KR101344393B1

KR101344393B1 - Field bus network system of ring structure

Info

Publication number: KR101344393B1
Application number: KR1020130128549A
Authority: KR
Inventors: 김봉국
Original assignee: 김봉국
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2013-12-23

Abstract

A fieldbus network system having a ring structure comprises: an output unit for turning on a switch unit by transmitting an output signal by CPU control in case an input unit senses disconnection of a communication line; the input unit, connected to a transmission line, for sensing disconnection of the transmission line and processing a signal; the communication unit, connected to the communication line, for transmitting and receiving data with nodes; a field controller including a CPU controlling the input unit, the output unit, and the communication unit; the communication line for connecting the communication unit with multiple nodes; the transmission line, connected to an input unit of the field controller, for checking disconnection of the communication unit and having three wires in one set with the communication line; and the switch unit, prepared in the transmission line, for being turned on or off according to an output signal of the output unit and being connected to a front end of the communication line, connected to the communication line, and a rear end of the communication line, connected with the nodes, in a loop form. [Reference numerals] (110) Communication unit;(115) Input unit;(117) Output unit;(AA) Switch unit (Off);(BB) Switch unit (On)

Description

Field bus network system having a ring structure

본 발명은 플랜트 등에 사용되는 필드 버스 네트워크 시스템의 문제점을 보완하기 위한 것이다. 일반적으로 필드 버스 네트워크는 싱글 네트워크를 구성하고 있고, 통신방식은 RS-485 통신방식을 사용하고 있는 것이다. 상기에서 RS-485 통신은 2 wire에 의한 직렬 통신 방식으로 디지털 데이터를 입출력함으로써 시스템의 설치 비용을 절감할 수 있는 장점이 있는 것이다. 상기와 같이 구성되는 필드 버스는 노드인 센서, 액츄에이터, 전력설비, 기계설비, 컨트롤러 등과 같은 현장 설비들의 주요 데이터를 디지털화하여 입출력하는 국제표준 통신규격으로서 다양한 업체들이 profibus, DeviceNet, Interbus, Modbus 등의 협회를 구성하여 필드 버스 프로토콜을 사용하여 상호 호환이 가능한 제품들을 생산하고 현지에 적용하고 있는 것이다.
The present invention is to solve the problem of the field bus network system used in plants and the like. In general, the field bus network constitutes a single network, and the communication method uses the RS-485 communication method. RS-485 communication is an advantage that can reduce the installation cost of the system by inputting and outputting digital data in a serial communication method by 2 wires. The field bus configured as described above is an international standard communication standard that digitizes and inputs and outputs main data of field equipment such as nodes, sensors, actuators, power equipment, mechanical equipment, and controllers, and various companies are profibus, DeviceNet, Interbus, and Modbus. An association has been formed to produce compatible products using field bus protocols and to apply them locally.

