KR100919206B1

KR100919206B1 - 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법

Info

Publication number: KR100919206B1
Application number: KR1020050058556A
Authority: KR
Inventors: 박길환
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2009-09-28
Also published as: KR20070002862A

Abstract

본 발명은 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법에 관한 것으로, 종래에는 PLC 통신은 일정 시간 안에 데이터를 송신해야 하지만 그렇지 못할 경우 데이터 손실로 인해 산업 공정에 큰 에러를 불러일으키는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 PLC에서 널 프레임을 브로드캐스트하고 수신 프레임을 기다리는 단계와; 수신 프레임을 받지 못하면 널 프레임을 전송한 시점부터 일정 시간 동안 타이머를 작동하여 네트워크에 다른 PLC가 없는 것으로 간주하는 단계와; 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하여 관리하는 단계와; 수신 프레임을 수신하면 상대방 정보를 정보 리스트에 업데이트하고 정보 리스트의 모듈 순서에 따라 데이터 통신하는 단계로 이루어져 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하고 타 국의 네트워크 가입/탈퇴를 판단하여 각 모듈의 데이터 전송 순서를 조정함으로써 모듈 간의 데이터 충돌을 방지하고 일정 시간 내에 데이터를 송수신하는 효과가 있다.

Description

통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법{DETERMINISTIC SCHEDULE METHOD FOR COMMUNICATION PROTOCOL}

본 발명은 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법에 관한 것으로, 특히 프로그래머블 로직 제어기가 통신할 때 CSMA/CD 방법에서 각 노드간의 데이터를 제한된 시간 내에 전송할 수 있게 한 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법에 관한 것이다.

종래 프로그래머블 로직 제어기(Programmable Logic Controller, PLC로 표기함)는 통신 표준 계층인 ISO 7계층(도 1에 도시된 통신 표준 계층)에서 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 애플리케이션 계층을 사용하고 네트워크를 구성하여 노드 간에 데이터 통신한다.

PLC 통신은 물리 계층에 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방법을 사용하여 언제든지 네트워크에 접근한다. PLC는 먼저 네트워크가 사용 중인지 아닌지를 감지한 후에 사용 중이 아니면 네트워크의 통신 버스를 사용하여 데이터를 전송한다. 네트워크가 사용 중이면 PLC는 일정 시간을 기다린 후 다시 네트워크의 사용 여부를 감지한다.

만약 2개 이상의 PLC가 동시에 네트워크 사용 여부를 감지하고 네트워크가 사용 중이 아닌 것을 확인한 결과 동시에 데이터를 전송하면 데이터 충돌이 발생한다. 이런 경우를 대비해서 PLC는 자신의 데이터 프레임이 손상됐는지를 확인하고 데이터 충돌이면 데이터를 재전송한다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 있어서, PLC 통신은 일정 시간 안에 데이터를 송신해야 하지만 그렇지 못할 경우 데이터 손실로 인해 산업 공정에 큰 에러를 불러일으키는 문제점이 있다.

또한, 하나의 PLC 노드가 동작 중에 다른 PLC 노드가 전원이 온되어 네트워크에 참여할 때 정해진 시간 내에 네트워크에 참여하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 둘 이상의 PLC가 동시에 네트워크 사용 여부를 감지하고 네트워크가 사용 중이 아닌 것을 확인한 결과 동시에 데이터를 전송하면 서로 데이터 충돌이 발생하여 데이터를 다시 전송해야 하므로 데이터 송신 시간이 일정하지 않아 산업용 필드 버스 구성에 어려움이 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 정보 리스트로 노드가 네트워크에 가입/탈퇴함을 판단하여 데이터 전송 우선권을 할당하고 노드의 전송 데이터 중 마지막 프레임을 검출하여 다음 데이터를 즉시 전송하여 지연 시간을 단축하여 일정 시간 내에 데이터를 송수신할 수 있도록 한 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, PLC에서 널 프레임을 브로드캐스트하고 수신 프레임을 기다리는 단계와; 수신 프레임을 받지 못하면 널 프레임을 전송한 시점부터 일정 시간 동안 타이머를 작동하여 네트워크에 다른 PLC가 없는 것으로 간주하는 단계와; 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하여 관리하는 단계와; 수신 프레임을 수신하면 상대방 정보를 정보 리스트에 업데이트하고 정보 리스트의 모듈 순서에 따라 데이터 통신하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 네트워크 구성을 보인 예시도이다.

네트워크는 최대 32개의 노드로 구성되고 각 노드에는 PLC(21~23)가 위치하여 네트워크에 가입하거나 탈퇴한다.

