KR101645560B1 - 데이터 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 단말기와 연결되며, 상기 복수의 단말기로부터 아날로그 신호 변화량을 감지하는 입출력 인터페이스, 상기 단말기로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 통합 컨트롤러로부터 수신한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 컨버터, 디지털신호를 통신 프로토콜에 부합하는 메시지로 변환하는 프로토콜 변환부, 통합 컨트롤러와 상기 메시지를 송수신하는 통신부, 각 구성을 제어하는 제어부를 포함하는 데이터 처리 장치에 관한 것이다.

Description

데이터 처리 장치 {Data processing device}

본 발명은 데이터 처리 장치에 관한 것으로, 복수의 단말기와 연결되어 통합 컨트롤러가 제어하는 제어 명령을 입출력 인터페이스를 통해 전송하며, 통합 컨트롤러와 송수신하는 메시지를 기 설정된 통신프로토콜에 따라 메시지를 해석하여, 기존 제어기의 메시지 및 프로토콜 변환에 대한 부담을 감소시킬 수 있는 데이터 처리 장치에 관한 것이다.

발전소, 플랜트와 같은 대규모 산업의 경우, 수많은 현장 설비류와 장치가 사용되고 있다. 이와 같이 다수의 설비 장치를 동시에 제어하는 방법을 사용하는 경우, 종래에는 인터넷 등을 통해 게이트웨이가 메시지를 수신하면, 제어기로 메시지를 송신하면서 제어 메시지로 변환하며 전달하고, 제어기에서 제어 메시지를 연산 후 현장 신호용 메시지로 변환하며, 현장 신호용 메시지를 현장 신호로 직접 변환하도록 하였다.

따라서, 외부로부터의 제어 메시지를 현장 신호로 변환하기까지 각 경로에 사용 가능한 프로토콜로 변환하여야 하며 메시지의 수가 증가할수록 변환에 필요한 테이블이 증가하여 각 기기의 부하가 높아지는 문제점이 존재하고 있었으며, 외부 메시지, 제어 메시지, 현장신호용 메시지에 모두 사용가능한 통합적인 메시지의 개발 요구가 대두되고 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 현장에 설치되는 복수의 단말기에 직접적으로 제어할 수 있는 서비스를 제공하는 데이터 처리 장치를 구현하는 것을 목적으로 한다. 특히, 복수의 단말기를 동시에 제어할 수 있으며, 단말기가 전송하는 아날로그 신호 변화를 디지털로 변환하고, 기 설정된 통신 프로토콜을 통해 메시지로 변환하도록 하여, 통합 컨트롤러와 메시지를 송수신할 수 있는 데이터 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 복수의 단말기와 연결되며, 상기 복수의 단말기로부터 아날로그 신호 변화량을 감지하는 입출력 인터페이스, 상기 단말기로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 통합 컨트롤러로부터 수신한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 컨버터, 디지털신호를 통신 프로토콜에 부합하는 메시지로 변환하는 프로토콜 변환부, 통합 컨트롤러와 상기 메시지를 송수신하는 통신부, 각 구성을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 프로토콜 변환부가 통합 컨트롤러로부터 단말기 제어 명령의 메시지가 수신되는 경우, 기 설정된 프로토콜에 따라 메시지를 해석하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 컨버터가 상기 프로토콜 변환부가 해석한 메시지에 포함된 디지털 신호 형태의 단말기 제어 명령을 아날로그 신호로 변환하며, 제어부가 상기 단말기 제어 명령의 대상이 되는 단말기에 상기 변환된 아날로그 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 프로토콜 변환부에서 처리되는 통신 프로토콜이 리소스 타입, 인터페이스 서술, 데이터 위치 중 적어도 하나를 규정한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 입출력 인터페이스는 복수의 채널을 포함하고, 상기 복수의 단말기는 채널별로 일대일 대응하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치는, 제어부가 상기 입출력 인터페이스와 대응하지 않는 단말기가 접속하는 경우, 접속불가를 판단하고 오류 메시지를 상기 통합 컨트롤러로 전송하며, 제어부는 할당된 채널별로 리소스를 정의하고, 상기 리소스에 대한 주소를 지정하여 리소스 타입별로 관리하는 것을 특징으로 한다.

