KR101515603B1 - Plant network system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 IoT(Internet of Things) 기술을 활용한 플랜트 네트워크 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a plant network system utilizing the Internet of Things (IoT) technology.
플랜트 관리의 가장 큰 이슈는 사고가 발생하지 않도록 하거나 또는, 발생하더라도 최소한의 범위 내로 축소되도록 하는 것이다. 이를 위해서는 플랜트 설비 및 공정 상태를 쉽고 빠르게 담당자에게 전달하고 적절한 결정을 내릴 수 있도록 도와주어야 한다.The biggest issue of plant management is to prevent accidents from occurring or to reduce them to the minimum extent possible. To do this, you need to quickly and easily communicate the plant facilities and process status to your personnel and help you make the right decisions.
현재 안전한 플랜트 운영 관리를 위해 SCAD(Supervisory Control And Data Acquisition: 원격감시 제어 시스템), DCS(Distributed Control System: 분산 제어 시스템), PLC(Programmable Logic Controller) 등의 프로세스 자동 제어 및 계측 시스템들이 널리 보급되어 사용되고 있다.Currently, process automation control and measurement systems such as Supervisory Control and Data Acquisition (SCAD), Distributed Control System (DCS), and Programmable Logic Controller (PLC) are widely used for safe plant operation management .
그런데 종래의 프로세스 자동 제어 및 계측 시스템들은 중앙 집중 방식이며, 이러한 중앙 집중 방식은 타 시스템 및 네트워크와의 상호 호환성이 부족하고, 업체별로 특화된 솔루션이 사용되며, 운영 관리를 위해 숙련된 오퍼레이터가 필요하다. 또한 종래의 프로세스 자동 제어 및 계측 시스템들은 유선 통신 방식을 기반으로 하기 때문에 사람의 손이 닿기 힘든 곳에 적용하기 어렵고 유지보수 비용이 높다.Conventional process automatic control and measurement systems are centralized, and the centralized method lacks interoperability with other systems and networks, uses specialized solutions for each company, and requires a skilled operator for operation management . Also, since the conventional process automatic control and measurement systems are based on a wired communication method, it is difficult to apply to a place where human hands are difficult to reach and maintenance cost is high.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 IoT로 구성된 플랜트 장비와 기기를 활용하여, 플랜트 설비들에게 발생할 수 있는 다양한 안전 문제를 사전에 감시, 제어하고, 공정 효율을 높일 수 있도록 하는 플랜트 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a plant network system that can monitor and control various safety problems that may occur in plant facilities and increase process efficiency by using plant equipment and devices composed of IoT will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 일 특징에 따른 본 발명은 플랜트 네트워크 시스템을 제공한다. 이 플랜트 네트워크 시스템은 고유의 IP 주소를 가지며, 플랜트 시설물에 설치되어 상기 플랜트 시설물의 상태를 파악하고 파악한 정보를 IP 주소를 기반으로 근거리 무선통신을 통해 전송하는 복수의 필드 노드, 고유의 IP 주소를 가지며, 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보를 수신하여 전달하는 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이, 고유의 IP 주소를 가지며, IP 주소를 기반으로 백본망에 연결되어 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 정보를 백본망에 부합하는 데이터로 변환하여 상기 백본망을 통해 전송하는 적어도 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이, 그리고 상기 백본망에 연결되어 있으며, 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이 또는 상기 적어도 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이로부터 정보를 수신하고 수신한 정보를 처리, 저장, 분석하는 플랜트 서버를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plant network system. The plant network system has a unique IP address, a plurality of field nodes installed in the plant facility to grasp the state of the plant facility and transmit information obtained through the short-range wireless communication based on the IP address, a unique IP address At least one field network gateway for receiving and transmitting information transmitted from the plurality of field nodes, having a unique IP address, connected to a backbone network based on an IP address, and received from the at least one field network gateway At least one backhaul network gateway connected to the backbone network, the at least one backbone network gateway transmitting data from the at least one field network gateway or the at least one backhaul network gateway to the at least one backhaul network gateway, Receiving information Processing the received information, a storage, analysis plant servers.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 특징에 따른 본 발명은 플랜트 네트워크 시스템을 제공한다. 이 플랜트 네트워크 시스템은 고유의 IP 주소를 가지며, 플랜트 시설물에 설치되어 상기 플랜트 시설물의 상태를 파악하고 파악한 정보를 IP 주소를 기반으로 근거리 무선통신을 통해 전송하는 복수의 필드 노드, 고유의 IP 주소를 가지며, IP 주소를 기반으로 백본망에 연결되어 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보를 수신하고 수신한 정보를 백본망에 부합하는 데이터로 변환하여 상기 백본망을 통해 전송하는 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이, 그리고 상기 백본망에 연결되어 있으며, 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이로부터 정보를 수신하고 수신한 정보를 처리, 저장, 분석하는 플랜트 서버를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plant network system. The plant network system has a unique IP address, a plurality of field nodes installed in the plant facility to grasp the state of the plant facility and transmit information obtained through the short-range wireless communication based on the IP address, a unique IP address At least one field network gateway connected to a backbone network based on an IP address, for receiving information transmitted from the plurality of field nodes, converting the received information into data corresponding to the backbone network, and transmitting the data through the backbone network, And a plant server connected to the backbone network and receiving information from the at least one field network gateway and processing, storing, and analyzing the received information.
