KR102475542B1 - 이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템 - Google Patents

이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템 Download PDF

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Abstract

이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템이 개시된다. 본 발명의 시스템은, 마스터 인버터 및 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 전송하는 제어장치와, 상기 데이터로부터 상기 마스터 인버터 및 상기 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 해당 명령에 대한 응답을 상기 제어장치로 전송하고, 상기 복수의 슬레이브에 각각 해당 명령을 전송하여 이에 대한 응답을 수신하여 상기 제어장치로 전송하는 마스터 인버터를 포함한다.

Description

이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템{GATEWAY SYSTEM FOR HETEROGENEOUS FIELDBUS NETWORK}
본 발명은 이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템에 대한 것이다.
인버터 또는 프로그램가능 컨트롤러(programmble logic controller, PLC) 등과 같은 산업용 기기는 사용자의 모니터링 또는 제어를 위해 다양한 필드버스 통신을 통해 상호간 통신연결성을 제공한다. 필드버스는, 실시간 분산제어를 위해 사용되는 산업용 컴퓨터 네트워크 프로토콜의 통칭이다.
이를 통해 사용자는 필드버스 통신을 통해 최상위 제어시스템에서 PLC와 같은 중간 제어시스템을 모니터링 또는 제어하고, 중간 제어시스템은 필드버스 통신을 통해 인버터 등 최하위 기기를 모니터링 또는 제어한다. 또는, 사용자는 필드버스 통신을 통해 최상위 제어시스템에서 인버터 등 최하위 기기를 직접 모니터링 또는 제어할 수 있다.
이러한 산업용 기기를 모니터링 또는 제어하기 위한 다양한 필드버스 통신장비 및 프로토콜이 존재하며, 근래에는 산업용 기기에도 클라우드 서비스 등과 같은 고도화된 네트워크 기반의 신규 서비스가 제품 경쟁력을 결정하는 중요한 요소로 작용하고 있다. 이를 위해 필드버스 통신은 과거 저비용의 모드버스(Modbus)/RTU(Remote Terminal Unit) 등의 시리얼 통신(RS232, RS485) 중심에서 모드버스/TCP(Transmission Control Protocol), 이더넷(Ethernet)/IP(Internet Protocol), 이더캣(EtherCAT), 프로피넷(PROFInet) 등과 같은 이더넷 통신 중심으로 발전하고 있다.
다만, 이더넷 필드버스 통신장비는 고비용이므로, 인버터 등의 최하위 기기에는 기본탑재되지 않고 옵션형태로 제공되고 있으며, 이러한 최하위 기기에는 모드버스/RTU와 같은 시리얼 통신만 기본탑재되고 있다. 따라서, 최상위 제어 시스템과 최하위 기기간 통신을 위해 게이트웨이 시스템이 이용되고 있다.
이러한 이기종 필드버스 통신 연동방식은 비용 효율성이 크지만, 사용자의 모니터링 또는 제어에 속도제한이 발생하는 등 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 이기종 필드버스 통신망의 통신 효율성을 높이는 이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템은, 마스터 인버터 및 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 전송하는 제어장치; 및 상기 데이터로부터 상기 마스터 인버터 및 상기 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 해당 명령에 대한 응답을 상기 제어장치로 전송하고, 상기 복수의 슬레이브에 각각 해당 명령을 전송하여 이에 대한 응답을 수신하여 상기 제어장치로 전송하는 상기 마스터 인버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 데이터는, 상기 제어장치로부터 상기 마스터 인버터로 전송하는 데이터 프로토콜의 헤더에 포함되는 고유식별 ID 정보에 입력될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 마스터 인버터는, 상기 제어장치와 제1통신방식에 의해 통신하는 제1통신부; 상기 복수의 슬레이브 인버터와 각각 제2통신방식에 의해 통신하는 제2통신부; 및 상기 제1통신부를 통해 모니터링 또는 제어명령과 이에 대한 응답을 송수신하고, 상기 제2통신부를 통해 해당 명령과 이에 대한 응답을 송수신하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1통신부를 통해 수신한 상기 데이터로부터 상기 마스터 인버터 및 상기 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 이에 대한 응답을 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송하고, 상기 복수의 슬레이브 인버터 중 제1슬레이브 인버터에 대해 해당 명령을 제2통신부를 통해 전송하여 이에 대한 응답을 수신하는 경우, 이를 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송하고, 상기 복수의 슬레이브 인버터 중 제2슬레이브 인버터에 해당 명령을 제2통신부를 통해 전송하여 이에 대한 응답을 수신하는 경우, 이를 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제어장치에 대한 응답의 전송과 상기 제1슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1슬레이브 인버터의 응답의 전송과 상기 제2슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송 및 상기 제2슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1슬레이브 인버터의 응답 전송시간과 상기 제2인버터의 응답 전송시간을 지정하여 전송할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 제어장치로부터 하위 기기의 전부 또는 일부에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우, 마스터 인버터가 직접 슬레이브 인버터에 해당 명령을 제어장치의 개입 없이 전송함으로써, 종래에 비해 통신 데이터 처리 효율을 향상하게 하는 효과가 있다.