종래의 단말기 제어 방법의 경우, 외부로부터의 제어 명령을 수신하여 규격에 맞는 제어 메시지 및 현장 신호용 메시지로 여러 번 변환하여야 하여, 메시지의 수가 증가할수록 처리 시간이 기하급수적으로 증가하게 되고, 말단 장비에 부담되는 부하가 커지는 문제점이 존재하고 있었다.

그러나, 본 발명의 데이터 처리 장치는 기존의 제어기에서 복수의 단말과 메시지를 송수신하며 프로토콜 변환 기능만을 별도로 구현하므로, 중간 기기인 제어기의 메시지 및 프로토콜 변환에 있어서 부하를 대폭 감소할 수 있다. 또한, 데이터 처리장치에 연결된 단말기가 증가하는 경우에도, 입출력 인터페이스에 할당된 채널별로 리소스를 정의하고 리소스 타입별 디렉토리 서비스를 통해 적합하게 관리할 수 있다.

또한, 인터넷 등을 통한 외부의 접속으로부터 현장 단말기에 직간접적으로 연결할 수 있도록 하는 프록시 서버의 역할을 수행함으로써, 데이터의 입출력 속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치가, 복수의 단말기의 행동을 감지하여 외부로 송신하는 구성을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치가, 외부로부터 제어 명령을 입력받는 경우 단말기를 제어하도록 하는 구성을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '데이터 처리 장치'를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 통상의 기술자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

또한, '제1, 제2' 등과 같은 표현은, 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

도 1, 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치의 구성을 나타내는 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 데이터 처리장치(100)는, 통합 컨트롤러(200)와 연결되어 복수의 단말기(300, 310, 320)와의 제어 및 복수의 단말기의 아날로그 신호 변화량을 감지할 수 있다. 이 때, 데이터 처리장치는 기 설정된 통신 프로토콜을 통해 데이터를 규격 처리된 메시지 형태로 변환하여 송수신할 수 있다.

또한, 데이터 처리장치는 외부에서 단말기 제어 명령을 입력받아 복수의 단말기를 제어할 수도 있고, 복수의 단말기의 변화량을 감지하여 통합 컨트롤러를 통해 외부에 단말기에 대한 정보를 제공할 수도 있다. 이에 대한 데이터 처리장치의 상세한 처리과정은 도 3, 4를 참조하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 데이터 처리장치(100)는, 입출력 인터페이스(110), 컨버터(120), 프로토콜 변환부(130), 통신부(140), 제어부(150)를 포함할 수 있다.

입출력 인터페이스(110)는, 복수의 단말기와 일대일 대응되어 연결하며, 복수의 단말기로부터 아날로그 신호 변화량을 수신한다. 이 때, 입출력 인터페이스는 복수의 채널을 포함하고, 복수의 단말기는 채널별로 일대일 대응하도록 할 수 있다.

이 때, 데이터 처리장치의 입출력 인터페이스(110)가 복수의 단말기1, 2, ..., n(310, 320, 330)에 각각의 채널을 할당하고, 단말기별로 변화를 감지할 수 있다. 복수의 단말기는 복수의 채널별로 일대일 대응할수도 있지만, 현장에 위치하는 단말기의 수는 일정하지 않기 때문에, 본 발명의 데이터 처리 장치는 단말기를 감지할 수 있는 복수의 채널을 적절하게 유지하여야 한다.

또한, 본 발명의 데이터 처리 장치와 연결되지 않은 단말기가 입출력 인터페이스에 접속을 시도할 수 있는데, 제어부는 입출력 인터페이스와 대응하지 않는 단말기가 접속하는 경우, 접속불가를 판단하고 오류 메시지를 통합 컨트롤러로 전송하도록 한다. 관리자 또는 사용자는 통합 컨트롤러에서 현장 단말기의 오작동을 확인하고, 추후 조치를 진행할 수 있게 된다.