본 발명과 관련된 종래의 기술은 대한민국 등록 특허 제10-0689323호(2007년 03월 08일 공고)에 개시되어 있다. 도 1은 상기 종래의 필드 버스 네트워크 다중화 시스템 구성도이다. 상기도 1에서 종래의 필드 버스 네트워크 다중화 시스템은 N개 이상의 다중 마스터 보드 중에서 하나의 제 2 마스터 보드(23)만 구성한 예를 나타내고 있는 것으로 이중화 시스템 구성도라 지칭할 수 있으며, N개 이상의 다중 마스터 보드가 구성될 때는 우선순위(priority)의 부여 또는 임의추첨 등의 폴링 룰(polling rule) 또는 셀렉팅 룰(sellecting rule)에 의해 동작 마스터 보드가 선택될 수 있지만, 상기도 1의 이중화 시스템 구성에 의하면 동작중인 하나의 마스터 보드 외에 대기중인 마스터 보드가 슬레이브로서 동작하는 단순 구성이며, 이러한 이중화 시스템은 이중화 구성을 기본으로 하는 고기능 DCS나 PLC 제어 시스템에서 효과적으로 적용될 수 있는 구성이라 할 수 있다. 또한, 필드버스 네트워크 이중화 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 사용자가 필드버스 네트워크를 인터페이스할 수 있도록 하는 호스트 컴퓨터(21), 상기 호스트 컴퓨터(21)에 연결되어 필드버스 네트워크의 운용 및 제어를 담당하는 제 1 및 제 2 마스터 보드(22, 23), 상기 마스터 보드(22, 23)와 슬레이브 사이를 각각 절연하는 절연 단자(24A, 24B), 상기 제 1 또는 제 2 마스터 보드(22 또는 23)에 의해 제어되는 다수의 슬레이브(25-1~25-N), 상기 마스터 보드(22, 23)와 상기 슬레이브(25-1~25-N)를 연결하는 송수신 선로(TX, RX)와, 상기 송수신 선로의 양단에 연결된 종단 저항(26A, 26B)으로 구성되는 것이다. 여기에서, 상기 제 1 및 제 2 마스터 보드(22, 23)는 각각 시스템 전원부(System Power Supply, SPS)(22A, 23A), 주처리기(Main Processing Unit, MPU)(22B, 23B), 메모리 모듈(MEmory Module)(22C, 23C), 필드버스 주제어기(Fiedbus Master Controller, FMC)(22D, 23D), 및 양 마스터 보드(22, 23) 사이의 데이터 통신을 위한 듀얼링크 유닛(DualLinkUnit)(22E, 23E)으로 구성되는 것이다. 상기 제 1 및 제 2 마스터 보드(22, 23) 중 어느 하나가 필드버스 네트워크를 제어하는 동작(Run) 상태이면, 다른 하나는 대기(Standby) 상태가 되는 것이다. 설명의 편의를 위해 제 1 마스터 보드(22)가 동작중이고 제 2 마스터 보드(23)가 대기중이라고 가정하면 제 1 마스터 보드(22)는 필드버스 주제어기(22D)의 현장 데이터를 참고로 제어 프로그램을 운용하면서 변경된 파라미터를 듀얼링크 유닛(22E)에 기반한 데이터 링크를 통해 대기중인 제 2 마스터 보드(23)로 전송하고, 제 2 마스터 보드(23)는 동작중인 제 1 마스터 보드의 상태를 감시하는 것이다. 또한, 제 1 마스터 보드(22)에 시스템 절환 이벤트가 발생하면, 제 2 마스터 보드(23)는 제 1 마스터 보드(22)를 리셋시켜 대기 모드로 전환시키고 자신이 동작 모드로 전환하는 것이다. 또한, 상기 필드버스 네트워크 이중화 시스템을 구체적으로 설명하면 먼저, 각 슬레이브(25-1~25-(N-1)) 기기들의 고유 특성 파일(GSD)을 필드버스 구성 툴에 등록하고 호스트 컴퓨터(21)의 화면에서 표준 필드버스 구성 툴로 상기 슬레이브(25-1~25-(N-1))의 구성을 엔지니어링 하는 것이다. 상기 호스트 컴퓨터(21)의 화면에서 DCS나 PLC 고유 엔지니어링 툴로 제어 프로그램을 작성하고, 필드버스 기기에서 입력할 데이터의 입력 어드레스나 필드버스 기기에 출력할 데이터의 출력 어드레스를 등록한 후, 작성된 제어 프로그램과 필드버스 구성 프로그램을 각 마스터 보드(22, 23)의 메모리 모듈(MEM)(22C)에 다운로드하여 인스톨하는 것이다. 상기 초기화 시 제 1 마스터 보드(22)가 동작(Run) 상태인 경우, 주처리기(22B)는 필드버스 주제어기(22D)에게 스테이션(Station) 번호 0을 부여하고, 필드버스 구성 프로그램을 필드버스 주제어기(22D)에 다운로드하여, 필드버스 주제어기(22D)가 필드버스 마스터(Fieldbus Master)로서 슬레이브(25-1~25-(N-1))의 상태정보 입력 기능, 슬레이브(25-1~25-(N-1))(25-1~25-(N-1)) 입력 데이터의 저장 기능 및 출력 데이터의 슬레이브(25-1~25-(N-1))로의 출력기능을 수행하도록 하며, 자신은 필드버스 주제어기(22D)의 공유 메모리 입력 데이터를 참고로 제어 프로그램을 운용하며, 그 운용 결과값을 필드버스 주제어기(22D)의 공유 메모리 출력영역에 출력하며, 파라미터 변경 사항을 듀얼링크 유닛(22E)을 통한 데이터 링크를 통해 제 2 마스터 보드(23)내의 메모리 모듈(23C)에 출력하는 것이다. 또한 초기화 시 제 2 마스터 보드(23)가 대기(Standby) 상태인 경우, 주처리기(23B)는 듀얼링크 유닛(23E)을 통한 데이터 링크를 통해 동작 중인 제 1 마스터 보드(22)를 감시하고, 필드버스 주제어기(23D)에게 스테이션(Station) 번호 N을 부여하고, 필드버스 주제어기(23D)에 필드버스 구성 프로그램을 다운로드하여, 필드버스 주제어기(23D)가 필드버스 슬레이브(Fieldbus Slave, Station N)로서 제 1 마스터 보드(22)의 주제어기(22B)에게 통신 상태(Com Status) 메시지를 주기적으로 요구(Polling 통신 방식)하고, 그로부터 통신 상태를 응답받도록 하는 것이다. 또한, 동작 중인 제 1 마스터 보드(22)에 정전(Power off), 리셋(Reset), 고장, 상위의 호스트 컴퓨터로부터의 명령, 필드버스 통신 에러 등이 발생한 경우, 이는 제 2 마스터 보드(23)로의 절환 이벤트를 충족하게 되고, 상기 제 1 마스터 보드(22)에 절환 이벤트가 발생한 경우, 대기 중인 제 2 마스터 보드는 듀얼링크 유닛(23E)을 통해 이를 감지하여, 제 1 마스터 보드를 리셋시키며, 이에 따라 제 1 마스터 보드의 필드버스 주제어기(22D)가 리셋되면서 필드버스 마스터 역할이 중지되며 통신 상태(Com Status) 메시지 응답도 중지되는 것이다. 이때, 대기 상태에서 동작 상태로 변경된 제 2 마스터 보드(23)의 주처리기(23B)는 메모리 모듈(23C)에 저장된 운행 파라미터를 기본으로 시스템 제어 프로그램을 운용하며, 필드버스 주제어기(23D)의 어드레스를 스테이션 N에서 스테이션 0으로 변경하여 제 1 마스터 보드(22)의 필드버스 주제어기(22D)의 역할을 이어받아 필드버스 마스터 기능을 수행하도록 하는 것이다. 한편, 동작 상태에서 리셋된 제 1 마스터 보드(22)의 주처리기(22D)는 전술한 바와 같은 대기 모드로 전환되는데, 필드버스 주제어기(22D)의 어드레스를 스테이션 0에서 스테이션 N으로 변경하여 필드버스 슬레이브 기능을 수행하도록 하는 것이다. 이러한 마스터 보드(22, 23)에서의 동작 모드와 대기 모드 사이의 전환은 듀얼링크 유닛(22E, 23E)을 기반으로 데이트 링크된 주처리기(22B, 23B)와 필드버스 주제어기(22D, 23D)에 의해 수행되는 것이다.The related art related to the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0689323 (announced March 08, 2007). 1 is a block diagram of the conventional field bus network multiplexing system. In FIG. 1, the conventional field bus network multiplexing system shows an example in which only one second master board 23 is configured among N or more multiple master boards, and may be referred to as a redundant system configuration diagram. When is configured, the operation master board can be selected by a polling rule or a selection rule such as granting priority or random drawing, but according to the redundant system configuration of FIG. In addition to one master board in operation, the standby master board operates as a slave, and this redundant system can be effectively applied to a high-performance DCS or PLC control system based on the redundant configuration. In addition, the fieldbus network redundancy system will be described in more detail. A host computer 21 for allowing a user to interface a fieldbus network and connected to the host computer 21 is in charge of operation and control of the fieldbus network. The first and second master boards 22 and 23, the insulating terminals 24A and 24B to insulate the master boards 22 and 23 from the slaves, and the first or second master boards 22 or 23. A plurality of slaves 25-1 to 25-N controlled by the plurality of slaves, transmission and reception lines TX and RX connecting the master boards 22 and 23 to the slaves 25-1 to 25-N, and It consists of termination resistors 26A and 26B connected to both ends of the transmission and reception lines. The first and second master boards 22 and 23 may include a system power supply (SPS) 22A and 23A, a main processing unit (MPU) 22B and 23B, and a memory module, respectively. (MEmory Module) 22C, 23C, Fieldbus Master Controller (FMC) (22D, 23D), and DualLinkUnit (22E) for data communication between both master boards 22, 23 , 23E). If one of the first and second master boards 22 and 23 is in a run state for controlling the fieldbus network, the other is in a standby state. For convenience of explanation, assuming that the first master board 22 is in operation and the second master board 23 is in standby, the first master board 22 refers to the control program with reference to the field data of the fieldbus master controller 22D. While transmitting the changed parameters to the waiting second master board 23 through the data link based on the dual link unit 22E, the second master board 23 monitors the state of the first master board in operation. will be. In addition, when a system switching event occurs in the first master board 22, the second master board 23 resets the first master board 22 to enter the standby mode and switches itself to the operation mode. In addition, the fieldbus network redundancy system will be described in detail. First, a unique property file (GSD) of each slave device 25-1 to 25- (N-1) is registered in the fieldbus configuration tool and the host computer 21 In this screen, the configuration of the slaves 25-1 to 25- (N-1) is engineered using a standard fieldbus configuration tool. On the screen of the host computer 21, a control program is created with a DCS or a PLC-specific engineering tool, and an input address of data to be input from the fieldbus device or an output address of data to be output to the fieldbus device is registered. The fieldbus configuration program is downloaded and installed in the memory modules (MEM) 22C of the master boards 22 and 23. When the first master board 22 is in a run state during the initialization, the main processor 22B gives a station number 0 to the fieldbus main controller 22D, and sends the fieldbus configuration program to the fieldbus. Downloaded to the master controller 22D, the fieldbus master controller 22D serves as a fieldbus master to input status information of the slaves 25-1 to 25- (N-1) and the slave 25-1. 25- (N-1)) (25-1 to 25- (N-1)) Performs the function of storing input data and outputting output data to slaves (25-1 to 25- (N-1)). The controller operates the control program by referring to the shared memory input data of the fieldbus master controller 22D, and outputs the result of the operation to the shared memory output area of the fieldbus master controller 22D. Is outputted to the memory module 23C in the second master board 23 through the data link through the dual link unit 22E. In addition, when the second master board 23 is in a standby state during initialization, the main processor 23B monitors the first master board 22 in operation through a data link through the dual link unit 23E, The station number N is assigned to the fieldbus master controller 23D, and the fieldbus configuration program is downloaded to the fieldbus master controller 23D, and the fieldbus master controller 23D is assigned to the fieldbus slave (Fieldbus Slave, Station). As N), the master controller 22B of the first master board 22 periodically requests a communication status (Com Status) message (Polling communication method), and receives the communication status therefrom. In addition, when a power off, reset, failure, command from an upper host computer, a fieldbus communication error, or the like occurs in the first master board 22 in operation, this is the second master board 23. When the switching event is satisfied and the switching event occurs in the first master board 22, the waiting second master board detects this through the dual link unit 23E, and resets the first master board. Accordingly, as the fieldbus master controller 22D of the first master board is reset, the fieldbus master role is stopped and the communication status (Com Status) message response is also stopped. At this time, the main processor 23B of the second master board 23 changed from the standby state to the operating state operates the system control program based on the operating parameters stored in the memory module 23C. The address is changed from station N to station 0 so as to take over the role of the fieldbus master controller 22D of the first master board 22 to perform the fieldbus master function. On the other hand, the main processor 22D of the first master board 22 reset in the operating state is switched to the standby mode as described above, and the fieldbus master controller 22D is changed from the station 0 to the station N to change the field. To perform the bus slave function. The switching between the operation mode and the standby mode in the master boards 22 and 23 is based on the dual link units 22E and 23E, and the main processor 22B and 23B and the fieldbus main controllers 22D and 23D which are data linked. Is done by.

