KR20090033197A - 다종의 시리얼통신 외부장치 통합 제어를 위한 다중화 네트워크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박, 빌딩, 공장 등에서와 같이 중앙통제실에서 해당 구조물에 설치된 모든 장비들을 제어하기 위한 자동 제어 시스템에서 구조물내에 설치된 업체 및 사용 목적이 다른 각종 장비들의 제어 및 통합 을 용이하게 할수 있게 하는 다중화 된 네트워크 장치에 관한 것이다

본 발명에 따르면 하위의 어떠한 장비들이라도 시리얼통신방식만 지원하면 한 통신라인으로 각각의 통신특성을 모두 수용 가능하도록 하여, 통신라인은 최단거리및 최소개수의 통신라인으로 연결가능하도록 하여 비용의 낭비를 줄일수 있다,

또 상위의 자동제어시스템 과의 연동 역시 다중화의 기능을 제공하여 어느 한곳의 자동제어 시스템에 문제가 발생하여도 전체시스템은 완전하게 제어할수 있는 장점이 있다

시리얼통신,시리얼 통신환경,다중화

Description

다종의 시리얼통신 외부장치 통합 제어를 위한 다중화 네트워크 장치{Intergrating Control Multiplex Network Device For Variety 3rd Party Serial Communication Device}

본 발명은 선박, 빌딩, 공장 등에서와 같이 중앙통제실에서 해당 구조물에 설치된 모든 장비들을 제어하기 위한 자동 제어 시스템(MMI,110)에서, 구조물내에 설치된 업체 및 사용 목적이 다른 각종 장비들의 제어 및 통합 을 용이하게 할수 있게 하는 다중화 된 네트워크 장치에 관한 것이다

구조물에 설치된 장비들을 rs-485, rs-422 같은 직렬통신 방식으로 자동제어 시스템에 연동시킬때 기존의 장치들은

한 통신모듈에, 한가지 종류의 외부장치만을 연동시킬수 있다.

이는 통신속도,패리티비트,데이터비트,스톱비트와 같은 통신환경은 해당 통신모듈 에 연결된 모든 장비의 통신설정이 모두 같다야 한다는 것을 의미한다

따라서 만약 통신설정을 변경할수없는 특정장비나 기존에 설치된 오래된 장비들은 통신속도를 더 빠르게 설정이 불가능해, 근래에 나온 더 빠른속도를 지원하는 장비들과는 같은 통신모듈에 연결이 불가능하다. 그러므로 위치적으로 기존에 설치된 통신라인이나 다른 장비용으로 설치된 통신라인이 가까이 있어도, 새로운 통신라인을 추가로 설치해야만 하거나, 통신설정 변경이 가능한 장비들의 설정을 통산설정이 불가능한 장비의 통신설정에 맞추어야 한다.

이렇게 되면 추가 통신라인 포설로 인한 경제적 손실이 발생하거나 더 빠르게 통신할수 있는 장비들의 속도를 늦춤으로서 최신상태의 빠른 반영성, 명령에 대한 응답성 등 자동제어 시스템 전체적인 효율적인 운영에 악영향을 미치게 된다

또 기존의 장비들은 통신모듈이 하나이상의 하위단 외부장치 통신용(130), 하나의 상위단 자동 제어 시스템 통신용(120)으로 명확하게 구분이 되어있어서, 하위 외부장치 연결 포트가 남아있더라도 상위단 자동제어 포트는 하나만 제공하므로 2곳의 이상의 중앙통제실에 연동하는게 불가능했다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 그 목적은 통신속도,패리티비트,데이타 비트,스톱비트와 같은 통신환경설정이 서로 다른 이기종 시리얼통신 장비를 하나의 통신라인으로 연결 가능하도록 하고 2곳이상의 자동제어 시스템에서 본 장치에 접근하여 구조물에 설치된 장비들의 현재상태 조회 및 제어할수 있도록 하는것이다.

