KR101504903B1 - 산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성에 있어 슬레이브 구성 표준화에 관한 것으로, 특정 슬레이브들을 소프트웨어적으로 가상화 시켜서 유동적인 제어 시스템 구현을 쉽게 지원함은 물론 분산 제어의 용이함을 제공하는 분산형 가상 슬레이브에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 분산 네트워크 시스템은 제어 데이터를 이용하여 외부기기를 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러에 접속되고, 통신 기능을 구비한 마스터 유닛과 상기 통신 기능을 이용하여 상기 마스터 유닛과 네트워크를 형성하고, 상기 마스터 유닛의 제어에 따라 상기 제어 데이터를 서로 송수신하는 복수의 슬레이브를 포함하되, 상기 복수의 슬레이브 중 적어도 일부인 제 1 슬레이브는, 하드웨어적으로 존재하지 않고 상기 네트워크 상에 소프트웨어적으로 구현된 가상의 슬레이브일 수 있다.

Description

산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브 {VIRTUAL SLAVE FOR INDUSTRIAL DISTRIBUTED NETWORK}

본 발명은 산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성에 있어 슬레이브 구성 표준화에 관한 것으로, 특정 슬레이브들을 소프트웨어적으로 가상화 시켜서 유동적인 제어 시스템 구현을 쉽게 지원함은 물론 분산 제어의 용이함을 제공하는 분산형 가상 슬레이브에 관한 것이다.

최근, 산업 현장의 장비들은 높은 생산성과 신뢰성을 요구하고 있으며, 이러한 높은 생산성과 신뢰성은 제어 플랫폼의 제어기 성능과 밀접한 관련이 있다. 즉, 산업용 로봇, 서비스 로봇, CNC 공작 기계, 반도체 장비들의 고속, 고정도 모션 제어를 위해서는 제어 플랫폼의 높은 제어기 성능이 요구된다.

기존의 전용 제어기는 제어 플랫폼에 따라 집중형 및 분산형으로 분류 할 수 있다.

여기서 집중형 제어기는 상위 제어기를 산업용 PC의 PCI slot에 직접 인스톨 하고 모터 및 전용 드라이브를 구성하게 되며 상위 제어기에서 제어 루프와 모션 제어 알고리즘들이 수행되는 구성을 갖는다.

도 1은 전술한 집중형 제어플랫폼의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 상위 제어기가 산업용 PC의 PCI slot에 직접 인스톨되어 모터 및 전용 드라이브를 구성하고 있다.

또한, 도 1에 도시된 것과 같이, 집중형 제어플랫폼에 적용되는 제어기는 상위 제어기에서 제어 루프와 모션 제어 알고리즘들이 수행되므로, 일반적으로 상위 제어기가 하위 제어기와 연결되며 하위 제어기에서 구동시키고자 하는 모터를 비롯한 각종센서, 엑츄에이터가 모두 연결된 구조를 갖는다.

또한, 분산형 제어기는 상위 제어기가 복수의 하위 제어기와 다양한 네트워크 기술이 접목되어 연결되고, 복수의 하위 제어기에서 제어루프와 모션 제어 알고리즘을 담당하여 일대일로 모터 및 다른기기와 연결되는 구성을 갖는다.

한편, 도 2는 분산형 제어플랫폼 구조의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 분산형 제어플랫폼 구조에서 분산형 제어기는 상위 제어기가 복수의 하위 제어기와 다양한 네트워크 기술이 접목되어 연결된다.

또한, 도 2에 개시된 것과 같이, 복수의 하위 제어기에서 제어루프와 모션 제어 알고리즘을 담당하여 일대일로 모터 및 다른 기기와 연결된다.

즉, 집중형 제어기는 제조 및 검사 자동화 설비 내에 설치되어 있는 모터 및 각종 센서 등의 장치들을 다량의 케이블(1:1 배선)로 연결하는 반면에 분산형 제어기는 1:N형 배선으로 제어기기들을 통합하는 제어방식을 이용한다.

분산형 네트워크 기반에서 슬레이브(Slave)가 이용될 수 있고, 일반적으로 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성은 실제 물리적인 표준 슬레이브 장치들로 구성된다.

이와 같은 물리적 장치가 존재해야 하는 분산형 네트워크 기반읜 제약 조건은 구성 표준화와 같은 작업을 함에 있어 물리적 장치가 반드시 있어야 하는 제약 조건을 유발시키고, 슬레이브 구성 관리에 있어서도 어려움을 유발시키는 문제점이 존재하므로, 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 특허청 등록번호 제10-0839593호

본 발명은 상기한 바와 같은 일반적인 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브를 사용자에게 제공하기 위한 것이다.

