KR100768126B1

KR100768126B1 - 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템

Info

Publication number: KR100768126B1
Application number: KR1020060024178A
Authority: KR
Inventors: 정동근
Original assignee: 주식회사 지오네트
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR20070094054A

Abstract

본 발명은 발전소, 플랜트 및 기타 산업설비 전반의 현장 문제점(고장 또는 트립) 원인을 파악하기 위하여 현장설비에 연결한 디지털 입력을 1 ㎳ 단위로 저장을 하여 무엇이 문제인지를 파악할 수 있도록 개선한 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래에 보드의 값을 독출해보고 이 입력을 비교해 보아야 변한 것을 알 수 있었던 것을 변화한 데이터만 검출하는 것을 추가함으로서 변화한 데이터를 빨리 검출하여 빠른 판단을 할 수 있도록 해 주는 이벤트 순차적 검출시스템에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 전원 입력을 받기 위한 분전반, SOE 메인부에 DC 전원을 공급하는 메인 파워, 현장의 입력을 결선하기 위한 다수의 SOE 현장결선부 및, CPU 보드와 SOE 보드로 구성되어 SOE 데이터를 취득하는 SOE 메인부로 구성되고 SOE 데이터를 수집하는 SOE 랙이 이더넷이나 전용통신을 사용하여 개인용 컴퓨터와 연결되도록 구비하며; 상기 SOE 랙에서의 SOE 보드는 버스인터페이스와 포토커플러 회로사이에 FPGA 또는 CPLD 가 놓여지고, 이 FPGA 또는 CPLD는 입력변화 플래그레지스터, 현장입력 래치회로, 제어 로직 및 현장입력 비교기로 구성됨으로써 이벤트 발생시 이를 검출하고 이벤트 플래그를 셋트시킨 다음 CPU 보드가 이 플래그를 참조하여 이벤트가 발생하였는지를 알 수 있는 것을 그 특징으로 한다.

발전소, 플랜트, 이벤트, 순차적 분석, 분석시스템, 산업플랜트 공정, 이더넷, 개인용 컴퓨터

Description

산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템{SEQUENCE OF EVENT SYSTEM FOR PLANT}

도 1 은 본 발명의 실시예에 관한 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템을 설명하기 위한 전체 구성도,

도 2 는 도 1 에 도시된 장치 랙(RACK)에서 SOE 메인부와 SOE 현장결선부와 연결되는 상태도,

도 3 은 본 발명의 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템을 도시해 놓은 SOE 보드의 구성도,

도 4 는 종래의 기술로 채용되고 있는 장치 랙과 SOE 보드의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 프린터 20 : 개인용 컴퓨터

30 : 장치 랙 40 : 버스인터페이스

50 : FPGA(Field Programable Gate Array)

60 : 포토커플러 회로 70 : 디지털 입력회로

80 : 전면 LED(Light Emitting Diode) 90 : 코넥터

본 발명은 발전소, 플랜트 및 기타 산업설비 전반의 현장 문제점(고장 또는 트립) 원인을 파악하기 위하여 현장설비에 연결한 디지털 입력을 1 ㎳ 단위로 저장을 하여 무엇이 문제인지를 파악할 수 있도록 개선한 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래에 보드 값을 독출한 다음 이 입력을 비교해야 만 이벤트의 변화를 감지할 수 있었던 것을, 변화된 데이터만을 검출하도록 하여 신속한 판단을 수행할 수 있도록 하는 이벤트 순차적 검출시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 발전소, 플랜트 및 기타 산업설비 전반의 현장에 설치하여 현장에서 고장 또는 트립(Trip)과 같은 문제점이 발생하는 경우, 그 현장의 문제점 원인을 파악하기 위하여 현장설비에 연결한 디지털 입력을 1 ㎳ 단위로 저장하여 고장원인의 원초적인 문제를 파악할 수 있도록 장치가 설치되어 있다. 그러나, 종래의 장치는 1 ㎳ 단위로 기록을 하는 경우에는 1 ㎳ 단위에서 여러 현장 상태 값의 입력이 변화하는 것을 1 ㎳ 이하에서는 사건 순서를 알 수 없었다.

