KR101764680B1 - 이중화 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중화 제어 시스템에 관한 것이다. 이러한 이중화 제어 시스템은, 기설정된 주기로 클럭을 발생시키는 클럭생성부; 제1제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제1버퍼; 제2제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제2버퍼; 상기 클럭생성부에 의해 공급되는 클럭 중 동일한 클럭 주기 동안 상기 제1 및 제2버퍼에 각각 저장된 상기 제1 및 제2제어기의 제어 데이터의 존재여부를 확인하는 제1 및 제2상태감시기; 상기 제1 및 제2버퍼에 저장된 상기 제1 및 제2제어기의 제어 데이터 중 어느 하나의 제어 데이터를 하위모듈에 전송하도록 스위칭되는 스위칭부; 및 상기 제1 및 제2상태감시기로부터 출력된 상기 제1 및 제2제어기의 제어 데이터 존재여부 확인결과로부터 상기 제1 및 제2제어기의 장애 여부를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

이중화 제어 시스템{REDUNDANCY CONTROL SYSTEM}
본 발명은 이중화 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일한 클럭 주기 동안 각각의 제어기에서 출력되는 제어 데이터의 존재여부를 확인하고, 존재 여부의 확인 결과에 따라 제어기의 장애 여부를 판단하여 장애가 발생하지 않은 제어기로 계속 작동하도록 제어하는 이중화 제어 시스템에 관한 것이다.
HVDC(High Voltage Direct Current) 시스템은 생산된 교류전력을 직류로 바꿔 송전한 후 수전점에서 교류로 재변환시켜 공급하는 시스템이다.
HVDC 시스템에 있어서 가장 중요한 부분은 신뢰성과 안정성이다. 전력을 제어하기 위한 제어기 내부나 외부에서 장애가 발생하더라도 시스템은 정상 작동을 유지할 수 있어야 한다.
이러한, HVDC 시스템을 안정적으로 작동시키기 위해 제어기를 이중화로 구성하여, 제어기의 장애로 시스템에 문제가 발생되지 않도록 설계하여야 한다.
종래 기술은 주 제어기의 장애 발생시 보조 제어기가 절체되어 작동하도록 하되, 대기하고 있는 보조 제어기의 절체시 일정한 시간이 소요된다. 또한, 절체작동 수행시에는 제어기로부터 전달되는 제어 데이터가 하위 모듈에 전달되지 않거나, 이전에 전달되었던 제어 데이터가 사용될 수 있다.
이와 같은 문제점으로 인해 HVDC와 같은 고속제어가 필요한 시스템에서는 정상적인 시스템 운영에 차질을 생길 수 있다.
등록특허공보 제10-0055506호 (1992.10.16. 등록) 공개특허공보 제1998-0075016호 (1998.11.05. 공개)
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 제1 및 제2제어기로부터 출력되는 제어 데이터가 동일한 클럭 주기 동안 존재하는 지를 확인하고, 확인결과로부터 제1 및 제2제어기의 장애여부를 판단하여 제1및 제2제어기 중 장애가 발생하지 않은 제어기로 제어하도록 하는 이중화 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 이중화 제어 시스템은, 기설정된 주기로 클럭을 발생시키는 클럭생성부; 제1제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제1버퍼; 제2제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제2버퍼; 상기 제1버퍼에 저장된 상기 제1제어기의 제어데이터의 존재 여부를 확인하는 제1상태감시기; 상기 제2버퍼에 저장된 상기 제2제어기의 제어데이터의 존재 여부를 확인하는 제2상태감시기; 상기 제1버퍼 및 제2버퍼 중 어느 하나에 저장된 제어데이터를 하위모듈로 전송하도록 스위칭하는 스위칭부; 및 상기 제1상태감시기 및 제2상태감시기로부터 각각 출력된 상기 제1 및 제2제어기의 제어데이터의 확인결과로부터 상기 제1제어기 및 제2제어기의 장애 여부를 판단하고, 상기 장애 여부 판단결과에 따라 상기 제1버퍼 및 제2버퍼 중 제어데이터가 존재하는 버퍼 내의 제어데이터를 하위모듈로 출력하도록 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제1제어기 및 제2제어기는 액티브(active) 상태로 운영되어 상기 클럭생성부에서 발생된 클럭에 따라 각각 동일한 제어데이터를 동시에 출력하고, 상기 제1상태감시기 및 제2상태감시기는 상기 클럭생성부에서 발생된 클럭 중 기설정된 동일한 클럭 주기 동안에 각각 상기 제1버퍼 및 제2버퍼에 저장된 제어데이터의 존재 여부를 확인하되, 상기 동일한 클럭 주기 동안 기설정된 횟수만큼 상기 제1버퍼 및 제2버퍼에 각각 저장된 제어데이터의 존재 여부를 확인하고, 상기 제어부는 상기 기설정된 횟수의 확인시마다 제어데이터가 모두 존재하지 않은 경우에만 상기 제어데이터가 존재하지 않는 버퍼에 대응하는 제어기에 장애가 발생한 것으로 판단하고, 상기 기설정된 횟수는 상기 동일한 클럭 주기 동안 제어데이터의 존재 여부를 확인가능한 횟수인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 제어기의 제어 데이터의 존재여부 확인결과, 상기 제어 데이터가 상기 제1 및 제2 버퍼 중 어느 하나에만 존재하는 경우 상기 제어 데이터가 존재하는 버퍼로 스위칭되도록 상기 스위칭부를 제어한다.
