KR200421934Y1 - 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치 - Google Patents

복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치 Download PDF

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KR200421934Y1
KR200421934Y1 KR2020060010098U KR20060010098U KR200421934Y1 KR 200421934 Y1 KR200421934 Y1 KR 200421934Y1 KR 2020060010098 U KR2020060010098 U KR 2020060010098U KR 20060010098 U KR20060010098 U KR 20060010098U KR 200421934 Y1 KR200421934 Y1 KR 200421934Y1
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

본 고안은 PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210)를 하나의 보드상에 임베디드형으로 설계하여 구현한 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치를 제공하는 것이다. 이를 위해, 제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되고, 소정 순서로 프로그램된 명령어에 따라 제어대상(46, 47, 48, 49)을 제어하는 PLC 래더부(180); 제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되어 제어대상(46, 47, 48, 49)으로부터 출력되는 수집하고 제어하는 RTU부(190); 네트워크(10)와 연결되어 양방향 데이터 통신을 가능하게 하는 데이터 통신부(140, 150); 데이터 통신부(140, 150), PLC 래더부(180) 및 RTU부(190)사이의 데이터 전송, 연산 및 연산의 결과를 저장하기 위한 메모리부(120, 130) 및 제어부(110); PLC 래더부(180), RTU부(190)와 제어부(110) 사이에서 연결되어 PLC 래더부(180), RTU부(190)의 출력신호를 제어부(110)로 전송하거나 제어부(110)의 제어명령을 PLC 래더부(180), RTU부(190)로 전송하는 커널제어부(160);로 구성되고, PLC 래더부(180), RTU부(190)는 하나의 보드상에 임베디드형으로 구현된다.
임베디드, 보드, 커널제어부, 제어대상, 네트워크, PLC, RTU, 원격지

Description

복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치{Embeded type remote terminal unit capable of multi-functions}
도 1은 네트워크를 이용한 종래의 원격 제어 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 고안에 따른 임베디스형 원격 터미널 장치(100)가 사용된 원격 제어 시스템의 개략적인 구성도
도 3은 도 2에 도시된 임베디드형 원격 터미널 장치(100)의 내부 블럭도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 네트워크,
20 : 중앙통제실,
22 : 서버장치,
24 : 모니터,
30 : 노트북 컴퓨터,
32 : 무선 통신,
34 : (유무선)통신,
40, 40a, 40b, 40n : 원격지,
42 : 컴퓨터,
44 : PLC,
45 : RTU,
46 : 계측기기,
47 : 신호기,
48 : 펌프,
49 : 송풍기,
50, 50a, 50b, 50n : 원격지,
100 : 원격 터미널 장치,
110 : CPU,
120 : SDRAM,
130 : 플래시 메모리,
140 : USB 통신부,
150 : 데이터 통신부,
170 : 데이터 입력부,
180 : PLC 래더부,
190 : RTU부,
200 : HMI부,
210 : 웹서비스부.
본 고안은 원격 터미널 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치에 관한 것이다.
일반적으로, TM/TC(Telemetering Telecontrol) 시스템이란 원격지에 있는 각종 설비들을 중앙에서 계측하고 제어하는 시스템을 말한다. 이러한 TM/TC 시스템에 있어서, 필수적인 기본장비가 RTU(Remote Terminal Unit)이다. 이러한 RTU는 원격지 현장에서 데이터를 수집하고, 제어하는 기능을 수행하기 때문에 대부분 무인으로 운영되고 기기의 안정성이 가장 중요시되고 있다.
도 1은 네트워크를 이용한 종래의 원격 제어 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙통제실(20)에는 인터넷과 같은 네트워크(10)에 연결된 서버장치(22) 및 각 원격지 현장의 제어 상황을 감지할 수 있는 다수의 모니터(24)가 구비되어 있다.
