KR102384853B1 - Plc 통신 기반의 주차정산기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주차정산기에 관한 것으로, 특히 하나의 장치내에서 제어기는 다수의 디바이스와 PLC 통신을 수행하여 각 디바이스로의 전원공급 및 주차 정산 관련 정보를 송수신하되, 다수의 디바이스는 캐스케이드방식으로 제어기와 연결되어 장치간 배선 구조를 보다 간단히 하면서 주차 정산 관련 정보를 신뢰성있게 송수신할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 PLC 통신 기반의 주차정산기는, 정산기를 구동하기 위한 전원을 공급하는 정산기 전원장치와, 정산기 전원장치로부터 제공되는 전원을 PLC 라인을 이용하여 다수의 디바이스로 공급함과 더불어, 다수의 디바이스와 캐스케이드 형태로 연결되어 PLC 라인을 통해 데이터 통신을 수행하는 정산기 제어장치 및, 고유 기능을 수행하는 디바이스 모듈과, PLC 라인을 통해 인접 장치와 캐스케이드 구조로 연결되어 상호간 PLC 통신을 수행하는 PLC 보드를 구비하는 다수의 디바이스를 포함하여 구성되되, 정산기 전원장치와 정산기 제어장치 및 다수의 디바이스는 하나의 장비내에 배치되어 구성되고, PLC 통신을 위한 데이터 프레임의 각 비트값(0,1)은 아이들 상태값과 활성화 상태값으로 구분하여 일정 폭을 갖는 펄스 형태로 전송되되, 활성화 펄스 구간은 펄스폭의 30% 이내 구간내에서는 활성화 상태값을 유지하다가 이후 구간에서는 아이들 상태값으로 전환되는 형태로 구성되고, 아이들 펄스 구간은 전 구간에서 아이들 상태값을 유지하는 형태로 구성되며, 상기 비트값 정보를 전송하기 위한 펄스의 기준 주파수가 클수록 활성화 펄스 구간에서 활성화 상태값을 유지하는 구간이 펄스폭의 30% 이내 범위에서 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

PLC 통신 기반의 주차정산기 {Parking fee calculator based PLC}
본 발명은 주차정산기에 관한 것으로, 특히 하나의 장치내에서 제어기는 다수의 디바이스와 PLC 통신을 수행하여 각 디바이스로의 전원공급 및 주차 정산 관련 정보를 송수신하고, 다수의 디바이스는 캐스케이드(cascade)방식으로 제어기와 연결됨으로써, 장치간 배선 구조를 보다 간단히 하면서 주차 정산 관련 정보를 신뢰성있게 송수신할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다.
2000년도 이후부터는 LPR(License Plate Recognition; 차량 번호 인식기) 시스템의 등장으로 요금정산기 및 차단기가 연동되어 주차관제시스템의 무인화가 시작되었고 주차유도관제 시스템, 차량번호인식(LPR) 시스템, 무인요금정산 시스템, 무인 주차 시스템이 개발되었다.
특히, 빌딩이나 쇼핑몰 등과 같은 일정 규모 이상의 주차장에는 무인 주차정산기가 설치되고 있다. 주차요금을 정산하기 위해서 차량운전자는 주차창 입구에서 주차티겟을 발급받고, 출차시 주차요금 무인정산기에 주차티겟을 삽입한 후, 주차시간을 계산한 후, 그에 맞는 주차요금을 결제하게 된다. 무인 주차정산기를 이용하면, 미리 주차요금을 정산을 할 수 있어 요금 정산소에서 대기할 필요 없이 바로 출차할 수 있다.
이러한 주차정산기는 도1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 기능을 수행하는 다수의 디바이스(30: 31,32,33,34)가 정산기 제어장치(10)와 결합되어 구성되고, 정산기 전원장치(20)는 정산기 제어장치(10) 및 다수의 디바이스(30)로 해당 장치들을 구동하기 위한 전원을 공급한다.
이때, 각 디바이스(30)는 서로 다른 구동전압을 요구할 수 있으며, 정산기 전원장치(20)는 디바이스에서 요구되는 전압을 각각 변환하여 해당 디바이스(30)로 공급한다.
그러나, 이러한 주차정산기는 하나의 장치내에 설치되는 바, 정산기 제어장치(10)와 정산기 전원장치(20)가 각 디바이스(30)와 각각 서로 다른 케이블을 통해 연결됨으로 인해 그 내부가 다수의 케이블로 인해 복잡해짐은 물론, 다수의 디바이스(30)가 시스템의 전면에 근접하게 배치되는 경우, 내부적으로 케이블의 연결이 원활하지 못한 단점이 있다.
또한, 복잡한 케이블 구성으로 시간이 지나면서 케이블의 접촉 불량이 발생되고, 이로 인해 주차정산기에 장애가 발생될 수 있다.