이와 같은 데이터 처리효율 향상은 하위 기기의 수량이 늘어날수록 더 커지게 되므로, 종래의 필드버스 통신방식에 비해 하위 기기의 수량을 확대할 수 있게 되어, 비용이 감소되고 시스템의 효용성이 증대되는 효과가 있으며, 이로 인해 제품 경쟁력을 확보하게 하는 효과가 있다.
도 1은 이더넷 기반 필드버스 통신망의 구성도이다.
도 2a는 이기종 필드버스 통신망의 구성도이고, 도 2b는 도 2a의 통신방식을 예를 들어 설명한 개략도이다.
도 3a는 이더넷 통신의 통신 프로토콜이고, 도 3b는 시리얼 통신의 통신 프로토콜을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 종래의 이더넷 통신 및 시리얼 통신의 상호연동 동작시 동작흐름 및 통신흐름을 시간 기준으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 동작흐름 및 통신흐름을 시간기준으로 도식화한 일예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 동작흐름 및 통신흐름을 시간기준으로 도식화한 일예시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 종래의 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템을 살펴본 후, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예의 이기동 필드버스 게이트웨이 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 이더넷 기반 필드버스 통신망의 구성도로서, 비용을 고려하지 않은 고도화된 이더넷 통신을 기반으로 하는 시스템을 나타낸 것이다.
사용자는 필드버스 통신을 통해 PC 또는 PLC와 같은 제어시스템(100)에서 인버터(210~250)와 같은 최하위 기기를 모니터링 또는 제어한다.
이를 위해, 인버터(210~250)는 이더넷 통신 기반의 통신모듈(310~350)을 별도로 장착하여야 하며, 제어시스템(100)은 인버터(210~250)와 동일한 통신방식의 통신모듈을 장착한다.
이와 같은 시스템에서는, 모든 기기에 장착되는 이더넷 기반 통신모듈을 통해 사용자가 최하위 기기(210~250)를 모니터링 또는 제어하게 되므로, 최상의 통신성능을 제공하게 되지만, 비용 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
도 2a는 일반적인 이기종 필드버스 통신망의 구성도이고, 도 2b는 도 2a의 통신방식을 예를 들어 설명한 개략도로서, 비용 효율성을 위해 하나의 이더넷 필드버스 통신장비를 통해 하위의 시리얼 통신모듈이 탑재된 기기를 모니터링 또는 제어하는 게이트웨이 방식을 나타낸 것이다.
사용자는 필드버스 통신을 통해 제어시스템(100)에서 복수의 인버터(200, 300)를 모니터링 또는 제어하는데, 이중 하나의 인버터(200, 마스터)만 이더넷 통신 기반의 통신모듈(400)이 장착되고, 나머지 인버터(300a, 300b, 300c, 300d, 슬레이브)(슬레이브 인버터를 통칭하여 '300'이라 함)에는 시리얼 통신모듈이 장착된다. 따라서, 이더넷 통신모듈(400)이 장착되는 마스터 인버터(200)는 이더넷 통신과 시리얼 통신을 상호연동하는 게이트웨이 역할을 수행하게 된다. 이때 제어시스템(100)은 마스터 인버터(200)와 동일한 통신모듈을 탑재하게 된다.
