KR20060108443A - 범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 산업현장에서 유무선 방식으로 원격감시 및 제어를 수행하기 위한 원격소 제어장치에 관한 것으로, 특히 원격소 제어장치를 구성하는 기능들을 모듈화 하여 다양한 목적에 맞는 모듈만을 삽입 및 제거함으로써 다양한 목적으로 활용이 가능하도록 한 범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 원격소 제어장치는 그 기능들을 모두 한 종류의 보드에 하드웨어 회로를 집약 구성하여 기능을 구현한 방식을 사용함으로써 그에 따른 부품수의 증가, 배선의 복잡도 증가, 소형화 사이즈의 제작 어려움, 원가상승 등의 어려움이 있었으며, 가장 큰 문제점으로는 고객의 요구사항에 따른 기능 변경 및 수정, 추가 등이 어려운 것이다.

즉, 종래의 원격소 제어장치는 기능 변경 및 수정, 추가 시 전체 시스템 보드를 새롭게 설계 및 제작해야만 하기에 고객이 원하는 기간 이내에 현장의 설치 및 시운전이 어려운 단점이 발생되는 것이다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

따라서 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원격소 제어장치를 구성하는 기능들을 모듈화 하여 필요기능 대두 시에 목적에 맞는 모듈만을 삽입 및 제거하여 사용할 수 있도록 함으로써 사용자의 편리성 에 부합할 수 있고, 입출력 제어기능의 변화 또는 송수신 통신 방식의 변화에 따른 기능 변경, 추가 등 요구조건의 변화에 용이하게 대처하여 사용할 수 있도록 한 범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

라. 발명의 중요한 용도

원격소 제어장치.

Description

범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법{The remote terminal unit}

도 1은 종래기술에 따른 원격소 제어장치의 시스템 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 원격감시 제어시스템이 설치된 중앙감시실과 원격소 제어장치와의 계통도.

도 3은 본 발명에 따른 원격소 제어장치의 시스템 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 원격소 제어장치의 작동흐름을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 컴퓨터 2 : 프린터

3 : 원격지 인터페이스 장치 4 : 현장 계측장비

5 : 원격소 제어장치 10 : 원격지 인터페이스 모듈

11 : 무선 인터페이스 모듈 12 : 네트워크 인터페이스 모듈

13 : 개인휴대통신 인터페이스 모듈 14 : 시리얼통신 인터페이스 모듈

20 : 입출력 제어모듈 21 : 디지털입력 인터페이스 모듈

22 : 디지털출력 인터페이스 모듈 23 : 아날로그입력 인터페이스 모듈

24 : 아날로그출력 인터페이스 모듈 30 : 중앙처리장치 모듈

본 발명은 산업현장에서 유무선 방식으로 원격감시 및 제어를 수행하기 위한 원격소 제어장치에 관한 것으로, 특히 원격소 제어장치를 구성하는 기능들을 모듈화 하여 다양한 목적에 맞는 모듈만을 삽입 및 제거함으로써 다양한 목적으로 활용이 가능하도록 한 범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 원격감시 제어시스템은 원격소 제어장치(RTU : Remote Terminal Unit)의 데이터를 수집, 수신, 기록, 표시하여 상황에 맞게 제어하는 시스템으로, 발전, 송배전시설, 수처리시설, 석유화학플랜트, 제철공정시설, 공장자동화시설 등 여러 종류의 원격지 시설장치를 중앙 집중식으로 감시 제어하는 시스템을 말한다.

이 때, 상기 원격소 제어장치는 현장계기 및 센서로부터 온도, 압력, 속도, 주파수, 전압 등의 데이터를 수집하여 유무선 통신장치와 통신선로를 이용하여 중앙통제실에 설치된 원격감시 제어시스템에 전송하거나 반대로 중앙통제실의 원격감시 제어시스템으로부터 제어명령을 수신 후 해독하여 현장을 제어하는 장치를 말하는 것으로, 원격소 제어장치의 일반적인 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 크게 중앙처리장치인 마이크로프로세서부 회로(101)와, 중앙감시실과의 통신을 담당하는 무선(102) 및 유선 인터페이스부 회로(103)와, 현장 센서의 신호를 인터페이스하는 입출력 제어부 회로(104)를 포함하여 구성되며, 상기 각 기능에 따른 하드웨어 회로들은 모두 한 종류의 시스템 보드(100)에 집약 구성하여 기능을 구현한 방식을 사용하였다.

