KR100841962B1

KR100841962B1 - 제어시스템의 통신방법 및 이를 이용한 통신장치

Info

Publication number: KR100841962B1
Application number: KR1020060133358A
Authority: KR
Inventors: 김진; 홍석규; 박태훈
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-06-27

Abstract

본 발명은 버스방식이 아닌 통신방식을 사용하고, 제어보드와 I/O보드의 이중화가 채용되어 있는 제어시스템 내부 통신방법 및 이를 이용한 통신장치에 관한 것으로, 이 장치는 폴 리스폰스(Poll Response) 방식의 통신을 수행하고, 출력채널에 대한 출력이미지 또는 입력채널에 대한 요구메시지로 이루어진 메시지 및 진단요구, 이차 루프백 요구, 메모리 읽기/쓰기로 이루어진 특수메시지를 전송하는 적어도 둘 이상의 제어보드; 상기 제어보드로부터 수신된 폴메시지에 대한 응답메시지를 출력하여 통신을 수행하는 적어도 둘 이상의 I/O보드를 포함하고; 상기 스테이션주소, I/O채널종류, 포인트시작번호, 포인트 총개수 정보로 이루어진 I/O 구성테이블에 설정된 스테이션 주소의 순서에 따라서 상기 제어보드에서 상기 I/O보드로 폴메시지를 전송하는 것과 이를 이용한 통신방법을 특징으로 한다.

통신장치

Description

제어시스템의 통신방법 및 이를 이용한 통신장치{Communication method of control system and communication device using the same thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제어 보드와 I/0 보드의 연결구성을 예시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제어 보드가 메시지를 전송하는 흐름을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 I/O 보드가 메시지를 수신하는 흐름을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제 1 컨트롤러 12 : 제 2 컨트롤러

14 : 제 1 I/O보드 16 : 제 2 I/O보드

본 발명은 제어시스템 내부 통신 방법 및 통신장치에 관한 것으로, 특히 버스방식이 아닌 통신방식을 사용하고, 제어보드와 I/O보드의 이중화가 채용되어 있는 제어시스템 내부 통신방법 및 이를 이용한 통신장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제어시스템 내부에서는 제어보드와 I/O보드 간 전송은 대략 3종류가 사용되고 있다.

첫번째 방법은 제어보드와 I/O보드 사이에 데이터전송을 위하여 백플레인 버스(backplane bus)를 이용하여 제어보드에서 I/O보드 내부의 메모리를 읽고 쓰거나 제어보드의 메모리를 읽고 쓰는 과정을 통하여 제어보드와 I/O보드가 통신을 수행하는 방법으로, 대부분 이 방식을 사용하고 있었다.

두번째 방법은 첫번째 방법을 변형시킨 것으로서, 데이터전송을 위한 전용 메모리 보드를 두어 제어보드와 I/O보드가 정해진 프로토콜대로 메모리보드에서 데이터를 읽고 쓰는 과정을 통해서 통신하는 방법이 있다.

세번째 방법은 통신채널을 이용하여 제어보드와 I/O보드 사이에 통신을 수행하는 방법이 있는데, 이때 통신채널은 단일 통신 채널을 이용하였다.

그러나, 상술한 제어보드와 I/O보드 간의 데이터전송방법중 첫번째 방법과 두번째 방법인 백플레인 버스를 이용한 방식에서 I/O보드, 또는 백플레인 버스의 이상 상황이 발생할 때에는 제어보드의 데이터를 I/O보드에 주거나, I/O보드의 데이터를 제어보드에 주는 것이 불가능하다. 또한, 이 방식은 백플레인의 어드레스버스와 데이터버스를 이용하여 통신을 수행하는데, 이때 백플레인이 노이즈에 민감하게 반응하게 되어 때때로 노이즈로 인한 시스템장애가 발생될 수 있다.