복수의 원격지(40)는 상호 멀리 떨어져 있으며, 하천, 호수, 강, 바다 등에서의 수질감시 시설, 정화처리시설, 폐수처리시설, 종말처리장, 상수도 생산시설 등과 같은 수처리 시설, 전기 송전 스카다 시설들중 하나가 될 수 있다.
이러한 원격지(40)에는 필요에 따라 계측기기(46), 신호기(47), 펌프(48), 모터, 송풍기(49) 등이 구비되어 있다. 계측기기(46)는 압력센서, 온도센서, 수위센서, 농도센서, 전류센서, 전압센서 등이 될 수 있다.
그리고, 이와 같은 제어대상(46, 47, 48, 49)은 PLC(44)와 RTU(45)에 연결되어 있고, 이러한 PLC(44)와 RTU(45)는 별도의 컴퓨터(42)에 연결되어 있다. 컴퓨 터(42)는 네트워크(42)와의 통신 및 각종 연산과 연산결과의 저장 그리고 제어 명령어의 출력 등을 수행한다.
그러나, 이와 같은 종래의 원격 제어 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다. 각 원격지(40) 마다 PLC(44), RTU(45) 및 별도의 컴퓨터(42)를 구비하고, 이들을 연결해야 하는 번거로움과 불편함이 있다. 따라서, 각 원격지에서의 시스템이 복잡해지고, 이를 설치하거나 운영하는데 많은 인력과 비용이 소모된다는 비경제성이 있다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 제 1 목적은, PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210)를 하나의 보드상에 임베디드형으로 설계하여 구현한 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치를 제공하는 것이다.
본 고안의 제 2 목적은 각 원격지에서 별도의 컴퓨터를 설치할 필요없이 임베디드 형태인 단일 장치만으로 설치와 운영이 가능한 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 고안의 목적은, 제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되고, 소정 순서로 프로그램된 명령어에 따라 제어대상(46, 47, 48, 49)을 제어하는 PLC 래더부(180);
제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되어 제어대상(46, 47, 48, 49)으로부터 출력되는 수집하고 제어하는 RTU부(190);
네트워크(10)와 연결되어 양방향 데이터 통신을 가능하게 하는 데이터 통신부(140, 150);
데이터 통신부(140, 150), PLC 래더부(180) 및 RTU부(190)사이의 데이터 전송, 연산 및 연산의 결과를 저장하기 위한 메모리부(120, 130) 및 제어부(110);
PLC 래더부(180), RTU부(190)와 제어부(110) 사이에서 연결되어 PLC 래더부(180), RTU부(190)의 출력신호를 제어부(110)로 전송하거나 제어부(110)의 제어명령을 PLC 래더부(180), RTU부(190)로 전송하는 커널제어부(160);로 구성되고,
PLC 래더부(180), RTU부(190)는 하나의 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치에 의해 달성될 수 있다.
그리고, PLC 래더부(180), RTU부(190)와 제어부(110) 사이에서 전송되는 신호들을 시각적으로 디스플레이하는 HMI부(200)를 더 포함하고, HMI부(200)는 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것이 바람직하다.
아울러, 네트워크(10)와 연결되어, PLC 래더부(180), RTU부(190)와 제어부(110) 사이에서 전송되는 신호들을 월드 와이드 웹(www) 형식으로 구현하는 웹서비스부(210)를 더 포함하고, 웹서비스부(210)는 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것이 더욱 바람직하다.
뿐만 아니라, 메모리부(120, 130)는 SDRAM(120)과 플래시 메모리(130)로 구성되고, 각각의 SDRAM(120)과 플래시 메모리(130)는 제어부(110)에 병렬로 연결되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 데이터 통신부(140, 150)는 USB 통신부(140)와 LAN 통신을 위한 데이터 통신부(150)로 구성되는 것이 가장 바람직하다.
또한, 제어대상(46, 47, 48, 49)은 계측기기(46), 신호기(47), 펌프(48), 송풍기(49), 모터중 적어도 하나를 포함하는 것이 적합할 수 있다.
그리고, 제어대상은 수질감시 시설, 수처리 시설, 송전 스카다 시설중 하나에 적용될 수 있다.
