KR100682054B1 - 다채널 컴퓨터의 동기화 방법 - Google Patents

다채널 컴퓨터의 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 작동기기의 신뢰성을 높이기 위하여 동일한 제어신호를 공급하는 복수의 컴퓨터를 정밀하게 동기화시키기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기준 컴퓨터와 비교 대상의 타 컴퓨터에 기설정된 제 1 지정시간을 저장하는 단계; 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호를 발생시킨 후부터 상기 제 1 지정시간의 경과시에 상기 기준 컴퓨터에 상기 타 컴퓨터의 제 1 지정시간의 경과시점을 전송하는 전송단계; 상기 기준 컴퓨터가 상기 타 컴퓨터로부터 상기 제 1 지정시간의 경과시점을 수신받고, 상기 기준 컴퓨터에 저장된 제 1 지정시간과 비교하는 비교단계; 상기 비교단계에서 오차가 발생하면 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터가 상호 통신하여 상기 오차를 감소시키는 조정단계를 포함하는 기술 구성으로 이루어진다.
동기화, 다채널, 신뢰성, 오차

Description

다채널 컴퓨터의 동기화 방법{synchronizing method for multi-channel computer}
도 1은 종래의 두 채널의 컴퓨터로 동작되는 작동기기의 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2a, 도 2b는 도 1의 두 채널의 컴퓨터의 각각에서 발생되는 동작파형이고, 도 2c는 도 2a, 도 2b의 합성파형이다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 동작과정을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서 상호 감시기능을 설명하기 위한 타임챠트이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에서 채널1보다 채널2가 앞선 제어신호를 송출할 때의 타임챠트이다.
본 발명은 장치를 제어하기 위하여 두 대 이상의 다채널 컴퓨터들을 상호 동기화시키기 위한 방법에 관한 것이다.
항공기, 원자력 발전소등 작동장치가 동작의 정밀성과 신뢰성을 요구하는 장 치인 경우에는 작동장치가 동일 하드웨어와 소프트웨어를 갖는 두 개의 컴퓨터로 제어되도록 하여 동작의 신뢰성과 안전성을 제고시킨다.
이와 같이 작동장치의 신뢰성을 높이고자 복수로 사용되는 컴퓨터들로부터 발생되는 제어신호들이 동기가 이루어지지 않는 경우에는 이들 컴퓨터들을 복수 사용함으로써 동작의 오차가 발생되게 되고, 심지어 원하지 않는 반대방향으로 동작되는 경우도 발생되는 경우가 발생된다.
도 1은 종래의 두 채널의 컴퓨터로 동작되는 작동기기의 동작을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2a, 도 2b는 도 1의 두 채널의 컴퓨터에 의하여 발생되는 동작파형이고, 도 2c는 도 2a, 도 2b의 합성파형이다.
작동기기(30)는 동작의 신뢰성과 안전성을 요구하는 정밀기기로 채널1의 다중화 컴퓨터(10)와 채널2의 다중화 컴퓨터(20)에 의하여 제어되며, 작동기기(30)에는 채널1의 컴퓨터(10)의 데이터를 수신받아 신호처리하는 신호처리부(1)와 채널2의 컴퓨터(20)의 데이터를 수신받아 신호처리하는 신호처리부(2)와 이들 두개의 신호를 수신받아 합성하여 작동기기를 동작시키는 동작부(3)로 구성된다.
채널1의 컴퓨터(10)에서 작동기기(30)를 동작시키기 위하여 전송한 제어신호는 도 2a와 같이, sin t 신호이다. 이러한 경우에 채널2의 컴퓨터(20)에서 작동기기(30)에 전송한 제어신호도 도 2a와 같은 동일한 파형의 신호가 공급되는 것이 바람직하지만 컴퓨터 내부문제로 인하여 도 2b와 같이 이보다 위상이1/2π의 진상신호인 cosine 파형이 전송되는 경우가 발생된다. 이와 같은 경우에 이들 두 신호의 합성파형에 의하여 작동기기는 도 2c의 합성신호에 의하여 동작되게 되게 된다.
도 2c에서 두 신호의 위상이 동일하다고 하면 점선과 같은 합성신호에 의하여 작동기기(30)는 동작되지만 실선과 같은 실제의 합성파에 의하여 동작되기 때문에 실제 의도한 결과와 정반대의 제어신호에 의하여 동작되게 된다.
점①과 같은 경우에 원하는 작동기기의 동작은 (+)의 방향의 동작이었지만 실제의 동작은 (-)의 방향의 동작이 이루어지고, 점②와 같은 경우에는 (-) 방향의 동작을 원하였지만 (+) 방향의 동작이 발생되는 심각한 문제점을 야기한다.
