KR101668089B1 - 원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법 - Google Patents

원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 장치는, 그룹별로 분류되어 안전계통을 구성하고, 상기 그룹별로 동일한 노드 버스를 공유하는 통신 노드들; 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들과 상기 노드 버스를 통해 연결되고, 상기 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들의 전송 시간 정보를 관리하는 서브 마스터들; 및 상기 서브 마스터들과 마스터 버스를 통해 연결되고, 상기 서브 마스터들의 전송 시간 정보를 관리하는 채널 마스터를 포함하고, 버스 시분할 방식의 다대다 통신망 방식을 제공한다.

Description

원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법{A COMMUNICATION APPARATUS FOR A SAFETY SYSTEM OF A NUCLEAR PLANT AND A COMMUNICATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 원전 안전계통에 사용되는 안전필수 네트워크 통신 장치 및 그 통신 방법에 관한 것이다.
원전 안전계통의 안전필수 데이터의 교환에 사용되는 기존의 통신방식은 일대일 데이터 링크 방식이다. 한편, 상기 원전 안전계통은 원자로보호계통(RPS, Reactor Protection System), 공학적안전설비-기기제어계통(ESF-CCS, Engineered Safety Features-Component Control System), 원자로노심보호계통(RCOPS, Reactor Core Protection System), 주요변수 지시 및 감시계통(QIAS-P, Qualified Indication Alarm System - Post Accident Monitoring Instrumentation)으로 구성된다.
따라서, 이와 같은 여러 안전계통을 연결하기에는 필요한 데이터 링크의 수가 너무 많아, 계통 간 연계가 매우 복잡하고 많은 케이블들이 요구된다는 문제점이 있다.
또한, 실효전송용량이 수 Mbps로, 기능 확장 및 시스템 업그레이드로 인해 필요 전송용량 증가 시 성능에 한계가 있다는 문제점이 있다.
따라서, 기존 원전안전계통의 안전필수 기능에 사용되는 통신방식은 독립성, 결정론성 등의 안전요건을 만족시키기 위하여 일대일 데이터 링크 방식을 사용함으로써, 계통 간 연계가 매우 복잡하고, 성능에 한계가 있다. 한편, 본원과 관련하여 10-2011-0065943에서는 백본 스위치에 의하여 독점적인 전송권한을 계층별로 부여함으로써 각 통신노드에게 공평한 전송권한의 부여가 가능하다는 특징이 있지만, 스위치 구조를 지원하지 않는 시스템에서는 전송권한을 적절하게 부여할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 독립성과 결정론적 특성 등의 안전요건을 만족시키는 버스 시분할 방식의 다대다 통신망 방식을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 통신노드의 대역폭을 확장할 수 있는 유연성을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 안전기능에 따른 망의 분할 구성을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 통신 망에 대한 전반적인 상태를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 장치는, 그룹별로 분류되어 안전계통을 구성하고, 상기 그룹별로 동일한 노드 버스를 공유하는 통신 노드들; 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들과 상기 노드 버스를 통해 연결되고, 상기 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들의 전송 시간 정보를 관리하는 서브 마스터들; 및 상기 서브 마스터들과 마스터 버스를 통해 연결되고, 상기 서브 마스터들의 전송 시간 정보를 관리하는 채널 마스터를 포함하고, 버스 시분할 방식의 다대다 통신망 방식을 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 마스터 버스를 통해 상기 채널 마스터와 연결되고, 복수의 포트들을 구비하고, 상기 복수의 포트들 중 하나를 통해 다른 채널과의 데이터 교환을 수행하는 인터페이스 마스터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 채널 마스터와 직렬 링크를 통해 연결되고, 상기 통신 노드들, 상기 서브 마스터들 및 상기 채널 마스터의 상태 정보를 상기 직렬 링크를 통해 수집하는 감시장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 구간은 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 구간은 상기 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 방법은, 채널 마스터에서 마스터 버스를 통해 서브 마스터들로 상기 서브 마스터들의 제1전송 시간 정보를 송신하는 제1전송 시간 정보 송신 과정; 상기 서브 마스터들이 노드 버스를 통해 그룹에 속하는 통신 노드들로 상기 통신 노드들의 제2전송 시간 정보를 송신하는 제2전송 시간 정보 송신 과정; 상기 제2전송 시간 정보에 기반하여, 상기 통신 노드들이 상기 그룹에 속하는 서브 마스터로 제1제어 