그리고, 세번째 방법은 통신채널을 이용하여 제어보드와 I/O보드 사이에 통신을 하는데 있어서 통신채널의 장애발생시 이를 보상하기 어려운 구조로 되어 있 고, 통신프로토콜 또한 복잡한 구조를 이루고 있어서 시스템의 확장이 용이하지 않으며 통신시 프로토콜 자체의 부하가 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 이중화된 구성을 가지고 시스템부하를 최소화할 수 있는 제어시스템의 통신방법 및 이를 이용한 통신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 폴 리스폰스(Poll Response) 방식의 통신을 수행하고, 출력채널에 대한 출력이미지 또는 입력채널에 대한 요구메시지로 이루어진 메시지 및 진단요구, 이차 루프백 요구, 메모리 읽기/쓰기로 이루어진 특수메시지를 전송하는 적어도 둘 이상의 제어보드; 상기 제어보드로부터 수신된 폴메시지에 대한 응답메시지를 출력하여 통신을 수행하는 적어도 둘 이상의 I/O보드를 포함하고; 상기 스테이션주소, I/O채널종류, 포인트시작번호, 포인트 총개수 정보로 이루어진 I/O 구성테이블에 설정된 스테이션 주소의 순서에 따라서 상기 제어보드에서 상기 I/O보드로 폴메시지를 전송하는 것과 이를 이용한 통신방법이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 살펴보도록 한다.

먼저, 본 발명은 제어시스템 내부의 통신방법 및 통신장치에 관한 것으로, 여러가지 실시예가 존재할 수 있지만, 명확한 설명을 위해서 디지털 또는 아나로그 I/O보드와 제어보드인 경우를 예시하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제어 보드와 I/0 보드의 연결구성을 예시한 도면으로서, 제 1 컨트롤러(10)는 복수개의 제 1 I/O보드(14) 및 제 2 I/O보드(16)와 ICL링크로 연결되어 있고, 제 2 컨트롤러(12)도 복수개의 제 1 I/O보드(14) 및 제 2 I/O보드(16)와 ICL링크로 연결되어 있다.

즉, 컨트롤러(10)(12)와 I/O보드(14)(16)가 이중화된 구성을 가진다.

한편, 본 명세서에서는 컨트롤러(10)(12)와 I/O보드(14)(16) 사이의 통신방식을 "ICL 프로토콜"이라 정의하도록 하고, 이러한 구성에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

상술한 바와 같이, ICL 프로토콜은 제어보드 즉, 컨트롤러(10)(12)와 I/O 보드(14)(16) 사이의 통신에 사용된다. 프로토콜의 목적은 각각의 I/O 보드를 위한 전송데이터에 고정된 형식을 제공하고, 정확한 데이터 전송을 보장하는데 있다. 각 메시지는 정확한 전송을 보장하기 위해서 CRC-16(16 bit cyclical redundancy check)에 의해서 검증된다. 또한, 본 발명과 같은 이중화시스템에서 일 제어보드 장애 발생을 극복하기 위해 I/O보드 또한 이중화된 구성을 가진다.

이 프로토콜은 제어보드와 구성된 모든 I/O보드와의 데이터교환을 지원한다. 메시지는 크게 정규메시지와 특수메시지로 구분된다. 제어보드로부터 전송되는 정규메시지는 출력채널에 대한 출력메시지 또는 입력채널에 대한 요구메시지로 구성된다. 제어보드로부터 전송되는 특수메시지는 진단요구, 이차 루프백 요구(secondary loopback), 메모리 읽기/쓰기 요구 등과 같은 메시지로 구성된다. 이 프로토콜은 제어보드와 I/O보드 사이의 통신으로 폴-리스폰스(poll response) 방식을 채용한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제어 보드가 메시지를 전송하는 흐름을 나타낸 도면으로서, 제어보드가 I/O보드에 주기적으로 데이터를 요구하는 제 1 단계(S110)를 진행한 다음, 주기적으로 I/O 보드의 어드레스를 설정할 수 있도록 I/O 구성 테이블을 설정하는 제 2 단계(S120)를 수행한다. 이때, 상기 I/O 구성 테이블은 스테이션주소, I/O 채널타입, 포인트의 시작번호, 포인트의 총 개수정보를 포함한다.

이어서, 제어보드는 I/O 구성 테이블에 설정되어 있는 스테이션주소에 따라서 각 I/O보드에 폴(POLL) 메시지를 작성하는 제 3 단계(S130)를 진행한 다음, 체크섬(checksum)을 연산하여 추가하는 제 4 단계(S140)를 수행한다.

또한, 최종 작성된 메시지를 I/O보드로 전송하는 제 5 단계(S150)를 진행함으로써 메시지전송과정을 완료한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 I/O 보드가 메시지를 수신하는 흐름을 나타낸 도면으로서, I/O보드는 제어보드가 전송한 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 제 1 단계(S200)를 진행한 다음, 상기 제어보드가 전송한 모든 메시지를 수신하는 제 2 단계(S210)를 수행한다.

이어, 모든 메시지를 수신한 I/O보드는 메시지타입을 분석하여 매치여부를 판단하는 제 3 단계(S220)를 진행한 다음, 매치하지 않으면 무시하고 제 1 단계로 분기하는 제 4 단계(S230)를 수행한다.