사용자는 Modbus/TCP와 같은 이더넷 통신을 통해 제어시스템(100)에서 인버터(200, 300) 등 최하위 기기를 모니터링 또는 제어하기 위해 마스터 인버터(200)에 모니터링 또는 제어명령을 전송하고, 이더넷 통신모듈(400)이 장착된 마스터 인버터(200)는 자신에 대한 명령인 경우 해당 동작후 응답을 이더넷 통신을 통해 제어시스템(100)에 전달한다. 한편, 자신에 대한 명령이 아닌 경우, 마스터 인버터(200)는 Modnus/RTU와 같은 시리얼 통신을 통해 다른 기기(300)에 명령을 전달하고, 마스터 인버터(200)는 시리얼 통신을 통해 다른 기기(300)로부터 응답을 수신한 후, 다시 이더넷 통신을 통해 제어 시스템(100)에 전달할 수 있다.
이와 같이, 하나의 이더넷 통신 필드버스 통신장비(마스터 인버터(200))를 통해 하위의 시리얼 통신모듈이 탑재된 기기(300)를 모니터링 또는 제어하는 게이트웨이 방식은, 비용 효율성은 크지만 사용자의 모니터링 또는 제어에 속도가 제한되는 한계점이 발생한다.
또한, 현재 널리 사용되는 이더넷 통신 및 시리얼 통신 기반의 필드버스 통신 프로토콜은 각각 개별적으로 국제표준으로 규격화된 사항이므로, 게이트웨이 방식을 이용한 이기동 필드버스 통신망의 한계점을 완화하기 위한 방법은 규격화된 사항 내에서만 적용하여야 하므로 그 적용방법에 제한이 있는 문제점이 있다.
도 3a는 이더넷 통신의 통신 프로토콜이고, 도 3b는 시리얼 통신의 통신 프로토콜을 설명하기 위한 것으로서, 도 3a는 Modbus/TCP 통신 프로토콜을, 도 3b는 Modbus/RTU 통신 프로토콜을 나타낸 것이다.
도 3a를 참조로 하면, 이더넷 통신 프로토콜은 기기간 통신을 위한 헤더정보(3A), 명령어 정보(3B) 및 데이터 정보(3C)로 구성되며, 헤더정보(3A)에는 시리얼 통신과 상호 연동을 위한 고유식별 ID 정보(3D)가 포함될 수 있다. 이때, 데이터 프로토콜 전체를 어플리케이션 데이터 유닛(Application Data Unit, ADU)이라고 하고, 이중 명령어 정보(3B) 및 데이터 정보(3C)를 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit, PDU)이라고 한다.
이더넷 통신모듈을 포함하는 제어시스템(100)이 이더넷 통신모듈(400)을 포함하는 마스터 인버터(200)를 모니터링 또는 제어하는 경우, 시리얼 통신과 상호 연동할 필요가 없으며, 이때에는 고유식별 ID 정보(3D)에 미리 정해진 데이터(0xFF)를 입력하여 전달할 수 있다.
또, 제어시스템(100)이 마스터 인버터(200)에 시리얼 통신을 통해 연결된 다른 기기(300)를 모니터링 또는 제어하는 경우에는 시리얼 통신과 상호 연동할 필요가 있으며, 이때에는 고유식별 ID 정보(3D)에 연결된 다른 기기(300)의 ID정보를 입력하여 전달하게 된다.
마스터 인버터(200)는 다시 시리얼 통신을 통해 다른 기기(300)에 명령을 전달하게 되며, 이때 사용되는 시리얼 통신 프로토콜은 도 3b와 같으며, 도 3a의 이더넷 통신 프로토콜의 고유식별 ID 정보(3D)는 시리얼 통신 프로토콜에서 다른 기기(300)의 주소정보(3E)로 사용될 수 있다.
즉, 마스터 인버터(200)는 도 3a와 같은 이더넷 통신 프로토콜을 수신하는 경우, 이를 도 3b와 같은 시리얼 통신 프로토콜로 변환하여 해당 기기(300)에 전달할 수 있으며, 이더넷 통신 프로토콜의 명령어 정보(3B) 및 데이터 정보(3C)는 시리얼 통신 프로토콜의 명령어 정보(3F) 및 데이터 정보(3G)로 사용되고, 시리얼 통신 프로토콜은 에러체크를 위한 정보(3H)를 더 포함한다.
도 4는 종래의 이더넷 통신 및 시리얼 통신의 상호연동 동작시 동작흐름 및 통신흐름을 시간 기준으로 나타낸 도면으로, 슬레이브 인버터(300)의 개수가 3개(300a, 300b, 3000c)인 경우를 나타낸 것이다. 이때, 제어시스템(100)이 마스터 인버터(200) 또는 슬레이브 인버터(300)를 모니터링 또는 제어할 때 각 인버터(200, 300)마다 동일한 개수의 정보(파라미터)를 모니터링 또는 제어하는 것으로 간주하여 도식화하였다.