1. 국내등록특허 제2064522호 (명칭 : 무인 주차요금 징수장치) 2. 국내공개특허 제2018-0123785호 (명칭 : 주차요금 무인정산기)
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 하나의 장치내에서 제어기는 다수의 디바이스와 PLC 통신을 수행하여 각 디바이스로의 전원공급 및 주차 정산 관련 정보를 송수신하되, 다수의 디바이스는 캐스케이드방식으로 제어기와 연결되어 장치간 배선 구조를 보다 간단히 할 수 있는 PLC 통신 기반의 주차정산기를 제공함에 그 기술적 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 정산기를 구동하기 위한 전원을 공급하는 정산기 전원장치와, 정산기 전원장치로부터 제공되는 전원을 PLC 라인을 이용하여 다수의 디바이스로 공급함과 더불어, 다수의 디바이스와 캐스케이드 형태로 연결되어 PLC 라인을 통해 데이터 통신을 수행하는 정산기 제어장치 및, 고유 기능을 수행하는 디바이스 모듈과, PLC 라인을 통해 인접 장치와 캐스케이드 구조로 연결되어 상호간 PLC 통신을 수행하는 PLC 보드를 구비하는 다수의 디바이스를 포함하여 구성되되, 정산기 전원장치와 정산기 제어장치 및 다수의 디바이스는 하나의 장비내에 배치되어 구성되고, PLC 통신을 위한 데이터 프레임의 각 비트값(0,1)은 아이들 상태값과 활성화 상태값으로 구분하여 일정 폭을 갖는 펄스 형태로 전송되되, 활성화 펄스 구간은 펄스폭의 30% 이내 구간내에서는 활성화 상태값을 유지하다가 이후 구간에서는 아이들 상태값으로 전환되는 형태로 구성되고, 아이들 펄스 구간은 전 구간에서 아이들 상태값을 유지하는 형태로 구성되며, 상기 비트값 정보를 전송하기 위한 펄스의 기준 주파수가 클수록 활성화 펄스 구간에서 활성화 상태값을 유지하는 구간이 펄스폭의 30% 이내 범위에서 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 디바이스는 PLC 통신시 데이터 패킷 사이에 형성되는 기 설정된 유휴 구간을 보다 짧게 설정하여 해당 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 디바이스는 영수증 발급을 포함하는 기 설정된 통신 긴급 상태 발생시 해당 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 디바이스는 PLC 통신시 데이터 패킷의 헤더 영역의 최상위에는 통신 순서값을 기록하되, 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷의 헤더 영역 최상위에는 기 설정된 일반 통신값 보다 작은 값을 기록하여 충돌 데이터에 대한 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 디바이스는 통신 순서값 변경을 통한 충돌 데이터의 재전송 회수가 일정 회수 이상이면, PLC 통신시 데이터 패킷 사이에 형성되는 기 설정된 유휴 구간을 보다 짧게 설정하여 해당 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 PLC 보드는 정산기 제어장치측에 인접한 상위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제1 포트와, N 디바이스측에 인접한 하위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제2 포토로 이루어지는 PLC 단자와, 해당 디바이스의 디바이스 모듈로 기 설정된 공급전원을 제공하기 위한 디바이스 전원단자 및, 상기 디바이스 모듈과 데이터 통신을 수행하기 위한 데이터 통신단자를 포함하여 구성되고, 상기 디바이스 전원단자는 그라운드 레벨을 포함한 서로 다른 전압레벨을 갖는 둘 이상의 전원포트로 이루어지고, 그라운드 레벨의 전원포트와 해당 디바이스 모듈의 공급전압에 해당하는 전원포트가 디바이스 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
또한, 상기 PLC 보드는 타 디바이스로부터 수신된 전송 데이터와 자신의 전송 데이터를 정산기 제어장치측에 인접한 상위 장치과 연결된 PLC 라인을 통해 전송하되, 자신의 전송 데이터에 대해서는 PLC 라인을 통해 출력되는 데이터와 자신의 전송 데이터를 비트 단위로 비교하여 충돌 여부를 판단하고, 타 디바이스의 전송 데이터와의 데이터 충돌발생시 타 디바이스의 전송 데이터는 전송하고, 자신의 전송 데이터는 전송을 중단함과 더불어 충돌 상태정보를 디바이스 모듈로 전송하여 디바이스 모듈로부터 통신 우선권 설정된 충돌 데이터를 수신하여 재전송처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기가 제공된다.
본 발명에 의하면, 하나의 장치내에서 제어기는 다수의 디바이스와 PLC 통신을 수행하여 각 디바이스로의 전원공급 및 주차 정산 관련 정보를 송수신함과 더불어, 다수의 디바이스가 캐스케이드방식으로 제어기와 연결되어 장치간 배선 구조를 보다 간단히 함으로써, 보다 안정적으로 주차정산기를 운용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 다수의 디바이스가 이벤트 발생시 데이터를 전송하는 인터럽트 방식으로 주차 정산 관련 정보를 제어기로 전송함으로써, 실시간으로 주차 정산 관련 정보를 수집하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 인터럽트 방식의 통신에 의해 발생되는 데이터 충돌시 충돌 데이터에 대해 프로토콜 변경을 통해 통신 우선권을 부여함으로써, 주차 정산 관련 정보의 지연을 최소화할 수 있다.