구체적으로 본 발명의 목적은 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성에 있어 슬레이브 구성 표준화에 관한 것으로, 특정 슬레이브들을 소프트웨어적으로 가상화 시켜서 유동적인 제어 시스템을 구현하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 분산 네트워크 시스템은 제어 데이터를 이용하여 외부기기를 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러에 접속되고, 통신 기능을 구비한 마스터 유닛과 상기 통신 기능을 이용하여 상기 마스터 유닛과 네트워크를 형성하고, 상기 마스터 유닛의 제어에 따라 상기 제어 데이터를 서로 송수신하는 복수의 슬레이브를 포함하되, 상기 복수의 슬레이브 중 적어도 일부인 제 1 슬레이브는, 하드웨어적으로 존재하지 않고 상기 네트워크 상에 소프트웨어적으로 구현된 가상의 슬레이브일 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬레이브는, 분산형 네트워크 표준 서보(Servo) 슬레이브, 분산형 네트워크 표준 I/O(input/output) 슬레이브 및 분산형 네트워크 표준 인버터(Inverter) 슬레이브를 포함할 수 있다.

또한, 상기 네트워크는 Profibus DP, CAN Open, CC Link, DeviceNet, EtherCAT, Ethernet I/P, MECHATROLINK, RTEX 및 SSCNET 중 적어도 하나를 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬레이브는, 상기 외부기기 또는 상기 복수의 슬레이브 자신에 관한 물리량을 계측하여 계측치를 얻는 계측 수단, 상기 계측치를 기준치와 비교 판단하여 판단 결과 정보를 얻는 판단 수단과 상기 판단 결과 정보를 상기 네트워크를 통하여 상기 마스터 유닛에 대해 출력하는 출력 수단을 더 포함하고, 상기 계측 수단에 의한 계측 처리 및 상기 판단 수단에 의한 판단 처리는, 상기 마스터 유닛으로부터의 요구에 의하지 않고서 상기 복수의 슬레이브가 독립하여 수행할 수 있다.

또한, 상기 출력 수단은 상기 판단 결과 정보에 더하여 상기 계측 수단에서 계측한 계측치를 상기 네트워크를 통하여 상기 마스터 유닛에 대해 출력하고, 상기 슬레이브 자신에 관한 물리량은, 상기 네트워크를 통하여 복수의 슬레이브 자신에게 공급되는 네트워크 전원의 공급 전압이고, 상기 외부기기에 관한 물리량은 상기 복수의 슬레이브가 받아들여서 상기 복수의 슬레이브 경유로 상기 외부 기기에 공급되는 공급 전압 및 상기 복수의 슬레이브 중 적어도 하나의 슬레이브에 접속된 외부 기기에 대한 입력 정보 또는 출력 정보에 관한 데이터의 변경을 트리거로 하여 계시되는 동작 시간을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 슬레이부 내의 초음파 센서 모듈에 부착되어 상기 초음파 센서 모듈의 동작 상태를 확인하기 위한 파형의 생성을 막는 절연모듈, 상기 절연 모듈이 제거되면, 상기 초음파 센서 모듈의 동작 상태를 확인하기 위한 파형을 생성하는 초음파 센서 모듈과 상기 생성된 파형을 LIN 버스를 통해 상기 마스터 유닛으로 전송하고, 상기 마스터 유닛으로부터 상기 복수의 슬레이브과 관련된 고유한 LIN ID를 수신하는 LIN 트랜시버를 더 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예와 관련된 산업용 분산 네트워크 가상 슬레이브는 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성에 있어 특정 슬레이브들을 소프트웨어적으로 가상화 시켜서 유동적인 제어 시스템 구현을 쉽게 지원함은 물론 분산 제어의 용이함을 제공하는 분산형 가상 슬레이브를 제공할 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 전술한 집중형 제어플랫폼의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 2는 분산형 제어플랫폼 구조의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련된 네트워크 시스템의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명과 관련하여 네트워크 시스템의 다른 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명과 관련하여 네트워크 시스템의 또 다른 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명과 관련된 슬레이브의 내부 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명과 관련하여 슬레이브 모듈을 포함하는 LIN 시스템 구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여 다른 슬레이브 모듈을 포함하는 LIN 시스템 구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련하여 물리적 구성으로 형성된 분산형 네트워크의 일례를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명이 제안하는 가상 슬레이브를 포함하는 분산형 네트워크의 일례를 도시한 것이다.

산업용 이더넷 기반의 모션 제어 네트워크 기술은 공장자동화, 홈 네트워킹, 빌딩 자동화 등에 적용이 가능한 차세대 통신기술로서 자동화 네트워크분야에서의 그 기술적 파급효과가 매우 크다.

