KR102156381B1 - 산업용 리모트 입출력 시스템 - Google Patents

산업용 리모트 입출력 시스템 Download PDF

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KR102156381B1
KR102156381B1 KR1020190117441A KR20190117441A KR102156381B1 KR 102156381 B1 KR102156381 B1 KR 102156381B1 KR 1020190117441 A KR1020190117441 A KR 1020190117441A KR 20190117441 A KR20190117441 A KR 20190117441A KR 102156381 B1 KR102156381 B1 KR 102156381B1
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Abstract

산업용 리모트 입출력 시스템이 개시되며, 상기 산업용 리모트 입출력 시스템은, 공정 설비와 관련된 측정 신호를 생성하여 발신하고, 수신되는 제어 신호에 따라 상기 공정 설비를 제어하는 설비 제어부; 및 상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호를 기초로 상기 제어 신호를 생성하여 발신하는 중앙 제어부를 포함하되, 상기 설비 제어부는, 센서부가 상기 공정 설비와 관련된 상태를 측정하여 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하여 발신하는 I/O 모듈; 상기 디지털 신호 형태의 값을 수신하여 상기 측정 신호로서 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 상기 중앙 제어부로 발신하는 통신모듈을 포함하되, 상기 I/O 모듈은, 상기 센서부가 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 미리 설정된 신호의 값으로 규정화하고, 규정화된 값을 상기 디지털 신호 형태의 값으로 변환한다.

Description

산업용 리모트 입출력 시스템{SYSTEM FOR INPUTTING AND OUTPUTTING OF REMOTE}
본원은 산업용 리모트 입출력 시스템에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 기존의 제어 시스템은 중앙 제어부에 중앙 제어장치(CPU)와 입출력 장치(I/O 모듈)가 있고, 입출력 장치와 각 현장신호에 대하여 신호선들이 필요하였다. 이는 전체 시스템상의 설치 및 동작에 여러 단점을 수반하였다.
구체적으로, 제어할 포인트 수가 많아질수록 배선에 따르는 설치, 유지 및 보수 비용이 상승하게 될 수 있다. 또한, 제어 현장이 중앙 제어부로부터 멀리 떨어져 있을 경우에는 그만큼 비례하여 설치 비용이 늘어나게 되고, 배선에 문제가 있을 경우, 보수 작업 또한 힘들어지며 비용도 올라가게 되었다.
또한, 제어 현장이 멀리 떨어져 있거나 신호선이, 각종 노이즈에 노출될 경우 신호의 무결성에 문제가 생길 수 있었다.
또한, 밀접한 현장 제어가 필요할 경우 중앙 제어부가 현장 입력 신호를 해석하여 제어신호를 내보내 현장에 적용되기 까지 시간이 너무 길어질 수 있었다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-0969884호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 제어 시스템 대비 비용적인 측면 및 사용성에서 개선된 산업용 리모트 입출력 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템은, 공정 설비와 관련된 측정 신호를 생성하여 발신하고, 수신되는 제어 신호에 따라 상기 공정 설비를 제어하는 설비 제어부; 및 상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호를 기초로 상기 제어 신호를 생성하여 발신하는 중앙 제어부를 포함하되, 상기 설비 제어부는, 센서부가 상기 공정 설비와 관련된 상태를 측정하여 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하여 발신하는 I/O 모듈; 상기 디지털 신호 형태의 값을 수신하여 상기 측정 신호로서 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 상기 중앙 제어부로 발신하는 통신모듈; 및 외부로부터 전원을 공급받는 파워모듈을 포함하되, 상기 통신모듈은 상기 중앙 제어부로부터 상기 파워모듈에 대한 제어 신호를 수신하여 상기 파워모듈에 발신하고, 상기 파워모듈로부터 상기 파워모듈에 대한 신호를 수신하여 상기 중앙 제어부에 발신하며, 상기 I/O 모듈은, 상기 센서부가 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 미리 설정된 신호의 값으로 규정화하하여 상기 디지털 신호 형태의 값으로 변환하고, 상기 설비제어부는, 상기 통신모듈이 상기 중앙 제어부, 상기 I/O 모듈 및 상기 파워모듈 각각과 신호를 수신 및 발신하는 정보를 포함하는 상태 신호를 상기 통신모듈로부터 수신받는 보조통신모듈을 더 포함하고, 상기 상태 신호의 발신이 중단되는 경우, 상기 보조통신모듈은 상기 통신모듈을 대체하며, 상기 통신모듈 