KR200282810Y1

KR200282810Y1 - 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력모듈

Info

Publication number: KR200282810Y1
Application number: KR2020020010758U
Authority: KR
Inventors: 유두영; 김정한; 김희용; 정민식
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2002-07-23

Abstract

본 고안은 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치(RTU ; Remote Terminal Unit)에서의 아나로그 출력 모듈(AOM; Analog Out Moudule)에 관한 것으로, 별도의 컨트롤러를 이용하여 독립적인 제어기능이 가능한 아날로그 출력 모듈에 관한 것이다.

종래의 아날로그 출력 모듈은 복잡한 논리 회로를 이용하여 구성하게 되므로, 그 구조가 복잡하고, 고장이 잦을 뿐만 아니라 유지보수가 용이하지 않아 시스템의 성능 저하의 원인이 된다.

본 고안에서는 상기에서와 같은 복잡한 논리 회로 대신에 별도의 칩(single chip micro-controller)을 아날로그 출력 모듈에 내장시켜 그 구조가 간편하고, 고장률이 매우 적고 보수가 용이한 시스템을 제공하고자 하는 한 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈을 제공하고자 하는 것이다.

Description

선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈{Analog output moudule for RTU of ship control system}

선박 감시 제어시스템은 선박 내의 엔진, 전력, 카고(cargo) 등 각종 설비에 장착되어 있는 센서(sensor)로 부터 디지털 입력(digital input), 아날로그 입력(analog input) 신호를 시스템의 하단 단말장치인 RTU의 메인 프로세스 모듈(MPM ; Main Process Module)에서 받아들여 통신선을 통해 통신 중계장치를 거쳐 시스템의 상단으로 전송되어 모니터 상에 디스플레이 되거나, 또는 상단에서의디지털 출력, 아날로그 출력 신호를 통신중계장치를 거쳐 시스템의 하단인 원격단말장치의 메인 프로세스 모듈로 전송되어 다시 메인 프로세스 모듈에서 각 설비의 구동장치로 출력되는 시스템이다.

여기서, 원격단말장치의 구성은 MPM, DIM(Digital Input Module), DOM(Digital Output Module), AIM(Analog Input Module), AOM(Analog Output Module)로 구성되는 바,

본 고안에서는 AOM(아날로그 출력 모듈)에 관한 것으로, 아날로그 출력 모듈은 메인 프로세스 모듈에서의 시스템 하단의 각 설비의 구동장치로 제어신호를 출력하는 기능을 하는 것으로, 특히 메인 프로세스 모듈에 폴트(fault)가 발생되거나, 현장에서의 시스템 운영자(system operator)가 아날로그 출력 값을 수동 키이(up/down switch)를 통해 조절할 수 있도록 구성된다.

본 고안에서는 상기에서와 같은 복잡한 논리 회로 대신에 별도의 칩(single chip micro-controller)을 아날로그 출력 모듈에 내장시켜 그 구조가 간편하고, 고장률이 매우 적고 보수가 용이한 시스템을 제공하고자 한 것이다.

도 1은 본 고안 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 고안에 있어서, 아날로그 출력값 동작과정을 나타낸 플로우챠트.

본 고안 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈의 구성을 첨부된 도면에 도시된 그 실시예를 참조하여 그 구성 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

아날로그 출력모듈임을 나타내는 카드 아이디 정보를 메인 프로세서 모듈에 알려주기 위한 카드 아이디 저장부(1)와,

아날로그 출력 모듈에 있어 해당하는 카드의 번호를 나타내는 카드 번호 저장부(2)와,

카드 번호 저장부(2)로 부터 해당하는 카드 번호를 인식하고, 카드 아이디 저장부(1)로 부터의 카드 아이디를 메인 마이크로 프로세서 모듈에 알려주고, 8비트(bit) 데이터 버스를 통해 메인 프로세서 모듈로 부터 실려오는 데이터에 포함된 카드 번호 정보를 비교하여, 그 비교결과에 따라서 메인 프로세스 모듈로 부터 실려온 명령에 따른 칩 설렉션 신호(chip selection)을 출력하는 CPLD(3)와,

버퍼(4,5)를 통해 메인 프로세스 모듈과의 데이터 버스에 실려오는 하위 바이트 데이터(low byte data), 상위 바이트 데이터(high byte data)를 각각 저장하는 래치(6,7)와,

아날로그 출력 모듈의 동작을 자동 또는 수동(auto/manual) 모드로 설정하기 위한 모드 설정부(8)와,

수동모드 선택시 사용자로 하여금 아날로그 출력값을 조정하기 위한 출력값조정 키이부(9)와,

D/A 변환부(11)로 출력되는 데이터를 저장하는 저장수단을 포함하여 구성되고, CPLD(3)의 칩설렉션신호(cs)를 인식하여 동작하여, 모드 설정부(8)에 설정된모드에 따라서 버퍼(4,5)의 상위, 하위 바이트 각 8bit 데이터가 저장된 래치(6,7)로 부터 읽어들여 16bit 데이터로 D/A 변환부(11)로 출력 또는 래치(6,7)의 데이터를 블로킹(blocking)하고, 출력값 조정 키이부(9)에 의해 사용자 조정이 가능한 저장수단에 저장된 데이터를 D/A 변환부(11)에 출력하는 CPU(10)와,