아울러, 데이터 통신부(140, 150)의 통신은 무선 VHF/UHF, 전용선, CDMA, VSAT, xDSL, 전화선중 적어도 하나의 방식에 의해 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
본 고안의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 고안을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 고안에 따른 임베디스형 원격 터미널 장치(100)가 사용된 원격 제어 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙통제실(20)에는 인터넷과 같은 네트워크(10)에 연결된 서버장치(22) 및 각 원격지 현장의 제어 상황을 감지할 수 있는 다수의 모니터(24)가 구비되어 있다.
복수의 원격지(50)는 상호 멀리 떨어져 있으며, 하천, 호수, 강, 바다 등에 서의 수질감시 시설, 정화처리시설, 폐수처리시설, 종말처리장, 상수도 생산시설 등과 같은 수처리 시설, 전기 송전 스카다 시설들중 하나가 될 수 있다.
이러한 원격지(50)에는 필요에 따라 계측기기(46), 신호기(47), 펌프(48), 모터, 송풍기(49) 등이 구비되어 있다. 계측기기(46)는 압력센서, 온도센서, 수위센서, 농도센서, 전류센서, 전압센서 등이 될 수 있다.
그리고, 이와 같은 제어대상(46, 47, 48, 49)은 원격 터미널 장치(100)은 연결되고, 원격 터미널 장치(100)는 다시 네트워크(10)에 연결된다. 따라서, 도 2에서 원격지(50)의 별도의 컴퓨터가 설치되는 않는 간편함이 있다. 그리고, 원격 터미널 장치(100)는 네트워크(42)와의 통신 및 각종 연산과 연산결과의 저장 그리고 제어 명령어의 출력 등을 수행한다.
네트워크(10)는 유선 인터넷 또는 무선 인터넷이 될 수 있으며, 무선 인터넷인 경우 무선 통신(32)을 통해 노트북 컴퓨터(또는 PDA, 휴대폰)(30) 등과 통신이 가능하다. 따라서, 관리자가 외부나 현장에서 자신의 노트북 컴퓨터(또는 PDA, 휴대폰)(30)를 통해 각 원격지(50)의 상황을 실시간으로 알 수 있고, 실시간으로 제어할 수 있다.
본 고안에서 사용되는 유무선 통신은 무선 VHF/UHF, 전용선, CDMA, VSAT, xDSL, 전화선중 적어도 하나의 방식에 의해 구현될 수 있으며, 이를 위해 PPP, Telnet, TCP/IP, ICMP, HTTP 등의 다양한 프로토콜을 사용한다.
도 3은 도 2에 도시된 임베디드형 원격 터미널 장치(100)의 내부 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 원격 터미널 장치(100)의 내부는 대략 CPU(또는 제 어부)(110), SDRAM(120), 플래시 메모리(130), USB 통신부(140), 데이터 통신부(150), 커널제어부(160), 데이터 입력부(170), PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210) 등으로 구성된다.
CPU(또는 제어부)(110)는 각종 연산을 수행하고 데이터의 전송과 제어를 실행하며, 조건의 성사 여부를 판단한다. 이를 위해 CPU는 180 MHz 32 비트용 임베디드 마이크로프로세서를 채택할 수 있다.
SDRAM(120)는 CPU(110)의 연산이나 연산 결과 등을 저장하기 위한 메모리로서 64 MB SDRAM을 사용한다. 그리고, 임베디드형 O/S가 탑재된다.
플래시 메모리(130)는 필요한 데이터(예를 들어, 통신두절시 자료의 자동백업, 복구 기능, 자가 진단 등)를 기록하고 판독하기 위한 것으로 16 MB의 플래시 메모리를 사용한다.
USB 통신부(140)는 외부 기기와의 접속 및 데이터 통신 등 다양한 목적을 수행하기 위해 장치의 외면에 USB 포트가 노출되도록 구비되어 있다.
