KR100626737B1 - 디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로컨트롤러 이중화 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤발전 분산제어 시스템에서, 각 설비 구동장치의 제어 및 각 설비 구동장치에 있어 실시간으로 변하는 필드 데이터를 입출력 모듈로 부터 수집하여 제어할 수 있도록 하는 디젤발전 분산제어 시스템용 원격단말장치의 마이크로 콘트롤러에 관한 것이다.

본 발명에서는 제어기(MPM)을 이중으로 구성하여, 두개의 제어기에 있어, 사용자의 설정에 의해 주제어기와 부제어기를 설정할 수 있도록 하고, 서로의 동작상태를 감시하여 상기 주제어기가 결함이 발생될 경우 또하나의 제어기가 이를 인식하여 실시간으로 절체하여 손실없이 주제어동작이 동작할 수 있도록 하므로써, 신뢰성있는 원격단말장치의 메인 프로세스 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

원격단말장치, RTU, 마이크로프로세스

Description

디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로 컨트롤러 이중화 제어장치{Duplex control apparatus for micro control of diesel dispersion control system remote terminal equipment}

도 1은 디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로 컨트롤러 이중화 제어장치의 구성을 보인 블록도.

본 발명은 디젤발전 분산제어 시스템에서, 각 설비 구동장치의 제어 및 각 설비 구동장치에 있어 실시간으로 변하는 필드 데이터를 입출력 모듈로 부터 수집하여 제어할 수 있도록 하는 디젤발전 분산제어 시스템용 원격단말장치의 마이크로 콘트롤러에 관한 것이다.

디젤 발전 분산제어시스템(DCS)은 발전소 내의 엔진, 전력, 보일러등 각종 설비에 장착되어 있는 아날로그 센서(sensor) 및 디지털 상태 접점으로 부터 디지털 입력(digital input), 아날로그 입력(Analog input) 및 펄스 입력(pulse input) 신호를 시스템의 하단 단말장치인 원격단말장치(RTU; Remote Terminal Unit)의 메인 프로세스 모듈(Main Process Module)로 부터 통신중계장치를 거쳐 받아들여 모 니터상에 디스플레이할수 있고, 또한 디지털 출력(Digital output), 아날로그 출력(Analog output)신호를 통신중계장치를 통해 원격단말장치의 메인 프로세스 모듈로 전송하여 메인 프로세스 모듈로 하여금 각 설비의 구동장치로 출력이 되는 시스템이다.

상기에서 원격단말장치의 메인 프로세스 모듈로 출력되는 디지털 출력, 아날로그 출력신호는 메뉴얼로 제어할 수도 있고, 통신중계장치 자체 로직에 의해 제어가 가능하다.

본 발명에서는 이와 같은 원격 단말 장치의 메인 프로세스 모듈의 구성에 관한 것이다.

원격단말장치의 메인 프로세스 모듈의 경우 고장 또는 폴트(fault)가 발생될 경우 심각한 데이터의 손실 및 시스템의 운용이 정지될 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 제어기(MPM)을 이중으로 구성하여, 두개의 제어기에 있어, 사용자의 설정에 의해 각각의 제어기가 주제어동작과 부제어동작을 수행하도록 설정하도록 하고, 서로의 동작상태를 감시하여 주제어기가 결함이 발생될 경우 부제어기가 이를 인식하여 실시간으로 절체하여 데이터의 손실없이 주제어동작을 수행할 수 있도록 하므로써, 신뢰성있는 원격단말장치의 메인 프로세스 모듈을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 두개의 제어기로 구성되며, 두개의 제어기중 하나의 제어기를 주 제어기로 또 하나의 제어기를 부제어기로 설정할 수 있도록 하는 제어기설정수단과, 주제어기 또는 부제어기로 부터 수집된 데이터를 저장하며, 제어기 절체(switching)를 통한 데이터 손실을 방지하기 위해 두개의 제어기가 공유하는 메모리수단을 포함하여 구성되며, 각 제어기는 각 타스크(task)별 와치독(watch dog)신호를 발생시키는 와치독과, 와치독의 상태를 감시하는 와치독감시수단과, 타스크별 에러 또는 와치독 상태에 따라 상대에게 이를 알려주기 위한 허트비트(heart-bit)발생수단과, 상대 제어기의 허트비트신호를 입력받는 체크 버퍼와, 자신의 현재 설정상태를 판단하여, 설정상태에 따라 허트비트발생수단으로 부터 입력된 상태의 허트비트를 감시하여 상대 제어기의 동작상태를 감시하고, 감시결과에 따라 제어기 동작을 수행하는 제어수단과, 상기 메모리수단에 저장된 데이터를 읽어들여 저장하는 주메모리수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 특징으로 하는 본 발명 디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로 컨트롤러 이중화 제어장치의 구성을 도 1에 도시된 실시예를 참조하여 그 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

