KR101414747B1

KR101414747B1 - 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치

Info

Publication number: KR101414747B1
Application number: KR1020120081947A
Authority: KR
Inventors: 전성득; 전찬석
Original assignee: 전성득
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-07-04
Also published as: KR20120135142A

Abstract

본 발명은 원격 전송 유닛을 이중화하고 통신 유닛을 일체형으로 제공할 수 있는 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치에 관한 것으로, 네트워크(Network) 및 비동기(Async) 전용 포트(Port)를 내장하고, 듀얼 코어(dual core) 구조로 통신 로드(load)를 별도처리하며, 서브랙(Sub-Rack)에 장착 가능한 카드(Card)형태로 제작된 제1CPU모듈(140a)과, 현장 설비의 상태를 입력받아 데이터를 상기 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1상태입력(DI) 모듈(110a)과, 상기 제1CPU 모듈(140a)로부터의 제어 명령을 수행하는 제1제어출력(DO) 모듈(120a)과, 상기 제1CPU 모듈(140a)에서의 제어명령에 따라 터미널로부터 입력되는 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하며, 변환된 디지털 값을 제1VME Bus(170a)를 통하여 상기 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1 아날로그 입력(AI) 모듈(130a)및 AC 220V 와 DC 24V 전원을 공급받아 원격 전송 유닛(RTU)에 필요한 전원을 공급하는 장치로 출력전원은 +5V, ±12V 인 제1파워(Power) 모듈(150a)로 구성되는 제1원격전송유닛(RTU); 상위 호스트와의 통신을 위한 전송 장치로 1 계 링(410) 또는 2 계 링(420)을 통해 상기 상위 호스트와 통신을 제공하는 제1이더넷 스위치(ETHERNET SWITCH) 통신 모듈(160a)로 구성되는 제1통신유닛(CU);으로 구성되는 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛; 상기 제1원격전송유닛(RTU)과 상기 제1통신유닛(CU)과 동일한 구성을 갖는 제2원격전송유닛(RTU)과 제2통신유닛(CU)으로 구성되는 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛;이 하나의 서브-랙에 이중화로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치{Remote Transfer Unit Apparatus with Communication Unit}

본 발명은 원격 전송 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 전송 유닛을 이중화하고 통신 유닛을 일체형으로 제공할 수 있는 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치에 관한 것이다.

제철, 자동차 산업 등 대형 산업의 발달로 대형 전력 설비가 늘어나고, 고속전철과 지하철이 늘어나면서 많은 변전소들이 신설되고 있으며, 이로 인하여 종래의 설비들과 신설되는 신기종의 설비들 사이에 통합 관리와 운영이라는 문제가 대두되고 있다.

다양한 형태의 전력기기 구성으로 인하여 운영자는 과거보다 많은 기기의 운영지식을 필요로 하며, 아날로그와 디지털 타입의 기기들이 혼재되어 있고 유선 통신장비의 사용으로 피 제어개소 만큼의 모뎀이 중앙제어소에 설치 운영되고 있어 경제적으로나 유지, 보수 측면에서 상당히 불합리한 점이 많다.

또한 여러 가지 형태의 데이터를 취득할 수 있는 통신제어장치의 부재로 인하여 현재 발전하고 대형화되는 다양한 전력 시스템의 구성에 어려움이 있다.

현재 철도에서 사용하고 있는 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)용 단말기인 원격 전송 유닛(Remote Transfer Unit : RTU), 통신 유닛(Communication Unit : CU) 등은 각 분야의 빠른 기술 발달로 인하여 시스템들이 디지털화, 컴팩트화 되고 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 원격전송유닛 장치를 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술 일예에 따른 원격전송유닛 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 나타낸 원격전송유닛 장치의 내부 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이다.

종래 기술 일예에 따른 원격전송유닛((Remote Transfer Unit : RTU)은(10) 도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이 쉘프(SHELF)에 구성된 다수의 슬롯에 DI(Digital In)모듈(11), DO(Digital Out)모듈(22), 아날로그 계측(Analog Input : AI)모듈(13), CPU 모듈(14) 및 Power 모듈(주전원장치)(15)이 구성된다.

여기서 DI모듈(11)은 상태감시는 32 Point의 용량을 가지고 있으며, VME Bus(16)로 CPU 모듈(14)의 CPU와 데이터 연계한다.

DO모듈(12)은 제어는 32 Point의 용량을 가지고 있으며, VME Bus(16)로 CPU 모듈(14)의 CPU와 데이터 연계한다.

AI모듈(13)은 16 Point의 용량을 가지고 있으며, VME Bus(16)로 CPU 모듈(14)의 CPU와 데이터 연계한다.