및 상기 파워모듈은 제1 전선으로 유선 연결되고, 상기 보조통신모듈 및 상기 파워모듈은 제2 전선으로 유선 연결되며, 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측에는, 길이 방향으로 통공된 통공부가 형성되는 커버가 구비되되, 상기 통공부의 일측은 상기 단자의 통과가 가능하도록 형성되고, 상기 통공부의 타측은 상기 제1 전선의 전선 라인의 통과는 가능하되 상기 단자의 통과는 허용되지 않도록 형성되며, 상기 커버의 상기 통공부의 일측을 감싸는 일측 테두리부의 적어도 일부는, 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분으로부터 탈거 가능하도록, 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측에 접착되고, 상기 보조통신모듈이 상기 통신모듈을 대체하는 경우, 상기 제1 전선에는, 상기 제1 전선의 단자가 상기 통신모듈과 결합 해제되도록, 상기 통신모듈로부터 탈거되는 방향으로 외력이 작용되고, 상기 제1 전선은 상기 제1 전선의 단자가 상기 통신모듈로투버 탈거되어 단선되며, 상기 커버는 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측으로부터 분리될 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 여러 다발의 신호선 대신에 하나의 필드버스 신호선을 이용하여 중앙 제어부와 설비 제어부(제어 현장)를 연결할 수 있고, 이에 따라, 이에 따라, 본 시스템에 의하면, 배선의 설치 비용, 유지 비용 및 보수 비용이 절감될 수 있다. 또한, 필드버스 네트워크는 규격화된 산업용 네트워크 프로토콜로 디지털 직렬통신 방법을 이용하므로 호환성이 좋고, 노이즈 내성이 뛰어나다는 점을 고려하면, 디지털 통신 방식이 사용되기 아날로그 신호의 송수신에 발생하던 노이즈 취약성이 제거될 수 있으며, 분산된 제어 방식이 사용될 수 있어, 설비 제어부에 대한 밀접한 제어가 가능하다.
도 1은 종래의 제어 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 4 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템의 Redundancy화된 통신모듈을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템의 통신모듈과 파워모듈을 연결하는 제1 전선에 대해 구비되는 커버를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 산업용 리모트 입출력 시스템 및 공정 설비의 제어 방법에 관한 것이다.
먼저, 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력(I/O) 시스템(이하 '본 시스템'이라 함)에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 시스템은 설비 제어부(1)를 포함한다. 설비 제어부(1)는 제어 현장(Field)이라 할 수 있다. 설비 제어부(1)는 공정 설비와 관련된 측정 신호를 생성하여 발신한다. 공정 설비란 일반적인 기계적, 전기적 장치를 의미할 수 있는데, 본 시스템은 센서가 구비되는 장치의 제어에 적용될 수 있고, 공정 설비와 관련된 측정 신호라 함은 공정 설비와 관련하여 센서가 측정한 측정값(값)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 본 시스템은 공정 설비와 관련된 상태를 측정하여 값을 형성하는 센서부(14)를 포함할 수 있고, 이를 테면, 센서부(14)는 온도 센서, 압력 센서, 수위 레벨 센서, 유량 측정 센서 등 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 따르면, 센서부(14)가 온도 센서를 포함할 경우, 공정 설비와 관련된 측정 신호는 온도 센서가 측정한 온도와 관련된 정보(신호)를 포함할 수 있고, 센서부(14)가 압력 센서를 포함할 경우, 공정 설비와 관련된 측정 신호는 압력 센서가 측정한 압력과 관련된 정보(신호)를 포함할 수 있다. 또한, 센서부(14)의 센서가 측정한 값은 아날로그 형태일 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 설비 제어부(1)는 아날로그 신호 형태의 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하여 발신하는 I/O 모듈(11)을 포함하다. 이에 따라, 도 3을 참조하면, I/O 모듈(11)은 센서부(14)가 아날로그 신호 형태로 형성한 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하여 발신한다. 또한, 설비 제어부(1)는 I/O 모듈(11)을 복수 개 포함할 수 있다. 이러한 경우, 복수 개의 I/O 모듈(11) 각각은 센서부(14)의 센서 각각과 연결되어, 다시 말해, 복수 개의 I/O 모듈(11) 각각과 센서부(14)의 센서 각각이 매칭되어 센서의 측정값이 상기 센서와 매칭된 I/O 모듈(11)에 의해 변환되어 발신될 수 있다. 이를 위해, 복수 개의 I/O 모듈(11) 각각은 개별적으로 통신모듈(12) 및 제어장치(13) 각각과 연결되어 있을 수 있다.