상기에서 플랜트 시설물의 상태는 온도, 습도, 유량, 압력, 밸브 포지션, 전도율, 휨 정도, 유해 가스 감지, 기울어짐 정도, 부식 정도 등이다.In the above, the state of the plant facility is temperature, humidity, flow rate, pressure, valve position, conductivity, bending degree, noxious gas detection, tilt degree,
상기에서 복수의 필드 노드와 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 필드 네트워크를 형성하되, 상기 복수의 필드 노드는 메쉬(mesh)형 토폴로지 또는 스타(star)형 토폴로지 형태의 네트워크를 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 상기 복수의 필드 노드에 의해 형성된 하나의 네트워크를 관리한다.Wherein the plurality of field nodes and the at least one field network gateway form a field network, wherein the plurality of field nodes form at least one network in the form of a mesh topology or a star topology, The one field network gateway manages one network formed by the plurality of field nodes.
상기 복수의 필드 노드는 스택으로서 ISA100.11a, Wireless HART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus 등 중 하나의 산업용 프로토콜을 사용한다.The plurality of field nodes use one of industrial protocols such as ISA100.11a, Wireless HART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus, etc. as a stack.
상기 복수의 필드 노드 중 하나는 박스 컬버트(box curvert)에 설치되고, 상기 박스 컬버트의 수온, 수위에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하고, 다른 하나의 필드 노드는 밸브 드레인 포트에 설치되고, 상기 밸브 드레인 포트의 가스 유출 여부에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하며, 또 다른 하나의 필드 노드는 매설 배관에 설치되고, 상기 매설 배관의 부식 여부 및 부식 정도에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하고, 또 다른 필드 노드는 배관랙에 설치에 설치되어 진동, 경사, 부재 변형, 풍향풍속 중 적어도 하나를 측정하고 측정한 결과 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송한다.Wherein one of the plurality of field nodes is installed in a box curvert and transmits information on the temperature and the water level of the box culvert to the field network gateway together with its own IP address, Is connected to the valve drain port, and transmits information on whether or not the valve drain port is out of gas to the field network gateway together with its IP address, and the other field node is installed in the buried pipe, To the field network gateway with its own IP address, and another field node is installed in the piping rack to measure at least one of vibration, inclination, member deformation, and wind direction velocity And transmits the measured result information to the field network gateway together with its own IP address.