도1은 종래 주차정산기의 개략적인 구성을 나타낸 도면.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLC 통신 기반의 주차정산기의 개략적인 구성으로 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 PLC 보드(110)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도4는 도2에 도시된 디바이스 모듈(120)의 내부구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도5는 도2에서 PLC 라인을 통해 전송되는 PLC 데이터 포맷을 예시한 도면
도6은 도2에서 PLC 라인을 통해 전송되는 PLC 데이터의 충돌상황을 예시한 도면.
도7은 도2에 도시된 디바이스(100)에서 충돌 데이터에 대한 통신 우선권 설정방법을 설명하기 위한 도면.
도8은 도2에 도시된 PLC 통신 기반의 주차정산기의 동작을 설명하기 위한 도면.
본 발명에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예 및 도면에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLC 통신 기반의 주차정산기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도2을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PLC 통신 기반의 주차정산기는 다수의 디바이스(100)와, 정산기 제어장치(200)를 포함하여 구성되고, 디바이스(100)와 정산기 제어장치(200)는 PLC 통신, 특히 DC PLC 통신을 수행한다. 여기서, 정산기 제어장치(200)는 주차정산기로 동작전원을 공급하기 위한 정산기 전원장치(300)와 주차정산기를 전체적으로 관리하고 모니터링하기 위한 관리자 단말(400)과 연결되어 구성된다.
정산기 제어장치(200)는 정산기 전원장치(300)로부터 제공되는 전원을 PLC 라인을 이용하여 다수의 디바이스(100)로 공급한다.
또한, 정산기 제어장치(200)는 다수의 디바이스(100)와 캐스케이드 형태로 순차 연결되어 PLC 라인을 통해 이벤트 발생시 데이터를 전송하는 인터럽트 기반의 데이터 통신을 수행한다. 이때, 정산기 제어장치(200)와 디바이스(100)는 상호 동기화된 상태에서 데이터 통신을 수행한다.
디바이스(100)는 주차정산기에 구비되는 서로 다른 기능을 수행하는 장치들로서, 예컨대, 프린터, 카드리더기, 센서부, 디스플레이, 바코드 리더기 등이 될 수 있다.
그리고, 디바이스(100)는 이벤트 발생시 데이터를 전송하는 인터럽트 기반의 데이터 통신에서 발생되는 서로 다른 디바이스 간의 데이터 충돌시 자신이 전송하고자 하는 데이터 전송을 중단하고 기 설정된 방식의 프로토콜 변경을 통해 통신 우선권을 설정한 후 해당 충돌 데이터를 재전송하는 데이터 충돌회피처리를 수행한다.
도2에는 제1 내지 제4 디바이스(100-1,100-2,100-3,100-4)가 도시되어 있으며, 각 디바이스(100)는 PLC 라인을 통해 캐스케이드(cascade) 방식으로 연결되어 상호간 PLC 통신을 수행한다.
이때, 각 디바이스(100)는 PLC 라인을 통해 인접 장치와 캐스케이드 구조로 연결되어 상호간 PLC 통신을 수행하는 PLC 보드(110)와, 고유 기능을 수행하는 디바이스 모듈(120)로 구성된다.
각 PLC 보드(110)는 상위 장치와 하위 장치를 캐스케이드(cascade) 방식으로 연결하여 상호간 PLC 통신을 수행한다. 그리고, PLC 보드(110)는 해당 디바이스 모듈(120)로 기 설정된 레벨의 공급 전원을 제공하고, 디바이스 모듈(120)과 데이터 통신을 수행한다.
이러한 PLC 보드(110)는 도3에 도시된 바와 같이, PLC 단자(111)와 디바이스 전원단자(112), 디바이스 통신단자(113), 전압변환부(114) 및, PLC 제어부(115)를 포함한다. 여기서, PLC 단자(111)와 디바이스 전원단자(112)는 전력 송수신을 수행하는 단자로서, 도2에 도시된 바와 같이 하나의 모듈 형태로 이루어질 수 있다.
PLC 단자(111)는 상위 장치와 하위 장치와 PLC 라인을 통해 연결되어 서로 다른 장치간 PLC 통신을 수행하도록 한다. 예컨대, 도2에서 제1 디바이스 모듈(100-1)의 경우, 상위 장치는 정산기 제어장치(200)이고, 하위 장치는 제2 디바이스 모듈(100-2)이 되고, 제2 디바이스 모듈(100-2)의 경우, 상위 장치는 제1 디바이스 모듈(100-1)이고 하위 장치는 제3 디바이스 모듈(100-3)이 된다.
PLC 단자(111)는 정산기 제어장치측에 인접한 상위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제1 포트와, N 디바이스측에 인접한 하위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제2 포토로 이루어진다. 도2에서 제1 포트는 "-"포트이고, 제2 포트는 "+"포트로 도시되어 있다.
