KR20010084992A - Field bus communication system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A field bus communication system is provided to classify a plurality of slave devices, installed in a main communication system, into a main slave device and sub slave devices, and to enable the main slave to perform an analysis and check function and the slave devices to perform an I/O function. CONSTITUTION: The system comprises a master device(10), a serial communication line(20), a main slave device(50) and a plurality of sub slave devices(60). An analysis circuit of the main slave device(50) is directly connected to the master device(10) via the serial communication line(20), decodes an ID and a control instruction of a corresponding slave device and transmits the decoded data to a CPU(54) of the main slave device(50). The CPU(54) determines if the transmitted ID is among the IDs of the sub slave devices controlled by itself. In the case that the transmitted is included among the IDs controlled by the CPU(54), the CPU(54) processes the control instruction, and outputs a serial data type control instruction via an I/O channel allocated at a corresponding sub slave device. Then the sub slave device converts the serial control instruction data into a parallel control instruction data, and outputs the parallel control instruction data to an external device.

Description

필드 버스 통신 시스템{field bus communication system}Field bus communication system

본 발명은 필드 버스 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브 기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기가 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기는 입/출력만을 담당하도록 한 필드 버스 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a field bus communication system. In particular, in a state in which a plurality of slave devices included in the field bus communication system are layered back into a main slave device and a sub slave device, the main slave device oversees the analysis and determination functions and the sub slave. The device relates to a field bus communication system which is responsible for input / output only.

필드 버스(Field Bus)란 필드에 설치된 다수의 센서 및 액추에이터와 상위의 제어 기기 등과 같은 현장 기기 간의 통신에 사용되는 디지털, 쌍방향, 멀티드롭, 직렬버스의 특성을 갖는 네트워크로서 1980년대 후반에 그 필요성이 대두되어 1990년대에 처음 출현하였다. 이러한 필드 버스 통신 시스템에서 대표적인 것으로는 디바이스넷(DeviceNet)이 있고, 이외에도 유럽 표준으로 제정된 ProfiBus(독일), WorldFIP(프랑스), 그리고 북미 지역의 FF(Foundation Fieldbus) 등이 있다.Field Bus is a digital, bidirectional, multidrop, serial bus that is used for communication between field sensors such as a number of sensors and actuators installed in a field and a higher level control device. This emerged and first appeared in the 1990s. Examples of such field bus communication systems include DeviceNet, ProfiBus (Germany), WorldFIP (France), and FF (Foundation Fieldbus) in North America.

도 1은 종래의 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 필드 버스 통신 시스템에 따르면 직렬 통신 라인(20)에 하나의 마스터 기기(10)와 마스터 기기(10)의 제어를 받는 다수의 슬레이브 기기(30)가 연결되고, 각각의 슬레이브 기기(30)에는 다시 이들의 제어를 받는 외부 기기(40)가 연결되어 있다.1 is a block diagram of a conventional field bus communication system. As shown in FIG. 1, according to the conventional field bus communication system, one master device 10 and a plurality of slave devices 30 under the control of the master device 10 are connected to the serial communication line 20. Each slave device 30 is again connected to an external device 40 which is controlled by the slave device 30.

그리고, 각각의 슬레이브 기기(30)는 적용된 필드 버스의 프로토콜에 따라 마스터 기기(10)로부터 입력되는 신호, 즉 해당하는 슬레이브 기기(30)를 지정하는ID와 이 슬레이브 기기(30)를 경유하여 외부 기기(40)로 출력될 제어 명령을 복호화(디코딩)하여 CPU(후술)에 전달하는 분석 회로부(32), 분석 회로부(32)를 통해 입력된 데이터에 의해 자기 지정 여부를 판단하고, 자기가 지정된 경우에는 상기 제어 명령을 외부 기기(40)가 처리할 수 있도록 가공하여 직렬 데이터로 출력하는 CPU(34) 및 CPU(34)에서 출력된 직렬 데이터를 외부 기기(40)에 병렬 데이터의 형태로 변환하여 출력하는 직/병렬 변환 I/O(36)를 포함하여 이루어진다.Each slave device 30 is externally connected via a signal input from the master device 10 according to the protocol of the applied field bus, that is, an ID designating the corresponding slave device 30 and the slave device 30. The analysis circuit unit 32, which decodes (decodes) the control command to be output to the device 40 and transmits it to the CPU (to be described later), judges whether or not the self designation is made by the data input through the analysis circuit unit 32, and the self is designated. In this case, the control command is processed to be processed by the external device 40, and the CPU 34 and serial data output from the CPU 34 are output in serial data to the external device 40 in the form of parallel data. It includes a serial / parallel conversion I / O (36) for outputting.