상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 상기 복수의 필드 노드로부터 수신되는 정보 중 우선 순위를 기준으로 우선 순위가 높은 정보가 우선하여 전송하는 기능을 가지며, 이때 상기 우선 순위에 대한 정보는 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보의 패킷 내 데이터 필드에 기록된다.Wherein the at least one field network gateway has a function of preferentially transmitting higher priority information based on a priority among information received from the plurality of field nodes, Lt; RTI ID = 0.0 > information < / RTI >
본 발명의 실시 예에 따르면, 단순 플랜트 자동화 제어 시스템이 아닌, 실시간 모니터링 데이터를 통한 플랜트 최적화, 사고 예측 서비스 등이 가능하고, 플랜트 내의 모든 디바이스, 시스템 및 어플리케이션을 인터넷과 연동시킴으로써 언제 어디서나 필요한 정보를 즉시 확인할 수 있게 한다.According to the embodiment of the present invention, not only a simple plant automation control system but also a plant optimization and an accident prediction service through real-time monitoring data can be performed, and all the devices, systems and applications in the plant can be linked with the Internet, Make it instantly visible.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 필드 네트워크 게이트웨이의 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백홀 네트워크 게이트웨이의 블록 구성도이다.1 is a configuration diagram of a plant network system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a plant network system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a plant network system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a field network gateway according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a backhaul network gateway according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템에 대하여 상세히 설명한다.Now, a plant network system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템은 복수의 필드 노드(FD: Field Node)(100), 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(FNG: Field Network Gateway)(200), 적어도 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이(BNG: Backhaul Network Gateway)(300)와, 플랜트 서버(400)를 포함한다.1 is a configuration diagram of a plant network system according to a first embodiment of the present invention. 1, the plant network system according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of field nodes (FD) 100, at least one field network gateway (FNG) 200, At least one backhaul network gateway (BNG) 300, and a
복수의 필드 노드(100) 각각은 다양한 종류의 플랜트 장비, 플랜트 기기, 인프라 설비(예; 파이프 랙 등)에 부착되어 온도, 습도, 유량, 압력, 밸브 포지션, 전도율 등의 상태를 파악하고, 파악한 정보를 근거리 무선통신을 통해 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다. 이하에서는 다양한 종류의 플랜트 장비, 플랜트 기기, 인프라 설비 등을 통칭하여 플랜트 시설물이라 한다.Each of the plurality of