데이터를 송신하는 제1제어 데이터 송신 과정; 및 상기 제1전송 시간 정보에 기반하여, 상기 서브 마스터들이 상기 채널 마스터로 제2제어 데이터를 송신하는 제2제어 데이터 송신 과정을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1제어 데이터 송신 과정은, 인터페이스 마스터에 구비되는 포트를 통해 다른 채널에 속하는 통신 노드들로 데이터를 송신하고, 상기 제2제어 데이터 송신 과정은, 상기 인터페이스 마스터가 상기 채널 마스터로 데이터를 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 감시 장치가 별도의 직렬 링크를 통해 상기 채널 마스터로 제어 데이터를 송신하는 제3제어 데이터 송신 과정을 더 포함하고, 상기 제3제어 데이터 송신 과정은 상기 제1전송 시간 정보 및 상기 제2전송 시간 정보와 관계없이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 정보는 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하는 제1전송 시간 구간이고, 상기 제2전송 시간 정보는 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함하는 제2전송 시간 구간이고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 구간은 상기 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고, 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1통신 노드와 최단 경로로 연결되고, 제2통신 노드부터 상기 제K통신 노드까지 순차적으로 경로가 증가하는 방식으로 연결되는 제1타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고, 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1 및 제K통신 노드와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다.
본 발명에 따르면, 채널 마스터에 연결된 서브 마스터와 상기 서브 마스터에 연결된 통신 노드들 간의 버스 시분할 방식의 다대다 통신망 방식을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 버스 토폴로지의 통신망(Communication Network)을 이용하여, 일대일 데이터 링크로 인한 연계의 복잡성을 단순화시킬 수 있고, 버스 토폴로지 구성에 따른 통신노드의 대역폭을 확장할 수 있는 유연성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 시분할방식의 전송권한과 단방향 채널간 연계, 버스 토폴로지 구성 및 안전기능에 따른 망의 분할 구성에 따라 안전계통에서 요구하는 안전요건인 결정론적 통신방식, 일방적 통신방식, 단일고장 대비를 만족시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 구성 노드들의 진단 정보를 마스터에게 주기적으로 전송함으로서, 통신망에 대한 전반적인 상태를 파악할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원전 안전계통 통신 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전송 시간 구간 또는 전송 주파수 구간을 서브 마스터에 할당하는 예시도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 전송 시간 구간 및 전송 주파수 구간을 서브 마스터에 할당하는 예시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 제1전송 시간 구간 내에 포함되는 제2전송 시간 구간을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 방법의 흐름도를 도시한다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은 원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법을 제안한다.
이하, 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 안전계통 통신 장치(1000)는 통신 노드들(100), 서브 마스터들(200) 및 채널 마스터(300)를 포함한다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원전 안전계통 통신 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 안전계통 통신 장치(2000)는 통신 노드들(100), 서브 마스터들(200) 및 채널 마스터(300)을 포함한다. 또한, 상기 안전계통 통신 장치(2000)는 인터페이스 마스터(400) 및 감시 장치(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 노드들(100)은 그룹별로 분류되어 안전계통을 구성하고, 상기 그룹별로 동일한 노드 버스를 공유한다. 즉, 상기 통신 노드들(100)은 원전 안전계통을 구성하는 노드에 해당한다. 또한, 상기 통신 노드들(100)은 비교논리모듈(BLM, Bistable Logic Module), 동시논리모듈(CLM, Coincidence Logic Module), 그룹 제어기(Group Controller) 및 루프 제어기(Loop Controller) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 노드들(100)은 각각의 그룹별로 제1내지 제8 통신 노드를 포함할 수 있다.
