KR101300743B1 - 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 장치는 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제1 제어기; 상기 제2 제어기와 독립적으로 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제2 제어기; 및 상기 제어대상기기의 동작 상태 감시를 위해 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 전달하고, 상기 제어대상기기의 동작 제어를 위해 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 출력되는 출력신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 상태에 따라 선택적으로 상기 제어대상기기로 전달하는 분배기; 를 포함하는 직접디지털제어기를 포함한다.
Description
본 발명은 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 실시간 이중 동시 감시 및 제어를 할 수 있는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 업무용 빌딩, 공공기관 빌딩, 아파트 등과 같은 중대형 건물에는 실내 공기의 온도, 습도 및 청정 등을 조절하여 실내의 사용 목적에 적합한 상태로 유지시키기 위한 공기조화기, 보일러, 펌프 등과 같은 빌딩 설비가 구축되어 있다. 또한, 이러한 빌딩 설비를 제어하기 위한 직접디지털제어기(Direct Digital Controller: 이하, 'DDC'라 함)와 빌딩 설비 자동제어 시스템이 건물에 구축되고 있다.
일반적으로 빌딩 설비 자동제어 시스템은 분산제어기술을 채택하고 있어 설비가 위치한 각각의 현장에 분산형 현장제어장치인 DDC를 설치한다. DDC는 크게 랙타입 DDC와 원보드 타입 DDC 등 2 종류가 있다. 랙타입 DDC는 씨피유(CPU) 보드, 입력 보드, 출력 보드 그리고 전원 보드 및 통신 보드 등 여러 개의 보드로 이루어져 베이스 보드 슬롯에 장착되는 타입이다. 그리고 원보드 타입 DDC는 최근에 반도체 기술의 발전으로 소형화 및 집약화되어 씨피유, 입출력, 전원 및 통신을 하나의 보드에 내장한 타입이다.
이러한 DDC들은 씨피유(CPU)에서 제어프로그램에 의해 빌딩 내의 열원 및 공조 계통의 온·습도제어, 설비의 운전상태 감시, 제어 및 경보, 전력설비 및 방범 방재설비 감시제어에 필요한 입력 관제점(point)으로부터 필요한 정보를 수집하고 또 각각의 출력 관제점으로 필요한 제어정보를 전송하는 등의 통합적이고도 효율적인 분산제어를 수행하게 된다.
이와 같이 현장제어장치인 DDC는 적게는 수십 개에서 많게는 수백 개의 관제점을 제어하며, 다른 DDC나 중앙감시제어장치와 내부 통신망으로 연결되어 정보를 교환하며 제어를 수행한다.
그런데 빌딩 설비 자동제어 시스템에서 DDC가 장애 발생시 그 계통 전체가 제어불능상태에 빠지게 되므로, 이를 방지하기 위하여 씨피유(CPU) 보드를 이중화하여 제어의 안전성을 확보하도록 노력하고 있다.
이와 같은 종래의 DDC 이중화는 주로 랙타입 DDC에서 제어 프로그램을 담당하는 씨피유(CPU)를 대상으로 하고 있으며 2개의 씨피유(CPU) 보드를 사용하여 각각 액티브와 스탠바이(비상대기)로 동작하게 하면서 평상시 변동 데이타를 백업하고 액티브 씨피유(CPU)의 장애발생시 스탠바이 씨피유(CPU)가 동작하여 장애발생 씨피유(CPU) 대신 연속적으로 제어프로그램을 수행하도록 하는 씨피유(CPU) 이중화 방식을 채택하고 있다.
한국등록특허 제10-1081990호에 따르면, 이중화된 씨피유(CPU)모듈의 동기화를 통하여 작동중인 하나의 씨피유(CPU)모듈이 정지되었을 때 다른 하나의 씨피유(CPU) 모듈이 연속성을 가지면서 동작하도록 하고 하나의 씨피유(CPU) 모듈이 작동 중인 상태에서 새로운 다른 하나의 씨피유(CPU)모듈이 추가되었을 때 새롭게 추가된 상기 다른 하나의 씨피유(CPU) 모듈의 초기상태를 빠르게 백업(Back-up)시키고, 주 씨피유(CPU)모듈과 부 씨피유(CPU) 모듈의 동작상태를 호스트가 빠르게 전달받을 수 있도록 하였다.