한편, 입출력 인터페이스에 포함된 채널에서, 제어부는 할당된 채널별로 리소스를 정의하고, 리소스에 대한 주소를 지정하여 리소스 타입별로 관리할 수 있다. 이 때, 리소스는 트랜잭션 등의 호처리에서 특정한 호와 접속에 독점되지 않고 공통으로 사용되는 장치와 메모리 종류를 통칭한다. 리소스는 컴퓨터 시스템 내에서 제한된 가용성의 가상 컴포넌트이고 컴퓨터 시스템에 접속된 모든 장치 자원을 의미한다.

따라서, 제어부는 통합 컨트롤러가 현장 단말기에 대한 메시지 전송 및 제어 명령을 내리는 경우 효율적인 메모리 관리를 위하여, 할당된 채널별로 사용될 수 있을 정도의 리소스를 판단하고, 리소스별 동작을 정의한다. 예를 들어, 리소스의 조회는 GET, 리소스 생성은 PUT, 리소스 삭제는 DELETE, 리소스 요청은 REQ, 리소스 응답 확인은 REQ 등으로, 동작을 정의할 수 있다.

이어, 제어부는 해당 리소스에 대한 처리 주소를 지정하며, 리소스 타입별로 관리할 수 있도록 그룹핑한다. 예를 들어, 현장에 설치되는 단말기는 컴퓨터 3대, 전화기 2대, 보일러 5대 등 각각의 데이터 소모량이 다른 단말기가 여러 대 위치할 수 있다. 따라서, 제어부는 채널별로 리소스 소모값이 각각 다른 단말기를 나누고, GRP1:컴퓨터, GRP2:전화기, GRP3:보일러의 형태로 묶어, 리소스를 효율적으로 관리할 수 있다.

컨버터(120)는 A/D 컨버터 또는 ADC(아날로그-디지털 변환회로), D/A 컨버터 또는 DAC(디지털-아날로그 변환회로)를 말하며, 아날로그 전기 신호를 디지털 전기 신호로, 디지털 전기 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하는 전자 회로이다.

프로토콜 변환부(130)는 컨버터가 변환한 디지털신호를 통신 프로토콜을 통해 메시지로 변환하거나, 통합 컨트롤러가 전송한 메시지를 통신 프로토콜을 통해 해석하고 디지털 신호로 역변환한다.

예를 들어, 통합 컨트롤러는 메시지를 다음과 같은 형태로 전송할 수 있다.

REQ: GET/.doosan#2/tbn/IV-1/position?rt=ch1

RES: 205 Content</IV-1/position>;rt="ch1";if="position"

프로토콜에 의한 메시지는, 위와 같이 REQ(Request)와 RES(Respond)로 이루어질 수 있다. 이 때, 프로토콜 변환부에서 처리되는 통신 프로토콜은, 리소스 타입(rt), 인터페이스 서술(if), 데이터 위치(position)의 정보를 포함하여 규정할 수 있다. 이 때, 리소스 타입(rt)는 어떤 리소스인지 나타내는 정보를 의미한다. 예를 들어, 데이터 처리장치의 채널 1에 할당되는 리소스를 나타낼 수 있다.

또한, 통합 컨트롤러와 데이터 처리 장치가 주고받는 메시지는 자신을 어떻게 처리하여야 하는지 충분한 정보를 포함해야 하므로, 프로토콜이 소프트웨어상 통합되기 위해서는 인터페이스가 정확하게 서술되어 있어야 하며, 통합 컨트롤러의 제어를 확인할 수 있게 한다.

한편, 데이터 처리 장치는 IP주소를 부여받아, 인터넷 프로토콜을 사용가능할 수 있으며, 이더넷(Ethernet) 포트를 장착할 수 있다. 따라서, 통합 컨트롤러를 통하여 외부에서 단말기를 직접 제어할 수 있으며, 프로토콜 변환 부하를 대폭 감소시킬 수 있다.