그러므로, 종래의 기술적인 경우에는 현장에서 생기는 이벤트를 1 ㎳ 단위의 이벤트까지 분석을 하도록 구성되어 있는 바, 이는 상기 1 ㎳ 레벨로 현장의 문제점(고장이나 트립)을 분석할 수 밖에 없는 실정이었다. 하지만, 1 ㎳ 보다 빠르게 혹은 동시에 여러 이벤트가 발생된다면, 상기 이벤트의 발생시간이 다름에도 불구 하고 동일 시간대에 이벤트가 발생된 것으로 분석할 수밖에 없었다. 이러한 상황에서 현장의 문제점을 정확히 파악할 수 없음으로 인해 문제점을 정확히 파악하지 못한 채 다시 시스템을 가동시킨다 해도 산업플랜트의 특성상 트립이 또다시 발생할 여지가 충분히 예견되고 있는 실정이다.

도 4 는 종래의 기술로 채용되고 있는 장치 랙과 SOE 보드의 구성도로서, 도 4(a)는 장치 랙에서 1 개의 CPU(Central Processing Unit)보드(1)와 8 개의 SOE(Sequence Of Event : 이하 SOE 라 칭함) 보드(2 - 9)가 구성되는 SOE 메인부로서, 상기 SOE 보드(2 - 9)는 32 개의 센서 등이 각기 설치된다.

도 4(b)에 도시된 바와 같이, SOE 보드의 버스 및 현장입력용 코넥터(90)는 CPU 보드와 다수의 SOE 보드가 연결되는 한편 다수의 SOE 현장결선부가 연결된다. 상기 버스 및 현장입력용 코넥터(90)는 입력단의 버스인터페이스(40 : Bus Interface)와 출력단의 24 V 입력용 디지털 입력회로(70)가 각각 설치되어 있다. 상기 디지털 입력회로(70)는 포토커플러 회로(60)를 통해 상기 버스인터페이스(40)와 전면 LED(80)가 각각 연결되어있다.

이상과 같이 구성되는 종래의 기술에서는 주로 CPU 보드(1)가 각 SOE 보드(2 - 9)를 순차적으로 독출하여 바뀐 데이터를 입력 받았다. 따라서 CPU의 성능과, CPU 보드(1)와 SOE 보드 사이의 버스 성능에 따라 1 ㎳ 안에 처리할 수 있는 입력 포인트수가 결정되었다. 그러므로, SOE 보드를 순서대로 독출하게 되므로 보드 독출 순서에 따라 이벤트의 발생시간이 차이가 나는 경우가 발생되곤 하였다.

즉, CPU 보드(1)가 예컨데 1번 SOE 보드(2)에서 8번 SOE 보드(9)까지 데이터 를 순서대로 독출하는 것이 1 ㎳ 안에 독출할 수 있다면, 만약에 4번 SOE 보드(5)의 데이터를 독출하는 동안에 1번 SOE 보드(2)의 데이터에 입력이 변화하였고, 8번 SOE 보드(9)에 입력이 변화했다고 하면 상기 CPU 보드(1)는 상기 8번 SOE 보드(9)의 입력 변화하는 것을 먼저 독출하고 난 다음에 1번의 SOE 보드(2)의 입력이 변화한 것을 독출하기 때문에 발생한 시간의 오차가 ㎳ 단위로 오차가 발생되게 된다.

따라서, 실제 상황에서는 1번 SOE 보드(2)가 먼저 변화했지만 데이터로는 8번 SOE 보드(9)가 먼저 변화한 것으로 파악될 수 밖에 없는 상황이다. 그에 따라 상기 8번 SOE 보우(9)가 먼저 바뀌고 1번 SOE 보드(2)가 나중에 바뀐 것으로 된다. 또한, 상기 CPU 보드(1)는 SOE 보드의 모든 입력을 항상 독출하고 비교하며 처리해야 하므로 인하여 처리할 수 있는 SOE 보드의 수가 제한을 받게 된다.