그런데 기존의 랙타입 DDC에서의 이중화는 DDC 전체 기능에 대한 이중화가 아닌 씨피유(CPU) 이중화만을 대상으로 하고 있다. 따라서 주 씨피유(CPU)가 정지되었을 때 스탠바이 상태인 부 씨피유(CPU)로 교체하여 백업(Back-up)시키면, 부 씨피유가 정상적인 출력을 하기위해서는 수 초에서 수 분 동안에 기존 아날로그 데이터 출력, 디지탈 출력 등 초기화되어 연결된 장비에 오작동 및 기기에 심각한 손상을 줄 수 있어 일정한 한계가 있다.
그리고 이중화 구성에서 기존 랙타입 DDC에서는 주장치와 스탠바이 장치로 구분되어 있어 주장치 고장 시에 스탠바이 장치가 대체하여 동작하는 백업 방식을 택하고 있어, 하나의 DDC는 대기 상태로 있게 되어 평상 시에 자원이 낭비되는 결과를 가진다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 실시간 이중 동시 감시 및 제어를 할 수 있는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩 자동 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩 자동 제어 시스템은 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제1 제어기, 상기 제1 제어기와 독립적으로 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제2 제어기 및 상기 제어대상기기의 동작 상태 감시를 위해 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 전달하고, 상기 제어대상기기의 동작 제어를 위해 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 출력되는 출력신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 상태에 따라 선택적으로 상기 제어대상기기로 전달하는 분배기를 포함하는 직접디지털제어기를 포함한다.
상기 시스템은, 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 제공하고, 상기 분배기의 출력 신호 선택을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 분배기에 제공하며, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 제공받고, 상기 분배기로부터 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 동작 감시 데이터와 상기 분배기의 출력 신호 선택 결과를 제공받는 관리 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 제어기는 제1 데이터입출력부, 제1 중앙처리부, 제1 메모리부 및 제1 통신부를 포함할 수 있다.
상기 제2 제어기는 제2 데이터입출력부, 제2 중앙처리부, 제2 메모리부 및 제2 통신부를 포함하며, 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부는 상기 분배기와 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호를 교환할 수 있다.
상기 제1 메모리부 및 상기 제2 메모리부는 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 동일한 제어 프로그램을 저장할 수 있다.
상기 제1 중앙처리부 및 제2 중앙처리부는 각각 상기 제어 프로그램에 따라 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 동시에 수행할 수 있다.
상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부는 상기 관리 장치와 상기 제어 명령과 상기 감시 제어 데이터의 교환을 수행할 수 있다.
상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부에 각각 입력되는 입력 신호는 동일할 수 있다.
상기 분배기는 전원 모듈, 출력 터미널 모듈, 입력 터미널 모듈, 출력 선택 모듈, 입력 분배 모듈 및 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 전원 모듈은 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 동작 전원을 제공할 수 있다.
상기 출력 터미널 모듈은 상기 분배기로부터 출력되는 출력 신호를 상기 제어대상기기로 출력할 수 있다.
상기 입력 터미널 모듈은 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 입력 분배 모듈로 전달하고,
상기 출력 선택 모듈은 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로부터 출력되는 출력 신호를 전달받아 상기 출력 터미널 모듈에 선택적으로 출력할 수 있다.
상기 입력 분배 모듈은 상기 입력 터미널 모듈로부터 전달되는 입력 신호를 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로 전달할 수 있다.
상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 공급되는 동작 전원의 전압값 및 전류값과, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 출력 신호를 비교하여, 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로부터 출력되는 출력 신호를 선택적으로 상기 제어대상기기에 출력하도록 상기 출력 선택 모듈을 제어하는 입출력 모니터 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 관리 장치는 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 전달된 데이터를 비교하여 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 이상 유무를 감시할 수 있다.