CPU 모듈(14)은 RTU로서 I/O모듈은 VME Bus(16)로 데이터 연계하여 상태감시 및 아날로그 계측 데이터를 상위 HOST로 전송하고, HOST에서 내려온 제어 명령을 DO모듈(12)에 전달한다. 이러한 CPU 모듈(14)의 CPU는 MPU라고도 한다.

Power 모듈(15)은 입력전원 AC220V와 DC24V 전원을 받아 기능모듈이 동작하는데 필요한 전원을 공급한다.

한편, 이더넷 스위치(20)는 100Mbps 속도로 사용할 수 있어야 하며 SWITCH Control은 CPU 모듈(14)에서 하고, 광통신라인 결선은 광포트를 통하여 광 이더넷 컨버터(30)와 연결된다.

도 3은 종래 기술 일예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3에 나타낸 이중화 구성을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 원격전송유닛 장치의 이중화 구성의 일예는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같은데, 쉘프(SHELF)에 구성된 다수의 슬롯에 DI(Digital In)모듈(11), DO(Digital Out)모듈(22), AI(Analog In)모듈(13), 제1CPU 모듈(14a), Power 모듈(주전원장치)(15) 및 제2CPU 모듈(14b)이 구성된다.

여기서, 제1CPU 모듈(14a)과 제2CPU 모듈(14b) 중 하나가 주처리장치이고, 다른 하나가 예비주처리장치의 역할을 하며 별도의 이중화 절체장치(17)를 통해 둘 중 현재 주처리장치로 동작 중인 주처리장치 고장시 이중화 절체장치(17)를 통해 자동으로 현재 동작중인지 않은 주처리장치가 주처리장치로 동작하도록 절체된다.

이때, 도 3 및 4에 나타낸 바와 같이 DI(Digital In)모듈(11), DO(Digital Out)모듈(22), AI(Analog In)모듈(13) 및 Power 모듈(주전원장치)(15)은 하나씩만 구성되어 있고, 예를 들어 상위 호스트인 통합사령실의 주회선(51)과 통신하도록 구성된 주(main) 모뎀인 제1모뎀(19a)과 통합사령실의 예비회선(52)과 통신하도록 구성된 예비 모뎀인 제2모뎀(19b) 및 소규모 제어소(40)와 통신하는 제3모뎀(19c) 역시 각각 하나씩 구성됨을 알 수 있다. 한편, 시리얼 통신 처리부(18)는 원격전송유닛과 소규모 제어소(40), 통합사령실의 예비회선(52) 및 통합사령실의 주회선(51)과 제1모뎀(19a), 제2모뎀(19b) 및 제3모뎀(19c) 중 하나 이상을 통해 수행되는 통신을 처리한다.

그러나 이러한 도 3 및 도 4에 나타낸 종래 이중화 구성은 단지 CPU에 의한 리던던시 기능만을 제공하고 있을 뿐이다.

도 5는 종래 기술의 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

종래 기술의 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행은 도 5에 나타낸 바와 같이 제1계 시스템(61)과 제2계 시스템(62)으로 원격전송유닛을 구성한 경우 통신을 이용하여 상대를 감시하는 것으로 하나의 시스템에서 통신 장애가 발생하는 경우 계절체를 수행하는데 이러한 경우에는 계절체 수행에 따른 일정시간이 소요된다는 문제가 있었다.

도 6은 종래 기술의 또 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행을 설명하기 위한 블록 구성도이다.

종래 기술의 또 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행은 도 6에 나타낸 바와 같이 제1계 시스템(61)과 제2계 시스템(62)으로 원격전송유닛을 구성한 경우 별도의 스위치 오버를 위한 별도의 카드인 스위치 오버 카드(70)를 구성해야 하므로 기구적으로 1개의 슬롯을 차지하는 문제와 스위치 오버 카드(70)가 싱글(Single)로 구성된다는 문제가 있었다.

도 7은 종래 기술 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에 나타낸 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙을 설명하기 위한 도면,

종래 기술 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성은 도 7에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 바와 같은 원격전송장치의 쉘프(SHELF)에 구성된 다수의 슬롯에 DI(Digital In)모듈(11a)(11b), DO(Digital Out)모듈(12a)(12b), AI(Analog In)모듈(13a)(13b), CPU 모듈(14a)(14b) 및 Power 모듈(주전원장치)(15a)(15b)이 하나의 쉘프에 두 개씩 구성되고, 이더넷 스위치(20)(21) 및 광 이더넷 컨버터(30)(31) 역시 두 개씩 구성함으로써 이중화를 구성하였다.

한편 이와 같은 원격전송유닛 장치의 이중화 구성을 서브랙에 적용한 도 8은 도 7에 나타낸 원격전송유닛(10)과 이더넷 스위치(20)(21), OFD(80) 및 UPS(90)등으로 구성되어 있다.

