KR102080078B1 - 자동화 시스템 및 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동화 시스템(50)에 관한 것으로서, 자동화 시스템(50)은
- 제1 필드 버스 단자(31)를 갖는 제1 제어 디바이스(1),
- 제2 필드 버스 단자(32)를 갖는 제2 제어 디바이스(2),
- 필드 버스(3),
- 센서들 및/또는 액추에이터들에 연결하기 위한 적어도 하나의 입력/출력 주변 모듈(11)을 갖는 주변 어셈블리(10)이며, 상기 주변 어셈블리(10)는 상기 제어 디바이스들(1, 2)로의 및/또는 상기 제어 디바이스들(1, 2)로부터의 통신을 위한 제3 필드 버스 단자(33)를 갖는 인터페이스 모듈(20)을 갖는, 주변 어셈블리(10)를 포함하고,
여기서 인터페이스 모듈(20)은 상호연결 정보가 저장되는 적어도 하나의 입력/출력 모듈(21)을 가지며, 여기서 상호연결 정보는 제어 디바이스들(1, 2)에 대한 하나 이상의 입력/출력 주변 모듈(11)의 입력들/출력들의 할당을 포함하고,
여기서 인터페이스 모듈(20)은 추가로 가상 데이터 세트 모듈(22)을 포함하고, 상기 가상 데이터 세트 모듈(22) 내에서는 제1 제어 디바이스(1)가 데이터 세트(60)를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈(40)이 제1 제어 디바이스(1)에 할당되고, 데이터 세트 모듈(22) 내의 제2 제어기(2)에는 제2 제어 디바이스(2)가 데이터 세트(60')를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈(42)이 할당되며, 이와 동시에 가상 데이터 세트 모듈은 데이터 세트(60)가 데이터 세트 수신 모듈(40)로부터 데이터 세트 전송 모듈(42)로 복사되고, 그 결과 제어 디바이스들(1, 2) 사이에 통신 경로가 구축되도록 하는 형태를 취한다.

Description

자동화 시스템 및 작동 방법{AUTOMATION SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION}
본 발명은 자동화 시스템에 관한 것으로서, 자동화 시스템은 제1 필드 버스 단자(field bus terminal)를 갖는 제1 제어 디바이스, 제2 필드 버스 단자를 갖는 제2 제어 디바이스, 필드 버스(field bus), 센서들 및/또는 액추에이터들에 연결하기 위한 적어도 하나의 입력/출력 주변 모듈을 갖는 주변 어셈블리를 포함하고, 상기 주변 어셈블리는 제어 디바이스들로의 및/또는 제어 디바이스들로부터의 통신을 위한 제3 필드 버스 단자를 갖는 인터페이스 모듈을 가지고, 상기 인터페이스 모듈은 상호연결 정보가 저장되는 적어도 하나의 입력/출력 모듈을 가지며, 상기 상호연결 정보는 제어 디바이스들에 대한 하나 이상의 입력/출력 주변 모듈의 입력들/출력들의 할당을 포함한다.
본 발명의 출발점은 복수의 통신 스테이션들, 전형적으로는 프로그램 기억 가능한 제어기들 및 주변 시스템들 사이의 입력 및 출력 데이터의 순환식 교환(cyclic exchange)을 갖는 자동화 시스템 또는 필드 버스 시스템이다.
예를 들어, 생산 라인을 구성하는 머신들을 결합시키기 위해 요구되는 복수의 프로그램 기억 가능한 제어기들 간의 직접 순환식 데이터 교환이 이러한 시스템들에 의해 지원되지 않는데, 그 이유는 통신 관계들이, 프로그램 기억 가능한 제어기들과 주변 시스템들 사이에만 구축되어 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 복수의 프로그램 기억 가능한 제어기들 간의 간단하고 유연하며 강력한 필드 버스 통신을 제공하는 것이다.