또한, I/O 모듈(11)은 센서부(14)가 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 미리 설정된 신호의 값으로 규정화하하여 디지털 신호 형태의 값으로 변환할 수 있다. 예를 들어, I/O 모듈(11)은 센서부(14)가 측정 가능한 값을 복수 개의 그룹으로 나누어, 복수 개의 그룹 각각에 대응하는 신호의 값을 미리 설정해 놓을 수 있고, 센서부(14)가 값을 측정하면, 센서부(14)가 측정한 값이 속한 그룹과 대응하는 미리 설정된 신호의 값으로 센서부(14)가 측정한 값을 규정화함으로써 디지털 신호 형태의 값으로 변환하거나, 상기와 같이 규정화된 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환할 수 있다. 규정화된 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하는 경우 A/D 컨버터(analog to digital converter)에 의해 변환이 이루어질 수 있다. 상술한 바에 따라, 센서부(14)가 형성하는 값의 개수가 많더라도, I/O모듈(11)의 규정화에 의해, 설비 제어부(1)가 중앙 제어부(2)로 발신하는 값의 개수(및 종류)는 줄어들 수 있고, 이에 따라, 정보 처리 속도가 향상될 수 있다.
즉, 예를 들어, 센서부(14)가 온도 센서를 포함하고, 온도 센서가 0℃ 내지 150℃의 범위에서 온도를 측정 가능한 경우, 본 시스템에 의하면, 센서부(14)가 측정 가능한 무수히 많은 온도 각각에 대응하는 신호를 보내지 않고, 무수히 많은 온도를 그룹화하여, 그룹당 미리 설정된 복수의 신호의 값을 하나씩 부과하여 설비 제어부(1)가 중앙 제어부(1)로 송신하는 값의 개수를 줄일 수 있다.
이에 따라, 미리 설정된 신호의 값은 미리 저장된 복수의 값 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 미리 저장된 복수의 값은, 전류값으로서 4 mA 내지 20 mA의 범위에서 선택되거나, 또는, 전압값으로서 0 V 내지 10 V의 범위에서 선택될 수 있다.
이를테면, 센서부(14)가 온도 센서를 포함하고, 온도 센서가 0℃ 내지 150℃의 범위에서 온도를 측정 가능한 경우, 미리 설정된 신호의 값은 0℃ 내지 150℃의 범위 내의 온도를 복수 개의 그룹으로 나누고, 복수 개의 그룹 각각에 대하여 미리 설정된 신호의 값 각각을 부여할 수 있으며, 이때, 미리 설정된 신호의 값 각각은 4 mA 내지 20 mA의 범위에서 선택될 수 있다. 이를테면, 150℃가 속하는 그룹(150℃ 이하의 소정의 값 범위가 이루는 그룹)에는 미리 설정된 신호의 값으로 20 mA로 부여될 수 있고, 75℃가 속하는 그룹(75℃ 이하의 소정의 값 범위가 이루는 그룹)에는 미리 설정된 신호의 값으로 12 mA가 부여될 수 있으며, 이에 따라, 만약, 온도 센서가 측정한 값이 75℃인 경우, 이는 12 mA로 규정화될 수 있고, 이것이 디지털 신호로 규정화되어 출력될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, I/O 모듈(11)은 변환된 디지털 신호 형태의 값을 통신모듈(12)로 발신할 수 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 설비 제어부(1)는 통신모듈(12)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 통신모듈(12)은 I/O 모듈(11)이 발신한 디지털 신호 형태의 값을 수신하여 측정 신호로서 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 중앙 제어부(2)로 발신한다. 필드버스 통신망 기반 신호선은 통상의 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.
