KR102180840B1 - 원격 기계의 안전 기능을 제어하기 위한 자동화 제어 시스템 - Google Patents

원격 기계의 안전 기능을 제어하기 위한 자동화 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격 기계(121)의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 시스템(100)에 관한 것으로, 자동화 제어 시스템(100)은: 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록, 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국(101) ― 기지국(101)은 모바일 통신 기술에 따라 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성됨 ―; 및 기지국(101)과 이격되어 배열되는 제어 수신기(111)를 포함하며, 제어 수신기(111)는 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스(115), 수신된 제1 송신 신호로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하고, 수신된 제2 송신 신호로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서(117), 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 기계의 전기 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스(119)를 포함한다.

Description

원격 기계의 안전 기능을 제어하기 위한 자동화 제어 시스템
본 발명은 자동화 제어 시스템들의 분야에 관한 것이다.
자동화 제어 시스템들은 제조 산업들에서 기계들을 제어하기 위해 널리 전개된다. 이러한 맥락에서, 비상 정지와 같은 원격 기계들의 안전 기능들의 신뢰할 수 있는 제어가 특히 중요하다. 따라서 제어 시스템들은 대개, 예를 들어 안전 관련 제어 신호들을 전달하기 위한 2개의 채널들을 갖는 다채널 제어 시스템들로서 설계된다.
제어 신호를 기계로 송신하기 위해서는, 전기 통신 인프라 구조가 필요하다. 종래에는, 기계를 원격으로 제어하기 위해, Profibus 기술과 Profinet 프로토콜이 사용될 수 있다.
제어 신호들의 송신은 대개 유선 네트워크를 사용하여 수행된다. 그러나 유선 네트워크들은 특히 다채널 제어 시스템들에서 융통성이 없고 비용이 많이 든다. 무선 LAN(WLAN) 통신들을 사용하면 유선 네트워크들과 연관된 인프라 구조 비용이 감소될 수 있다. 그러나 WLAN 통신 시스템들은 통상적으로 30m인 단거리용으로 설계된다. 더욱이, 까다로운 채널 조건들에서, 특히 WLAN 통신 인프라 구조 또는 WLAN과 동일한 주파수 자원들을 사용함으로써 간섭하는 다른 무선 기술들을 통해 통신하는 네트워크 엔티티들의 수를 증가시킴에 따라 WLAN 통신 시스템들의 신뢰도가 낮아질 수 있다.
본 개시내용의 과제는 개선된 전기 통신 인프라 구조를 갖는 자동화 제어 시스템을 제공하는 것이다.
앞서 말한 과제 및 다른 과제들은 독립 청구항들의 청구 대상에 의해 달성된다. 추가 구현 형태들은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 도면들로부터 명백하다.
본 개시내용은 예컨대, 기계 또는 기계의 액추에이터를 무선으로 제어하기 위한 스마트폰들의 모바일 통신에 대개 사용되는 모바일 통신 구조를 전개할 때 위의 과제가 해결될 수 있다는 결론에 기초한다.
제1 양상에 따르면, 본 개시내용은 원격 기계의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 시스템에 관한 것으로, 자동화 제어 시스템은 제1 안전 채널의 제1 송신 신호를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록, 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호를 사용하여 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국 ― 기지국은 모바일 통신 기술에 따라 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 송신하도록 구성됨 ―, 및 기지국과 이격되어 배열되는 제어 수신기를 포함하며, 제어 수신기는: 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스, 수신된 제1 송신 신호로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하여, 수신된 제2 송신 신호로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서, 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계의 안전 기능을 제어하기 위해 기계의 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스를 포함한다.
WLAN 대신 모바일 통신 기술을 사용하는 것은 모바일 통신 표준들에 따라 2개 이상의 채널들을 통해 제어 신호를 송신하는 것을 가능하게 한다. 분명히, 예컨대 WLAN 송신을 사용하는 것과 비교할 때 인프라 구조 비용이 증가될 수도 있다. 그러나 모바일 통신 기술들은 높아진 신뢰도로 제어 신호들을 송신하기 위해 2개 이상의 안전 채널들을 설정하는 것을 지원한다.
기지국은 모바일 통신들을 지원하기 위한 기지국들의 특징들을 가질 수 있으며, 마이크로 셀 기지국일 수 있다. 기지국이 커버하는 셀은 제어되어야 하는 기계들이 있는 영역의 크기에 대응한다.
제어 신호를 각각의 기계 쪽으로 전적으로 송신하기 위해, 제어 수신기는 제어될 기계와 고유하게 연관되거나 같은 위치에 배치될 수 있다. 그러나 동일한 제어 수신기가 여러 기계들과 연관될 수 있다.
