KR101236843B1 - Power over network control system - Google Patents

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KR101236843B1
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박영준
김민수
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Abstract

네트워크 전력 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 전력시스템은 폭발 가능성이 없는 안전 영역에 설치되는 마스터 노드; 및 폭발 가능성이 있는 위험 영역에 설치되는 복수개의 슬레이브 노드를 포함하고, 마스터 노드 및 복수개의 슬레이브 노드의 통신 네트워크는 링 토폴로지(ring topology) 형태로 연결되고 PoN(Power over Network) 방식을 사용하며, 복수개의 슬레이브 노드의 전원은 마스터 노드로부터 공급되는 것을 특징으로 한다. A network power system is disclosed. A network power system according to an embodiment of the present invention includes a master node installed in a safe area without explosion; And a plurality of slave nodes installed in a potentially hazardous area, and a communication network of the master node and the plurality of slave nodes is connected in a ring topology and uses a power over network (PoN) method. Power of the plurality of slave nodes may be supplied from the master node.

Description

네트워크 전력 제어 시스템{Power over network control system}Network over power control system

본 발명은 네트워크 전력 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폭발 위험성이 있는 선박이나 공장에서 이용될 수 있는 네트워크 전력 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a network power control system, and more particularly to a network power control system that can be used in ships or factories that are in danger of explosion.

석유나 가스를 취급하는 선박이나 플랜트(plant)에서는 스파크 등에 의해 폭발을 유발할 수 있는 전자제어장치를 직접 사용할 수 없고, 전자제어장치에 의한 폭발을 방지할 수 있는 방법을 이용하여야 한다. 전자제어장치에 의한 폭발을 방지하기 위한 방법으로 특수 케이스를 이용하는 방법 및 전자제어장치의 폭발 유발 요인을 제거하는 방법이 있다. In ships or plants handling oil or gas, electronic control devices that can cause an explosion due to sparks, etc. cannot be used directly, and a method of preventing an explosion by the electronic control device should be used. As a method for preventing an explosion caused by an electronic controller, there are a method using a special case and a method of removing an explosion causing factor of the electronic controller.

특수 케이스를 이용하는 방법은 전자제어장치를 특수 케이스에 넣어 외부에 노출되지 않도록 하는 방법이다. 특수 케이스를 이용하는 방법은 폭발 가능성이 있는 작업 공간에 설치되는 전자제어장치들에 신뢰성을 보장하는 특수 케이스를 설치하기 위한 비용이 증가하는 문제가 있다.The special case is a method in which the electronic controller is placed in a special case so as not to be exposed to the outside. The method using a special case has a problem in that the cost for installing a special case that guarantees reliability in electronic control devices installed in a potentially explosive work space increases.

전자제어장치의 폭발 유발 요인을 제거하는 방법은 폭발 유발 요인이 되는 전자제어장치에서의 스파크 등이 발생되지 않도록 하는 방법이다. 전자제어장치의 폭발 유발 요인을 제거하기 위한 방법으로 파운데이션 필드버스(Foundation Fieldbus)를 이용한 분산 제어 방식이 있다. 파운데이션 필드버스를 이용한 분산 제어 방식에서는 RS-485 등의 저속 물리계층을 사용하기 때문에 통신 속도가 느리고, 네트워크 세그먼트(segment) 내에서 처리할 수 일정시간 내에 전송 가능한 데이터량이 제한되어 빠른 응답이 요구되는 시스템에서는 사용하기 어렵다. 또한, 파운데이션 필드버스를 이용한 분산 제어 방식은 분산된 각 노드들을 구동하기 위한 별도의 전원을 인가해야 되고, 이를 위한 별도의 케이블 및 전원 공급 장치를 설치해야 되는 어려움이 있다. The method of removing the explosion causing factor of the electronic control apparatus is a method of preventing sparks and the like from occurring in the electronic control apparatus which causes the explosion. There is a distributed control method using a foundation fieldbus as a way to eliminate the explosion causing factors of the electronic control device. The distributed control method using the foundation fieldbus uses a low-speed physical layer, such as RS-485, so that the communication speed is slow, and the amount of data that can be transmitted within a certain period of time can be processed within a network segment. Difficult to use on system In addition, the distributed control method using the foundation fieldbus has to apply a separate power source for driving each distributed node, and there is a difficulty in installing a separate cable and a power supply device.

따라서, 석유나 가스를 취급하는 선박이나 플랜트에서는 폭발 가능성이 있는 장소에서 별도의 전자제어장치를 설치하지 않고 센서 및 액추에이터를 1:1로 직접 연결하여 사용하고 있다. 센서 및 액추에이터를 1:1로 직접 연결하는 방식은 많은 수의 케이블 및 케이블 트레이를 필요로 하는데, 많은 수의 케이블 및 케이블 트레이는 선박이나 플랜트의 제조 및 유지보수에 어려움을 야기한다. Therefore, in ships or plants that handle oil or gas, sensors and actuators are connected directly in a 1: 1 manner without installing an electronic control device in a potentially explosive place. The direct connection of sensors and actuators 1: 1 requires a large number of cables and cable trays, which create difficulties in the manufacture and maintenance of ships or plants.

본 발명의 일 실시예는 폭발 위험성이 있는 선박이나 플랜트에서 이용될 수 있는 네트워크 전력 제어 시스템을 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is to provide a network power control system that can be used in ships or plants that are in danger of explosion.

본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 전력 제어 시스템은 폭발 가능성이 없는 안전 영역에 설치되는 마스터 노드, 및 폭발 가능성이 있는 위험 영역에 설치되는 복수개의 슬레이브 노드를 포함하고, 상기 마스터 노드 및 상기 복수개의 슬레이브 노드의 통신 네트워크는 링 토폴로지(ring topology) 형태로 연결되고 PoN(Power over Network) 방식을 사용하며, 상기 복수개의 슬레이브 노드의 전원은 상기 마스터 노드로부터 공급된다. The network power control system according to an embodiment of the present invention includes a master node installed in a non-explosive safety zone, and a plurality of slave nodes installed in a potentially dangerous zone, wherein the master node and the plurality of slave nodes are provided. The communication networks of the slave nodes are connected in a ring topology and use a power over network (PoN) scheme, and power of the plurality of slave nodes is supplied from the master node.

상기 마스터 노드는, 상기 복수개의 슬레이브 노드를 제어하기 위한 복수의 제어신호를 포함하는 제어신호 프레임을 생성하는 신호 처리부, 상기 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에서 처리된 제어신호 프레임을 수신하는 제1 통신 포트, 상기 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에 상기 생성된 제어신호 프레임을 전송하는 제2 통신 포트, 및 상기 복수개의 슬레이브 노드 중 적어도 어느 하나에 전원을 전달하는 전원 포트를 포함할 수 있다. The master node may include a signal processor configured to generate a control signal frame including a plurality of control signals for controlling the plurality of slave nodes, and a first communication unit configured to receive a control signal frame processed by any one of the plurality of slave nodes. A port, a second communication port for transmitting the generated control signal frame to any one of the plurality of slave nodes, and a power port for transmitting power to at least one of the plurality of slave nodes.

상기 마스터 노드는 상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드의 전원 연결을 설정하는 설정부를 더 포함할 수 있다. The master node may further include a setting unit configured to establish a power connection between the master node and the plurality of slave nodes.

상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트에 전달되는 전원은 폭발을 유발할 수 있는 기준치 이하의 전원일 수 있다. The power delivered to the first communication port, the second communication port, and the power port may be power below a reference value that may cause an explosion.