디바이스 전원단자(112)는 해당 디바이스의 디바이스 모듈로 기 설정된 공급전원을 제공한다.
이러한 디바이스 전원단자(112)는 그라운드 레벨을 포함한 서로 다른 전압레벨을 갖는 둘 이상의 전원포트로 이루어지고, 그라운드 레벨의 전원포트와 해당 디바이스 모듈의 공급전압에 해당하는 전원포트가 디바이스 모듈과 연결된다.
도2에는 "0V", "5V", "12V", "24V"의 전압레벨을 갖는 4개의 전원포트가 도시되어 있으며, 전원포트의 개수 및 각 전원포트의 전압레벨은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 주차정산기에 구비된 디바이스 모듈에서 요구하는 전원레벨의 종류에 대응하도록 전원포트의 개수 및 각 전원포트의 전압레벨은 변경될 수 있다.
즉, 디바이스 모듈(120)은 기본적으로 그라운드 레벨인 "0V" 포트에 일단이 연결되고, 다른 일단은 해당 디바이스 모듈(120)의 공급전원에 대응되는 전압레벨을 출력하는 전원포트에 연결된다. 도2에는 제1 디바이스(100-1)의 디바이스 모듈(120)은 공급전원레벨이 "5V", 제2 디바이스(100-2)의 디바이스 모듈(120)은 공급전원레벨이 "10V", 제3 디바이스(100-3)의 디바이스 모듈(120)은 공급전원레벨이 "24V", 제4 디바이스(100-4)의 디바이스 모듈(120)의 공급전원레벨이 "24V"인 구성이 예시되어 있다.
디바이스 통신단자(113)는 해당 디바이스 모듈(120)과 데이터 통신을 수행하기 위한 단자로서, 예컨대, RS232, 또는 RS485 등의 데이터 통신을 수행할 수 있다.
전압변환부(114)는 상기 PLC 단자(111)로부터 공급되는 메인 전원을 다단의 전압레벨로 변환하여 디바이스 전원단자(112)로 공급한다. 예컨대, 전압변환부(114)는 메인 전원을 "0V", "5V", "12V", "24V" 로 변환하여 해당 전원포트로 공급한다. 이때, 전압변환부(114)는 메인 전원을 해당 디바이스 모듈(120)의 공급전원에 대응되는 전압으로 변환하여 해당 전원단자로 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 디바이스(110-1)에 구비되는 PLC 보드(110)의 전압변환부(114)는 메인 전원을 "5V" 전압으로 변환하고, 제2 디바이스(110-2)에 구비되는 PLC 보드(110)의 전압변환부(114)는 메인 전원을 "12V" 전압으로 변환하여 출력한다.
PLC 제어부(115)는 디바이스 통신단자(113)로부터 수신된 데이터를 PLC 단자(111)를 통해 상위 장치로 전송함과 더불어, 상위 장치로부터 PLC 단자(111)를 통해 수신되는 데이터를 수신하여 디바이스 통신단자(113)를 통해 해당 디바이스 모듈(120)로 전달한다. 그리고, 상위 장치로부터 수신되는 데이터는 이전에 해당 디바이스 모듈(120)에서 전송한 데이터에 대한 정상, 또는 충돌 등의 데이터 수신 상태정보를 포함하는 응답데이터를 포함한다.
이때, PLC 제어부(114)는 이벤트 발생시 데이터를 전송하는 인터럽트 방식으로 PLC 통신을 수행하는 바, 서로 다른 디바이스 장치(100)에서 동일 타임에 데이터를 전송하고자 하는 경우, 충돌이 발생될 수 있다.
이를 고려하여 PLC 제어부(115)는 PLC 단자(111)를 통해 전송되는 데이터를 감시하고, 충돌발생시 타 디바이스로부터 수신된 데이터는 그대로 전송하고 자신의 데이터는 전송을 중단한다. 그리고, 데이터 충돌 정보를 디바이스 모듈(120)로 전송한다. 이때, PLC 제어부(115)는 정산기 제어장치(200)로부터 수신되는 응답데이터 또는 충돌정보를 디바이스 모듈(120)로 전송한다.
이후 PLC 제어부(115)는 충돌이 발생된 충돌 데이터를 기 설정된 통신 우선권을 설정하여 재전송한다.
한편, 도2에서 디바이스 모듈(120)은 고유 기능을 수행하는 장치로서, 도4에 도시된 바와 같이, 전원부(121)와, 통신부(122), 기능 유닛(123) 및, 디바이스 제어부(124)를 포함한다.
전원부(121)는 PLC 보드(110)의 디바이스 전원단자(112)와 연결되어 해당 디바이스 모듈(120)을 구동하기 위한 전압레벨의 전원을 공급받고, 이를 이용하여 해당 디바이스 모듈(120)을 동작시킨다.
통신부(122)는 PLC 보드(110)의 디바이스 통신단자(113)와 연결되어 PLC 보드(110)와 데이터 통신을 수행한다.
