KR100604099B1

KR100604099B1 - 원격단말장치의 제어상황 표시방법

Info

Publication number: KR100604099B1
Application number: KR1020040012184A
Authority: KR
Inventors: 이성우; 장순호; 최현수
Original assignee: (주)태광이엔시
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2006-07-24
Also published as: KR20040027683A

Abstract

본 발명은 전력설비 등과 직접 인터페이스하여 현장설비를 감시, 제어, 측정하기 위한 원격단말장치의 디지털 출력모듈에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 장치는, 제어대상 포인트번호와 제어동작을 정의하여 제어명령을 발생하는 CPU; CPU가 처리하는 데이터를 저장하기 위한 메모리; VME 버스를 통해 전달되는 데이터를 일시 저장하기 위한 이중 포트 램; CPU의 제어에 따라 해당 릴레이를 구동하기 위한 릴레이 드라이버; 릴레이 드라이버의 구동신호에 따라 해당 접점을 오픈 혹은 클로즈하는 다수의 릴레이; 릴레이 드라이버를 거쳐 제어되는 포인트번호를 표시하기 위한 7세그먼트; 제어되는 포인트번호의 제어동작 상태를 표시하기 위한 발광다이오드; 및 디지털 출력모듈을 다른 모듈들과 인터페이스하기 위한 VME 버스 커넥터를 구비한다. 따라서, 본 발명에 따르면 원격단말장치에서 현장설비에 대한 제어명령을 내릴 때, 해당 명령이 정확하게 수행되는지를 운영자가 확인할 수 있어 제어동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

원격단말장치, 제어, 제어상황 표시, 디지털 출력모듈, 포인트번호

Description

원격단말장치의 제어상황 표시방법{METHOD OF DISPLAYING THE STATES OF CONTROL}

도 1 은 본 발명이 적용되는 원격단말장치의 전체 구성 블럭도.

도 2 는 본 발명에 따른 제어상황 표시 개념을 도시한 개략도.

도 3 은 본 발명에 따른 디지털 출력모듈의 구성 블럭도.

도 4 는 본 발명에 따른 디지털 출력모듈의 전면판의 예.

도 5 는 본 발명에 따른 제어상황 표시 절차를 도시한 제 1 실시예의 순서도,

도 6 은 본 발명에 따른 제어상황 표시 절차를 도시한 제 2 실시예의 순서도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10: 원격단말장치 11: CPU모듈

12: 디지털 입력모듈 13: 디지털 출력모듈

14: 아날로그 입력모듈 302: CPU

304: 직렬통신 드라이버 306: ROM

308: RAM 310: 배터리

312: 이중포트 램 314, 322: EPLD

316: 릴레이 드라이버 318: 릴레이

320: 피드백회로 326, 328: VME 버스 커넥터

본 발명은 전력설비 등과 직접 인터페이스하여 현장설비를 감시, 제어, 측정하기 위한 원격단말장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격단말장치의 디지털 출력모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 원격단말장치(RTU: Remote Terminal Unit)는 원격지 설비의 무인감시 및 제어를 위한 단말장치로서, 현장의 각종 데이터를 수집하여 상위 컴퓨터로 전송하고 상위 컴퓨터로부터 수신된 데이터를 현장설비로 보내 원격지 설비를 제어할 수 있는 장치이다. 이러한 원격단말장치(RTU)는 발전소나 변전소 등의 무인 자동화를 위해 전력설비에 널리 사용될 수 있고, 다른 공장이나 무인설비 등에도 적용될 수 있는 장치이다.

통상, 원격단말장치(RTU)는 19인치 표준 랙에 셀프 형태로 장착되어 다수의 모듈들을 수용할 수 있도록 구현되는데, 셀프에 삽입되는 각 모듈들은 백플레인 버스를 통해 공통으로 연결되며, 각 모듈들은 CPU 기능, 감시기능, 제어기능, 계측 기능 등 서로 다른 고유의 기능을 나누어 처리한다.

