KR100616526B1 - Ｍｏｄｂｕｓ호환 프로토콜과ｓｃａｄａ／ｈｍｉ／ｍｍｉ호환 툴을 이용한무정전전원장치의 원격감시통제 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단수 혹은 다수의 UPS(Uninterruptible Power Supply : 무정전전원공급장치-이하 UPS로 칭함)를 원격을 통한 유지보수에 관한 것으로, 그 목적은 UPS에 의해 전원이 통제되는 자동화 설비와 UPS간에 상이한 관리 소프트웨어와 프로토콜로 인해 오는 사용상의 불편함을 제거하기 위한 것으로 UPS와 UPS에 의해 전원이 통제되는 자동화 설비 간에 일원화된 프로토콜과 소프트웨어를 통해 사용자에게 유지보수 관리에 관한 편리한 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 일원화된 UPS와 UPS에 의해 전원을 통제 받는 자동화 설비 사이에 프로토콜과 소프트웨어를 일원화시키기 위해 각각의 UPS와 자동화 설비와 사용자 인터페이스 사이에 정보의 송수신을 위한 네트워크장치와 다수의 UPS들을 연결해주기 위한 네트워크망과 정보를 주고받기위한 산업설비 공용 프로토콜의 일종인 MODBUS프로토콜과 사용자와 대화하기 위한 산업설비용 소프트웨어의 공용 인터페이스인 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)/HMI(Human Machine Interface)/MMI(Man Machine Interface)와 호환이 가능한 소프트웨어로 이루어지는 것을 요지로 한다.

UPS, Network, MODBUS, SCADA, HMI, MMI, 사이몬, 원격감시, SNMP, TCP/IP

Description

ＭＯＤＢＵＳ호환 프로토콜과 ＳＣＡＤＡ／ＨＭＩ／ＭＭＩ호환 툴을 이용한 무정전전원장치의 원격감시통제 방법{Multiple UPS Remote Monitering and Management Method By MODBUS Compatible Protocol and SCADA/HMI/MMI Compatible Tool}

도 1 UPS관리 시스템 구성도

도 2 발명의 계층도

도 3 발명이 적용된 관리 시스템을 예시한 개략도

도 4 발명이 적용되기 전의 관리 시스템을 예시한 개략도

도 5 프로토콜의 패킷 다이어그램

도 6 Data Field의 데이터증가 시 필드의 증가와 데이터의 입력을 예시한 예시도

도 7 발명의 실행 흐름을 예시한 예시도

도 8 발명에 사용되는 UPS를 예시한 예시도

도 9 패킷해석순서를 나타내는 흐름도

도 10 모드버스리드(MODBUS Read)의 실행순서를 나타내는 흐름도

도 11 모드버스라이트 1,2(MODBUS Write 1,2)의 실행순서를 나타내는 흐름도

도 12 명령에러송신, 어드레스에러송신, 데이터에러 송신의 실행순서를 나타내는 흐름도

도 13 읽기성공송신의 실행순서를 나타내는 흐름도

도 14 쓰기성공송신의 실행순서를 나타내는 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 사용자