상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기와 상기 관리 장치의 통신 이상이 발생한 경우, 상기 관리 장치는 통신 이상이 발생하지 않은 제어기의 출력 신호를 상기 제어대상기기로 출력하도록 상기 분배기를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩 자동 제어 방법은, 직접디지털제어기에 포함된 분배기가 제어대상기기의 동작 상태 감시를 위해 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 직접디지털제어기에 포함된 제1 제어기 및 제2 제어기에 전달하는 단계, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기가 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 독립적으로 수행하는 단계 및 상기 분배기가 상기 제어대상기기의 동작 제어를 위해 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 출력되는 출력신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 상태에 따라 선택적으로 상기 제어대상기기로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기는 각각 원보드 타입으로 이루어질 수 있다.
상기 방법은, 관리 장치가 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 제공하고, 상기 분배기의 출력 신호 선택을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 분배기에 제공하는 단계 및 상기 관리 장치가 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 제공받고, 상기 분배기로부터 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 동작 감시 데이터와 상기 분배기의 출력 신호 선택 결과를 제공받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 관리 장치는 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 전달된 데이터를 비교하여 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 이상 유무를 감시할 수 있다.
상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기가 동일한 제어 프로그램에 의해 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 동시에 수행하고, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기가 상기 분배기로부터 동일한 입력 신호를 전달받으며, 상기 분배기는 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 중에서 이상이 발생한 제어기의 출력 신호를 다른 제어기의 출력 신호로 대체하여 상기 제어대상기기에 전달할 수 있다.
상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기와 상기 관리 장치의 통신 이상이 발생한 경우, 상기 관리 장치는 통신 이상이 발생하지 않은 제어기의 출력 신호를 상기 제어대상기기로 출력하도록 상기 분배기를 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 실시간 이중 동시 감시 및 제어로 중단없는 전 이중화 감시제어의 DDC를 실현할 수 있다.
또한 현장 설비에서 들어오는 아날로그 및 디지털 입력을 이중화된 제어기에 동시에 신호를 전달하여 두 개의 제어기에서 실시간 동시에 현장의 설비를 감시할 수 있다.
아울러 두 제어기에서 출력되는 아날로그 및 디지털제어 신호를 현장기계설비에 상호 간섭 없이 출력할 수 있다.
특히 두 쌍의 제어기 중 어느 하나에 이상이 발생하더라도 바로 다른 제어기에서 출력되는 출력 신호로 교체하여 제어대상기기에 출력하면 출력 변화(또는 초기화) 없이 정상적인 출력 신호를 제어대상기기에 출력하는 것이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩설비자동제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 예시된 DDC의 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 예시된 DDC의 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩설비자동제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩설비자동제어 시스템은 중앙 감시반(110), 복수 개의 직접디지털제어기(DDC:120) 및 통신망(130)을 포함할 수 있다. 빌딩설비자동제어 시스템은 빌딩 내에 설비된 공기조화기, 냉동기, 보일러 등과 같은 각종 빌딩 설비의 동작 제어, 동작 상태 감시 및 사용 이력 관리 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 빌딩설비자동제어 시스템은 빌딩 설비에 설치된 팬 모터, 밸브 액츄에이터 등(이하 제어대상기기(160)라 함)의 동작을 제어하며, 온도 감지 센서, 습도 감지 센서, 에어 플로우 스위치 등의 각종 센서(170)로부터 제어대상기기(160)의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 출력되는 센서 신호를 입력받을 수 있다. 물론 제어대상기기(160)로부터 동작 상태 신호를 바로 입력받을 수도 있다.
설명의 편의상 구분이 필요없는 경우 각종 센서(170) 또는 제어대상기기(160)로부터 출력되어 DDC(120)로 입력되는 센서 신호 또는 동작 상태 신호를 입력 신호로 총칭한다.
중앙 감시반(110)은 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 DDC(120)에 제공하고, DDC(120)로부터 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 제공받을 수 있다.