본 발명에서, 상기 제어부는 상기 제1 및 제2 제어기의 제어 데이터의 존재여부 확인결과, 상기 제1 및 제2 버퍼에 모두 제어 데이터가 존재할 경우 상기 제1제어기 및 제2제어기가 모두 정상 작동 상태인 것으로 판단하여 상기 스위칭부의 이전 스위칭 상태를 그대로 유지한다.
본 발명에서, 상기 제1 및 제2상태감시기는 동일한 클럭 주기 동안 기설정된 횟수만큼 상기 제1 및 제2 버퍼에 저장된 상기 제1 및 제2 제어기의 제어 데이터의 존재를 확인하고, 상기 확인결과로부터 상기 기설정된 횟수 모두 제어 데이터가 존재하지 않을 경우 상기 제어 데이터가 존재하지 않는 제어기에 장애가 발생한 것으로 판단한다.
본 발명에 따르면, 빠른 시간에 절체가 가능하여 절체 판단에 필요한 시간 동안 잘못된 제어 데이터로 인한 HVDC 시스템의 오작동을 방지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 제어기의 이중화를 위한 별도의 신호선과 이중화 판단 장비를 설치하지 않아 유지비용이 작다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이중화 제어 시스템의 연결 상태를 나타낸 블럭도.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이중화 제어 시스템의 연결 상태를 나타낸 블럭도이다.
제1 및 제2제어기(10, 20)는 동일한 기능을 수행하도록 구성되고, 정상시 두 제어기가 Active 상태로 작동한다. 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)는 각각이 같은 제어 데이터를 동시에 출력하며, 상기 출력된 제어 데이터는 이중화 제어 시스템(30)로 전달된다.
이중화 제어 시스템(30)는 상기 제1 및 제2제어기(10, 20) 각각의 제어 데이터를 이용하여 제1 및 제2제어기(10, 20)의 이중화를 구현한다. 도 1을 참조하면, 이중화 제어 시스템(30)는 클럭생성부(301), 제1버퍼(302), 제2버퍼(303), 제1상태감시기(304), 제2상태감시기(305), 제어부(306) 및 스위칭부(307)를 포함한다.
클럭생성부(301)는 기설정된 주기로 클럭을 발생시킨다. 상기 발생된 클럭은 제1 및 제2상태감시기(304, 305), 제어부(301)로 공급된다.
제1버퍼(302)는 제1제어기(10)로부터 출력되는 제어 데이터를, 제2버퍼(303)는 제2제어기(20)로부터 출력되는 제어 데이터를 저장한다. 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)로부터 출력되는 제어 데이터는 최종적으로 하위모듈(40)에 전달된다.
제1상태감시기(304)는 상기 클럭생성부(301)에 의해 공급되는 클럭 중 동일한 클럭 주기 동안 상기 제1버퍼(302)에 저장된 제어 데이터의 존재여부를, 제2상태감시기(305)는 제2버퍼(303)에 저장된 제어 데이터의 존재여부를 확인한다.
보다 자세히는, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)는 동일한 클럭에 동기하여 제어 데이터를 보내도록 작동한다. 따라서, 정상적인 경우라면 동일한 클럭에 제1 및 제2제어기(10, 20)로부터 보내진 제어 데이터는 상기 제1 및 제2버퍼(302, 303)에 동시에 존재해야 한다.