제어 수신기는 통신 네트워크에서 예를 들어, 자신의 가입자 아이덴티티를 갖는 가입자로서 동작한다. 따라서 각각의 제어 수신기 그리고 이에 따라, 각각의 기계는 기지국에 의해 전적으로 어드레싱될 수 있다.
제어 수신기는 전기 인터페이스, 예를 들어 클램프 커넥터를 사용하여 기계와 전기적으로 접속 가능하거나 접속된다. 따라서 제어 신호는 예컨대, 유선 접속들을 위한 인프라 구조를 사용하여 기계에 제공될 수 있다.
제어 신호의 각각의 수신 버전은 일례로, 제어 신호의 송신 버전에 대응한다. 그러나 특히, 잡음이 많은 채널 조건들에서, 제어 신호의 수신 버전은 송신 에러들에 의해 영향을 받을 수 있는데, 이는 예컨대, 제어 신호의 수신 버전들을 서로 비교함으로써 검출될 수 있다.
일 실시예에서, 원격 수신기는 기계에 배열되거나 기계에 직접 구현될 수 있다.
따라서 일 실시예에 따르면, 자동화 제어 시스템은 기계 및 기계에 구현된 원격 수신기를 포함한다.
기지국은 브로드캐스트 또는 빔 형성을 사용하여 원격 제어기와 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 기지국은 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 일반적으로, 기지국은 기계의 기능들 또는 복수의 기계들의 기능들을 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 기지국은 자동화 제어기를 구현할 수 있다.
그러나 자동화 제어기는 별도의 엔티티일 수 있고, 유선 또는 무선 통신 채널을 사용하여 송신할 제어 신호들을 기지국에 제공할 수 있다.
자동화 제어기는 기지국을 통해 각각의 원격 제어기와 통신하는 다른 가입자를 형성할 수 있으며, 이는 원격 제어기에 대한 액세스를 제공한다.
일례에 따르면, 기지국은 모바일 통신들을 위해 면허를 받은 임의의 대역, 특히 1.8㎓ 내지 6㎓ 및/또는 24.25㎓ 내지 29.5㎓로 연장되는 그리고/또는 31.8 내지 33.4㎓ 및/또는 37㎓ 내지 40㎓의 주파수 대역을 점유하는 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 송신하도록 구성된다. 이는 제어 신호의 송신의 신뢰도를 향상시키는데, 이는 면허 주파수 대역이 비면허 주파수 대역과 비교하여 더 적은 인증된 주파수 대역들에 액세스할 수 있기 때문이다.
일례에 따르면, 기지국은 추가로, 면허 주파수 대역을 사용하여 실시간 제어 신호들을 송신할 수 있다. 비-실시간 신호들, 즉 유지보수 신호들과 같이 시간에 민감한 신호들이 아닌 다른 신호들은 비면허 주파수 대역들에서 모바일 통신 기술을 사용하여 송신될 수 있다.
일례에 따르면, 기지국은 다음의 통신 기술들: GSM, LTE, LTE-A, UMTS, HSPA, 3GPP, 특히 3GPP NR(New Radio), 5G 또는 IEEE 무선 시스템들, 이를테면 무선 LAN, WiGig, 또는 이러한 기술들의 진화들 및 계승자들 중 하나에 따라 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 송신하도록 구성된다.
일례에 따르면, 기지국은 제어 신호를 제1 직교 확산 코드와 조합하여 제1 송신 신호를 획득하도록, 그리고 제어 신호를 제2 직교 확산 코드와 조합하여 제2 송신 신호를 획득하도록 구성된다.
이로써, 제1 송신 신호와 제2 제1 송신 신호는 서로에 대해 적어도 부분적으로 직교하며, 이러한 송신 신호들은 각각 송신을 위한 직교 채널을 형성한다. 이로써, 코드 다이버시티가 달성될 수 있다.
일례에 따르면, 제어 수신기의 프로세서는 수신 신호를 제1 직교 확산 코드의 코드 버전과 조합하여 수신된 제1 송신 신호를 획득하도록, 그리고 수신 신호를 제2 직교 확산 코드의 코드 버전과 조합하여 수신된 제2 송신 신호를 획득하도록 구성된다.
각각의 코드 버전은 각각의 코드의 공액 전치 버전일 수 있어, 직교 필터링이 수행될 수 있다.
일례에 따르면, 기지국은 공간적으로 제어 수신기 쪽으로 향하게 되는 제1 송신 빔을 사용하여 제1 송신 신호를 송신하도록, 그리고 공간적으로 제어 수신기 쪽으로 향하게 되는 제2 송신 빔을 사용하여 제2 송신 신호를 송신하도록 구성된다.