입력되는 16bit 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환부(11)와,

D/A 변환부(11)로 부터 입력된 아날로그 출력값을 전류로 변환하여 해당 포인트로 출력하는 전압/전류 변환회로(V/I conversion)(12)를 포함하여 구성되며,

상기 2개의 출력 포인트(p1,p2)중 어느 하나로 출력되는 포인트로 출력되는

전압값을 A/D 변환부(15)로 출력하는 멀티플렉스(MUX)(14)와,

멀티플렉스(14)로 부터 입력된 아날로그 전압값을 디지털값으로 변환하여 버퍼(16,17)를 통해 8bit 데이터로 분할하여 데이터 버스를 통해 메인 프로세스 모듈로 전송하는 A/D 변환부(15)를 포함하여 구성된다.

미 설명부호 13은 래치이다.

여기서 도 1에 도시된 본 고안의 실시예는 아날로그 출력 포인트(p1,p2)를 갖는 2채널 아날로그 출력모듈을 그 실시예로 한 것이다.

즉, 본 고안의 실시예는 두개의 설비 구동장치의 아날로그 출력값을 제어하는 아날로그 출력 모듈을 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 고안 아날로그 출력 모듈의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 있어서, 아날로그 출력값 동작과정을 플로우챠트로 나타낸 것이다.

8비트의 데이터 버스를 통해 메인 프로세스 모듈의 데이터가 실려오면, CPLD(3)에서는 카드 번호저장부(2)를 통해 현재 아날로그 출력 모듈의 카드번호를 인식하여, 카드 아이디 저장부(1)에 있는 아날로그 출력 모듈임을 알리는 카드 아이디를 메인 프로세스 모듈에 알려준다.

따라서, 메인 프로세스 모듈에서는 카드 아이디로 부터 실장된 카드가 아날로그 출력모드인가를 판별하게 된다.

메인 프로세스 모듈에서 카드 번호에 명령을 실어보내게 되면, CPLD(3)는 카드 번호를 인식함과 동시에 아날로그 출력 모듈의 모든 칩 설렉션 신호(cs)를 발생시키게 된다.

아날로그 출력 모듈에서 신호를 출력하는 모드는 자동/수동 모드가 있는 바,

모드 설정부(8)를 통해 사용자가 설정하게 된다.

먼저, 자동(auto) 모드 인 경우를 설명하면 다음과 같다.

8비트 데이터 버스이므로, 16비트 데이터를 출력하고자 하면, 8비트씩 분할 시켜 출력하여야 하므로, 데이터 버퍼(4,5)에서 로우, 하이 데이터 각 8비트 데이터 각각을 래치(6,7)에 저장시킨다.

이와 같이 저장된 각 8비트 데이터는 CPU(10)에 의해 읽어들여 D/A 변환부(11)로 출력되고, D/A 변환부(11)에서 아날로그 16비트 데이터로 변환되어 출력된다.

이와 같은 아날로그 출력값(전압)은 전압/전류 변환회로(12)를 통해 전류로 변환되어 해당 포인트(p1 또는 p2)로 출력된다.

이때, 수동(manual)모드를 감안하여 CPU(10)에서는 D/A 변환부(11)로 출력되는 데이터를 내부 저장수단에 저장하게 된다.

한편, 이와 같이 출력되는 아날로그 출력값은 다시 메인 프로세스 모듈에 전송되어 명령에 따른 정확한 아날로그 출력이 이루어지는 가를 메인 프로세스 모듈에서는 모니터링하게 되는 바,

2개의 포인트(p1,p2)를 멀티플렉스(14)를 통해 선택하고, 선택된 포인트로 출력되는 아날로그 출력값(전압)을 A/D 변환부(15)를 통해 디지털 데이터로 변환하여 데이터 버스를 통해 메인 프로세스 모듈에 전송하게 된다.

이때, 앞서 설명한 바와 같이 데이터 버스는 8비트이고, 현재 변환된 디지털 데이터는 16비트이므로 데이터 버퍼(16,17)를 통해 하위, 상위 각 8비트 데이터로 분할하여 전송한다.

그리고, 수동(manual) 모드인 경우, 이때에는 아날로그 출력 모듈이 메인 프로세스 모듈과 상관없이 독립적으로 동작하여야 하므로, 메인 프로세스 모듈로 부터 전송되어오는 데이터를 래치(6,7)에서 블록킹을 하고, CPU(10) 내부 저장수단에 저장된 현재의 데이터를 출력하고자 하는 현재 값으로 D/A 변환부(11)로 출력한다.

이때의 저장된 값은 사용자가 출력값 조정키이부(9)를 통해 조정하여 해당 포인트(p1,p2)로 출력되는 아날로그 출력값을 사용자의 의도대로 출력할 수 있다.

상기에서와 같은 본 고안의 실행과정을 정리하면 다음과 같다.