(2) : 중앙감시반과 제어소프트웨어용 서버

(3) : UPS Group (4) : 로칼감시반

(5) : 허브(Hub) (6) : UPS

(7) : BMS (8) : STS

(9) : UPS와 설비 제어장비 (10) : 네트워크망

(11) : 감시대상(UPS와 설비) (12) : 감시기

(13) : 설비로부터 UPS에 전력에 대한보고

(14) : 설비 (15) : UPS로부터 보고

(16) : UPS제어명령 (17) : 설비로부터 보고

(18) : 설비제어명령 (19) : 사용자UPS제어화면

(20) : 사용자설비제어화면 (21) : UPS전용감시기

(22) : 감시기 (23) : Slave Address Field

(24) : Function Field (25) : Data Field

(26) : Error Check Field (27) : Transaction Identifier

(28) : Protocol Identifier (29) : Length Field

(30) : TCP Header (31) : MODBUS프로토콜

(32) : 최소크기의 Data Field (33) : 크기가 증가한 Data Field

(34) : 필요한 크기까지 증가하는 Data Field

(35) : 전송되는 패킷(Packet)의 예시

(36) : 상위 2Byte (37) : 하위 2Byte

(38) : 사용자가 화면의 정보파악 및 명령지시

(39) : 패킷 생성 및 전송 (40) : 지역확인

(41) : UPS나 설비 분류 (42) : UPS번호분류

(43) : 설비번호분류 (44) : 패킷해석

(45) : 수행 (46) : 성공

(47) : 보고패킷작성 및 상위로 전송 (48) : 실패

(49) : 재시도 (50) : 상위단계로 전송

(51) : 패킷해석 (52) : 사용자 제어화면에 표시

(53) : 해석과정을 시작 (54) : 전송이 종료되었는지 판단

(55) : 슬레이브 어드레스 필드 = 0

(56) : 슬레이브 어드레스 필드 = 고유어드레스

(57) : GF<-0 (58) : GF<-1

(59) : CRC-16의 무결성을 판단 (60) : 펑션필드의 값이 = 3

(61) : 펑션필드의 값이 = 6 (62) : 펑션필드의 값이 = 16

(63) : 모드버스 라이트2(MODBUS Write 2)

(64) : 모드버스 라이트1(MODBUS Write 1)

(65) : 모드버스 리드(MODBUS Read) (66) : 명령에러송신

(66) : 유효어드레스 범위 적합성 판단

(67) : 데이터길이 범위 유효성 판단 (68) : 어드레스에러송신

(69) : 읽기성공송신 (70) : 데이터에러송신

(71) : 쓰기성공송신 (72) : 송신헤더작성

(73) : 에러코드 작성 (74) : 송신CRC 계산

(75) : TBUF에 패킷의 첫 번째 바이트를 입력

(76) : 데이터버퍼링(시작어드레스, 데이터요구갯수)

(76) : 입력전원 (77) : 입력단자

(78) : 트랜스 (79) : 정류부

(80) : 축전지 (81) : 인버터

(82) : 전환스위치 (83) : 출력전원

(84) : 출력단자 (85) : 통신부

(86) : 데이터통신 (87) : 정보이동

(88) : 제어부 (89) : 전력이동

(90) : 초기의 대기상태 (91) : GF가 0인지 판단

(92) : 송신데이터 개수 계산

본 발명은 UPS를 원격으로 네트워크를 통한 유지보수와 관리에 관한 것으로, 보다 상세히는 UPS와 UPS에 의해 입력되는 전원이 통제되는 설비 간에 UPS는 UPS만을 위한 프로토콜과 제어소프트웨어로 제어와 정보의 이동이 이루어지고 설비는 설비대로 제어가 되는 이원화된 제어방법을 대부분의 산업설비제어에 사용되는 MODBUS프로토콜과 상기의 프로토콜과 호환이 가능하고 대부분의 산업설비제어에 사용되는 공통 인터페이스인 SCADA/HMI/MMI호환 소프트웨어를 이용하여 UPS와 설비의 제어를 일원화시키는 것에 관한 것이다.

통상적으로 UPS를 원거리 네트워크를 통한 제어를 하는 기존의 방법은 시리얼통신(Serial Communication : RS203, RS232C Port)이나 LAN통신(Local Area Network)상에서 SNMP(Simple Network Management Protocol)를 이용하여 사용해왔다.

상기에 기술한 통신방식은 데이터 통신방식에 있어서 일반적으로 쓰이는 방식이기는 하나 제조회사 마다 독립적인 패킷모델(Packet Model)과 독립적인 제어소프트웨어를 제조하여 구매자들(UPS구매자들)에게 배포해왔으며 특히나 UPS업체들의 경우 일반적인 자동화 설비 제조회사들이 프로토콜의 통합화를 하는 것과는 달리 자사의 독립적인 관리 방식으로 관리해왔다.