도면에 도시된 바와 같이, 제어시스템(100)이 마스터 인버터(200) 및 슬레이브 인버터(300)를 모니터링 또는 제어하기 위한 총 수행시간은, 제어시스템(100) 자체에서의 명령어 생성 및 응답 처리시간 A와, 이더넷 통신을 통해 이더넷 통신모듈(400)이 장착되는 마스터 인버터(200)와 데이터를 전달 및 수신하는 시간 T1, 마스터 인버터(200)의 명령어 생성 및 응답 처리시간 B, 시리얼 통신을 통해 데이터를 전달 및 수신하는 시간 T2, 시리얼 통신모듈이 탑재되는 슬레이브 인버터(300)의 응답 처리시간 C의 연산으로 산정된다.
이와 같이 종래의 게이트웨이 방식의 이기종 필드버스 통신망에서는, 제어시스템(100)과 인버터(200, 300) 사이에 게이트웨이 역할을 수행하는 마스터 인버터(200)가 존재하며, 근본적으로 제어시스템(100)과 인버터(200, 300)간 1:1 통신이 수행된다.
즉, 제어시스템(100)에서 4개의 인버터(200, 300)를 모두 모니터링 또는 제어하기 위한 한 주기는 (5A+8T1+7B+6T2+3C)의 연산으로 산정된다. 반면, 도 1과 같이 하위 인버터(200, 300) 모두가 이더넷 통신으로 연결되는 경우, 제어시스템(100)이 4개의 인버터(200, 300)를 모니터링 또는 제어하기 위한 한 주기는 (5A+8T1+4B)의 연산으로 산정된다. 따라서 하위 기기의 수량이 늘어날수록 이러한 성능차이는 더욱 커지게 된다.
이와 같은 이유로, 사용자는 비용과 성능을 고려하여 게이트웨이 방식을 통해 모니터링 또는 제어하는 하위 기기의 수량을 제한하게 되므로, 통신 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 일실시예의 게이트웨이 시스템은, 게이트웨이 방식을 통한 이기동 필드버스 통신망의 통신 효율성을 높이기 위한 것으로서, 게이트웨이 역할을 수행하는 마스터 인버터의 데이터 처리에 의해 통신 효율성이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 이기종 필드버스용 게이트웨이 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 시스템은, 최상위 제어장치(1), 제어장치(1)와 이더넷 통신에 의해 연결되어 통신을 수행하는 마스터 인버터(2), 및 마스터 인버터(1)와 시리얼 통신에 의해 연결되어 통신을 각각 수행하는 복수의 슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c, 이하 '3'으로 통칭함)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 3개의 슬레이브 인버터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그보다 적거나 많은 수의 슬레이브 인버터가 적용될 수도 있을 것이다. 또한, 본 발명의 일실시예에서는, 게이트웨이 기기로써 마스터 인버터(2)를, 하위 기기로써 슬레이브 인버터(3)를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 산업용 하위기기가 사용될 수도 있을 것이다.
제어장치(1)는, 예를 들어 개인용 컴퓨터(PC) 또는 프로그램가능 로직 컨트롤러(PLC)로써, 제어부(10)와 통신부(11)를 포함할 수 있다. 제어장치(1)와 마스터 인버터(2)는 모드버스/TCP, 이더넷/IP, 이더캣, 프로피넷 등 이더넷 통신방식에 의해 연결되어 있을 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 통신방식이 위 예에 한정되는 것은 아니며, 다른 통신방식에 의해 연결될 수도 있을 것이다.
또한, 마스터 인버터(2)와 슬레이브 인버터(3)는 모드버스/RTU, RS232, RS485와 같은 시리얼 통신방식에 의해 연결되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 통신방식에 의해 연결될 수 있을 것이다.
즉, 마스터 인버터(2)는, 제어장치(1)와 연결되는 통신방식과, 복수의 슬레이브 인버터(3)와 연결되는 통신방식이 상이하며, 이에 따라 이기종 필드버스 네트워크를 구성하게 되는 것이다.