상기 제어신호 프레임은 실시간 통신 데이터를 포함하고, 상기 실기간 통신 데이터는, 상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보가 포함되는 실시간 헤더, 상기 복수개의 슬레이브 노드에서 상기 마스터 노드로 전달되는 데이터가 포함되는 입력 데이터, 상기 마스터 노드에서 상기 복수개의 슬레이브 노드로 전달되는 데이터가 포함되는 출력 데이터, 상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트의 연결 상태에 대한 데이터가 포함되는 상태 데이터, 및 상기 출력 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함되는 실시간 테일러를 포함할 수 있다. The control signal frame includes real time communication data, and the real time communication data includes a real time header including time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes, from the plurality of slave nodes to the master node. Input data including the transmitted data, output data including the data transferred from the master node to the plurality of slave nodes, data about the connection state of the first communication port, the second communication port and the power port It may include a real-time taylor including the state data included, and whether the plurality of slave nodes for the output data is received.

상기 제어신호 프레임은 비실시간 통신 데이터를 포함하고, 상기 비실시간 통신 데이터는, 상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보가 포함되는 비실시간 헤더, 상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드의 연결 상태를 설정하기 위한 상기 마스터 노드의 명령 데이터 및 상기 명령 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 응답 데이터가 포함되는 명령 및 응답 데이터, 및 상기 명령 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함되는 비실시간 테일러를 포함할 수 있다.The control signal frame includes non-real time communication data, and the non-real time communication data includes a non-real time header including time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes, the master node and the plurality of slaves. Command and response data including command data of the master node for establishing a connection state of a node and response data of the plurality of slave nodes with respect to the command data, and whether the plurality of slave nodes with respect to the command data are received. It may include a non-real-time Taylor is included.

상기 복수개의 슬레이브 노드 각각은, 상기 마스터 노드에서 생성되는 제어신호 프레임을 수신하는 제1 통신 포트, 상기 마스터 노드에 전달할 데이터를 상기 제어신호 프레임에 포함시켜 처리하는 신호 처리부, 상기 처리된 제어신호 프레임을 상기 마스터 노드 또는 다른 하나의 슬레이브 노드에 전송하는 제2 통신 포트, 및 상기 마스터 노드로부터 전원을 전달받는 전원 포트를 포함할 수 있다. Each of the plurality of slave nodes may include a first communication port configured to receive a control signal frame generated by the master node, a signal processor configured to process data including data to be transmitted to the master node in the control signal frame, and the processed control signal frame. It may include a second communication port for transmitting to the master node or another slave node, and a power port receiving power from the master node.

상기 복수개의 슬레이브 노드 각각은 상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트를 통해 전달되는 전원 중에서 구동 전원으로 이용되는 전원을 선택하는 전원 선택부를 더 포함할 수 있다.Each of the plurality of slave nodes may further include a power selector configured to select power used as driving power among powers transmitted through the first communication port, the second communication port, and the power port.

상기 마스터 노드 및 상기 복수개의 슬레이브 노드의 통신 네트워크는 제어신호 프레임이 송수신되지 않는 비연결 상태, 상기 제어신호 프레임이 송수신되는 동작 상태, 상기 통신 네트워크를 설정하는 설정 상태 및 상기 통신 네트워크가 유지되지 않는 고장 상태 중 어느 하나로 설정될 수 있다. The communication network of the master node and the plurality of slave nodes may be connected to a non-connected state in which control signal frames are not transmitted or received, an operating state in which the control signal frames are transmitted or received, a setting state for setting the communication network, and the communication network is not maintained. It can be set to either of the fault conditions.

상기 비연결 상태에서 상기 동작 상태로의 전환, 상기 동작 상태에서 상기 고장 상태로의 전환 및 상기 설정 상태에서 상기 고장 상태로의 전환은 상기 마스터 노드의 메모리에 기록된 설정 정보에 따라 자동 전환될 수 있다. The transition from the disconnected state to the operational state, the transition from the operational state to the fault state, and the transition from the setup state to the fault state can be automatically switched in accordance with configuration information recorded in the memory of the master node. have.

본 발명의 실시예에 따른 네트워크 전력 제어 시스템은 폭발 위험성이 있는 선박이나 플랜트에서 고속의 제어를 수행할 수 있다. Network power control system according to an embodiment of the present invention can perform a high-speed control in a vessel or plant that is in danger of explosion.

또한, 많은 수의 케이블 및 케이블 트레이를 필요로 하지 않으므로 선박이나 플랜트의 제조 및 유지보수를 용이하게 수행할 수 있다.In addition, a large number of cables and cable trays are not required, making it easy to manufacture and maintain a ship or plant.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 전력 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 노드를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호 프레임을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 노드를 나타내는 블록도이다.
1 is a block diagram illustrating a network power control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a master node according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a control signal frame according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a network state of a network power control system according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating a slave node according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.In addition, in the various embodiments, components having the same configuration are represented by the same reference symbols in the first embodiment. In the other embodiments, only components different from those in the first embodiment will be described .

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 전력 제어 시스템을 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a network power control system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 네트워크 전력 제어 시스템은 적어도 하나의 마스터 노드 및 적어도 하나의 슬레이브 노드를 포함한다. Referring to FIG. 1, a network power control system includes at least one master node and at least one slave node.

여기서는 네트워크 전력 제어 시스템에 2개의 마스터 노드(11, 12) 및 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ...,20-n)가 포함되는 것으로 가정한다. Here, it is assumed that the network power control system includes two master nodes 11 and 12 and k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-n.

제1 마스터 노드(11) 및 제2 마스터 노드(12)는 스파크 등에 의한 폭발 가능성이 없는 안전 영역(A)에 설치되고, k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)는 스파크 등에 의한 폭발 가능성이 있는 위험 영역(B)에 설치될 수 있다. 제1 마스터 노드(11) 및 제2 마스터 노드(12)에는 네트워크 전력 제어 시스템을 제어할 수 있는 처리장치가 연결될 수 있다. k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)에는 선박이나 플랜트에서 이용되는 각종 장치들이 연결될 수 있다.The first master node 11 and the second master node 12 are installed in a safe area A that is not likely to be exploded by sparks or the like, and k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20 -k) may be installed in the danger area B which may be exploded by a spark or the like. The first master node 11 and the second master node 12 may be connected to a processing device capable of controlling the network power control system. The k slave nodes 20-1, 20-2,..., 20-k may be connected to various devices used in a ship or a plant.

제1 마스터 노드(11), 제2 마스터 노드(12) 및 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)의 통신 네트워크는 링 토폴로지(ring topology) 형태로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 마스터 노드(11)는 제2 마스터 노드(12)에 연결되고, 제2 마스터 노드(12)는 제1 슬레이브 노드(20-1)에 연결되고, 제1 슬레이브 노드(20-1)는 제2 슬레이브 노드(20-2)에 연결되며, 이러한 방식으로 제k 슬레이브 노드(20-k)까지 연결되고, 제k 슬레이브 노드(20-k)는 제1 마스터 노드(11)에 연결될 수 있다. The communication networks of the first master node 11, the second master node 12 and the k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k are connected in a ring topology. Can be. For example, the first master node 11 is connected to the second master node 12, the second master node 12 is connected to the first slave node 20-1, and the first slave node 20. -1) is connected to the second slave node 20-2, in this way up to the k-th slave node 20-k, and the k-th slave node 20-k is the first master node 11; Can be connected to.

