알 수 있듯이 제어시스템의 입출력카드 정밀교정시스템이다. 본 발명의 특허청구범위 내에서 설계변경, 재료의 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주한다.
본 발명에 의하면, 단순한 소자의 특성 및 전류, 전압 측정 비교와 같은 아나로그적 측정방법을 탈피하여 보다 정확한 디지털 데이터를 획득, 이를 데이터베이스화하여 입·출력카드에 대한 보다 객관적인 자료를 산출할 수 있다. 특히, 어떠한 제어시스템이라 할지라도 I/O버스를 통하여 입·출력카드의 신호가 전달된다는 점에서 확장, 개발하기에 따라 모든 제어시스템에 대한 입·출력카드의 진단과 교정, 수명예측이 가능하다.
또한, 입·출력카드 점검, 정비에 적용하므로 제어시스템 유지, 보수를 효율적으로 할 수 있으며, 수명예측에 의한 발전소 및 기타 플랜트의 유지, 보수비용을 절감할 수 있다. 그리고, 일부 입·출력 카드 불량으로 인한 제어시스템 교체비용을 절감할 수 있고, 수입품에 의존하는 국내 입·출력카드 시장에서 판매 수익 창출 및 외화절감이 가능하다. 본 발명은 불확실한 제어시스템 고장을 방지하여 안정적인 발전 및 플랜트 운전을 유지할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (3)

  1. 입·출력 값을 측정, 진단, 보정계수의 계산, 수명 예측하기 위한 입·출력카드(11), 익스텐터 및 I/O 더미카드(12), 카드에지(14) 및 중앙처리장치(16)는 I/O버스(15)에 의하여 공통으로 연결되는 제어시스템(10)과;
    상기 입·출력카드(11)와 현장계기에 대하여 신호를 획득하기 위하여 표준신호발생기(21)가 연결되고, 상기 익스텐더 및 I/O더미카드(12)는 I/O 데이터수집보드(23)와 연결되고, 컨트롤러 및 데이터베이스(22)는 하트모뎀(30)에 연결되어 구성되는 정밀교정시스템(20)을 포함하여 구성되고, 하트커뮤니케이터(31)와 현장계측기(40)는 케이블로 상기 입·출력카드(11)와 상기 하트모뎀(30)과 연결하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제어시스템의 입출력카드 정밀교정시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러/데이터베이스(22)는 I/O 데이터수집보드(23)와 익스텐더 및 I/O 더미카드(12)를 통하여 I/O버스(15)상의 각 입·출력카드의 동기신호, 주소신호, 데이터신호에 접근하여 각 입·출력카드의 주소에 따른 포인트별 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 제어시스템의 입출력카드 정밀교정시스템.
  3. 삭제
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