KR100837615B1 - Rfid reader capable of controlling external device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 공장 자동화 분야에서 사용되는 RFID 시스템의 개략적인 블록 구성도,1 is a schematic block diagram of an RFID system used in the field of conventional factory automation;
도 2는 도 1에 도시한 RFID 리더의 개략적인 블록 구성도,FIG. 2 is a schematic block diagram of an RFID reader shown in FIG. 1;
도 3은 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더의 상세 블록 구성도,3 is a detailed block diagram of an RFID reader having an external device control function according to the present invention;
도 4는 도 3에서 PLC 블록 내부의 상세 구성도이다.4 is a detailed block diagram illustrating the inside of a PLC block in FIG. 3.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10: 미들웨어, 20: RFID 리더10: middleware, 20: RFID reader
22: 안테나, 24: 본체,22: antenna, 24: main body,
24a: RF부, 24b: 디지털부,24a: RF section, 24b: digital section,
30: RFID 태그, 40: 컨트롤러,30: RFID tag, 40: controller,
50: 외부 디바이스, 100: 미들웨어,50: external device, 100: middleware,
310: 안테나, 320: RF 모듈,310: antenna, 320: RF module,
330: ADC 블록, 335: DAC 블록,330: ADC block, 335: DAC block,
340: 상태 표시 블록, 345: 전원 블록,340: status display block, 345: power block,
350: FFGA 블록, 352: 모뎀부,350: FFGA block, 352: modem section,
354: SDRAM, 360: 프로세서 블록,354: SDRAM, 360: processor block,
362: JTAG, 364: 프로세서,362: JTAG, 364: processor,
366: SDRAM, 368: 플래시 ROM,366: SDRAM, 368: Flash ROM,
370: 기본호스트 I/F 블록, 371: 이더넷 포트,370: basic host I / F block, 371: Ethernet port,
372: 시리얼 포트, 373: USB 포트,372: serial port, 373: USB port,
375: 옵션호스트 I/F 블록, 376: WLAN,375: optional host I / F block, 376: WLAN,
377: CDMA, 380: PLC 블록,377: CDMA, 380: PLC Block,
381: 마이크로 프로세서, 382: 메모리,381: microprocessor, 382: memory,
383: 입력부, 384: 출력부,383: input unit, 384: output unit,
385: 네트워크 인터페이스, 390: 디지털 모듈,385: network interface, 390: digital module,
600: 외부 입력 디바이스, 602: 리밋 스위치,600: external input device, 602: limit switch,
604: 근접 스위치, 606: 광전 스위치,604: proximity switch, 606: photoelectric switch,
610: 외부 출력 디바이스, 612: 전자 개폐기,610: external output device, 612: electronic switchgear,
614: 솔레노이드, 616: 램프614: solenoid, 616: lamp
본 발명은 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더에 관한 것으로, 특히 공장 자동화 분야 등에 사용되는 RFID 시스템에서 RFID 리더에 외부 디바이스 제어 기능을 구비시킴으로써 RFID 시스템의 전체적인 구성을 단순화시킨 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더에 관한 것이다.The present invention relates to an RFID reader having an external device control function, and in particular, an RFID device having an external device control function, which simplifies the overall configuration of the RFID system by including an external device control function in the RFID reader in an RFID system used in factory automation. It's about the leader.
일반적으로 무선주파수인식(RFID: Radio Frequency Identification)은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보를 가지고 있는 태그로부터 비접촉식으로 정보를 독출하거나 기록함으로써 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식, 추적 및 관리할 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 지니고 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(Electronic Tag 또는 Transponder; 이하 간단히 '태그'라고도 한다)와 상기 태그의 정보를 읽거나 쓰기 위한 RFID 리더(Reader 또는 Interrogator)(이하 간단히 '리더'라고도 한다)로 구성된다. RFID 시스템은 또한 리더와 태그 사이의 상호 통신 방식에 따라 상호 유도 방식과 전자기파 방식으로 구분되고, 태그가 자체 전력으로 동작하는지 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분되며, 사용하는 주파수에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파 및 극초단파형으로 구분된다. 그리고 상기와 같은 구분에 따라 다양한 종류의 규격이 제정되거나 제정 준비 중에 있다. 한편, 이러한 RFID 시스템은 물류나 공장 자동화 분야 등에서 그 이용이 활발하게 도모되고 있다.Generally recognized radio frequency (RFID: R adio F requency Id entification) recognizes the tag is attached to goods, animals, people, and by the non-contact type read information from or writes from a tag with a unique identification information by using a radio frequency , Technology that enables tracking and management. Such an RFID system has a plurality of tags (Electronic Tag or Transponder; hereinafter simply referred to as 'tag') attached to an object or animal with unique identification information and an RFID reader (Reader or Interrogator) for reading or writing the information of the tag. (Hereinafter referred to simply as 'leader'). RFID systems are also classified into mutual induction and electromagnetic waves according to the intercommunication method between the reader and the tag, and are classified into active and passive according to whether the tag operates on its own power. It is divided into short wave, microwave and microwave. In accordance with the above classification, various kinds of standards are enacted or in preparation for enactment. On the other hand, such an RFID system is being actively used in logistics and factory automation.