기능 유닛(123)은 해당 디바이스 모듈(120)의 고유 기능을 수행한다.
디바이스 제어부(124)는 기능 유닛(123) 동작 관련 정보를 포함하여 해당 디바이스 모듈(120)의 상태 관련정보 등을 기 설정된 데이터 포맷으로 생성하여 통신부(122)를 통해 정산기 제어장치(200) 측으로 전송한다.
또한, 디바이스 제어부(124)는 PLC 보드(110)로부터 충돌정보가 수신되면, 해당 충돌 데이터에 대한 재전송 준비를 수행한다. 이때, 디바이스 제어부(124)는 기 설정된 통신 우선권을 부여하여 해당 충돌 데이터를 재전송한다.
도5는 PLC 라인을 통해 전송되는 PLC 데이터 포맷을 예시한 도면으로, 디바이스(100)의 경우 데이터 포맷은 PLC 보드(110) 또는 디바이스 모듈(120) 중 하나에서 데이터 포맷으로 생성될 수 있다.
기본적으로 본 발명에서 PLC 통신을 위한 데이터 프레임의 각 비트값(0,1)은 아이들 상태값과 활성화 상태값으로 구분하여 일정 폭을 갖는 펄스 형태로 전송되되, 활성화 상태에 해당하는 펄스 구간은 펄스폭의 초기 30% 이내 구간내에서만 활성화 상태값이 유지되다가, 이후 나머지 구간에서는 아이들(Idle) 상태값으로로 전환되는 형태로 구성된다. 그리고, 아이들 펄스 구간은 펄스폭의 전 구간에서 아이들 상태값을 유지하는 형태로 구성된다. 이때 펄스의 활성화 구간은 펄스의 기준 주파수에 따라 다르게 설정되는데, 비트값 정보를 전송하기 위한 펄스의 기준 주파수가 클수록 활성화 펄스 구간에서 활성화 상태값을 유지하는 구간이 펄스폭의 30% 이내 범위에서 보다 크게 설정된다. 예컨대, 9600 bps 기준 펄스의 활성화 구간은 해당 펄스의 20% 로 설정되고, 4800 bps 기준 펄스의 활성화 구간은 해당 펄스의 10% 로 설정될 수 있다.
도5를 참조하면, PLC 통신 데이터는 9600 bps 기준의 펄스로 구성될 수 있으며, 기본적으로 1비트의 start 영역과, 8비트의 데이터 영역, 1 비트의 stop 영역의 총 10비트가 1 byte 의 데이터를 전송하는 데이터 프레임 구조를 갖는다. 예컨대, 8byte 데이터를 전송하고자 하는 경우, 도5와 같은 데이터 프레임 8개가 연속하여 전송된다. 이때, 아이들(Idle) 상태는 high 상태이다.
또한, 비트 "0"은 low 상태, "1"은 high 상태의 펄스로 전송하되, 비트 "0"은 low 상태를 초기 15 ~20 %만 유지하고 high 상태로 복귀하는 형태로 구성된다. 이는 비트값 인식에는 무리가 없으면서 low 상태 유지에 따른 전력 손실과 발열 발생을 감소시키기 위한 것이다. 도5에는 16진수 0x55 즉, "01010101"의 8비트 데이터에 해당하는 데이터 프레임이 예시되어 있으며, 8비트 데이터 영역에서 low 상태는 start 영역과, 8비트 데이터 영역 중 1,3,5,7 번째 비트의 총 5개 비트이며, 해당 각 비트는 high 상태에서 low 상태로 변화된 이후 해당 펄스의 15~20% 구간에 대해서만 low 상태를 유지하고 다시 high 상태로 복귀한다.
한편, 본 발명에서는 각 장치가 데이터 동기화된 상태에서 인터럽트 기반의 통신방식으로 PLC 통신을 수행한다. 즉, 각 장치에서 데이터를 전송할 상황이 발생되는 때에 해당 데이터를 PLC 통신을 이용하여 전송한다.
그러나, 데이터 동기화 상태에서 인터럽트 방식으로 데이터를 전송하게 되면, 예컨대, 제1 디바이스 모듈(100-1)과 제2 디바이스 모듈(100-2)이 동일 시점, 즉, 제2 디바이스 모듈(100-2)에서 전송하는 제2 데이터 프레임이 제1 디바이스 모듈(100-1)을 경유하는 시점에 제1 디바이스 모듈(100-1)에서 데이터를 전송하고자 하는 경우가 발생될 수 있다.
도6에는 제2 디바이스 모듈(100-2)에서 정산기 제어장치(200)로 전송하는 "0x55" 데이터와 제1 디바이스 모듈(100-1)에서 정산기 제어장치(100)로 전송하는 "0x54" 데이터의 충돌상황이 예시되어 있다. 도6에서는 데이터 영역의 0번째 비트(bit0)에서 충돌이 발생된다.