현재, 대표적으로 많이 사용되는 산업용 네트워크로는 RTEX(Panasonic), M-LINK(Yaskawa), EtherCAT(Beckhoff), SSCNET(Mitsubishi) 등이 있으며 이는 집중형 제어기술에 비해 약 30%이상의 비용 절감 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 최근에 현장에서 적용되고 있는 개방형 네트워크 솔루션들은 단순한 데이터 값뿐만 아니라, 상태에 관한 정보까지 제공하는 지능형 장치들로 구성되어 있다.

현재는 주어진 필드에 해결책을 빠르게 제시하기 위해서 벤더에 의해 제안되었기 때문에 다양하고 많은 네트워크 솔루션들이 존재하며 실제로 구축되는 시스템의 특성에 따라 알맞은 네트워크를 사용해야만 원하는 목적을 달성할 수 있다.

전술한 RTEX(Panasonic), M-LINK(Yaskawa), Mitsubishi(SSCNET), EtherCAT(Beckhoff) 등의 네트워크 방식들은 각 통신 방식에 따라 사용되는 서보드라이버, 서보모터가 정해져 있다.

또한, 각각의 통신 마스터 칩(Master chip)들은 하위 제어기와의 효과적인 통신을 위해서 각 통신 마스터(master)와 하나의 물리계층(PHY) 칩을 사용하여 데이터 스트림(data stream)으로 변환한 뒤 하위 제어기와의 통신에 사용된다.

도 3은 본 발명과 관련된 네트워크 시스템의 일례를 도시한 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이, PLC 유닛(1)과 통신 기능을 구비한 마스터 유닛(2)을 일체화 하는 동시에, 그 마스터 유닛(2)을 제어계 데이터를 송수하기 위한 필드 네트워크(3)에 접속 한다.

또한 이 필드 네트워크(3)에는 복수의 슬레이브(4a, 4b, 4c)가 접속된다.

그리고 각 슬레이브(4a, 4b, 4c)에는 센서 등의 입력기기(5a)나 밸브, 모터 등의 출력기기(5b)가 접속된다.

또한, 도시된 예에서는, 슬레이브(4a)는 입력기기(5a)만이 접속되어 있기 때문에 IN 슬레이브라고도 칭하여지고, 슬레이브(4b)는 출력기기(5b)만이 접속되어 있기 때문에 OUT 슬레이브라고도 칭하여지고, 슬레이브(4c)는 입력기기(5a)와 출력기기(5b)가 접속되어 있기 때문에 Mix 슬레이브라고도 칭하여지는 경우가 있다.

또한, 이하의 설명에서 특히 구별을 할 필요가 없는 경우에, 단지 슬레이브라고 칭하는 동시에 부호 「4」를 붙인다. 또한 입력 기기(5a)와 출력기기(5b)를 구별할 필요가 없는 경우에는 단지 기기라고 칭하는 동시에 부호 「5」를 붙인다.

이러한 구성의 네트워크 시스템에서는, 네트워크 전원장치(6)를 설치하고, 그 네트워크 전원장치(6)로부터 필드 네트워크(3)를 경유하여 복수의 슬레이브(4)에 대하여 전원이 공급된다.

그리고 각 슬레이브(4)에 접속된 기기(5)에 대한 전원 공급은, 상기한 네트워크 전원장치(6)로부터 슬레이브(4)에 대하여 공급되는 전원을 이용하여 슬레이브(4)를 경유하여 공급되도록 하여도 좋다.

또한, 각종 기기(5)에 대한 전원 공급원은, 상기한 네트워크 전원장치(6)에 한하는 것은 아니고, 예를 들면, 별도 마련한 입출력기기 전원장치(7)를 이용하는 것도 있다. 즉, 입출력기기 전원장치(7)의 전원 출력을 각 슬레 이브(4)에 주고, 그 슬레이브(4)를 경연유하여 기기(5)에 전원 공급한다. 또한 이 경우의 입출력기기 전원장치(7)는, 기기(5)를 위한 전원으로서, 슬레이브(4)에 대한 전원 공급은 네트워크 전원장치(6)로부터 행하여진다.

한편, 도 4는 본 발명과 관련하여 네트워크 시스템의 다른 일례를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, PLC 유닛(1)과, 통신기능을 구비한 마스터 유닛(2)을 일체화 하는 동시에, 그 마스터 유닛(2)을 필드 네트워크(3)에 접속한다.

또한, 이 필드 네트워크(3)에는 OUT 슬레이브(4b)나 IN 슬레이브(4a)가 접속된다. 이러한 기본적인 네트워크 구성은 도 3에 도시한 것과 같다.

이 예에서는, OUT 슬레이브(4b)에는 출력기기(5b)로서의 액추에이터가 접속되어 있다.

이 액추에이터(8)는, PLC 유닛(1)으로부터의 제어 명령(ON 신호)을 받은 OUT 슬레이브(4b)가 액추에이터(8)가 접속되어 있는 I/O 단자 (OUT단자)를 온으로 함으로써 이동체(8a)가 전진 이동한다.