이러한 본 시스템에 의하면, 센서부(14)가 공장 설비와 관련하여 측정한 값은 초기에 아날로그 신호 형태(다시 말해, 아날로그)일 수 있는데, 아날로그 신호 형태의 값은 I/O모듈(11)에서 디지털 신호 형태의 값으로 변환되어 통신모듈(12)로 발신될 수 있고, 통신모듈(12)은 수신된 디지털 신호 형태의 값을 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 이하에서 설명하는 중앙 제어부(2)로 발신할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 시스템은 중앙 제어부(2)를 포함한다. 중앙 제어부(2)는 설비 제어부(1)가 발신한 측정 신호를 수신하고 측정 신호를 기초로 제어 신호를 생성하여 발신한다. 예를 들어, 수신된 측정 신호(다시 말해, 센서부(14)에 의해 측정된 값)에 대응하는 공장 설비의 액션이 필요한 경우, 중앙 제어부(2)는 상기 액션이 이루어질 수 있도록, 제어 신호를 생성하여 발신할 수 있다. 이러한 중앙 제어부(2)는 본체(CPU)(21) 및 통신모듈(22)을 포함할 수 있다. 통신모듈(22)은 측정 신호를 수신하여 본체(21)에 전달할 수 있고, 본체(21)는 전달받은 측정 신호를 기초로 제어 신호를 생성하여 통신모듈(22)에 전달할 수 있으며 통신모듈(22)은 전달받은 제어 신호를 설비 제어부(1)로 발신할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 중앙 제어부(2)는 제어 신호를 디지털 신호 형태로 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 통신모듈(12)로 발신할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 통신모듈(12)은 중앙 제어부(2)로부터 수신된 디지털 신호 형태의 제어 신호를 I/O 모듈(11)로 발신할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, I/O 모듈(11)은 통신모듈(12)로부터 수신한 디지털 신호 형태의 제어 신호를 아날로그 신호 형태로 변환하여 공정 설비의 제어를 위한 출력 값을 생성할 수 있다. 출력된 값은 제어장치(13)로 송신될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 중앙 제어부(2)는 I/O 모듈(11)에서 생성한 출력 값에 기초하여 공정 설비를 제어하는 제어장치(13)를 포함할 수 있다. 즉, 제어장치(13)는 아날로그 신호 형태의 출력 값을 전달받아 출력 값에 기초하여 공정 설비를 제어할 수 있다. 이러한 제어장치(13)는 공정 설비의 전반적인 작동을 제어하는 것일 수 있다.
전술한 바에 따르면, 본 시스템은, 여러 다발의 신호선 대신에 한세트의 필드버스 신호선을 이용하여 중앙 제어부(2)와 설비 제어부(제어 현장)(1)들을 연결할 수 있다. 필드버스 네트워크는 규격화된 산업용 네트워크 프로토콜로 디지털 직렬통신 방법을 이용하므로 호환성이 좋고, 노이즈 내성이 뛰어나다. 이에 따라, 본 시스템에 의하면, 배선의 설치 비용, 유지 비용 및 보수 비용이 절감될 수 있다. 또한, 디지털 통신 방식을 사용하기 때문에, 아날로그 신호의 송수신에 발생하던 노이즈 취약성이 제거될 수 있다. 또한, 본 시스템에 의하면 분산된 제어 방식이 사용될 수 있어, 설비 제어부(1)에 대한 밀접한 제어가 가능하다.
또한, 도 3을 참조하면, 설비 제어부(1)는 전원을 공급받는 파워모듈(15)을 포함할 수 있다. 파워모듈(15)은 외부로부터 전원을 공급받아 설비 제어부(1)가 구동되게 할 수 있다.
통신모듈(12)은 중앙 제어부(2)로부터 파워모듈(15)에 대한 제어 신호를 수신하여 파워모듈(15)에 발신하고 파워모듈(15)로부터 파워모듈(15)에 대한 신호를 수신하여 중앙 제어부(2)에 발신할 수 있다. 즉, 본 시스템에 있어서, 파워모듈(15)은 중앙 제어부(2)의 제어를 받을 수 있다. 이때, 파워모듈(15)과 통신모듈(12)간의 송수신은 디지털 신호 형태의 신호로 이루어질 수 있다. 이에따라, 별도의 I/O 모듈의 구비 없이도 파워모듈(15)에 대한 중앙 제어부(2)의 제어가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 파워모듈(15)은 상용전원 또는 다른 여러 타입의 전원을 설비 제어부(1)가 사용할 수 있는 전원으로 변경할 수 있다. 또한, 통신부(통신카드)를 포함하고, 통신부를 통해 통신모듈(12)과 신호를 주고받을 수 있으며, 전원 상태를 알려줄 수 있다.
