KR101308807B1 - 이중화 제어기 시스템 - Google Patents

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Abstract

이중화 제어기 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 이중화 제어기 시스템은 제1 제어기 및 제2 제어기의 전환 여부를 결정하는 제1 COL(Change Over Logic) 장치 및 제2 COL 장치, 제1 필드버스 및 제2 필드버스를 포함하며, 이중화 제어기 시스템을 구성하는 각각의 구성은 선로를 통하여 서로 연결되며, 상기 연결된 선로를 통하여 상태정보를 송수신한다. 이에 의하여 시스템에 구비된 구성들 상호 간에 상태정보를 효율적으로 송수신하여 시스템의 운용의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

이중화 제어기 시스템 {REDUNDANT CONTROLLER SYSTEM}
본 발명은 이중화 제어기 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이중화 제어기 시스템을 구성하고 있는 유닛의 상태정보를 효율적으로 사용자에게 표시할 수 있는 이중화 제어기 시스템에 관한 것이다.
COL(Change Over Logic) 장비는 이중화로 구성된 제어기 시스템에서 제어기 전환 여부를 판단하는 장치이다. 도 1은 종래의 이중화 제어기의 구성을 나타낸다. 구체적으로 도 1에는 기존 DCS(Digital Control System) 제어기를 도시하였다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 이중화 제어기에 있어서 각각의 제어기는 마스터(master)/슬레이브(slave)로 설정된다. 전환을 결정하는데 사용되는 정보로는 외부 장비와의 I/O, 측정값 이상, 통신환경, 제어기 장비 불량 및 제어기간 신호가 있는데, 이 정보들은 제어기가 결정하는데 사용하는 정보이므로, 그 결과만 이중화 제어기와 공유할 뿐이다. 마스터 제어기를 기준으로 제어기 이중화 전환 여부는 각 제어기에서 판단하여 수행 처리한다. 그리고 COL(Change Over Logic) 기능을 DCS 제어기 내부에 S/W로 구현한 관계로 COL의 동작을 확인하고 제어기 강제 전환 및 유지 모드를 선택하는 것은 HMI(human machine interface)에서만 가능하다.
시스템 고장 및 이상 발생시, 제어기 및 전환 여부에 대한 판단의 주체는 제3자가 아닌 제어기가 스스로 결정을 내리고 처리한다. 제어기의 판단에 따라서 전환을 할 경우 전체 시스템 관점에 있어서 전환이 꼭 필요하지 않음에도 불구하고 제어기만의 판단으로 전환이 이루어지는 경우가 존재한다.
다양한 상황에 대해서 최소한의 전환만 처리하도록 이중화 제어기 양단으로부터 전환 실행 명령이 내려올 경우 이를 정확하고 신속하게 판단하고 결정을 내릴 수 있는 보다 고기능의 이중화 전환 처리 방법이 필요했지만 현재까지의 기술은 이와 같은 기술적 요구를 해소하지 못하고 있었다.
소프트웨어로만 구현된 제어기 전환 기능은 이중화 전환 및 유지보수에 있어서 응급 상황 대처 및 직관적인 시스템 운영에 한계를 가진다. 한쪽 제어기에 이상이 생기거나 선로에 이상이 있을 경우 전환 처리가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우 운영자는 강제 전환을 통해서 시스템을 안정화시켜 주어야 하는데 이조차 수월하지 않게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시스템에 구비된 구성들 상호 간에 상태정보를 효율적으로 송수신하여 시스템의 운용의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이중화 제어기 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기 시스템은, 제1 제어기 및 제2 제어기를 포함하는 이중화 제어기 시스템에 있어서, 상기 제1 제어기 및 제2 제어기의 전환 여부를 결정하는 제1 COL(Change Over Logic) 장치 및 제2 COL 장치; 및 상기 제1 COL 장치 및 상기 제2 COL 장치로부터 출력된 신호를 전달하기 위한 필드버스;를 포함하며, 상기 이중화 제어기 시스템을 구성하는 각각의 구성은 선로를 통하여 서로 연결되며, 상기 연결된 선로를 통하여 상태정보를 송수신한다.