한편, IN 슬레이브(4a)에는 입력기기(5a)로서의 센서(9)가 접속되어 있고 이 센서(9)에서 액추에이터의 동작을 감시하고 있다.

즉, 액추에이터(8) 내의 이동체(8a)가 소정 위치(도면중 점선으로 도시한 위치)까지 이동되어 오면, 그 이동체(8a)를 센서(9)가 검출하고 검출 신호를 출력하게 되어 있다.

그 검출 신호가 IN 슬레이브(4a)에 주어지기 때문에 IN 슬레이브(4a)가 PLC 유닛(1)을 향해 검출 신호를 수신한 것을(소정의 I/O 단자(IN 단자)가 온으로 되었다고: 동작 완료 통지) 출력한다.

이로 인해, PLC 유닛(1)은 액추에이터(8)가 소정량 이동한 것을 알기 때문에 OUT 슬레이브(4b)에 대하여 정지명령(원점 복귀명령)을 보낸다.

그리고 상기 처리를 실제로 행하는데는, 각 슬레이브(4a, 4b)는 마스터 유닛(2)과의 사이에서 마스터-슬레이브간 통신을 행하여 상기한 각 신호(데이터)의 송수신을 행한다. 따라서 PLC 유닛(1)은 이러한 마스터 유닛을 경유하여 각 슬레이브(4a, 4b)와 통신하게 된다.

또한, PLC 유닛(1)은 유저 프로그램에 따라 사이클릭하게 처리를 실행하고, 1회의 사이클마다 IN/OUT의 리프레시 처리가 행하여지고, 그 때에 OUT 슬레이브(4b)를 향하여 신호를 출력하거나, IN 슬레이브(4a)로부터의 신호를 수신하거나 한다.

한편, 마스터-슬레이브간 통신에서는, 상기한 PLC 유닛(1)측에서의 사이클릭 처리와는 비동기로, 자기의 타이밍(통신 사이클)으로 소정의 슬레이브와의 사이에서 통신을 행하도록 하고 있다.

그런데 액추에이터(8)의 동작시간, 즉, 이동체(8a)가 이동하고 있는 시간을 감시하고 싶다는 요구가 있다.

이것은, 예를 들면 동작시간과 기준 시간과를 비교하여, 액추에이터(8)가 정상인지 여부의 판단이나, 액추에이터의 동작 열화에 따른 수명 판단을 하는데 사용되기 때문이다.

이 경우에는 PLC 유닛(1)측에서 슬레이브(4a, 4b)로부터 취득한 ON/OFF 정보에 의거하여 시간을 계측할 필요가 있어서, 이러한 감시를 위한 프로그램을 생성하여, PLC 유닛(1)의 유저 프로그램에 조립하여 실행하게 된다. 즉, PLC 유닛(1)이 OUT 슬레이브(4b)를 향하여 동작명령(ON 신호)을 출력하였을 때로부터 타이머를 시작하고, IN 슬레이브(4a)로부터의 IN 단자의 ON 신호(동작 완료 통지)를 수신한 때에 타이머를 스톱시킨다. 이로써, 타이머의 값을 취득하면 동작시간을 알 수 있다.

이러한 방식에서는, 보수정로서의 동작시간 정보을 얻기 위해, PLC측에서 원래의 기기제어처리에 더하여 동작시간 계측처리를 행할 필요가 생긴다.

또한 이와 같은 것은, 입력기기의 동작시간의 감시인 경우에도 말할 수 있다. 즉, 예를 들면 어떤 장치의 상태를 감시하는 2개의 입력기기(센서)가 존재하는 경우에, 그 장치가 어떤 상태로 된 것을 한쪽의 센서에서 감지한 후, 다른쪽의 센서로 해당 장치가 별도의 어떤 상태로 된 것을 검지하기까지의 시간(동작시간)을 감시함으로써, 장치가 정상적으로 동작하고 있는지 여부의 판단 등을 행할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명과 관련하여 네트워크 시스템의 또 다른 일례를 도시한 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, PLC 유닛(10)과 통신기능을 구비한 마스터 유닛(11)을 일체화하는 동시에 그 마스터 유닛(11)을 필드 네트워크(리모트 회선)(12)에 접속할 수도 있다.

또한 이 PLC 유닛(10)과 마스터 유닛(11)은 버스 접속되어 있다.

또한, 이 필드 네트워크(12)에는 입력기기와 출력기기를 접속 가능한 Mix 슬레이브(13)가 접속되어 있다.

여기서 PLC 유닛(10)은 CPU 유닛이라고도 칭하여지는 것으로, I/O 리프레시, 프로그램 실행, 주변처리를 사이클릭하게 처리하고 있다.