하위의 어떠한 장비들이라도 직렬통신방식만 지원하면 한 통신라인으로 각각의 통신특성을 모두 수용 가능하도록 하여, 통신라인은 최단거리및 최소개수의 통신라인으로 연결가능하도록 하고,

상위의 자동제어시스템 과의 연동 역시 다양한 통신환경설정을 제공함으로서 사용자에게 쉽고 편리하게 시스템 구축을 가능하게 한다

또한 하위 장비 연결시 통신라인 포설 거리 및 포설 회수를 줄여 경제성을 향상시킬수 있을 뿐만 아니라 통신라인의 중복설치로 인한 자동제어 시스템의 복잡성도 막을수 있다

또 다수개의 통신모듈을 상위 자동제어시스템 통신용, 하위 외부장치 통신용 으로 명확하게 구분을 시켜놓는게 아니라 상위 통신용모듈, 하위 통신용 모듈을 설정할수 있게 함으로서 다수개의 통신모듈을 현장상황에 따라서, 사용목적에 따라서 2곳 이상, 따로 떨어진 장소에 설치된 자동제어 시스템에서 장비들의 현재계측상태조회 및 제어가 가능하게 할수도있고,

여러개의 하위통신모듈로 할당해서 다수의 장비를 제어할 수도 있을것이다

이렇게 함으로써 만약 한곳의 자동제어시스템에 이상이 생겨도, 다른 장소에 설치된 자동제어시스템에서 정상적인 기능을 수행함으로 해당 구조물의 가용성 및 보안성을 향상시킬수있다.

또 통신모듈이 남아 있음에도, 상위통신용모듈이나 하위통신용 모듈과 같이 특정 통신 모듈이 부족해서 장치를 추가로 설치하는 경우도 대응이 가능하므로 경제성을 높일수 있을것이다

여기서 더 나아가 기존의 장치들은 단순히 여러장비들의 프로토콜을 변환하여 자동제어 시스템에 연결하는것에만 그치고 있지만 본장치는 장비들의 연결에만 그치지않고 하위단에 연결된 서로다른 이기종 장비들의 현재계측값을 가지고 제어로직을 작성하여 이를 수행시킬수 있고, 스케줄 기능을 추가하여, 특정일의 특정시간에 제어명령 통신으로 전송하여 수행할수 있게 연동을 한다

따라서 사용자는 특정시간이나 특정 상황이 발생했을때 해야할 작업을 제어로직으로 작성하여두면, 특정시간이나 특정상황이 발생했을 때 자동으로 해야할일을 처리 할수있다.

또 로직및 스케줄 기능은, 만약 자동제어 시스템이 제어로직및 스케줄을 지원할경우 자동제어 시스템의 실행 부담을 줄여줄수 있을뿐만 아니라, 자동제어 시스템에서 로직및 스케줄 명령을 실행하기 위하여 하위단에 통신을 시도할 필요가 없으므로 상위단과의 통신부하를 줄이는 효과도 가질수 있다. 또한, 만약 자동제어 시스템에 문제가 생겨서 제기능을 수행하지 못할때도 본 장치가 구조물에 설치된 장비들을 안전하게 제어할수있으므로 전체 구조물에 대해서 안전성 및 보안성을 향상시킬수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상위의 자동제어시스템과 하위의 장비들과 통신하기 위한 2개이상의 시리얼통신모듈; 과 사용자의 통신모듈의 상/하위 용도의 설정 및 하위 장비들과 통신하기위한 통신 드라이버, 하위장비들의 통신설정, 로직설정정보, 스케줄 설정정보 등을 저장하기 위한 저장부; 본 발명장치의 현재 상태 및 기타정보를 표시하기 위한 화면 표시 부; 상기의 각 구성 및 시스템을 전반적으로 제어하고 사용자가 설정한 설정정보를 가지고 로직 및 스케줄을 실행하기 위한 제어부를 포함한다