이때, 각 디바이스 모듈은 데이터 프로토콜을 변경함으로써, 해당 디바이스 모듈(120)의 충돌 데이터에 통신 우선권을 설정할 수 있다. 그리고, 이러한 통신 우선권의 설정은 PLC 보드(110)에서 진행하도록 실시하는 것도 가능하다.
즉, 본 발명에서는 디바이스 모듈(120)은 PLC 통신시 데이터 패킷 사이에 형성되는 기 설정된 휴지 구간을 보다 짧게 설정하여 해당 데이터 프레임을 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정할 수 있다. 예컨대, 기본 휴지 구간이 "10"ms 일때, 통신 우선권 부여시에는 "9"ms 로 설정할 수 있다.
또한, 디바이스 모듈(120)은 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에서 헤더 영역의 헤더값을 보다 작은 값으로 변경설정하여 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정할 수 있다.
도7을 참조하면, 일반적으로 데이터 패킷(P1,P2,P3, ...)은 헤더 영역(A)과, 데이터 영역(B)을 포함하고, 데이터 패킷(P1,P2,P3, ...) 사이에는 데이터를 전송하지 않는 일정 기간의 휴지 구간(C)이 설정된다.
이에 본 발명에서는 동기화 방식으로 데이터를 전송하는 상황에서 도7에서 휴지 구간(C)을 보다 짧게 설정함으로써, 우선적으로 충돌 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 도7에서 헤더 영역(A)의 최상위 부분에는 통신 순서값을 기록하되, 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷의 헤더 영역 최상위에는 기 설정된 일반 통신값 보다 작은 값을 기록하여 충돌 데이터에 대한 통신 우선권을 설정할 수 있다. 이때, 일반 통신값은 제1 값(예컨대, 16진수 "0xbc")으로 미리 설정되고, 재전송시 통신 우선권값은 일반 통신값보다 작은 제2 값(예컨대, 16진수 "0xac")으로 미리 설정된다.
또한, 본 발명에서는 상술한 통신 우선권 설정방법을 복합적으로 적용하여 충돌 데이터를 재전송할 수 있다.
예컨대, 기본적으로 충돌 데이터로 인한 재전송시에는 제2 값을 통신 우선권값으로 재설정하여 충돌 데이터를 재전송하되, 재전송 회수를 카운트하여 기 설정된 재전송 최대회수를 초과하는 경우, 데이터 패킷의 휴지 구간(C)을 보다 짧게 설정하여 재전송할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 디바이스 모듈(120)은 최우선 통신을 요구하는 기 설정된 긴급통신에 대해서는 데이터 패킷의 휴지 구간(C)을 보다 짧게 설정하여 재전송한다. 여기서 긴급통신은 사용자에 의해 비상호출, 장애 발생 및 영수증 발급을 포함한다. 주차정산 시스템에서 영수증 발급은 주차 정산 관련 다른 기능, 예컨대 카드 인식이나 할인쿠폰 정산 등을 수행하는 시간중에 사용자에 의해 요구되는 것으로, 영수증 발급 처리를 보다 신속하게 수행하기 위해 긴급통신으로 설정한다.
이어, 상기한 구성으로 된 PLC 통신 기반의 주차정산기 동작을 도8에 도시된 도면을 참조하여 설명한다. 도8에는 정산기 제어장치(200)에 대해 제1 디바이스(100-1)와 제2 디바이스(100-2)가 캐스케이드 형태로 연결된 상태에 대해 설명한다. 여기서, 제1 및 제2 디바이스(100-2)의 데이터를 구분하기 위하여, 제1 디바이스(100-1)에서 생성된 데이터 패킷은 제1 데이터 패킷, 제2 디바이스(100-2)에서 생성된 데이터 패킷은 제2 데이터 패킷으로 구분하고, 이에 대한 응답데이터도 제1 데이터 패킷에 대한 응답데이터는 제1 응답데이터, 제2 데이터 패킷에 대한 응답데이터는 제2 응답데이터로 구분한다.
도8을 참조하면, 제2 디바이스(100-2)에서 이벤트가 발생되면, 제2 디바이스(100-2)는 해당 제2 디바이스 식별코드와 해당 이벤트 정보를 포함하는 제2 데이터 패킷을 생성하고, 이를 제1 디바이스(100-1)로 PLC 라인을 통해 전송한다(ST110).
제1 디바이스(100-1)는 제2 디바이스(100-2)로부터 수신된 제2 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 그대로 전달한다(ST120).
정산기 제어장치(200)는 제2 데이터 패킷에 대한 제2 응답데이터를 생성하여 제1 디바이스(100-1)로 전송한다(ST130). 이때, 제2 응답데이터는 제2 디바이스 식별코드와 제2 데이터 패킷에 대한 수신상태 및 수신 데이터 즉, 피드백 데이터를 포함한다. 예컨대, 정산기 제어장치(200)는 제2 데이터 패킷이 정상적으로 수신된 경우, "정상"의 수신상태정보 및 피드백 데이터를 포함하는 제2 응답데이터를 제1 디바이스(100-1)로 전송한다.