또한, 도시는 생략하지만, PLC 유닛(10) 이외로도 필요에 응해서 각종의 유닛이 연결되어 PLC를 구성하지만, 이러한 유닛 자체는 종래 공지의 것이기 때문에 설명을 생략한다.

또한, 마스터 유닛(11)은 Mix 슬레이브(13)와의 사이에서, 매스터-슬레이브간 통신을 행하여 마스터 유닛(11)으로부터의 요구에 응해서 Mix 슬레이브(13)에 접속된 입력기기, 출력기기의 I/O 데이터의 송수신을 행한다. 그리고 PLC 유닛(10)과 마스터 유닛(11) 사이의 I/O 데이터 교환은, PLC 유닛(10)이 행하는 사이클릭한 처리에 있어서의 I/O 리프레시 처리로서, 버스를 통한 데이터 통신에 의해 행하여진다.

또한, 상기한 매스터-슬레이브간 통신은 PLC 유닛(10)의 사이클릭 처리와는 비동기로 행하여진다.

이 Mix 슬레이브(13)는 도 4에 도시한 OUT 슬레이브(4b)와 IN 슬레이브(4a)의 기능이 조립된 혼재 타입의 것으로, OUT 단자에 액추에이터(14)가 접속되고, IN 단자에는 그 액추에이터(14)의 이동체(14a)의 위치를 감시하는 센서(15)가 접속되어 있다.

도 6은 Mix 슬레이브(13)의 내부 구조의 한 예를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 필드 네트워크(12)에 접속되고 데이터의 송수신을 하는 송수신회로(13c)와, 그 송수신회로(13a)에 접속된 MPU(13b)와, 출력기기에 접속되는 출력회로(13c)와, 입력기기에 접속되는 입력회로(13d)를 구비하고 있다. 또한 외부 불휘발성 메모리(13e)나 타이머(내부시계)(13f) 등을 구비하고 있다.

그리고 송수신회로(13a)는, 필드 네트워크(12)상을 흐르는 프레임을 수신하고, 헤더부를 해석하여 자기앞의 프레임인지의 여부를 판단하고, 자기앞의 프레임만을 최종적으로 수신하여 MPU(13b)에 넘겨주는 기능과, MPU(13b)로부터 주어진 송신 프레임(예를 들면, 마스터 유닛(11)을 향한 IN 데이터를 송신하기 위한 프레임)을 필드 네트워크(12)상에 출력하는 기능을 갖고 있다.

또한, MPU(13b)는 송수신회로(13a)로부터 주어진 수신한 프레임의 데이터부 중에 저장된 정보에 따라 소정의 처리를 실행하는 것으로, 기본 기능으로서는, 데이터부 중의 OUT 데이터에 따라 출력회로(13c)에 대하여 소정의 OUT 단자를 ON/OFF하기 위한 제어 신호를 발한다.

또한, 입력회로(13d)를 통하여 입력 단자의 ON/OFF 상태를 취득하고 그 취득한 정보를 IN 데이터로서 마스터 유닛(11)에 대하여 송신하는 프레임을 생성하고 송수신회로(13a)에 넘겨주는 기능을 갖는다.

상기한 시스템에 있어서의 액추에이터(14)의 동작 제어는, PLC 유닛(10)에 실장된 유저 프로그램을 사이클릭하게 실행하고, 소정의 조건에 합치한 경우에 Mix 슬레이브(13)의 OUT 단자를 ON으로 하고자 마스터 유닛(11)에 대하여 통지하고, 마스터 유닛(11)은 통신 사이클에 따라 대응하는 Mix 슬레이브(13)를 향해 소정의 프레임(OUT 데이터)을 송신한다.

Mix 슬레이브(13)는 수신한 프레임(OUT 데이터)에 따라 액추에이터(14)에 접속되는 OUT 단자를 ON으로 한다. 이로써, 도시 생략하는 밸브가 ON(연다)으로 되어 이동체(14a)가 전진 이동한다.

한편, 종래 예에서도 설명한 바와 같이, 액추에이터(14)에 병설하여 센서(15)가 설치되어 있기 때문에 이동체(14a)가 소정 위치(본 실시의 형태에서는, 이동 완료위치)까지 이동되어 오면, 센서(15)가 ON, 즉, 센서(15)가 접속된 IN 단자가 ON으로 된다. 그와 같이 IN 단자가 ON으로 된 것은, 입력회로(13d)를 통하여 MPU(13b)가 취득할 수 있기 때문에 자기의 프레임의 송신 타이밍이 왔을 때에, IN 데이터로서 마스터 유닛(11)을 향해 송신한다.

그러면 마스터 유닛(11)은 취득한 IN 데이터를 PLC 유닛(10)에 있어서의 리프레시 처리시에 넘겨준다.