두개의 제어기(10, 20)로 구성되며, 각 제어기(10,20)는 백플레인(back plain)상에 구성되는 제어기설정부에 의해 주제어기(10)와 부제어기(20)로 동작하며, 주제어기(10) 또는 부제어기(20)에서 로컬 데이터 버스(local data bus)로 부터 수집된 각종의 데이터를 저장하며, 데이터의 손실을 방지하기 위해 두개의 제어기(10,20)가 공유하는 공유 메모리부(dual port RAM)(30)를 포함하여 구성되고,

상기 주제어기(10)는 타스크(task)별 경보수단인 와치독(watch dog)(11)과, 와치독의 이상유무를 감시하는 와치독감시부(12)와, 통신단절이나 지속적인 통신에러를 체크하는 통신상태감시타스크(13)와, 저장장치 또는 버퍼의 상태를 감지/비교하여 정상/비정상 상태를 알려주는 제어로직타스크(14)와, 각 타스크(13,14)별 에러 또는 와치독 에러상태에 의한 결합이 발생할 경우 상대에게 이를 알려주기 위한 허트비트(heart-bit)발생부(15)와, 현재 진행중인 각 타스크(13,14)에 의해 에러상태가 발생됨을 감지하여, 이에 따른 허트비트를 발생시키도록 하고, 현재 제어기설정부의 설정상태를 판단하여, 설정상태에 따라 체크버퍼(16)로 입력된 상대편 허트비트를 감시하여 상대 부제어기(20)의 동작상태를 감시하고, 감시결과에 따라 제어기 동작을 수행하는 제어부(DSP)(17)와, 상기 공유메모리부(30)에 저장된 데이터를 읽어들여 저장하는 주메모리부(18)를 포함하여 구성된다.

상기 부제어기(20)의 구성은 주제어기(10)와 동일한 구성을 갖는다.

본 발명 이중화 제어장치는 백플레인상에 구성된 제어기 설정수단에 의해 두개의 제어기중 하나의 제어기가 주제어기(10)로 설정되고, 다른 하나의 제어기(20)는 부제어기(20)로 설정된다.

두개의 제어기(10,20)는 동일한 구성을 갖으며, 공유메모리(18)를 통해 정보를 공유하게 되므로, 이들 두개의 제어기중 어느 하나를 주제어기(10)로 설정하여도 문제될 것이 없다.

주제어기(10)의 이중화 동작상태 및 각종 운전 데이터들은 앞서 설명한 바와 같이 공유메모리부(30)에 정보를 공유하게 되며, 두 시스템에 연결된 정보제공수단(LCD display)를 통해 사용자에게 제공하거나, 각 시스템 상태 표시수 단(LED)을 통해 제공하도록 설계된다.

상기에서 설명한 바와 같이, 제어기(10,20)에서는 제어기설정수단의 설정상태를 판단하게 되고, 그 설정상태에 따라 자신이 주제어기(10)인지, 부제어기(20)인지를 판단하여 주제어기(10)인 경우 해당하는 주제어동작을 수행하게 되고, 부제어기(20)인 경우 주제어기(10)를 감시하여 폴트가 발생되면, 주제어동작을 이어 수행하게 되는 바,

주제어기(10)는 로컬 데이터 버스로 부터 각종의 데이터를 수집하게 되며, 이와 같이 수집된 데이터들은 시스템 데이터 버스를 통해 공유메모리부(30)에 저장된다.

이후, 공유메모리부(30)에 저장된 데이터는 주메모리부(18)에 저장된다.

이때, 부제어기(20)에서는 항상 대기상태에서 공유메모리부(30)를 감시하면서 저장된 데이터를 읽어들여 자신의 주메모리부(28)에 저장한다.

이와 같은 과정을 거쳐 주제어기(10)와 부제어기(20)는 현재 데이터를 동시에 가지고 있어, 주제어기(10)로 부터 부제어기(20)로 절체되더라도 데이터의 손실은 발생하지 않게 된다.