이러한 이유로 UPS와 UPS가 전력을 공급해주는 설비를 운영하기위해 서로 다른 제어소프트웨어와 프로토콜로 이원화 된 채로 운영하여 왔고 또한 SNMP 자체가 UPS 및 산업장비를 제어하기 위한 프로토콜이 아니라 네트워크용 장비들을 감시제어 하기위해 만들어진 프로토콜이라 UPS를 관리하기에 불편함이 있다.

도 4를 통해 일반적인 UPS와 UPS에 연결되어 전원을 통제받는 설비의 감시와 관리방법을 설명하면 UPS를 관리하기 위한 제어콘솔상의 사용자 UPS제어화면(19)과 자동화 설비를 제어하기 위한 제어콘솔상의 사용자설비제어화면(20)을 1개의 제어콘솔에서 각각의 제어용 소프트웨어를 설치한 후 각각을 실행시켜 사용자가 각각의 화면을 따로 보거나 설비제어용과 UPS제어용으로 각각 다수의 제어콘솔을 할당하여 설비관리자와 UPS관리자를 각각 운영하거나 1명이 각각의 관리 작업을 병행하여왔다.

상기에 언급된 제어콘솔은 제어작업을 위한 PC(Personal Computer)이거나 PC와 같이 소프트웨어를 설치시켜 관리작업을 할 수 있는 장비를 지칭한다.

UPS사용자가 제어화면을 통해 제어명령(16)을 하면 제어콘솔과 제어 소프트웨어에서 네트워크로 전송하기 위해 정해진 프로토콜의 규격에 따라 패킷으로 생성시켜 네트워크망(10)을 통해 UPS전용감시기(21)에 전달이 되고 UPS전용감시기는 각각의 UPS(6)에 패킷을 전달하게 된다.

UPS는 설비(14)로부터 전달되는 전력에 대한 보고패킷(13)을 받아 자력으로 판단 후 조치가 가능하면 자력으로 해결하고 사용자의 판단이 필요하거나 사용자로부터의 명령에 대한보고(처리결과, 오류, 예외상황, 각종log)패킷이나 UPS자체의 상태에 대한보고패킷(15)을 UPS전용감시기에 보내고 다시 UPS전용감시기는 네트워크를 통해 사용자UPS제어화면에 전달해준다.

사용자는 이렇게 전달된 패킷을 받아 UPS의 상태를 파악하고 조치를 취하게 되고 이러한 UPS의 관리과정이 수행되는 동안 설비역시 사용자설비제어화면을 본 사용자는 설비에 내릴 명령패킷(18)을 보내게 되고 이러한 명령패킷은 네트워크망을 통해 감시기(22)에 전달되며 전달된 명령패킷은 각각의 설비에 전달된다.

명령을 접수한 설비는 자신의 상태, 명령사항의 결과, 에러, 예외상황 등을 감시기에 보고하게 되고 이러한 보고는 다시 감시기를 거쳐서 네트워크망을 통해 사용자설비제어화면에 표시되며 사용자는 이러한 정보를 바탕으로 설비를 제어하여 결과적으론 인력과 장비가 설비감시와 UPS관리를 위해 각기 필요하게 된다.

이러한 관리과정에 있어서 기존의 방식으로 할 수 있는 가장 이상적인 형태는 UPS를 관리할 관리자, 소프트웨어, 프로토콜, 제어화면을 보여줄 PC와 설비를 제어할 관리자, 소프트웨어, 프로토콜, 제어화면을 보여줄 PC가 필요하다.

즉 유사한 구조임에도 불구하고 프로토콜의 차이나 제어소프트웨어의 프로토콜지원 여부에 따라 다원화된 구조를 유지해야 하는데 다행히도 충분한 인력이 있을 경우에는 다원화된 구조에 따라 관리를 해도 문제가 적게 발생하지만 1인이 다수의 설비와 UPS를 상기와 같이 관리할 경우 관리자의 실수로 인한 문제들이 발생할 가능성이 높아진다.