이때 필드 노드(100)가 설치되는 지역 즉, 플랜트 지역은 근거리 무선 통신 범위를 초과하기 때문에, 복수의 필드 노드(100)는 메쉬형 토폴로지 또는 스타형 토폴로지 형태 등으로 네트워크를 형성한다. 만약 플랜트 시설물에 기존에 형성된 네트워크 즉, 레거시 네트워크(legacy network)가 존재하는 경우에 레거시 네트워크를 구성하는 필드 노드(즉, 레거시 필드 노드)(100)는 복수의 필드 노드(100)에 포함된다. At this time, the area where the
이와 같이 복수의 필드 노드(100)에 의해 형성된 적어도 하나의 메쉬형 토폴로지 또는 스타형 포톨로지 형태의 네트워크 또는/및 레거시 네트워크를 포함하여 필드 네트워크라 한다. 네트워크를 형성하는 복수의 필드 노드(100) 중에서 필드 네트워크 게이트웨이(200)와의 거리가 근거리 무선 통신 범위를 벗어나는 필드 노드는 네트워크로 연결된 다른 필드 노드를 이용하여 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 정보를 전송하고 또는 수신한다.At least one mesh topology formed by a plurality of
네트워크로 연결된 다른 필드 노드를 이용하여 정보를 송수신하는 경우에는 플랜트 서버(400)가 정보 전송자를 식별할 수 있어야 하고 또한 플랜트 서버(400)가 정보 수신자를 식별할 수 있어야 한다. 또한 체계적이고 원활한 플랜트 관리를 위해서는 필드 노드(100)가 설치된 위치와 플랜트 시설물의 종류를 식별할 수 있어야 한다. 이를 위해 각 필드 노드(100)는 위치 또는/및 장비의 종류를 파악 등을 위한 식별용 정보로서 고유의 IP(internet protocol) 주소를 가지고 있으며, IP 주소를 기반으로 이웃하는 필드 노드와 연결하거나 필드 네트워크 게이트웨이(200)에 연결되어 정보 전송을 수행한다. 이때 필드 노드(100)의 스택으로는 ISA100.11a, Wireless HART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus 등과 같이 다양한 산업용 프로토콜의 적용 가능하다.In the case of transmitting and receiving information using another field node connected to the network, the
여기서 필드 노드(100)가 설치되는 플랜트 시설물 및 용도에 대한 간략한 예를 설명한다.Here, a brief example of a plant facility and its use in which the
필드 노드(100)는 박스 컬버트(box curvert)에 설치된다. 박스 컬버트에 스팀 배관이 지나갈 경우 박스 컬버트 내부에 비 등으로 인해 물이 찰 수 있으며 이에 따라 수온이 급격히 올라가서 다른 배관 및 배관을 통해 이동하는 혼합물에 영향을 줄 수 있다. 그러므로 박스 컬버트에 설치되는 필드 노드(100)는 수온, 수위 등을 측정할 수 있는 센서를 가지며 센서에 의해 측정된 수온, 수위에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다.The
필드 노드(100)는 밸브 드레인 포트에 설치되며, 밸브 드레인 포트를 통해 유해 가스가 누출되는지를 감지한다. 밸브 드레인 포트에 설치되는 필드 노드(100)는 미량의 가스를 감지하는 가스 감지 센서를 가지며 센서에 의해 측정된 가스 유출 여부에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다. 필드 노드(100)는 매설 배관에 설치되어 매설 배관의 부식 정도를 진단한다. 필드 노드(100)는 매설 배관에 전류를 인가하여 전위차를 측정하고 전위차에 따라 부식 여부 및 부식 정도를 파악하여 자신의 IP 주소와 함께 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다.The
필드 노드(100)는 배관랙에 설치된다, 배관랙에 설치되는 필드 노드는 진동, 경사, 부재 변형, 풍향풍속 등을 측정하고 측정한 결과 정보를 IP 주소와 함께 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다. 여기서 하나의 필드 노드(100)에서 진동, 경사, 부재 변형, 풍향풍속 등을 측정하도록 할 수 있지만, 진동을 측정하는 필드 노드, 경사를 측정하는 필드 노드, 부재 변형을 측정하는 필드 노드, 풍향풍속을 측정하는 필드 노드로 구분하여 배관랙에 설치된다.The
필드 네트워크 게이트웨이(200) 각각은 고유의 IP 주소를 가지고 있으며, 하나의 네트워크(예; 매쉬형 네트워크, 스타형 네트워크, 레거시 네트워크 등)를 형성한 복수의 필드 노드(100)(레거시 필드 노드 포함)와 백홀 네트워크 게이트웨이(300)간 또는, 필드 노드(100)(레거시 필드 노드 포함)와 플랜트 서버(400)간에 정보를 전달하는 어플리케이션 계층의 역할을 수행한다. 즉, 필드 네트워크 게이트웨이(200)는 각 필드 노드(100)에서 전송한 정보를 백홀 네트워크 게이트웨이(300) 또는 플랜트 서버(400)로 전송하고, 백홀 네트워크 게이트웨이(300) 또는 플랜트 서버(400)로부터 수신되는 정보(필드 노드의 IP 주소 포함)를 해당 필드 노드(100)로 전송한다.Each of the