그러나, 종래의 원격소 제어장치는 그 기능들을 모두 한 종류의 보드에 하드 웨어 회로를 집약 구성하여 기능을 구현한 방식을 사용함으로써 그에 따른 부품수의 증가, 배선의 복잡도 증가, 소형화 사이즈의 제작 어려움, 원가상승 등의 어려움이 있었으며, 가장 큰 문제점으로는 고객의 요구사항에 따른 기능 변경 및 수정, 추가 등이 어려운 것이다.

즉, 종래의 원격소 제어장치는 기능 변경 및 수정, 추가 시 전체 시스템 보드를 새롭게 설계 및 제작해야만 하기에 고객이 원하는 기간 이내에 현장의 설치 및 시운전이 어려운 단점이 발생되는 것이다.

따라서 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원격소 제어장치를 구성하는 기능들을 모듈화 하여 필요기능 대두 시에 목적에 맞는 모듈만을 삽입 및 제거하여 사용할 수 있도록 함으로써 사용자의 편리성에 부합할 수 있고, 입출력 제어기능의 변화 또는 송수신 통신 방식의 변화에 따른 기능 변경, 추가 등 요구조건의 변화에 용이하게 대처하여 사용할 수 있도록 한 범용 원격소 제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 범용 원격소 제어장치는, 각 기능별로 회로를 구분하여 하드웨어를 다수 개의 모듈로 분리하고, 소프트웨어를 상기 각 모듈 별로 탑재시킴으로써 필요에 따라 목적에 맞는 모듈만을 용이하게 삽입 및 제거할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 모듈은 크게 원격지와 통신 인터페이스 기능을 담당하는 원격지 인터페이스 모듈과, 현장의 센서 및 엑추레이터를 제어하 는 기능을 담당하는 입출력 제어부 모듈과, 상기 원격지 인터페이스 모듈을 제어하여 중앙감시실과의 통신을 담당하고, 상기 입출력 제어부 모듈을 제어하여 현장자체의 정보수집 기능과 중앙감시실의 지령수행 및 현장 엑추레이터를 제어하는 기능을 담당하는 중앙처리장치 모듈로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원격지 인터페이스 모듈은 이동통신 사업자의 기간망을 이용하여 중앙감시실과의 통신을 담당하는 개인휴대통신 인터페이스 모듈과, 정부로부터 허가를 받은 주파수 또는 허가를 받지 않고 사용할 수 있는 주파수 대역을 이용하여 중앙감시실과의 무선통신을 담당하는 무선 인터페이스 모듈과, RS232C 방식으로 모뎀을 통하여 중앙감시실과의 통신을 담당하는 시리얼통신 인터페이스 모듈과, 이더넷 기반의 TCP/IP 통신 방식으로 중앙감시실과의 통신을 담당하는 네트워크 인터페이스 모듈을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 입출력 제어부 모듈은 현장의 디지털 데이터들을 센서로부터 입력받는 디지털 입력 모듈과, 중앙처리장치 모듈의 디지털 출력 제어명령에 따라 현장의 엑추레이터들을 제어하는 디지털 출력 모듈과, 현장의 아날로그 데이터들을 센서로부터 입력받는 아날로그 입력 모듈과, 중앙처리장치 모듈의 아날로그 출력 제어명령에 따라 현장의 엑추레이터들을 제어하는 아날로그 출력 모듈을 포함하여 구성된다.