그러나 이러한 종래 기술 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성 역시도 서브랙에 이더넷 스위치(20)(21) 구성을 위한 별도의 공간이 필요한 문제가 있고, 스위치 허브와 광 이더넷 컨버터와 관련된 별도의 케이블링 작업 및 스위치 허브와 광 이더넷 컨버터에 대한 별도의 전원 모듈이 필요한 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 원격 전송 유닛을 이중화하고 통신 유닛을 원격 전송 유닛과 일체형으로 제공할 수 있는 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치는, 네트워크(Network) 및 비동기(Async) 전용 포트(Port)를 내장하고, 듀얼 코어(dual core) 구조로 통신 로드(load)를 별도처리하며, 서브랙(Sub-Rack)에 장착 가능한 카드(Card)형태로 제작된 제1CPU모듈(140a)과, 현장 설비의 상태를 입력받아 데이터를 상기 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1상태입력(DI) 모듈(110a)과, 상기 제1CPU 모듈(140a)로부터의 제어 명령을 수행하는 제1제어출력(DO) 모듈(120a)과, 상기 제1CPU 모듈(140a)에서의 제어명령에 따라 터미널로부터 입력되는 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하며, 변환된 디지털 값을 제1VME Bus(170a)를 통하여 상기 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1 아날로그 입력(AI) 모듈(130a)및 AC 220V 와 DC 24V 전원을 공급받아 원격 전송 유닛(RTU)에 필요한 전원을 공급하는 장치로 출력전원은 +5V, ±12V 인 제1파워(Power) 모듈(150a)로 구성되는 제1원격전송유닛(RTU); 상위 호스트와의 통신을 위한 전송 장치로 1 계 링(410) 또는 2 계 링(420)을 통해 상기 상위 호스트와 통신을 제공하는 제1이더넷 스위치(ETHERNET SWITCH) 통신 모듈(160a)로 구성되는 제1통신유닛(CU);으로 구성되는 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101); 상기 제1원격전송유닛(RTU)과 상기 제1통신유닛(CU)과 동일한 구성을 갖는 제2원격전송유닛(RTU)과 제2통신유닛(CU)으로 구성되는 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102);이 하나의 서브-랙에 이중화로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 특고압의 교류 가공전차선에 급전 및 선로구분을 목적으로 설치하여 사용하는 부하개폐기에 이용되는 원격전송유닛의 이중화 시 제1원격전송유닛과 제2원격전송유닛으로 이중화를 구성하므로 완벽한 이중화를 제공이 가능하다.

둘째, 하나의 제어함에 원격전송유닛을 이중화함으로써 하나의 원격전송유닛 장애를 다른 하나의 원격전송유닛으로의 절체 시 소요시간을 최소화할 수 있다.

셋째, 스위치 허브(Switch Hub)와 광 이더넷 컨버터(Optic-Ethernet Converter)를 하나의 쉘프에 슬롯 형태로 제공함으로써 스위치 허브(Switch Hub)와 광 이더넷 컨버터(Optic-Ethernet Converter)를 위한 별도의 케이블링 작업 및 전원모듈이 필요 없어 전체적인 크기를 소형화할 수 있다.

도 1은 종래 기술 일예에 따른 원격전송유닛 장치 및 통신 유닛 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 나타낸 원격전송유닛 장치의 내부 시스템 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래 기술 일예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성을 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3에 나타낸 이중화 구성을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 5는 종래 기술에 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 6은 종래 기술의 또 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치 이중화 구성에 따른 계절체 수행을 설명하기 위한 블록 구성도,
도 7은 종래 기술 다른 예에 따른 원격전송유닛 장치의 이중화 구성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7에 나타낸 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치를 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 9에 나타낸 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치의 내부 시스템 구성을 설명하기 위한 도면,
도 11은 발명에 따른 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치를 이용한 원격전송유닛 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 12는 도 9에 나타낸 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

도 9는 본 발명에 따른 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 9에 나타낸 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치의 내부 시스템 구성을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 발명에 따른 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치를 이용한 원격전송유닛 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 통신 유닛 일체형 원격 전송 유닛 장치는 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 쉘프(SHELF)에 구성된 다수의 슬롯에 상태입력(Digital In : DI)모듈(110a)(110b), 제어출력(Digital Out :DO)모듈(120a)(120b), 아날로그 계측(Analog Input : AI)모듈(130a)(130b), CPU 모듈(14a0)(140b), Power 모듈(주전원장치)(150a)(150b) 및 이더넷 스위치 통신모듈(160a)(160b)을 두개씩 구성하였다.

여기서, DI 모듈(110a)(110b)은 현장 설비로부터 상태를 입력받아 데이터를 CPU 모듈(14a0)(140b)로 전송하는 기능을 한다.

이러한 DI 모듈(110a)(110b)은 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) 하드웨어(H/W) 규격.