상기 서브 마스터들(200)은 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들(100)과 상기 노드 버스를 통해 연결되고, 상기 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들(100)의 전송 시간 정보를 관리한다. 예를 들어, 상기 서브 마스터들(200)은 상기 각각의 그룹에 속하는 제1 내지 제8서브 마스터를 포함할 수 있다.
상기 채널 마스터(300)는 상기 서브 마스터들(200)과 마스터 버스를 통해 연결되고, 상기 서브 마스터들(200)의 전송 시간 정보를 관리한다.
여기서, 상기 전송 시간 정보는 각각 상기 서브 마스터들 및 상기 통신 노드들의 전송 시간 정보에 해당하는 제1전송 시간 구간 및 제2전송 시간 구간을 포함한다. 또한, 상기 제1전송 시간 구간은 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함한다. 이때, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함된다.
이와 관련하여, 전송 시간 정보(transmission time information)는 전송 계획 정보(transmission planning information)로 일반화되어 확장될 수 있다. 예를 들어, 서브 마스터들 및 통신 노드들에 대한 전송 계획 정보는 시간 정보뿐만 아니라, 주파수 정보 또는 코드 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전송 계획 정보는 시간 정보, 주파수 정보 및 코드 정보의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이때, 상기 시간 정보 및 주파수 정보는 시간 구간 및 주파수 구간에 해당하며, 각각 전송 시작 시간 및 전송 기간과 전송 시작 주파수와 전송 대역폭을 포함할 수 있다. 또한, 상기 코드 정보는 동일 시간 구간 또는 동일 주파수 구간에서도 상호 구분이 가능하도록 상호 직교하는 코드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 통신 노드들(100), 상기 서브 마스터들(200) 및 상기 채널 마스터(300) 간에 데이터는 상기 코드와 결합되어 인코딩될 수 있다.
한편, 상기 전송 시간 정보 및 전송 주파수 정보를 이용한 데이터 전송 방식에 대해 살펴보기로 한다. 이와 관련하여, 한편, 도 3은 본 발명에 따른 전송 시간 구간 또는 전송 주파수 구간을 서브 마스터에 할당하는 예시도를 나타낸다. 한편, 상기 전송 시간 정보를 계획하는 방법은 마찬가지로 전송 주파수 정보를 계획하는 방법에도 활용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1전송 시간 구간은 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함한다. 여기서, 상기 제1 내지 제8 서브 마스터를 각각 S1 내지 S8로 표시하고, 상기 인터페이스 마스터를 I로 표시하기로 하자. 이때, 상기 제1전송 시간 구간을 상기 제1 내지 제8 서브 마스터 및 상기 인터페이스 마스터에게 할당하기 위하여 T1 내지 T9으로 시분할 하여 할당할 수 있다. 이와 같은 서브 마스터들의 수 및 시분할 구간의 수는 상기의 예에 한정되는 것이 아니라, 자유롭게 변형하여 실시가능 하다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 구간은 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제8 서브 마스터 및 상기 인터페이스 마스터에 각각 T1 내지 T9를 차례대로 할당할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제1전송 시간 구간은 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 채널 마스터와 최단 경로로 연결된 제4서브 마스터 및 제5서브 마스터부터 T1 및 T2을 할당할 수 있다. 이때, 최장 경로로 연결된 제1서브 마스터 및 인터페이스 마스터에는 T8 및 T9가 할당될 수 있다.
한편, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 전송 시간 구간에 따라 T1 내지 T9를 할당하는 방법은 전송 주파수 구간에 따라 f1 내지 f9를 할당하는 방법에 적용될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 전송 시간 구간 및 전송 주파수 구간을 서브 마스터에 할당하는 예시도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 전송 시간 구간 및 전송 주파수 구간을 할당하는 방법을 도시한다. 즉, 전송 시간 구간으로 T1 내지 T3이 할당되고, 전송 주파수 구간으로 f1 내지 f3이 할당될 수 있다.