한편 빌딩설비자동제어 시스템은 인터넷망(140)을 통해 원격지에 위치한 서버(150)와 연결되어 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 제공받고, 그에 따른 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 결과에 대응하는 감시 제어 데이터를 제공할 수도 있다.
설명의 편의상 구분이 필요없는 경우 중앙 감시반(110)과 서버(150)를 관리 장치로 총칭할 수 있다.
DDC(120)는 관리 장치로부터 전달되는 제어명령 및 설정값을 기초로 제어대상기기(120)를 직접 제어하여 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하며, 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 관리 장치로 제공하는 기능을 수행한다.
특히 본 발명에 따른 DDC(120)는 원보드 타입으로 각각 이루어진 복수 개의 제어기(도시하지 않음)를 포함하여 전 이중화 방식으로 제어대상기기(120)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한다. 본 발명에 따른 DDC(120)의 구성 및 동작에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명한다.
통신망(130)은 이더넷(Ethernet)과 같은 근거리 통신망(LAN)으로 구현될 수 있으며, 중앙 감시반(110)과 DDC(120) 사이에 쌍방향 통신을 지원할 뿐만 아니라, 복수 개의 DDC(120) 상호 간에 쌍방향 통신도 지원할 수 있다. 중앙 감시반(110)과 DDC(120) 사이에 쌍방향 통신은 TCP/IP, BACnet/IP, Modbus RS-485, MSTP RS-485 등의 프로토콜에 의해 이루어질 수 있다. 한편 통신망(130)은 중앙 감시반(110)과 DDC(120) 사이에 쌍방향 통신을 지원하기 위해 라우터(도시하지 않음) 및 브릿지(도시하지 않음) 등의 통신 장비를 포함할 수 있으며, 외부 인터넷망(140)과 연결되어 원격지에 위치한 서버(150)에 중앙 감시반(110)과 DDC(120)가 필요에 따라 각종 정보 및 데이터를 제공할 수 있도록 지원할 수 있다.
중앙 감시반(110)은 빌딩설비 관리자가 빌딩설비 관리실에서 사용하는 통신 단말 장치로서 통신망(140)을 통해 DDC(120)와 연결되어 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있다. 또한 중앙 감시반(110)은 관리자로부터 입력된 제어명령 및 설정값을 DDC(120)에 전달하여 제어대상기기(160)에 대한 감시 및 제어를 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 제어명령은 빌딩설비에 대한 기동/정지 명령이 될 수 있다. 설정값은 빌딩설비의 기동 조건으로 설정되는 상하한값이 될 수 있다. 예컨대 보일러 같은 경우 실내온도의 하한값으로 설정된 온도에서 기동되어 실내온도의 상한값으로 설정된 온도에서 기동이 정지되도록 제어될 수 있다. 설정값의 다른 예로는 제어대상기기(160)의 기동 정지 조작 회수에 대한 상한값을 설정해 놓으면, 기동 정지 조작 회수가 해당 상한값을 초과할 경우 경보가 발생하도록 하여 제어대상기기(160)를 감시할 수 있다.
또한, 중앙 감시반(110)은 DDC(120)로부터 보고되는 제어대상기기(160)의 동작상태, 계측값(온도, 습도, 공기 청정도 등) 등의 각종 정보를 저장한다. 한편, 중앙 감시반(110)은 제어대상기기(160)의 동작 상태 및 동작 환경에 대한 정보를 화면에 표시하여 관리자에게 알릴 수 있다.
그러면 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 DDC에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 도 1에 예시된 DDC의 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 DDC(120)는 제1 제어기(1210), 제2 제어기(1220) 및 분배기(1230)를 포함할 수 있다.
제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)는 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 제어 프로그램에 따라 각각 수행하며, 이를 위한 구성요소인 통신부(1211, 1221), 중앙처리부(1212,1222), 메모리부(1213,1223), 전원부(1214,1224), 데이터입출력부(1215,1225)를 하나의 보드에 모두 장착하는 원보드 타입으로 이루어진다. 두 쌍의 제어기(1210, 1220)는 서로 독립적으로 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한다.