또한 상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 COL 장치 상호 간의 연결 선로, COL 장치와 제어기 간의 연결 선로, COL 장치와 필드버스 간의 연결 선로 중 적어도 하나 이상을 통해서 이루어질 수 있다.
그리고 상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 제어기 상호 간의 연결 선로를 통해서 이루어질 수 있다.
또한 상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 제어기와 필드버스 간의 연결 선로를 통해서 이루어질 수 있다.
그리고 상기 상태정보는, 각 구성의 정상 동작여부, 내부 이상여부, 연결 선로의 단선 여부, 필드버스 이상 여부 중 하나 이상일 수 있다.
또한 상태정보를 표시하는 표시부를 더 구비할 수 있다.
그리고 상기 표시부는 문자, 도형, 기호, 숫자 중 적어도 하나 이상으로 또는 둘 이상의 조합으로 상태정보를 표시할 수 있다.
또한 상기 표시부에는 제어기 또는 COL 장치의 정상 동작여부 또는 내부 이상여부, 제어기 간 또는 COL 장치 간 또는 제어기와 COL 장치를 연결하는 선로의 단선 여부, 필드버스 이상 여부 중 하나가 표시될 수 있다.
그리고 상기 표시부는 복수 개로 구성될 수 있다.
또한 상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1 제어기의 동작상태 또는 제1 제어기와 제1 COL 장치와의 연결 선로의 단선 여부에 관한 정보를 포함하고, 상기 제2 제어기의 동작상태 또는 제2 제어기와 제1 COL 장치와의 연결 선로의 단선 여부에 관한 정보를 포함할 수 있다.
그리고 상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1, 2 COL 장치 간의 선로에 단선 여부에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1, 2 COL 장치의 내부 정보를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1, 2 COL 장치의 내부 정보는 PSU 신호, 워치독(watch dog) 신호 혹은 ChangeOver Fail 신호를 포함할 수 있다.
상기 구성에 따른 이중화 제어기 시스템에 의하면 시스템에 구비된 구성들 상호간에 상태정보를 효율적으로 송수신하여 시스템의 운용의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 이중화 제어기를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기의 구성을 나타내는 도면, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기에서 이용되는 상태정보 신호를 예시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기 시스템은 2개의 제어기(100,110), 2개의 COL(Change Over Logic) 장치(120,130), 2개의 필드버스(140,150)를 포함한다.
제어기(100,110)는 DCS(Digital Control System) 혹은 HVDC(High Voltage Direct Current) 등에 사용되는 장치로 전력 공급을 제어하는 기능을 갖는다. COL 장치(120,130)는 시스템 상태정보를 바탕으로 제어기(100,110)의 전환 여부를 판단하는 기능을 가진다. 필드버스(140,150)는 디지털 혹은 아날로그 신호를 입출력/송수신하는 기능을 가진다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기 시스템은 2개의 제어기(100,110), 2개의 COL(Change Over Logic) 장치(120,130), 2개의 필드버스(140,150)가 서로 연결되어 상태정보를 서로 송수신하는 인터페이스를 갖는다.
먼저 COL 장치(120,130)와 필드버스(140,150)의 인터페이스에 대하여 알아본다. 제1 COL 장치(120)의 상태정보(Tracking Pulse)는 도 2의 ⑥을 통해 제1 필드버스(140)로 보내지면, 제1 필드버스(140)는 상태가 정상일 경우 ⑦을 통해 상태정보를 보낸다. 그리고 제1 제어기(100)는 수신한 상태정보를 해석하여 제1 필드버스(140)의 상태 이상 유무를 판단해 ①을 통해 정상(1)/비정상(0) 신호를 제1 COL 장치(120)로 송신한다.
제2 COL 장치(130) 및 제2 필드버스(150) 사이의 인터페이스 역시 위와 마찬가지로 이루어진다.