그러므로, 종래의 기술에서는 1 ㎳ 안에 이벤트가 발생하는 것을 알기 위해 모든 보드를 순서대로 독출한 후 비교하여 처리해야 하므로, CPU의 성능과 해당되는 시스템 버스(System BUS)의 한계로 처리할 수 있는 보드의 수가 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, CPU가 SOE 보드를 순차적으로 독출하여 비교함으로 걸리는 시간을 감소시키기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은 SOE 보드 입력이 변한 보드만을 CPU가 읽어서 비교함으로서 CPU의 절대 시간을 줄여 많은 SOE 입력을 수용할 수 있는 산업 플랜트현장의 이 벤트 순차적 검출시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 기존 CPU에 부하를 적게 하여 좀더 많은 SOE 입력을 받을 수 있도록 하는 것에 목적을 둔다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전원 입력을 받기 위한 분전반, SOE(Sequence Of Event : 에스오이) 메인부에 DC 전원을 공급하는 메인 파워, 현장의 입력을 결선하기 위한 다수의 SOE 현장결선부 및, CPU 보드와 SOE 보드로 구성되어 SOE 데이터를 취득하는 SOE 메인부로 구성되고, SOE 데이터를 수집하는 SOE 랙이 이더넷이나 전용통신을 사용하여 개인용 컴퓨터와 연결되도록 하며; 상기 SOE 랙의 SOE 보드에는 버스인터페이스와 포토커플러 회로사이에 FPGA(Field Programable Gate Array : 에프피지에이) 또는 CPLD(Complex Programable Logic Device : 씨피엘디) 가 배치되고, 상기 FPGA 또는 CPLD는 입력변화 플래그레지스터, 현장입력 래치회로, 제어 로직 및 현장입력 비교기로 구성되며, 이벤트가 발생시에 이를 검출하여 이벤트 플래그를 셋트함으로써 CPU 보드가 이 플래그를 감지하여 이벤트가 발생하였는지를 알 수 있는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명은 SOE 보드에 회로를 추가하여 입력이 바뀌었을 경우에 CPU가 감지할 수 있도록 구성하여 CPU가 입력이 바뀐 보드의 데이터만을 독출하도록 함으로써 CPU가 더욱 많은 SOE 입력을 처리할 수 있도록 하는 것이다. 본 발명은 발전 및 플랜트의 현장에 설치하여 문제점이 발생시 문제점의 원인을 정확하게 판단할 수 있도록 하기 위해 현장 데이터를 수집, 저장, 분석을 할 수 있도록 하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예로서 산업 플랜트현장에서 발생하는 이벤트를 순차적으로 검출하는 시스템을 설명하기 위한 전체 구성도이고, 도 2 는 도 1 에 도시된 장치 랙(RACK)에서 SOE 메인부와 SOE 현장결선부를 연결한 상태도를 나타낸 것이다.

개인용 컴퓨터(20)에는 프린터(10)가 설치되는 한편, 이더넷(ETHERNET)를 통해 장치 랙(30)의 SOE 메인부(31)가 연결되도록 설치되어 있다. 상기 프린터(10)는 SOE 데이터를 인쇄하여 보관하거나 레포트를 위한 목적으로 사용하고 있다. 상기 개인용 컴퓨터(20)는 SOE 랙(30)과 이더넷 또는 전용 통신을 사용하여 SOE 데이터의 수집 및 저장 분석용 소프트웨어가 내장되어 있다.

상기 장치 랙(30)은 SOE 랙으로 SOE 데이터를 수집하기 위한 장치인 바, 이는 전원 입력을 받기 위한 분전반(34), SOE 메인부(31)에 DC 전원을 공급하는 메인 파워(33), 현장의 입력을 결선하기 위한 다수의 SOE 현장결선부(32), CPU 보드와 SOE 보드로 구성되어 SOE 데이터를 취득하는 SOE 메인부(31)로 구성된다. 즉, 전면으로는 SOE 메인(31), 메인파워(33) 및 분전반(34)이 배치되고, 후면으로는 다수의 SOE 현장결선부(32)가 배치되게 된다.