이를 위해 마스터 인버터(2)는 제어장치(1)와 통신을 수행하는 예를 들어 이더넷 방식의 제1통신부(21)와, 복수의 슬레이브 인버터(3)와 통신을 수행하는 예를 들어 시리얼 방식의 제2통신부(22)를 포함할 수 있으며, 데이터 처리를 위한 제어부(20)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는, 제어장치(1)가 인버터(2, 3)에 각각 동일한 모니터링 또는 제어명령(동일한 파라미터의 모니터링 또는 제어명령)을 지시하는 경우, 마스터 인버터(2)가 데이터 처리기능을 확장함으로써 종래에 비해 전체적인 통신 데이터 처리 효율성을 향상시킨다.
즉, 제어장치(1)가 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우, 도 3a의 고유식별 ID 정보(3D)에 미리 정해진 데이터를 입력하여 전송할 수 있다. 고유식별 ID 정보(3D)의 데이터가 0xFF인 경우 마스터 인버터(2)에 대한 명령일 수 있음은 이미 설명한 바와 같다.
즉, 제어장치(1)는 마스터 인버터(2)로 전송하는 ADU의 헤더(3A)에 포함되는 고유식별 ID 정보(3D)에 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 입력하여 전송할 수 있을 것이다. 이때, 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터는 예를 들어 '0x00'일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 설정되는 데이터가 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터일 수 있다.
마스터 인버터(2)의 제어부(20)는 ADU의 고유식별 ID 정보(3D)의 데이터를 통해 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 제1통신부(21)를 통해 이더넷 통신방식에 의해 해당 모니터링 또는 제어명령에 대한 응답을 전송할 수 있다. 이와 동시에 또는 순차적으로, 제2통신부(22)를 통해 시리얼 통신방식에 의해 제1슬레이브 인버터(3a)에 해당 모니터링 또는 제어명령을 전달할 수 있다. 다만, 마스터 인버터(2)의 제어부(20)가 ADU의 고유식별 ID 정보(3D)의 데이터를 통해 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인할 수도 있으나, 이를 통신부(21)가 확인하고, 통신부(21)가 제어부(20)에 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 통지할 수도 있을 것이다.
이때, 순차적으로 응답 및 명령을 각각 제어장치(1) 및 제1슬레이브 인버터(3a)에 전송하는 경우, 보통 제어장치(1)에 먼저 응답을 전송할 수 있겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 응답 및 명령은 각각 별도의 통신부(21, 22)를 통해 전송하게 되므로, 제어장치(1) 및 제1슬레이브 인버터(3a)에 전송하는 것은, 동일한 시간에 전송하는 것도 가능하다 할 것이다.
제1슬레이브 인버터(3a)는 해당 명령에 대한 응답을 생성하여 이를 마스터 인버터(2)의 제2통신부(22)로 시리얼 통신방식에 의해 전송할 수 있으며, 마스터 인버터(2)의 제어부(20)는 제2통신부(22)를 통해 해당 명령에 대한 응답을 수신한 경우, 제1통신부(21)를 통해 이더넷 통신방식에 의해 제어장치(1)로 해당 응답을 전송할 수 있다.
이와 동시에 또는 순차적으로, 제2통신부(22)를 통해 시리얼 통신방식에 의해 제2슬레이브 인버터(3b)에 해당 모니터링 또는 제어명령을 전달할 수 있다.
제2슬레이브 인버터(3b)는 해당 명령에 대한 응답을 생성하여 이를 마스터 인버터(2)의 제2통신부(22)로 시리얼 통신방식에 의해 전송할 수 있으며, 마스터 인버터(2)의 제어부(20)는 제2통신부(22)를 통해 해당 명령에 대한 응답을 수신한 경우, 제1통신부(21)를 통해 이더넷 통신방식에 의해 제어장치(1)로 해당 응답을 전송할 수 있다.
이와 동시에 또는 순차적으로, 제2통신부(22)를 통해 시리얼 통신방식에 의해 제3슬레이브 인버터(3c)에 해당 모니터링 또는 제어명령을 전달할 수 있다.
제3슬레이브 인버터(3c)는 해당 명령에 대한 응답을 생성하여 이를 마스터 인버터(2)의 제2통신부(22)로 시리얼 통신방식에 의해 전송할 수 있으며, 마스터 인버터(2)의 제어부(20)는 제2통신부(22)를 통해 해당 명령에 대한 응답을 수신한 경우, 제1통신부(21)를 통해 이더넷 통신방식에 의해 제어장치(1)로 해당 응답을 전송할 수 있다.