일례에 따르면, 기지국은 안테나 엘리먼트들, 특히 위상 안테나 엘리먼트들의 어레이를 갖는 빔 형성 안테나를 포함하고, 기지국은 제1 빔 형성 신호를 사용하여 안테나 엘리먼트들의 어레이를 구동하여 제1 송신 빔을 생성하도록, 그리고 제2 빔 형성 신호를 사용하여 안테나 엘리먼트들의 어레이를 구동하여 제2 송신 빔을 생성하도록 구성되며, 제1 빔 형성 신호와 제2 빔 형성 신호는 서로 상이하고, 특히 위상 또는/및 주파수가 상이하다.
빔 형성 신호들은 공간 지향 송신 빔들을 생성하기 위한 특정 위상과 연관될 수 있다.
이로써, 예컨대 안전 채널들을 형성하는 다수의 채널들이 공간 다이버시티 또는 직교 코딩을 사용하여 설정될 수 있다. 빔들은 고정적으로 각각의 제어 수신기 쪽으로 향하게 될 수 있고, 코드들은 제어 수신기에 고정적으로 할당될 수 있다.
일례에 따르면, 기지국은 안테나 엘리먼트들의 어레이의 서로 다른 서브어레이들을 구동하여 제1 송신 빔 및 제2 송신 빔을 생성하도록 구성된다.
서브어레이들은 서로 다른 빔들을 생성하기 위해 서로 다른 위상들을 사용하여 구동될 수 있다.
일례에 따르면, 기지국은 MIMO 통신 기술에 따라 빔 형성 코드북을 사용하여 각각의 송신 빔을 생성하도록 구성된다.
코드북은 예를 들어, 공간 지향 빔을 생성하기 위해 각각의 안테나 엘리먼트 또는 여러 안테나 엘리먼트들을 구동하는 신호의 진폭 및/또는 위상을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 코드북은 복소 신호의 진폭 및 위상을 정의하는 엔트리(1 + j1)를 가질 수 있다.
일례에 따르면, 제어 수신기의 통신 인터페이스는 제1 송신 빔 및 제2 송신 빔을 수신하기 위한 안테나 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 수신 안테나를 포함한다. 이로써, 빔 형성을 이용한 통신이 지원될 수 있다.
일례에 따르면, 자동화 제어 시스템은 원격 기계와 이격되어 배열된 추가 원격 기계의 안전 기능을 제어하도록 추가로 적응되며, 추가 원격 기계와 연관되는 추가 제어 수신기를 더 포함하고, 기지국은 제1 안전 채널의 제3 송신 신호를 사용하여 추가 기계의 안전 기능을 제어하기 위한 추가 제어 신호를 송신하도록, 그리고 제2 안전 채널의 제4 송신 신호를 사용하여 추가 제어 신호를 송신하도록 구성되며, 기지국은 공간적으로 추가 제어 수신기 쪽으로 향하게 되는 제3 송신 빔을 사용하여 제3 송신 신호를 송신하도록, 그리고 공간적으로 추가 제어 수신기 쪽으로 향하게 되는 제4 송신 빔을 사용하여 제4 송신 신호를 송신하도록 구성된다.
이로써, 기지국은 복수의 기계들을 제어하도록 복수의 제어 수신기들과 통신할 수 있다. 제어 수신기들은 대응하는 특징들을 가질 수 있으므로, 제어 수신기에 대한 설명은 모든 제어 수신기들에 상응하게 적용된다.
일례에 따르면, 추가 제어 수신기는: 제3 송신 신호 및 제4 송신 신호를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스, 수신된 제3 송신 신호로부터 추가 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하여, 수신된 제4 송신 신호로부터 추가 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서; 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 추가 기계의 안전 기능을 제어하기 위해 추가 기계의 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스를 포함한다.
일례에 따르면, 각각의 프로세서는 송신 에러를 검출하기 위해 각각의 제어 신호의 제1 수신 버전과 각각의 제어 신호의 제2 수신 버전을 비교하도록 구성된다.
이로써, 제어 채널에 부정적인 영향을 미치는 송신 에러들이 검출될 수 있으며, 이는 시스템의 신뢰도를 향상시킨다.
일례에 따르면, 각각의 제어 수신기의 전기 인터페이스는 각각의 원격 기계의 전기 인터페이스와 유선 접속하도록 적응되거나, 각각의 기계 인터페이스는 클램프 인터페이스이다.
일례에 따르면, 각각의 제어 수신기의 전기 인터페이스는 각각의 제어 신호의 제1 수신 버전을 출력하도록 적응된 제1 클램프 및 각각의 제어 신호의 제2 수신 버전을 출력하기 위한 제2 클램프를 포함한다. 이로써, 2개의 채널들이 기계에 개별적으로 제공될 수 있다.