통신부(140)는 통합 컨트롤러와 데이터 처리장치 간의 메시지를 송수신하며, 제어부(150)는 복수의 단말기에 대한 정보를 처리한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치가, 복수의 단말기의 행동을 감지하여 외부로 송신하는 구성을 나타내는 순서도이다.

먼저, 현장에 위치하는 복수의 단말기 각각에 대한 아날로그 신호 변화를 데이터 처리 장치가 감지한다. 이 때, 아날로그 신호 변화는 전류 변화, 전압 변화, 저항 변화, 위치값 변화, 무게 변화 등 현장에 설치되는 단말기가 변화할 수 있는 모든 아날로그 신호 변화값을 포함할 수 있다.

예를 들어, 데이터 처리 장치는 단말기의 전류 변화값을 감지할 수 있으며, 단말기 1이 5mA 변화하고, 단말기 2가 10mA 변화하면, 데이터 처리 장치의 입출력 인터페이스는 <단말기 1- 5mA, 단말기 2- 10mA> 변화량을 감지한다.

이어, 컨버터는 단말기로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 아날로그 신호 변화량 자체를 송수신할 수 없기 때문에, 데이터 처리 장치는 A/D 컨버터를 이용하여 디지털 신호로 변환한다.

프로토콜 변환부는, 디지털신호를 통신 프로토콜에 부합하는 메시지로 변환한다. 이 때, 해당 아날로그 신호를 기 설정된 통신 프로토콜에 맞게 변환하며, 통합 컨트롤러에서는 별도의 프로토콜 변환 동작이 없어지므로 통합 컨트롤러 자체의 부담이 줄어드는 효과가 있다.

통신부는, 통신 프로토콜에 부합하는 메시지를 통합 컨트롤러로 전송한다. 통합 컨트롤러는 복수의 단말기에 대한 제어 역할만을 수행하게 되며, 데이터 처리 장치가 이미 프로토콜 변환을 수행하였으므로, 외부 메시지/제어 메시지/현장 메시지 등 여러 메시지를 각자의 장치에서 해독할 수 있는 메시지로 변환하는 과정을 삭제하여 데이터 처리 시간이 대폭 감소할 수 있다.

통합 컨트롤러는 인터넷 등을 통하여 외부로 정보를 제공할 수 있다. 관리자 또는 사용자는, 통합 컨트롤러 또는 외부 단말기를 통해 현장에 설치된 복수의 단말기 변화 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 단말기 1이 5mA 변화, 단말기 2가 10mA 변화한 경우, 관리자는 단말기 1은 비정상 작동, 단말기 2는 정상 작동임을 판단한다. 이어, 다시 통합 컨트롤러를 이용하여 현장에 설치된 단말기를 제어하는 명령을 입력할 수 있다. 이에 대한 외부 제어명령에 대한 데이터 처리장치의 상세한 처리과정은 도 4를 참조하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 처리 장치가, 외부로부터 제어 명령을 입력받는 경우 단말기를 제어하도록 하는 구성을 나타내는 순서도이다.

먼저 외부에서 통합 컨트롤러를 통해 현장에 위치하는 단말기를 제어할 수 있는 단말기 제어 명령을 입력한다. 예를 들어, 관리자 또는 사용자가 외부 단말기를 통해 현장에 설치한 단말기 1의 전류 변화를 7.5mA 변화하도록 하는 제어 명령을 입력한다.