본 발명은 작동기기의 신뢰성을 높이기 위하여 동일한 제어신호를 공급하는 복수의 컴퓨터를 정밀하게 동기화시키기 위한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 작동기기를 동작시키기 위한 두 대 이상의 다채널 컴퓨터들의 제어신호들을 동기화시키는 다채널 컴퓨터 동기화 방법에 있어서, 기준 컴퓨터와 비교 대상의 타 컴퓨터에 기설정된 제 1 지정시간을 저장하는 단계; 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호를 발생시킨 후부터 상기 제 1 지정시간의 경과시에 상기 기준 컴퓨터에 상기 타 컴퓨터의 제 1 지정시간의 경과시점을 전송하는 전송단계; 상기 기준 컴퓨터가 상기 타 컴퓨터로부터 상기 제 1 지정시간의 경과시점을 수신받고, 상기 기준 컴퓨터에 저장된 제 1 지정시간과 비교하는 비교단계; 상기 비교단계에서 오차가 발생하면 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터가 상호 통신하여 상기 오차를 감소시키는 조정단계를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 오차가 양의 값이면 상기 타 컴퓨터가 진상으로 클럭펄스를 만드는 카운터를 클럭 주기를 늦추도록 제어하고, 상기 오차가 음이면 상기 클럭 주기를 빠르게 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 제 1 지정시간의 1/2 되는 제 2 지정시간을 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터에 각각 저장하고, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호 발생 후에 상기 타 컴퓨터는 상기 제 2 지정시간 경과시점에 상기 기준 컴퓨터로 상기 경과시점을 전송하고, 상기 기준 컴퓨터는 상기 경과시점을 수신받아 상기 기준 컴퓨터 내에 저장된 상기 제 2 지정시간과 비교하여 차이가 발생하면 상기 타 컴퓨터의 카운터의 클럭펄스의 주기를 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 제 1 지정시간의 1/2 되는 제 2 지정시간을 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터에 각각 저장하고, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호 발생 후에 상기 타 컴퓨터는 상기 제 2 지정시간 경과시점에 상기 기준 컴퓨터로 상기 경과시점을 전송하고, 상기 기준 컴퓨터는 상기 경과시점을 수신받아 상기 기준 컴퓨터 내에 저장된 상기 제 1 지정시간과 비교하여 기설정된 값보다 차이가 크면 상기 타 컴퓨터의 카운터의 클럭펄스의 주기를 조정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 전체블록도이다.
채널1 컴퓨터(10)와 채널2 컴퓨터(20)는 동일한 구성을 이루고 있으며, 다운 카운트(down count)를 하는 리얼 타임 카운터(real time counter:RTC)(14), (24)가 설치되며, 통신채널(13),(23)간에 리얼 타임 카운터(14)(24)에 의하여 카운트 된 시간값을 저장하기 위한 저장부(12),(22)가 설치되며, 제어부(11),(21)는 컴퓨터(10),(20)내에 필요한 데이터의 논리연산을 수행하고, 내부의 장치들을 제어하며, 한 채널의 컴퓨터의 제어신호의 시작시점이 느린 경우로 판명되면 리얼 타임 카운터의 동작주기를 빠르게 설정함으로써 다른 채널과 동기화를 이루고, 신호 시작시점이 빠른 경우에는 리얼 타임 카운터의 동작주기를 느리게 함으로써 동기화를 이룬다. 도 4는 본 발명의 일실시예의 동작과정을 설명하기 위한 타임챠트이다.
동기화의 기준 컴퓨터는 채널1 컴퓨터(10)이고, 채널1 컴퓨터(10)에서의 동기화 과정은 200μs동안 수행되며, 동기화 시작시점의 자신의 리얼 타임 카운터(14)의 현재 값을 동기화의 기준값으로 저장부(12)에 동기화 시작시간(Sync_Start)으로 저장한다. 또한, 동기화 시작시간(Sync_Start)으로부터 100μs값을 저장부(12)에 국부 시간시점(Local Timestamp)으로 저장한다. 리얼 타임 카운터(14)는 다운 카운터(Down Counter)를 이용하므로 이값은 동기화 시작시간(Sync_Start)시점으로부터 100μs의 시간에 해당하는 클럭 횟수만큼 감산하여 결정한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서 상호 감시기능을 설명하기 위한 타임챠트이다.
상호 감시기능을 위하여 채널1 컴퓨터(10)보다 채널2의 컴퓨터(20)의 신호가 25μs 늦는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
채널1에서 저장부(12)는 동기화 시작시간(Sync_Start)으로부터 100μs시점의 국부 시간시점(Local Timestamp)을 저장하고, 50μs의 경과시점에 리얼 타임 카운터(14)의 현재값(RTC_Transmit)을 채널2에 전송한다. 채널2에서 동기화 시작시간(Sync_Start)으로부터 50μs 경과시점에 채널2의 리얼 타임 카운터(24)의 현재값(RTC_Transmit)을 채널1에 전송한다. 리얼 타임 카운터(RTC)값의 전송은 교차채널데이타링크(Cross Channel Data Link)의 통신채널을 이용하여 이루어진다. 채널1에서 국부 시간시점(Local Timestamp)과 채널2로부터 리얼 타임 카운터(24)의 현재값리얼 타임 카운터(RTC_Transmit)이 전송된 시점을 감산한다. 이때 (Local Timestamp - RTC_ Transmit_Ch2)는 리얼 타임 카운터(RTC)가 다운 카운터이므로 음수값으로 되며, 그 값은 25μs이다. 정상적인 경우라면 그 값이 50μs이어야 하지만 이와 같이 채널2가 늦는 경우에는 ( Local Timestamp - RTC_ Transmit_Ch2)는 음수값을 갖으며, 25μs의 오차가 발생되게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에서 채널1보다 채널2가 앞선 제어신호를 송출할 때의 타임챠트이다.