일례에 따르면, 각각의 제어 수신기는 SIM(subscriber identity module) 또는 eSIM(embedded SIM), 특히 eUICC(embedded universal integrated circuit card), 및 가입자 아이덴티티, 이를테면 IMSI(international mobile subscriber identity) 또는 eID(electronic identity), 또는 ICCID(integrated circuit card identifier)를 포함한다.
기지국은 각각의 제어 수신기를 가입자로 취급하여, 각각의 원격 제어기와의 통신들을 위해 모바일 통신 프로토콜들이 사용될 수 있다.
제2 양상에 따르면, 본 개시내용은 제1 안전 채널의 제1 송신 신호를 사용하여 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국을 포함하는 자동화 제어 시스템에서 원격 기계의 안전 기능을 제어하기 위한 제어 수신기에 관한 것으로, 기지국은 모바일 통신 기술에 따라 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 송신하도록 구성되며, 제어 수신기는: 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스; 수신된 제1 송신 신호로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하여, 수신된 제2 송신 신호로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서; 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계의 안전 기능을 제어하기 위해 기계의 전기 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스를 포함하고; 제어 수신기는 기지국과 이격되어 배열된다.
제2 양상의 제어 수신기는 예들에 따라, 제1 양상 및 그 예들과 관련하여 설명된 제어 수신기의 특징들을 갖는다.
제3 양상에 따르면, 본 개시내용은 제어 신호에 의해 제어 가능한 안전 기능을 갖는 기계에 관한 것으로, 제어 신호는 제1 안전 채널의 제1 송신 신호를 사용하여 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호를 사용하여 안전 기능을 제어하도록 기지국에 의해 송신 가능하고, 기지국은 모바일 통신 기술에 따라 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 송신하도록 구성되며, 기계는: 제2 양상의 제어 수신기 ― 전기 인터페이스는 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 출력하도록 구성됨 ―; 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 수신하기 위해 제어 수신기의 전기 인터페이스에 전기적으로 접속 가능한 전기 인터페이스; 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계의 안전 기능을 제어하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
일부 예들에서, 제어 수신기의 전기 인터페이스는 예컨대, 전기 커넥터 또는 클램프를 사용하여 기계의 전기 인터페이스와 유선 접속하도록 적응된다.
일례로, 제어 수신기는 기계에 내장되어, 전기 인터페이스와 제어 수신기의 전기 인터페이스가 고정적으로 접속된다.
일례로, 프로세서는 송신 에러들을 검출하기 위해 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전을 비교하도록 구성된다. 에러 없는 송신에서, 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전 둘 다 송신된 제어 신호에 대응할 수 있어, 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전 둘 다 기계, 특히 비상 스위치 또는 전력 스위치 또는 중계기와 같은 기계의 액추에이터를 제어하는 데 사용될 수 있다.
제2 양상에 따르면, 본 개시내용은 제1 양상에 따른 자동화 제어 시스템과 원격 기계의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 방법에 관한 것으로, 자동화 제어 방법은: 모바일 통신 기술에 따라 기지국에 의해 제어 수신기를 향해 제1 안전 채널의 제1 송신 신호를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호를 사용하여 제어 신호를 송신하는 단계; 제어 수신기에 의해 제1 송신 신호 및 제2 송신 신호를 수신하는 단계; 수신된 제1 송신 신호로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 그리고 수신된 제2 송신 신호로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하는 단계; 및 기계의 안전 기능을 제어하기 위해 제어 수신기의 전기 인터페이스를 통해 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 기계에 제공하는 단계를 포함한다.
제3 양상에 따르면, 본 개시내용은 자동화 제어 시스템의 기지국 및/또는 제어 수신기 상에서 실행될 때 제2 양상에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
제3 양상에 따르면, 본 개시내용은 제3 양상에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 개시내용의 추가 실시예들은 다음 도면들과 관련하여 설명될 것이다.
도 1은 자동화 제어 시스템의 일례를 도시한다.
도 2는 자동화 제어 시스템의 일례를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 자동화 제어 시스템의 예들을 도시한다.
도 4는 일례의 제어 방법의 도면을 도시한다.
도 5는 기계의 일례를 도시한다.
다양한 도면들에서, 동일한 또는 적어도 기능적으로 동등한 특징들에 동일한 참조 부호들이 사용될 것이다.
다음의 설명에서, 본 개시내용의 일부를 형성하는, 그리고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 양상들이 예시로 도시되는 첨부 도면들이 참조된다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 양상들이 이용될 수 있고 구조적 또는 논리적 변경들이 이루어질 수 있다고 인식될 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해 정의되므로, 다음의 상세한 설명은 한정의 의미로 여겨지는 것이 아니다.