이하에서는 도 4를 참조로 하여 필드 네트워크 게이트웨이(200)를 보다 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 필드 네트워크 게이트웨이의 블록 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 필드 네트워크 게이트웨이(200)는 제1 통신부(210a), 제2 통신부(210b), 제어부(220), 데이터 처리부(230), 전원부(240)와 저장부(260)를 포함하며, 전송 제어부(250)를 더 포함할 수 있다.Hereinafter, the
제1 통신부(210a)는 고유의 제1 IP 주소를 가지고 있으며, 필드 노드(100)와의 근거리 무선통신을 통해 필드 노드(100)와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 제1 통신부는 예컨대 ISA100.11a, Wireless HART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus, Wi-Fi 등 중 하나의 프로토콜을 이용한다.The
제2 통신부(210b)는 고유의 제1 IP 주소를 가지고 있으며, 백홀 네트워크 게이트웨이(300)와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 제2 통신부(210b)는 예컨대 WLAN, HSDPA(high speed downlink packet access), LTE(Long Term Evolution) 프로토콜, RS-232 프로토콜, RS485 프로토콜 중 하나를 이용한다.The
제3 통신부(210c)는 고유의 제1 IP 주소를 가지고 있으며, 백본망에 연결하여 플랜트 서버(400)와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 제3 통신부(210c)는 WLAN, HSDPA, LTE, 이더넷 프로토콜 중 하나를 이용한다.The
제어부(220)는 필드 네트워크 게이트웨이(200)의 전반적인 동작을 제어하며, 데이터 처리부(230)는 각 필드 노드(100)로부터 수신되는 데이터를 저장부(260)에 임시 저장하거나, 각 필드 노드(100)로부터 수신된 데이터를 백홀 네트워크의 프로토콜 또는 백본망에 부합하는 프로토콜의 데이터로 변환하여 백홀 네트워크 게이트웨이(300) 또는 플랜트 서버(400)로 전송되도록 다. The
전원부(240)는 필드 네트워크 게이트웨이(200)의 각 구성에 전원을 공급한다. 저장부(260)는 각 필드 노드(100)로부터 수신된 정보가 임시 저장되거나 필드 네트워크 게이트웨이(200)가 필요로 하는 정보를 저장한다.The
전송 제어부(250)는 필드 노드(100)로부터 수신되는 정보 중 우선 순위를 기준으로 우선 순위가 높은 정보가 우선하여 전송되게 한다. 이때 우선 순위 정보는 필드 노드(100)에서 전송한 정보 즉 패킷 내 데이터 필드에 기록된다. 플랜트에서 취득되는 데이터는 사고 발생, 공정 실패, 셧 다운 등과 같이 플랜트 운영에 밀접한 관계가 있으므로 시급성에 따라 데이터 전송에 우선 순위를 적용할 필요가 있다.The
우선 순위 정보는 예컨대 클래스(class)로 구분하는 경우에 다음의 표 1과 같이 클래스 1에서부터 클래스 N으로 구분된다.Priority information is classified into
표 1에 기재된 바와 같이, class 1은 우선 순위가 가장 높고, 클래스의 숫자가 클수록 우선 순위가 낮아진다. c1ass 1은 긴급 대처가 필요한 설비에 설치된 필드 노드(100)에서 전송한 정보나, 필드 노드(100)에서 전송한 정보 중 긴급 대처가 필요한 정보(예; 오염가스 감지, 설정치 이상 휘어짐, 설정치 이상 기울어짐, 셧 다운이나 사고발생 및 공정 실패에 관련된 정보 등)가 이에 해당한다. As shown in Table 1,
class 2는 짧은 시간 주기로 관리를 하는 시설에 설치된 필드 노드(100)에서 전송한 정보이며, class 3은 긴 시간 주기로 관리를 하는 시설에 설치된 필드 노드(100)에서 전송한 정보이고, 우선 순위가 가장 낮은 class N은 필드 노드(100)에서 전송한 정보 중 현재 사용되지 않지만 향후 사용될 정보이다.
필드 네트워크는 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(200)와 복수의 필드 노드(100)에 의해 형성된다.The field network is formed by at least one field network gateway (200) and a plurality of field nodes (100).