그러나, 종래의 기술에 따른 원격단말장치에서는 포인트 제어상황을 표시하는 적절한 방식이 없었기 때문에 컴퓨터에서 지시한대로 제어가 이루어졌는지 확인하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제어명령에 따른 제어 동작 상태를 정확하게 표시할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명의 원격단말장치의 제어상황 표시방법은 이원제어가 아니면 제어명령에 따라 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 표시하는 단계; 이원제어이면 첫 번째 제어명령에서 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 점멸하여 표시하는 단계; 및 첫 번째 명령 수신후, 두 번째 명령이 수신되면 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 계속 점등하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 제어동작 상태는 오픈 발광다이오드와 클로즈 발광다이오드의 점등/소등으로 표시하고, 포인트번호는 7세그먼트를 이용하여 표시한다.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명이 적용되는 원격단말장치의 전체 구성 블럭도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명의 원격단말장치(10)는 백플레인 버스(15)를 통해 연결되는 CPU 모듈(11), 디지털 입력모듈{Digital Input Module(DIM) : 12}, 디지털 출력 모듈{Digital Output Module(DOM) : 13}, 아날로그 입력 모듈{Analog Input Module(AIM) : 14)로 구성된다. 여기서, 디지털 입력모듈(DIM : 12)은 현장설비에 대한 감시기능을 수행하고, 디지털 출력모듈(DOM : 13)은 현장설비에 대한 제어기능을 수행하며, 아날로그 입력모듈(AIM : 14)은 계측기능을 수행한다.

전술한 구성에서 CPU모듈(11)은 이중화된 통신 인터페이스를 통해 상위 컴퓨터로부터 전송되어온 메시지를 분석하여 메시지에 포함된 명령을 수행하고, 그 결과를 상위 컴퓨터로 보고한다. 또한, 디지털 입력모듈(DIM : 12)로부터 전달된 감시신호와 아날로그 입력모듈(AIM : 14)로부터 전달된 계측값을 조합하여 상위 컴퓨 터로 전송함과 아울러 상위 컴퓨터의 명령에 따라 디지털 출력모듈(DOM : 13)을 통해 현장설비를 제어한다.

전술한 디지털 출력모듈(13 : DOM)은 필요에 따라 다수의 모듈이 실장될 수 있으며, 각각 16개의 출력 포인트에 연결되어 있는 현장 접점으로 제어신호를 출력한다. 각 포인트 동작은 CPU(도 3 의 302)로부터 포인트 제어 신호를 받아 수행되며, 이때, 모든 릴레이가 오프(Off)된 상태에서 1개의 오픈/클로즈(Trip(Open)/Close) 포인트에 대하여 제어가 이루어진다. 먼저, 예비(Arm) 제어가 이루어진 후 정상적인 동작이 완료되면 실제(Operate) 동작을 수행하는 동작전 확인검사(Check-Before-Operation)방식을 사용하여 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 전술한 아날로그 입력모듈(14 : AIM)은 각각의 16개 포인트에 아날로그 입력을 받아 아날로그-디지털(A/D) 컨버터를 사용하여 디지털 값으로 변환 후, 이를 CPU(302)에 전달하여 이득(Gain)과 오프셋(Offset)을 적용하여 데이터를 처리하게 되고, 그 결과값을 상위에 전달하는 보드이다. 하나의 채널에 대한 데이터의 취득은 총 6번의 샘플을 취득하여 이중 최대값, 최소값은 버리고 나머지 4개 값의 평균값으로 산출하여 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다. 아날로그 입력은 입력 전환 션트(Shunt)로 각각의 저항값을 바꾸어 -1mA∼+1mA, 4mA∼20mA, 0∼5V 세 가지 모드로 동작할 수 있게 되어 있고, 각각의 입력은 포토 커플러(Photo-coupler)로 연결되어 있어 외부의 서지(Surge)에 대해 분리되는 보호 회로 기능이 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 제어상황 표시 개념을 도시한 개략도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제어상황은 오픈 동작(OPEN 혹은 Trip이라 함)을 나타내는 제 1 발광다이오드(LED1), 클로즈 동작을 나타내는 제 2 발광다이오드(LED2) 및 포인트(접점) 번호를 나타내는 2개의 7세그먼트(324-1, 324-2)로 표시된다.