도 2는 종래의 버스 구조를 갖는 필드버스 네트워크 시스템 구성도이다. 상기도 2에서 종래의 필드버스 네트워크 시스템은 현장의 노드와 통신하기 위한 통신부(110)와 통신부를 제어하는 CPU(120)로 구성된 필드 버스 컨트롤러(100)와 상기 통신부(110)와 현장의 노드(N)를 연결하는 통신선로(130)와, 상기 통신 선로(130)에 연결 구성되는 다수의 현장 노드 (N1, N2, N3 …… Nn)로 구성된 것을 나타내고 있는 것이다. 상기도 2에서 (a)는 CPU(120) 제어에 의하여 통신부(110)와 현장의 노드(N)들 사이에 통신이 정상적으로 이루어지는 상태를 나타내는 것이고, (b)는 노드 N2 와 노드 N3 사이에 통신 선로(130)가 단선된 경우 노드 N1 및 노드 N2는 데이터 송수신이 정상적으로 이루어질 수 있지만 단선 포인트 "Z" 후단의 노드 N3 내지 Nn은 필드 컨트롤러와의 데이터 송수신이 이루어 질 수 없는 구조임을 나타내고 있는 것이다.
2 is a configuration diagram of a fieldbus network system having a conventional bus structure. In FIG. 2, the conventional fieldbus network system includes a field bus controller 100 including a communication unit 110 for communicating with a node in a field and a CPU 120 for controlling the communication unit, and the node in the field with the communication unit 110. It shows that it consists of the communication line 130 which connects N), and the many field nodes N1, N2, N3 ...... Nn connected to the said communication line 130. In FIG. 2, (a) shows a state in which communication is normally performed between the communication unit 110 and the nodes N in the field under the control of the CPU 120, and (b) indicates communication between the node N2 and the node N3. When the line 130 is disconnected, the nodes N1 and N2 may normally transmit and receive data, but the nodes N3 to Nn after the disconnection point "Z" indicate that the data cannot be transmitted and received with the field controller.