도 1은 종래 공장 자동화 분야에서 사용되는 RFID 시스템의 개략적인 블록 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 RFID 리더의 개략적인 블록 구성도이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 공장 자동화 분야 등에서 사용되는 RFID 시스템의 개략적인 구성은 크게 공장 구성 요소, 예를 들어 컨베이어의 적소 또는 부품에 부착되어 당해 구성 요소나 부품에 고유한 정보를 저장하고 있는 다수의 RFID 태그(30), RFID 태그(30)와 무선 통신을 수행하여 RFID 태그(30)에 저장되어 있는 태그 정보를 판독하는 다수의 RFID 리더(20), RFID 리더(20)에 대한 각종 동작 사항을 설정하고, 유지, 보수 및 관리하며, RFID 리더(20)로부터 전달받은 태그 정보를 수집하여 필요한 동작을 수행하는 미들웨어(10) 및 미들웨어(10)의 지시에 따라 공장을 구성하는 각종 디바이스를 제어하는 다수의 컨트롤러(40)를 포함하여 이루어질 수 있다.FIG. 1 is a schematic block diagram of an RFID system used in a conventional factory automation field, and FIG. 2 is a schematic block diagram of an RFID reader shown in FIG. As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the schematic configuration of an RFID system used in the field of conventional factory automation or the like is largely attached to a plant component, for example, a place or a part of a conveyor and is unique to the component or component. A plurality of
전술한 구성에서, RFID 리더(20)는 다시 각종 전자 부품이 PCB 기판에 탑재되는 본체부(24)와 RFID 태그(30)를 향해 RF 신호를 방출하고, RFID 태그(30)로부터 후방 산란 변조(Back-Scattering Modulation)에 의해 방출된 RF 신호를 수신하여 본체부(24)에 전달하는 적어도 하나 이상의 안테나(22)를 포함하여 이루어질 수 있다. 본체부(24)는 다시 RFID 태그(30)와의 사이에서 RF 신호를 송/수신하는 RF부(24a) 및 RF부(24a)에서 처리한 태그 정보를 디지털 신호로 변환하여 미들웨어(10)에 전달하고, 미들웨어(10)로부터 전달받은 각종 설정값에 따라 RF부(24a)를 제어하는 디지털부(24b)를 포함하여 이루어질 수 있다.In the above-described configuration, the
그러나 전술한 바와 같은 종래의 공장 자동화 분야 등의 RFID 시스템에 따르 면, RFID 리더는 단지 태그로부터 받은 태그 정보를 미들웨어로 전달하는 역할만을 수행할 뿐이고, 외부 디바이스의 제어는 RFID 리더와는 별도로 설치된 컨트롤러에 의해 수행되기 때문에 시스템이 복잡해질 뿐만 아니라 설치 공간과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.However, according to the conventional RFID system in the field of factory automation as described above, the RFID reader only plays a role of delivering the tag information received from the tag to the middleware, and the control of the external device is a controller installed separately from the RFID reader. Because it is performed by the system not only complicated system, but also had a problem of expensive installation space and cost.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공장 자동화 분야 등에 사용되는 RFID 시스템에서 RFID 리더에 외부 디바이스 제어 기능을 구비시킴으로써 RFID 시스템의 전체적인 구성을 단순화시키고, 이에 따라 설치 공간과 비용을 절약할 수 있도록 한 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더를 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and in the RFID system used in the field of factory automation, the RFID reader is equipped with an external device control function to simplify the overall configuration of the RFID system, thereby saving installation space and cost. An object of the present invention is to provide an RFID reader having an external device control function.