상기한 각 처리 및 이러한 처리를 실행하기 위한 각 처리부의 기능·구성은 종래의 것과 같기 때문에 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에서는 액추에이터의 동작시간을 계측하는 기능을 Mix 슬레이브(13)에 마련하였다.

즉, MPU(13b)는 자기가 보유하는 OUT 단자나 IN 단자의 상태를 인식할 수 있기 때문에, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이 소정의 OUT 단자가 ON으로 되고 나서 IN 단자가 ON으로 되기까지의 시간(t)을 타이머(내부시계)(13f)를 이용하여 계측하고, 그 계측 결과를 내부 휘발성 메모리(13b')에 저장한다.

또한 여기서는, OUT 단자, IN 단자가 ON으로 되는것과 신호가 상승하는 것은 같은 상태인 것을 나타내고 있다.

또한 Mix 슬레이브(13)는 정상적인 동작시간에 관한 정보도 보존하고 있고, 상기 계측 결과가 정상적인 동작시간 내인지의 여부를 판단하고, 액추에이터(14)의 상태를 판정하는 기능(판정 결과는 물론 내부 휘발성 메모리(13b')에 기억 유지된다)을 갖게 하고 있다. 그리고 상기한 정상동작시간은, 예를 들면 10ms와 같이 하나의 임계치로 설정되는 것이라도 좋고, 90ms 및 100ms와 같이 2개의 임계치를 이용하여 설정되는 것이라도 좋다.

이 정상동작시간을 특정하는 설정치는 외부 불휘발성 메모리(13e)에 저장되어 있고, 전원 투입시마다 내부 휘발성 메모리(13b')에 전개된다.

또한 구체적인 도시는 생략하지만, 감시 대상이 되는 OUT 단자와 IN 단자의 번호의 조합과, 상기한 설정치가 관련 되어진 테이블 구조로서 외부 불휘발성 메모리(13e)에 저장되어 있다. 그리고 이러한 정보가 내부 휘발성 메모리(13b')에 전개되지만, 그 내부 휘발성 메모리(13b')에는, 또한 실제로 계측 결과나 판정 결과도 관련시켜 저장된 테이블 구조로 되어있다.

그리고 구체적으로는 MPU(13b)의 처리부(13b")가 도 6에 도시한 플로우차트를 실행하게 되어 있다. 또한 연산 대상, 감시 대상의 동작시간(t)은, 도 5 에 도시한 바와 같이 OUT 단자 및 IN 단자의 어느것이나 OFF(Low)로부터 ON(High)으로 변화한 것, 즉, 신호의 상승끼리를 묶고, 그 OUT 신호의 상승으로부터 IN 신호의 상승까지의 시간을 동작시간(t)으로 하는 것을 전제로 하고 있다.

한편, 도 7은 본 발명과 관련하여 슬레이브 모듈을 포함하는 LIN 시스템 구성도의 일례를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, LIN 시스템은 하나의 마스터 모듈(100), 복수 개의 슬레이브 모듈들(110, 120, 130, 140) 및 이들을 연결하는 LIN 버스(101, 102, 103)로 구성된다.

이하에서는, 도 7을 참조하여 편의상 도면부호 130의 슬레이브 모듈을 기준으로 설명하지만, 다른 슬레이브 모듈들의 대응하는 부분들은 같은 구조 및 기능을 가진다는 점에 유의해야 한다.

도 7을 참조하면, 저항(136)은 슬레이브 모듈(130)에 내장되며, 4개의 저항(116, 126, 136, 146)은 LIN 통신선(102)을 통해 직렬로 연결된다.

이와 같이 LIN 통신선(102)을 통해 슬레이브 모듈들(110, 120, 130, 140)을 직렬로 연결하는 이유는 LIN ID를 부여하기 위해 저항의 일단에 걸리는 전압을 사용하기 위함이다. 즉, 4개의 저항은 직렬로 연결되어 있기 때문에, 슬레이브 모듈(110)로부터 슬레이브 모듈(140)로 갈수록 전압 강하에 의해 측정되는 전압은 작아지게 되므로, 이를 이용하면 많은 수의 슬레이브 모듈들이 연결된 경우에도 슬레이브 모듈들을 구분할 수 있다.

전압 측정부(134)는 마스터 모듈(100)로부터 LIN ID 부여 명령이 수신되면 슬레이브 모듈(130)에 내장된 저항(136)의 일단에 걸리는 전압을 측정한다.

한편, 트랜시버(135)는 전압 측정부(134)에서 측정한 전압을 마스터 모듈(100)로 전송하고, 이후 마스터 모듈(100)이 전송한 LIN ID를 수신한다.

프로세싱 모듈(133)은 LIN ID를 부여하기 위한 각부의 전반적인 동작을 제어한다.

LIN ID 저장부(132)는 마스터 모듈(100)로부터 수신한 LIN ID를 저장한다.