상기와 같은 종래의 필드 버스 이중화 시스템은 시스템 안정성은 확보할 수 있으나 2개의 마스터 보드 및 데이터 링크 등이 더 필요로 하므로 시스템 구성이 복잡하여지고 설치비가 과다 소요되는 문제점이 있는 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 필드버스 네트워크의 데이터 전송에서 자주 문제로 발생되는 송수신 선로의 단선에 따른 데이터 전송 실패를 보완 해결하기 위한 것이다.
The conventional field bus redundancy system as described above can secure system stability, but requires more than two master boards and data links, resulting in complicated system configuration and excessive installation cost. Accordingly, an object of the present invention is to compensate for a data transmission failure due to disconnection of a transmission / reception line that is frequently caused by data transmission in a fieldbus network.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명 링 구조를 갖는 필드버스 네트워크 시스템은 필드 콘트롤러와 노드는 통신 선로를 통하여 데이터 송수신을 하고 통신 선로의 단선을 감지하는 경우 스위치부를 동작시키는 필드 컨트롤러(100)와 상기 통신부(110)와 다수의 노드(N1, N2, N3 …… Nn) 사이를 연결하는 통신선로(130)와, 상기 통신 선로(130)의 단선 여부를 체크하는 것으로써 상기 통신 선로(130)와 3선 1조로 구성되고 상기 필드 컨트롤러(100)의 입력부(115)에 연결된 전송 선로(140)와, 상기 필드 컨트롤러의 통신부(110)에 연결되는 통신선로(130)의 전단과 노드(N)가 연결된 통신 선로(130)의 후단 사이에 링 구조의 루프 형태로 연결 구성되는 것으로 출력부(117)의 출력 신호에 따라 on off 되는 스위치부(150)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.
Fieldbus network system having a ring structure of the present invention having the above object is a field controller 100 and the communication unit for operating the switch unit when the field controller and the node transmits and receives data through the communication line and detects disconnection of the communication line. The communication line 130 connecting the node 110 and the plurality of nodes N1, N2, N3..., Nn and the communication line 130 by checking whether the communication line 130 is disconnected or not. The transmission line 140 composed of a pair of lines and connected to the input unit 115 of the field controller 100, the front end of the communication line 130 connected to the communication unit 110 of the field controller and the node N are connected. It is configured to be connected in a loop form of a ring structure between the rear end of the communication line 130 is composed of a switch unit 150 that is turned off according to the output signal of the output unit 117.