한편, 산업현장에서의 감시 및 제어 대상들을 유무선 방식을 이용하여 간편하게 감시제어 할 수 있는 원격소 제어장치의 제어방법에 있어서, 원격소 제어장치의 전원이 인가되고, 내부 제어프로그램이 시작되는 제 1단계, 상기 제어프로그램 에서 사용되는 변수가 초기화되는 제 2단계, 원격소 제어장치 내의 각 모듈을 초기화시키는 제 3단계, 디지털 입력 모듈 및 아날로그 입력 모듈로부터 입력 데이터를 취득하는 제 4단계, 원격소 제어장치에서 상기 입력 데이터를 중앙감시실로 전송하는 제 5단계, 중앙감시실로부터 제어명령을 수신하는 제 6단계, 중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령인지 아날로그 출력 명령인지를 구분하는 제 7단계, 중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령 여부를 확인하는 제 8단계, 중앙감시실로부터의 제어명령이 아날로그 출력 명령 여부를 확인하는 제 9단계, 상기 제 8단계에서 만약 디지털 출력 명령으로 확인되면 디지털 출력의 제어명령을 내보내는 제 10단계, 상기 제 9단계에서 만약 아날로그 출력 명령으로 확인되면 아날로그 출력의 제어명령을 내보내는 제 11단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

우선, 도 2는 본 발명에 따른 원격소 제어장치가 사용되는 원격감시 제어시스템의 계통도를 나타낸 것이다.

중앙감시실에 설치된 원격감시제어 시스템은 원격지 현장의 상태를 실시간으로 파악하게 된다.

이 때, 현장의 상태 정보는 각종 센서로부터 입력된 신호를 디지털 입력 및 아날로그 입력으로 받아들여 분석되며, 온도, 유량, 유속, 압력과 개폐기 온오프 상태 등으로써 현장의 상황을 직관적으로 표현할 수 있는 정보를 나타내는 것이며, 이러한 정보는 원격감시 제어시스템용 컴퓨터(1)에 표현되는데 운영자가 쉽고 간결하게 상황 판단을 할 수 있도록 그래픽, 이미지, 영상 등의 형태로 나타나게 된다.

중앙감시실의 운영자는 상기 정보를 바탕으로 현장의 현재 상태를 감시 및 판단한 후 제어 명령, 지령을 통하여 현장 장치 및 설비들을 제어하게 된다.

이러한 중앙감시실의 구성은 원격감시 및 제어를 하기 위한 컴퓨터(1)와 프린터(2), 원격지의 데이터 송수신 및 제어를 하기 위한 원격지 인터페이스 장치(3)로 구성되는데, 상기 원격지 인터페이스 장치(3)는 컴퓨터(1)로부터의 지령을 전달받아 원격지 현장으로 전송하며 반대로 원격지로부터의 정보를 수신하여 컴퓨터(1)로 전달해 주는 역할을 담당한다.

한편, 원격지에는 현장 계측장비들(4)과 각종 입력 센서(도시 안됨), 그리고 원격소 제어장치(5)로 구성되는 것으로, 특히, 상기 원격소 제어장치(5)는 현장 계측장비들(4)의 정보와 디지털 입력 및 아날로그 입력을 이용한 입력 센서의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 중앙감시실로 전송하며 반대로 중앙감시실로부터의 지령을 수신하여 계측장비들(4)과 디지털 출력 및 아날로그 출력을 이용한 액추레이터들을 제어하는 역할을 담당하는 것이다.

상기와 같은 역할을 하는 본 발명에 따른 원격소 제어장치(5)는 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 원격지와 통신 인터페이스 기능을 담당하는 원격지 인터페이스 모듈(10)과, 현장의 센서 및 액추레이터를 제어하는 기능을 담당하는 입출력 제어부 모듈(20)과, 상기 원격지 인터페이스 모듈(10)을 제어하여 중앙감시실과의 통신을 담당하고, 상기 입출력 제어부 모듈(20)을 제어하여 현장자체의 정보수집 기능 과 중앙감시실의 지령수행 및 현장 엑추레이터를 제어하는 기능을 담당하는 중앙처리장치 모듈(30)로 이루어진다.