도 2 를 참조하면 하나의 디지털 출력모듈(13)은 16개의 포인트를 제어할 수 있으므로 포인트 번호를 표시하기 위해 2개의 7세그먼트(324-1, 324-2)가 요구되고, 7세그먼트(324-1, 324-2)에 표시된 포인트 번호의 동작상황은 다음 표 1 의 예와 같이 오픈 발광다이오드(LED1)나 클로즈 발광 다이오드(LED2)로 표시된다.

포인트번호	OPEN LED	CLOSE LED	제어내용
1	OFF	ON	포인트번호1 클로즈
2	ON	OFF	포인트번호2 오픈
....	....	....
16	OFF	OFF

도 3 은 본 발명에 따른 디지털 출력모듈(13)의 구성 블럭도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명의 디지털 출력모듈(13)은 CPU(302)와 직렬 통신 드라이버(304), 롬(306), 램(308), 램을 위한 배터리(310), 이중포트 램(312), 제 1 프로그래머블 로직 디바이스(EPLD1 : 314), 릴레이 드라이버(316), 16개의 릴레이(318), 피드백회로(320), 제 2 프로그래머블 로직 디바이스(EPLD2 : 322), 7세그먼트(324), VME 버스 커넥터(326, 328)로 구성된다.

도 3 을 참조하면 CPU(302)는 제어대상 포인트번호와 제어동작을 정의하여 제어명령을 발생하고, 메모리(306,308)는 CPU(302)가 처리하는 데이터를 저장하며, 이중 포트 램(312)은 VME 버스를 통해 전달되는 데이터를 일시 저장하기 위한 것이 다. 릴레이 드라이버(316)는 CPU(302)의 제어에 따라 해당 릴레이(318)를 구동하기 위한 구동신호를 출력하고, 릴레이(318)는 릴레이 드라이버(316)의 구동신호에 따라 해당 접점을 오픈 혹은 클로즈한다. 직렬 통신 드라이버(304)는 MAX232칩으로 이루어져 RS-232C방식의 통신 인터페이스를 제공하고, 제 1 프로그래머블 로직 디바이스(314)는 CPU(302)의 어드레스(ADDRESS), 데이터(DATA), 제어신호(CONTROL) 및 VME 버스신호에 따라 선택신호(SELECT)와 VME 버스신호를 생성하며, 피드백 회로(320)는 릴레이 드라이버(316)의 출력신호를 모니터링하기 위한 것이다. 그리고, 7세그먼트(324)는 릴레이 드라이버(316)를 거쳐 제어되는 포인트번호를 표시하고, 발광다이오드(LED1, LED2)는 제어되는 포인트번호의 제어동작 상태를 표시하며, VME 버스 커넥터(326, 328)는 디지털 출력모듈(13)을 다른 모듈들과 인터페이스하기 위한 것이다.