상기와 같이 구성된 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템은 필드 버스의 네트워크 단선 시에 단선 포인트 좌우로 송수신 경로를 변경할 수 있으므로 단선 시에도 노드와 필드 컨트롤러 사이의 데이터 송수신을 중단없이 할 수 있는 효과가 있는 것이다. 또한 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템은 간단한 구성이며 저렴한 비용으로 직렬 통신인 필드 버스의 단선 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있는 것이다.
The field bus network system having the ring structure configured as described above can change the transmission / reception path to the left and right of the disconnection point when the field bus is disconnected, and thus the data transmission and reception between the node and the field controller can be performed without interruption. . In addition, the field bus network system of the ring structure of the present invention has a simple configuration and can reduce the problem of disconnection of the field bus which is serial communication at low cost.

도 1은 종래 필드 버스 네트워크 다중화 시스템 구성도,
도 2는 종래 버스 구조를 갖는 필드버스 네트워크 시스템 구성도,
도 3은 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제1실시 예 구성도,
도 4는 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제2실시 예 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional field bus network multiplexing system;
2 is a configuration diagram of a fieldbus network system having a conventional bus structure;
3 is a configuration diagram of a field bus network system according to a first embodiment of the present invention ring structure;
4 is a configuration diagram of a field bus network system according to a second embodiment of the present invention ring structure.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템을 도 3 내지 도 4를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.The field bus network system of the present invention ring structure for solving the problems of the prior art as described above with reference to Figures 3 to 4 as follows.