이때, 제1 디바이스(100-1)는 제2 응답데이터의 제2 디바이스 식별코드를 근거로 제2 응답데이터를 제2 디바이스(100-2)로 그대로 전송한다(ST140). 그리고, 제2 디바이스(100-2)는 제2 응답데이터에 포함된 "정상" 의 수신상태 및 자신이 보낸 데이터 패킷과 정산기 제어장치(200)로부터 피드백된 데이터 패킷을 비교하여 동일한 경우, 해당 데이터 패킷의 전송이 정상적으로 종료된 것으로 인지하고, 해당 데이터 패킷에 대한 처리를 종료한다.
한편, 제2 디바이스(100-2)에서 이벤트 정보를 포함하는 제2 데이터 패킷을 PLC 라인을 통해 제1 디바이스(100-1)로 전송하여 제2 데이터 패킷이 제1 디바이스(100-1)로 전송된 시점에(ST150), 제1 디바이스(100-1)에서 이벤트가 발생하여 제1 데이터 패킷을 생성하여 전송하고자 하는 경우, 데이터 충돌이 발생된다. 이때, 제2 데이터 패킷의 충돌 비트는 에러값을 가질 수 있다. 즉 도6에서 제2 디바이스 모듈로부터 수신된 제2 데이터 패킷이 제1 디바이스를 경유하면서 두번째 비트(bit0)에서 충돌이 발생된 경우, 두번째 비트(bit0)는 "1"값을 갖도록 변경되어 정산기 제어장치(200)로 전송된다. 반면, 도6에서 제2 디바이스모듈과 제1 디바이스모듈에서 전송되는 데이터 패킷이 반대되는 상황에서는 제2 디바이스모듈에서 전송할 제2 데이터 패킷의 두번째 비트(bit0)값이 "1" 이므로 정상적인 제2 데이터 패킷이 정산기 제어장치(200)로 전송된다.
또한, 제1 디바이스(100-1)는 충돌 발생 제2 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 전송한다(ST160).
이때, 제1 디바이스(100-1)는 자신이 전송하는 데이터 비트와 PLC라인을 통해 전송되는 데이터 비트를 비교하여 충돌 비트가 발생되는지를 감시하고, 충돌 비트가 발생된 것으로 판단되면, 자신이 전송하고자 하는 제1 데이터 패킷의 전송을 중단한다(ST170). 그리고, 충돌 비트를 감지한 제1 디바이스(100-1)는 제2 데이터 패킷에 대한 충돌 발생상태정보를 추가적으로 정산기 제어장치(200)로 전송할 수 있다. 예컨대, 제1 디바이스(100-1)는 제2 데이터 패킷의 마지막 영역에 충돌 발생상태정보를 부가할 수 있다.
한편, 정산기 제어장치(200)는 충돌 발생 제2 데이터 패킷에 대해 수신 상태 정보 및 피드백 정보를 포함하는 제2 응답데이터를 제1 디바이스(100-1)로 전송하고(ST180), 제1 디바이스(100-1)는 제2 응답데이터를 그대로 제2 디바이스(100-2)로 전송한다(ST190). 제2 디바이스(100-2)는 "충돌" 상태 응답을 근거로 해당 제2 데이터 패킷에 대한 재전송 처리를 수행할 수 있다. 또한, 제2 디바이스(100-2)는 자신이 전송한 제2 데이터 패킷과 제2 응답으로 수신된 피드백 데이터를 비교하여 해당 데이터 패킷에 대한 수신상태를 판단하여 해당 제2 데이터 패킷에 대한 재전송 처리를 수행할 수 있다.
또한, 제2 디바이스(100-2)에서 제2 데이터 패킷에 대한 재전송처리는 하기의 제1 디바이스(100-1)에서 제1 데이터 패킷 재전송처리(ST200 ~ ST22)와 동일하다.
한편, 제1 디바이스(100-1)는 정산기 제어장치(200)로 에러값을 갖는 제2 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 전송한 이후, 상기 ST170 단계에서 중단된 제1 데이터 패킷의 프로토콜을 변경하여 통신 우선권을 설정하고(ST200), 통신 우선권 설정된 제1 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 전송한다(ST210). 이때, 제1 디바이스(100-1)는 기 설정된 데이터 휴지 구간 보다 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷의 휴지 구간을 보다 짧게 설정하여 제1 데이터 패킷의 전송 시점을 보다 빠르게 설정하거나, 제1 데이터 패킷의 통신 순서값을 기 설정된 통신 우선권값으로 변경 설정하여 재전송할 수 있다.
한편, 정산기 제어장치(200)는 제1 데이터 패킷에 대한 제1 응답데이터를 생성하여 제1 디바이스(100-1)로 전송한다(ST220). 이때, 제1 디바이스(100-1)는 제1 응답데이터에 포함된 자신의 식별코드를 근거로 해당 제1 데이터 패킷에 대한 종료 처리를 수행하고, 제1 응답데이터는 제2 디바이스(100-2)로 전송하지 않는다. 즉, 디바이스(100-1)는 정산기 제어장치(200)로부터 수신되는 응답데이터에 자신의 식별코드가 포함된 경우, 하위 장치로 해당 응답데이터를 전송하지 않는다.