그리고 이상에서는 다운 링크를 예로 들어 설명하였지만, 업 링크의 경우에는 외부 기기(40)에서 입력되는 병렬 데이터, 예를 들어 외부 기기의 동작 또는 상태 정보가 직/병렬 변환 I/O(36)에서 직렬 데이터로 변환되어 CPU(34)에 제공되고, CPU(34)에서는 이러한 정보를 가공하여 자기의 ID와 함께 분석 회로부(32)에 전달하고, 분석 회로부(32)에서는 이러한 데이터를 해당 프로토콜에 부합하도록 부호화(코딩)한 후에 직렬 통신 라인(20)을 통해 마스터 기기(10)에 전달한다. 그런데, 하나의 마스터 기기(10)에 대략 64개까지의 슬레이브 기기(30)가 연결될 수 있다.In the above description, the downlink is described as an example, but in the case of the uplink, parallel data input from the external device 40, for example, operation or status information of the external device, is serially connected in the serial / parallel conversion I / O 36. The data is converted into data and provided to the CPU 34, and the CPU 34 processes the information and transmits the information to the analysis circuit unit 32 along with its ID. The analysis circuit unit 32 transmits the data to conform to the corresponding protocol. After the encoding (coding), it is transmitted to the master device 10 through the serial communication line 20. However, up to 64 slave devices 30 may be connected to one master device 10.

그러나, 전술한 종래의 필드 버스 통신 시스템에 따르면, 각각의 슬레이브 기기마다 분석 회로부와 CPU가 구비되어 있기 때문에 설치비용이 적지 않다는 문제점이 있었다.However, according to the conventional field bus communication system described above, there is a problem that the installation cost is not small because the analysis circuit unit and the CPU are provided for each slave device.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기가 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기는 입/출력만을 담당하도록 함으로써 설치비용을 줄일 수 있도록 한 필드 버스 통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and the master slave device oversees the analysis and determination function in a state in which a plurality of slave devices included in the field bus communication system are layered again into a main slave device and a subslave device. The purpose of the bus slave device is to provide a field bus communication system that can reduce the installation cost by only being responsible for input and output.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각각이 외부 기기에 연결되어 있는 다수의 슬레이브 기기 및 하나의 마스터 기기가 직렬 통신 라인에 의해 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 쌍방향 통신을 수행하는 필드 버스 통신 시스템에 있어서, 상기 슬레이브 기기는 상기 직렬 통신 라인에 직접 연결된 주슬레이브 기기와 상기 주슬레이브 기기에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기를 포함하여 이루어지며; 상기 부슬레이브 기기는 상기 주슬레이브 기기로부터 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하여 상기 외부 기기로 출력하고, 상기 외부 기기에서 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 주슬레이브 기기로 출력하는 직/병렬 변환 I/O를 포함하여 이루어지고; 상기 주슬레이브 기기는 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 복호화하고 상기 마스터 기기로 출력될 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 부호화하는 분석 회로부 및 상기 분석 회로부에서 복호화된 ID를 갖는 상기 부슬레이브 기기를 선택하여 상기 복호화된 데이터를 직렬 데이터의 형태로 출력하고, 데이터가 입력되는 상기 직/병렬 변환 I/O를 체크하여 상기 부슬레이브 기기의 ID를 확인하고 상기 확인된 ID를 상기 입력 데이터와 함께 상기 분석 회로부에 제공하는 CPU를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a field bus communication system in which a plurality of slave devices and one master device, each of which is connected to an external device, is connected by a serial communication line to perform bidirectional communication according to a predetermined protocol. The slave device comprises: a main slave device connected directly to the serial communication line and two or more subslave devices connected to the main slave device; The slave device directly converts data input in series from the main slave device in parallel and outputs the data to the external device, and converts parallel data input from the external device into serial data and outputs the serial data to the main slave device. Including parallel translation I / O; The main slave device includes an analysis circuit unit for decoding ID and data of the subslave device and encoding the ID and data of the subslave device to be output to the master device, and the subslave device having an ID decoded in the analysis circuit unit. Selects and outputs the decoded data in the form of serial data, checks the serial / parallel conversion I / O to which data is input, confirms the ID of the subslave device, and checks the identified ID together with the input data. And a CPU provided to the analysis circuit unit.