이때, 인접한 서브 마스터들 및 인터페이스 마스터별로 그룹을 생성하여 그룹별로 같은 전송주파수 구간을 할당할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3마스터에는 주파수 구간 f1을 할당하고, 시간 구간은 T1 내지 T3을 할당할 수 있다. 또한, 제4 내지 제6마스터에는 주파수 구간 f2를 할당하고, 시간 구간은 T1 내지 T3을 할당할 수 있다. 이러한 경우, 동일한 시간 구간인 T1에는 제1마스터와 제4마스터가 할당되지만 이들 간에 통신 경로 차이가 인접하는 경우보다 증가하여 제어 데이터 간에 충돌이 발생하지 않는다. 또한, 상호 다른 주파수 구간이 할당되었으므로 이에 의해서도 제어 데이터 간에 충돌이 발생하지 않는다.
한편, 상기 전송 시간 구간 및 전송 주파수 구간의 조합에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전송 시간 구간, 전송 주파수 구간 및 전송 코드 정보 중 둘 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 즉, 전송 시간 구간 및 전송 코드 정보의 조합 또는 전송 주파수 구간 및 전송 코드 정보의 조합에 대해서도 도 4와 같은 방식이 활용될 수 있다.
한편, 채널 마스터와 서브 마스터들 사이에 제어 데이터 전송 등의 통신 방식에 살펴보았다. 다음으로, 서브 마스터들과 통신 노드들 사이에 제어 데이터 전송 등의 통신 방식에 대해 살펴보기로 한다.
이와 관련하여, 상기 서브 마스터들과 통신 노드들 사이에 제어 데이터 전송은 제2전송 시간 구간에서 수행된다. 이와 관련하여, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함한다.
한편, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함한다. 또한, 상기 제2전송 시간 구간은 전술한 제1전송 시간 구간 내에 포함된다
이와 관련하여, 도 5는 본 발명에 따른 제1전송 시간 구간 내에 포함되는 제2전송 시간 구간을 도시한다. 채널 마스터와 서브 마스터들 간의 마스터 버스 연결 방식을 참조하여, 도 3(b)에서 도시된 바와 같은 제1전송 시간 구간이 할당된 경우를 가정하자. 이때, 제2전송 시간 구간은 제4서브 마스터에 할당된 제1전송 시간 구간인 T1이 시분할된 T11 내지 T18이 할당될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1통신 노드와 최단 경로로 연결되고, 제2통신 노드부터 상기 제K통신 노드까지 순차적으로 경로가 증가하는 방식으로 연결되는 제1타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다. 여기서, 상기 제1 내지 제8 통신 노드는 각각 C1 내지 C8로 표시된다. 예를 들어, 상기 통신 노드들의 수는 8개일 수 있다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 제4서브 마스터는 제1전송 시간 구간에 해당하는 T1 중 일부를 제2전송 시간 구간으로 할당할 수 있다. 예를 들어, T1 구간 내의 T11 내지 T18을 제1 내지 제8통신 노드에 대한 제2전송 시간 구간으로 할당할 수 있다. 한편, 제4서브 마스터는 제2전송 시간 구간에 후속하는 T19를 실질적인 제1전송 시간 구간으로 선택할 수 있다. 이는 제4서브 마스터가 동일한 그룹에 속하는 제1 내지 제8통신 노드로부터 제2제어 데이터를 수신한 이후에, 채널 마스터로 제1제어 데이터를 송신하기 위함이다.
한편, 이러한 전송 시간 분할 방법은 전송 주파수 분할 방법 및 전송 코드 할당 방법에 활용될 수 있다. 또한, 전송 시간 분할 방법, 전송 주파수 분할 방법 및 전송 코드 할당 방법의 임의의 조합에 활용될 수 있다. 한편, 전송 주파수 분할 방법 및 전송 코드 할당 방법에 있어, 제1 및 제2제어 데이터의 전송 순서가 주파수 및 코드의 순서에 구속되지 않는다.
또한, 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1 및 제K통신 노드와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다. 예를 들어, 상기 통신 노드들의 수는 8개일 수 있다.
상기 제1타입의 버스 방식에 대해서, 상기 제1 내지 제8통신 노드에 순차적으로 T11 내지 T18이 할당되는 것이 통신 노드들이 제어 데이터 전송 시에 충돌 확률이 감소될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내지 제8통신 노드에 순차적으로 T11 내지 T18이 할당될 수 있다.