도 3은 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제1실시 예 구성도이다. 상기도 3에서 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제1실시 예는 입력부(115)가 통신 선로(130)의 단선을 감지하는 경우 CPU(120) 제어에 의하여 출력신호를 전송하여 스위치부(150)를 on 시키는 출력부(117)와 전송 선로(140)에 연결되어 전송 선로의 단선 여부를 감지하고 신호처리하는 입력부(115)와 통신 선로(130)에 연결되어 노드(N)와의 데이터 송수신을 하는 통신부(110) 및 상기 입력부(115), 출력부(117) 및 통신부(110)를 제어하는 CPU(120)로 구성된 필드 컨트롤러(100)와, 상기 통신부(110)와 다수의 노드(N1, N2, N3 …… Nn) 사이를 연결하는 통신선로(130)와, 상기 통신 선로(130)의 단선 여부를 체크하는 것으로써 상기 통신 선로(130)와 3선 1조로 구성되고 상기 필드 컨트롤러(100)의 입력부(115)에 연결되는 전송 선로(140)와, 상기 통신부(110)에 연결되는 통신 선로(130)의 전단과 노드(N)가 연결된 통신 선로(130)의 후단 사이에 루프 형태로 연결 구성되는 것으로 출력부(117)의 출력 신호에 따라 on off 되는 스위치부(150)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기도 3에서 (a)는 본 발명 링 구조를 갖는 필드버스 네트워크 시스템 제1실시 예의 정상 동작 상태를 나타내는 것이고 (b)는 단선 발생 시 동작 상태를 나타내는 것이다. 상기도 3(a)에서 정상 상태에서는 필드 컨트롤러(100)의 통신부(110)와 노드 N1 내지 노드 Nn은 통신 선로(130, A1 및 A2)를 통하여 경로 ①로 데이터 송수신을 하는 것으로 이때 스위치부가 개방되어 있어 데이터 경로가 끊김으로서 종래의 필드 버스 네트워크 시스템과 같이 필드 컨트롤러의 통신부와 각각의 노드가 경로 ①을 통하여서만 직렬 통신이 이루어질 수 있는 구조임을 나타내고 있는 것이다. 또한 상기도 3 (b)는 통신선로 및 단선 체크용 전송 선로가 단선된 경우 동작 상태를 나타내는 것으로 상기도 3(b)에서 통신 선로(130)와 3선 1조로 구성된 단선 체크용 전송 선로(140)가 "Z" 포인트에서 단선되는 경우에는 이를 단선 체크용 전송 선로(140)에 연결된 입력부(115)가 감지하고 입력부(115)를 통하여 CPU(120)가 수신하면 CPU(120)는 출력부(117) 및 스위치부 전원 라인(160, P1 및 P2)을 통하여 출력신호를 출력하도록 제어하여 스위치부(150)가 닫혀(on)지는 것이다. 따라서 상기와 같이 스위치부(150)가 on되면 스위치부를 통하여 데이터 송수신 경로가 만들어져 단선 포인트 "Z"를 중심으로 노드 1(N1) 및 노드 2(N2)는 통신부와 경로 ①을 통하여 데이터 송수신을 하며 단선 포인트 "Z" 후단인 노드 3(N3), 노드 4(N4) 이하 노드 n(Nn)은 통신부와 경로 ②를 통하여 데이터 송수신을 할 수 있는 것임을 나타내고 있는 것이다.3 is a configuration diagram of a field bus network system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the first embodiment of the field bus network system having the ring structure according to the present invention transmits an output signal under the control of the CPU 120 when the input unit 115 detects disconnection of the communication line 130. Is connected to the output unit 117 and the transmission line 140 that is turned on to detect the disconnection of the transmission line and is connected to the input unit 115 and the communication line 130 for signal processing to transmit and receive data with the node (N) A field controller 100 including a communication unit 110, an input unit 115, an output unit 117, and a CPU 120 controlling the communication unit 110, the communication unit 110, and a plurality of nodes N1, A communication line 130 connecting between N2, N3..., Nn, and a check of whether the communication line 130 is disconnected, constituted by the communication line 130 and a pair of three lines, and the field controller 100 Transmission line 140 connected to the input unit 115 of the communication unit 13 and a communication line 13 connected to the communication unit 110. It is configured to be connected in a loop form between the front end of 0) and the rear end of the communication line 130 to which the node (N) is connected, characterized in that the switch unit 150 is turned off in accordance with the output signal of the output unit 117. It is. In addition, in FIG. 3, (a) shows the normal operating state of the first embodiment of the fieldbus network system having the ring structure of the present invention, and (b) shows the operating state when disconnection occurs. In the normal state in FIG. 3 (a), the communication unit 110 and the nodes N1 to Nn of the field controller 100 transmit and receive data through the path ① through the communication lines 130, A1, and A2. As the data path is broken, the communication part of the field controller and each node are in a structure such that serial communication can be performed only through the path 1 as in a conventional field bus network system. In addition, FIG. 3 (b) shows an operating state when the communication line and the disconnection check transmission line are disconnected. In FIG. 3 (b), the disconnection check transmission line 140 including the communication line 130 and one pair of three lines is shown. ) Is disconnected at the "Z" point when the input unit 115 connected to the transmission line for disconnection check is detected and the CPU 120 receives the input through the input unit 115, the CPU 120 outputs the output unit ( 117 and the switch unit 150 is closed (on) by controlling to output an output signal through the switch unit power lines 160, P1, and P2. Therefore, as described above, when the switch unit 150 is turned on, a data transmission / reception path is made through the switch unit, and the node 1 (N1) and the node 2 (N2) transmit and receive data via the communication unit and the path ① around the disconnection point “Z”. The node 3 (N3) and the node 4 (N4) or less after the disconnection point "Z" indicate that the node n (Nn) can transmit and receive data via the communication unit and the path ②.