데이터 통신부(150)는 네트워크(10)와 통신하기 위한 LAN 카드 등이 될 수 있다. 만약, 무선 통신인 경우 데이터 통신부(150)는 무선 모뎀으로 구성될 수 있다.
커널제어부(160)는 CPU(110)와 PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210) 사이에 구비되어 PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210)로부터 출력되는 신호를 CPU(110)가 입력하여 인식할 수 있도록 변환한다. 그리고, 역으로 CPU(110)로부터의 제어신호 등을 PLC 래더부(180), RTU 부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210)에 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 커널제어부(160)는 CPU(110) 상에 구현된 소프트웨어로 이루어질 수 있다.
데이터 입력부(170)는 외부로부터의 각종 동작 옵션이나 디지털 신호 입력, 아날로그 신호 입력 등을 받아들이는 기능을 수행한다. 이를 위해 4 ~ 32 채널의 입력 포트를 구비하고, 아날로그 신호인 경우 아날로그/디지털 변환기를 별도로 구비하고 있다. 이러한 데이터 입력부(170)는 자기진단기능을 수행하는데 사용될 수 있다.
PLC(Programmable Logic Controller) 래더(LADDER)부(180)는 원격 터미널 장치(100)내에 구비되는 하나의 보드 상에 임베디드 형태로 구비된다. PLC 래더부(180)는 프로그램 가능한 논리 명령어를 이용하여 순차제어형식의 제어를 수행한다.
RTU부(190)는 각종 제어 대상으로부터 수집된 데이터를 가공 처리하여 원격 감시가 가능한 형태로 변환하는 기능을 수행한다. 이러한 RTU부(190) 역시 원격 터미널 장치(100)내에 구비되는 하나의 보드 상에 임베디드 형태로 구비된다.
HMI부(Human Machine Interface)(200)는 RTU부(190)에 의해 변환된 데이터를 컴퓨터 화면이나 디스플레이 장치에 표시하여 관리자나 조작자가 시각적으로 확인할 수 있도록 한다. 이러한 HMI부(200) 역시 원격 터미널 장치(100) 내에 구비되는 하나의 보드 상에 임베디드 형태로 구비된다.
웹서비스부(210)는 원격 터미널 장치(100)내에 구비되는 하나의 보드 상에 임베디드 형태로 구비된다. 웹서비스부(210)는 RTU부(190)에 의해 변환된 데이터 및 HMI부(200)에 의해 표시되는 그래픽 데이터 그리고 커널제어부(160)를 통해 출력되는 제어명령 등을 월드 와이드 웹(World Wide Web) 형태(특히 HTML 형태 등)로 변환하여 인터넷 상에 구현하는 기능을 한다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
예를 들어, 원격지(50)의 계측기기(46)에서 발생한 신호는 PLC부(180)로 전달되고, RTU부(190)를 이를 수집하여 원격 제어가 가능한 포맷(예를 들어, 전압신호 조정 등)으로 변환한다. 이 때 계측기기에서 발생한 신호는 수문 데이터, 온도, 압력, 유량, 밸브의 개폐정도 등이 될 수 있다. 그리고, 변환된 신호는 커널제어부(160)를 통해 CPU(110)로 전달된다. 이와 병행하여 HMI부(200)는 별도의 디스플레이에 측정된 신호를 표시하고, 웹서비스부(210)는 측정된 신호를 인터넷의 웹상에 표시한다. 만약 노트북(30)이 있다면 무선 네트워크(32)를 통해 자신의 노트북(30)에 이를 표시할 수 있다.
CPU(110)는 데이터 통신부(150)와 네트워크(10)를 통해 서버장치(22)에 측정된 신호를 전송한다. 그러면 서버장치(22)가 수신된 계측신호를 모니터(24)에 표시하여 관리자에게 인지시킨다. 이와 같은 과정을 통해 각 원격지(50)로부터 중앙통제실(20)까지 데이터가 전송된다.