백홀 네트워크 게이트웨이(300)는 고유의 IP 주소를 가지고 있으며, 필드 네트워크 게이트웨이(200)로부터 수신되는 정보를 플랜트 서버(400)로 전송하거나, 플랜트 서버(400)로부터 수신되는 정보를 필드 네트워크 게이트웨이(200)로 전송한다. 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이(300)는 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(200)를 담당하거나, 복수의 필드 네트워크 게이트웨이(200)를 담당한다. 백홀 네트워크 게이트웨이(300)가 복수개인 경우이면, 각 백홀 네트워크 게이트웨이(300)는 서로 연결되어 백홀 네트워크를 형성한다.The
여기서 도 5를 참조로 하여 백홀 네트워크 게이트웨이(300)를 보다 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 백홀 네트워크 게이트웨이의 블록 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 백홀 네트워크 게이트웨이(300)는 필드네트워크 통신부(310), 백홀네트워크 통신부(320), 플랜트 통신부(330), 제어부(340), 데이터 관리부(350), 전원부(360), 드라이버(370)와 저장부(380)를 포함한다.The
필드네트워크 통신부(310)는 고유의 제2 IP 주소를 가지고 있으며, 필드 네트워크 게이트웨이(200)와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 필드네트워크 통신부(310)는 예컨대 ISA100.11a, Wireless HART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus, Wi-Fi 등 중 하나의 프로토콜을 이용한다.The field
백홀네트워크 통신부(320)는 고유의 제2 IP 주소를 가지고 있으며, 백홀 네트워크를 형성하는 다른 백홀 네트워크 게이트웨이와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 백홀네트워크 통신부(320)는 예컨대 WLAN, HSDPA, LTE 프로토콜 중 하나를 이용한다.The backhaul
플랜트 통신부(330)는 고유의 제2 IP 주소를 가지고 있으며, 백본망에 연결하여 플랜트 서버(400)와 데이터 송수신을 가능하게 한다. 플랜트 통신부(330)는 WLAN, HSDPA, LTE, 이더넷 프로토콜 중 하나를 이용한다.The
제어부(340)는 백홀 네트워크 게이트웨이(300)의 각 구성을 제어하여 백홀네트워크 게이트웨이(300)에 대한 전반적인 동작을 제어한다.The
데이터 관리부(350)는 필드 네트워크 게이트웨이(200)로부터 수신되는 데이터를 변환하여 플랜트 서버(400)에 제공하고, 플랜트 서버(400)로부터 수신되는 데이터를 변환하여 필드 네트워크 게이트웨이(200)를 통해 필드 노드(100)에 제공되게 한다. 데이터 관리부(350)는 필드네트워크 통신부(310)에서 사용하는 프로토콜과 백홀네트워크 통신부(320)에서 사용하는 프로토콜간 데이터 호환이 가능하게 한다. 여기서 필드 네트워크는 복수의 네트워크로 이루어질 수 있으며, 복수의 네트워크 각각은 서로 다른 프로토콜을 사용할 수 있다. 데이터 관리부(350)는 이러한 이종의 프로토콜에 대응하여 데이터 변환을 수행한다.The
전원부(360)는 백홀 네트워크 게이트웨이(300)의 각 구성에 전원을 공급한다. , 드라이버(370)는 출력신호를 직렬신호로 변환하여 각 통신부(310 내지 330 중 하나)로 전달하는 직렬통신모듈로서, 예컨대 USART (Unversal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter)이다. 저장부(380)는 각 필드 네트워크 게이트웨이(200)로부터 수신된 정보가 임시 저장되거나 백홀 네트워크 게이트웨이(300)가 필요로 하는 정보를 저장한다.The
마지막으로, 플랜트 서버(400)는 필드 네트워크 또는 백홀 네트워크로부터 수신되는 정보를 처리, 저장, 분석하며, 각 필드 노드(100)를 제어한다. 이러한 플랜트 서버(400)는 하나일 수 있으며 다수개일 수 있다. 플랜트 서버(400)는 모바일 기기 뿐만 아니라 CCTV, 차량 또는 사람이 가지고 다니는 태그, 네비게이션 등과 연결하여 해당 장비가 필요로 하는 플랜트 서비스를 제공한다. 즉, 플랜트 서버(400)는 필드 네트워크(즉, 필드 노드와 필드 네트워크 게이트웨이)과 백홀 네트워크(즉, 백홀 네트워크 게이트웨이)로부터 수신되는 정보를 이용하여 플랜트 자산, 작업자 위치 관리, 비디오 영상 관리, 데이터 모니터링, 데이터 예측/분석, 기기 제어 관리 등을 수행하며, 이러한 수행 결과를 모바일 기기, CCTV, 차량, 네비게이션, 태그 등과 통신을 통해 연결하여 자산 트래킹 서비스, 플랜트 작업 및 작업자 관리 서비스, 실시간 데이터 모니터링 서비스, 실시간 비디오 영상 관리 서비스, 데이터 분석 및 사고 예측 서비스 등을 제공한다.Finally, the
이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템을 설명한다. 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다.Hereinafter, a plant network system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a configuration diagram of a plant network system according to a second embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템은 복수의 필드 노드(FD: Field Node)(100), 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(200)와 플랜트 서버(400)를 포함한다. 2, the plant network system according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of field nodes (FDs) 100, at least one
본 발명의 제2 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템은 백홀 네트워크 게이트웨이(300)를 사용하지 않고, 필드 네트워크 게이트(200)에서 바로 백본망에 연결하여 플랜트 서버(400)와 데이터 송수신을 하도록 구성된 경우이다. 이에 따라 필드 네트워크 게이트웨이(200)는 백홀 네트워크 게이트웨이(300)와의 통신을 수행하는 제2 통신부(210b)를 가지지 않는다.The plant network system according to the second embodiment of the present invention is configured not to use the