제어부(306)는 상기 제1 및 제2상태감시기(304, 305)로부터 출력된 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터 존재여부 확인결과로부터 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 장애 여부를 판단한다. 예를 들어, 상기 제1버퍼(10)에 제1제어기(10)의 제어 데이터가 존재하는 것으로 확인되나, 상기 제2버퍼(20)에는 제2제어기(20)의 제어 데이터가 존재하지 않는 것으로 확인된다면, 상기 제2제어기(20)가 제어 데이터를 보낼 수 없는 상태이므로, 상기 제어부(306)가 제2제어기(20)에 장애가 발생한 것으로 판단하는 것이다.
이와는 반대로, 제2버퍼에(20)에는 제2제어기(20)의 제어 데이터가 존재하나, 제1버퍼(10)에 제1제어기(10)의 제어 데이터가 존재하지 않는 경우에도 마찬가지로 상기 제어부(306)는 제1제어기(10)에 장애가 발생한 것으로 판단한다.
스위칭부(307)는 상기 제1 및 제2제어기(10, 20) 중 어느 하나의 제어기에 장애가 발생할 경우 상기 제어부(306)의 제어에 의해 스위칭된다. 예를 들어, 상기 제2제어기(20)의 장애가 발생한 것으로 판단될 경우에는 상기 제1제어기(10)가 계속 작동 상태를 유지하도록 제1제어기(10)로 스위칭된다. 만약, 반대로 제1제어기(10)의 장애가 발생한 경우에는 제2제어기(20)가 계속 작동 상태를 유지하도록 제2제어기(20)로 스위칭된다.
즉, 본 발명에서는 Active 상태의 상기 제1 및 제2제어기(10, 20) 중 어느 하나의 장애가 발생하더라도 다른 하나의 제어기의 작동 상태를 유지하여 제어 데이터가 하위모듈(40)로 전달되도록 하는 것이다.
만약, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터가 제1 및 제2버퍼(302, 303) 각각에 모두 존재할 경우 상기 제어부(306)는 상기 제1제어기 및 제2제어기(10, 20)가 모두 정상 작동 상태인 것으로 판단하여 스위칭부(307)의 이전 스위칭 상태를 그대로 유지하도록 한다. 이는, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)가 모두 정상작동 하기 때문에 스위칭부(307)의 작동에 상관없이 상기 제1 및 제2제어기(10, 20) 모두로부터 제어 데이터를 하위모듈(40)로 전달 가능하기 때문이다.
또한, 상기 제어부(306)는 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터 확인시 동일한 클럭 주기 동안 기설정된 횟수만큼 제1 및 제2버퍼(302, 303)에 제어 데이터가 존재하지 않을 경우 상기 제어 데이터가 존재하지 않는 제어기에 장애가 발생한 것으로 판단할 수도 있다.
제1 및 제2상태감시기(304, 305)는 동일한 클럭 주기 동안 기설정된 횟수만큼 상기 제1 및 제2버퍼(302, 303)에 저장된 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터의 존재를 확인하고, 상기 확인결과로부터 기설정된 횟수 모두 제어 데이터가 존재하지 않을 경우 제어 데이터가 존재하지 않는 제어기에 장애가 발생한 것으로 판단할 수도 있다. 여기서 상기 기설정된 횟수는 동일한 클럭 주기 동안 제어 데이터의 존재를 확인하는 횟수를 의미하며, 적어도 한번 이상으로 설정될 수 있다.
이하 상기한 구성의 이중화 제어 시스템의 작동 과정에 대해서 설명한다.
먼저, 정상 작동시 제1 및 제2제어기(10, 20)는 Active 상태를 유지하며, 제1 및 제2버퍼(302, 303)에 각각 제어 데이터를 출력한다. 그러면, 제1 및 제2상태감시기(304, 305)는 클럭생성부(301)에 의해 공급되는 클럭 주기 동안 상기 제1 및 제2버퍼(302, 303)에 저장된 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터가 존재하는지 확인한다. 그 다음, 상기 제1 및 제2상태감시기(304, 305)는 상기 확인 결과를 제어부(306)로 전송하고, 상기 제어부(306)는 상기 제1및 제2상태감시기(304, 305)로부터 보내진 확인 결과를 이용하여 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 장애 여부를 판단한다.