PLC(21)는 네트워크에 가입하기 위해 널 프레임을 송신하고 다른 PLC(22, 23)로부터 수신 프레임을 수신하여 정보 리스트를 업데이트하고, 다른 PLC(22, 23)는 널 프레임을 수신하고 물리 아이디, 네트워크 참가, 모듈 순서의 필드를 재조정하여 정보 리스트를 업데이트한다.

PLC(21)는 일정 시간마다 각 모듈의 생존 카운트를 다운하고 임의의 모듈로부터 데이터를 수신하면 해당 생존 카운트를 소정 값으로 세팅하여 생존 카운트가 0이 되는 모듈을 네트워크에서 탈퇴시킨다.

PLC(21)는 네트워크에 가입한 상태에서 정보 리스트에 의해 데이터 송신 권리를 소유하고 데이터 프레임의 프레임 제어 필드를 참조하여 다른 모듈에서 전송하는 프레임의 마지막 프레임을 검출하고 권리를 소유할 때 지연 시간 없이 데이터를 전송하여 통신 스캔 시간을 줄인다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 PLC에서 널 프레임을 브로드캐스트하고 수신 프레임을 기다리는 단계와; 수신 프레임을 받지 못하면 널 프레임을 전송한 시점부터 일정 시간 동안 타이머를 작동하여 네트워크에 다른 PLC가 없는 것으로 간주하는 단계와; 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하여 관리하는 단계와; 수신 프레임을 수신하면 상대방 정보를 정보 리스트에 업데이트하고 정보 리스트의 모듈 순서에 따라 데이터 통신하는 단계로 이루어진다.

PLC는 전원을 온하여 동작을 시작하면 널 프레임을 브로드캐스트하고 수신 프레임을 기다린다. 널 프레임과 수신 프레임은 국번과 물리 아이디를 포함하며 제어 프레임 중 하나이다.

제어 프레임은 표 1과 같이, 프리앰블, 목적지 물리 아이디, 송신지 물리 아이디, 프레임 제어, 국번, 애플리케이션 데이터로 구성된다.

Preamble

D_MAC_ID

S_MAC_ID

FC

Station_No

Application Data

프리앰블(Preamble)은 시작 비트이고, 목적지 물리 아이디(D_MAC_ID)는 프레임의 목적지 모듈의 물리 아이디이고, 송신지 물리 아이디(S_MAC_ID)는 프레임을 송신한 모듈의 물리 아이디이고, 프레임 제어(FC)는 프레임 타입/마지막 프레임/네트워크 참가/첫 프레임을 나타낸다. 프레임 제어(FC)의 프레임 타입은 고속링크 프레임, 송신/수신 프레임, 널 프레임을 나타낸다. 국번(Station_No)은 네트워크 내의 최대 국수 이하의 값을 갖고, 애플리케이션 데이터(Application Data)는 애플리케이션에서 사용된다.

PLC는 널 프레임을 송신한 이후에 수신 프레임을 기다리고 수신 프레임을 받지 못하면 널 프레임을 전송한 시점부터 일정 시간 동안 타이머를 작동하여 네트워크에 다른 PLC가 없는 것으로 간주한다. 그리고 PLC는 정보 리스트에 국번, 네트워크 참가, 물리 아이디, 상태, 생존 카운트를 업데이트하고 모듈 런 상태로 전환한다.

PLC는 결정 스케줄 통신을 위해 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하여 관리한다. 정보 리스트는 데이터를 전송하기 위해 필요한 모듈 순서, 타 국의 네트워크 가입/탈퇴에 대한 정보를 저장한다.

네트워크 내에 통신할 수 있는 최대 국수가 32국일 때 정보 리스트는 표 2에 도시된 바와 같이 국번, 모듈 순서, 물리 아이디, 상태, 생존 카운트의 값을 예시한다.

Station_no	0	1	2	30	31
In_Ring_no	1		2		3
MAC_ID	5A004936xxxx		5A004936xxxy		5A004936xxxz
Status	In_Ring	Out_Ring	In_Ring	Out_Ring	In_Ring
Live Cnt	10	0	10	0	10

국번(Station_no)은 0부터 31까지로 최대 국수는 32국이고, 모듈 순서(In_Ring_no)는 네트워크에 참여한 모듈의 순서를 나타내고, 물리 아이디(MAC_ID)는 6바이트로 통신 모듈의 식별자이고, 상태(Status)는 현재 통신 상태로 네트워크 가입/탈퇴를 나타내고, 생존 카운트(Live_Cnt)는 타 국이 네트워크에 참여했는지 탈퇴했는지를 판단하기 위한 정보이다.