도 4 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템의 Redundancy화된 통신모듈을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
통신모듈(12)은 중앙 제어부(2)와의 수신과 발신, I/O모듈(11)과의 수신과 발신 및 통신모듈(12)과의 수신과 발신이 Failure되는 것에 대비하여 Redundancy화 될 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 설비 제어부(1)는 보조통신모듈(16)을 포함할 수 있다. 보조통신모듈(16)은 통신모듈(12)로부터 상태 신호를 수신받을 수 있다. 상태 신호는 통신모듈(12)을 통해 이루어지는 송수신의 정보를 포함할 수 있다. 즉, 통신모듈(12)은 그를 통해 이루어지는 신호 송수신과 관련된 정보(중앙 제어부(2), I/O 모듈(11) 및 파워모듈(15) 각각과의 신호 송수신 정보)가 백업되도록, 상태 신호를 보조통신모듈(16)로 송신할 수 있다. 만약, 통신모듈(12)에 문제가 생기면 통신모듈(12)로부터 보조 통신모듈(16)의 상태 신호 발신은 중단(단선)될 수 있다. 도 4를 참조하면, 보조통신모듈(16)로의 통신모듈(12)의 상태 신호 발신이 멈추면, 보조통신모듈(16)은 중앙 제어부(2), I/O 모듈(11) 및 파워모듈(15) 각각에 보조통신모듈(16)과의 신호 송수신을 유도하는 신호를 보낼 수 있고, 유도 신호에 의해, 보조통신모듈(16)이 통신모듈(12)을 대체하도록, 중앙 제어부(2), I/O 모듈(11) 및 파워모듈(15) 각각은 통신모듈(12)과 신호를 송수신하기 시작할 수 있으며, 보조통신모듈(16)은 I/O그가 통신모듈(12)로부터 수신한 상태 신호 내의 정보를 기초로, 정보 내에서 가장 최근에 I/O 모듈(11)로부터 수신된 디지털 신호를 중앙 제어부(2)로 송신할 수 있다. 이에 따라, 중앙 제어부(2)는 보조통신모듈(16)로부터 수신된 신호에 근거하여 제어 신호를 디지털 신호 형태로 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 보조통신모듈(16)에 발신할 수 있고, 보조통신모듈(16)은 수신한 디지털 신호를 I/O모듈(11)에 전달할 수 있다. 이를 위해, 보조통신모듈(16)은 통신모듈(12)과 유사 내지 대응되는 구성을 포함할 수 있다.
또한, 보조통신모듈(16)은 통신모듈(12)에 문제가 발생하였음을 알리는 신호를 중앙 제어부(2)에 송신할 수 있다.
이에 따라, 통신모듈(12)은 이중화(Redundancy)가 되어 있을 수 있고, 이에 따라, 필드버스 통신망 기본 신호선의 Failure, 및 백플레인 통신(백플레인에서의 통신모듈(12)과 복수 개의 I/O 모듈(11) 및 파워모듈(15) 각각의 신호 송수신(데이터 주고 받음))의 Failure이 대비될 수 있다.
또한, 통신모듈(12)은 통신모듈(12)과 외부 단말을 전기적으로 연결하는 접속 단자를 포함할 수 있다. 접속 단자는 usb 형태의 접속 단자일 수 있다. 또한, I/O 모듈(11)은 통신모듈(12)과 전기적으로 연결되는 외부 단말에 의해 모니터링 가능하다.
또한, 예를 들어, 설비 제어부(1)의 백플레인(회로의 뒷판)에는 총 20개의 슬롯(Slot)이 형성되어 있을 수 있고, 16 개의 슬롯에 I/O 모듈(11)이 장착될 수 있고, 2 개의 슬롯에는 통신모듈(12)이 장착될 수 있으며, 2 개의 슬롯에는 파워모듈(15)이 장착될 수 있다.
또한, 상술한 바에 따르면, 통신모듈(12)은 복수 개의 I/O 모듈(11) 및 파워모듈(15) 각각과 데이터를 주고 받을 수 있다. 또한, 통신모듈(12)에는 USB 포트(상술한 접속 단자)를 포함하므로, 외부장치(컴퓨터)와 연결 가능하며 본 시스템의 세팅 및 모니터링이 가능하다.