센서 모듈(131)은 일 실시예로 초음파 센서 모듈이며, 실시예에 따라 모터 제어 모듈 등 여러 가지로 구현될 수 있다는 점은 당업자에 당연할 것이다.

한편, 마스터 모듈(100)은 LIN 통신선(102)을 통해 수신된 슬레이브 모듈(130)의 측정 전압에 기초하여 슬레이브 모듈(130)에 고유한 LIN ID를 부여하고, 슬레이브 모듈(130)로 전송한다. 측정된 전압에 대응하는 LIN ID를 부여하는 방법의 일 실시예로, 위 4개의 슬레이브 모듈들(110, 120, 130, 140) 내의 저항 일단에서 측정된 전압을 모두 상이할 것이므로, 마스터 모듈(100)은 측정된 전압에 대응하는 LIN ID를 룩업 테이블의 형태로 미리 저장하여 둘 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명과 관련하여 다른 슬레이브 모듈을 포함하는 LIN 시스템 구성도의 일례를 도시한 것이다.

도 8에 도시된 시스템은, 도 7과 마찬가지로, LIN 시스템은 하나의 마스터 모듈(300)과 복수 개의 슬레이브 모듈들(310, 320,330, 340)로 구성된다.

이하에서는, 도 8을 참조하여 편의상 도면부호 310의 슬레이브 모듈을 기준으로 설명하지만, 다른 슬레이브 모듈들의 대응하는 부분들은 같은 구조 및 기능을 가진다는 점에 유의해야 한다.

도 8을 참조하면, 절연모듈(311)은 슬레이브 모듈(310)의 초음파 센서 모듈(312)에 부착되어 초음파 센서 모듈에서 파형이 생성되는 것을 막는다.

일반적으로 초음파 센서 모듈(332)은 일정한 주파수의 초음파 진동을 통하여 파형을 송수신한다.

따라서, 절연 모듈(311)을 부착시키면 진동이 불가능하게 되므로, 파형이 생성될 수 없다는 점을 이용한 것이다. 절연 모듈(311)은 일반적으로 주변에서 볼 수 있는 절연 테이프라도 좋다.

초음파 센서 모듈(312)은 절연 모듈(311)이 제거되면, 초음파 센서 모듈(312)의 동작 상태를 확인하기 위한 파형을 생성한다.

트랜시버(315)는 생성된 파형을 LIN 통신선(312)을 통해 마스터 모듈(300)로 전송하고, 마스터 모듈(300)로부터 슬레이브 모듈(310)에 고유한 LIN ID를 수신한다.

LIN ID 저장부(313)는 마스터 모듈(300)로부터 수신한 LIN ID를 저장한다.

프로세싱 모듈(314)은 LIN ID를 부여받기 위해 슬레이브 모듈(310)의 각 부의 동작을 제어한다.

일반적으로 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성은 실제 물리적인 표준 슬레이브 장치들로 구성된다.

도 9는 본 발명과 관련하여 물리적 구성으로 형성된 분산형 네트워크의 일례를 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 분산형 네트워크는 분산형 네트워크 마스터(1110), 제 1 분산형 네트워크 표준 Servo 슬레이브(1121), 제 2 분산형 네트워크 표준 Servo 슬레이브(1122), 분산형 네트워크 표준 I/O 슬레이브(1130) 및 분산형 네트워크 표준 Inverter 슬레이브(1140)을 포함한다.

이러한 일반적인 분산형 네트워크는 도 9와 같은 물리적 장치를 반드시 필요로 하고, 물리적 장치가 존재해야 하는 제약 조건은 구성 표준화와 같은 작업을 함에 있어 물리적 장치가 반드시 있어야 하는 제약 조건을 유발시킬 수 있다.

또한, 슬레이브 구성 관리에 있어서도 어려움이 따른다는 추가적인 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 일 실실시례에 따르면, 물리적 장치가 없는 분산형 네트워크 가상 슬레이브를 사용하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.

즉, 본 발명이 제안하는 분산형 네트워크 가상 슬레이브는 슬레이브 장치와 결선 케이블과 같은 물리적인 장치가 필요 없으며, 분산형 네트워크 마스터에서 해당 장치의 정보를 등록하고 할당하면, 가상으로 슬레이브로 처리되도록 소프트웨어적으로 구현되어 있다.

도 10은 본 발명이 제안하는 가상 슬레이브를 포함하는 분산형 네트워크의 일례를 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 도 9와 비교하여, 제 2 분산형 네트워크 표준 Servo 슬레이브(1122)가 들어가야 할 부분에 분산형 네트워크 가상 슬레이브(2000)를 삽입한 시스템을 구현한 것을 확인할 수 있다.