도 1은 종래의 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도,1 is a block diagram of a conventional field bus communication system;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a field bus communication system according to a preferred embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

10: 마스터 기기, 20: 직렬 통신 라인,10: master device, 20: serial communication line,

30: 슬레이브 기기, 32: 분석 회로부,30: slave device, 32: analysis circuitry,

34: CPU, 36: 직/병렬 변환 I/O,34: CPU, 36: serial / parallel conversion I / O,

40: 외부 기기, 50: 주슬레이브 기기,40: external device, 50: main slave device,

52: 분석 회로부, 54: CPU,52: analysis circuitry, 54: CPU,

60: 부슬레이브 기기, 62: 직/병렬 변환 I/O60: bus slave device, 62: serial / parallel conversion I / O

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드버스 통신 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a fieldbus communication system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 필드 버스 통신 시스템의 블록 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 필드 버스 통신 시스템에서는, 하나의 마스터 기기(10)와 다수의 슬레이브 기기가 직렬 통신 라인(20)에 연결되어 있는데, 다수의 슬레이브 기기는 다시 하나 이상의 주슬레이브 기기(50)와 주슬레이브 기기(50)에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기(60)로 계층화되어 있어서, 주슬레이브 기기(50)만이 마스터 기기(10)에 직접 연결되어 있다. 그리고, 각각의 주슬레이브 기기(50)에는 분석 회로부(52)와 CPU(54)가 구비되어 있고, 부슬레이브 기기(60)에는 직/병렬 변환 I/O(62)만이 구비되어 있으며, 직/병렬 변환 I/O(62)에는 외부 기기(40)가 연결되어 있다. 주슬레이브 기기(50)의 CPU(52)에는 자기 관할의 부슬레이브 기기(60)의 ID 및 이 ID에 할당된 I/O 채널 번호 테이블이 구비되어 있다. 분석 회로부(52)는 부호화나 복호화의 처리 속도 등을 감안하여 하드웨어적으로 구현하는 것이 바람직하다.2 is a block diagram of a field bus communication system according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the field bus communication system of the present invention, one master device 10 and a plurality of slave devices are connected to the serial communication line 20, and the plurality of slave devices are again connected to one or more main devices. Layered with two or more subslave devices 60 connected to the slave device 50 and the main slave device 50, only the main slave device 50 is directly connected to the master device 10. Each main slave device 50 is provided with an analysis circuit unit 52 and a CPU 54, and the subslave device 60 is provided with only the serial / parallel conversion I / O 62. The external device 40 is connected to the parallel conversion I / O 62. The CPU 52 of the main slave device 50 is provided with the ID of the subslave device 60 under its jurisdiction and the I / O channel number table assigned to this ID. The analysis circuit unit 52 is preferably implemented in hardware in consideration of the processing speed of encoding and decoding.

이하에는 본 발명의 필드 버스 시스템의 동작에 대해서 설명한다.The operation of the fieldbus system of the present invention will be described below.

먼저, 마스터 기기(10)로부터 외부 기기(40)로의 다운 링크 동작에 대해서 설명하면, 주슬레이브 기기(50)의 분석 회로부(52)는 직렬 통신 라인(20)에 의해 마스터 기기(10)와 직접 연결되어 마스터 기기(10)로부터 CPU(54)로 다운 링크되는 신호, 즉 해당 슬레이브 기기의 ID와 제어 명령을 복호화(디코딩)하여 CPU(54)에 제공한다. 이어서, CPU(54)는 분석 회로부(52)에서 제공받은 ID가 자기 관할의 부슬레이브 기기에 속한 ID인 지를 판단하여 맞는 경우에는 제어 명령을 가공한 후에이를 해당 슬레이브 기기에 할당된 I/O 채널을 통해 직렬 데이터의 형태로 출력한다. 그러면, 해당 슬레이브 기기에 있는 직/병렬 변환 I/O(62)가 이를 병렬 데이터의 형태로 변환하여 자기에 연결된 외부 기기(40)로 출력하게 된다.First, the downlink operation from the master device 10 to the external device 40 will be described. The analysis circuit 52 of the main slave device 50 is directly connected to the master device 10 by the serial communication line 20. A signal, which is connected and downlinked from the master device 10 to the CPU 54, that is, an ID and a control command of the corresponding slave device is decoded (decoded) and provided to the CPU 54. Subsequently, the CPU 54 determines whether the ID provided from the analysis circuit unit 52 is an ID belonging to the subslave device of its own jurisdiction, and if so, processes the control command and then assigns the I / O channel assigned to the slave device. Output in the form of serial data via. Then, the serial / parallel conversion I / O 62 in the slave device converts the data into parallel data and outputs the same to the external device 40 connected thereto.

한편, 외부 기기(40)로부터 마스터 기기(10)로의 업 링크 동작을 살펴보면, 외부 기기(40)로부터 병렬 데이터 형태의 상태 또는 동작 신호가 출력되면, 해당하는 직/병렬 변환 I/O(62)를 통해 직렬 데이터로 변환된 후에 이와 연결된 I/O 채널을 통해 CPU(54)에 입력된다.Meanwhile, referring to the uplink operation from the external device 40 to the master device 10, when a state or an operation signal in the form of parallel data is output from the external device 40, the corresponding serial / parallel conversion I / O 62 is applied. The data is converted into serial data via the input through the I / O channel connected to the CPU 54.