PLC는 일정 시간마다 각 생존 카운트를 카운트 다운하여 0이 되는 시점의 모듈을 네트워크에서 탈퇴시키고 데이터 수신되는 국의 생존 카운트를 일정한 값으로 세팅한다.

PLC는 수신 프레임을 받아 정보 리스트에서 해당 국의 상태에 네트워크 가입과 물리 아이디를 표시하고 생존 카운트를 일정 값으로 기록한다. PLC는 매 10ms마다 생존 카운트를 감소시키고 감소시킨 값이 0이면 상태의 네트워크 가입을 삭제하고 모듈 순서를 재조정한다.

PLC는 신규 국이 참가하여 정보 리스트에 등록되지 않은 국의 프레임을 수신할 경우 정보 리스트에서 물리 아이디, 네트워크 가입, 모듈 순서를 재조정한다.

PLC는 널 프레임을 송신한 다음 수신 프레임을 수신하면 상대방 정보를 정보 리스트에 업데이트하고 정보 리스트의 모듈 순서에 따라 데이터 통신한다. PLC는 정상적으로 데이터 통신할 때 정보 리스트에 의해 순차적으로 데이터 송신 권리를 획득한다.

네트워크에서 임의의 모듈이 탈락할 경우 PLC는 해당 모듈에 대해 타임아웃을 발생하여 정보 리스트에서 해당 모듈의 정보를 삭제하고 정보 리스트를 업데이트하여 데이터 통신한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하고 타 국의 네트워크 가입/탈퇴를 판단하여 각 모듈의 데이터 전송 순서를 조정함으로써 모듈 간의 데이터 충돌을 방지하고 일정 시간 내에 데이터를 송수신하는 효과가 있다.

또한, 전송 프레임 중 마지막 프레임을 검출하여 다음 데이터 전송 시점에 데이터를 즉시 전송함으로써 데이터 전송시 지연 시간을 단축하여 통신 스캔 시간을 줄이는 효과가 있다.

도 1은 종래 통신 표준 계층을 보인 예시도.

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 네트워크 구성을 보인 예시도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법의 동작 흐름도.

Claims

PLC에서 널 프레임을 브로드캐스트하고 수신 프레임을 기다리는 단계와;

수신 프레임을 받지 못하면 널 프레임을 전송한 시점부터 일정 시간 동안 타이머를 작동하여 네트워크에 다른 PLC가 없는 것으로 간주하는 단계와;

네트워크를 구성한 각 모듈에 대한 정보 리스트를 생성하여 관리하는 정보 리스트 관리 단계와;

수신 프레임을 수신하면 상대방 정보를 정보 리스트에 업데이트하고 정보 리스트의 모듈 순서에 따라 데이터 통신하는 데이터 통신 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법.
제1항에 있어서, 상기 정보 리스트 관리 단계는

일정 시간마다 각 생존 카운트를 카운트 다운하여 0이 되는 시점의 모듈을 네트워크에서 탈퇴시키고 데이터 수신되는 국의 생존 카운트를 일정한 값으로 세팅하는 단계와;

수신 프레임을 받아 해당 국의 상태에 네트워크 가입과 물리 아이디를 표시하고 생존 카운트를 일정 값으로 기록하는 단계와;

매 소정 시간마다 생존 카운트를 감소시키고 감소시킨 값이 0이면 해당 국의 상태정보에서 네트워크 가입 또는 탈퇴를 탈퇴로 기록하고 모듈 순서를 재조정하는 단계와;

신규 국이 참가하여 정보 리스트에 등록되지 않은 국의 프레임을 수신할 경우 물리 아이디, 네트워크 가입, 모듈 순서를 재조정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법.
제2항에 있어서, 상기 정보 리스트에 포함되어 저장되는 정보는 네트워크내에서 통신할 수 있는 최대 국의 수, 네트워크에 참여한 모듈의 순서를 나타내는 모듈 순서, 통신 모듈의 식별자, 네트워크 가입/탈퇴를 나타내는 현재 통신 상태, 타 국이 네트워크에 가입했는지 탈퇴했는지를 판단하기 위한 정보로서 일정시간마다 다운 카운트되는 생존 카운트인 것을 특징으로 하는 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법.
제1항에 있어서, 상기 데이터 통신 단계는

정보 리스트에 의해 데이터 송신 권리를 소유하는 단계와;

데이터 프레임의 프레임 제어 필드를 참조하여 다른 모듈에서 전송하는 프레임의 마지막 프레임을 검출하고 권리를 소유할 때 지연 시간 없이 데이터를 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 통신 프로토콜의 결정 스케줄 방법.