또한, 통신모듈(12)의 전면에는 추가 접속 단자(이를테면, USB 포트)가 구비될 수 있다. 추가 접속 단자에 의해 Ethernet, Profibus등 규격화된 필드버스 통신망 기반 신호선에 의해 중앙 제어부(2)로 연결되므로, Slave로 동작 가능하다.
또한, 상술한 바에 의하면, 필드버스 통신망 기반 신호선의 마스터, 즉, 중앙 제어부(2)는 통신모듈(12)의 필드버스 메모리를 통해 I/O 모듈(11)의 입력 값 및 상태를 읽고, 출력 및 상태 제어를 할 수 있다.
또한, I/O모듈(11)은 백플레인 통신(통신모듈(12)과의 신호 수신 및 발신(송수신)에서 SLAVE되어 통신모듈(12)의 통신 요구에 응답할 수 있다. 또한, I/O 모듈(11)은 출력모듈(출력 타입 모듈) 및 입력모듈(입력 타입 모듈)을 포함할 수 있는데, 출력모듈은 통신모듈(12)로부터 명령을 받아 출력 값을 제어할 수 있고, 입력모듈 통신모듈(12)에 읽어들인 입력 값을 전송할 수 있다.
또한, 본 시스템에 있어서, 사용자 인터페이스와 관련하여, 사용자는 중앙 제어부(2)를 통한 본 시스템의 설정 및 모니터링이 가능하며, 그 외에, 상술한 통신모듈(12)의 접속 단자에 외부 단말을 접속시켜서도 본 시스템의 설정 및 모니터링을 할 수 있다.
또한, 사용자는 통신모듈(12)의 접속 단자를 이용한 접속을 통해 통신모듈(12)의 필드버스 메모리맵, 통신 속도, 통신 방식 등을 설정할 수 있다. 또한, 사용자는 통신모듈(12)의 접속 단자를 이용한 접속을 통해 통신모듈(12)의 필드버스 통신망 기반 신호선(필드버스)의 통신 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 사용자는 통신모듈(12)의 접속 단자를 이용한 접속을 통해 I/O 모듈(11)을 설정할 수 있고, 통신모듈(12)의 전반적인 통신 상태를 모니터링할 수 있으며, I/O모듈(11)의 입출력 상태를 모니터링할 수 있다.
또한, 본 시스템에 있어서, 필드버스 통신망 기반 신호선은 유선일 수 있다. 또한, 설비 제어부(1)는 비상 작동부를 포함할 수 있다. 비상 작동부는 소정 이상의 진동을 감지하는 진동 감지부를 포함할 수 있는데, 진동 감지부에 의해 미리 설정된 값 이상의 진동의 발생이 감지되면, 비상 작동부는 통신모듈(12)과 연결된 필드버스 통신망 기반 신호선을 통신모듈(12)로부터 탈거할 수 있고, 보조통신모듈(16)과 연결된 필드버스 통신망 기반 신호선을 보조통신모듈(16)로부터 탈거할 수 있다. 이는, 소정 이상의 진동에 의해 필드버스 통신망 기반 신호선이 움직일 경우 설비 제어부(1)가 위치 이동하게되어 설비 제어부(1)가 손상되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.
또한, 통신모듈(12) 및 파워모듈(15)은 유선 연결될 수 있고, 보조통신모듈(16) 및 파워모듈(15)은 유선 연결될 수 있다. 구체적으로, 통신모듈(12) 및 파워모듈(15)은 제1 전선(91)으로 연결되고, 보조통신모듈(16) 및 파워모듈(15)은 제2 전선으로 연결될 수 있다.