상기 제2타입의 버스 방식에 대해서, 제4 및 제5통신 노드에 T11 및 T12를 할당하고, 제3 및 제6통신 노드에 T13 및 T14를 할당하고, 제2 및 제7통신 노드에 T15 및 T16를 할당하고, 제1 및 제8통신 노드에서 T17 및 T18을 할당할 수 있다. 이때, 통신 노드들이 제어 데이터 전송 시에 충돌 확률이 감소될 수 있다.
한편, 상기 제2전송 시간 구간에 대해서도, 전술한 바와 같이 전송 시간 구간, 전송 주파수 구간 및 전송 코드 정보의 임의의 조합에 의한 전송 계획을 수립할 수 있음은 물론이다.
도 2를 참조하면, 상기 인터페이스 마스터(400)는 상기 마스터 버스를 통해 상기 채널 마스터(300)와 연결되고, 복수의 포트들을 구비하고, 상기 복수의 포트들 중 하나를 통해 다른 채널과의 데이터 교환을 수행한다.
또한, 상기 감시장치(500)는 상기 채널 마스터(300)와 직렬 링크를 통해 연결되고, 상기 통신 노드들(100), 상기 서브 마스터들(200) 및 상기 채널 마스터(300)의 상태 정보를 상기 직렬 링크를 통해 수집한다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하면, 서브 마스터들(200)과 채널 마스터(300) 사이의 통신 방식은 제2타입의 버스 방식으로 통신한다.
즉, 상기 서브 마스터는 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K서브 마스터를 포함한다. 이때, 상기 채널 마스터는 상기 마스터 버스를 통해 상기 제1 내지 제K서브 마스터와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결된다.
한편, 전술한 바와 같은 원전 안전계통 통신 장치에서의 설명은 원전 안전계통 통신 방법에 활용될 수 있다. 이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 원전 안전계통 통신 방법의 흐름도를 도시한다. 상기 원전 안전계통 통신 방법은 제1전송 시간 정보 송신 과정(S610), 제2전송 시간 정보 송신 과정(S620), 제1제어 데이터 송신 과정(S630) 및 제2제어 데이터 송신 과정(S640)을 포함한다. 또한, 상기 원전 안전계통 통신 방법은 제3제어 데이터 송신 과정(S650)을 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 과정들은 순서에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제3제어 데이터 송신 과정(S650)은 제1제어 데이터 송신 과정(S630) 및 제2제어 데이터 송신 과정(S640)과 관계없이 수행될 수 있다.
상기 제1전송 시간 정보 송신 과정(S610)은 채널 마스터에서 마스터 버스를 통해 서브 마스터들로 상기 서브 마스터들의 제1전송 시간 정보를 송신한다.
상기 제2전송 시간 정보 송신 과정(S620)은 상기 서브 마스터들이 노드 버스를 통해 그룹에 속하는 통신 노드들로 상기 통신 노드들의 제2전송 시간 정보를 송신한다.
상기 제1제어 데이터 송신 과정(S630)은 상기 제2전송 시간 정보에 기반하여, 상기 통신 노드들이 상기 그룹에 속하는 서브 마스터로 제1제어 데이터를 송신한다.
상기 제2제어 데이터 송신 과정(S640)은 상기 제1전송 시간 정보에 기반하여, 상기 서브 마스터들이 상기 채널 마스터로 제2제어 데이터를 송신한다.
한편, 상기 제1전송 시간 정보는 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하는 제1전송 시간 구간이고, 상기 제2전송 시간 정보는 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함하는 제2전송 시간 구간일 수 있다. 또한, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함될 수 있다.
여기서, 상기 제1전송 시간 구간은 상기 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함한다.
한편, 상기 전송 시간 정보는 전송 시간 구간뿐만 아니라, 전술한 바와 같이 전송 주파수 구간 또는 전송 코드 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전송 시간 구간, 주파수 구간 및 전송 코드 정보의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1제어 데이터 송신 과정(S630)은 인터페이스 마스터에 구비되는 포트를 통해 다른 채널에 속하는 통신 노드들로 데이터를 송신할 수 있다. 또한, 제2제어 데이터 송신 과정(S640)은 상기 인터페이스 마스터가 상기 채널 마스터로 데이터를 송신할 수 있다.
