KR100989640B1 - 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 케이블을 통해 삼중화 시스템에 인가된 신호에 대한 결과값을 수신하여 그 상태를 출력함으로써 입출력모듈의 건전성을 진단하는 것으로, 실시 예에 따른 본 발명은, 외부전원이 입력되어 구동전원을 인가하는 전원입력부와; 삼중화 시스템의 입출력모듈과 연결되어 소정의 전압이 입출력되는 입출력단자부와; 상기 삼중화 시스템의 입출력모듈에 일정 전압을 인가하는 릴레이부와; 상기 입출력단자부 및 릴레이부의 입출력 신호를 제어하는 메인컨트롤부와; 상기 삼중화 시스템과의 동적 데이터 교환을 위한 통신변환부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은, 삼중화 시스템의 입출력모듈에 대한 건전성을 정확하고 빠르게 진단하여 고장 유무를 신속하게 파악할 수 있으므로 시스템 정지 등을 비롯한 심각한 오류를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치{DIAGNOSTIC DEVICE OF INPUT/OUTPUT MODULES FOR TRIPLE MODULAR REDUNDANCY}

본 발명은 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터 케이블을 통해 삼중화 시스템에 인가된 신호에 대한 결과값을 수신하여 그 상태를 출력함으로써 입출력모듈의 건전성을 진단할 수 있는 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치에 관한 것이다.

일반적으로 삼중화(TMR;Triple Modular Redundancy)는 동일한 제어 연산을 수행하는 3개의 주 제어기로 구성되며 각 제어기는 각각의 출력을 내게 되어 그 결과를 비교한 후에 다수결로 답을 내는 것을 말한다.

삼중화 시스템은 다수결의 원칙을 구현한 방식으로 기본적 논리는 삼중화된 입력 A,B,C에 대하여 출력 논리의 형태로 결정되는 것이다. 바른 출력을 내기 위해서는 항상 2개의 제어기가 건전해야 하며 최종적인 선택회로가 1개이기 때문에 이 회로가 고장이 나면 다중화된 제어기 자체가 모두 건전하더라도 올바른 출력을 보장할 수 없기 때문에 입출력모듈의 건전성 평가가 무엇보다 중요하다.

그러나 지금까지의 삼중화 시스템은 입출력모듈에 있어서 별도의 건전성 평가를 거치지 않고 사용되어 왔는데, 이 경우 특정 입출력모듈의 고장 유무에 의해 시스템의 정지 등을 비롯한 심각한 오류가 발생되는 문제점이 있었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 삼중화 시스템의 입출력모듈에 대한 건전성을 정확하고 빠르게 진단할 수 있는 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치를 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치는, 외부전원이 입력되어 구동전원을 인가하는 전원입력부와; 삼중화 시스템의 입출력모듈과 연결되어 소정의 전압이 입출력되는 입출력단자부와; 상기 삼중화 시스템의 입출력모듈에 일정 전압을 인가하는 릴레이부와; 상기 입출력단자부 및 릴레이부의 입출력 신호를 제어하는 메인컨트롤부와; 상기 삼중화 시스템과의 동적 데이터 교환을 위한 통신변환부;를 포함하며, 상기 메인컨트롤부는, 상기 입출력단자부의 상태를 진단하는 제1입출력 진단부와, 상기 입출력모듈의 상태를 진단하는 제2입출력 진단부와, 상기 제1,2입출력 진단부의 동작을 각각 제어하는 프로세서부로 구성되되, 상기 제1입출력 진단부는 상기 입출력단자부와 상기 입출력모듈이 접속해제된 상태에서 동작하고, 상기 제2입출력 진단부는 상기 입출력단자부와 상기 입출력모듈이 접속유지된 상태에서 동작하는 것을 특징으로 하는 삼중화 시스템의 입출력모듈 진단장치.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 전원입력부는 메인전원이 입력되는 전원입력모듈과, 상기 전원입력모듈에 입력된 전원전압을 일정 크기의 전원전압으로 변환하는 전원변환모듈과, 상기 전원변환모듈에서 변환된 전원전압을 인가하는 전원출력모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시 예에 따르면, 상기 릴레이부는 상기 메인컨트롤부의 제어신호가 입력되는 신호입력모듈과, 상기 제어신호에 따른 입출력모듈의 출력채널을 선택하는 채널셀렉터와, 상기 채널셀렉터에서 선택된 출력채널에 일정전압을 전달하는 구동스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