한편, k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)의 전원은 제1 마스터 노드(11) 및/또는 제2 마스터 노드(12)로부터 공급받는다. 제1 마스터 노드(11), 제2 마스터 노드(12)는 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k) 중에서 통신 네트워크로 직접 연결되지 않는 슬레이브 노드에 전원만을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 마스터 노드(11), 제2 마스터 노드(12)에 통신 네트워크로 직접 연결되지 않는 제2 슬레이브 노드(20-2)는 제2 마스터 노드(12)의 전원 포트에 연결되어 전원만을 전달받을 수 있다. Meanwhile, power of k slave nodes 20-1, 20-2,..., 20-k is supplied from the first master node 11 and / or the second master node 12. The first master node 11 and the second master node 12 supply power only to slave nodes that are not directly connected to a communication network among k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k. Can supply For example, the second slave node 20-2, which is not directly connected to the first master node 11 and the second master node 12 by a communication network, is connected to a power port of the second master node 12. Only power can be delivered.

제1 마스터 노드(11), 제2 마스터 노드(12) 및 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k) 간의 통신 네트워크는 PoN(Power over Network) 방식 및 고속 실시간 네트워크 방식을 사용할 수 있다. The communication network between the first master node 11, the second master node 12, and k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k is a power over network (PoN) method and a high speed. Real-time network method can be used.

PoN 방식은 데이터 및 전원을 동시에 보낼 수 있는 네트워크 방식으로 다음과 같은 특징이 있다. PoN method is a network method that can send data and power at the same time.

(1) 별도의 전원 케이블 없이 통신 케이블 내에 전원선을 포함하여 네트워크 노드로 전원을 공급한다. (2) 제1 마스터 노드(11), 제2 마스터 노드(12) 및 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)가 링 토폴로지에 따라 연결되면, 네크워크 세그먼트(segment)에 공급되는 전원은 기본적으로 2개가 된다. (3) 별도의 네트워크 세그먼트에 전원 공급을 늘리기 위해서 별도의 전원선을 추가할 수 있다. (1) It supplies power to network node including power line in communication cable without separate power cable. (2) If the first master node 11, the second master node 12 and k slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k are connected according to the ring topology, the network segment The power supplied to the segment is basically two. (3) Additional power lines can be added to increase power supply to separate network segments.

PoN 방식으로 이더넷을 이용하는 PoE(Power over Ethernet) 방식이 사용될 수 있다. PoE 방식은 하나의 CAT5 이더넷 케이블을 통해 데이터 및 전원을 동시에 보낼 수 있는 방식이다. Power over Ethernet (PoE) using Ethernet as a PoN method may be used. The PoE method allows data and power to be sent simultaneously through a single CAT5 Ethernet cable.

고속 실시간 네트워크 방식은 데이터 링크 계층에서 실시간 데이터 전송이 가능한 네트워크 방식으로 다음과 같은 특징이 있다. The high speed real-time network method is a network method capable of real-time data transmission at the data link layer and has the following characteristics.

(1) 네트워크의 물리계층으로 이더넷(Ethernet), RS-485, RS-422, 섬유 광학(fiber-optic) 방식 등이 사용될 수 있다. (2) 데이터 체인에 따라 노드 간에 연결이 가능하다. (3) 데이터를 송신할 때 수신 시간을 예측할 수 있다. (4) 수신되는 프레임의 정상 수신 여부를 확인할 수 있다. (5) 네트워크에 연결되는 모든 노드들이 동일한 시간을 공유할 수 있다. (6) 복수의 마스터 노드를 사용할 수 있고, 활성화된 마스터 노드에 문제가 발생할 때 대기 중인 다른 하나의 마스터 노드가 활성화되어 마스터 노드의 고장 상태에 대응할 수 있다. (1) As the physical layer of the network, Ethernet, RS-485, RS-422, fiber-optic, etc. may be used. (2) It is possible to connect between nodes according to the data chain. (3) The reception time can be estimated when transmitting data. (4) It is possible to check whether the received frame is normally received. (5) All nodes connected to the network can share the same time. (6) A plurality of master nodes may be used, and when a problem occurs in an activated master node, another waiting master node may be activated to correspond to a failure state of the master node.

이러한 특징을 만족하는 고속 실시간 네트워크 방식은 통신을 위한 별도의 프로세서가 필요하지 않으므로 전력 소모가 적다. 고속 실시간 네트워크로 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology) 기술이 사용될 수 있다. EtherCAT은 짧은 데이터 업데이트 시간, 낮은 통신 지터(jitter)가 요구되는 자동 어플리케이션이다. The high-speed real-time network method that satisfies these characteristics consumes less power because no separate processor is required for communication. EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) technology can be used as a high speed real-time network. EtherCAT is an automated application that requires short data update times and low communication jitter.

제1 마스터 노드(11) 및 제2 마스터 노드(12)는 신호 입력장치(30)로부터 제어신호(S1~Sn)를 수신한다. 신호 입력장치(30)는 마스터 노드(11, 12) 및 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ...,20-k)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 장치를 의미한다. 신호 입력장치(30)는 네트워크 전력 제어 시스템을 관리하는 관리자 단말 또는 네트워크 전력 제어 시스템의 운영 상태를 측정하기 위한 센서 등을 포함한다.The first master node 11 and the second master node 12 receive the control signals S1 to Sn from the signal input device 30. The signal input device 30 refers to an apparatus for generating a control signal for controlling the master nodes 11 and 12 and the slave nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k. The signal input device 30 includes a manager terminal for managing the network power control system or a sensor for measuring an operating state of the network power control system.

제1 마스터 노드(11) 및 제2 마스터 노드(12) 중 적어도 어느 하나는 활성화된 상태에서 신호 입력장치(30)로부터 전달되는 제어신호(S1~Sn)를 다른 하나의 마스터 노드 및 k개의 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)에 전달하기 위한 제어신호 프레임을 생성한다. At least one of the first master node 11 and the second master node 12 transmits the control signals S1 to Sn transmitted from the signal input device 30 in an activated state to the other master node and k slaves. Generate a control signal frame for delivery to nodes 20-1, 20-2, ..., 20-k.