예컨대, 설명되는 방법과 관련한 개시내용은 방법을 수행하도록 구성된 대응하는 디바이스 또는 시스템에 대해서도 또한 사실을 유지할 수 있고 그 반대도 마찬가지라고 인식될 것이다. 예를 들어, 특정 방법 단계가 기술된다면, 대응하는 디바이스는 기술되는 방법 단계를 수행하기 위한 유닛이 도면들에 명시적으로 기술 또는 예시되지 않더라도, 그러한 유닛을 포함할 수 있다.
더욱이, 다음의 상세한 설명에서뿐만 아니라 청구항들에서도, 서로 접속되는 또는 신호들을 교환하는 서로 다른 기능 블록들 또는 처리 유닛들을 갖는 실시예들이 설명된다. 본 발명은 아래에 설명되는 실시예들의 기능 블록들 또는 처리 유닛들 사이에 배열되는 추가 기능 블록들 또는 처리 유닛들을 포함하는 실시예들도 또한 커버한다고 인식될 것이다.
도 1은 원격 기계(121)의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 시스템(100)을 도시한다.
자동화 제어 시스템(100)은 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록, 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국(101)을 포함한다. 제1 안전 채널 및 제2 안전 채널은 제어 신호의 안전한 송신을 위해 제공되며, 각각의 송신 신호(103, 105)에 의해 형성된다.
기지국(101)은 기지국(101)과 이격되어 배열되는 제어 수신기(111)를 더 포함한다. 제어 수신기(111)는 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스(115), 수신된 제1 송신 신호로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하여, 수신된 제2 송신 신호로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서(117), 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 기계(121)의 인터페이스와 접속 가능한 또는 접속되는 전기 인터페이스(119)를 포함한다.
기지국(101)은 본 명세서에서 설명되는 원리들에 따라 복수의 제어 수신기들에 제어 신호들을 송신하도록 구성될 수 있다. 따라서 도 1은 제1 안전 채널의 제3 송신 신호(107)를 사용하여 추가 기계(133)의 안전 기능을 제어하기 위한 추가 제어 신호를 송신하고 제2 안전 채널의 제4 송신 신호(109)를 사용하여 추가 제어 신호를 송신하는 기지국(101)으로부터 제3 송신 신호(107) 및 제4 송신 신호(109)를 수신하도록 구성되는 수신 또는 통신 인터페이스(125)를 갖는 추가 제어 수신기(113)를 예시적으로 도시한다.
추가 제어 수신기(113)는 대응하여, 수신된 제3 송신 신호로부터 추가 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하여, 수신된 제4 송신 신호로부터 추가 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서(127), 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 추가 기계의 안전 기능을 제어하기 위해, 예컨대 클램핑에 의해 추가 기계(133)의 전기 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스(129)를 포함한다.
일례로, 송신 신호들(103-109)은 직교 확산 코드들을 사용하여 서로에 대해 직교하게 될 수 있으며, 이로써 CDMA 송신 방식이 전개될 수 있다.
제어 신호를 각각의 기계(121, 131)에 제공하기 위해, 각각의 제어 수신기(111, 113)의 각각의 전기 인터페이스(119, 129)는 유선 접속을 위해 적응될 수 있다. 각각의 전기 인터페이스(119, 129)는 각각의 제어 신호의 제1 수신 버전을 출력하도록 적응된 제1 클램프(123-1, 131-1) 및 각각의 제어 신호의 제2 수신 버전을 출력하기 위한 제2 클램프(123-2, 131-2)를 포함할 수 있다. 이로써, 자동화 시스템들에 전개된 잘 알려진 커넥터들을 사용하여 원격 기계(121, 131)에 대한 유선 접속이 설정될 수 있다.
도 2에 도시된 다른 예에서, 송신 신호들(103-109)은 분리된 송신 빔들을 사용하여 송신될 수 있다. 그러나 송신 빔들을 사용하여 송신 신호들(103, 105)이 송신되고 CDMA 송신 방식을 사용하여 송신 신호들(107, 109)이 송신되는 송신 방법들의 혼합이 또한 가능하다.
송신 신호들(103-109)은 Profinet 또는 Profibus 방식에 기반하여 송신될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 각각의 원격 기계(121, 133)를 제어하기 위한 각각의 제어 신호는 통합 자동화 제어기(301)를 갖는 기지국(101)에서 생성될 수 있다.
그러나 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 원격 기계(121, 133)는 유선 또는 무선 통신 네트워크를 통해 각각의 제어 신호를 기지국(101)에 제공한 원격 자동화 제어기(303)에 의해 생성될 수 있다. 원격 제어기(303)는 기지국(101)에 의해 서빙되는 통신 셀에서 다른 가입자로서 취급될 수 있다. 따라서 원격 제어기(303)는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 자신의 가입 아이덴티티를 가질 수 있고, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 모바일 전기 통신 기술을 사용하여 기지국(101)과 통신할 수 있다.