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상술한 바와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은, 삼중화 시스템의 입출력모듈에 대한 건전성을 정확하고 빠르게 진단하여 고장 유무를 신속하게 파악할 수 있으므로 시스템 정지 등을 비롯한 심각한 오류를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치와 삼중화 시스템이 연결된 상태를 도시하는 예시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 전원입력부를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 릴레이부를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 메인컨트롤부를 설명하기 위한 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

또한 하기 설명에서 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 따라서 이 기술분야에 널리 알려진 주지관용의 일반적인 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치와 삼중화 시스템이 연결된 상태를 도시하는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 입출력모듈 진단장치(100)는 삼중화 시스템(500)과 접속하여 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 건정성을 진단하며, 진단된 결과는 모니터(100)에 의해 표시된다.

상기한 입출력모듈 진단장치(100)와 삼중화 시스템(100)은 케이블에 의해 연결되며, 데이터케이블 및 통신케이블로 구분되어 각 단자에 연결된다.

여기서 삼중화 시스템(500)은 동일한 제어 연산의 수행을 위해 3개의 주 제어기로 구성되는 것으로 상기 삼중화 시스템(500)의 구성은 해당 기술분야에서는 일반적인 지식이므로 상세한 설명은 생략하고, 하기에서는 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈의 건전성을 테스트하기 위한 진단장치(100)에 대해 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치(100)는, 외부전원이 입력되어 구동전원을 인가하는 전원입력부(110)와, 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈과 연결되어 소정의 전압이 입출력되는 입출력단자부(130)와, 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 일정 전압을 인가하는 릴레이부(150)와, 상기 입출력단자부(130) 및 릴레이부(150)의 입출력 신호를 제어하는 메인컨트롤부(170)와, 상기 삼중화 시스템(500)과의 동적 데이터 교환을 위한 통신변환부(190)를 포함하여 구성된다.

먼저 전원입력부(110)에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 전원입력부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면 상기 전원입력부(110)는, 메인전원이 입력되는 전원입력모듈(112)과, 상기 전원입력모듈(112)에 입력된 전원전압을 일정 크기의 전원전압으로 변환하는 전원변환모듈(114)과, 상기 전원변환모듈(114)에서 변환된 전원전압을 인가하는 전원출력모듈(116)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 전원입력부(110)는 일 실시 예에 따르면, +24V의 메인전원이 인가되어 전원변환모듈(114)을 통해 ±12V, +5V로 변환되고, 메인컨트롤부(170)에는 ±24V, ±12V, +5V의 전원전압이, 릴레이부(150)에는 +24V, ±12V의 전원전압이 인가된다.

위와 같이 분류되어 변환된 전원전압은 후술할 입출력단자부(130) 및 삼중화시스템(500)의 입출력모듈을 구성하는 다수의 채널에 대한 건전성을 진단하기 위해 여러 크기의 전원전압으로 구분되어 입출력되는 것이다.

다음으로 입출력단자부(130)에 대해 설명하도록 한다.

상기 입출력단자부(130)는 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈과 연결되는 것으로 상술한 전원입력부(110)으로부터 소정의 전원전압을 인가받아 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈로 전원전압을 출력하거나 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈로부터 전원전압을 입력받아, 상호간에 입출력된 전원전압의 차이를 비교하여 입출력모듈의 건전성을 진단하는 것이다. 이에 따른 입출력모듈의 건전성 진단에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음으로 릴레이부(150)에 대해 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 릴레이부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면 상기 릴레이부(150)는, 메인컨트롤부(170)의 제어신호가 입력되는 신호입력모듈(152)과, 상기 제어신호에 따른 입출력모듈의 출력채널을 선택하는 채널셀렉터(154)와, 상기 채널셀렉터(154)에서 선택된 출력채널에 일정전압을 전달하는 구동스위치(156)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 릴레이부(150)는 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 출력채널을 진단하기 위해 삼중화 시스템(500)에서 출력될 채널을 선택하고 선택된 채널에 일정전압을 전달하게 되는 것이다. 이에 따른 입출력모듈의 건전성 진단에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음으로 메인컨트롤부(170)에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 입출력모듈 진단장치의 메인컨트롤부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면 상기 메인컨트롤부(170)는, 진단장치(100)의 입출력단자부(130)에 대한 건전성을 진단하는 제1입출력 진단부(172)와, 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 건전성을 진단하는 제2입출력 진단부(174)와, 상기 제1,2입출력 진단부(172,174)의 동작을 각각 제어하는 프로세서부(176)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 제1입출력 진단부(172)는 상기 입출력단자부(130)와 상기 입출력모듈이 접속해제된 상태에서 동작하며, 상기 제2입출력 진단부(174)는 상기 입출력단자부(130)와 상기 입출력모듈이 접속유지된 상태에서 동작하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 입출력단자부(130)와 상기 입출력모듈이 접속해제된 상태에서는 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 간섭없이 진단장치(100)의 입출력단자부(130)에 대한 자가진단(Self Test)을 수행할 수 있게 되고, 상기 입출력단자부(130)와 상기 입출력모듈이 접속유지된 상태에서는 상호간에 입출력되는 전원전압의 차이를 통해 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 진단을 수행할 수 있게 되는 것이다. 상술한 메인컨트롤부(170)를 통한 입출력단자(130) 및 입출력모듈의 건전성 진단에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음으로 통신변환부(190)에 대해 설명하도록 한다.