이하, 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 복수의 마스터 노드(11, 12) 중에서 제어신호 프레임을 생성하는 마스터 노드를 통신 마스터라 칭한다. 예를 들어, 제1 마스터 노드(11)가 통신 마스터로 설정될 수 있고, 제2 마스터 노드(12)는 통신 마스터를 보조하는 마스터 노드로 설정될 수 있다. 통신 마스터인 제1 마스터 노드(11)에서 생성된 제어신호 프레임은 제2 마스터 노드(11)를 거쳐 제1 슬레이브 노드(20-1)로 전달되고, 제1 슬레이브 노드(20-1)부터 제k 슬레이브 노드(20-k)까지 순차적으로 전달될 수 있다. 이때, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 제2 마스터 노드(11)는 추가적인 제어신호를 제어신호 프레임에 포함시킬 수 있다. 각 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)는 제어신호 프레임에서 자신에게 해당하는 제어신호를 선택적으로 출력하고, 응답 신호나 상태 신호 등과 같은 추가 데이터를 제어신호 프레임에 포함시킬 수 있다. 이때, 각 슬레이브 노드(20-1, 20-2, ..., 20-k)는 PoN 방식에 따라 전달되는 전원을 이용하여 구동한다.Hereinafter, for convenience of understanding and explanation of the present invention, a master node that generates a control signal frame among the plurality of master nodes 11 and 12 is called a communication master. For example, the first master node 11 may be set as a communication master, and the second master node 12 may be set as a master node to assist the communication master. The control signal frame generated by the first master node 11, which is the communication master, is transmitted to the first slave node 20-1 via the second master node 11, and the first slave node 20-1 starts with the first slave node 20-1. It may be sequentially delivered up to k slave nodes 20-k. In this case, the second master node 11 may include an additional control signal in the control signal frame according to the environment to which the present invention is applied. Each slave node 20-1, 20-2, ..., 20-k selectively outputs a control signal corresponding to itself in a control signal frame, and adds additional data such as a response signal or a status signal to the control signal frame. Can be included in At this time, each slave node (20-1, 20-2, ..., 20-k) is driven using the power delivered according to the PoN method.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 노드를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a master node according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 마스터 노드(100)는 신호 연결부(110), 신호 처리부(120), 메모리(130), 전원 공급부(140), 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155)를 포함한다. 마스터 노드(100)는 네트워크 전력 제어 시스템에 포함되는 복수의 마스터 노드 중 어느 하나일 수 있다. 마스터 노드(100)는 네트워크 전력 제어 시스템에 포함되는 복수의 마스터 노드 중에서 통신 마스터로 기능하는 마스터 노드일 수 있다.Referring to FIG. 2, the master node 100 includes a signal connection unit 110, a signal processing unit 120, a memory 130, a power supply unit 140, a first communication port 151, and a second communication port 152. And a power port 155. The master node 100 may be any one of a plurality of master nodes included in the network power control system. The master node 100 may be a master node functioning as a communication master among a plurality of master nodes included in the network power control system.

신호 연결부(110)는 폭발 가능성이 없는 안전 영역(A)에 설치되는 처리장치로부터 전기적 신호로 입력되는 복수의 제어신호(S1~Sn)를 신호 처리부(220)에 전달한다. 신호 연결부(110)는 복수의 제어신호(S1~Sn)를 통신 주기 동안 유지할 수 있다. 복수의 제어신호(S1~Sn)는 마스터 노드(100)에 연결되는 관리자 단말이나 측정 센서 등의 신호일 수 있다. 복수의 제어신호(S1~Sn)의 종류에는 아날로그 신호, 디지털 접점 신호 및 디지털 계수 신호가 포함된다. 아날로그 신호는 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에서 수신되는 아날로그 전압값 및/또는 전류값일 수 있으며, 신호 연결부(110)는 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드와의 통신 주기 동안 아날로그 신호를 유지한다. 디지털 접점 신호는 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에서 수신되는 온/오프(on/off) 신호일 수 있으며, 신호 연결부(110)는 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드와의 통신 주기 동안 디지털 접점 신호를 유지한다. 디지털 계수 신호는 마스터 노드 또는 슬레이브 노드와의 통신 주기 동안 수신되는 펄스이며, 신호 연결부(110)는 통신 주기 동안 수신되는 펄스를 계수하여 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드와의 통신 주기 동안 균일한 주파수로 펄스를 출력한다.The signal connection unit 110 transmits a plurality of control signals S1 to Sn to the signal processing unit 220, which are input as electrical signals from a processing device installed in the safe area A without an explosion possibility. The signal connection unit 110 may maintain the plurality of control signals S1 to Sn during a communication period. The plurality of control signals S1 to Sn may be signals of a manager terminal or a measurement sensor connected to the master node 100. The types of control signals S1 to Sn include analog signals, digital contact signals, and digital count signals. The analog signal may be an analog voltage value and / or a current value received at the master node or the slave node, and the signal connection unit 110 maintains the analog signal during the communication period with the other master node or the slave node. The digital contact signal may be an on / off signal received from another master node or slave node, and the signal connection unit 110 receives the digital contact signal during a communication period with the other master node or slave node. Keep it. The digital count signal is a pulse received during a communication period with a master node or a slave node, and the signal connection unit 110 counts a pulse received during the communication period to uniform a frequency during a communication period with another master node or a slave node. Output pulses.

신호 처리부(120)는 설정부(160)에서 설정되는 값에 따라 복수의 제어신호(S1~Sn)를 포함하는 제어신호 프레임을 생성한다. 신호 처리부(120)는 제1 통신 포트(151) 및 제2 통신 포트(152)에 연결되고, 제1 통신 포트(151) 및 제2 통신 포트(152)를 통해 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에 연결된다. 제1 통신 포트(151)는 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드로부터 제어신호 프레임을 수신하기 위한 통신 포트일 수 있으며, 신호 처리부(120)는 제1 통신 포트(151)를 통해 제어신호 프레임을 수신할 수 있다. 제2 통신 포트(152)는 다른 하나의 마스터 노드 또는 슬레이브 노드에 제어신호 프레임을 전송하기 위한 통신 포트일 수 있으며, 신호 처리부(120)는 제2 통신 포트(152)를 통해 제어신호 프레임을 전송할 수 있다. 즉, 제1 통신 포트(151)는 복수의 마스터 노드 및 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에서 처리된 제어신호 프레임을 수신하는 통신 포트이고, 제2 통신 포트(152)는 복수의 마스터 노드 및 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에 생성된 제어신호 프레임을 전송하는 통신 포트이다. The signal processor 120 generates a control signal frame including a plurality of control signals S1 to Sn according to a value set by the setting unit 160. The signal processing unit 120 is connected to the first communication port 151 and the second communication port 152, and the other master node or slave node through the first communication port 151 and the second communication port 152. Is connected to. The first communication port 151 may be a communication port for receiving a control signal frame from another master node or a slave node, and the signal processor 120 receives the control signal frame through the first communication port 151. can do. The second communication port 152 may be a communication port for transmitting a control signal frame to another master node or a slave node, and the signal processor 120 may transmit the control signal frame through the second communication port 152. Can be. That is, the first communication port 151 is a communication port for receiving a control signal frame processed by any one of the plurality of master nodes and the plurality of slave nodes, the second communication port 152 is a plurality of master nodes and a plurality of Communication port for transmitting the control signal frame generated in any one of the slave nodes.

설정부(160)는 네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태, 마스터 노드 신호와 슬레이브 노드 신호 간의 매핑, 및 슬레이브 노드의 전원 연결을 설정한다. 네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태는 비연결 상태, 동작 상태, 설정 상태, 고장 상태 중 어느 하나를 설정한다. 마스터 노드 신호와 슬레이브 노드 신호 간의 매핑은 마스터 노드 신호에 대응되는 슬레이브 노드 ID, 각 마스터 노드와 각 슬레이브 노드의 통신 포트 연결/비연결 상태 등을 설정한다. 슬레이브 노드의 전원 연결은 슬레이브 노드로 공급되는 전원이 복수의 마스터 노드 중 어느 하나의 마스터 노드의 제1 통신 포트, 제2 통신 포트 및 전원 포트 중 적어도 어느 하나가 되도록 설정한다.The setting unit 160 sets the network state of the network power control system, the mapping between the master node signal and the slave node signal, and the power connection of the slave node. The network state of the network power control system sets any one of a disconnected state, an operating state, a setting state, and a fault state. The mapping between the master node signal and the slave node signal sets a slave node ID corresponding to the master node signal, a communication port connection / disconnection state of each master node and each slave node, and the like. The power connection of the slave node is set such that the power supplied to the slave node is at least one of the first communication port, the second communication port, and the power port of any one of the plurality of master nodes.