상기 제3제어 데이터 송신 과정(S650)은 감시 장치가 별도의 직렬 링크를 통해 상기 채널 마스터로 제어 데이터를 송신한다. 여기서, 상기 제3제어 데이터 송신 과정(S650)은 상기 제1전송 시간 정보 및 상기 제2전송 시간 정보와 관계없이 수행될 수 있다.
한편, 전술된 상기 통신 노드들은 상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함할 수 있다. 이때, 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1통신 노드와 최단 경로로 연결되고, 제2통신 노드부터 상기 제K통신 노드까지 순차적으로 경로가 증가하는 방식으로 연결되는 제1타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다.
또한, 전술된 상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1 및 제K통신 노드와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신할 수 있다.
전술된 바와 같이, 원전 안전계통 통신 장치 및 그 통신 방법에 대하여 상세하게 살펴보았다. 이와 관련하여, 상기 원전 안전계통 통신 장치 및 원전 안전계통 통신 방법에서 전술된 내용들은 상호 결합되어 이용될 수 있음은 물론이다.
전술된 본 발명의 실시예에 따르면, 채널 마스터에 연결된 서브 마스터와 상기 서브 마스터에 연결된 통신 노드들 간의 버스 시분할 방식의 다대다 통신망 방식을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 버스 토폴로지의 통신망(Communication Network)을 이용하여, 일대일 데이터 링크로 인한 연계의 복잡성을 단순화시킬 수 있고, 버스 토폴로지 구성에 따른 통신노드의 대역폭을 확장할 수 있는 유연성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 시분할방식의 전송권한과 단방향 채널간 연계, 버스 토폴로지 구성 및 안전기능에 따른 망의 분할 구성에 따라 안전계통에서 요구하는 안전요건인 결정론적 통신방식, 일방적 통신방식, 단일고장 대비를 만족시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 구성 노드들의 진단 정보를 마스터에게 주기적으로 전송함으로서, 통신망에 대한 전반적인 상태를 파악할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명에서 제시된 채널 마스터, 서브 마스터, 인터페이스 마스터, 통신 노드 및 감시 장 치 중 적어도 하나에 구현되는 제어부 또는 프로세서는 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다. 또한, 상기 제어부 또는 프로세서의 세부 구성 모듈 또한 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능 뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.
1000, 2000: 안전계통 통신 장치
100: 통신 노드들 200: 서브 마스터들
300: 채널 마스터 400: 인터페이스 마스터
500: 감시 장치

Claims (15)

  1. 그룹별로 분류되어 안전계통을 구성하고, 상기 그룹별로 동일한 노드 버스를 공유하는 통신 노드들;
    각각의 그룹에 속하는 통신 노드들과 상기 노드 버스를 통해 연결되고, 상기 각각의 그룹에 속하는 통신 노드들의 전송 시간 정보를 관리하는 서브 마스터들; 및
    상기 서브 마스터들과 마스터 버스를 통해 연결되고, 상기 서브 마스터들의 전송 시간 정보를 관리하는 채널 마스터를 포함하고,
    상기 전송 시간 정보는 각각 상기 서브 마스터들 및 상기 통신 노드들의 전송 시간 정보에 해당하는 제1전송 시간 구간 및 제2전송 시간 구간을 포함하고,
    상기 제1 전송 시간 구간은 상기 채널 마스터와 최단 경로로 연결된 서브 마스터부터 할당되고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 서브 마스터와 최단 경로로 연결된 통신 노드부터 할당되는, 원전 안전계통 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 버스를 통해 상기 채널 마스터와 연결되고, 복수의 포트들을 구비하고, 상기 복수의 포트들 중 하나를 통해 다른 채널과의 데이터 교환을 수행하는 인터페이스 마스터를 더 포함하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 채널 마스터와 직렬 링크를 통해 연결되고, 상기 통신 노드들, 상기 서브 마스터들 및 상기 채널 마스터의 상태 정보를 상기 직렬 링크를 통해 수집하는 감시장치를 더 포함하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1전송 시간 구간은 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하고,
    상기 제2전송 시간 구간은 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함하고,
    상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함되는, 원전 안전계통 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1전송 시간 구간은 상기 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하고,
    상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고,
    상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1통신 노드와 최단 경로로 연결되고, 제2통신 노드부터 상기 제K통신 노드까지 순차적으로 경로가 증가하는 방식으로 연결되는 제1타입의 버스 방식으로 통신하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고,
    상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1 및 제K통신 노드와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마스터는 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K서브 마스터를 포함하고,
    상기 채널 마스터는 상기 마스터 버스를 통해 상기 제1 내지 제K서브 마스터와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신하는, 원전 안전계통 통신 장치.