도 2 에 도시된 바와 같이 SOE 메인부(31)에는 CPU 보드와 SOE1 보드 - SOE8 보드가 구성되어 있는 바, 상기 SOE1 보드는 SOE 현장결선부(32)가 연결되어져 있다. 이상과 같이 구성되는 본 발명은 CPU 보드 내부에 자기 시간을 갖고는 모든 SOE 보드를 1 ㎳ 이내에 보드 1 에서 보드 8 까지 독출하여 변화한 입력을 시간 정보와 변한 입력정보와 함께 개인용 컴퓨터(20)로 보낸다. 상기 CPU 보드가 SOE 보드를 순서대로 1 ㎳ 안에 독출하고 있으며, 이때 변환 입력은 CPU 가 판단해서 CPU 메모리에 순서대로 저장을 하고, 이렇게 저장된 것을 개인용 컴퓨터(20)로 전달하는 역할을 수행한다.

도 3 은 본 발명의 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템을 도시해 놓은 SOE 보드의 구성도로서, 장치 랙에서의 SOE 보드인 경우, FPGA(50 : Field Programable Gate Array)를 이용하여 현장의 입력을 받아 CPU 가 독출할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 상기 CPU 의 성능과 프로그램, 그리고 CPU 보드와 SOE 보드 사이를 연결하는 버스의 성능에 따라 SOE 처리를 하는 보드의 수가 결정될 수 있다. 보통은 SOE 보드 하나에 32 포인트 입력을 받을 수 있으며, 최대 처리 SOE 포인트수는 256 포인트(SOE 보드 8 장)가 될 수 있다.

상기 FPGA(50)에 연결되는 버스인터페이스(40)는 CPU 보드와 SOE 보드사이를 연결해주는 버스를 인터페이스하는 회로이고, FPGA(50) 또는 CPLD(Complex Programable Logic Device)는 본 발명에만 적용된 핵심 기술로 이벤트가 발생시에 이벤트를 검출하여 이벤트 플래그를 셋트함으로써 CPU 보드가 이 플래그를 감지하여 이벤트가 발생하였는지를 알 수 있도록 하는 것이다.

상기 버스인터페이스(40)와 포토커플러 회로(60)사이에 놓여지는 FPGA(50) 또는 CPLD는 입력변화 플래그레지스터(51), 현장입력 래치회로(52), 제어 로직(53) 및 현장입력 비교기(54)로 구성되어져 있다. 도면 부호 51 는 SOE 이벤트가 발생하 면 플래그가 셋트되는 레지스터(Register)이고, 부호 52 는 입력 값을 내부에 래치(Latch)하여 이전 입력과 비교를 하기 위해 가지고 있는 레지스터이다. 제어 로직(Logic : 53)은 전체를 제어하는 것이고, 현장입력 비교기(54)는 현장 입력과 기존에 가지고 있는 레지스터(52)와 비교하는 로직이다.

상기 포토커플러 회로(60)는 현장의 입력과 내부 회로를 전기적으로 분리를 해주는 회로로, 내부 회로보호 및 전압레벨 변환해 준다. 디지털 입력회로(70)은 24 V 디지털 입력을 필터링과 입력 전압을 상기 포토커플러 회로(60)에 넣어주는 회로이다. 전면 LED(80)은 현장 디지털 입력상태를 LED로 표시해준다. 버스 및 현장입력용 코넥터(90)는 버스 연결과 현장 입력을 외부와 SOE 보드에 연결해주는 코넥터이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템의 동작은 도 1 내지 도 3 에 의거하여 상세히 설명한다.