서로의 동작상태를 감지하고, 제어기의 절체과정을 주제어기(10) 중심으로 설명하면 다음과 같다.

와치독(11)에서는 각각의 타스크마다 와치독 신호를 발생시키고, 와치독 감시부(12)는 와치독상태를 체크하게 된다.

즉, 와치독(11)에서는 각 타스크에 에러가 발생되면 와치독신호를 발생시켜 시스템을 리셋(reset)시키게 되는 바, 와치독 감시부(12)는 이와 같은 와치독(11) 상태를 체크하여 허트비트발생부(15)에 전송한다.

통신상태 감시 타스크(13)에서는 통신단절이나 지속적인 통신에러를 체크하게 되고, 제어로직타스크(14)에서는 저장장치나, 버퍼의 상태를 감지/비교하게 된다.

제어부(17)에서는 상기 통신상태 타스크(13) 및 제어로직타스크(14)를 감시하여 그 결과정보에 따라 허트비트발생부(15)에 전송한다.

허트비트발생부(15)에서는 허트비트신호를 발생시키게 된다.

부제어기(20)에서는 허트비트발생부(15)의 상태를 항상 감시하게 되고, 허트비트발생부(15)의 신호에 변화가 발생하게 되면, 주제어기(10)의 이상으로 판정하여 주제어동작을 수행하게 된다.

이때, 부제어기(20)의 주메모리부(28)에는 주제어기(10)의 현재까지의 데이터가 동일하게 저장되어 있으므로, 데이터의 손실없이 주제어기(10)가 수행중인 일을 진행하게 된다.

여기서, 주제어기(10)는 관리자 또는 자체의 리셋에 의한 복구가 이루어지게 되며, 허트비트발생부(15)의 신호가 정상적으로 복구되고, 이때의 주제어기(10)는 부제어동작을 수행하여, 상기에서와 같은 부제어기(20)의 동작을 수행하여 부제어기(20)가 폴트가 발생될 경우 다시 주제어동작을 수행하게 된다.

허트비트발생부(15)의 신호는 실시예로 정상적인 상태에서 동일한 주기와 진폭을 갖는 신호로써, 이러한 신호가 불규칙적으로 변화하게 되면, 이를 폴트로 간 주하게 된다.

즉, 본 발명은 와치독(11) 상태에 의한 물리적인(reset) 허트비트신호와 통신상태 및 제어로직의 에러상태에 의한 제어부(17)의 허트비트제어에 의해 허트비트신호가 발생되고, 이러한 신호를 상대 제어기(10, 20)에서 감시하여 사용자의 설정상태에 따라서 그 제어기(10,20)가 절체되면서 주제어동작을 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 두개의 제어기가 사용자의 설정에 따라 주제어와 부제어로 설정되고, 부제어기가 주제어기의 시스템을 감시하여, 주제어기의 동작상태에서 폴트가 발생되며, 부제어기가 주제어기의 동작을 수행하며, 이때 서로간의 데이터를 공유하여 데이터의 손실없이 이의 동작 수행이 가능하도록 하므로써, 신뢰성 있는 디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로 컨트롤러를 제공할 수 있다.

Claims (1)

1. 두개의 제어기로 구성되며, 두개의 제어기 중 하나의 제어기를 주제어기로 또 하나의 제어기를 부제어기로 설정할 수 있도록 하는 제어기설정수단과, 주제어기 또는 부제어기로 부터 수집된 데이터를 저장하며, 제어기 절체(switching)를 통한 데이터 손실을 방지하기 위해 두개의 제어기가 공유하는 메모리수단을 포함하여 구성되며, 각 제어기는 각 타스크(task)별 와치독(watch dog)신호를 발생시키는 와치독과, 와치독의 상태를 감시하는 와치독감시수단과, 타스크별 에러 또는 와치독 상태에 따라 상대에게 이를 알려주기 위한 허트비트(heart-bit)발생수단과, 상대 제어기의 허트비트신호를 입력받는 체크 버퍼와, 자신의 현재 설정상태를 판단하여, 설정상태에 따라 허트비트발생수단으로 부터 입력된 상태의 허트비트를 감시하여 상대 제어기의 동작상태를 감시하고, 감시결과에 따라 제어기 동작을 수행하는 제어수단과, 상기 공유 메모리수단에 저장된 데이터를 읽어들여 저장하는 주메모리수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디젤발전 분산제어시스템용 원격단말장치의 마이크로 컨트롤러 이중화 제어장치.

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