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더는 RFID 태그를 향해 소정 주파수 대역의 RF 신호를 방사하고, RFID 태그가 방사한 RF 신호를 포착하는 안테나; 상기 안테나를 통해 상기 RF 신호를 출력하는 RF 모듈 및 RFID 태그와 통신시 타 리더와의 사이에서 충돌을 조정함과 함께 미들웨어로부터 수신된 각종 설정 사항과 제어 명령을 수행하고, RFID 태그와 통신하여 수신한 태그 정보를 미들웨어에 전달하는 디지털 모듈을 포함하여 이루어지되, 상기 디지털 모듈 내부에는 미들웨어에서 하달한 명령에 따라 외부 입력 디바이스로부터 입력된 신호를 미들웨어에 전달하거나 외부 출력 디바이스를 구동 제어하는 PLC 블록이 구비된다.RFID reader having an external device control function of the present invention for achieving the above object is an antenna for emitting an RF signal of a predetermined frequency band toward the RFID tag, and captures the RF signal emitted by the RFID tag; When communicating with an RF module and an RFID tag that output the RF signal through the antenna, coordination with other readers is performed, various settings and control commands received from middleware are performed, and communication is received with an RFID tag. It includes a digital module for transmitting a tag information to the middleware, the PLC module for transmitting a signal input from the external input device to the middleware or drive control the external output device in accordance with the command received from the middleware inside the digital module It is provided.
전술한 구성에서, 상기 PLC 블록은 블록의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 마이크로 프로세서; 제어 프로그램이 저장되는 프로그램 메모리, 각종 설정값이나 현재값 정보가 저장되는 데이터 메모리 및 시스템 프로그램이 저장되는 시스템 메모리를 포함하여 이루어진 메모리; 외부 입력 디바이스와의 사이에서 인터페이스를 담당하는 입력부; 외부 출력 디바이스와의 사이에서 인터페이스를 담당하는 출력부 및 미들웨어와의 사이에서 네트워크 인터페이스를 담당하는 네트워크 인터페이스를 포함하여 이루어질 수 있다.In the above-described configuration, the PLC block includes a microprocessor that collectively controls the overall operation of the block; A memory including a program memory storing a control program, a data memory storing various setting values or current value information, and a system memory storing a system program; An input unit in charge of an interface with an external input device; It may include an output unit that is in charge of the interface between the external output device and a network interface that is in charge of the network interface between the middleware.
나아가, 상기 PLC 블록의 메모리에는 스케쥴러 프로그램을 탑재시킨 상태에서 상기 PLC 블록의 마이크로 프로세서는 상기 프로세서 블록에서 전달받은 상기 태그 정보가 일정한 요건을 충족하는 경우에 상기 스케쥴러 프로그램에 의해 자체적으로 외부 입력 디바이스 또는 외부 출력 디바이스를 제어할 수도 있다.Furthermore, in a state in which a scheduler program is mounted in the memory of the PLC block, the microprocessor of the PLC block may be configured as an external input device or itself by the scheduler program when the tag information received from the processor block satisfies a predetermined requirement. You can also control external output devices.