이때 제어부(20)는 제1 내지 제3슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c)로 각각 해당 모니터링 또는 제어명령을 동시에 전송할 수도 있을 것이다. 다만, 시리얼 통신의 데이터 프로토콜에 의해서는 동시에 제1 내지 제3슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c)로부터 응답을 수신하는 것은 불가능하므로, 제1 내지 제3슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c)로 해당 모니터링 또는 제어명령을 동시에 전송한 경우에는 각각 응답시간을 지정하여 전송할 수 있을 것이며, 이 경우, 제1 내지 제3슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c)는 지정된 응답시간에 응답을 시리얼 통신방식에 의해 마스터 인버터(2)로 전송할 수도 있을 것이다.
다만, 이는 시리얼 통신방식의 데이터 프로토콜에 대해 정해진 규격으로써, 만일 시리얼 통신방식이 아닌 다른 통신방식으로 마스터 인버터와 슬레이브 인버터가 연결되는 경우, 동시에 제1 내지 제3슬레이브 인버터(3a, 3b, 3c)로 각각 응답이 전송될 수도 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 동작흐름 및 통신흐름을 시간기준으로 도식화한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 제어장치(1)로부터 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 수신한 마스터 인버터(2)는, 해당 명령에 대한 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송하는 동시에 또는 이후에 해당 명령을 제1슬레이브 인버터(3a)로 제2통신부(22)를 통해 전송할 수 있다.
제1슬레이브 인버터(3a)로부터 응답을 수신한 마스터 인버터(2)는 해당 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송하는 동시에 또는 이후에 해당 명령을 제2슬레이브 인버터(3b)로 제2통신부(22)를 통해 전송할 수 있다.
제2슬레이브 인버터(3b)로부터 응답을 수신한 마스터 인버터(2)는 해당 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송하는 동시에 또는 이후에 해당 명령을 제3슬레이브 인버터(3c)로 제2통신부(22)를 통해 전송할 수 있다.
제3슬레이브 인버터(3c)로부터 응답을 수신한 마스터 인버터(2)는 해당 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 제어장치(1)에서 4개의 인버터(2, 3)를 모두 모니터링 또는 제어하기 위한 한 주기는 (5A+5T1+4B+6T2+3C)의 연산으로 산정되므로, 종래의 주기인 (5A+8T1+7B+6T2+3C)보다 그 주기가 짧아지게 됨을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는, 제어장치(1)가 인버터(2, 3) 전부에 대해 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우에 대하여 설명하였지만, 그 일부 하위 인버터에 대해서도 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.
즉, 예를 들어, 마스터 인버터(2)와 복수의 슬레이브(3)는 소정 그룹으로 구성될 수 있다. 다만, 그룹으로 구성되는 경우에도 게이트웨이 기능을 수행하는 마스터 인버터(2)는 모든 그룹에 포함될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에서, 마스터 인버터(2), 제1슬레이브 인버터(3a) 및 제3슬레이브 인버터(3c)로 구성되는 제1그룹과, 마스터 인버터(2), 제1슬레이브 인버터(3a) 및 제2슬레이브 인버터(3b)로 구성되는 제2그룹을 예를 들기로 한다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 하위 산업용 기기들이 배치되는 장소 등 다양한 환경에 따라 그룹에 포함되는 기기들이 달라질 수 있을 것이다. 이와 같이 미리 결정되는 하위 기기의 그룹은, 미리 설정되어 제어장치(1)와 마스터 인버터(2)의 저장부(도시되지 않음)에 미리 저장되어 있을 수 있을 것이다.
제어장치(1)가 제1그룹에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우를 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 동작흐름 및 통신흐름을 시간기준으로 도식화한 일예시도이다.
제어장치(1)는 마스터 인버터(2)로 전송하는 ADU의 헤더(3A)에 포함되는 고유식별 ID 정보(3D)에 하위 기기의 제1그룹에 대해 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 입력하여 전송할 수 있을 것이다. 이때, 하위 기기의 제1그룹에 대해 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터는 예를 들어 '0x01'일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 설정되는 데이터가 하위 기기의 제1그룹에 대해 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터일 수 있다.
마스터 인버터(2)의 제어부(20)는 ADU의 고유식별 ID 정보(3D)의 데이터를 통해 하위 기기의 제1그룹에 대해 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 제1통신부(21)를 통해 이더넷 통신방식에 의해 해당 모니터링 또는 제어명령에 대한 응답을 전송할 수 있다. 이와 동시에 또는 순차적으로, 제2통신부(22)를 통해 시리얼 통신방식에 의해 제1그룹에 포함되는 제1슬레이브 인버터(3a)에 해당 모니터링 또는 제어명령을 전달할 수 있다.