우선 보드의 동작 원리를 도 3 에 도시된 SOE 보드의 구성으로부터 설명하면, 이 SOE 보드는 처음에 리셋트(Reset)시에 현장입력 래치회로(52)에 0x000000을 입력이 된다. 그 후에 현장입력이 바뀌면(이벤트 발생), 현장입력 비교기(54)에 의해 이벤트가 발생한 것을 알게 되고, 입력변화 플래그 레지스터(51)에 이벤트가 발생한 플래그가 셋트된다. 이와 동시에 현장입력 래치회로(52)에는 바뀐 데이터가 입력이 된다. 이런 기능은 내부 로직에 의해서 이루어지며, 모든 기능은 반복적으로 수행이 된다.

도 2 에서 보면, CPU는 주기적으로 SOE 보드의 플래그를 독출해보고, 이 플 래그가 셋트되어 있으면 보드의 데이터를 독출해서 처리하고, 플래그가 없으면 다음 보드를 독출한다. 이렇게 반복적으로 1 번 SOE 보드 ~ 8번 SOE 보드를 독출해서 바뀐 데이터를 처리하게 된다. 따라서 SOE 보드에 있는 모든 데이터를 독출해 보지 않아도 되므로, 같은 시간내에 2배 이상의 보드를 읽어서 처리할 수가 있다. 또한, 보드가 적을 경우에는 더 많은 보드를 읽을 수 있는 것은 자명하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은, 이벤트발생을 SOE 보드에 이벤트 검출을 하는 것과, CPU가 플래그만을 보고 이벤트가 발생한 것을 처리함으로써 CPU가 많은 양의 SOE 처리를 할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전소 및 플랜트에 사용하는 모든 시스템을 성능이 좋은 본 발명 시스템으로 바꾸어서 현장의 문제점을 정확하게 분석을 하고, 문제점이 생기지 않도록 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 종래에 설치된 시스템을 간편하게 교체할 수 있을 뿐만 아니라 대체가 가능하도록 구성시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 종래에 최대 512 점인 SOE 처 리포인트를 요구하는 시간에 따라 더 많은 처리가 가능하고, 2048 점까지도 처리가 가능하도록 할 수 있다.

Claims

전원 입력을 받기 위한 분전반, 에스오이 메인부에 DC 전원을 공급하는 메인 파워, 현장의 입력을 결선하기 위한 다수의 에스오이 현장결선부 및, CPU 보드와 에스오이 보드로 구성되어 에스오이 데이터를 취득하는 에스오이 메인부로 구성되고, 에스오이 데이터를 수집하는 에스오이 랙이 이더넷이나 전용통신을 사용하여 개인용 컴퓨터와 연결되도록 하며;

상기 에스오이 랙의 에스오이 보드에는 버스인터페이스와 포토커플러 회로사이에 에프피지에이 또는 씨피엘디가 배치되고, 상기 에프피지에이 또는 씨피엘디는 입력변화 플래그레지스터, 현장입력 래치회로, 제어 로직 및 현장입력 비교기로 구성되며, 이벤트가 발생시에 이를 검출하여 이벤트 플래그를 셋트함으로써 CPU 보드가 이 플래그를 감지하여 이벤트가 발생하였는지를 알 수 있는 것을 그 특징으로 하는 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 입력변화 플래그레지스터는 에스오이 이벤트가 발생하면 플래그가 셋트되는 레지스터이고, 현장입력 래치회로는 입력 값을 내부에 래치하여 이전 입력과 비교를 하기 위한 레지스터이며, 현장입력 비교기는 현장 입력과 기존에 가지고 있는 래치회로와 비교하는 것을 특징으로 하는 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 CPU는 주기적으로 에스오이 보드의 플래그를 독출한 후 상기 플래그가 셋트되어 있으면 보드의 데이터를 독출해서 처리하고, 플래그가 셋트되어 있지 않으면 다음번의 에스오이 보드를 독출하며; 이렇게 반복적으로 전체의 에스오이 보드를 독출해서 변화된 데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 CPU 가 플래그만을 보고 이벤트가 발생한 것을 처리하여 CPU가 에스오이 처리를 할 수 있는 것을 특징으로 하는 산업 플랜트현장의 이벤트 순차적 검출시스템.