따라서 이러한 관리방식으로 인해 관리의 어려움과 인력과 기자제의 중복투자로 인해 관리경비가 증가하고 생산성과 안전성면에서 비효율적인 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창출되는 것으로, 그 목적은 UPS를 네트워크를 이용하여 원격으로 감시하고 관리하기위해 UPS를 관리하기 위한 데이터 통신에 쓰이는 프로토콜과 소프트웨어를 산업장비에 주로 쓰이는 MODBUS프로토콜을 사용하여 공업용 자동화 장비를 제어하고 관리하기 위해서 쓰이는 SCADA/HMI/MMI와 호환이 가능한 관리 소프트웨어를 사용해 자동화 장비와 UPS의 감시와 관리가 SCADA/HMI/MMI호환 소프트웨어 상에서 동시에 이루어 질수 있도록 하여 사용자들의 편리성과 효율적인 관리방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 UPS와 UPS에 연결되어 UPS에 의해 전원이 통제되는 설비와 이들을 사용자가 관리하기 위해 PC(Personal Computer)이거나 PC와 같이 소프트웨어의 탑재가 가능한 제어콘솔과 다수의 UPS를 감시하고 관리하며 작업의 결과를 사용자에게 보여주는 제어소프트웨어와 패킷의 중계와 관리를 해주는 감시기와 정보를 전달하기 위해 패킷의 형태를 정의하는 프로토콜과 상기의 제어콘솔과 다수의 UPS와 다수의 설비와 감시기를 이어주는 네트워크망으로 이루어지며, 이를 도면을 통해 설명하면 도 3과 같이 사용자 제어화면(1)에서 사용자가 사용자 제어화면에 표시된 정보를 바탕으로 명령(16, 18)을 내리면 감시기(12)를 거쳐 명령에 해당하는 UPS(6)나 설비(14)에 전달이 되고 설비(14)는 자신의 상태를 UPS(6)에 보고(13)하는 동시에 감시기를 거쳐 사용자 제어화면에 보여주게 된다. 또한 UPS와 설비는 사용자로부터 내려온 명령이나 명령에 의한 수행결과뿐 아니라 수시로 상황을 보고(15,17)하게 된다.

상기의 내용을 좀더 구체적으로 설명하면 도 7에서와 같이 SCADA/HMI/MMI호환 제어소프트웨어를 통해 보이는 사용자 제어화면(1)에서 사용자가 화면의 정보파악 및 명령을 지시(38)하면 MODBUS프로토콜의 형식에 맞추어 패킷을 생성하고 감시기(12)로 전송(39)을 하는 단계와;

감시기(12)는 전달된 패킷을 패킷내부의 Slave Address Field에 지정된 UPS가 위치한 지역을 확인(40)하고 UPS인지 설비인지 분류(41)하고 다시 UPS가 가진 각각의 Slave Address로 분류(42, 43)하여 해당하는 UPS(42)에 네트워크를 통해 전달하는 단계와;

네트워크를 통해 감시기(12)로부터 전달된 패킷을 MODBUS프로토콜 형식에 따라 해석(44)하는 단계와;

해석된 패킷에 따라 UPS를 제어하는 단계와;

수행 시 수행에 실패(48)하면 일정횟수이상 시도(39)를 하고 반복적인 수행의 시도(39)에도 불구하고 실패(48)할 경우 수행을 포기하는 단계와;

동시에 수행의 성공(46)여부에 관계없이 모든 수행의 결과를 기록하여 MODBUS프로토콜 형식에 따라 보고할 패킷을 작성하고 네트워크를 통해 감시기(12)로 전송(47)하는 단계와;

감시기(12)에 전달된 패킷을 다시 네트워크를 통해 제어콘솔에 전송(50)하는 단계와;

네트워크를 통해 제어콘솔에 전달된 패킷을 해석(51)하는 단계와;