1) BUS Access : VME Bus Slave

2) 감시 Point 용량 : 32 Points / Module

3) 입력 신호 : Dry Contact 입력

4) Surge 및 외란방지 : Photo Coupler 절연 및 RC Low-Pass Filter

5) Debounce Time : 4 ~ 64 ms (1ms 단위로 조정)

6) 기구적 사양

- Size : 160mm(Depth) X 4HP (Width) X 6U (Height)

7) INDICATION

- RUN : 보드 동작 상태 , 황색 점멸

- FAIL : 보드 동작 이상, 적색 점멸

- LED 1~32 : Point 접점상태

(2) 기능

1) 입력 상태는 VME Bus를 이용하여 CPU로 데이터 전송한다.

2) Surge 및 외란을 방지하기 위하여 Photo Coupler 절연 및 RC Low-Pass Filter를 사용한다.

3) 전면 LED를 통해 Point의 상태 입력을 표출한다.

4) 터미널부와의 결선은 전면에 구성한다.

그리고 DO 모듈(120a)(120b)은 CPU 모듈(140a)(140b)로부터의 제어 명령을 수행하는 기능을 한다.

이러한 DO 모듈(120a)(120b)은 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) H/W 규격

1) BUS Access : VME Bus Slave

2) 제어 Point 용량 : 32 Points / Module

3) 출력 신호 : Dry Contact 입력

4) Surge 및 외란방지 : Photo Coupler 절연 및 RC Low-Pass Filter

5) 기구적 사양

- Size : 160mm(Depth) X 4HP (Width) X 6U (Height)

6) INDICATION

- RUN : 보드 동작 상태 , 황색 점멸

- FAIL : 보드 동작 이상, 적색 점멸

- LED 1~32 : Point 출력상태

(2) 기능

1) VME Bus를 이용하여 CPU의 제어 데이터를 Local Device에 Dry Contact으로 출력한다.

3) 전면 LED를 통해 Point의 상태 접점 제어상태를 표출한다.

4) 터미널부와의 결선은 전면에 구성한다.

AI 모듈(130a)(130b)는 CPU 모듈(140a)(140b)에서 내려온 제어명령으로 터미널로부터 입력되는 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하며, 그 변환된 데이터를 VME Bus를 통하여 CPU 모듈(140a)(140b)로 전송한다.

이러한 AI 모듈(130a)(130b)은 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) H/W 규격

1) 입력전류 : ± 1 mA, 4~20mA, ± 10V

2) Point 수 : 16 Point

3) 동작전원

- 전압 : +5.00 ± 0.25V DC

- 소비전류 : 최대 1A

4) 기구적 사양

- Size : 160mm(Depth) X 4HP (Width) X 6U (Height)

5) INDICATION

- RUN : 보드 동작 상태 , 황색 점멸

- FAIL : 보드 동작 이상, 적색 점멸

6) AD Converter

- 분해능력 : 16bit

- A/D Converter의 안정적인 전원공급을 위해서 DC-DC convert를 사용하여 A/D Converter에 필요한 +12V DC, -12V DC를 공급한다.

- A/D Converter는 CPU의 명령을 받아서 Conversion을 시작하고 Conversion에 필요한 Clock은 17개로서 하나의 Clock은 dummy 이다.

- A/D Converter의 출력 data는 serial로 MSB ~ LSB 순으로 2'S Complement형태로 출력되고, 출력된 데이터는 CPU의 data bus에 photo-coupler를 통하여 전달된다.

(2) 기능

1) 포인트 용량은 16 Point로 구성되어 있다.

2) 포인트의 입력 전류는 ±1mA, 4~20mA, ±10V 이다.

3) AC converter의 분해능력은 16bit이다.

4) A/D Converter의 출력 data는 serial로 MSB ~ LSB 순으로 2'S Complement형태로 출력되고, 출력된 데이터는 CPU 모듈(140a)(140b)의 data bus에 photo-coupler를 통하여 전달된다.

CPU모듈(140a)(140b)은 예를 들어 MPC860T MPU를 기반으로 할 수 있으며, Network 및 Async 전용 Port를 내장한 모듈이어야 하고, 내부에 dual core 구조로 통신 load를 별도처리 하며 최대의 data 처리 및 통신 throughout을 확보되어야 하며 보드 구조는 Sub- Rack에 장착 가능한 Card형태로 제작하는 것이 바람직하다.