도입부에서 언급된 자동화 시스템에 있어서, 인터페이스 모듈은 추가로 가상 데이터 세트 모듈을 포함하고, 가상 데이터 세트 모듈 내에서는 제1 제어 디바이스가 데이터 세트를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈이 제1 제어 디바이스에 할당되고, 또한 가상 데이터 세트 모듈 내의 제2 제어기에는, 제2 제어 디바이스가 데이터 세트를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈이 할당되며, 이와 동시에 가상 데이터 세트 모듈은 데이터 세트가 데이터 세트 수신 모듈로부터 데이터 세트 전송 모듈로 복사되고, 그 결과 제어 디바이스들 사이에 통신 경로가 구축되도록 하는 형태를 취한다는 점에서 본 목적이 달성된다. 입력/출력 모듈들은, 제어 디바이스에 연결하는 경우에, 대응하는 구성 데이터가 인터페이스 모듈에게 전송되는 구성가능 메모리 영역으로서 생각될 수 있다. 가상 데이터 세트 모듈들은, 제어 디바이스에 연결하는 경우에, 대응하는 구성 데이터가 인터페이스 모듈에게 전송되어 저장되는 구성가능 메모리 영역으로서 생각될 수 있다. 그에 따라, 본 발명에 따른 인터페이스 모듈은 2가지 유형들의 모듈들, 즉 실제 주변기기를 위한 입력/출력 모듈들, 및 제어 디바이스들의 통신을 위한 하나 이상의 가상 데이터 세트 모듈을 갖는다.
Profinet Shared Device의 경우에서와 같이, 주변 시스템의 데이터 세트 채널들에의 다중 액세스를 이용하고 주변 시스템 내의, 상세하게는 인터페이스 모듈 내의 가상 데이터 세트 모듈들을 사용하는 것은 PLC간 통신을 생성하는 효과가 있으며, 이는 제어 디바이스들이 가상 데이터 세트 모듈을 통해 서로 데이터 세트들(레코드들)을 교환할 수 있다는 것을 의미한다. 여기서, 기입 액세스하는 제어 디바이스의 데이터 세트들이 인터페이스 모듈의 가상 데이터 세트 수신 모듈에 기입될 수 있고, 데이터 세트 전송 모듈을 경유하여, 추가 제어 디바이스 또는 심지어 복수의 추가 제어 디바이스들에 할당될 수 있다.
도입부에서 언급된 목적이 또한 자동화 시스템을 작동시키는 방법에 의해 달성된다. 자동화 시스템을 작동시키는 방법에서, 제1 및 제2 제어 디바이스는 필드 버스를 통해 주변 어셈블리와 데이터를 교환하는데, 상기 데이터 교환은 한편으로는 출력 데이터가 주변 어셈블리의 인터페이스 모듈 내의 입력/출력 모듈을 통해 입력/출력 주변 모듈에게 전달되게 출력 데이터를 주변 모듈에게 전송하고, 다른 한편으로는 입력 데이터가 주변 어셈블리의 인터페이스 모듈 내의 입력/출력 모듈을 통해 입력/출력 주변 모듈로부터 수신되게 주변 모듈로부터 입력 데이터를 수신하는 것에 관련되어 있다.
본 발명에 따르면, 인터페이스 모듈 내에서는 가상 데이터 세트 모듈이 작동되며, 상기 가상 데이터 세트 모듈 내에서는 제1 제어 디바이스가 데이터 세트를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈이 제1 제어 디바이스에 할당되고, 또한 제2 제어기가 데이터 세트를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈이 제2 제어 디바이스에 할당되며, 이와 동시에 가상 데이터 세트 모듈에서, 제1 제어 디바이스의 데이터 세트는 데이터 세트 수신 모듈로부터 데이터 세트 전송 모듈로, 제2 제어 디바이스에 대한 데이터 세트로서, 복사된다.