해석된 패킷을 바탕으로 사용자 제어화면에 표시(52)하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기의 단계 중 패킷해석단계를 좀더 자세히 설명하면 도 9에서와 같이 해당 패킷이 도착하여 해석과정을 시작(53)하면 패킷이 완전히 전송되어 전송이 종료되었는지 판단(54)하여 비정상적으로 종료되면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 전송종료 시에 정상적으로 종료되면 슬레이브 어드레스 필드에 값이 0인지 판단(55)하여 0이면 제네랄플레그(General Flag : GF)에 1을 넣어주고(58) 0이 아니면 슬레이브 어드레스 필드와 고유어드레스와 일치하는지 판단(56)하여 일치하면 제네랄플레그(General Flag : GF)에 0을 넣어주고(57) 일치하지 않으면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 단계에서 고유번호와 슬레이브 어드레스 필드의 내용이 일치하면 패킷의 다음 필드인 에러체크필드에 CRC-16알고리즘으로 작성된 정보의 무결성을 판단(59)하여 무결성의 입증이 불가능하면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기의 에러체크필드의 CRC-16알고리즘으로 작성된 정보의 무결성이 입증되 면 패킷내부의 다음 필드인 펑션필드의 값이 3(60)이면 모드버스 리드(MODBUS Read)(65)를 실행하고, 값이 6(61)이면 모드버스 라이트1(MODBUS Write 1)(64)을 실행하고, 값이 16이면 모드버스 라이트2(MODBUS Write 2)(63)을 실행하고, 3,6,16을 제외한 모든 값은 명령에러송신(66)을 실행하는 단계와;

상기의 단계가 끝나면 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계로 이루어진다.

상기 패킷의 해석단계 중 모드버스리드(MODBUS Read)(65)단계를 좀더 자세히 설명하면 도 10과 같이 유효어드레스 범위가 적합한지 판단(66)하여 부적합하면 어드레스에러송신(68)을 실행한 후 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 유효어드레스 범위가 적합하면 데이터길이 범위가 유효한지 판단(67)하여 유효하지 않으면 데이터에러송신(70)을 실행한 후 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 데이터길이범위가 유효하면 읽기성공송신(69)을 실행한 후 모드버스리드(MODBUS Read)단계의 실행을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기 패킷의 해석단계 중 모드버스라이트 1(MODBUS Write 1)과 모드버스라이트 2(MODBUS Write 2)(64)단계를 좀더 자세히 설명하면 도 11과 같이 유효어드레스 범위가 적합한지 판단(66)하여 부적합하면 어드레스에러송신(68)을 실행한 후 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 유효어드레스 범위가 적합하면 데이터길이 범위가 유효한지 판단(67)하여 유효하지 않으면 데이터에러송신(70)을 실행한 후 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(67)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 데이터길이범위가 유효하면 쓰기성공송신(71)을 실행한 후 모드버스라이트 1(MODBUS Write 1)과 모드버스라이트 2(MODBUS Write 2)단계의 실행을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기 패킷의 해석단계 중 명령에러송신(66)단계와, 데이터에러송신(68)단계와, 어드레스에러송신(70)단계를 좀더 자세히 설명하면 도 12과 같이

상기의 패킷해석단계 중 슬레이브 어드레스의 적합성을 판단하여 적합성 여부에 따라 입력된 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단(92)하여 0이 아니면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단하여 0이면 송신을 위한 헤더를 작성하는 송신헤더작성(72)단계와;

상기 실행단계에서 송신헤더의 작성이 성공적으로 끝나면 에러필드에 에러코드를 작성(73)하는데 명령에러송신단계는 1, 어드레스에러송신단계는 2, 데이터에러송신단계는 3의 값을 채우는 단계와;

상기 실행단계에서 에러코드작성이 성공적으로 끝나면 송신할 내용의 무결성을 증명하는 송신CRC를 계산(74)하여 그 값을 에러체크필드에 채우는 단계와;

상기 실행단계에서 송신CRC의 계산과 작성이 성공적으로 끝나면 송신데이터 의 개수를 계산(91)하는 단계와;