이어, 데이터 처리 장치는 통합 컨트롤러로부터 단말기 제어 명령에 대한 메시지를 수신한다. 종래에는 통합 컨트롤러에 프로토콜 변환 및 컨트롤 기능이 모두 탑재되어, 메시지의 수가 증가할수록 기기에 부담되는 부하가 증가하였지만, 본 발명의 통합 컨트롤러는 해당 제어 명령을 데이터 처리 장치로 바로 전송하도록 하여 부담을 경감시킬 수 있다. 이 때, 통합 컨트롤러를 통해 데이터 처리 장치로 전송되는 단말기 제어 명령은, 데이터 처리 장치에서 변환할 수 있는 통신 프로토콜에 부합하는 메시지로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

데이터 처리 장치는 기 설정된 통신 프로토콜을 기반으로 수신한 메시지를 해석하고, 입출력 인터페이스를 통해 단말기에 제어 명령을 내릴 수 있도록 아날로그 신호로 변환한다.

최종적으로, 채널 1에 연결된 단말기 1은 기존의 비정상 동작인 5mA 변화에서 7.5mA 변화로 수정되며, 데이터 처리 장치는 변화가 완료되었음을 감지하고 그 결과를 통합 컨트롤러를 통해 외부에 전송한다.

한편, 본 발명의 데이터 처리 장치는 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 프록시 서버의 역할을 수행할 수 있다. 프록시 서버는 클라이언트가 자신을 통해서 다른 네트워크 서비스에 간접적으로 접속할 수 있게 해주는 컴퓨터나 응용 프로그램을 말하며, 서버와 클라이언트 사이에서 중계기로서 대리로 통신을 수행하는 역할을 한다.

데이터 처리 장치는 현장에 설치된 단말들의 변화량을 저장부에 임시 저장할 수 있다. 이어, 통합 컨트롤러가 해당 단말기의 아날로그 신호 변화값을 요청하면, 데이터 처리 장치는 입출력 인터페이스가 감지한 실제 변화값을 전송할 수도 있고, 임시 저장해 놓은 변화값을 전송할 수도 있다.

따라서, 저장부 안에 이미 있는 정보를 요구하는 요청에 대해서는 통합 컨트롤러가 현장에 설치된 단말기와 연결하여 데이터를 가져올 필요가 없게 되므로, 전송 시간을 더욱 절약할 수 있으며 불필요한 외부 접속을 차단할 수도 있다.

위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 데이터 처리장치
110: 입출력 인터페이스
120: 컨버터
130: 프로토콜 변환부
140: 통신부
150: 제어부
200: 통합컨트롤러
300, 310, 320: 복수의 단말기

Claims (8)

1. 복수의 단말기와 연결되며, 상기 복수의 단말기로부터 아날로그 신호 변화량을 감지하는 입출력 인터페이스;
   상기 단말기로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 통합 컨트롤러로부터 수신한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 컨버터;
   디지털신호를 통신 프로토콜에 부합하는 메시지로 변환하는 프로토콜 변환부;
   통합 컨트롤러와 상기 메시지를 송수신하는 통신부; 및
   각 구성을 제어하는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 프로토콜 변환부는 통합 컨트롤러로부터 단말기 제어 명령의 메시지가 수신되는 경우, 기 설정된 프로토콜에 따라 메시지를 해석하며,
   상기 컨버터는 상기 프로토콜 변환부가 해석한 메시지에 포함된 디지털 신호 형태의 단말기 제어 명령을 아날로그 신호로 변환하며,
   상기 입출력 인터페이스는 복수의 채널을 포함하고, 상기 복수의 단말기는 채널별로 일대일 대응하도록 하며,
   상기 제어부는 할당된 채널별로 리소스를 정의하고, 리소스에 대한 주소를 지정하여 리소스 타입별로 관리하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 단말기 제어 명령의 대상이 되는 단말기에 상기 변환된 아날로그 신호를 전송하는 데이터 처리 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 프로토콜 변환부에서 처리되는 통신 프로토콜은,
   리소스 타입, 인터페이스 서술, 데이터 위치 중 적어도 하나를 규정한 데이터 처리 장치.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 입출력 인터페이스와 대응하지 않는 단말기가 접속하는 경우, 접속불가를 판단하고 오류 메시지를 상기 통합 컨트롤러로 전송하는 데이터 처리 장치.
8. 삭제

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