이러한 CPU모듈(140a)(140b)은 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) 모듈 사양

1) MPC860 CPU (50MHZ 이상)

2) VME Bus System Bus

3) ASYNC 통신포트 9개 내장

- 운영자 Console 1 Port : 38400bps

- ASYNC 232통신 8 Port : 2400 ~ 38400bps

4) 프로그램용 Flash 메모리

- 4Mbyte 32Bits

5) 데이터용 SDRAM 메모리

- 32Mbyte 32Bits

6) 운영데이터베이스 저장공간 확보

- 32Kbyte

7) Real Time Clock 기능 내장

- 자체 Battery 내장

8) Network 포트 2개 내장

- Ethernet 10base-T

9) 하드웨어 WDT(Watch-Dog) Chip 내장

10) 물리적 규격 : 160mm(Depth) X 4HP (Width) X 6U (Height)

(2) Software 기능

1) Real time OS를 사용하고 있으며 User Interface Task, 통신 Task, Watchdog Task, Statistic Task로 구성되어야 한다

2) User Interface Task는 Console을 통해 통신 상태 및 Local bus Memory dump등을 수행 할 수 있다.

3) 통신 Task는 통신 이상이 Port 자동절체 수행 및 Port 이상 상태를 통신을 통해 상위 시스템에 전달 할 수 있다.

4) Watchdog Task는 User Interface/통신/Statistic Task들의 동작을 감시하여 Hardware적인 Watchdog 기능을 보완하여 준다.

5) Statistic Task는 통신 실패 및 Data 오류 등의 정보를 계산 User Interface를 통해 제공해 준다.

6) 상태입력(Digital Input)

- 1ms 주기로 DI 포인트의 상태값을 Scan하고, 1msec 단위의 감시 시간 조절이 가능하도록 한다.

- Event 확인을 위해 Event 이력을 저장하고, Event 이력은 128개를 저장하고 구조는 Ring Buffer 구조로하여 Roll over방식으로 기록 한다.

- COS, SOE, 적산, BCD Point Configuration을 지원한다.

- 변화된 상태가 있으면 Event와 Noise를 구분하기 위해 Chattering현상을 제거하는 Routine을 수행한다. 단, De-bounce Time은 4 ~ 64ms로 User Configuration이 가능하도록 한다.

7) 제어 출력 (Digital Output)

- 100ms(0~500ms) 단위의 ON 시간 조절이 가능하다.

- 동작상태 확인을 위해 제어 이력을 저장한다.

- 제어이력은 128개를 가지고 있으며 Ring Buffer 구조로 128개 이상의 제어 이력은 roll over 방식으로 기록한다.

- 제어이력은 년: 월: 시: 분: 초:Point:T/C의 Format으로 유지보수 Console을 통해 확인할 수 있다.

- 제어는 software 및 hardware 적인 Interlock을 가지고 한 순간에 한 Point만 동작한다.

- Hardware적인 Feedback을 오동작발생시 CPU에 Message를 전달한다.

8) 아날로그 계측 (Analog Input)

- 5ms 단위의 고속으로 입력 Data를 sampling 한다.

- Reference Point를 이용하여 AD Conversion의 이상 유무를 확인한다.

- Console Port를 통해 현재 입력 값 및 Task의 동작 상태를 제공한다.

- 아날로그의 분해 능력은 16bit이다

- A/D Converter의 안정적인 전원공급과 아날로그/디지털의 전원 분리를 위해서 DC-DC convert를 사용하여 A/D Converter에 필요한 +12V DC, -12V DC를 공급한다.

9) 상위 통신 (Host Interface)

- 통신 프로토콜은 사용자의 설정에 따라서 DNP3.0을 사용할 수 있다.

- 통신 속도는 설정에 따라 변경할 수 있으며, 지원되는 속도는 1200 ~ 9600bps를 지원한다.

- 상위 host(예로써 통합사령실(200) 및 소규모장치(300))는 이중화로 구성되며, 통신할 수 있는 Host의 개수는 3개로 할 수 있다.

- 제어 명령은 프로토콜에 따라 제어되며, 대부분 이중적인 명령 구조에 따라 Select/ Operation 명령을 수행한다.

한편 Rack Power 모듈(150a)(150b)은 AC 220V 와 DC 24V 전원을 공급받아 RTU에 필요한 전원을 공급하는 장치로 출력전원은 +5V, ±12V 이다.

그리고 ETHERNET SWITCH 통신 모듈(160a)(160b)은 상위 Host(예로써 통합사령실(200) 및 소규모장치(300))와의 통신을 위한 전송 장치로 상위 Host(예로써 통합사령실(200) 및 소규모장치(300)) 통신 적합조건을 만족하여야 하며, 1 계링(410) 또는 2 계링(420)을 통해 통신한다.

ETHERNET SWITCH 통신 모듈(160a)(160b)은 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다.

(1) 기능

1) RTU와 상위 Host 데이터 연계의 매개체로 사용한다.

2) 통신 속도는 100Mbps의 광통신으로 사용 할 수 있다.

3) 통신 연결은 전면에 있는 2개의 광포트에 연결하는 구조로 되어있다.