상기 통신변환부(190)는 상술한 본 발명의 입출력모듈 진단장치(100)와 삼중화 시스템(500)과의 동적 데이터 교환(Dynamic Data Exchange)을 위한 것으로, 삼중화 시스템(500)의 통신모듈인 NCM(Network Controls Module)과의 통신을 위한 NET 포트이며, BNC(Bayonet Neil-Concelman)를 10base TP로 변환해주는 BNC to TP Converer로 사용된다. 즉, 본 발명의 진단장치(100)와 삼중화 시스템(500) 상호 간의 통신을 위한 인터페이스이며, 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에서 입출력되는 전원전압 값을 송수신한다.

이하 상술한 구성을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 진단장치(100)의 입출력단자부(130)와 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에 대한 건전성을 진단하는 원리를 설명하도록 한다.

먼저 메인컨트롤부(170)의 제1입출력 진단부(172)에 의한 진단장치(100)의 입출력단자부(130)를 진단하는 방법은 아래와 같다.

1. 일정한 알고리즘으로 프로그래밍된 프로세서(176)에 AI(아날로그 입력) 자가진단 명령이 입력되면, 상기 제1입출력 진단부(172)의 내부 AI 채널이 오픈되고 2.5V의 전압이 상기 입출력단자부(130)의 각 AI 채널에 전달된다. 여기서 상기 입출력단자부(130)의 AI 채널에서 측정된 전압 값을 다시 상기 제1입출력 진단부(172)로 회신하여 두 전압 값을 비교한 후에 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

2. 상기 프로세서(176)에 DI(디지털 입력) 자가진단 명령이 입력되면, 상기 상기 제1입출력 진단부(172)의 내부 DI 채널이 오픈되고 HIGH 신호가 상기 입출력단자부(130)의 각 DI 채널에 전달된다. 여기서 상기 입출력단자부(130)의 DI 채널에서 측정된 HIGH 신호 값을 다시 상기 제1입출력 진단부(172)로 회신하여 두 신호 값을 비교한 후에 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

3. 상기 프로세서(176)에 AO(아날로그 출력) 자가진단 명령이 입력되면, 상기 입출력단자부(130)의 각 AO 채널에서 지정된 전압이 출력되고 상기 제1입출력 진단부(172)의 내부 AO 채널을 지나 상기 프로세서(176)로 전달된다. 여기서 상기 프로세서(176)는 전달된 전압 값을 분석하여 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

4. 상기 프로세서(176)에 DO(디지털 출력) 자가진단 명령이 입력되면, 상기 입출력단자부(130)의 각 DO 채널에서 HIGH 신호가 출력되고 상기 제1입출력 진단부(172)의 내부 DO 채널을 지나 상기 프로세서(176)로 전달된다. 여기서 상기 프로세서(176)는 전달된 신호 값을 분석하여 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

그리고 메인컨트롤부(170)의 제2입출력 진단부(174)에 의한 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈을 진단하는 방법은 아래와 같다.