다음으로 CPU(54)에서는 데이터가 입력된 I/O 채널을 체크하여 해당 슬레이브 기기의 ID를 확인하고, 이어서 상태 또는 동작 신호를 적절하게 가공한 후에 분석 회로부(52)에 전달하고, 분석 회로부(52)에서는 이를 부호화(코딩)한 후에 직렬 통신 라인(20)을 통해 마스터 기기(10)에 전달하게 된다.Next, the CPU 54 checks the I / O channel into which data is input, confirms the ID of the slave device, and then processes the state or operation signal appropriately, and then transfers it to the analysis circuit unit 52, thereby analyzing the analysis circuit unit ( In operation 52, it is transmitted (coded) to the master device 10 through the serial communication line 20.

본 발명의 필드 버스 통신 시스템에서는 주슬레이브 기기(50)에 구비된 CPU(54)의 데이터 처리 용량과 속도가 종래의 CPU(34)에 비해 커져야 할 것이며 I/O 채널의 수도 증가될 수 있을 것인 바, 주슬레이브 기기(50)에 연결될 수 있는 부슬레이브 기기(60)의 수는 이러한 CPU(54)의 처리 속도나 용량 및 I/O 채널의 수에 따라 결정될 수 있을 것이다.In the field bus communication system of the present invention, the data processing capacity and speed of the CPU 54 provided in the main slave device 50 should be larger than those of the conventional CPU 34, and the number of I / O channels can be increased. In bar, the number of subslave devices 60 that may be connected to the main slave device 50 may be determined according to the processing speed or capacity of the CPU 54 and the number of I / O channels.

본 발명의 필드 버스 통신 시스템은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The field bus communication system of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope allowed by the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 필드 버스 통신 시스템에 따르면, 필드 버스 통신 시스템에 구비된 다수의 슬레이브 기기를 다시 주슬레이브 기기와 부슬레이브 기기로 계층화한 상태에서 주슬레이브 기기에서 분석 및 판단 기능을 총괄하고 부슬레이브 기기에서는 입/출력만을 담당하도록 함으로써 설치비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the field bus communication system of the present invention as described above, the analysis and determination function in the main slave device in the state in which a plurality of slave devices provided in the field bus communication system is layered back into the main slave device and the sub slave device. In the slave device, only the input / output is responsible for reducing the installation cost.

Claims (1)

각각이 외부 기기에 연결되어 있는 다수의 슬레이브 기기 및 하나의 마스터 기기가 직렬 통신 라인에 의해 연결되어 미리 정해진 프로토콜에 따라 쌍방향 통신을 수행하는 필드 버스 통신 시스템에 있어서,In a field bus communication system in which a plurality of slave devices and one master device, each of which is connected to an external device, are connected by a serial communication line to perform bidirectional communication according to a predetermined protocol. 상기 슬레이브 기기는 상기 직렬 통신 라인에 직접 연결된 주슬레이브 기기와 상기 주슬레이브 기기에 연결된 두 개 이상의 부슬레이브 기기를 포함하여 이루어지며,The slave device includes a main slave device directly connected to the serial communication line and two or more subslave devices connected to the main slave device. 상기 부슬레이브 기기는 상기 주슬레이브 기기로부터 직렬로 입력되는 데이터를 병렬로 변환하여 상기 외부 기기로 출력하고, 상기 외부 기기에서 입력되는 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환하여 상기 주슬레이브 기기로 출력하는 직/병렬 변환 I/O를 포함하여 이루어지고,The slave device directly converts data input in series from the main slave device in parallel and outputs the data to the external device, and converts parallel data input from the external device into serial data and outputs the serial data to the main slave device. Including parallel translation I / O, 상기 주슬레이브 기기는 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 복호화하고 상기 마스터 기기로 출력될 상기 부슬레이브 기기의 ID 및 데이터를 부호화하는 분석 회로부 및 상기 분석 회로부에서 복호화된 ID를 갖는 상기 부슬레이브 기기를 선택하여 상기 복호화된 데이터를 직렬 데이터의 형태로 출력하고, 데이터가 입력되는 상기 직/병렬 변환 I/O를 체크하여 상기 부슬레이브 기기의 ID를 확인하고 상기 확인된 ID를 상기 입력 데이터와 함께 상기 분석 회로부에 제공하는 CPU를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 필드 버스 통신 시스템.The main slave device includes an analysis circuit unit for decoding ID and data of the subslave device and encoding the ID and data of the subslave device to be output to the master device, and the subslave device having an ID decoded in the analysis circuit unit. Selects and outputs the decoded data in the form of serial data, checks the serial / parallel conversion I / O to which data is input, confirms the ID of the subslave device, and checks the identified ID together with the input data. A field bus communication system comprising a CPU provided to an analysis circuit unit.
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