다음으로 각 COL 장치, 즉 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130) 사이의 인터페이스에 대하여 알아본다. COL 장치 역시 신뢰성을 높이기 위하여 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130)의 두 개의 장치로 구성된다. ④를 통해서 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130) 각각이 생성한 상태정보를 서로에게 보내어 상대방의 상태정보가 수신되지 않은 경우 이에 대해 다른 인터페이스와의 정보를 기반으로 COL 장치의 상태 이상 유무를 판단한다.
COL 장치(120,130)와 제어기(100,110) 사이의 인터페이스를 알아보면 제1 COL 장치(120)는 ②를 통해 제1 제어기(100)로 상태정보를 보내어 자신의 상태가 정상임을 알리고, 제1 제어기(100) 역시 제1 COL 장치(120)에게 주기적으로 상태 정보를 보내어 상태 이상 유무를 확인할 수 있도록 한다.
그리고 제1 COL 장치(100)는 상태정보를 ③의 선로를 통해 제2 제어기(110)로 전송하고, 제1 제어기(100)는 ⑤의 선로를 통해서 상태정보를 수신하게 되므로 제1 제어기(100)와 제1 COL 장치(120) 간의 연결이 불안정한 경우나 상태이상이 생긴 경우에도 그 사실을 알 수 있게 된다.
제2 제어기(110) 및 제2 COL 장치(130) 역시 상기와 같은 방식으로 동작하며 제2 제어기(110)와 제2 COL 장치(130) 사이의 선로에 이상이 생긴 경우에도 제2 제어기(110)는 다른 경로를 통해서 그 사실을 알 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기 시스템은 각 구성이 유기적으로 연결되어 상태정보를 송수신하기 때문에 어느 하나의 선로에 이상이 생겼다 해도 COL 장치는 어디에서 이상이 생겼는지를 알 수 있게 된다.
여기서 상태정보는 외부 장비와의 I/O, 측정값 이상, 통신 환경, 제어기 장비 불량 및 제어기간 신호 중 어느 하나를 포함하며, 상기 이중화 제어기 시스템에 구성된 각각의 장치 사이에서 송수신되면서 지속적으로 정보가 누적될 수 있다.
또한 상태정보는 10진수로 표시되는 4자리의 숫자로 이루어질 수 있다. 각 자리수는 2비트(bit)로 표기할 수 있으므로 0에서 3까지의 숫자를 가질 수 있다. 즉 상태정보는 0000~3333으로 표기될 수 있다. 여기서 각 자리의 수들은 각각 의미를 가지며 각 자리들의 숫자를 통해서 고장 정보를 형성하여 제어기의 전환을 결정한다.
예를 들어, 숫자 0은 정상을 의미하고, 숫자 1은 내부이상을 의미하며, 숫자 2는 단선을 의미하고, 숫자 3은 필드버스의 이상을 의미하도록 설정할 수 있다.
또한 4자리의 숫자에서 첫번째 자리는 제1 제어기(100), 즉 선로 ②에 관련된 정보를 나타낸다.
두번째 자리는 제2 제어기(110), 즉 선로 ③에 관련된 정보를 나타낸다.
세번째 자리는 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130) 사이의 선로 ④에 관련된 정보를 나타내며,
네번째 자리는 COL 장치의 내부 모니터링에 관련된 정보를 나타낸다. 내부 모니터링에 관련된 정보는 파워 정보를 나타내는 PSU 신호, 워치독(watch dog) 신호 및 정보 교환이 제대로 이루어지는지 여부를 판단하는 ChangeOver Fail 신호 등이 포함된다.
이와 같이 4자리의 상태정보 신호를 이용함으로써 보다 쉽게 상태정보를 송수신하고, 이를 해독하여 시스템 제어에 활용할 수 있게 된다.
한편 이와 같은 상태정보는 표시부(200)를 통해서 사용자에게 표시될 수 있다. 표시부(200)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light emitting diode), 7-세그먼트(segment) 등과 같은 표시수단에 의해서 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화 제어기에서 이용되는 상태정보 신호를 예시한 도면이다.