도 4는 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제2실시 예 구성도이다. 상기도 4에서 본 발명 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제2실시 예는 통신 선로(230)에 연결되어 노드(N)와의 데이터 송수신을 하는 통신부(210)와 상기 통신부(210)를 제어하는 CPU(220)로 구성된 필드 컨트롤러(200)와, 상기 통신부(210)와 다수의 노드(N1, N2, N3 …… Nn) 사이를 연결하는 2선의 통신 선로(230)와, 상기 통신 선로(230)의 단선 여부를 체크하는 것으로써 상기 통신 선로(230)와 3선 1조로 구성되고 평상 시에 전원이 공급되는 릴레이(252)가 구비된 전송 선로(240)와, 평상 시 상기 릴레이(252)가 여자되면 개방되고 상기 통신 선로(230) 및 전송 선로(240) 단선에 의하여 상기 릴레이(252)에 전원 공급이 끊어지면 연결되는 릴레이 접점(254)으로 구성되며 스위치부(250)에 연결된 스위치부 전원 선로(260)와, 상기 스위치 전원 선로(260)로부터 전원을 공급받으며 상기 접점(254)이 연결되는 경우에 전기적으로 연결되는 것으로 통신 선로(230)의 전면부와 다수의 노드(N1, N2 ……Nn)가 연결된 통신 선로(230)의 끝단 사이에 링 형태로 연결되는 스위치부(250)로 구성된 것을 특징으로 하는 것이다. 또한 상기도 4에서 (a)는 링 구조의 필드 버스 네트워크 시스템 제2실시 예 정상 동작 상태를 나타내는 것이고, (b)는 단선 시 동작 상태를 나타내는 것이다. 상기도 4(a)에서 필드 콘트롤러 내의 통신부(210)와 연결되는 데이터 송수신용 통신 선로(230, A1 및 A2)는 노드 N1 ~ N4와 연결되어 데이터 송수신을 하며 릴레이(252)와 연결되는 통신 선로 단선 감지용 전송 선로(240, A3)는 릴레이(252)를 활성화시켜 스위치부(250)의 스위치부 전원 선로(260)의 P2에 구성된 릴레이 접점(254)을 off(a 접점) 상태로 유지시켜 스위치부(250)에 전원이 인가되지 않도록 하는 것이다. 따라서 스위치부(250)가 off 상태이므로 데이터 송수신 경로가 끊겨서 필드 컨트롤러(200)와 노드(N) 사이의 데이터 송수신은 경로 ①을 통하여서만 가능한 것을 나타내고 있는 것으로 이는 종래의 필드 버스 통신의 경로와 같은 것이다. 또한 상기도 4(b)는 통신 선로가 단선 시에 데이터 송수신 경로를 나타내고 있는 것으로 상기도 4(b)에서 통신 선로 "Z" 지점에 단선이 발생한 경우 단선 감지용 전송 선로(240, A3)로부터 전원을 공급받아 작동 중이던 릴레이(252)에 전원 공급이 중단되므로 스위치부(250)에 전원 공급을 하는 스위치부 전원 선로(260) P2에 구성된 릴레이 접점(254)이 on(b 접점) 상태로 변경되어 스위치부(250)에 전원이 공급되는 것이다. 따라서 상기와 같이 스위치부(250)에 전원이 공급되어 on 되면 스위치부를 통하여 데이터 송수신 경로가 만들어지므로 노드 N1 및 노드 N2는 경로 ①을 통하여 필드 컨트롤러(200)의 통신부(210)와 데이터 송수신을 하고 단전 지점 "Z" 후단의 노드 N3, N4는 경로 ②를 통하여 필드 컨트롤러(200)의 통신부(210)와 데이터 송수신을 할 수 있는 것임을 나타내고 있는 것이다.
4 is a configuration diagram of a field bus network system according to a second embodiment of the present invention ring structure. In FIG. 4, the second embodiment of the field bus network system having the ring structure according to the present invention is connected to a communication line 230 to control a communication unit 210 for transmitting and receiving data with a node N and a CPU controlling the communication unit 210 ( A field controller 200 composed of 220, a communication line 230 of two lines connecting between the communication unit 210 and a plurality of nodes N1, N2, N3... Nn, and the communication line 230 of the field controller 200. By checking whether the wire is disconnected, the transmission line 240 including the communication line 230 and one set of three wires and having a relay 252 supplied with power normally, and the relay 252 normally excited When the power supply to the relay 252 is disconnected by the communication line 230 and the transmission line 240 disconnection when the power supply to the relay 252 is connected to the switch unit power line connected to the switch unit 250 260 and a phase of receiving power from the switch power line 260. Is connected electrically when the contact point 254 is connected in a ring form between the front portion of the communication line 230 and the ends of the communication line 230 to which the plurality of nodes N1, N2... It is characterized in that consisting of a switch unit 250. In addition, in FIG. 4, (a) shows a normal operating state of a field bus network system according to a second embodiment of the ring structure, and (b) shows an operating state during disconnection. In FIG. 4 (a), communication lines 230, A1, and A2 for data transmission and reception connected to the communication unit 210 in the field controller are connected to the nodes N1 to N4 to transmit and receive data, and a communication line connected to the relay 252. The disconnection detecting transmission lines 240 and A3 activate the relay 252 to keep the relay contact 254 configured at P2 of the switch unit power line 260 of the switch unit 250 in the off (a contact) state. The power is not applied to the switch unit 250. Therefore, since the switch unit 250 is off, the data transmission / reception path is broken, indicating that data transmission / reception between the field controller 200 and the node N is possible only through the path ①, which is the same as the path of the conventional field bus communication. will be. FIG. 4 (b) shows a data transmission / reception path when the communication line is disconnected. When disconnection occurs at the communication line “Z” point in FIG. 4 (b), the disconnection detection transmission lines 240 and A3 are provided. Since the power supply is interrupted to the relay 252 which is being operated by the power supply, the relay contact 254 configured in the switch unit power line 260 P2 for supplying power to the switch unit 250 is changed to the on (b contact) state. The power is supplied to the switch unit 250. Therefore, when power is supplied to the switch unit 250 as described above, a data transmission / reception path is made through the switch unit, so that the nodes N1 and N2 communicate with the communication unit 210 of the field controller 200 through the path ①. Nodes N3 and N4 after the power cut point "Z" indicate that data can be transmitted and received to and from the communication unit 210 of the field controller 200 via the path ②.