본 방법의 유리한 발전형태에서, 제1 제어 디바이스에 대한 데이터 세트 수신 모듈의 할당은 제1 제어 디바이스에 대해 제1 채널을 형성하는 효과가 있고, 제2 제어 디바이스에 대한 데이터 세트 전송 모듈의 할당은 제2 제어 디바이스에 대해 제2 채널을 형성하는 효과가 있으며, 여기서 제1 제어 디바이스는 제1 채널 및 제2 채널을 포함하는 데이터 전송 경로를 통해 주변 모듈을 경유하여 제2 제어 디바이스와 통신한다.
예를 들어, PROFINET Shared Device에서 수행되는 바와 같이, 주변 모듈의 입력/출력 채널들에의 다중 액세스가 이용되고, 주변 어셈블리 내의 가상 데이터 세트 모듈 또는 주변 모듈을 사용할 때, 하나의 제어 디바이스로부터 다른 제어 디바이스로의 직접 통신(PLC간 통신)이 구축된다.
데이터에 액세스하는 제어 디바이스의 관점에서, 통신은 항상 2개의 필드 버스 스테이션 간의 포인트 투 포인트이다. 가상 데이터 세트 모듈에 의해 이용가능하게 되는 데이터 세트들에 대한 부가의 통신 채널들을 이용하고 분할하는 것은 제어기 애플리케이션들의 기능이다. 예를 들어, 하나의 제어기 애플리케이션의 데이터 세트들 및 파라미터 및 상태 정보를 다른 제어 디바이스에게 전송하는 것이 가능하게 된다.
본 방법의 구현은 주변 어셈블리의 인터페이스 모듈에 있는 소프트웨어 솔루션의 형태를 취할 수 있으며, Profinet/Profinet 커플러와 같은, 어떠한 부가의 필드 버스 어셈블리들도 요구되지 않고 PLC/PLC 통신을 위한 어떠한 부가의 배선도 요구되지 않는다는 장점이 있을 것이다. 사용되는 제어 디바이스들이 C2C(제어기간 통신) 또는 CC-DX(I/O 제어기 멀티캐스트 통신) 중 어느 것도 지원하지 않는 경우, 이것은 비용 장점으로 간주된다. 제어 디바이스들 간의 통신이, 구축된 필드 버스 통신 메커니즘들을 통해 수행되고 기존의 기술 또는 액세스 컴포넌트들에 대한 어떠한 새로운 요구도 하지 않는다.
도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 나타내고 있다.
도 1은 자동화 시스템을 도시한 도면,
도 2는 2개의 제어 디바이스에 액세스하기 위한 가상 데이터 세트 모듈을 도시한 도면,
도 3은 n개의 제어기에 액세스하기 위한 가상 데이터 세트 모듈을 도시한 도면.
도 1은 제1 제어 디바이스(1) 및 제2 제어 디바이스(2)를 갖는 자동화 시스템(50)을 예시하고 있다. 제1 제어 디바이스(1)는 제1 필드 버스 단자(31)를 통해 필드 버스(3)까지 연결된다. 제2 제어 디바이스(2)는 제2 필드 버스 단자(32)를 통해 필드 버스(3)까지 연결된다. 주변 어셈블리(10)는 제3 필드 버스 단자(33)를 통해 필드 버스(3)까지 연결된다. 주변 어셈블리(10)는 제1 입력/출력 주변 모듈(11), 제2 입력/출력 주변 모듈(12), 제3 입력/출력 주변 모듈(13), 및 제4 입력/출력 주변 모듈(14)이 나란히 장착되어 있는 인터페이스 모듈(20)을 포함한다. 입력/출력 주변 모듈들(11, 12, 13, 14)은 배면 패널 버스를 통해 인터페이스 모듈(20)에 연결된다. 이러한 내부 배면 패널 버스를 경유하여, 입력/출력 주변 모듈들(11, 12, 13, 14)은 데이터, 상세하게는 센서들로부터의 입력 데이터 또는 액추에이터들로의 출력 데이터를 인터페이스 모듈(20)과 교환할 수 있다.