설정부(160)는 PC, 노트북, PDA, 스마트폰 등의 처리장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 설정부(160)는 소프트웨어로 구성되어 PC, 노트북, PDA, 스마트폰 등의 하드웨어에서 직접 구동되거나, 별도의 소프트웨어와 연동되어 구동될 수 있다. 여기서는 설정부(160)가 별도의 처리장치에 포함되는 것으로 나타내었으나, 본 발명이 적용되는 환경에 따라 설정부(160)는 마스터 노드(100)에 포함될 수도 있다. The setting unit 160 may be included in a processing device such as a PC, a notebook computer, a PDA, a smart phone, and the like. For example, the setting unit 160 may be configured as software to be directly driven by hardware of a PC, a notebook computer, a PDA, a smart phone, or the like, or may be driven in conjunction with separate software. Here, although the setting unit 160 is shown as being included in a separate processing apparatus, the setting unit 160 may be included in the master node 100 according to an environment to which the present invention is applied.

메모리(130)는 설정부(160)에서 설정하는 네크워크 전력 제어 시스템의 구동 상태, 마스터 노드 신호와 슬레이브 노드 신호 간의 매핑, 슬레이브 노드의 전원 연결 등의 설정 정보를 저장한다. 처음 마스터 노드(100)에 전원이 인가되면, 마스트 노드(100)는 메모리(130)에 저장된 설정 정보를 확인하여 통신 마스터를 설정한다. 예를 들어, 2개의 마스터 노드가 네트워크에 연결되어 있는 경우, 제1 통신 포트에 슬레이브 노드가 연결되어 있는 마스터 노드가 통신 마스터가 될 수 있다. 통신 마스터는 복수의 마스터 노드 중에서 네크워크 전력 제어 시스템의 통신을 제어하는 마스터 노드이다.The memory 130 stores setting information such as a driving state of the network power control system configured by the setting unit 160, mapping between a master node signal and a slave node signal, power connection of a slave node, and the like. When power is first applied to the master node 100, the mast node 100 establishes a communication master by checking setting information stored in the memory 130. For example, when two master nodes are connected to a network, a master node having a slave node connected to a first communication port may be a communication master. The communication master is a master node that controls communication of the network power control system among the plurality of master nodes.

전원 공급부(140)는 외부의 전원 장치(170)로부터 전원을 공급받아 마스터 노드(100)에 구동 전원을 공급하고, 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155) 중 적어도 어느 하나에 연결된 복수개의 슬레이브 노드에 전원을 공급한다. 즉, 슬레이브 노드는 마스터 노드(100)의 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155) 중 적어도 어느 하나를 통하여 전원을 공급받는다. 전원 포트(155)는 슬레이브 노드에 전원만을 전달하는 포트이다. 마스터 노드(100)의 전원 포트(155)는 슬레이브 노드에 마련되는 전원 포트에 연결되어 전원만을 전달할 수 있다. 네크워크 전력 제어 시스템에 포함되는 슬레이브 노드의 수에 따라 하나의 마스터 노드(100)에는 복수의 전원 포트가 마련될 수 있다. 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155)를 통하여 전달되는 전원은 폭발을 유발할 수 있는 전압, 전류 등의 기준치 이하의 전원이다. The power supply unit 140 receives power from an external power supply device 170 to supply driving power to the master node 100, and the first communication port 151, the second communication port 152, and the power port 155. Power to a plurality of slave nodes connected to at least one of That is, the slave node receives power through at least one of the first communication port 151, the second communication port 152, and the power port 155 of the master node 100. The power port 155 is a port that delivers power only to the slave node. The power port 155 of the master node 100 may be connected to a power port provided in the slave node to transmit only power. According to the number of slave nodes included in the network power control system, one master node 100 may be provided with a plurality of power ports. Power transmitted through the first communication port 151, the second communication port 152, and the power port 155 is a power below a reference value such as a voltage or a current that may cause an explosion.

설정부(160)는 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155)를 통하여 전달되는 전원의 전압, 전류를 모니터링할 수 있다. 즉, 설정부(160)는 복수개의 슬레이브 노드 각각에 전달되는 전원 공급량을 모니터링할 수 있다. 설정부(160)는 각 슬레이브 노드에 전달되는 전원이 제1 통신 포트(151), 제2 통신 포트(152) 및 전원 포트(155) 중 적어도 어느 하나가 되도록 슬레이브 노드의 전원을 설정할 수 있다.The setting unit 160 may monitor a voltage and a current of power transmitted through the first communication port 151, the second communication port 152, and the power port 155. That is, the setting unit 160 may monitor the amount of power supplied to each of the plurality of slave nodes. The setting unit 160 may set the power of the slave node such that the power delivered to each slave node is at least one of the first communication port 151, the second communication port 152, and the power port 155.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호 프레임을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a control signal frame according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 제어신호 프레임은 통신 오버헤드 및 통신 데이터를 포함한다. 통신 오버헤드는 제어신호 프레임 간의 간섭을 방지하기 위한 프레임 갭, 제어신호 프레임의 동기화를 위한 프리앰블, 제어신호 프레임의 식별 및 오류 체크를 위한 헤더 및 테일러를 포함한다.Referring to FIG. 3, the control signal frame includes communication overhead and communication data. The communication overhead includes a frame gap to prevent interference between control signal frames, a preamble for synchronization of control signal frames, a header and a Taylor for identification and error check of the control signal frame.

통신 데이터는 실시간 통신을 위한 실시간 통신 데이터 및 비실시간 통신 데이터 중 어느 하나를 포함한다. The communication data includes any one of real time communication data and non-real time communication data for real time communication.

실시간 통신 데이터는 실시간 헤더, 입력 데이터, 출력 데이터, 상태 데이터 및 실시간 테일러를 포함한다. 실시간 헤더에는 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 통신 마스터의 시간 정보가 포함된다. 입력 데이터에는 복수개의 슬레이브 노드에서 마스터 노드로 전달되는 데이터가 포함된다. 출력 데이터에는 마스터 노드에서 복수개의 슬레이브 노드로 전달되는 데이터가 포함된다. 상태 데이터에는 제1 통신 포트 및 제2 통신 포트의 연결 상태, 전원 입출력 상태, 전원 포트의 연결 상태에 대한 데이터가 포함된다. 실시간 테일러에는 마스터 노드의 출력 데이터에 대한 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함된다. 실시간 통신 데이터는 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드 간에 주기적으로 송수신될 수 있다.Real time communication data includes real time headers, input data, output data, status data and real time taylor. The real time header includes time information of the communication master for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes. The input data includes data transferred from the plurality of slave nodes to the master node. The output data includes data transferred from the master node to the plurality of slave nodes. The state data includes data about a connection state of a first communication port and a second communication port, a power input / output state, and a connection state of a power port. The real-time taylor includes whether or not a plurality of slave nodes are received with respect to output data of the master node. Real-time communication data may be periodically transmitted and received between the master node and the plurality of slave nodes.

통신 마스터가 아닌 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 제1 통신 포트로 수신한 실시간 통신 데이터에서 자신이 수신해야 되는 정보를 읽고 자신이 전송해야 되는 정보를 실시간 통신 데이터에 포함시켜 처리한다. 통신 마스터가 아닌 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 처리된 실시간 통신 데이터를 제2 통신 포트를 통해 전송한다.The master node and the slave node other than the communication master read information to be received from the real time communication data received through the first communication port, and include the information to be transmitted in the real time communication data. The master node and the slave node other than the communication master transmit the processed real time communication data through the second communication port.