분배기(1230)는 제어대상기기(160)의 동작 상태 감시를 위해 제어대상기기(160) 또는 센서(170)로부터 입력되는 입력 신호를 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에 분배 전달한다.
또한 분배기(1230)는 제어대상기기(160)의 동작 제어를 위해 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)로부터 각각 출력되는 출력신호 중 하나를 선택하여 제어대상기기(160)로 전달하는 기능을 수행한다. 출력 신호 선택은 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 상태에 따라 이루어질 수 있다.
관리 장치(110, 150)는 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에 제공하고, 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)로부터 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 제공받을 수 있다.
또한 관리 장치(110, 150)는 분배기(1230)로부터 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 동작 감시 데이터와 분배기(1230)의 출력 신호 선택 결과를 제공받을 수 있으며, 이를 기초로 분배기(1230)의 출력 신호 선택을 제어하기 위한 제어 신호를 분배기(1230)에 제공할 수 있다.
보다 자세하게는 관리 장치(110, 150)는 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)로부터 전달된 데이터를 비교하여 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 이상 유무를 감시할 수 있다. 또한 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)와 관리 장치(110, 150)의 통신 이상이 발생하여 연결이 끊어진 경우, 예컨대, 제1 제어기(1210)와 통신 이상이 발생하면 관리 장치(110, 150)는 통신 이상이 발생하지 않은 제2 제어기(1220)의 출력 신호를 제어대상기기(160)로 출력하도록 분배기(1230)를 제어할 수 있다.
또한 관리 장치(110, 150)는 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)로부터 동작 감시 데이터 병렬로 입력받아 모니터링하면서, 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에서 전달된 2개의 동작 감시 데이터가 동일하면 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)가 정상 동작하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고 관리 장치(110, 150)는 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)로부터 전달되는 동작 감시 데이터가 서로 일치하지 않으면 관리자 단말(도시하지 않음)에 경보를 발생시켜서 확인하고 조치하도록 할 수도 있다. 물론 DDC(120)에 경고 모듈(도시하지 않음)이 포함되거나 DDC(120) 또는 제어대상기기(160) 주변에 경고 모듈을 배치하여 경보를 발생시킬 수도 있다.
한편 제1 제어기(1210)에서 출력 신호가 디폴트로 선택되어 제어대상기기(160)로 전달되도록 설정된 상태에서 제1 제어기(1210)에서 출력되는 동작 감시 데이터가 미리 정해진 조건을 벗어나는 경우, 관리 장치(110, 150)는 제2 제어기(1220)에서 출력되는 출력 신호로 대체되어 제어대상기기(160)로 전달되도록 분배기(1230)를 제어할 수 있다.
제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)가 분배기(1230)로부터 동일한 입력 신호를 받아 동일한 제어 프로그램에 의해 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 각각 수행하기 때문에, 만약 분배기(1230)가 제1 제어기(1210)에서 출력되는 출력 신호를 선택하여 제어대상기기(160)로 전달하는 상태에서 제1 제어기(1210)에 이상이 발생하더라도 바로 제2 제어기(1210)에서 출력되는 출력 신호로 교체하여 제어대상기기(160)에 출력하면 출력 변화(또는 초기화) 없이 정상적인 출력 신호를 제어대상기기(160)에 출력하는 것이 가능해진다.
통신부(1211, 1221)는 관리 장치(110, 150)와 제어 명령과 감시 제어 데이터의 교환을 수행하는 기능을 수행하며, 이를 위해 RS-232, RS-485 ,이더넷 통신 인터페이스를 제공할 수 있으며, 실시예에 따라 그 밖에 다양한 통신 인터페이스를 추가로 제공할 수도 있다. 통신부(1211, 1221)와 관리 장치(110, 150)의 쌍방향 통신은 TCP/IP, BACnet/IP, Modbus RS-485, MSTP RS-485 등의 프로토콜에 의해 이루어질 수 있다.
중앙처리부(1212,1222)는 제어 프로그램에 따라 제어대상기기(160)의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한다. 중앙처리부(1212,1222)에서 동작하는 제어 프로그램은 서로 동일하다.