(2) 일반사양

1) 통신속도 : 100Mbps

2) 통신규약

- FDDI PMD standard

- FDDI LCF-PMD standard

- 10 BaseTX version of IEEE 802.3

- 100 BaseFX version of IEEE 802.3u

3) Port

- LAN Port : 4Port 이상 제공

- FX Port : 2Port 제공

4) 기구적 사양

- Size : 160mm(Depth) X 4HP (Width) X 6U (Height)

이를 도 11을 참조하면 통신유닛 일체형 원격전송유닛은 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(1계RTU)(101)와 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(2계 RTU)(102)로 구성되는 이중화 구조를 가지고 있다.

이 시스템은 On-Line계(1계 RTU(101)또는 2계 RTU(102))가 정상 동작시 Standby계(2계 RTU(102) 또는 1계 RTU(101))가 상시 대기하는 완전한 이중계 시스템으로 자기 진단에 의해서 On-Line 이상 시 즉시 Standby계로 절체되는 자동 절체 기능을 갖는다. 물론 수동 스위치의 조작에 의한 1계 RTU(101)와 2계 RTU(102)간 수동 절체 기능을 제공할 수 있다.

다시 말하면 이러한 시스템 이중화 절체 기능을 위하여 자기 진단 및 상대 On-Line System을 감시하여 스스로 절체하는 자동 절체 기능과, 별도의 TURN OVER 스위치(도시하지 않음)의 조작에 의해 1계 RTU(101) 또는 2계 RTU(102)로 절체하는 수동절체 기능이 있다.

도면에서와 같이 CPU 모듈 역시 2개의 CPU 모듈(140a)(140b)이 1계 RTU(101)및 2계 RTU(102)에 각각 따로 설치되어 동일한 내부 Processing을 수행하며, 상대계에 대한 감시기능을 수행하여 계절체를 수행한다.

또한 DI 모듈 역시 2개의 DI 모듈(110a)(110b)이 1계 RTU(101)및 2계 RTU(102)에 각각 따로 설치되어 현장으로부터의 입력이 On-Line 및 Standby계 모두 받아들여 내부 Processing에 사용되어 진다.

그리고 DO 모듈 역시 2개의 DO 모듈(120a)(120b)이 1계 RTU(101)및 2계 RTU(102)에 각각 따로 설치되어 동시에 동일한 출력을 생성시키나, 실제 유효한 현장 제어 출력은 On-Line 쪽의 출력이 되며, Standby 쪽의 출력은 대기상태를 유지한다.

AI 모듈 역시 2개의 AI 모듈(130a)(130b)이 1계 RTU(101)및 2계 RTU(102)에각각 따로 설치되어 현장으로부터의 Analog 입력은 On-Line 및 Standby계 모두 받아들여 내부 Processing에 사용되어 진다.

POWER 모듈 역시 도 9에서와 같이 2개의 Power 모듈(150a)(150b)이 1계 RTU(101)및 2계 RTU(102)에 각각 따로 설치되어 1계 Power는 1계 RTU(101)에, 2계 Power는 2계 RTU(102)에 전원을 공급한다.

도 12는 도 9에 나타낸 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙은 도 9에 나타낸 원격전송유닛(100)과 OFD(180) 및 UPS(190)등으로 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙은 종래 기술에 따른 원격전송유닛 장치를 구비한 서브랙을 나타낸 도 8에 비해 이더넷 스위치(20)(21) 구성이 서브랙에서 쉘프로 옮겨감에 따라 그 크기가 소형화된 것을 알 수 있다.

이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110a, 110b : DI(Digital In)모듈 120a, 120b : DO(Digital Out)모듈,
130a, 130b : AI(Analog In)모듈 140a, 140b : CPU 모듈
150a, 150b : Power 모듈 160a, 160b : 이더넷 스위치 통신모듈
170a, 170b : VME Bus 180 : OFD
190 : UPS 200 : 통합사령실
300 :소규모장치 410, 420 : 제1계링, 제2계링