여기서, VMEbus는 그 규격이 일반화되어 있는 것으로서, VMEbus는 모토로라사가 MC68000 마이크로 프로세서 용으로 만든 VERSAbus를 유러카드 형태로 접목시킨 것이 IEEE1014로 공인된 것이다. 현재 일반적으로 사용되는 VMEbus(D08/D16/D32)의 규격은 Revision C.1이며, 현재는 Revision D (IEEE1014-87) 또는 VME64로 64bit 데이터 전송이 가능하도록 규격이 개정되었다. 이러한 VMEbus는 백플레인, 보드, 서브랙(subrack) 등을 포함한 것이지만, 일반적으로 VMEbus는 VMEbus 백플레인을 의미한다. VMEbus 백플레인은 VMEbus 신호들이 96핀 커넥터 (DIN connector)를 통해서 연결된 인쇄회로기판(PCB)을 말한다. VMEbus 백플레인에는 J1 백플레인과 J2 백플레인이 있는데, J1 백플레인은 모든 VMEbus 시스 템에 반드시 있어야 하며, J2 백플레인은 확장용이다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 디지털 출력모듈(13)은 필요에 따라 다수의 모듈이 실장될 수 있으며, 각각 16개의 출력 포인트에 연결되어 있는 현장 접점으로 제어신호를 출력한다. 각 포인트 동작은 CPU(302)로부터 포인트 제어 신호를 받아 수행되며, 이때 모든 릴레이(318)가 오프(Off)된 상태에서 1개의 오픈/클로즈(Trip(Open)/Close) 포인트에 대하여 제어가 이루어진다. 먼저, 예비(Arm) 제어가 이루어진 후 정상적인 동작이 완료되면 실제 제어(Operate) 동작을 수행하는 동작전 확인(Check-Before-Operation) 방식을 사용하여 신뢰성을 높일 수 있고, 또한 내부적으로 2개의 릴레이에 인터로킹(Inter-Locking)되어 있어 동시에 같은 포인트에 트립 혹은 클로즈(Trip/Close)의 명령을 동시에 수행할 수 없고, 16 포인트 출력 중에서 오직 한번에 트립(Trip)이나 클로즈(Close) 동작을 수행한다. 릴레이(318)는 접점 용량이 작은 +12V DC 구동 릴레이를 사용하여 터미널 블록에 장착된 +24V DC로 구동되는 릴레이(미도시)를 제어하게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 디지털 출력모듈의 전면판의 예이다.

도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 출력모듈의 전면판(13F)에는 모듈의 동작전원이 인가되면 온되고 인가되지 않으면 오프되는 전원 LED(PWR), 리셋 스위치를 누르거나 모듈이 정상으로 동작하지 않을 경우에 온되는 리셋 LED(RST), VME 버스가 정상적으로 동작할 경우 점멸되는 VME LED(VME), 모듈이 정상으로 동작할 경우 온되는 RUN LED(RUN), 리셋 스위치(RESET), 포인트의 트립 상태를 표시하는 트립 LED(TRIP), 포인트의 클로즈 상태를 표시하는 클로즈 LED(CLOSE), 포인트번호를 표시하는 2개의 7세그먼트(324-1,324-2), RJ-45포트가 구비되어 있다.

도 5 는 본 발명에 따른 제어상황 표시 절차를 도시한 제 1 실시예의 순서도이다.

도 5 를 참조하면 제어명령을 수신하여 이원제어인지를 확인한다(S1, S2). 통상, 제어명령은 동작위치를 나타내는 포인트번호와 해당 포인트의 동작을 지시하는 오픈/클로즈 및 명령의 종류 등을 포함한다. 여기서, 이원제어란 한 포인트에 대하여 두번 명령을 연속해서 받아야만 제어가 이루어지도록 하는 방식으로서, 제어의 신뢰성을 향상시키는 기술이다.

한편, 이원제어가 아니면 명령에 따라 해당 LED를 온시킴과 동시에 해당 포인트번호를 7세그먼트에 표시한다(S3, S4). 이어 일정시간이 경과하면 LED와 7세그먼트를 오프하고 정상적으로 종료한다(S5, S6).

반면, 이원제어이면 첫 번째 명령인지를 판단하여 첫 번째 명령이면 명령내용에 따라 해당 LED를 온함과 아울러 해당 포인트 번호를 7세그먼트에 점멸하여 표시한다(S7 ∼ S9). 이와 같은 상태에서는 아직 제어명령이 실행되지 않고 다음 명령이 수신되길 대기하는 상태이다.