또한, 도8에는 충돌발생시 제1 디바이스(100-1)는 제2 디바이스(100-2)로 제2 응답데이터를 전송한 이후 통신 우선권 설정된 제1 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 전송하도록 실시하였으나, 제1 디바이스(100-1)는 제2 데이터 패킷이 정산기 제어장치(200)로 모두 전송된 시점, 또는 정산기 제어장치(200)로부터 제2 응답데이터 수신시 통신 우선권 설정된 제1 데이터 패킷을 정산기 제어장치(200)로 전송할 수 있다.
100 : 디바이스, 110 : PLC 보드,
120 : 디바이스 모듈, 200 : 정산기 제어장치,
300 : 정산기 전원장치, 400 : 관리자 단말.

Claims (7)

  1. 정산기를 구동하기 위한 전원을 공급하는 정산기 전원장치와,
    정산기 전원장치로부터 제공되는 전원을 PLC 라인을 이용하여 다수의 디바이스로 공급함과 더불어, 다수의 디바이스와 캐스케이드 형태로 연결되어 PLC 라인을 통해 데이터 통신을 수행하는 정산기 제어장치 및,
    고유 기능을 수행하는 디바이스 모듈과, PLC 라인을 통해 인접 장치와 캐스케이드 구조로 연결되어 상호간 PLC 통신을 수행하는 PLC 보드를 구비하는 다수의 디바이스를 포함하여 구성되되, 정산기 전원장치와 정산기 제어장치 및 다수의 디바이스는 하나의 장비내에 배치되어 구성되고,
    PLC 통신을 위한 데이터 프레임의 각 비트값(0,1)은 아이들 상태값과 활성화 상태값으로 구분하여 일정 폭을 갖는 펄스 형태로 전송되되, 활성화 펄스 구간은 펄스폭의 30% 이내 구간내에서는 활성화 상태값을 유지하다가 이후 구간에서는 아이들 상태값으로 전환되는 형태로 구성되고, 아이들 펄스 구간은 전 구간에서 아이들 상태값을 유지하는 형태로 구성되며,
    상기 비트값 정보를 전송하기 위한 펄스의 기준 주파수가 클수록 활성화 펄스 구간에서 활성화 상태값을 유지하는 구간이 펄스폭의 30% 이내 범위에서 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 PLC 통신시 데이터 패킷 사이에 형성되는 기 설정된 유휴 구간을 보다 짧게 설정하여 해당 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디바이스는 영수증 발급을 포함하는 기 설정된 통신 긴급 상태 발생시 해당 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 PLC 통신시 데이터 패킷의 헤더 영역의 최상위에는 통신 순서값을 기록하되,
    충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷의 헤더 영역 최상위에는 기 설정된 일반 통신값 보다 작은 값을 기록하여 충돌 데이터에 대한 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스는 통신 순서값 변경을 통한 충돌 데이터의 재전송 회수가 일정 회수 이상이면, PLC 통신시 데이터 패킷 사이에 형성되는 기 설정된 유휴 구간을 보다 짧게 설정하여 해당 충돌 데이터를 포함하는 데이터 패킷에 통신 우선권을 설정하는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PLC 보드는 정산기 제어장치측에 인접한 상위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제1 포트와, N 디바이스측에 인접한 하위 장치와 연결된 PLC 라인과 결합되는 제2 포토로 이루어지는 PLC 단자와,
    해당 디바이스의 디바이스 모듈로 기 설정된 공급전원을 제공하기 위한 디바이스 전원단자 및,
    상기 디바이스 모듈과 데이터 통신을 수행하기 위한 데이터 통신단자를 포함하여 구성되고,
    상기 디바이스 전원단자는 그라운드 레벨을 포함한 서로 다른 전압레벨을 갖는 둘 이상의 전원포트로 이루어지고, 그라운드 레벨의 전원포트와 해당 디바이스 모듈의 공급전압에 해당하는 전원포트가 디바이스 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 PLC 보드는 타 디바이스로부터 수신된 전송 데이터와 자신의 전송 데이터를 정산기 제어장치측에 인접한 상위 장치과 연결된 PLC 라인을 통해 전송하되, 자신의 전송 데이터에 대해서는 PLC 라인을 통해 출력되는 데이터와 자신의 전송 데이터를 비트 단위로 비교하여 충돌 여부를 판단하고, 타 디바이스의 전송 데이터와의 데이터 충돌발생시 타 디바이스의 전송 데이터는 전송하고, 자신의 전송 데이터는 전송을 중단함과 더불어 충돌 상태정보를 디바이스 모듈로 전송하여 디바이스 모듈로부터 통신 우선권 설정된 충돌 데이터를 수신하여 재전송처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 PLC 통신 기반의 주차정산기.
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