Claims

네트워크(Network) 및 비동기(Async) 전용 포트(Port)를 내장하고, 듀얼 코어(dual core) 구조로 통신 로드(load)를 별도처리하며, 서브랙(Sub-Rack)에 장착 가능한 카드(Card)형태로 제작된 제1CPU모듈(140a)과, 현장 설비의 상태를 입력받아 데이터를 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1상태입력(DI) 모듈(110a)과, 제1CPU 모듈(140a)로부터의 제어 명령을 수행하는 제1제어출력(DO) 모듈(120a)과, 제1CPU 모듈(140a)에서의 제어명령에 따라 터미널로부터 입력되는 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하며, 변환된 디지털 값을 제1VME Bus(170a)를 통하여 제1CPU 모듈(140a)로 전송하는 제1 아날로그 입력(AI) 모듈(130a)및 AC 220V 와 DC 24V 전원을 공급받아 원격 전송 유닛(RTU)에 필요한 전원을 공급하는 장치로 출력전원은 +5V, ±12V 인 제1파워(Power) 모듈(150a)로 구성되는 제1원격전송유닛(RTU);
상위 호스트와의 통신을 위한 전송 장치로 1 계 링(410) 또는 2 계 링(420)을 통해 상위 호스트와 통신을 제공하는 제1이더넷 스위치(ETHERNET SWITCH) 통신 모듈(160a)로 구성되는 제1통신유닛(CU);으로 구성되는 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101);
제1원격전송유닛(RTU)과 제1통신유닛(CU)과 동일한 구성을 갖는 제2원격전송유닛(RTU)과 제2통신유닛(CU)으로 구성되는 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102);이 하나의 서브-랙에 이중화로 구성된 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
제1, 제2상태입력(DI) 모듈(110a)(110b)은,
BUS Access는 VME Bus Slave이고, 감시 Point 용량은 32 Points / Module이며, 입력 신호는 Dry Contact 입력이고, Surge 및 외란방지를 위한 Photo Coupler 절연 및 RC 로패스필터(Low-Pass Filter)가 구성되며, Debounce Time은 1ms 단위로 조정이 가능한 4 ~ 64 ms로 구성되어,
제1, 제2상태입력(DI) 모듈(110a)(110b) 중 온라인상태의 모듈이 제1, 제2VME Bus(170a)(170b) 중 하나를 이용하여 제1, 제2CPU 모듈(140a)(140b) 중 온라인 상태의 CPU모듈로 데이터 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
제1, 제2제어출력(DO) 모듈(120a)(120b)은,
BUS Access는 VME Bus Slave이고, 감시 Point 용량은 32 Points / Module이며, 입력 신호는 Dry Contact 입력이고, Surge 및 외란방지를 위한 Photo Coupler 절연 및 RC 로패스필터(Low-Pass Filter)가 구성되며, Debounce Time은 1ms 단위로 조정이 가능한4 ~ 64 ms로 구성되어,
제1, 제2상태입력(DI) 모듈(110a)(110b) 중 온라인상태의 모듈이 제1, 제2VME Bus(170a)(170b) 중 하나를 이용하여 제1, 제2CPU 모듈(140a)(140b) 중 온라인 상태의 CPU모듈의 제어 데이터를 Local Device에 Dry Contact으로 출력하는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
제1,제2 아날로그 입력(AI) 모듈(130a)(130b)은,
입력전류는 ± 1 mA, 4~20mA, ± 10V이고, Point 수는 16 Point이며, 동작전원은 +5.00 ± 0.25V DC이고, 소비전류는 최대 1A로 구성되며, 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하기 위한 A/D 컨버터가 구성되되, A/D컨버터는 분해능력 16bit 이고, A/D컨버터의 안정적인 전원공급을 위해서 DC-DC 컨버터로부터 +12V DC, -12V DC를 공급받으며, 제1, 제2CPU 모듈(140a)(140b) 중 온라인상태의 CPU 모듈의 명령을 받아서 Conversion을 시작하고 Conversion에 필요한 Clock은 하나의 dummy를 포함하는 17개이며, A/D 컨버터의 출력 data는 serial로 MSB ~ LSB 순으로 2'S Complement형태로 제1, 제2CPU 모듈(140a)(140b) 중 온라인상태의 CPU 모듈의 데이터버스에 포토 커플러를 통해 출력되도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)은,
MPC860 CPU(50MHZ 이상)와, VME Bus System Bus와, ASYNC 통신포트 9개와, 38400bps의 운영자 Console 1 Port와, 2400 ~ 38400bps ASYNC 232통신 8 Port와, 프로그램용 4Mbyte 32Bits Flash 메모리와, 데이터용 32Mbyte 32Bits SDRAM 메모리와, 32Kbyte 운영데이터베이스 저장공간과, 자체 Battery 내장한 Real Time Clock과, Ethernet 10base-T Network 포트 2개와, WDT(Watch-Dog) Chip은 내장한 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제5항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)은
Real time OS를 사용하여 User Interface Task, 통신 Task, Watchdog Task, Statistic Task로 구성되며, User Interface Task는 Console을 통해 통신 상태 및 Local bus Memory dump등을 수행하되,
통신 Task는 통신 이상이 Port 자동절체 수행 및 Port 이상 상태를 통신을 통해 상위 시스템에 전달하고,
Watchdog Task는 User Interface/통신/Statistic Task들의 동작을 감시하여 Hardware적인 Watchdog 기능을 보완하며,