일정시간이 경과하도록 두 번째 명령이 수신되지 아니하면, LED와 7세그먼트를 오프하여 제어실패를 운영자에게 알린다(S10 ∼ S12). 이때 부저나 경고음 등을 발생할 수도 있다.

첫 번째 명령이 수신되고 일정시간 안에 두 번째 명령이 수신되면 첫 번째 명령에서 점멸로 표시하던 포인트번호를 계속 점등으로 표시하고, 운영자가 제어상황을 확인할 수 있는 충분한 시간이 경과하면 LED와 7세그먼트를 오프하여 정상적으로 종료한다(S13 ∼ S16).

도 6 은 본 발명에 따른 제어상황 표시 절차를 도시한 제 2 실시예의 순서도이다.

도 6 을 참조하면 제어명령을 수신하여 이원제어인지를 확인한다(S1, S2). 통상, 제어명령은 동작위치를 나타내는 포인트번호와 해당 포인트의 동작을 지시하는 오픈/클로즈 및 명령의 종류 등을 포함한다. 여기서, 이원제어란 한 포인트에 대하여 두번 명령을 연속해서 받아야만 제어가 이루어지도록 하는 방식으로서, 제어의 신뢰성을 향상시키는 기술이다.

반면, 이원제어이면 첫 번째 명령인지를 판단하여 첫 번째 명령이면 명령내용에 따라 해당 LED를 온한 후 두 번째 명령을 기다린다(S7, S8). 이와 같은 상태에서는 아직 제어명령이 실행되지 않고 다음 명령이 수신되길 대기하는 상태이다.

일정시간이 경과하도록 두 번째 명령이 수신되지 아니하면, LED와 해당 포인트에 대한 7세그먼트를 일정시간 점멸을 반복한 후 완전히 오프함으로써 제어실패를 운영자에게 알린다(S9 ∼ S12). 이때, 부저나 경고음 등을 발생할 수도 있다.

첫 번째 명령이 수신되고 일정시간 안에 두 번째 명령이 수신되면 7세그먼트 를 이용하여 포인트번호를 점등으로 표시하고, 운영자가 제어상황을 확인할 수 있는 충분한 시간이 경과하면 LED와 7세그먼트를 오프하여 정상적으로 종료한다(S13 ∼ S16).

앞서의 기술에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 원격단말장치에서 현장설비에 대한 제어명령을 내릴 때, 해당 명령이 정확하게 수행되는지를 운영자가 확인할 수 있어 제어동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

특히, 이원제어일 경우에는 수신되는 명령의 순서에 따라 다르게 표시하여 이원제어의 진행상황을 정확히 표시함으로서 제어동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

이원제어가 아니면 제어명령에 따라 7세그먼트에 의한 해당 포인트번호와 오픈/클로즈 발광다이오드의 점멸에 의한 제어동작 상태를 표시하는 단계;

이원제어이면 첫 번째 제어명령에서 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 점멸하여 표시하는 단계; 및

상기 첫 번째 명령 수신 후 두 번째 명령이 수신되면 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 계속 점등하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격단말장치의 제어상황 표시방법.
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이원제어가 아니면 제어명령에 따라 해당 포인트번호와 오픈/클로즈 발광다이오드의 점멸에 의한 제어동작 상태를 표시하는 단계;

이원제어이면 첫 번째 제어명령에서 제어동작 상태를 온(On)하여 표시하는 단계;

두 번째 명령이 정해진 시간에 내려오지 않으면 해당 포인트번호를 7 세그먼트로 나타내어 제어동작 상태와 함께 일정시간 점멸을 반복한 후 오프(Off)하는 단계; 및

상기 첫 번째 명령 수신 후 두 번째 명령이 수신되면 해당 포인트번호와 제어동작 상태를 점등하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격단말장치의 제어상황 표시방법.
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