상기 실행단계에서 송신데이터의 개수의 계산(91)이 성공적으로 끝나면 TBUF에 패킷의 첫 번째 바이트를 채우고(75) 명령에러송신(66)단계와, 데이터에러송신(68)단계와, 어드레스에러송신(70)단계의 실행을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기 패킷의 해석단계 중 읽기성공송신(69)단계를 좀더 자세히 설명하면 도 13과 같이 상기의 패킷해석단계 중 슬레이브 어드레스의 적합성을 판단하여 적합성 여부에 따라 입력된 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단(92)하여 0이 아니면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단하여 0이면 송신을 위한 헤더를 작성하는 송신헤더작성(72)단계와;

상기 실행단계에서 송신헤더의 작성이 성공적으로 끝나면 데이터필드에 데이터버퍼링(시작어드레스, 데이터요구갯수)(76)을 하는 단계와;

상기 실행단계에서 데이터버퍼링이 성공적으로 끝나면 송신할 내용의 무결성을 증명하는 송신CRC를 계산(74)하여 그 값을 에러체크필드에 채우는 단계와;

상기 실행단계에서 송신CRC의 계산과 작성이 성공적으로 끝나면 송신데이터의 개수를 계산(91)하는 단계와;

상기 실행단계에서 송신데이터의 개수의 계산(91)이 성공적으로 끝나면 TBUF에 패킷의 첫 번째 바이트를 채우고(75) 읽기성공송신단계의 실행을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기 패킷의 해석단계 중 쓰기성공송신(71)단계를 좀더 자세히 설명하면 도 14와 같이 상기의 패킷해석단계 중 슬레이브 어드레스의 적합성을 판단하여 적합성 여부에 따라 입력된 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단(92)하여 0이 아니면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계와;

상기 수행단계에서 제네랄 플레그의 값이 0인지 판단하여 0이면 송신을 위한 헤더를 작성하는 송신헤더작성(72)단계와;

상기 실행단계에서 송신헤더작성이 성공적으로 끝나면 송신할 내용의 무결성을 증명하는 송신CRC를 계산(74)하여 그 값을 에러체크필드에 채우는 단계와;

상기 실행단계에서 송신CRC의 계산과 작성이 성공적으로 끝나면 송신데이터의 개수를 계산(91)하는 단계와;

상기 실행단계에서 송신데이터의 개수의 계산(91)이 성공적으로 끝나면 TBUF에 패킷의 첫 번째 바이트를 채우고(75) 쓰기성공송신단계의 실행을 종료하는 단계로 이루어진다.

상기의 과정에 따라 원격으로 제어되는 UPS는 도 8에서와 같이 상용교류전력을 입력전원(76)으로 입력받아 입력단자(77)를 거쳐 적절한 전압으로 낮추는 트랜스(78)를 지나 전환스위치(82)와 정류부(79)를 지나게 된다. 정류부(79)를 거친 전력은 직류전류로 전환되어 축전지(80)에 저장이 되고 저장된 직류전원은 입력전원(76)의 이상이 감지되면 인버터(81)를 거쳐 교류전원으로 바뀐 후 전환스위치(82) 를 거치게 된다.

상기의 전환스위치(82)는 입력전원(76)의 상태에 따라 입력전원(76)이 안정적이면 트랜스(78)로부터 UPS에 연결된 설비에 알맞게 가공된 전원을 출력단자(84)를 통해 출력하고 불안정하게 되면 축전지(80)로부터 전력을 공급받아 인버터(81)를 거쳐 전환스위치(82)를 거쳐 출력단자(84)로 출력전원(83)으로 출력이 된다.

상기 UPS의 동작과정 중에 각부의 제어와 각부의 상태를 제어부(88)가 점검하고 이러한 작동의 결과를 통신부(85)를 통해 데이터통신(86)의 형태로 UPS의 외부로 보낸다.

UPS의 외부로 보내진 정보는 네트워크와 감시기를 통해 사용자의 제어콘솔로 전달되어 사용자가 식별이 가능한 형태로 보여주고 사용자는 이 정보를 바탕으로 다시 UPS의 통신부를 통해 제어부에 명령을 보내 UPS를 제어하게 된다.