도 6a는 채널1의 기준 신호를 나타낸 것이고, 도 6b는 채널1 보다 채널2가 25μs 앞선 경우에 타임챠트이고, 도 6c는 채널1 보다 채널2가 30μs앞선 경우를 나타낸 것이다.
도 5의 설명에서와 마찬가지로 채널 1에서 동기화 시작시간(Sync_Start)시점으로부터 100μs되는 시점의 국부 시간시점(Local Timestamp)을 저장부(12)에 저장한다. 또한, 채널1과 채널2에서 동기화 시작시간(Sync-Start) 시점으로부터 50μs시점에서 리얼 타임 카운터(RTC_Transmit)를 상대방 채널에 전송한다. 도 6b와 같이, 25μs 앞선 경우에 ( Local Timestamp - RTC_ Transmit_Ch2)의 값은 + 75μs이고, 도 6c와 같이, 30μs 앞선 경우에 ( Local Timestamp - RTC_ Transmit_Ch2)의 값은 + 80μs로 된다.
이와 같이, 채널1의 컴퓨터(10)의 제어부(11)는 이와 같은 알고리즘에 의하여 ( Local Timestamp - RTC_ Transmit_Ch2)의 값을 산출하고, 산출된 값을 채널2의 컴퓨터(20)에 전송하게 되면, 컴퓨터(20)의 제어부(21)는 리얼 타임 카운터(24)를 제어하여 + 값일 때는 펄스주기를 늘려 동기화시키고, - 값일 때는 펄스 주기를 빠르게 하여 동기화시킨다.
또한, 상기 실시예는 변형되어 로컬 타임스탬프 시간을 각각 저장부에 저장하고, 로컬 타임스탬프의 지정시간이 경과된 후에 상호 전송하여 이 시간들을 비교하여 채널 컴퓨터(10), (20)들의 동기화를 점검할 수 있다.
상기 본 발명에 따르면, 작동기기를 제어하는 다채널 컴퓨터들을 상호 동기화시킴으로써 작동기기의 제어에 대한 신뢰성과 안정성을 높이는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 작동기기를 동작시키기 위한 두 대 이상의 다채널 컴퓨터들의 제어신호들을 동기화시키는 다채널 컴퓨터 동기화 방법에 있어서,
    기준 컴퓨터와 비교 대상의 타 컴퓨터에 기설정된 제 1 지정시간을 저장하는 단계;
    상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호를 발생시킨 후부터 상기 제 1 지정시간의 경과시에 상기 기준 컴퓨터에 상기 타 컴퓨터의 제 1 지정시간의 경과시점을 전송하는 전송단계;
    상기 기준 컴퓨터가 상기 타 컴퓨터로부터 상기 제 1 지정시간의 경과시점을 수신받고, 상기 기준 컴퓨터에 저장된 제 1 지정시간과 비교하는 비교단계;
    상기 비교단계에서 오차가 발생하면 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터가 상호 통신하여 상기 오차를 감소시키는 조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 컴퓨터 동기화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조정단계는 오차가 양의 값이면 상기 타 컴퓨터가 진상으로 클럭펄스를 만드는 카운터의 클럭 주기를 늦추도록 제어하고, 상기 오차가 음의 값이면 상기 클럭 주기를 빠르게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다채널 컴퓨터 동기화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터는 상기 제 1 지정시간의 1/2 되는 제 2 지정시간을 각각 저장하고, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호 발생 후에 상기 타 컴퓨터는 상기 제 2 지정시간 경과시점에 상기 기준 컴퓨터로 상기 경과시점을 전송하며, 상기 기준 컴퓨터는 상기 경과시점을 수신받아 상기 기준 컴퓨터 내에 저장된 상기 제 2 지정시간과 비교하여 차이가 발생하면 상기 타 컴퓨터의 카운터의 클럭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 다채널 컴퓨터 동기화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터는 제 1 지정시간의 1/2 되는 제 2 지정시간을 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터에 각각 저장하고, 상기 기준 컴퓨터와 상기 타 컴퓨터로부터 동기화 신호 발생 후에 상기 타 컴퓨터는 상기 제 2 지정시간 경과시점에 상기 기준 컴퓨터로 상기 경과시점을 전송하며, 상기 기준 컴퓨터는 상기 경과시점을 수신받아 상기 기준 컴퓨터 내에 저장된 상기 제 1 지정시간과 비교하여 기설정된 값보다 차이가 크면 상기 타 컴퓨터의 카운터의 클럭 주기를 조정하는 것을 특징으로 하는 다채널 컴퓨터 동기화 방법.
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