이하에서는 도 3을 참조로 하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템의 구성도이다.Hereinafter, a plant network system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 is a configuration diagram of a plant network system according to a third embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템은 복수의 필드 노드(FD: Field Node)(100), 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(200)와 플랜트 서버(400)를 포함한다. 3, the plant network system according to the third embodiment of the present invention includes a plurality of field nodes (FD) 100, a
본 발명의 제3 실시 예에 따른 플랜트 네트워크 시스템은 백홀 네트워크 게이트웨이(300)를 사용하지 않고, 하나의 필드 네트워크 게이트웨이(200)를 이용하여 플랜트 지역내에 설치된 모든 필드 노드(100)를 관리하는 것이 본 발명의 제1 및 제2 실시 예와 다르다.The plant network system according to the third embodiment of the present invention can not manage the
즉, 필드 네트워크 게이트(200)에서 바로 백본망에 연결하여 플랜트 서버(400)와 데이터 송수신하고, 복수의 필드 노드(100)에 의해 형성된 2 이상의 네트워크(서브 네트워크)를 관리(즉, 데이터 송수신 처리)한다.In other words, data is transmitted / received to / from the
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.
이상에서 본 발명의 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100 : 필드 노드 200 : 필드 네트워크 게이트웨이
300 : 백홀 네트워크 게이트웨이 400 : 플랜트 서버
210a-210c : 제1 내지 제3 통신부 220, 340 : 제어부
230 : 데이터 처리부 240, 360 : 전원부
250 : 전송 제어부 260, 380 : 저장부
310 : 필드네트워크 통신부 320 : 백홀네트워크 통신부
330 : 플랜트 통신부 350 : 데이터 관리부
370 : 드라이버100: field node 200: field network gateway
300: Backhaul network gateway 400: Plant server
210a to 210c: first to
230:
250:
310 field
330: Plant communication unit 350: Data management unit
370: Driver
Claims (8)
고유의 IP 주소를 가지며, 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보를 수신하여 전달하는 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이,
고유의 IP 주소를 가지며, IP 주소를 기반으로 백본망에 연결되어 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이로부터 수신되는 정보를 백본망에 부합하는 데이터로 변환하여 상기 백본망을 통해 전송하는 적어도 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이, 그리고
상기 백본망에 연결되어 있으며, 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이 또는 상기 적어도 하나의 백홀 네트워크 게이트웨이로부터 정보를 수신하고 수신한 정보를 처리, 저장, 분석하는 플랜트 서버를 포함하고,
상기 복수의 필드 노드는 상기 플랜트 시설물에 기 설치되어 레거시 네트워크를 형성하는 복수의 레거시 필드 노드를 포함하는 플랜트 네트워크 시스템.A plurality of field nodes having a unique IP address and installed in a plant facility to grasp the status of the plant facility and transmit information obtained through the short range wireless communication based on the IP address,
At least one field network gateway having a unique IP address for receiving and transmitting information transmitted from the plurality of field nodes,
At least one backhaul network having a unique IP address and being connected to a backbone network based on an IP address to convert information received from the at least one field network gateway into data corresponding to a backbone network, Gateway, and
And a plant server connected to the backbone network and receiving information from the at least one field network gateway or the at least one backhaul network gateway and processing, storing, and analyzing the received information,
Wherein the plurality of field nodes comprise a plurality of legacy field nodes pre-installed in the plant facility to form a legacy network.