또한, 체크섬(checksum)을 이용하여 메시지의 이상유무를 판단하는 제 5 단계(S240)를 진행한 다음, 만약 오류를 발견하면 오류상태를 저장하고 NACK 응답메 시지를 전송하는 제 6 단계(S250)와, 재전송을 대기하는 제 7 단계(S260)를 수행한다.

한편, 정상적인 메시지를 수신한 경우에는 디코딩하는 제 8 단계(S270)를 진행한 다음, 응답메시지 즉, ACK메시지를 작성하는 제 9 단계(S280), 전송하는 제 10 단계(S290)를 수행한다.

만약, I/O보드가 입력채널을 보유하고 있는 경우, ACK 응답메시지에는 입력채널에 대한 입력데이터가 포함된다. 응답메시지의 전송이 완료되면 I/O보드는 다시 링크감시를 시작하여 제어보드로부터 전송되는 메시지를 분석한다.

여기서, 상술한 POLL 메시지의 내용은 I/O보드의 종류와 메시지의 기능에 따라서 다양하게 구성된다. 모든 메시지들은 표 1과 같이 주소코드, 메시지코드, 데이터필드, CRC-16 코드로 구성되고, 데이터 필드 크기는 I/O보드의 종류, 메시지의 종류에 따라 달라진다.

어드레스 코드 (1 바이트)

메시지 코드 (1 바이트)

데이터필드 (가변)

CRC-16 코드 (2 바이트)

주소코드는 설치된 랙의 슬롯 위치에 따라 결정된다. 전술한 바와 같이, 제어보드로부터 전송되는 메시지는 같은 링크에 연결된 모든 I/O 보드에 전송되지만, 주소코드가 동일한 I/O보드 만이 해당 메시지를 처리한다. ICL에서 사용되는 주소의 구성은 표2와 같다.

Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
not used	랙 4	랙 3	랙 2	랙 1	슬롯 3	슬롯 2	슬롯 1

각 메시지는 메시지코드를 포함한다. 제어보드는 메시지의 데이터필드 또는 메시지의 기능을 표시하기 위해 메시지코드를 사용한다. I/O보드는 메시지코드에 따라 동작을 수행한다. 수신된 메시지가 정상적이고 보드가 정상적으로 동작하는 경우, I/O보드는 동일한 메시지코드를 이용하여 제어보드에게 응답메시지를 전송한다. 보드상에 오류가 발생된 경우에는 메시지코드의 MSB를 0으로 설정하고 제어보드로 전송된다. 만약, 메시지 자체에 오류가 있다면, I/O보드는 NACK 메시지를 전송하게 된다.

주기적으로 제어보드는 각 I/O보드로 폴(POLL) 메시지를 전송하고, 해당 I/O보드는 응답메시지를 전송하고, 이러한 메시지의 목적은 출력채널에 대한 출력데이터를 전송하고, 입력채널로부터 입력데이터를 수신하는 것이다.

메시지의 데이터필드는 I/O보드의 종류에 따라 다른데, 출력채널만을 보유한 보드의 경우에는 전송되는 메시지의 데이터필드에는 출력데이터를 포함하게 되고, 이에 대한 I/O보드로부터의 응답메시지의 데이터필드에는 아무런 데이터도 포함되지 않는다. 입력채널만을 보유한 보드의 경우에는 제어보드로부터 데이터필드가 없는 메시지가 전송되고, 해당보드는 데이터필드에 입력데이터를 포함하여 응답메시지를 전송한다. 입력과 출력을 모두 보유하는 보드의 경우에는 모든 메시지의 데이터필드에 입출력데이터가 포함된다. 표 3, 표 4에서 디지털보드와 아나로그보드의 데이터필드를 설명하도록 한다.

Byte	Bit 7	Bit 6	Bit 5	Bit 4	Bit 3	Bit 2	Bit 1	Bit 0
0	PT8	PT7	PT6	PT5	PT4	PT3	PT2	PT1
1	PT16	PT15	PT14	PT13	PT12	PT11	PT10	PT9

Byte	Description
0	CH1(L)
1	CH1(H)
2	CH2(L)
3	CH2(H)
4	CH3(L)
5	CH3(H)
6	CH4(L)
7	CH4(H)
8	CH5(L)
9	CH5(H)
10	CH6(L)
11	CH6(H)
12	CH7(L)
13	CH7(H)
14	CH8(L)
15	CH8(H)

각 데이터필드의 크기는 채널 수와 각 채널의 구성에 따라 결정된다. 하나의 디지털이미지는 1비트로 구성되고 아나로그이미지는 2바이트로 구성된다.