제1슬레이브 인버터(3a)로부터 응답을 수신한 마스터 인버터(2)는 해당 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송하는 동시에 또는 이후에 해당 명령을 제1그룹에 포함되는 제3슬레이브 인버터(3c)로 제2통신부(22)를 통해 전송할 수 있다.
제3슬레이브 인버터(3c)로부터 응답을 수신한 마스터 인버터(2)는 해당 응답을 제1통신부(21)를 통해 제어장치(1)로 전송할 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 제어장치(1)에서 제1그룹의 인버터를 모니터링 또는 제어할 수 있으며, 다른 제2그룹에 대해서도 이와 동일하게 모니터링 또는 제어명령을 전달할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 제어장치(1)로부터 최하위 기기의 전부 또는 일부에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우, 마스터 인버터(2)가 직접 슬레이브 인버터(3)에 해당 명령을 제어장치(1)의 개입 없이 전송함으로써, 종래에 비해 통신 데이터 처리 효율을 향상할 수 있다. 즉, 종래의 경우 최하위 기기의 전부에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 경우, (5A+8T1+7B+6T2+3C)의 수행시간이 소요되는 반면(도 4 참조), 본 발명에 의해서는 (5A+5T1+4B+6T2+3C)의 수행시간이 소요되므로 모니터링 또는 제어명령을 하위 기기에 전송하고 응답을 수신하는 수행시간이 절감됨을 알 수 있다.
이와 같은 수행시간의 단축은 하위 기기의 수량이 늘어날수록 더 커지게 되므로, 종래의 필드버스 통신방식에 비해 하위 기기의 수량을 확대할 수 있으므로, 비용이 감소되고 시스템의 효용성이 증대되는 효과가 있으며, 이로 인해 제품 경쟁력을 확보할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 제어장치 2: 마스터 인버터
3: 슬레이브 인버터 20: 제어부
21, 22: 통신부

Claims (8)

  1. 마스터 인버터 및 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 알리는 데이터를 전송하는 제어장치; 및
    상기 데이터로부터 상기 마스터 인버터 및 상기 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우, 해당 명령에 대한 응답을 상기 제어장치로 전송하고, 상기 복수의 슬레이브에 각각 해당 명령을 전송하여 이에 대한 응답을 수신하여 상기 제어장치로 전송하는 상기 마스터 인버터를 포함하고,
    상기 마스터 인버터는,
    상기 제어장치와 제1통신방식에 의해 통신하는 제1통신부;
    상기 복수의 슬레이브 인버터와 각각 제2통신방식에 의해 통신하는 제2통신부; 및
    상기 제1통신부를 통해 모니터링 또는 제어명령과 이에 대한 응답을 송수신하고, 상기 제2통신부를 통해 해당 명령과 이에 대한 응답을 송수신하는 제어부를 포함하는, 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터는,
    상기 제어장치로부터 상기 마스터 인버터로 전송하는 데이터 프로토콜의 헤더에 포함되는 고유식별 ID 정보에 입력되는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1통신부를 통해 수신한 상기 데이터로부터 상기 마스터 인버터 및 상기 복수의 슬레이브 인버터에 동일한 모니터링 또는 제어명령을 전송하는 것임을 확인하는 경우,
    이에 대한 응답을 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송하고,
    상기 복수의 슬레이브 인버터 중 제1슬레이브 인버터에 대해 해당 명령을 제2통신부를 통해 전송하여 이에 대한 응답을 수신하는 경우, 이를 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송하고,
    상기 복수의 슬레이브 인버터 중 제2슬레이브 인버터에 해당 명령을 제2통신부를 통해 전송하여 이에 대한 응답을 수신하는 경우, 이를 상기 제1통신부를 통해 상기 제어장치로 전송하는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제어장치에 대한 응답의 전송과 상기 제1슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 또는 순차적으로 수행하는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1슬레이브 인버터의 응답의 전송과 상기 제2슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 또는 순차적으로 수행하는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송 및 상기 제2슬레이브 인버터에 대한 명령의 전송을 동시에 수행하는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1슬레이브 인버터의 응답 전송시간과 상기 제2슬레이브 인버터의 응답 전송시간을 지정하여 전송하는 이기종 필드버스 게이트웨이 시스템.
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