일 실시예에서, 원격 제어기(303)는 각각의 송신 신호(103-109)를 다채널 방식으로 기지국(101)을 향해 송신할 수 있다. 이 실시예에서, 원격 제어기(303)는 기지국(101)을 사용하여 각각의 제어 수신기(111, 113)를 향한 호 또는 데이터 세션을 개시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기지국(101)은 모바일 통신들을 위해 면허를 받은 임의의 대역, 특히 1.8㎓ 내지 6㎓ 및/또는 24.25㎓ 내지 29.5㎓로 연장되는 그리고/또는 31.8 내지 33.4㎓ 및/또는 37㎓ 내지 40㎓의 주파수 대역을 점유하는, 안전 기능에 관한 제어 신호와 함께 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성된다.
또한, 기지국(101)은, 면허가 없고 통상적으로 WLAN에 사용되는 주파수 대역들(예를 들어, 유럽에서는 소위 RLAN 대역들), 예컨대 2.4㎓, 5.8㎓ 또는 60㎓의 RLAN 대역들을 사용하여, 예컨대 안전 기능들의 제어와 관련이 없는 추가 신호들을 송신할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)는 동일한 면허 주파수 대역에서 또는 서로 다른 면허 주파수 대역들에서 송신될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)는 변조, 에러 코딩, 데이터 레이트, 비트 에러 확률 또는 지연과 관련된 서로 다른 송신 파라미터들 또는 채널 파라미터들을 사용하여 송신될 수 있다.
일 실시예에서, 기지국(101)은 하나의 또는 여러 면허 주파수 대역들에서 실시간 통신들을 송신하도록, 그리고 비면허 주파수 대역들에서 비-실시간 통신들을 송신하도록 구성될 수 있다.
실시간 제어와 같은 실시간 통신들 및 유지보수 기능들 또는 소프트웨어 업데이트들 또는 시스템 정보 검색과 같은 비-실시간 통신들을 송신하는 데 사용되는 프로토콜들은 서로 다른 주파수들 또는 주파수 대역들을 선택할 수 있다.
프로토콜 스택은 실시간 통신들 및 비-실시간 통신들, 즉 시간이 중요하지 않은 통신들을 위해 공통 표준 이더넷 계층을 포함할 수 있다.
실시간 통신들은 이더넷 계층에 이어 Profinet 실시간 채널을 사용하여 처리될 수 있는 반면, 시간이 중요하지 않은 통신들은 IP 계층에 이어 TCP/UDP 계층에 의해 처리될 수 있다.
Profinet 실시간 채널과 TCP/UDP 계층은 Profinet 애플리케이션 계층에서 수렴될 수 있다.
일 실시예에서, 실시간 통신들 및 비-실시간 통신들은 이중, 즉 리던던트 송신을 위해 서로 다른 주파수들에 또는 2개의 주파수 대역들에 매핑될 수 있다.
도 4는 원격 기계(121)의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 방법(400)의 도면을 도시하며, 자동화 제어 방법(400)은: 모바일 통신 기술에 따라 기지국(101)에 의해 제어 수신기(111)를 향해 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 제어 신호를 송신하는 단계(401); 제어 수신기에 의해 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 수신하는 단계(403); 수신된 제1 송신 신호(103)로부터 제어 신호의 제1 수신 버전을 그리고 수신된 제2 송신 신호(105)로부터 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하는 단계(405); 및 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 제어 수신기(111)의 전기 인터페이스(119)를 통해 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 기계(121)에 출력하는 단계(407)를 포함한다.
도 5는 제어 신호에 의해 제어 가능한 안전 기능을 갖는 기계(121)의 블록도를 도시하며, 제어 신호는 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 안전 기능을 제어하기 위해 기지국(101)에 의해 송신 가능하고, 기지국(101)은 모바일 통신 기술에 따라 제1 송신 신호(103) 및 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되며, 기계(121)는: 제어 수신기(111) ― 전기 인터페이스(119)는 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 출력하도록 구성됨 ―, 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 수신하기 위해 제어 수신기(111)의 전기 인터페이스(119)에 전기적으로 접속 가능한 전기 인터페이스(501), 및 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 기계(121)의 안전 기능을 제어하도록 구성되는 프로세서(503)를 포함한다.
일례로, 프로세서(503)는 송신 에러들을 검출하기 위해 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전을 비교하도록 구성된다. 에러 없는 송신에서, 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전 둘 다 송신된 제어 신호에 대응할 수 있어, 제어 신호의 제1 수신 버전과 제어 신호의 제2 수신 버전 둘 다 기계(121), 특히 비상 스위치 또는 전력 스위치 또는 중계기와 같은 기계(121)의 광 액추에이터(505)를 제어하는 데 사용될 수 있다.