비실시간 통신 데이터는 비실시간 헤더, 명령 및 응답 데이터, 비실시간 테일러를 포함한다. 비실시간 통신 데이터는 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드의 연결 상태를 설정하기 위해 통신 마스터에서 비주기적으로 전송될 수 있다. 비실시간 헤더에는 통신 마스터인 마스터 노드의 시간 정보가 포함된다. 명령 및 응답 데이터에는 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드의 연결 상태를 설정하기 위한 마스터 노드의 명령 데이터 및 복수개의 슬레이브 노드의 응답 데이터가 포함된다. 비실시간 테일러에는 마스터 노드의 명령 데이터에 대한 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함된다. Non-real-time communication data includes non-real-time headers, command and response data, and non-real-time taylor. The non-real time communication data may be transmitted aperiodically in the communication master to establish a connection state between the master node and the plurality of slave nodes. The non-real-time header includes time information of a master node which is a communication master. The command and response data include command data of the master node and response data of the plurality of slave nodes for establishing a connection state between the master node and the plurality of slave nodes. The non-real-time Taylor includes whether a plurality of slave nodes are received with respect to command data of the master node.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태를 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a network state of a network power control system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태는 비연결 상태, 동작 상태, 설정 상태 및 고장 상태 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 비연결 상태는 네트워크를 통해 제어신호 프레임을 송수신하지 않는 상태를 의미한다. 동작 상태는 네트워크를 통해 제어신호 프레임을 송수신하는 상태를 의미한다. 설정 상태는 통신 마스터의 설정에 따라 마스터 노드와 슬레이브 노드의 네트워크를 설정하는 상태를 의미한다. 고장 상태는 마스터 노드와 슬레이브 노드 간의 네트워크를 유지할 수 없는 상태를 의미한다. 비연결 상태, 동작 상태 및 설정 상태에서는 최근에 설정된 고장 안전값으로 마스터 노드 및 슬레이브 노드의 출력값이 설정될 수 있다. 비연결 상태에서 마스터 노드는 네트워크 상황을 모니터링한다.Referring to FIG. 4, the network state of the network power control system may be set to any one of a disconnected state, an operating state, a setting state, and a fault state. The non-connected state means a state in which a control signal frame is not transmitted or received through a network. The operation state refers to a state of transmitting and receiving a control signal frame through a network. The setting state means a state of setting a network of a master node and a slave node according to the setting of the communication master. The fault condition means a state in which the network between the master node and the slave node cannot be maintained. In the non-connected state, the operating state and the set state, the output values of the master node and the slave node may be set to the recently set fault safety value. In the disconnected state, the master node monitors the network status.

네크워크 전력 제어 시스템의 네트워크 상태는 마스터 노드의 메모리에 기록된 설정 정보에 따라 자동 전환되거나 사용자에 의해 수동 전환될 수 있다. 자동 전환은 통신 마스터에 전원이 인가된 후 일정 시간 동안 설정부의 간섭 없이 메모리에 기록된 설정 정보에 따라 네트워크 상태를 전환하는 것이다. 자동 전환은 메모리에 기록된 설정 정보와 네트워크 상태가 동일한 경우에 실행될 수 있다. The network state of the network power control system can be automatically switched or manually switched by the user according to the setting information recorded in the memory of the master node. Automatic switching is the switching of the network state according to the setting information recorded in the memory without interference of the setting unit for a predetermined time after the power is supplied to the communication master. Automatic switching can be executed when the network information is the same as the setting information recorded in the memory.

비연결 상태에서 동작 상태로의 전환(a), 동작 상태에서 고장 상태로의 전환(c), 설정 상태에서 고장 상태로의 전환(f)은 자동 전환될 수 있다. 비연결 상태에서 설정 상태로의 전환(b), 동작 상태에서 설정 상태로의 전환(d), 설정 상태에서 동작 상태로의 전환(e), 고장 상태에서 설정 상태로의 전환(g)은 수동 전환될 수 있다. The transition from the disconnected state to the operating state (a), the transition from the operating state to the fault state (c), and the transition from the set state to the fault state (f) may be automatically switched. The transition from the disconnected state to the set state (b), the transition from the operating state to the set state (d), the transition from the set state to the operating state (e), and the transition from the fault state to the set state (g) are manual. Can be switched.

통신 마스터의 주요 기능은 네트워크에 연결된 마스터 노드 및 슬레이브 노드에 제어신호 프레임을 전송하는 것이다. 제어신호 프레임의 전송 주기는 설정부의 설정에 따라 결정되며, 설정부의 설정에 따라 제어신호 프레임의 전송 주기가 설정될 수 없는 경우 네트워크 상태는 고장 상태로 전환될 수 있다.The main function of the communication master is to transmit control signal frames to master nodes and slave nodes connected to the network. The transmission period of the control signal frame is determined according to the setting of the setting unit, and if the transmission period of the control signal frame cannot be set according to the setting of the setting unit, the network state may be switched to a fault state.

네트워크에 연결되어 동기화되는 모든 마스터 노드 및 슬레이브 노드는 통신 주기 내에서 설정된 업데이트 시점에 제어신호 프레임에 포함된 데이터에 따라 업데이트를 수행할 수 있다. 설정된 업데이트 시점에 업데이트를 수행할 수 없는 경우 네트워크 상태는 고장 상태로 전환될 수 있다. All master nodes and slave nodes connected to the network and synchronized may perform an update according to data included in a control signal frame at an update time set in a communication period. If the update cannot be performed at the set update time, the network state may be switched to a fault state.

실시간 통신 데이터 전송이 실패하면, 설정된 재전송 횟수에 따라 실시간 통신 데이터의 재전송이 수행된다. 설정된 재전송 횟수에 따라 재전송이 수행된 후에도 실시간 통신 데이터가 정상적으로 전송되지 않는 경우 네트워크 상태는 고장 상태로 전환될 수 있다. If the real time communication data transmission fails, retransmission of the real time communication data is performed according to the set number of retransmissions. If the real-time communication data is not normally transmitted even after retransmission is performed according to the set number of retransmissions, the network state may be switched to a fault state.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 노드를 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a slave node according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 슬레이브 노드(200)는 신호 연결부(210), 신호 처리부(220), 메모리(230), 전원 선택부(240), 제1 통신 포트(251), 제2 통신 포트(252) 및 전원 포트(255)를 포함한다. 슬레이브 노드(200)는 네크워크 전력 제어 시스템에 포함되는 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나일 수 있다. Referring to FIG. 5, the slave node 200 may include a signal connector 210, a signal processor 220, a memory 230, a power selector 240, a first communication port 251, and a second communication port 252. ) And a power port 255. The slave node 200 may be any one of a plurality of slave nodes included in the network power control system.