본 발명에 따른 장치는 각 시리얼통신모듈들의 사용목적을 상위 자동제어시스템용이나 하위의 장비통신용으로 필요에따라 설정할수 있으므로 연결해야할 외부장치가 많을때에는 하위통신용으로 더 많은 모듈을 할당할 수 있고, 공장,선박,빌딩 등의 구조물에 대한 24시간 어떠한 상황에서도 끊김없는 감시 및 제어가 중요하다면 2개이상의 모듈을 상위 자동제어시스템용으로 설정하여 각각의 모듈을 물리적으로 떨어진 2곳이상의 장소에 설치된 자동제어시스템에 연결하여 이중화 또는 이중화 이상의 다중화 용도로 포트를 사용할수있다.

본 발명에 따른 장치의 통신모듈중 상위 자동제어 시스템용으로 설정된 모듈의 경우

자동제어 시스템으로부터 수신된 통신 프레임을 분석하여, 현재 계측값 요구이면 통신 프레임에 지정된 통신모듈 및 해당 모듈에서의 외부장비 의 현재 계측값을 읽어 응답한다.

통신 프레임이 제어 명령일 경우에도 수신된 통신 프레임에 지정된 모듈, 해당 모듈에서의 외부장비를 구분한 후 명령값을 해당 모듈의 명령큐(queue)에 저장한다.

본 발명에 따른 장치의 통신모듈중 하위용으로 설정된 모듈의 경우

본 발명에 따른 장치는 먼저 상위로부터 수신된 명령이 있는지 명령큐를 조사하여 명령이 있으면, 해당 하위장비의 통신환경으로 설정후, 명령을 송신한다. 모든 명령을 송신하여 명령큐가 비워졌으면 하위용으로 설정된 통신모듈은 외부장치들의 현재계측값을 얻어오기 위해 순차적으로 하위의 외부장치들과 통신을 시도한다.

해당모듈에 사용자가 설정한 각각에 장비와 통신을 시도시, 역시 사용자가 설정한 통신속도, 패리티비트, 데이타비트등의 통신환경에 맞추어서 통신모듈의 통신환경을 설정후 각 장비의 프로토콜에 따라 통신을 시도한다.

통신완료후, 순차적으로 사용자가 설정한 다음 외부장치와 통신 시도를 하며, 역시 이때에도 사용자가 설정한 통신환경으로 통신모듈을 재설정후 해당장비의 프로토콜에 따라 통신을 시도한다.

하위장비와 주고받는 통신내용인 프로토콜은 통신드라이버에 기록되어있다.

통신드라이버는 특정장비에서 폴링(현재계측값을 얻어오기),및 명령을 위해 주고받는 내용(프로토콜), 그리고 수신된 통신 프레임을 해석하는 방법 및 상위 자동제어시스템에서 읽을수 있도록 메모리에 매핑하는 방법을 기록한 것이다

프로토콜은 장비업체에서 임의로 정할수도, 표준을 따를수도 있다.

따라서 다양하게 존재할수 있으므로 통신 드라이버는 역시 다양하게 존재한다.

통신 드라이버는 다양한 프로토콜 모두를 합쳐 하나의 통신 드라이버 파일로 존재할수도 있고, 지원하는 외부장치의 종류마다 하나씩 파일로 존재할수 있다

이용의 편의를 위해 필요할때마다 본 발명 장치로 다운로드 및 업로드 기능이 제공되는것이 바람직할것이다.

상기에 기술한 방법으로 하나의 통신라인에 프로토콜 및 통신환경이 다른 다기종의 외부장치와 연결되어서 각 장비들의 현재계측상태 를 알 수 있고 제어를 할수있다.

제어부는 사용자는 작성한 로직 및 스케줄을 실행한다

로직은 통신으로 수신한 외부장비의 현재계측상태 를 기반으로 특정장비의 계측값이 정상 범위를 넘어서거나, 장비의 경보가 발생하는 상황과 같은 특정상황이 되면 사용자가 미리 지정한 행동을 수행 하기 위한것이다.