메모리부(1213,1223)는 DDC(120)의 동작에 필요한 각종 정보 및 데이터, 제어프로그램을 저장하고 필요에 따라 중앙처리부(1212,1222)에 제공하는 기능을 수행한다.
전원부(1214,1224)는 분배기(1230)로부터 제1 제어기(1210), 제2 제어기(1220)의 동작에 필요한 전원을 공급받아 통신부(1211, 1221), 중앙처리부(1212,1222), 메모리부(1213,1223), 데이터입출력부(1215,1225)에 제공하는 기능을 수행한다.
데이터입출력부(1215,1225)는 분배기(1230)와 입력 신호 및 출력 신호를 교환하는 기능을 수행한다. 입력 신호는 각종 센서(170) 또는 제어대상기기(160)로부터 출력되어 DDC(120)로 입력되는 온도, 습도, 압력 값 등에 대응하는 센서 신호와 제어대상기기(160)의 동작, 고장, 경보 발생 등에 대응하는 동작 상태 신호를 포함할 수 있다. 출력 신호는 중앙처리부(1212,1222)에서 출력되는 팬(FAN)의 기동/정지, 냉동기의 기동/정지, 펌프의 기동/정지 등과 같은 제어대상기기(160)의 제어를 위한 제어 신호를 포함할 수 있다.
데이터입출력부(1215,1225)는 입력 신호 및 출력 신호를 교환을 위한 입출력 포인트(UO, DO, UI, DI)를 포함할 수 있다. DO는 제어 신호 중에서 디지털 신호를 출력하는 포인트이며, UO는 디지털 신호 및 아날로그 신호 범용 출력 포인트로 소프트웨어적으로 선택되어 아날로그 신호 및 디지털 신호를 출력할 수 있다. 한편 DI는 동작 상태 신호 중에서 디지털 신호를 입력받는 포인트이고, UI는 디지털 신호 및 아날로그 신호 범용 입력 포인트로 소프트웨어적으로 선택되어 아날로그 신호 및 디지털 신호를 입력받을 수 있다.
분배기(1230)는 전원 모듈(1231), 출력 선택 모듈(1232), 입력 분배 모듈(1233), 통신 모듈(1234), 입출력 모니터 모듈(1235), 출력 터미널 모듈(1236), 입력 터미널 모듈(1237)을 포함할 수 있다.
전원 모듈(1231)은 외부로부터 전원을 입력받아 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에 동작 전원을 제공하는 기능을 수행한다.
출력 터미널 모듈(1236)은 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에서 분배기(1230)로 전달되어 출력되는 출력 신호를 제어대상기기(160)로 출력하는 출력 단자(도시하지 않음)를 포함한다.
입력 터미널 모듈(1237)은 제어대상기기(160) 또는 센서(170)로부터 입력되는 입력 신호를 입력 단자(도시하지 않음)를 통해 입력받아 입력 분배 모듈(1233)로 전달한다.
출력 선택 모듈(1232)은 제1 데이터입출력부(1215) 및 제2 데이터입출력부(1225)로부터 출력되는 출력 신호를 전달받아 입출력 모니터 모듈(1235)의 제어에 따라 출력 터미널 모듈(1236)에 선택적으로 출력하는 기능을 수행한다.
입력 분배 모듈(1233)은 입력 터미널 모듈(1237)로부터 전달되는 입력 신호를 제1 데이터입출력부(1215) 및 제2 데이터입출력부(1225)로 분배하여 전달하는 기능을 수행한다.
입출력 모니터 모듈(1235)은 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 자체 감시 데이터, 전원 상태 및 입력 분배 모듈(1233)의 상태 및 출력 선택 모듈(1232)의 선택을 감시하고 제어하며 관리 장치(110, 150)부터 결정된 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 입출력 신호의 정상 또는 이상 유무 결정 값을 가지고 출력 선택 모듈(1232) 및 입력 분배 모듈(1233)의 상태 및 제어를 수행한다.