신호 연결부(210)는 폭발 가능성이 있는 위험 영역(B)에 설치되는 각종 장치로부터 전달되는 측정 신호(M)를 신호 처리부(220)에 전달하고, 신호 처리부(220)에서 처리되는 제어신호 프레임에 포함된 데이터를 각종 장치로 전달한다. 신호 연결부(210)는 각종 장치로부터 아날로그 신호로 전달되는 측정 신호(M)를 디지털 신호로 변환하거나, 디지털 신호로 전달되는 측정 신호(M)를 아날로그 신호로 변환하여 신호 처리부(220)에 전달할 수 있다. 신호 연결부(210)는 신호 처리부(220)에서 처리된 데이터를 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 변환하여 각종 장치에 전달할 수 있다. The signal connection unit 210 transmits the measurement signal M transmitted from various devices installed in the potentially dangerous area B to the signal processing unit 220, and transmits the measured signal M to the control signal frame processed by the signal processing unit 220. Deliver the included data to various devices. The signal connection unit 210 may convert the measurement signal M transmitted as an analog signal from various devices into a digital signal, or convert the measurement signal M transmitted as a digital signal into an analog signal and transmit the converted signal to the signal processor 220. have. The signal connector 210 may convert data processed by the signal processor 220 into an analog signal or a digital signal and transmit the converted data to various devices.

신호 처리부(220)는 통신 마스터로부터 전달되는 제어신호 프레임을 처리한다. 신호 처리부(220)는 제1 통신 포트(251)를 통해 제어신호 프레임을 수신하고, 수신된 제어신호 프레임에서 자신에게 해당하는 데이터를 읽고 통신 마스터로 전달할 데이터를 제어신호 프레임에 포함시켜 처리한다. 신호 처리부(220)는 처리된 제어신호 프레임을 제2 통신 포트(252)를 통해 마스터 노드 또는 다른 하나의 슬레이브 노드에 전송할 수 있다. The signal processor 220 processes the control signal frame transmitted from the communication master. The signal processor 220 receives the control signal frame through the first communication port 251, reads data corresponding to the received control signal frame, and includes the data to be transmitted to the communication master in the control signal frame. The signal processor 220 may transmit the processed control signal frame to the master node or the other slave node through the second communication port 252.

메모리(230)는 슬레이브 노드(200)의 정보를 저장한다. 슬레이브 노드(200)의 정보는 슬레이브 노드 ID, 신호 연결부(210) 정보, 고장 안전값, 동작 시간 등을 포함한다.The memory 230 stores information of the slave node 200. The information of the slave node 200 includes a slave node ID, signal connection unit 210 information, a failsafe value, an operation time, and the like.

전원 포트(255)는 마스터 노드로부터 전원만을 전달받는 포트이다. The power port 255 is a port that receives only power from the master node.

전원 선택부(240)는 제1 통신 포트(251), 제2 통신 포트(252) 및 전원 포트(255)를 통해 전달되는 전원 중에서 슬레이브 노드(200)의 구동 전원으로 이용되는 전원을 선택한다. 전원 선택부(240)는 마스터 노드에서 전달되는 전원을 주어진 조건에 따라 자동으로 선택할 수 있다. 예를 들어, 전원 선택부(240)는 제1 통신 포트(251), 제2 통신 포트(252) 및 전원 포트(255)를 통해 전달되는 전원 중에서 전압이 가장 높은 전원을 슬레이브 노드(200)의 구동 전원으로 선택할 수 있다. 전압이 가장 높은 전원의 전압이 슬레이브 노드(200)의 안전 전압값 이하일 경우, 전원 선택부(240)는 다음으로 전압이 높은 전원을 추가적으로 슬레이브 노드(200)의 구동 전원으로 선택할 수 있다. 전원 선택부(240)는 슬레이브 노드(200)에서 소모되는 전류를 모니터링하며, 슬레이브 노드(200)에서 소모되는 전류가 안전 전류값을 초과하는 경우 슬레이브 노드(200)의 구동 전원을 차단하고 이를 통신 마스터에 알릴 수 있다. 즉, 신호 처리부(220)가 구동 전원의 차단 상태를 수신된 제어신호 프레임에 포함시켜 마스터 노드 또는 다른 하나의 슬레이브 노드에 전송할 수 있다.The power selector 240 selects a power used as a driving power of the slave node 200 among powers transmitted through the first communication port 251, the second communication port 252, and the power port 255. The power selector 240 may automatically select power delivered from the master node according to a given condition. For example, the power selector 240 selects the power having the highest voltage among the power delivered through the first communication port 251, the second communication port 252, and the power port 255 of the slave node 200. It can be selected as the driving power source. When the voltage of the power supply having the highest voltage is less than or equal to the safety voltage value of the slave node 200, the power selector 240 may additionally select a power supply having the next highest voltage as the driving power of the slave node 200. The power selector 240 monitors the current consumed by the slave node 200, and cuts off the driving power of the slave node 200 when the current consumed by the slave node 200 exceeds the safety current value and communicates it. You can inform the master. That is, the signal processor 220 may include the cutoff state of the driving power in the received control signal frame and transmit the same to the master node or the other slave node.

상술한 제어신호 프레임을 이용한 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드 간의 네트워크 전력 제어 방법에 대하여 설명한다. A network power control method between a master node and a plurality of slave nodes using the above-described control signal frame will be described.

마스터 노드에서 복수개의 슬레이브 노드를 제어하기 위한 복수의 제어신호를 포함하는 제1 제어신호 프레임을 생성한다. 링 토폴로지 형태의 네트워크를 통하여 제1 제어신호 프레임은 복수개의 슬레이브 노드에 순차적으로 전송된다. 복수개의 슬레이브 노드에 의해 복수개의 슬레이브 노드의 정보가 포함된 제2 제어신호 프레임이 마스터 노드와 연결된 슬레이브 노드로부터 마스터 노드에 수신된다. A first control signal frame including a plurality of control signals for controlling the plurality of slave nodes in the master node is generated. The first control signal frame is sequentially transmitted to the plurality of slave nodes through the ring topology network. The second control signal frame including the information of the plurality of slave nodes is received by the plurality of slave nodes from the slave node connected with the master node to the master node.

이때, 복수개의 슬레이브 노드는 제1 제어신호 프레임을 수신하는 제1 통신 포트, 제2 제어신호 프레임을 전송하는 제2 통신 포트 및 마스터 노드로부터 전원을 전달받는 전원 포트 중 적어도 어느 하나를 통하여 전원을 공급받는다. 제1 제어신호 프레임은 마스터 노드에서 복수개의 슬레이브 노드로 공급되는 전원의 설정 정보를 포함한다. In this case, the plurality of slave nodes supply power through at least one of a first communication port for receiving the first control signal frame, a second communication port for transmitting the second control signal frame, and a power port receiving power from the master node. To be supplied. The first control signal frame includes setting information of power supplied from the master node to the plurality of slave nodes.

제1 제어신호 프레임은 상기 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보, 복수개의 슬레이브 노드에서 마스터 노드로 전달되는 입력 데이터, 마스터 노드에서 복수개의 슬레이브 노드로 전달되는 출력 데이터를 더 포함할 수 있다. The first control signal frame may further include time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes, input data transferred from the plurality of slave nodes to the master node, and output data transferred from the master node to the plurality of slave nodes. Can be.