고유의 IP 주소를 가지며, IP 주소를 기반으로 백본망에 연결되어 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보를 수신하고 수신한 정보를 백본망에 부합하는 데이터로 변환하여 상기 백본망을 통해 전송하는 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이, 그리고
상기 백본망에 연결되어 있으며, 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이로부터 정보를 수신하고 수신한 정보를 처리, 저장, 분석하는 플랜트 서버를 포함하고,
상기 복수의 필드 노드는 상기 플랜트 시설물에 기 설치되어 레거시 네트워크를 형성하는 복수의 레거시 필드 노드를 포함하는 플랜트 네트워크 시스템.A plurality of field nodes having a unique IP address and installed in a plant facility to grasp the status of the plant facility and transmit information obtained through the short range wireless communication based on the IP address,
The IP network having a unique IP address and being connected to the backbone network based on the IP address, receiving information transmitted from the plurality of field nodes, converting the received information into data corresponding to the backbone network, One field network gateway, and
And a plant server connected to the backbone network for receiving information from the at least one field network gateway and processing, storing and analyzing the received information,
Wherein the plurality of field nodes comprise a plurality of legacy field nodes pre-installed in the plant facility to form a legacy network.
상기 플랜트 시설물의 상태는 온도, 습도, 유량, 압력, 밸브 포지션, 전도율, 휨 정도, 유해 가스 감지, 기울어짐 정도, 부식 정도 등인 것을 특징으로 하는 플랜트 네트워크 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the state of the plant facility is a temperature, a humidity, a flow rate, a pressure, a valve position, a conductivity, a bending degree, a noxious gas detection, a tilt degree, and a corrosion degree.
상기 복수의 필드 노드와 상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 필드 네트워크를 형성하되, 상기 복수의 필드 노드는 메쉬형 토폴로지 또는 스타형 토폴로지 형태의 네트워크를 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 상기 복수의 필드 노드에 의해 형성된 하나의 네트워크를 관리하는 플랜트 네트워크 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the plurality of field nodes and the at least one field network gateway form a field network, wherein the plurality of field nodes form at least one network in the form of a mesh topology or a star topology, And one network formed by the plurality of field nodes.
상기 복수의 필드 노드는 스택으로서 ISA100.11a, Wireless HART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus 등 중 하나의 산업용 프로토콜을 사용하는 플랜트 네트워크 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of field nodes use one of industrial protocols such as ISA100.11a, Wireless HART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Profibus, Fieldbus, etc. as the stack.
상기 복수의 필드 노드 중 하나는 박스 컬버트(box curvert)에 설치되고, 상기 박스 컬버트의 수온, 수위에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하고, 다른 하나의 필드 노드는 밸브 드레인 포트에 설치되고, 상기 밸브 드레인 포트의 가스 유출 여부에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하며, 또 다른 하나의 필드 노드는 매설 배관에 설치되고, 상기 매설 배관의 부식 여부 및 부식 정도에 대한 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하고, 또 다른 필드 노드는 배관랙에 설치에 설치되어 진동, 경사, 부재 변형, 풍향풍속 중 적어도 하나를 측정하고 측정한 결과 정보를 자신의 IP 주소와 함께 상기 필드 네트워크 게이트웨이로 전송하는 플랜트 네트워크 시스템.The method of claim 5,
Wherein one of the plurality of field nodes is installed in a box curvert and transmits information on the temperature and the water level of the box culvert to the field network gateway together with its own IP address, Is connected to the valve drain port, and transmits information on whether or not the valve drain port is out of gas to the field network gateway together with its IP address, and the other field node is installed in the buried pipe, To the field network gateway with its own IP address, and another field node is installed in the piping rack to measure at least one of vibration, inclination, member deformation, and wind direction velocity And transmits the measured information to the field network gateway together with its own IP address. System.
상기 적어도 하나의 필드 네트워크 게이트웨이는 상기 복수의 필드 노드로부터 수신되는 정보 중 우선 순위를 기준으로 우선 순위가 높은 정보가 우선하여 전송하는 기능을 가지며, 이때 상기 우선 순위에 대한 정보는 상기 복수의 필드 노드에서 전송한 정보의 패킷 내 데이터 필드에 기록되는 플랜트 네트워크 시스템.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the at least one field network gateway has a function of preferentially transmitting higher priority information based on a priority among information received from the plurality of field nodes, Lt; RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
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