이러한 로직에는 AND,OR,NOT 등의 로직연산, 더하기,빼기,곱하기,나누기 같은 산술연산 및 특수한 제어를 위한 PID 제어같은 로직블럭들이 사용된다.

로직에 사용된 로직블럭은 추후에 요구되는 사용자의 필요성을위해 통신으로 업데이트할수있도록 하는것이 바람직할것이다.

사용자는 특정요일이나 특정날자의 특정시간에 장비에게 명령을 주도록 스케줄을 설정할수 있다.

스케줄 종류에는 2개이상이 있을수 있도록 하는것이 바람직한데,

이는 각 스케줄 종류마다 우선순위를 두어서 만약 특정시간에 스케줄이 겹칠 경우 우선순위가 더 높은 스케줄이 작동하도록 하기 위한것이다

화면표시부는 본 발명의 장치의 정보와 현재상태를 사용자가 보고 판단할수 있도록 한다. 다양한 정보를 열람하기 위해 버튼과 같은 사용자입력수단이 존재한다.

본 발명에 따르면 프로토콜이 같은 장비들만 연결하거나 통신특성이 같은 장비만들을 연결할 필요가 없다. 따라서 어떠한 장비라도 한 통신라인에 연결이 가능하므로 최대한 경제적으로 최단거리로 연결이 가능하기 때문에 경제성을 높을수있다.

또 다수의 통신모듈이 상위통신용,하위통신용으로 명확히 구분된것이 아니므로, 상황에 따라 상위통신, 하위통신 설정이 가능하므로 2곳이상의 중앙통제실에서 감시 및 제어가 가능하므로 보안성을 높일수 있다.

자체적인 로직및 스케줄 실행기능을 가짐으로서 상위 자동제어시스템의 연산기능및 통신기능의 부담을 줄여주여줄뿐만 아니라 상위 자동제어시스템에 이상 발생시에도 구조물내의 장비들을 정상적으로 운전 및 제어가 가능하므로 좀더 쾌적하고 안전하게 시설물 운영이 가능하다

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 살펴본다.

도1은 본 발명에 관련된 네트워크 장치가 유기적으로 연결된 자동제어시스템의 개략적인 구성도이다.

상위의 제어제어시스템(110)으로 2개의 통신모듈을 할당하여 이중화를 구현하였다. 따라서 두곳중 어느한곳의 시스템에 문제가 발생하여도 다른 한곳의 시스템의 이용하여 완전한 제어가 가능하다.

하위의 외부장치 통신용으로 3개의 통신모듈을 할당한 모습을 도시하였다.

외부장치들의 통신환경이 모두 다르지만 같은 통신라인으로 연결이 가능한 모습을 도시하고 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중화된 네트워크 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

다중화 를 지원하는 네트워크 장비(200)는 개략적으로 제어부(250)와 2개이상의 통신모듈(240),저장부(210),화면표시부(220)을 포함한다.

제어부(250)는 시스템의 각 구성요소를 전반적으로 제어하며, 각 모듈의 데이터 통신, 로직실행부(230) 및 스케줄부(260)를 개별적으로 제어한다.

보다 구체적으로 제어부(250)는 통상의 SOC(System-On-Chip) CPU를 채용하여 구현가능하며, 리눅스 및 마이크로소프트사, 그리고 기타의 운영체제를 기반으로 한 응용소프트웨어에 의해 시스템을 제어한다.

제어부(250)는 로직실행부(230)와 스케줄 실행부(260)를 포함하여

통신 모듈(240)을 통해 얻은 계측값을 기반으로 지정된 로직을 수행하거나, 사용자가 설정한 스케줄을 수행한다

통신모듈들(240)은 rs-232, rs-485, rs-422 등의 시리얼 통신 방식의 신호를 담당하는 수단을 포함하는 모듈로서 복수개로 구성될수 있다. 사용자의 설정에 따라 상위의 자동제어시스템(110)과 통신을 위해 사용될수도 있고 하위의 외부장치들과 통 신을 위해 사용될수 있다.