또는, 제1 제어신호 프레임은 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보, 마스터 노드와 복수개의 슬레이브 노드의 연결 상태를 설정하기 위한 마스터 노드의 명령 데이터, 및 명령 데이터에 대한 복수개의 슬레이브 노드의 응답 데이터를 더 포함할 수 있다.Alternatively, the first control signal frame includes time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes, command data of the master node for setting the connection state of the master node and the plurality of slave nodes, and a plurality of slaves for the command data. It may further include the response data of the node.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are illustrative and explanatory only and are intended to be illustrative of the invention and are not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

11 : 제1 마스터 노드
12 : 제2 마스터 노드
20-1, ..., 20-k : 슬레이브 노드
30 : 신호 입력장치
100 : 마스터 노드
110 : 신호 연결부
120 : 신호 처리부
130 : 메모리
140 : 전원 공급부
151 : 제1 통신 포트
152 : 제2 통신 포트
155 : 전원 포트
160 : 설정부
170 : 전원 장치
11: first master node
12: second master node
20-1, ..., 20-k: slave node
30: signal input device
100: master node
110: signal connection
120: signal processing unit
130: memory
140: power supply
151: first communication port
152: second communication port
155 power port
160: setting unit
170: power supply

Claims (10)

폭발 가능성이 없는 안전 영역에 설치되는 마스터 노드; 및
폭발 가능성이 있는 위험 영역에 설치되는 복수개의 슬레이브 노드를 포함하고,
상기 마스터 노드 및 상기 복수개의 슬레이브 노드의 통신 네트워크는 링 토폴로지(ring topology) 형태로 연결되고 PoN(Power over Network) 방식을 사용하며, 상기 복수개의 슬레이브 노드의 전원은 상기 마스터 노드로부터 공급되고,
상기 마스터 노드 및 상기 복수개의 슬레이브 노드의 통신 네트워크는 제어신호 프레임이 송수신되지 않는 비연결 상태, 상기 제어신호 프레임이 송수신되는 동작 상태, 상기 통신 네트워크를 설정하는 설정 상태 및 상기 통신 네트워크가 유지되지 않는 고장 상태 중 어느 하나로 설정되는 네크워크 전력 제어 시스템.
A master node installed in a safe area that is not likely to explode; And
Includes a plurality of slave nodes installed in a potentially hazardous area,
The communication network of the master node and the plurality of slave nodes are connected in a ring topology and use a power over network (PoN) scheme, and power of the plurality of slave nodes is supplied from the master node.
The communication network of the master node and the plurality of slave nodes may be connected to a non-connected state in which control signal frames are not transmitted or received, an operating state in which the control signal frames are transmitted or received, a setting state for setting the communication network, and the communication network is not maintained. Network power control system that is set to either fault condition.
제1 항에 있어서,
상기 마스터 노드는,
상기 복수개의 슬레이브 노드를 제어하기 위한 복수의 제어신호를 포함하는 제어신호 프레임을 생성하는 신호 처리부;
상기 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에서 처리된 제어신호 프레임을 수신하는 제1 통신 포트;
상기 복수개의 슬레이브 노드 중 어느 하나에 상기 생성된 제어신호 프레임을 전송하는 제2 통신 포트; 및
상기 복수개의 슬레이브 노드 중 적어도 어느 하나에 전원을 전달하는 전원 포트를 포함하는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The master node,
A signal processor configured to generate a control signal frame including a plurality of control signals for controlling the plurality of slave nodes;
A first communication port configured to receive a control signal frame processed by any one of the plurality of slave nodes;
A second communication port configured to transmit the generated control signal frame to any one of the plurality of slave nodes; And
Network power control system including a power port for transmitting power to at least one of the plurality of slave nodes.
제2 항에 있어서,
상기 마스터 노드는 상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드의 전원 연결을 설정하는 설정부를 더 포함하는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method of claim 2,
The master node further comprises a setting unit for setting a power connection of the master node and the plurality of slave nodes.
제3 항에 있어서,
상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트에 전달되는 전원은 폭발을 유발할 수 있는 기준치 이하의 전원인 것을 특징으로 하는 네트워크 전력 제어 시스템.
The method of claim 3,
And the power delivered to the first communication port, the second communication port, and the power port is a power below a reference value that may cause an explosion.
제2 항에 있어서,
상기 제어신호 프레임은 실시간 통신 데이터를 포함하고,
상기 실기간 통신 데이터는,
상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보가 포함되는 실시간 헤더;
상기 복수개의 슬레이브 노드에서 상기 마스터 노드로 전달되는 데이터가 포함되는 입력 데이터;
상기 마스터 노드에서 상기 복수개의 슬레이브 노드로 전달되는 데이터가 포함되는 출력 데이터;
상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트의 연결 상태에 대한 데이터가 포함되는 상태 데이터; 및
상기 출력 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함되는 실시간 테일러를 포함하는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method of claim 2,
The control signal frame includes real time communication data,
The real time communication data,
A real time header including time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes;
Input data including data transferred from the plurality of slave nodes to the master node;
Output data including data transferred from the master node to the plurality of slave nodes;
State data including data on a connection state of the first communication port, the second communication port, and the power port; And
Network power control system including a real-time taylor including whether the plurality of slave nodes for the output data is received.
제2 항에 있어서,
상기 제어신호 프레임은 비실시간 통신 데이터를 포함하고,
상기 비실시간 통신 데이터는,
상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드 간의 동기화를 위한 시간 정보가 포함되는 비실시간 헤더;
상기 마스터 노드와 상기 복수개의 슬레이브 노드의 연결 상태를 설정하기 위한 상기 마스터 노드의 명령 데이터 및 상기 명령 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 응답 데이터가 포함되는 명령 및 응답 데이터; 및
상기 명령 데이터에 대한 상기 복수개의 슬레이브 노드의 수신 여부가 포함되는 비실시간 테일러를 포함하는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method of claim 2,
The control signal frame includes non-real time communication data,
The non-real time communication data,
A non-real time header including time information for synchronization between the master node and the plurality of slave nodes;
Command and response data including command data of the master node for establishing a connection state between the master node and the plurality of slave nodes and response data of the plurality of slave nodes with respect to the command data; And
And a non-real-time taylor including whether the plurality of slave nodes are received with respect to the command data.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 슬레이브 노드 각각은,
상기 마스터 노드에서 생성되는 제어신호 프레임을 수신하는 제1 통신 포트;
상기 마스터 노드에 전달할 데이터를 상기 제어신호 프레임에 포함시켜 처리하는 신호 처리부;
상기 처리된 제어신호 프레임을 상기 마스터 노드 또는 다른 하나의 슬레이브 노드에 전송하는 제2 통신 포트; 및
상기 마스터 노드로부터 전원을 전달받는 전원 포트를 포함하는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
Each of the plurality of slave nodes,
A first communication port for receiving a control signal frame generated at the master node;
A signal processor to include and process data to be transmitted to the master node in the control signal frame;
A second communication port for transmitting the processed control signal frame to the master node or another slave node; And
Network power control system including a power port that receives power from the master node.
제7 항에 있어서,
상기 복수개의 슬레이브 노드 각각은 상기 제1 통신 포트, 상기 제2 통신 포트 및 상기 전원 포트를 통해 전달되는 전원 중에서 구동 전원으로 이용되는 전원을 선택하는 전원 선택부를 더 포함하는 네트워크 전력 제어 시스템.
The method of claim 7, wherein
Each of the plurality of slave nodes further includes a power selector configured to select a power used as driving power among power delivered through the first communication port, the second communication port, and the power port.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 비연결 상태에서 상기 동작 상태로의 전환, 상기 동작 상태에서 상기 고장 상태로의 전환 및 상기 설정 상태에서 상기 고장 상태로의 전환은 상기 마스터 노드의 메모리에 기록된 설정 정보에 따라 자동 전환되는 네크워크 전력 제어 시스템.
The method according to claim 1,
The transition from the disconnected state to the operating state, from the operating state to the fault state, and from the setting state to the fault state are automatically switched according to the setting information recorded in the memory of the master node. Power control system.
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