특수 요청 메시지는 두가지로 구분되는데, 제어보드는 진단정보를 얻기 위해 각 I/O보드에 주기적으로 특수요청 메시지를 전송한다. 또 하나의 특수요청 메시지는 유니버셜 커뮤니케이션 프로토콜(UCP) 메시지로 특별한 정보를 얻기 위한 목적으로 오퍼레이터에 의해 PC로부터 전송되는 메시지이다. I/O보드는 특수 요청 메시지를 수신하는 경우에 특수응답메시지를 전송한다.

전술한 실시예는 디지털 I/O, 아나로그 I/O 보드만을 예시하였지만, 모든 종류의 I/O보드와 제어보드와의 인터페이스에 ICL을 사용할 수가 있으며, 전송매체도 시리얼통신, 맥 레이어 통신 등 다양한 변형실시가 가능하다.

전술한 바와 같은 본 실시예의 바람직한 양태에 따르면, 제어보드와 I/O보드 간 통신에서 가장 중요한 요소는 신뢰성이고, 그 다음은 가급적 수많은 I/O보드를 제어할 수 있는 것이 효과적이므로, 제어보드와 I/O보드의 통신 신뢰성을 제고할 수 있고, 10개의 I/O보드를 제어할 수 있으므로 향상된 확장성과 편리성을 제공해줄 수 있으며, 이중화구조로 인해 시스템장애에 강한 특성을 가지는 장점이 있다.

Claims

폴 리스폰스(Poll Response) 방식의 통신을 수행하고, 출력채널에 대한 출력이미지 또는 입력채널에 대한 요구메시지로 이루어진 메시지 및 진단요구, 이차 루프백 요구, 메모리 읽기/쓰기로 이루어진 특수메시지를 전송하는 적어도 둘 이상의 제어보드;

상기 제어보드로부터 수신된 폴메시지에 대한 응답메시지를 출력하여 통신을 수행하는 적어도 둘 이상의 I/O보드를 포함하고,

상기 I/O보드의 스테이션주소, I/O채널종류, 포인트시작번호, 포인트 총개수 정보로 이루어진 I/O 구성테이블에 설정된 스테이션 주소의 순서에 따라서 상기 제어보드에서 상기 I/O보드로 폴메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 제어시스템의 통신장치.
적어도 둘이상의 제어보드와 적어도 둘이상의 I/O보드를 가진 제어시스템의 내부통신에 있어서,

제어보드가 I/O보드에 주기적으로 데이터를 요구하는 제 1 단계;

주기적으로 I/O 보드의 어드레스를 설정할 수 있도록 I/O 구성 테이블을 설정하는 제 2 단계;

제어보드는 I/O 구성 테이블에 설정되어 있는 스테이션주소에 따라서 각 I/O 보드에 폴(POLL) 메시지를 작성하는 제 3 단계;

상기 메시지의 체크섬(checksum)을 연산하여 추가하는 제 4 단계;

상기 메시지를 I/O보드로 전송하는 제 5 단계;

I/O보드가 제어보드에서 전송한 메시지를 수신하기 위해서 대기하는 제 6 단계;

상기 제어보드가 전송한 모든 메시지를 수신하는 제 7 단계;

모든 메시지를 수신한 I/O보드는 메시지타입을 분석하여 매치여부를 판단하는 제 8 단계;

매치하지 않으면 무시하고 제 6 단계로 분기하는 제 9 단계;

체크섬(checksum)을 이용하여 메시지의 이상유무를 판단하는 제 10 단계;

만약 오류를 발견하면 오류상태를 저장하고 NACK 응답메시지를 전송하는 제 11 단계;

제어보드로부터 재전송을 대기하는 제 12 단계;

정상적인 메시지를 수신한 경우에는 이를 디코딩하는 제 13 단계;

상기 제어보드로 전송할 응답메시지를 작성하는 제 14 단계;

상기 제어보드로 응답메시지를 전송하는 제 15 단계를 포함하는 제어시스템의 통신방법.
제 2 항에 있어서,

상기 메시지구조는 1바이트의 주소코드, 1바이트의 메시지코드, 가변적인 용 량의 데이터필드, 2바이트의 CRC-16 코드로 이루어진 것을 특징으로 하는 제어시스템의 통신방법.