21 : 호스트 컴퓨터, 22D : 주제어기,
22E : 듀얼링크 유닛, 23 : 제2마스터 보드,
100, 200 : 필드 컨트롤러, 110, 210 : 통신부,
115 : 입력부, 117 : 출력부
120, 220 : CPU, 130, 230 : 통신 선로,
140, 240 : 단선 체크용 전송 선로, 150, 250 : 스위치부,
252 : 릴레이, 254 : 릴레이 접점,
160, 260 : 스위치부 전원선로21: host computer, 22D: master controller,
22E: Dual Link Unit, 23: Second Master Board,
100, 200: field controller, 110, 210: communication unit,
115: input unit, 117: output unit
120, 220: CPU, 130, 230: communication line,
140, 240: transmission line for disconnection check, 150, 250: switch unit,
252: relay, 254: relay contact,
160, 260: switch part power line

Claims

A ring structure field bus network system capable of changing a data transmission / reception path when a communication line is disconnected,
The ring structure field bus network system,
A field controller 100 which transmits / receives data through a communication line with a node and operates a switch unit when detecting a disconnection of the communication line;
A communication line (130) connecting the field controller and a plurality of nodes (N1, N2, N3, ..., Nn);
A transmission line 140 comprising a pair of three lines and the communication line 130 connected to the field controller 100 by checking whether the communication line 130 is disconnected;
And a loop connection between the front end of the communication line 130 connected to the field controller 100 and the rear end of the communication line 130 to which the node N is connected, being turned off according to the output signal of the field controller. Ring structure field bus network system, characterized in that consisting of a switch unit (150).

The method of claim 1,
The field controller 100,
An output unit 117 for turning on the switch unit 150 by transmitting an output signal under the control of the CPU 120 when the input unit 115 detects disconnection of the communication line 130;
An input unit 115 connected to the transmission line 140 to detect whether the transmission line is disconnected and to process the signal;
A communication unit 110 connected to the communication line 130 to transmit and receive data with the node N;
And a CPU (120) for controlling the input unit (115), the output unit (117) and the communication unit (110).

A ring structure field bus network system capable of changing a data transmission / reception path when a communication line is disconnected,
The ring structure field bus network system,
A field controller 200 connected to the communication line 230 to transmit and receive data with the node N;
A two-wire communication line 230 connecting the field controller 200 and a plurality of nodes N1, N2, N3, ..., Nn;
A transmission line 240 including a communication line 230 and a pair of three wires and having a relay 252 provided by checking whether the communication line 230 is disconnected;
When the relay 252 is normally excited, the contact 254 is configured to be opened when the power supply to the relay 252 is cut off by disconnection of the communication line 230 and the transmission line 240. A switch unit power line 260 connected to 250;
And a power supplied from the switch power line 260 and electrically connected when the contact point 254 is connected, and a front portion of the communication line 230 and a plurality of nodes N1, N2... Ring structure field bus network system, characterized in that consisting of a switch unit 250 is connected in a ring form between the ends of the communication line (230).

The method of claim 3,
The field controller 200,
A communication unit 210 connected to the communication line 230 to transmit and receive data with the node N;
And a CPU (220) for controlling the communication unit (210).