(a)에 도시된 FN0000은 모든 것이 정상임을 의미한다. 이는 '0'이 '정상'임을 의미하므로, 첫번째 자리가 의미하는 제1 제어기(100), 즉 선로 ②의 상태는 '정상'임을, 두번째 자리가 의미하는 제2 제어기(110), 즉 선로 ③의 상태 역시 '정상'임을, 세번째 자리가 의미하는 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130) 사이의 선로 ④의 상태 역시 '정상'임을, 네번째 자리가 의미하는 COL 장치(120,130)의 내부 모니터링에 관련된 정보 역시 모두 '정상'임을 의미하기 때문이다. 여기서 FN은 Fault Number의 약자이다.
(b)에 도시된 FN1000은 위의 설명과 마찬가지로, 제1 제어기(100)에 이상이 있음을 나타낸다. 이와 같은 상태정보를 기초로 제어기를 전환처리하게 된다.
(c)에 도시된 FN1010은 제1 제어기(100)에 이상이 생겼음과 아울러 제1 COL 장치(120)와 제2 COL 장치(130) 사이의 선로 역시 이상이 생겼다는 의미이다.
(d)에 도시된 FN2100은 제1 제어기(100)에 단선이 발생했음과 아울러 제2 제어기(110)에 이상이 생겼음을 의미한다.
이렇게 생성된 상태정보는 도 2에서 설명한 바와 같이 각 루트를 통해서 각 구성으로 전달되며, 이 정보는 표시부(200)에 의해서 사용자에게 표시된다. 따라서 시스템 운영에 대한 사용자의 편리성을 증대시키고 원인에 따른 조치를 직관적으로 판단하여 실행할 수 있게 된다.
상기한 바에서, 다양한 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100..............................................제1 제어기
110..............................................제2 제어기
120..............................................제1 COL 장치
130..............................................제2 COL 장치
140..............................................제1 필드버스
150..............................................제2 필드버스
200..............................................표시부

Claims (13)

  1. 제1 제어기 및 제2 제어기를 포함하는 이중화 제어기 시스템에 있어서,
    상기 제1 제어기 및 제2 제어기의 전환 여부를 결정하는 제1 COL(Change Over Logic) 장치 및 제2 COL 장치; 및
    상기 제1 COL 장치 및 상기 제2 COL 장치로부터 출력된 신호를 전달하기 위한 필드버스;를 포함하며,
    상기 이중화 제어기 시스템을 구성하는 각각의 구성은 선로를 통하여 서로 연결되며, 상기 연결된 선로를 통하여 상태정보를 송수신한 후 송수신된 상태정보를 표시부에 표시하되, 상기 표시부에 표시되는 상태 정보는 상기 제1,2 제어기 또는 제1,2 COL 장치의 정상 동작여부 정보 또는 내부 이상여부 정보, 제1,2 제어기 간 또는 제1,2 COL 장치 간 또는 제1,2 제어기와 제 1,2 COL 장치를 연결하는 선로의 단선 여부 정보, 필드버스 이상 여부 정보 중 적어도하나의 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 COL 장치 상호 간의 연결 선로, COL 장치와 제어기 간의 연결 선로, COL 장치와 필드버스 간의 연결 선로 중 적어도 하나 이상을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 제어기 상호 간의 연결 선로를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 선로를 통한 상태정보의 송수신은 제어기와 필드버스 간의 연결 선로를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상태정보는,
    각 구성의 정상 동작여부, 내부 이상여부, 연결 선로의 단선 여부, 필드버스 이상 여부 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 표시부는 문자, 도형, 기호, 숫자 중 적어도 하나 이상으로 또는 둘 이상의 조합으로 상태정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 표시부는 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1 제어기의 동작상태 또는 제1 제어기와 제1 COL 장치와의 연결 선로의 단선 여부에 관한 정보를 포함하고, 상기 제2 제어기의 동작상태 또는 제2 제어기와 제1 COL 장치와의 연결 선로의 단선 여부에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1, 2 COL 장치 간의 선로에 단선여부에 대한 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 표시부에 표시되는 상태정보는 상기 제1, 2 COL 장치의 내부 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1, 2 COL 장치의 내부 정보는 PSU 신호, 워치독(watch dog) 신호 혹은 ChangeOver Fail 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어기 시스템.


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