자동화 제어 방법은 제어 신호의 제1 수신 버전 및 제어 신호의 제2 수신 버전을 사용하여 원격 기계의 안전 기능, 예컨대 비상 정지를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
자동화 제어 방법은 하드웨어로 그리고/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.
구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 본 명세서에서 설명되는 다양한 예시적인 양상들의 특징들이 서로 조합될 수 있는 것으로 이해된다.
본 개시내용 특정한 특징 또는 양상은 여러 구현들 또는 실시예들 중 단 하나에 관해서만 개시되었을 수 있지만, 그러한 특징 또는 양상은 임의의 주어진 또는 특정한 애플리케이션에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 다른 구현들 또는 실시예들의 하나 이상의 다른 특징들 또는 양상들과 조합될 수 있다. 더욱이, "포함한다", "갖는다", "가진"이라는 용어들 또는 이들의 변형들이 상세한 설명 또는 청구항들에서 사용되는 정도까지, 이러한 용어들은 "포함한다"라는 용어와 비슷한 식으로 포괄적인 것으로 의도된다. 또한, "예시적인", "예를 들어" 및 "예컨대"라는 용어들은 최상 또는 최적이기보다는 단지 일례로 여겨진다. 파생어들과 함께, "결합된" 및 "접속된"이라는 용어들이 사용되었을 수 있다. 이러한 용어들은 두 엘리먼트들이 직접 물리적으로 또는 전기적으로 접촉하는지 또는 이들이 서로 직접 접촉하지 않는지에 무관하게 이들이 서로 협력 또는 상호 작용한다는 것을 나타내는 데 사용되었을 수 있다고 이해되어야 한다.
특정 양상들이 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 도시되고 설명된 특정 양상들에 대해 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 대안 및/또는 동등한 구현들이 대체될 수 있다고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 인식될 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 논의된 특정 양상들의 임의의 개조들 또는 변형들을 커버하는 것으로 의도된다.
다음 청구항들의 엘리먼트들은 대응하는 라벨링을 갖는 특정 순서로 언급되지만, 청구항 언급들이 그러한 엘리먼트들 중 일부 또는 전부를 구현하기 위한 특정 순서를 달리 암시하지 않는 한, 그러한 엘리먼트들은 반드시 그 특정 순서로 구현되는 것으로 제한되는 것으로 의도되지는 않는다.
상기 교시들에 비추어 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다. 물론, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 본 명세서에서 설명되는 것 이상의 본 발명의 많은 응용들이 있음을 쉽게 인식한다. 본 발명은 하나 이상의 특정 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이들에 많은 변경들이 이루어질 수 있음을 인식한다. 따라서 첨부된 청구항들 및 이들의 등가물들의 범위 내에서, 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것과는 다르게 실시될 수 있다고 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 원격 기계(121)의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 시스템(100)으로서,
    제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 상기 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록, 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국(101) ― 상기 기지국(101)은 모바일 통신 기술에 따라 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성됨 ―; 및
    기지국(101)과 이격되어 배열되는 제어 수신기(111)를 포함하며,
    상기 제어 수신기(111)는 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스(115), 수신된 제1 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하고, 수신된 제2 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서(117), 및 상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 상기 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 상기 기계의 전기 인터페이스와 접속 가능한 전기 인터페이스(119)를 포함하는,
    자동화 제어 시스템(100).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 모바일 통신들을 위해 면허를 받은 대역, 1.8㎓ 내지 6㎓ 또는 24.25㎓ 내지 29.5㎓로 연장되는 그리고/또는 31.8 내지 33.4㎓ 또는 37㎓ 내지 40㎓의 주파수 대역을 점유하는 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 다음의 통신 기술들: GSM, LTE, LTE-A, UMTS, HSPA, 3GPP, 3GPP NR(New Radio), 5G 또는 IEEE 무선 시스템들, 이를테면 무선 LAN, WiGig, 또는 이러한 기술들의 진화들 및 계승자들 중 하나에 따라 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 상기 제어 신호를 제1 직교 확산 코드와 조합하여 상기 제1 송신 신호(103)를 획득하도록, 그리고 상기 제어 신호를 제2 직교 확산 코드와 조합하여 상기 제2 송신 신호(105)를 획득하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제어 수신기(111)의 프로세서(117)는 수신 신호를 상기 제1 직교 확산 코드의 코드 버전과 조합하여 상기 수신된 제1 송신 신호를 획득하도록, 그리고 상기 수신 신호를 상기 제2 직교 확산 코드의 코드 버전과 조합하여 상기 수신된 제2 송신 신호를 획득하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 공간적으로 상기 제어 수신기 쪽으로 향하게 되는 제1 송신 빔을 사용하여 상기 제1 송신 신호(103)를 송신하도록, 그리고 공간적으로 상기 제어 수신기(111) 쪽으로 향하게 되는 제2 송신 빔을 사용하여 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 기지국(101)은 안테나 엘리먼트들의 어레이를 갖는 빔 형성 안테나를 포함하고,
    상기 기지국(101)은 상기 안테나 엘리먼트들의 어레이의 서로 다른 서브어레이들을 구동하여 상기 제1 송신 빔 및 상기 제2 송신 빔을 생성하도록, 그리고/또는 MIMO 통신 기술에 따라 빔 형성 코드북을 사용하여 각각의 송신 빔을 생성하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 제어 수신기(111)의 통신 인터페이스(115)는 상기 제1 송신 빔 및 상기 제2 송신 빔을 수신하기 위한 안테나 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 수신 안테나를 포함하는,
    자동화 제어 시스템(100).