상호연결 정보가 저장되는 적어도 하나의 입력/출력 모듈(21)이 인터페이스 모듈(20) 내에 제공되고, 여기서 상호연결 정보는 제어 디바이스들(1, 2)에 대한 하나 이상의 입력/출력 주변 모듈(11, 12, 13, 14)의 입력들/출력들의 할당을 포함한다.
제1 제어 디바이스(1)로부터 제2 제어 디바이스(2)로의 직접 통신을 가능하게 하기 위해, 인터페이스 모듈(20)은 가상 데이터 세트 모듈(22)을 포함하고, 가상 데이터 세트 모듈(22) 내에서는 제1 제어 디바이스(1)가 데이터 세트(60)를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈(40)(도 2를 참조)이 제1 제어 디바이스(1)에 할당되고, 또한 제2 제어 디바이스(2)가 데이터 세트(60')를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈(42)이 제2 제어 디바이스(2)에 할당되며, 이와 동시에, 가상 데이터 세트 모듈(22)에서, 제1 제어 디바이스(1)의 데이터 세트(60)는 데이터 세트 수신 모듈(40)로부터 데이터 세트 전송 모듈(42)로, 제2 제어 디바이스(2)에 대한 데이터 세트(60')로서, 복사된다.
도 2는 제1 제어 디바이스(1)와 제2 제어 디바이스(2) 간의 통신을 위한 변형 실시예에서의 가상 데이터 세트 모듈(22)을 예시하고 있다. 데이터 세트 수신 모듈(40)을 제1 제어 디바이스(1)에 할당시키는 것에 의해, 제1 제어 디바이스(1)에 대해 제1 채널(51)이 형성된다. 데이터 세트 전송 모듈(42)을 제2 제어 디바이스(2)에 할당시키는 것에 의해, 제2 제어 디바이스(2)에 대해 제2 채널(52)이 형성된다. 이 구성에서, 제1 제어 디바이스(1)는, 제1 채널(51) 및 제2 채널(52)을 포함하는 데이터 전송 경로를 통해, 주변 모듈(20)을 경유하여 제2 제어 디바이스(2)와 직접 통신할 수 있다.
도 3이 도시하는 바와 같이, n개의 제어 디바이스가 통신하는 것이 마찬가지로 가능하다. 도 3에서의 예에 따르면, 제1 제어 디바이스(1)는 데이터 세트(60)를 제1 채널(51)을 통해 이용가능하게 만든다. 데이터 세트(60)는, 제n 데이터 세트 전송 모듈(4n)에 복사될 때까지, 데이터 세트 전송 모듈(42), 그리고 추가로 제2 데이터 세트 전송 모듈(43) 등에 이하 마찬가지로 복사된다. 이 구성에서, 데이터 세트 전송 모듈(42)은 제2 채널(52)을 통해 제어 디바이스(2)에 할당되고, 제n 데이터 세트 모듈(4n)은 제n 채널(5n)을 경유하여 제n 제어 디바이스(n)에 할당된다. 제1 제어 디바이스(1)는 따라서 데이터 세트들에 대한 송신기로서 역할할 수 있고, 나머지 제어 디바이스들(2, ..., n)은 데이터 세트들에 대한 대응하는 채널들(52, ..., 5n)을 경유하여 데이터 세트들의 수신기들로서 역할할 수 있다.