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an RFID reader having an external device control function according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더의 상세 블록 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더는 크게 태그를 향해 RF 신호를 방사하고, 태그가 방사한 RF 신호를 포착하는 안테나(310), 태그를 향해 소정 주파수 대역, 예를 들어 UHF(900㎒) 대역의 RF 신호를 송출하는 RF 모듈(320) 및 태그와 통신시 타 리더와의 사이에서 충돌(Collision)을 조정함과 함께 미들웨어(100)로부터 수신된 각종 설정 사항과 제어 명령을 수행하고, 태그와 통신하여 수신한 태그 정보를 미들웨어(100)에 전달하 는 디지털 모듈(390)을 포함하여 이루어질 수 있다.3 is a detailed block diagram of an RFID reader having an external device control function of the present invention. As shown in FIG. 3, the RFID reader having the external device control function of the present invention radiates an RF signal largely toward the tag, and captures an RF signal emitted by the tag, and a predetermined frequency band toward the tag. For example, various settings received from the
전술한 구성에서, 디지털 모듈(390)은 다시 태그와의 사이에서 데이터의 송신 및 수신, 태그와의 통신을 위한 주파수 점유시 타 리더와의 사이에서 충돌 조정 등을 수행하는 모뎀부(352)와 상기 제어 과정에서 발생하는 각종 데이터를 일시적으로 저장하는 SDRAM(354)으로 이루어진 RFID 리더 블록(통상적으로 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되기 이하에서는 이를 'FPGA 블록"이라고도 한다)(350), FPGA 블록(350)에서 생성된 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 RF 모듈(320)에 제공하는 DAC 블록(335), RF 모듈(320)을 통해 태그로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환하여 FPGA 블록(350)에 전달하는 ADC 블록(330), RF 모듈(320) 및 디지털 모듈(390)에 각종 동작 전원을 제공하는 전원 블록(345), RFID 리더의 각종 상태를 표시하는 상태 표시 블록(340), 미들웨어(100)와의 사이에서 통신을 수행하기 위한 기본적인 통신 인터페이스로 이루어진 기본호스트 I/F 블록(370)과 선택적인 통신 인터페이스로 이루어진 옵션호스트 I/F 블록(375), 미들웨어(100)에서 하달한 명령에 따라 각종 외부 디바이스를 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller) 블록(380) 및 태그 정보를 기본 호스트 I/F 블록(370) 또는 옵션호스트 I/F 블록(375)을 통해 미들웨어(100)로 전달함과 아울러 자체 프로그램 또는 미들웨어(100)로부터 전달받은 각종 설정 사항과 명령에 따라 FPGA 블록(350)을 포함한 디지털 모듈(390)의 각 블록을 총괄적으로 제어하는 프로세서 블록(360)을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기에서, PLC는 "디지털 또는 아날로그 입출력 모듈을 통하여 로직, 시퀀싱, 타이밍, 카운팅 및 연산과 같은 특 수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고 여러 종류의 기게나 프로세서를 제어하는 디지털 동작의 전자 장치"로 정의된다.In the above-described configuration, the
한편, 프로세서 블록(360)은 마이크로 프로세서, 예를 들어 ARM(Advanced RISC Machine)사에서 개발한 임베디드 기기용 32-bit RISC 프로세서인 ARM9 프로세서(364), 디지털 모듈(390)의 개발시 디버깅을 하기 위한 JTAG(Joint Test Action Group)(362), 프로세서(364)의 동작에 필요한 프로그램을 저장하는 플래시 ROM(368)과 프로세서(364)의 동작 중에 발생하는 각종 데이터를 일시적으로 저장하는 SDRAM(366)으로 이루어질 수 있다. 기본호스트 I/F 블록(370)은 다시 미들웨어(100)와의 사이에서 이더넷 통신, RS-232 또는 RS-422과 같은 직렬 통신 및 USB(Universal Serial Bus) 통신을 각각 수행하는 이더넷 포트(371), 시리얼 포트(372) 및 USB 포트(373)로 이루어질 수 있다. 옵션호스트 I/F 블록(375)은 다시 무선랜(Wireless LAN; WLAN)부(376)와 CDMA(Code Division Multiple Access)부(377)를 포함하여 이루어질 수 있다.Meanwhile, the
도 4는 도 3에서 PLC 블록 내부의 상세 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 PLC 블록(380)은 크게 블록의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 마이크로 프로세서(381), 제어하고자 하는 시스템 규격에 따라 사용자가 로더를 통해 작성한 프로그램이 저장되는 프로그램 메모리, 입·출력 릴레이, 보조 릴레이, 타이머와 카운터의 접점 상태 및 각종 설정값이나 현재값 등의 정보가 저장되는 데이터 메모리 및 PLC 제작 회사에서 작성한 시스템 프로그램이 저장되는 시스템 메모리를 포함하여 이루어진 메모리(382), 외부 입력 디바이스(600)인 리밋 스위치(602), 근접 스위치(604) 또는 광전 스위치(606)와 같은 각종 스위치 또는 센서와의 사이에서 인터페이스를 담당하는 입력부(383), 외부 출력 디바이스(610)인 전자 개폐기(612), 솔레노이드(614), 램프(616) 또는 모터와 같은 각종 액츄에이터와의 사이에서 인터페이스를 담당하는 출력부(384) 및 미들웨어(100)와의 사이에서 각종 네트워크 인터페이스를 담당하는 네트워크 인터페이스(385)를 포함하여 이루어질 수 있다.4 is a detailed block diagram illustrating the inside of a PLC block in FIG. 3. As shown in FIG. 4, the PLC block 380 according to the present invention includes a