상기 중앙처리장치 모듈(30)은 원격소 제어장치의 핵심인 모듈로써 상기 원격지 인터페이스 모듈(10)과 입출력 제어부 모듈(20)을 제어하여 중앙감시실과의 통신을 담당하는 역할을 하며, 현장 자체의 정보수집 기능과 중앙감시실의 지령수행 및 현장 엑추레이터를 제어하는 것이다.

상기 원격지 인터페이스 모듈(10)에는 개인휴대통신 인터페이스 모듈((13)과, 무선 인터페이스 모듈(11)과, 시리얼통신 인터페이스 모듈(14)과, 네트워크 인터페이스 모듈(12)로 구성된다.

이 때, 상기 개인휴대통신 인터페이스 모듈(13)은 이동통신 사업자의 기간망을 이용하여 중앙감시실과의 통신을 담당한다.

또한, 상기 무선 인터페이스 모듈(11)은 정부로부터 허가를 받은 주파수 또는 허가를 받지 않고 사용할 수 있는 주파수 대역을 이용하여 중앙감시실과의 무선통신을 담당한다.

또한, 상기 시리얼통신 인터페이스 모듈(14)은 RS232C 방식으로써 모뎀을 통하여 중앙감시실과의 통신을 담당한다.

또한, 상기 네트워크 모듈(12)은 이더넷 기반의 TCP/IP 통신 방식으로 중앙감시실과의 통신을 담당한다.

한편, 상기 입출력 제어부 모듈(20)은 디지털 입력 모듈(21)과, 디지털 출력 모듈(22), 아날로그 입력 모듈(23), 아날로그 출력 모듈(24)로 구성된다.

이 때, 상기 디지털 입력 모듈(21)은 현장의 접점입력 상태 등을 받아들이는 기능으로써 예를 들면 밸브의 열림/닫힘 상태와 수문의 개폐 상태 등을 센서로부터 입력받는 것이다.

또한, 상기 디지털 출력 모듈(22)은 현장의 엑추레이터들을 제어하는 기능으로써 예를 들면 밸브를 여는 동작, 닫는 동작과 수문을 열고 닫는 동작 등을 엑추레이터로 출력하는 것이다.

또한, 상기 아날로그 입력 모듈(23)은 현장의 유량, 유속, 온도 등을 받아들이는 기능으로써 센서로부터 입력받게 된다.

또한, 상기 아날로그 출력 모듈(24)은 현장의 지시계 등을 제어하는 기능으로써 엑추레이터로 출력하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 범용 원격소 제어장치의 동작을 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원격소 제어장치(5)에서 전원을 인가하게 되면 내부 제어프로그램이 시작하게 되고(S401), 상기 제어프로그램에서 사용되는 변수가 초기화된다.(S402)

상기 각 모듈들을 사용하기 위하여 각 모듈이 초기화되며(S403), 디지털 입력 모듈(21)과 아날로그 입력 모듈(23)로부터 입력 데이터를 취득하게 된다.(S404)

상기 단계(S404) 후 중앙처리장치 모듈(30)에서는 취득한 현장 상황 입력 데이터를 중앙감시실로 전송한다.(S405)

상기 단계(S405) 후 중앙감시실로부터 제어명령을 수신하게 되고(S406), 이 때 중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령인지 아날로그 출력 명령인지 를 구분하게 된다.(S407)

만약, 중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령일 경우에는(S408), 중앙처리장치 모듈(30)에서 디지털 출력 모듈(22)로 제어명령을 내보내 엑추레이터를 제어하게 된다.(S410)

만약, 중앙감시실로부터의 제어명령이 아날로그 출력 명령일 경우에는(S409), 중앙처리장치 모듈(30)에서 아날로그 출력 모듈(24)로 제어명령을 내보내 엑추레이터를 제어하게 된다.(S411)

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 종래에 원격소 제어장치의 기능들을 모두 한 종류의 보드에 하드웨어 회로를 집약 구성되었던 것을 기능별로 회로를 구분하여 하드웨어를 모듈별로 분리하고 소프트웨어를 기능에 따른 모듈별로 탑재시킴으로써 기기의 소형화 제작이 가능하고, 고객의 요구에 따른 기능 추가 및 변경, 수정이 용이해짐으로써 사용자의 기능성 및 편의성 향상을 극대화한 것이다.