그 다음, 중앙통제실(20)의 관리자가 모니터(24)를 주시한 후 소정의 제어명령을 입력하거나 조작하는 경우 그 신호는 네트워크(10)를 통해 원격 터미널 장치(100)로 전달된다.
그 다음, 원격 터미널 장치(100) 내에서 , 데이터 통신부(150)를 통해 전송된 신호를 다시 CPU(110), 커널제어부(160), RTU부(190) 및 PLC 래더부(180)를 통해 모터, 송풍기(49), 신호기(47) 등에 전달되어 동작되도록 한다. 이러한 제어신호의 흐름은 제어대상의 종류나 제어명령의 포맷 등에 따라 일부 구성요소를 생략한 채 전송될 수 있다. 따라서, 중앙통제실(20)에서의 관리자는 원격지의 제어대상을 손쉽게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 각 제어대상의 현재 상태를 실시간으로 파악할 수 있다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 고안의 일실시예에 의하면, PLC 래더부(180), RTU부(190), HMI부(200) 및 웹서비스부(210)를 하나의 보드상에 임베디드형으로 설계하여 구현할 수 있다. 이로 인해, 각 원격지에서 별도의 컴퓨터를 설치할 필요없이 임베디드 형태인 단일 장치만으로 설치와 운영이 가능하다.
이는 인건비의 절감과 고장율의 감소, 유지 관리의 편리함 등으로 이어진다.
비록 본 고안이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 고안의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (6)

  1. 제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되고, 소정 순서로 프로그램된 명령어에 따라 상기 제어대상(46, 47, 48, 49)을 제어하는 PLC 래더부(180);
    상기 제어대상(46, 47, 48, 49)과 연결되어 상기 제어대상(46, 47, 48, 49)으로부터 출력되는 수집하고 제어하는 RTU부(190);
    네트워크(10)와 연결되어 양방향 데이터 통신을 가능하게 하는 데이터 통신부(140, 150);
    상기 데이터 통신부(140, 150), PLC 래더부(180) 및 RTU부(190)사이의 데이터 전송, 연산 및 상기 연산의 결과를 저장하기 위한 메모리부(120, 130) 및 제어부(110);
    상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)와 상기 제어부(110) 사이에서 연결되어 상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)의 출력신호를 상기 제어부(110)로 전송하거나 상기 제어부(110)의 제어명령을 상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)로 전송하는 커널제어부(160);로 구성되고,
    상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)는 하나의 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)와 상기 제어부(110) 사이에서 전송되는 신호들을 시각적으로 디스플레이하는 HMI부(200)를 더 포함하고,
    상기 HMI부(200)는 상기 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크(10)와 연결되어, 상기 PLC 래더부(180), RTU부(190)와 상기 제어부(110) 사이에서 전송되는 신호들을 월드 와이드 웹(www) 형식으로 구현하는 웹서비스부(210)를 더 포함하고,
    상기 웹서비스부(210)는 상기 보드상에 임베디드형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어대상(46, 47, 48, 49)은 계측기기(46), 신호기(47), 펌프(48), 송풍기(49), 모터중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어대상은 수질감시 시설, 수처리 시설, 송전 스카다 시설중 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 통신부(140, 150)의 통신은 무선 VHF/UHF, 전용선, CDMA, VSAT, xDSL, 전화선중 적어도 하나의 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합기능을 수행하는 임베디드형 원격 터미널 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100809382B1 (ko) 2007-08-28 2008-03-05 에이네스트(주) 오폐수 및 하수처리시설의 자동제어장치
KR101024421B1 (ko) * 2009-09-21 2011-03-23 엘에스산전 주식회사 Ｈｍｉ모듈을 포함하는 ｐｌｃ 시스템
KR101064747B1 (ko) 2007-04-20 2011-09-15 현대중공업 주식회사 피엘씨 기능을 탑재한 디지탈 변전시스템 제어용 알티유구조
KR101133388B1 (ko) 2009-09-15 2012-04-09 한전케이피에스 주식회사 터빈 터닝기어 시스템의 상태진단장치 및 방법

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