만약, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터 존재여부 확인결과 동일한 클럭 주기 동안 어느 하나의 제어기에 제어 데이터가 존재하지 않아 장애가 발생한 것으로 판단되면, 제어부(306)는 제어 데이터가 존재하는 제어기의 정상작동이 유지되도록 스위칭부(307)를 작동시킨다.
또한, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20)의 제어 데이터가 모두 존재하는 것으로 확인되면, 상기 제1 및 제2제어기(10, 20) 모두로부터 제어 데이터를 하위모듈(40)로 전송 가능하므로, 상기 제어부(306)는 상기 제1및 제2제어기(10, 20)의 상태유지를 위해 스위칭부(307)의 이전 스위칭 상태를 그대로 유지하도록 한다
이로써, 본 발명은 상기 제1 및 제2 제어기의 상태 확인을 위해 별도의 신호선(통신선)을 사용하지 않고, 제어 데이터의 존재유무만으로 장애가 발생한 제어기의 확인이 가능하도록 한다.
그리고, 항상 제1 및 제2제어기가 Active 상태로 작동하여 어느 하나의 제어기에 장애가 발생하더라도 정상작동 하는 제어기의 상태를 유지시킬 수 있어 각각의 제어기가 상호 보완하여 작동이 가능하므로 제어 데이터가 누락되지 않아 효율적이다.
상술한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 제1제어기 20 : 제2제어기
30 : 이중화 제어 시스템 301 : 클럭생성부
302 : 제1버퍼 303 : 제2버퍼
304 : 제1상태감시부 305 : 제2상태감시부
306 : 제어부 307 : 스위칭부
40 : 하위모듈

Claims (4)

  1. 기설정된 주기로 클럭을 발생시키는 클럭생성부;
    제1제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제1버퍼;
    제2제어기로부터 출력되는 제어 데이터를 저장하는 제2버퍼;
    상기 제1버퍼에 저장된 상기 제1제어기의 제어데이터의 존재 여부를 확인하는 제1상태감시기;
    상기 제2버퍼에 저장된 상기 제2제어기의 제어데이터의 존재 여부를 확인하는 제2상태감시기;
    상기 제1버퍼 및 제2버퍼 중 어느 하나에 저장된 제어데이터를 하위모듈로 전송하도록 스위칭하는 스위칭부; 및
    상기 제1상태감시기 및 제2상태감시기로부터 각각 출력된 상기 제1 및 제2제어기의 제어데이터의 확인결과로부터 상기 제1제어기 및 제2제어기의 장애 여부를 판단하고, 상기 장애 여부 판단결과에 따라 상기 제1버퍼 및 제2버퍼 중 제어데이터가 존재하는 버퍼 내의 제어데이터를 하위모듈로 출력하도록 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1제어기 및 제2제어기는 액티브(active) 상태로 운영되어 상기 클럭생성부에서 발생된 클럭에 따라 각각 동일한 제어데이터를 동시에 출력하고,
    상기 제1상태감시기 및 제2상태감시기는 상기 클럭생성부에서 발생된 클럭 중 기설정된 동일한 클럭 주기 동안에 각각 상기 제1버퍼 및 제2버퍼에 저장된 제어데이터의 존재 여부를 확인하되, 상기 동일한 클럭 주기 동안 기설정된 횟수만큼 상기 제1버퍼 및 제2버퍼에 각각 저장된 제어데이터의 존재 여부를 확인하고,
    상기 제어부는 상기 기설정된 횟수의 확인시마다 제어데이터가 모두 존재하지 않은 경우에만 상기 제어데이터가 존재하지 않는 버퍼에 대응하는 제어기에 장애가 발생한 것으로 판단하고,
    상기 기설정된 횟수는 상기 동일한 클럭 주기 동안 제어데이터의 존재 여부를 확인가능한 횟수인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이중화 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 제어기의 제어 데이터의 존재여부 확인결과, 상기 제어 데이터가 상기 제1 및 제2 버퍼 중 어느 하나에만 존재하는 경우 상기 제어 데이터가 존재하는 버퍼로 스위칭되도록 상기 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 및 제2 제어기의 제어 데이터의 존재여부 확인결과, 상기 제1 및 제2 버퍼에 모두 제어 데이터가 존재할 경우 상기 제1제어기 및 제2제어기가 모두 정상 작동 상태인 것으로 판단하여 상기 스위칭부의 이전 스위칭 상태를 그대로 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 이중화 제어 시스템.
  4. 삭제
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