Claims (3)

  1. 자동화 시스템(50)으로서,
    - 제1 필드 버스 단자(field bus terminal)(31)를 갖는 제1 제어 디바이스(1),
    - 제2 필드 버스 단자(32)를 갖는 제2 제어 디바이스(2),
    - 필드 버스(field bus)(3),
    - 센서들 및/또는 액추에이터들에 연결하기 위한 적어도 하나의 입력/출력 주변 모듈(11)을 갖는 주변 어셈블리(10)이며, 주변 어셈블리(10)는 제어 디바이스들(1, 2)로의 및/또는 제어 디바이스들(1, 2)로부터의 통신을 위한 제3 필드 버스 단자(33)를 갖는 인터페이스 모듈(20)을 갖는, 주변 어셈블리(10)를 포함하고,
    인터페이스 모듈(20)은 상호연결 정보가 저장되는 적어도 하나의 입력/출력 모듈(21)을 가지며, 상기 상호연결 정보는 제어 디바이스들(1, 2)에 대한 하나 이상의 입력/출력 주변 모듈(11)의 입력들/출력들의 할당을 포함하는 자동화 시스템(50)에 있어서,
    인터페이스 모듈(20)은 추가로 가상 데이터 세트 모듈(22)을 포함하고, 가상 데이터 세트 모듈(22) 내에서는 제1 제어 디바이스(1)가 데이터 세트(60)를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈(40)이 제1 제어 디바이스(1)에 할당되고, 또한 가상 데이터 세트 모듈(22) 내의 제2 제어 디바이스(2)에는, 제2 제어 디바이스(2)가 데이터 세트(60)를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈(42)이 할당되며, 이와 동시에 가상 데이터 세트 모듈은 데이터 세트(60)가 데이터 세트 수신 모듈(40)로부터 데이터 세트 전송 모듈(42)로 복사되고, 그 결과 제어 디바이스들(1, 2) 사이에 통신 경로가 구축되도록 하는 형태를 취하는 것을 특징으로 하는, 자동화 시스템(50).
  2. 자동화 시스템(50)을 작동시키는 방법으로서, 제1 제어 디바이스(1) 및 제2 제어 디바이스(2)는 필드 버스(3)를 통해 주변 어셈블리(10)와 데이터를 교환하고, 상기 데이터 교환은 한편으로는, 출력 데이터가 주변 어셈블리(10)의 인터페이스 모듈(20) 내의 입력/출력 모듈(21)을 통해 입력/출력 주변 모듈(11)로 전달되게, 출력 데이터를 인터페이스 모듈(20)에게 전송하는 것과, 다른 한편으로는, 입력 데이터가 주변 어셈블리(10)의 인터페이스 모듈(20) 내의 입력/출력 모듈(21)을 통해 입력/출력 주변 모듈(11)로부터 수신되게, 인터페이스 모듈(20)로부터 입력 데이터를 수신하는 것에 관련되는 방법에 있어서,
    인터페이스 모듈(20) 내에서는 가상 데이터 세트 모듈(22)이 작동되며, 가상 데이터 세트 모듈(22) 내에서는 제1 제어 디바이스(1)가 데이터 세트(60)를 기입할 수 있는 데이터 세트 수신 모듈(40)이 제1 제어 디바이스(1)에 할당되고, 또한 제2 제어 디바이스(2)가 제2 제어 디바이스(2)에 대한 데이터 세트(60')를 검색할 수 있는 데이터 세트 전송 모듈(42)이 제2 제어 디바이스(2)에 할당되며, 이와 동시에 가상 데이터 세트 모듈(22)에서, 제1 제어 디바이스(1)의 데이터 세트(60)는 데이터 세트 수신 모듈(40)로부터 데이터 세트 전송 모듈(42)로, 제2 제어 디바이스(2)에 대한 데이터 세트(60')로서, 복사되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 데이터 세트 수신 모듈(40)을 제1 제어 디바이스(1)에 할당시킴으로써 제1 제어 디바이스(1)에 대해 제1 채널(51)이 형성되고, 데이터 세트 전송 모듈(42)을 제2 제어 디바이스(2)에 할당시킴으로써 제2 제어 디바이스(2)에 대해 제2 채널(52)이 형성되며, 제1 제어 디바이스(1)는 제1 채널(51) 및 제2 채널(52)을 포함하는 데이터 전송 경로를 통해 인터페이스 모듈(20)을 경유하여 제2 제어 디바이스(2)와 통신하는, 방법.
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