  9. 채널 마스터에서 마스터 버스를 통해 서브 마스터들로 상기 서브 마스터들의 제1전송 시간 정보를 송신하는 제1전송 시간 정보 송신 과정;
    상기 서브 마스터들이 노드 버스를 통해 그룹에 속하는 통신 노드들로 상기 통신 노드들의 제2전송 시간 정보를 송신하는 제2전송 시간 정보 송신 과정;
    상기 제2전송 시간 정보에 기반하여, 상기 통신 노드들이 상기 그룹에 속하는 서브 마스터로 제1제어 데이터를 제2전송 시간 구간에서 송신하는 제1제어 데이터 송신 과정; 및
    상기 제1전송 시간 정보에 기반하여, 상기 서브 마스터들이 상기 채널 마스터로 제2제어 데이터를 제1전송 시간 구간에서 송신하는 제2제어 데이터 송신 과정을 포함하고,
    상기 제1 전송 시간 구간은 상기 채널 마스터와 최단 경로로 연결된 서브 마스터부터 할당되고, 상기 제2전송 시간 구간은 상기 서브 마스터와 최단 경로로 연결된 통신 노드부터 할당되는, 원전 안전계통 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1제어 데이터 송신 과정은, 인터페이스 마스터에 구비되는 포트를 통해 다른 채널에 속하는 통신 노드들로 데이터를 송신하고,
    상기 제2제어 데이터 송신 과정은, 상기 인터페이스 마스터가 상기 채널 마스터로 데이터를 송신하는, 원전 안전계통 통신 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    감시 장치가 별도의 직렬 링크를 통해 상기 채널 마스터로 제어 데이터를 송신하는 제3제어 데이터 송신 과정을 더 포함하고,
    상기 제3제어 데이터 송신 과정은 상기 제1전송 시간 정보 및 상기 제2전송 시간 정보와 관계없이 수행되는, 원전 안전계통 통신 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1전송 시간 정보는 제1전송 시작 시간(transmission start time) 및 제1기간(duration)을 포함하는 제1전송 시간 구간이고,
    상기 제2전송 시간 정보는 제2전송 시작 시간 및 제2기간을 포함하는 제2전송 시간 구간이고,
    상기 제2전송 시간 구간은 상기 제1전송 시간 구간 내에 포함되는, 원전 안전계통 통신 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1전송 시간 구간은 상기 서브 마스터들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하고,
    상기 제2전송 시간 구간은 상기 통신 노드들에 대한 시분할된 각각의 전송 시간 구간을 포함하는, 원전 안전계통 통신 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고,
    상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1통신 노드와 최단 경로로 연결되고, 제2통신 노드부터 상기 제K통신 노드까지 순차적으로 경로가 증가하는 방식으로 연결되는 제1타입의 버스 방식으로 통신하는, 원전 안전계통 통신 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 통신 노드들은 상기 그룹별로 K개의 제1 내지 제K통신 노드를 포함하고,
    상기 서브 마스터는 상기 노드 버스를 통해 상기 제1 및 제K통신 노드와 최장 경로로 연결되고, 제2 및 제K-1 통신 노드부터 순차적으로 경로가 감소하는 방식으로 연결되는 제2타입의 버스 방식으로 통신하는, 원전 안전계통 통신 방법.
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