여기서 분산형 네트워크 가상 슬레이브(2000)는 슬레이브 구성 표준화에 관한 방법적인 부분으로, 하드웨어적인 장치가 존재하지 않고 분산형 네트워크 마스터에서 소프트웨어적으로 구현된 분산형 네트워크 가상 슬레이브를 의미한다.

또한, 분산형 네트워크 마스터(1110)가 전체 시스템을 제어하는 경우, 분산형 네트워크 가상 슬레이브(2000)는 물리적인 동작에 대한 제어 기능은 지원하지 않지만, 소프트웨어적으로 기본적인 통신 기능은 처리될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분산형 네트워크에 적용되는 통신으로는 Profibus DP, CAN Open, CC Link, DeviceNet, EtherCAT, Ethernet I/P, MECHATROLINK, RTEX, SSCNET 중에서 적어도 하나라 선택될 수 있다.

전술한 구성이 적용되는 경우, 분산형 네트워크 기반의 슬레이브 구성에 있어 특정 슬레이브들을 소프트웨어적으로 가상화 시켜서 유동적인 제어 시스템 구현을 쉽게 지원함은 물론 분산 제어의 용이함을 제공하는 분산형 가상 슬레이브를 제공할 수 있다는 효과가 보장된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.

상기와 같이 설명된 산업용 네트워크 프로토콜 통합 모듈 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (6)

1. 제어 데이터를 이용하여 외부기기를 제어하는 컨트롤러;
   상기 컨트롤러에 접속되고, 통신 기능을 구비한 마스터 유닛; 및
   상기 통신 기능을 이용하여 상기 마스터 유닛과 네트워크를 형성하고, 상기 마스터 유닛의 제어에 따라 상기 제어 데이터를 서로 송수신하는 복수의 슬레이브;를 포함하되,
   상기 복수의 슬레이브 중 적어도 일부인 제 1 슬레이브는,
   하드웨어적으로 존재하지 않고, 상기 마스터 유닛에서 상기 네트워크 상에 소프트웨어적으로 구현된 가상의 슬레이브이며,
   물리적인 기능을 지원하지 않지만 상기 마스터 유닛과 네트워크를 형성하고, 상기 마스터 유닛의 제어에 따라 상기 제어 데이터를 송수신하는 기능을 지원하는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 슬레이브는, 분산형 네트워크 표준 서보(Servo) 슬레이브, 분산형 네트워크 표준 I/O(input/output) 슬레이브 및 분산형 네트워크 표준 인버터(Inverter) 슬레이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 네트워크는 Profibus DP, CAN Open, CC Link, DeviceNet, EtherCAT, Ethernet I/P, MECHATROLINK, RTEX 및 SSCNET 중 적어도 하나를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 슬레이브는,
   상기 외부기기 또는 상기 복수의 슬레이브 자신에 관한 물리량을 계측하여 계측치를 얻는 계측 수단;
   상기 계측치를 기준치와 비교 판단하여 판단 결과 정보를 얻는 판단 수단; 및
   상기 판단 결과 정보를 상기 네트워크를 통하여 상기 마스터 유닛에 대해 출력하는 출력 수단;을 더 포함하고,
   상기 계측 수단에 의한 계측 처리 및 상기 판단 수단에 의한 판단 처리는, 상기 마스터 유닛으로부터의 요구에 의하지 않고서 상기 복수의 슬레이브가 독립하여 수행하는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 출력 수단은 상기 판단 결과 정보에 더하여 상기 계측 수단에서 계측한 계측치를 상기 네트워크를 통하여 상기 마스터 유닛에 대해 출력하고,
   상기 슬레이브 자신에 관한 물리량은, 상기 네트워크를 통하여 복수의 슬레이브 자신에게 공급되는 네트워크 전원의 공급 전압이고,
   상기 외부기기에 관한 물리량은 상기 복수의 슬레이브가 받아들여서 상기 복수의 슬레이브 경유로 상기 외부 기기에 공급되는 공급 전압 및 상기 복수의 슬레이브 중 적어도 하나의 슬레이브에 접속된 외부 기기에 대한 입력 정보 또는 출력 정보에 관한 데이터의 변경을 트리거로 하여 계시되는 동작 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 복수의 슬레이부 내의 초음파 센서 모듈에 부착되어 상기 초음파 센서 모듈의 동작 상태를 확인하기 위한 파형의 생성을 막는 절연모듈;
   상기 절연 모듈이 제거되면, 상기 초음파 센서 모듈의 동작 상태를 확인하기 위한 파형을 생성하는 초음파 센서 모듈; 및
   상기 생성된 파형을 LIN 버스를 통해 상기 마스터 유닛으로 전송하고, 상기 마스터 유닛으로부터 상기 복수의 슬레이브과 관련된 고유한 LIN ID를 수신하는 LIN 트랜시버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 네트워크 시스템.

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