상기의 과정들에 사용되는 데이터 통신용으로 사용되는 프로토콜은 MODBUS프로토콜로이를 자세히 설명하면 사용되는 정보의 최소단위인 패킷은 도 5와 같이 크게 4개의 구역으로 나누어진다. 슬레이브(Slave)에 해당하는 장비의 장비주소가 저장된 Slave Address Field(23)와, 마스터(Master)와 슬레이브간에 미리 지정된 특정 기능의 수행을 명령하며 UPS에 예외상황이 발생할 경우 사용자에게 예외상황을 통보해주기 위한 Function Field(24)와, 사용자가 UPS에 Function 으로 지정된 작업외의 작업이나 데이터를 보내거나 UPS로부터 사용자의 요구에 대한 회답이나 작업의 결과나 UPS 자신의 상태변화에 대한 데이터를 전달하는 Data Field(25)와, 네 트워크망을 통해 전송되는 데이터의 무결성을 증명하기 위해 CRC-16(Cyclic Redundancy Check-16Bit)알고리즘이 사용된 Error Check Field(26)로 이루어진다.

Error Check Field의 CRC-16으로 만들어진 데이터를 참조하여 만약 전송되는 데이터가 무결성이 입증이 되지 않으면 데이터 대한 재요청을 요구하고 그전에 전송된 데이터는 폐기되며 그 자리를 새로 요청한 데이터로 대체한다. 상기의 패킷의 크기는 Slave Address Field(1Byte), Function Field(1Byte), Data Field(N * 2Byte), Error Check Filed(2Byte)로 구성이 되는 것이 바람직하며 또한 Serial통신이 아닌 TCP/IP기반에서 통신을 할 경우 Error Check Field를 제거하고 Slave Address Field 부분의 앞부분에 6Byte의 TCP Header(30)를 추가한다. 이때 Error Check Field를 제거하는 이유는 TCP/IP방식의 통신이 자체적으로 에러를 검출하고 전송된 자료 중에 에러 부분에 대한 롤백(Roll Back)과 이를 통한 보정이 보장됨으로 2중의 에러체크가 불필요함에 따라 제거한다.

상기의 과정으로 인해 패킷의 크기가 줄어들어 네트워크망의 내부적으론 트래픽이 줄어드는 효과가 있으며 TCP/IP기반으로 사용 시 전단부에 추가되는 패킷을 자세히 설명하면 도 5와 같이 Salve Address Filed 앞부분에 추가되는 6Byte의 데이터 중 0~1Byte(27)는 Transaction Identifier로써 서버 내부에서의 처리단위인 Transaction처리 시 처리되기 위해 고유의 ID를 발급하며 이 ID로 Transaction을 식별하고 처리순서를 정하고, 2~3Byte(28)는 Protocol Identifier로 프로토콜을 구분하기 위한 구분단위로 쓰이며, 4~5Byte(29)는 Length Field()로 데이터를 해석하는 과정에서 Salve Address Filed와 Function Field와 Data Field의 길이를 나타 내어 데이터 길이가 틀린 데이터가 수신되면 자동으로 폐기하고 다시 요청을 하는 역할을 한다.

각 필드들 중에 Data Field는 가변적인 길이를 가지며 최소 2Byte에서 필요한 만큼 2Byte 단위로 매번 전송될 때마다 Data Field에 저장되는 데이터의 크기에 따라 변하게 되는데 예를 들어 최소크기(32)에서 1Byte라도 저장해야할 데이터가 늘어나면 2Byte를 증가시켜 Data Field만 4Byte로 크기가 증가(33)하게 된다.