Statistic Task는 통신 실패 및 Data 오류 등의 정보를 계산 User Interface를 통해 제공하는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제5항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)은,
1ms 주기로 DI(Digital Input) 포인트의 상태값을 Scan하고, 1msec 단위의 감시 시간 조절이 가능하도록 하고, Event 확인을 위해 Event 이력을 저장하고, Event 이력은 128개를 저장하고 구조는 Ring Buffer 구조로 하여 Roll over방식으로 기록하며, COS, SOE, 적산, BCD Point Configuration을 지원하고, 변화된 상태가 있으면 Event와 Noise를 구분하기 위해 Chattering현상을 제거하는 Routine을 수행하되, De-bounce Time은 4 ~ 64ms로 User Configuration이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제5항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)의 제어 출력 (Digital Output)은,
100ms(0~500ms) 단위의 ON 시간 조절이 가능하고, 동작상태 확인을 위해 제어 이력을 저장하며, 제어이력은 128개를 가지고 있고, Ring Buffer 구조로 128개 이상의 제어 이력은 roll over 방식으로 기록하며, 제어이력은 년: 월: 시: 분: 초:Point:T/C의 Format으로 유지보수 Console을 통해 확인할 수 있도록 하고, 제어는 software 및 hardware 적인 Interlock을 가지고 한 순간에 한 Point만 동작하도록 하며, Hardware적인 Feedback을 오동작발생시 CPU에 Message를 전달하도록 구성된 것을 특징으로 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제5항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)의 아날로그 계측 (Analog Input)은,
5ms 단위의 고속으로 입력 Data를 sampling 하고, Reference Point를 이용하여 AD Conversion의 이상 유무를 확인하며, Console Port를 통해 현재 입력 값 및 Task의 동작 상태를 제공하고, 아날로그의 분해 능력은 16bit이며, A/D Converter의 안정적인 전원공급과 안날로그/디지털의 전원 분리를 위해서 DC-DC convert를 사용하여 A/D Converter에 필요한 +12V DC, -12V DC를 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제5항에 있어서,
CPU모듈(140a)(140b)의 상위 통신(Host Interface)은,
통신 프로토콜은 DNP3.0을 사용하고, 통신 속도는 설정에 따라 변경할 수 있되 1200 ~ 9600bps를 지원하며, 상위 호스트는 이중화로 구성되며, 통신할 수 있는 호스트의 개수는 3개로 하고, 제어 명령은 프로토콜에 따라 제어되며, 대부분 이중적인 명령 구조에 따라 Select/ Operation 명령을 수행하는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
이더넷 스위치(ETHERNET SWITCH) 통신 모듈(160a)(160b)은
제1, 제2원격전송유닛(RTU)과 상위 호스트(Host) 데이터 연계의 매개체로 통신 속도는 100Mbps의 광통신으로 사용하고, 통신 연결은 2개의 광포트에 연결하는 구조로 구성하되, 통신규약은 FDDI PMD standard, FDDI LCF-PMD standard, 10 BaseTX version of IEEE 802.3, 100 BaseFX version of IEEE 802.3u을 지원하고, LAN Port 는 4Port, FX Port는 2Port 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
제1, 제2원격전송유닛(RTU)은,
제1원격전송유닛(RTU)과 제2원격전송유닛(RTU) 둘 중 하나의 원격전송유닛이 정상 동작(On-Line) 시 다른 하나의 원격전송유닛은 대기(Standby)하는 이중계 시스템으로 자기 진단에 의해서 정상 동작(On-Line)인 원격전송유닛 이상 시 상시 대기 중인 원격전송유닛을 절체되는 자동 절체 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치는
제1, 제2원격전송유닛(RTU)의 수동절체를 위한 TURN OVER 스위치가 더 구성됨을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.
제1항에 있어서,
제1, 제2 CPU 모듈(140a)(140b)은 동일한 내부 Processing을 수행하며, 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102)에 대한 감시기능을 수행하여 계절체를 수행하고,
DI 모듈(110a)(110b)은 각각 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102)에 따로 설치되어 현장으로부터의 입력이 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102) 중 온라인(On-Line) 및 대기(Standby) 상태의 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102) 모두 받아들여 내부 Processing에 사용되며,
DO 모듈(120a)(120b)은 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102)에 동시에 동일한 출력을 생성시키나, 실제 유효한 현장 제어 출력은 제1통신유닛 일체형 원격전송유닛(101)과 제2통신유닛 일체형 원격전송유닛(102) 중 온라인(On-Line) 상태의 통신유닛 일체형 원격전송유닛으로 출력되고, 대기(Standby) 상태의 통신유닛 일체형 원격전송유닛 대기상태를 유지하고,
AI 모듈(130a)(130b)은 온라인(On-Line) 상태의 통신유닛 일체형 원격전송유닛과 대기(Standby) 상태의 통신유닛 일체형 원격전송유닛 모두 받아들여 내부 Processing에 사용되는 것을 특징으로 하는 통신유닛 일체형 원격전송유닛 장치.