메인 프로세스 모듈로 부터 데이터가 입력되면, 모드 설정부(8)의 설정상태 즉, 모드를 판별하게 되고, 자동 모드일 경우에는 래치(4,5)를 통해 로우, 하이 바이트 데이터를 래치시킨 후, 아날로그 변환을 통해 아날로그 출력이 이루어진다.

여기서, 하이 바이트가 래치될 때 CPU(10)에서는 인터럽트가 발생되어 래치된 로우, 하이 바이트의 값을 CPU(10)의 내부 메모리에 저장한다.

이와 같이 하는 이유는 8비트 데이터 버스를 이용함에 따라 16비트 데이터를 만들기 위하여 로우, 하이 바이트 데이터를 분할하여 이용하게 되므로, 정확한 하나의 16비트 데이터를 위하여 상위 바이트 데이터가 래치될 때 인터럽트를 발생시켜 한 16비트 데이터 셋트(set)를 만들고자 하는 것이다.

또한, 모드 설정부(8)의 설정상태가 수동 모드일 경우에는 메인 프로세스 모듈로 출력되는 데이터를 블록킹하고, 출력값 조정키이부(9)의 입력 유무를 판별하여 CPU(10) 내부에 저장된 데이터를 그대로 출력할 것인지 사용자 조정에 의한 아날로그 출력이 이루어지도록 할 것인지를 결정하게 된다.

즉, 출력값 조정키이부(9)의 입력이 있을 경우에는 사용자가 조정하는 값을 내부 저장수단에 저장된 값에 사용자의 조정값을 적용하여 아날로그 출력이 이루어지도록 하며, 출력값 조정키이부(9)의 입력이 없을 경우에는 저장된 현재값을 그대로 출력하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 복잡한 논리회로의 필요없이도 원칩 CPU를 이용하여 선박 감시 제어 시스템의 원격단말장치에 있어서, 각 설비장치의 아날로그 출력값을 제어하는 아날로그 출력 모듈에 대해 독립적인 제어기능이 가능하도록 하므로써, 시스템의 유지 보수가 용이하며, 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

아날로그 출력모듈임을 나타내는 카드 아이디 정보를 메인 프로세서 모듈에 알려주기 위한 카드 아이디 저장부(1)와,

아날로그 출력 모듈에 있어 해당하는 카드의 번호를 나타내는 카드 번호 저장부(2)와,

카드 번호 저장부(2)로 부터 해당하는 카드 번호를 인식하고, 카드 아이디 저장부(1)로 부터의 카드 아이디를 메인 마이크로 프로세서 모듈에 알려주고, 8비트(bit) 데이터 버스를 통해 메인 프로세서 모듈로 부터 실려오는 데이터에 포함된 카드 번호 정보를 비교하여, 그 비교결과에 따라서 메인 프로세스 모듈로 부터 실려온 명령에 따른 칩 설렉션 신호(cs)을 출력하는 CPLD(3)와,

버퍼(4,5)를 통해 메인 프로세스 모듈과의 데이터 버스에 실려오는 하위 바이트 데이터(low byte data), 상위 바이트 데이터(high byte data)로 분할하여 각각 저장하는 래치(6,7)와,

아날로그 출력 모듈의 동작을 자동 또는 수동(auto/manual) 모드로 설정하기 위한 모드 설정부(8)와,

수동모드 선택시 사용자로 하여금 아날로그 출력값을 조정하도록 하기 위한 출력값조정 키이부(9)와,

D/A 변환부(11)로 출력되는 데이터를 저장하는 저장수단을 포함하여 구성되고, 모드 설정부(8)에 설정된 모드에 따라서 래치(6,7)로 부터 읽어들여 16bit 데이터로 D/A 변환부(11)로 출력하는 자동모드 제어와 래치(6,7)의 데이터를 블로킹(blocking)하고, 출력값 조정 키이부(9)에 의해 사용자 조정이 가능한 저장수단에 저장된 데이터를 D/A 변환부(11)에 출력하는 수동모드 제어를 담당하는 CPU(10)와,

입력되는 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 변환부(11)와,

D/A 변환부(11)로 부터 입력된 아날로그 출력값을 전류로 변환하여 해당 포인트로 출력하는 전압/전류 변환회로(V/I conversion)(12)를 포함하여 구성되며,

상기 2개의 출력 포인트(p1,p2)중 어느 하나로 출력되는 포인트로 출력되는

전압값을 A/D 변환부(15)로 출력하는 멀티플렉스(MUX)(14)와,

멀티플렉스(14)로 부터 입력된 아날로그 전압값을 디지털값으로 변환하여 버퍼(16,17)를 통해 8bit 데이터로 분할하여 데이터 버스를 통해 메인 프로세스 모듈로 전송하는 A/D 변환부(15)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈.
제 1항에 있어서, 상기 CPU(10)에서는 래치(6,7)에 데이터를 래치 및 래치된 데이터를 저장시키게 될 때, 래치(7)에 상위 데이터(high byte)가 래치 될 때 인터럽트를 발생시켜 한 셋트(low byte, high byte) 데이터가 완전하게 래치 및 저장될 수 있도록 함을 특징으로 하는 선박 감시제어 시스템의 원격 단말 장치용 아날로그 출력 모듈.