Data Field가 계속 증가할 경우 필요한 크기(34)까지 0부터 n-1,n 까지 증가하며Data Filed는 데이터의 저장 시 상위바이트와 하위바이트로 나누어 기억하게 되는데 도 6에서와 같이 Slave장비 01번에 Function 04번을 수행하며 16진수로 3A12란 데이터를 기억하는 Data Filed를 가진 패킷(35)이 있다고 가정하면 상위 2Byte(36)가 3A를 하위 2Byte(37)가 12를 가지게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 MODBUS프로토콜과 SCADA/HMI/MMI호환 소프트웨어로 UPS를 감시 관리함으로 인해 산업용자 동화설비에 연결된 UPS를 별도의 소프트웨어나 별도의 프로토콜, 혹은 별도의 데이터 통신장비나 부가적인 장비가 없어도 SCADA/HMI/MMI호환 소프트웨어 상에서 동시에 감시와 관리가 가능하다. 이로 인해 별도로 제작된 전용 제어소프트웨어와 프로토콜이 필요 없어지고 이로 인해 감시 관리인원을 줄이거나 기존의 감시와 관리에 투입된 인력의 작업 효율을 높일 수 있으며 소프트웨어 제작 시 소요되는 비용과 부가적인 인력을 고용하기 위한 비용을 절감할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. UPS의 원격감시에 있어서, SCADA/HMI/MMI호환 제어소프트웨어를 통해 보이는 사용자 제어화면(1)에서 사용자가 화면의 정보파악 및 명령을 지시(38)하면 MODBUS프로토콜의 형식에 맞추어 패킷을 생성하고 감시기(12)로 전송(39)을 하는 단계와;

   감시기(12)는 전달된 패킷을 패킷내부의 Slave Address Field에 지정된 UPS가 위치한 지역을 확인(40)하고 UPS인지 설비인지 분류(41)하고 다시 UPS가 가진 각각의 Slave Address로 분류(42, 43)하여 해당하는 UPS(42)에 네트워크를 통해 전달하는 단계와;

   네트워크를 통해 감시기(12)로부터 전달된 패킷을 MODBUS프로토콜 형식에 따라 해석(44)하는 단계와;

   해석된 패킷에 따라 UPS를 제어하는 단계와;

   수행 시 수행에 실패(48)하면 일정횟수이상 시도(39)를 하고 반복적인 수행의 시도(39)에도 불구하고 실패(48)할 경우 수행을 포기하는 단계와;

   동시에 수행의 성공(46)여부에 관계없이 모든 수행의 결과를 기록하여 MODBUS프로토콜 형식에 따라 보고할 패킷을 작성하고 네트워크를 통해 감시기(12)로 전송(47)하는 단계와;

   감시기(12)에 전달된 패킷을 다시 네트워크를 통해 제어콘솔에 전송(50)하는 단계와;

   네트워크를 통해 제어콘솔에 전달된 패킷을 해석(51)하는 단계와;

   해석된 패킷을 바탕으로 사용자 제어화면에 표시(52)하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 MODBUS호환 프로토콜과 SCADA/HMI/MMI호환 툴을 이용한 무정전 전원장치의 원격감시 통제방법
2. 제 1항에 있어서 패킷해석단계는 해당패킷이 정상적으로 전송이 되고 전송과정이 정상적으로 종료되었는지 판단(54)하여 비정상적으로 종료되면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계와;

   상기 전송확인 단계가 성공하면 UPS의 고유식별기호와 패킷에서 지정하는 UPS식별기호가 일치하는지 판단하여 일치하지 않으면 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계와;

   상기 UPS식별단계에서 식별단계가 정상적이면 데이터의 오류여부를 판단하는 알고리즘에 의해 작성된 정보로 패킷의 데이터 오류여부를 판단하여 패킷에 오류가 있을 경우 하위단계의 실행을 중지하고 초기의 대기상태(90)로 대기하는 단계를 특징으로 하는 MODBUS호환 프로토콜과 SCADA/HMI/MMI호환 툴을 이용한 무정전 전원장치의 원격감시 통제방법
3. 제 1항에 있어서 패킷해석단계는 패킷의 오류여부를 판단하여 정상적이라 판단되면 패킷에 정의된 특정기능을 수행하고 초기의 대기상태로 대기하는 단계와;

   동시에 상기 패킷에 정의된 기능이 UPS에 존재하지 않을 경우 데이터오류에 대한 보고를 하고 패킷의 해석단계를 종료하며 초기의 대기상태로 대기하는 단계를 더 특징으로 하는 MODBUS호환 프로토콜과 SCADA/HMI/MMI호환 툴을 이용한 무정전 전원장치의 원격감시 통제방법

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