전술한 구성에서, 이러한 PLC 블록(380)의 입력부(383)와 출력부(384)는 각각 외부 디바이스(600),(610)와 전기적 규격이 일치해야 하고, 포토 커플러 등을 사용하여 외부 디바이스(600),(610)로부터의 노이즈가 마이크로 프로세서(381) 쪽에 전달되지 않도록 해야 하며, 외부 디바이스(600),(610)와의 접속이 용이해야 하고, 입/출력의 각 접점의 상태를 감시할 수 있어야 하는 등의 요구 조건을 만족해야 한다. 이러한 입력부(383)로는 사용자가 직접 조작하는 입력 기기로서 제어반이나 조작반에 부착되는 푸시버튼 스위치, 선택 스위치 또는 토클 스위치, 공장의 각종 구성 요소나 부품 등에 부착되어 자체적인 검출값, 즉 센싱값을 입력하는 리밋 스위치(602), 광전 스위치(606), 근접 스위치(604) 또는 레벨 스위치 등의 외부 입력 디바이스(600)에 대응하여 포토 커플러, 아날로그 디지털 변환기(ADC: Analog Digital Converter) 또는 고속 카운터 등이 사용될 수 있다. 다음으로, 출력부(384)로는 제어반이나 조작반에 부착되는 표시 경보 출력인 파일럿 램프(616)나 부저, 공장의 각종 구성 요소 등에 부착되는 액츄에이터인 전자 밸브(솔레노이드)(614), 전자 클러치, 전자 브레이크, 전자 개폐기(612) 또는 모터 등과 같은 외 부 출력 디바이스(610)에 대응하여 포토 커플러, 릴레이 스위치, 트랜지스터 스위치 또는 SSR(Solid State Relay) 등이 사용될 수 있다. 네트워크 인터페이스(385)는 통상의 이더넷 카드 등으로 구현될 수 있을 것이다.In the above-described configuration, the
전술한 구성을 갖는 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더에 따르면, 각각의 RFID 리더는 태그와 통신하여 태그로부터 태그 정보를 무선으로 전송받은 후에 미들웨어(100)에 전달하게 된다. 그러면, 미들웨어(100)는 이를 분석한 후에 RFID 리더의 PLC 블록(380)에 직접 명령을 하달하거나 프로세서 블록(360)의 프로세서(364)를 경유하여 PLC 블록(380)에 명령을 하달하여 외부 입력 디바이스(600)로부터 필요한 입력값들을 전달받거나 또는 외부 출력 디바이스(610)를 구동하게 된다.According to the RFID reader having the external device control function of the present invention having the above-described configuration, each RFID reader communicates with the tag and wirelessly receives the tag information from the tag and then transfers the tag information to the
본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어, 전술한 PLC 블록 내부에 스케쥴러 프로그램을 탑재하여 미들웨어(100)로부터의 명령이 없이도 태그로부터 수신된 태그 정보가 일정한 요건을 충족하는 경우에는 프로세서 블록(360)의 프로세서(364)의 지시에 따라 자체적으로 외부 디바이스를 제어할 수도 있을 것이다.The RFID reader having the external device control function of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention. For example, when the scheduler program is mounted in the above-described PLC block and the tag information received from the tag satisfies a predetermined requirement without an instruction from the
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 외부 디바이스 제어 기능을 갖는 RFID 리더에 따르면, 공장 자동화 분야 등에 사용되는 RFID 시스템에서 RFID 리더에 외부 디바이스 제어 기능을 구비시킴으로써 RFID 시스템의 전체적인 구성을 단순화시 키고, 이에 따라 설치 공간과 비용을 절약할 수가 있다.According to the RFID reader having the external device control function of the present invention as described above, by providing the external device control function to the RFID reader in the RFID system used in the field of factory automation, the overall configuration of the RFID system is simplified, and accordingly This saves installation space and costs.
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