보다 자세하게는 입출력 모니터 모듈(1235)은 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)에 공급되는 동작 전원의 전압값 및 전류값과, 제1 제어기(1210) 및 제2 제어기(1220)의 출력 신호를 비교하여, 제1 데이터입출력부(1215) 및 제2 데이터입출력부(1225)로부터 출력되는 출력 신호를 선택적으로 제어대상기기(160)에 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
Claims (11)
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- 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제1 제어기;
상기 제1 제어기와 독립적으로 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행하는 원보드 타입으로 이루어진 제2 제어기; 및
상기 제어대상기기의 동작 상태 감시를 위해 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 전달하고, 상기 제어대상기기의 동작 제어를 위해 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 출력되는 출력신호를 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 상태에 따라 선택적으로 상기 제어대상기기로 전달하는 분배기; 를 포함하는 직접디지털제어기와,
상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 제어 명령을 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 제공하고, 상기 분배기의 출력 신호 선택을 제어하기 위한 제어 신호를 상기 분배기에 제공하며, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 수행한 감시 제어 데이터를 제공받고, 상기 분배기로부터 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 동작 감시 데이터와 상기 분배기의 출력 신호 선택 결과를 제공받는 관리 장치
를 포함하고,
상기 제1 제어기는 제1 데이터입출력부, 제1 중앙처리부, 제1 메모리부 및 제1 통신부를 포함하고,
상기 제2 제어기는 제2 데이터입출력부, 제2 중앙처리부, 제2 메모리부 및 제2 통신부를 포함하며,
상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부는 상기 분배기와 상기 입력 신호 및 상기 출력 신호를 교환하며,
상기 제1 메모리부 및 상기 제2 메모리부는 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 위한 동일한 제어 프로그램을 저장하고,
상기 제1 중앙처리부 및 제2 중앙처리부는 각각 상기 제어 프로그램에 따라 상기 제어대상기기의 동작 제어 및 동작 상태 감시를 동시에 수행하며,
상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부는 상기 관리 장치와 상기 제어 명령과 상기 감시 제어 데이터의 교환을 수행하고,
상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부에 각각 입력되는 입력 신호는 동일한 것을 특징으로 하는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템. - 제 3 항에서,
상기 분배기는 전원 모듈, 출력 터미널 모듈, 입력 터미널 모듈, 출력 선택 모듈, 입력 분배 모듈 및 통신 모듈을 포함하고,
상기 전원 모듈은 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 동작 전원을 제공하며,
상기 출력 터미널 모듈은 상기 분배기로부터 출력되는 출력 신호를 상기 제어대상기기로 출력하고,
상기 입력 터미널 모듈은 상기 제어대상기기 또는 센서로부터 입력되는 입력 신호를 상기 입력 분배 모듈로 전달하고,
상기 출력 선택 모듈은 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로부터 출력되는 출력 신호를 전달받아 상기 출력 터미널 모듈에 선택적으로 출력하고,
상기 입력 분배 모듈은 상기 입력 터미널 모듈로부터 전달되는 입력 신호를 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로 전달하는 것을 특징으로 하는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템. - 제 4 항에서,
상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 공급되는 동작 전원의 전압값 및 전류값과, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 출력 신호를 비교하여, 상기 제1 데이터입출력부 및 상기 제2 데이터입출력부로부터 출력되는 출력 신호를 선택적으로 상기 제어대상기기에 출력하도록 상기 출력 선택 모듈을 제어하는 입출력 모니터 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템. - 제 5 항에서,
상기 관리 장치는 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기로부터 전달된 데이터를 비교하여 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기의 이상 유무를 감시하는 것을 특징으로 하는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템. - 제 5 항에서,
상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기와 상기 관리 장치의 통신 이상이 발생한 경우, 상기 관리 장치는 통신 이상이 발생하지 않은 제어기의 출력 신호를 상기 제어대상기기로 출력하도록 상기 분배기를 제어하는 것을 특징으로 하는 전 이중화 방식 직접디지털제어기를 이용한 빌딩설비자동제어 시스템. - 삭제
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