이에 따라, 상태 신호의 발신이 중단되는 경우, 다시 말해, 보조통신모듈이 보조통신모듈(16)이 통신모듈(12)을 대체하는 경우, 안전을 위해 제1 전선(91)은 단선될 수 있다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 산업용 리모트 입출력 시스템의 통신모듈과 파워모듈을 연결하는 제1 전선에 대해 구비되는 커버를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 6을 참조하면, 보조통신모듈(16)이 통신모듈(12)을 대체하는 경우, 제1 전선(91)에는 제1 전선(91)의 단자(911)가 통신모듈(12)과 결합 해제되도록 통신모듈(12)로부터 탈거되는 방향으로 외력이 작용될 수 있다. 예를 들어, 비상 작동부는 상기와 같은 경우에 제1 전선(91)에 상기 외력을 작용하는 외력 작용부를 포함할 수 있다. 외력 작용부는 제1 전선(91)의 전선부(911)를 파지하는 파지부 및 파지부를 이동시키는 실린더를 포함할 수 있다. 보조통신모듈(16)이 통신모듈(12)을 대체하면, 비상 작동부의 외력 작용부에 신호가 전달되어 외력을 작용하게 할 수 있고, 신호를 수신한 외력 작용부는 제1 전선(91)을 잡아 당겨 통신모듈(12)로부터 탈거시킬 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 통신모듈(12)의 제1 전선(91)의 단자(911)가 수용되는 부분(통신모듈(12)의 구성들을 감싸는 하우징의 단자(911)가 수용되는 부분)의 외측에는 길이 방향으로 통공된 통공부가 형성된 커버(92)가 구비될 수 있다. 통공부의 일측(921)은 단자(911)의 통과가 가능하도록 형성될 수 있고, 통공부의 타측(922)은 제1 전선(91)의 전선 라인(912)의 통과는 가능하되 단자(911)의 통과는 허용되지 않도록 형성될 수 있다. 또한, 커버(92)는 통공부의 일측(921)을 감싸는 일측 테두리부(923)의 적어도 일부가 통신모듈(12)의 제1 전선(91)의 단자(911)가 수용되는 부분의 외측에 접촉되게 구비될 수 있다. 예를 들어 일측 테두리부(923)의 적어도 일부가 통신모듈(12)의 제1 전선(91)의 단자(911)가 수용되는 부분의 외측에 접착 물질 등에 의해 접착될 수 있다.
이에 따라, 제1 전선(91)이 당겨져 통신모듈(12)로부터 탈거될 때, 제1 전선(91)의 단자(911)는 통신모듈(12)로부터 탈거된 후 커버(92)에 수용될 수 있다. 이에 따라, 전선(91)이 통신모듈(12)로부터 탈거된 후 단자(911)가 외부로 노출되지 않을 수 있어, 감전 등과 같은 전기 사고가 발생하는 것이 방지될 수 있다.
또한, 일측 테두리부(923)의 적어도 일부와 통신모듈(12)은 제1 전선(91)에 작용하는 외력에 의해 탈거 가능하도록 접착될 수 있다. 이에 따르면, 제1 전선(91)이 당겨지면서 탈거되어, 제1 전선(91)의 단자(911)는 커버(92)에 통신모듈(12)과 분리될 수 있다.
또한, 커버(92)는, 그의 일측 테두리부(923)로부터 내측으로 연장되되 타측으로 비스듬하게 기울어져 연장되고, 일측 테두리부(923)와 힌지 결합(도면에는 자세히 도시되지 않음)되는 접힘부(924)를 포함할 수 있다. 접힘부(924)는 일측 테두리부(923)에 대해 회전 가능하며, 이에 따라, 제1 전선(91)이 당겨져 탈거될 때 제1 전선(91)의 단자(911)가 일측 테두리부(923)에 접촉되더라도 일측 테두리부(923)가 접어지며 단자(911)는 일측 테두리부(923)를 통과해 통공부 내로 이동 가능하고, 이후, 통공부의 일측(921)의 적어도 일부는 접함부(924)에 의해 가려지므로 단자(911)가 보다 잘 보호될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 설비 제어부(1)가 복수 개 구비되는 경우, 중앙 제어부(2)는 복수 개의 설비 제어부(1) 각각과 연결된 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 복수 개의 설비 제어부(1) 각각에 대한 분산 제어를 수행할 수 있다. 이는 상술한 내용을 통해 이루어질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 설비 제어부
11: I/O 모듈
12: 통신모듈
13: 제어장치
14: 센서부
15: 파워모듈
16: 보조통신모듈
2: 중앙 제어부
21: CPU
22: 통신모듈

Claims (9)

  1. 산업용 리모트 입출력(I/O) 시스템으로서,
    공정 설비와 관련된 측정 신호를 생성하여 발신하고, 수신되는 제어 신호에 따라 상기 공정 설비를 제어하는 설비 제어부; 및
    상기 측정 신호를 수신하고, 상기 측정 신호를 기초로 상기 제어 신호를 생성하여 발신하는 중앙 제어부를 포함하되,
    상기 설비 제어부는,