1. 프로세서(176)에 삼중화 시스템(500)의 AI(아날로그 입력)에 대한 진단 명령이 입력되면, 진단장치(100) 입출력단자부(130)의 AO(아날로그 출력) 채널에서 지정된 전압이 출력되고 삼중화 시스템(500) 입출력모듈의 AI 채널에 입력된다. 여기서 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에서 측정된 전압 값은 통신변환부(190)를 통해 진단장치(100)의 메인컨트롤부(170)로 전달되어 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

2. 프로세서(176)에 삼중화 시스템(500)의 DI(디지털 입력)에 대한 진단 명령이 입력되면, 진단장치(100) 입출력단자부(130)의 DO(디지털 출력) 채널에서 HIGH 신호가 출력되고 삼중화 시스템(500) 입출력모듈의 DI 채널에 입력된다. 여기서 상기 삼중화 시스템(500)의 입출력모듈에서 측정된 신호 값은 통신변환부(190)를 통해 진단장치(100)의 메인컨트롤부(170)로 전달되어 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

3. 프로세서(176)에 삼중화 시스템(500)의 AO(아날로그 출력)에 대한 진단 명령이 입력되면, 릴레이부(150)에 의해 지정된 전압이 삼중화 시스템(500) 입출력모듈의 AO 채널에서 출력되고 진단장치(100)의 입출력단자부(130) AI 채널에 입력된다. 여기서 상기 입출력단자부(130)의 AI 채널에 입력된 전압 값은 메인컨트롤부(170)로 전달되어 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

4. 프로세서(176)에 삼중화 시스템(500)의 DO(디지털 출력)에 대한 진단 명령이 입력되면, 릴레이부(150)에 의해 HIGH 신호가 삼중화 시스템(500) 입출력모듈의 DO 채널에서 출력되고 진단장치(100)의 입출력단자부(130) DI 채널에 입력된다. 여기서 상기 입출력단자부(130)의 DI 채널에 입력된 신호 값은 메인컨트롤부(170)로 전달되어 이상 여부를 판단하게 되는 것이다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시 예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한 상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시 예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100: 삼중화시스템의 입출력모듈 진단장치
110: 전원입력부 112: 전원입력모듈
114: 전원변환모듈 116: 전원출력모듈
130: 입출력단자부
150: 릴레이부 152: 신호입력모듈
154: 채널셀렉터 156: 구동스위치
170: 메인컨트롤부 172: 제1입출력 진단부
174: 제2입출력 진단부 176: 프로세서부
190: 통신변환부
300: 모니터 500: 삼중화 시스템

Claims (5)

1. 외부전원이 입력되어 구동전원을 인가하는 전원입력부;
   삼중화 시스템의 입출력모듈과 연결되어 소정의 전압이 입출력되는 입출력단자부;
   상기 삼중화 시스템의 입출력모듈에 일정 전압을 인가하는 릴레이부;
   상기 입출력단자부 및 릴레이부의 입출력 신호를 제어하는 메인컨트롤부;
   상기 삼중화 시스템과의 동적 데이터 교환을 위한 통신변환부;를 포함하며,
   상기 메인컨트롤부는,
   상기 입출력단자부의 상태를 진단하는 제1입출력 진단부와,
   상기 입출력모듈의 상태를 진단하는 제2입출력 진단부와,
   상기 제1,2입출력 진단부의 동작을 각각 제어하는 프로세서부로 구성되되,
   상기 제1입출력 진단부는 상기 입출력단자부와 상기 입출력모듈이 접속해제된 상태에서 동작하고,
   상기 제2입출력 진단부는 상기 입출력단자부와 상기 입출력모듈이 접속유지된 상태에서 동작하는 것을 특징으로 하는 삼중화 시스템의 입출력모듈 진단장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전원입력부는,
   메인전원이 입력되는 전원입력모듈과,
   상기 전원입력모듈에 입력된 전원전압을 일정 크기의 전원전압으로 변환하는 전원변환모듈과,
   상기 전원변환모듈에서 변환된 전원전압을 인가하는 전원출력모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 삼중화 시스템의 입출력모듈 진단장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 릴레이부는,
   상기 메인컨트롤부의 제어신호가 입력되는 신호입력모듈과,
   상기 제어신호에 따른 입출력모듈의 출력채널을 선택하는 채널셀렉터와,
   상기 채널셀렉터에서 선택된 출력채널에 일정전압을 전달하는 구동스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 삼중화 시스템의 입출력모듈 진단장치.
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