  9. 제1 항에 있어서,
    각각의 프로세서(117, 127)는 송신 에러를 검출하기 위해 각각의 제어 신호의 제1 수신 버전과 상기 각각의 제어 신호의 제2 수신 버전을 비교하도록 구성되는,
    자동화 제어 시스템(100).
  10. 제1 항에 있어서,
    각각의 제어 수신기(111, 113)는 SIM(subscriber identity module) 또는 eSIM(embedded SIM), eUICC(embedded universal integrated circuit card), 및 가입자 아이덴티티, 이를테면 IMSI(international mobile subscriber identity) 또는 eID(electronic identity), 또는 ICCID(integrated circuit card identifier)를 포함하는,
    자동화 제어 시스템(100).
  11. 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 원격 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록 구성되는 기지국(101)을 포함하는 자동화 제어 시스템(100)에서 상기 안전 기능을 제어하기 위한 제어 수신기(111)로서,
    상기 기지국(101)은 모바일 통신 기술에 따라 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되며,
    상기 제어 수신기는,
    상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 수신하도록 구성되는 통신 인터페이스(115);
    수신된 제1 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제1 수신 버전을 추출하고, 수신된 제2 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하도록 구성되는 프로세서(117); 및
    상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 상기 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 상기 기계의 전기 인터페이스와 접속 가능한 또는 접속되는 전기 인터페이스(119)를 포함하며,
    상기 제어 수신기(111)는 상기 기지국(101)과 이격되어 배열되는,
    제어 수신기(111).
  12. 제어 신호에 의해 제어 가능한 안전 기능을 갖는 기계(121)로서,
    상기 제어 신호는 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 그리고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 상기 안전 기능을 제어하기 위해 기지국(101)에 의해 송신 가능하고,
    상기 기지국(101)은 모바일 통신 기술에 따라 상기 제1 송신 신호(103) 및 상기 제2 송신 신호(105)를 송신하도록 구성되며,
    상기 기계(121)는,
    제11 항의 제어 수신기(111) ― 상기 전기 인터페이스(119)는 상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 출력하도록 구성됨 ―; 및
    상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 수신하기 위해 상기 제어 수신기(111)의 전기 인터페이스(119)에 전기적으로 접속 가능한 전기 인터페이스(501); 및
    상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전에 기초하여 상기 기계(121)의 안전 기능을 제어하도록 구성되는 프로세서(503)를 포함하는,
    제어 신호에 의해 제어 가능한 안전 기능을 갖는 기계(121).
  13. 제1 항에 따른 자동화 제어 시스템(100)으로 원격 기계(121)의 안전 기능을 무선으로 제어하기 위한 자동화 제어 방법(400)으로서,
    모바일 통신 기술에 따라 상기 기지국(101)에 의해 제어 수신기(111)를 향해 제1 안전 채널의 제1 송신 신호(103)를 사용하여 상기 안전 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하고 제2 안전 채널의 제2 송신 신호(105)를 사용하여 상기 제어 신호를 송신하는 단계(401);
    상기 제어 수신기(111)에 의해 상기 제1 송신 신호 및 상기 제2 송신 신호를 수신하는 단계(403);
    수신된 제1 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제1 수신 버전을 그리고 수신된 제2 송신 신호로부터 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 추출하는 단계(405); 및
    상기 기계(121)의 안전 기능을 제어하기 위해 상기 제어 수신기(111)의 전기 인터페이스(119)를 통해 상기 제어 신호의 제1 수신 버전 및 상기 제어 신호의 제2 수신 버전을 상기 기계에 제공하는 단계(407)를 포함하는,
    자동화 제어 방법(400).
  14. 제1 항에 따른 자동화 제어 시스템(100)의 기지국(101) 또는 제어 수신기(111) 상에서 실행될 때 제13 항에 따른 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  15. 제14 항에 따른 컴퓨터 프로그램을 포함하는,
    컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
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