Claims (4)

1. 산업현장에서의 감시 및 제어 대상들을 유무선 방식을 이용하여 간편하게 감시제어 할 수 있는 원격소 제어장치에 있어서,

   각 기능별로 회로를 구분하여 하드웨어를 다수 개의 모듈로 분리하고, 소프트웨어를 상기 각 모듈 별로 탑재시킴으로써 필요에 따라 목적에 맞는 모듈만을 용이하게 삽입 및 제거할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 모듈은 크게 원격지와 통신 인터페이스 기능을 담당하는 원격지 인터페이스 모듈(10)과, 현장의 센서 및 엑추레이터를 제어하는 기능을 담당하는 입출력 제어부 모듈(20)과, 상기 원격지 인터페이스 모듈(10)을 제어하여 중앙감시실과의 통신을 담당하고, 상기 입출력 제어부 모듈(20)을 제어하여 현장자체의 정보수집 기능과 중앙감시실의 지령수행 및 현장 엑추레이터를 제어하는 기능을 담당하는 중앙처리장치 모듈(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 범용 원격소 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 원격지 인터페이스 모듈(10)은 이동통신 사업자의 기간망을 이용하여 중앙감시실과의 통신을 담당하는 개인휴대통신 인터페이스 모듈(13)과, 정부로부터 허가를 받은 주파수 또는 허가를 받지 않고 사용할 수 있는 주파수 대역을 이용하여 중앙감시실과의 무선통신을 담당하는 무선 인터페이스 모듈(11)과, RS232C 방식으로 모뎀을 통하여 중앙감시실과의 통신을 담당하는 시리얼통신 인터페이스 모듈 (14)과, 이더넷 기반의 TCP/IP 통신 방식으로 중앙감시실과의 통신을 담당하는 네트워크 인터페이스 모듈(12)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 범용 원격소 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 입출력 제어부 모듈(20)은 현장의 디지털 데이터들을 센서로부터 입력받는 디지털 입력 모듈(21)과, 중앙처리장치 모듈의 디지털 출력 제어명령에 따라 현장의 엑추레이터들을 제어하는 디지털 출력 모듈(22)과, 현장의 아날로그 데이터들을 센서로부터 입력받는 아날로그 입력 모듈(23)과, 중앙처리장치 모듈의 아날로그 출력 제어명령에 따라 현장의 엑추레이터들을 제어하는 아날로그 출력 모듈(24)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 범용 원격소 제어장치.
4. 산업현장에서의 감시 및 제어 대상들을 유무선 방식을 이용하여 간편하게 감시제어 할 수 있는 원격소 제어장치의 제어방법에 있어서,

   원격소 제어장치(5)의 전원이 인가되고, 내부 제어프로그램이 시작되는 제 1단계;

   상기 제어프로그램에서 사용되는 변수가 초기화되는 제 2단계;

   원격소 제어장치(5) 내의 각 모듈을 초기화시키는 제 3단계;

   디지털 입력 모듈(21) 및 아날로그 입력 모듈(23)로부터 입력 데이터를 취득하는 제 4단계;

   원격소 제어장치(5)에서 상기 입력 데이터를 중앙감시실로 전송하는 제 5단계;

   원격소 제어장치(5)에서 중앙감시실로부터 제어명령을 수신하는 제 6단계;

   중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령인지 아날로그 출력 명령인지를 구분하는 제 7단계;

   중앙감시실로부터의 제어명령이 디지털 출력 명령 여부를 확인하는 제 8단계;

   중앙감시실로부터의 제어명령이 아날로그 출력 명령 여부를 확인하는 제 9단계;

   상기 제 8단계에서 만약 디지털 출력 명령으로 확인되면 디지털 출력의 제어명령을 내보내는 제 10단계;

   상기 제 9단계에서 만약 아날로그 출력 명령으로 확인되면 아날로그 출력의 제어명령을 내보내는 제 11단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 범용 원격소 제어장치의 제어방법.

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