    센서부가 상기 공정 설비와 관련된 상태를 측정하여 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 디지털 신호 형태의 값으로 변환하여 발신하는 I/O 모듈;
    상기 디지털 신호 형태의 값을 수신하여 상기 측정 신호로서 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 상기 중앙 제어부로 발신하는 통신모듈; 및
    외부로부터 전원을 공급받는 파워모듈을 포함하되,
    상기 통신모듈은 상기 중앙 제어부로부터 상기 파워모듈에 대한 제어 신호를 수신하여 상기 파워모듈에 발신하고, 상기 파워모듈로부터 상기 파워모듈에 대한 신호를 수신하여 상기 중앙 제어부에 발신하며,
    상기 I/O 모듈은,
    상기 센서부가 형성하는 아날로그 신호 형태의 값을 미리 설정된 신호의 값으로 규정화하하여 상기 디지털 신호 형태의 값으로 변환하고,
    상기 설비제어부는, 상기 통신모듈이 상기 중앙 제어부, 상기 I/O 모듈 및 상기 파워모듈 각각과 신호를 수신 및 발신하는 정보를 포함하는 상태 신호를 상기 통신모듈로부터 수신받는 보조통신모듈을 더 포함하고,
    상기 상태 신호의 발신이 중단되는 경우,
    상기 보조통신모듈은 상기 통신모듈을 대체하며,
    상기 통신모듈 및 상기 파워모듈은 제1 전선으로 유선 연결되고,
    상기 보조통신모듈 및 상기 파워모듈은 제2 전선으로 유선 연결되며,
    상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측에는, 길이 방향으로 통공된 통공부가 형성되는 커버가 구비되되,
    상기 통공부의 일측은 상기 단자의 통과가 가능하도록 형성되고, 상기 통공부의 타측은 상기 제1 전선의 전선 라인의 통과는 가능하되 상기 단자의 통과는 허용되지 않도록 형성되며,
    상기 커버의 상기 통공부의 일측을 감싸는 일측 테두리부의 적어도 일부는, 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분으로부터 탈거 가능하도록, 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측에 접착되고,
    상기 보조통신모듈이 상기 통신모듈을 대체하는 경우,
    상기 제1 전선에는, 상기 제1 전선의 단자가 상기 통신모듈과 결합 해제되도록, 상기 통신모듈로부터 탈거되는 방향으로 외력이 작용되고, 상기 제1 전선은 상기 제1 전선의 단자가 상기 통신모듈로부터 탈거되어 단선되며, 상기 커버는 상기 통신모듈의 상기 제1 전선의 단자가 수용되는 부분의 외측으로부터 분리되는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 신호의 값은 미리 저장된 복수의 값 중 하나이고,
    상기 I/O 모듈은,
    상기 미리 저장된 복수의 값 중 상기 아날로그 신호와 매칭되는 하나의 값을 상기 미리 설정된 신호의 값으로 규정화하는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미리 저장된 복수의 값은, 전류값으로서 4 mA 내지 20 mA의 범위에서 선택되거나, 또는, 전압값으로서 0 V 내지 10 V의 범위에서 선택되는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는 상기 제어 신호를 디지털 신호 형태로 상기 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 상기 통신모듈로 발신하고,
    상기 통신모듈은, 상기 중앙 제어부로부터 수신된 디지털 신호 형태의 제어 신호를 상기 I/O 모듈로 발신하고,
    상기 I/O 모듈은, 상기 통신모듈로부터 수신한 디지털 신호 형태의 상기 제어 신호를 아날로그 신호 형태로 변환하여 상기 공정 설비의 제어를 위한 출력 값을 생성하는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 I/O 모듈에서 생성한 출력 값에 기초하여 상기 공정 설비를 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신모듈은 상기 통신모듈과 외부 단말을 전기적으로 연결하는 접속 단자를 포함하고,
    상기 I/O 모듈은 상기 통신모듈과 전기적으로 연결되는 외부 단말에 의해 모니터링 가능한 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 설비 제어부가 복수 개 구비되는 경우,
    상기 중앙 제어부는 복수 개의 설비 제어부 각각에 대해 상기 필드버스 통신망 기반 신호선을 통해 복수 개의 설비 제어부 각각에 대한 분산 제어를 수행하는 것인, 산업용 리모트 입출력 시스템.
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