이 통신모듈들은 다중화된 네트워크 장치의 다른 구성들과 결합은 미도시한 버스들을 이용하여 유기적으로 연결된다

저장부(210)는 사용자가 설정한 각종 데이터 및 시스템 제어에 필요한 제어정보를 저장한다. 이러한 제어정보는 상위의 제어제어시스템(110)에서 통신으로 입력 및 변경이 가능할수도 있고, 미도시한 사용자 입력수단을 통해서 입력 및 변경이 가능하다.

도3a는 통신모듈이 상위의 제어시스템(110)용으로 설정되었을때의 제어 개념도로서, 본 발명의 장치는 제어시스템(110)의 요청된 및 명령에 따라 제어를 수행하고 그에 대한 응답을 수행한다

도3b는 통신모듈이 하위의 외부장치 통신용으로 설정되었을때의 제어 개념도 이다.

하위의 외부장치와 통신하기 위해서는 해당 장치의 메시지규약(프로토콜)에 맞추어서 메시지를 전송해야한다. 이러한 메시지규약에 대한 내용은 통신 드라이버에 기록되어 있다.

도4 는 통신으로 계측한 하위 장치들의 현재값을 가지고 사용자가 작성한 로직을 예시하였다.

도시된 바와 같이 하위장비의 계측값을 가지고 사용자 필요한 연산을 수행한 후 그 결과값으로 다시 하위장비를 제어가능하므로 사용자는 필요한 작업만 로직으로 구성하면 편리하게 장치들을 운영할수 있을것이다.

도1 은 본 발명에 관련된 네트워크 장치가 유기적으로 연결된 자동제어시스템의 개략적인 구성도

도2 는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중화 네트워크 장치의 구성도

도3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상위통신으로 설정된 통신모듈의 개략적인 제어 개념도

도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하위통신으로 설정된 통신모듈의 개략적인 제어 개념도

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 로직블럭들이 조합된 모습을 도시한 예시도

Claims (6)

1. 빌딩,선박,공장등의 구조물에 설치된 하나이상의 장비를 통신으로 제어하는 장치로서

   적어도 2개 이상의 통신모듈;

   상기 통신 모듈이 통신하기 위한 통신설정정보 및 장치들을 제어하기 위한 제어정보가 저장되는 저장부;

   상기 통신모듈로부터 외부장비의 현재값을 조회하고 제어정보를 가지고 연산하여 구조물에 설치된 장비를 통신모듈을 이용하여 제어하는 제어부;

   사용자로부터 입력을 받을수있는 사용자 입력수단을 가지고

   상기 제어정보 및 현재 제어상태를 표시하기 위한 화면표시부; 를 포함하는 시리얼통신 장비
2. 제 1항에 있어서, 상기 통신 모듈은 사용자가 지정한 용도에 따라 상위 통신 모듈과 하위통신모듈로 동적으로 용도 변경이 가능한 직렬통신 장비
3. 제 2항에 있어서, 상기 상위 통신 모듈은 사용자가 필요에 따라서 통신환경을 설정할수 있는 직렬통신 장비
4. 제 2항에 있어서, 상기 하위 통신 모듈은 연결된 외부장비들의 통신환경에 따라서 언제든지 동적으로 통신환경을 변경하고

   하위 통신 모듈에 연결된 외부장비에 따라서 언제든지 동적으로 통신 프로토콜을 해당 장비에 맞게 변경하는 직렬통신 장비
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 제어에 관한 알고리즘이 구현된 로직블럭을 하나이상 적재하고 다수,다종의 외부장치들의 현재상태값을 통신으로 조회하여 로직 연산을 수행하여 제어정보를 통신으로 전송하는것을 특징으로 하는 직렬통신 장비
6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 우선순위를 가지는 2개이상의 스케줄 목록을 구비하여

   우선순위를 고려하여 특정요일,특정날자의 특정시간에 제어정보를 통신으로 전송하는것을 특징으로 하는 직렬통신 장비

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