KR20090071891A - 피엘시 시스템용 리모트 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피엘시(PLC: Programmable Logic Controller) 시스템에 관한 것으로서, 마스터 모듈과 연동하여 동작하는 리모트 모듈에 이상이 발생하였는지의 여부를 리모트 모듈의 통신 상태를 통해 판단하도록 한다. 이에 따라 리모트 모듈의 동작 상태를 더욱 정확하게 확인할 수 있게 되며, 이상이 발생한 리모트 모듈을 초기화하는 등으로 현장의 안전성을 확보함과 아울러 피엘시 시스템의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
피엘시 시스템, 리모트 모듈, 프레임 송신, 워치독 타이머, 리셋, 초기화

Description

피엘시 시스템용 리모트 모듈{ Remote Module for Programmable Logic Controller System }
본 발명은 피엘시 시스템용 리모트 모듈에 관한 것으로서, 특히 피엘시(PLC) 시스템의 마스터 모듈과 연동하여 동작하는 리모트 모듈에 이상이 발생하였는지의 여부를 정확히 판단하여 초기화 등의 조치를 취할 수 있도록 함으로써, 피엘시 시스템을 더욱 안정적으로 운용할 수 있도록 한다.
도 1을 참조하자면, 피엘시(PLC: Programmable Logic Controller) 시스템은 마스터 모듈(11)과 여러 리모트 모듈로 이루어진다.
원격지에 위치하는 각 리모트 모듈은 통신 네트워크(12)를 통해 마스터 모듈(11)과 연결되어 마스터 모듈(11)의 제어를 받는 슬레이브(Slave)로 동작한다. 각 리모트 모듈은 액추에이터, 밸브, 로봇 등 출력접점에 연결된 다양한 형태의 제어 대상 기기(또는 부하,14)와 연결된다.
도 2를 참조하여, 리모트 모듈(13)의 동작 과정을 살펴보기로 한다.
리모트 모듈(13)에 전원이 인가되어 구동을 시작하면(S21), 레지스터와 메모리 등의 초기화가 이루어지고(S22), 리모트 모듈의 종류(예: 입력 또는 출력)를 확인하는 등 하드웨어 정보가 인식된다(S23). 그리고, 마스터 모듈(11)과의 통신 준비가 이루어진다.
한편, 리모트 모듈(13)은 마스터 모듈(11)로부터 프레임이 수신되면(S24), 프레임의 국번을 확인하여 자신에게 온 프레임인 경우에는 해당 프레임을 입력받아 프레임에 포함되어 있는 명령어를 해석한다(S25,S26).
이때, 마스터 모듈(11)로부터 수신되는 프레임은 맨체스터 코드 등을 이용하여 인코딩되어 있으며, 리모트 모듈(13)은 인코딩되어 있는 프레임을 디코딩하여 해석하고 그에 따라 동작한다. 예로서, 자신과 연결되어 있는 제어 대상 기기(14)의 상태를 보고한다거나, 기기 제어 명령을 해당 기기로 출력하게 된다(S27).
또한, 리모트 모듈(13)은 자신의 프레임을 수신했음을 알리는 응답 프레임을 생성하여 인코딩한 후 마스터 모듈(11)로 송신한다(S28,S29).
이와 같이 동작하는 리모트 모듈(13)에 이상이 발생하여 통제 불능의 상태에 이르게 되면, 출력접점에 연결된 액추에이터, 밸브, 로봇 등의 제어 대상 기기(14)가 오작동할 수 있으며, 심각한 피해가 발생할 수도 있다.
종래에는 이러한 이상 상태를 방지하기 위한 방법으로 리모트 모듈(13)의 공급 전원을 모니터링하고, 공급 전원의 전압이 일정치 이하로 강하될 경우 리모트 모듈(13)을 강제로 리셋(RESET)시키도록 하고 있다.
그러면, 전압이 불안정하게 되는 이상이 발생하였을 때 리모트 모듈(13)을 초기화할 수 있어 안전한 운용에 도움을 줄 수 있다.
그러나, 이와 같이 전압 레벨에 따라서만 리모트 모듈(13)을 초기화하게 되면, 마스터 모듈(11)에 의한 통제라는 중요한 의미를 갖는 통신 상태의 적정 여부를 판단할 수 없다. 이에 따라, 통신 상태의 이상으로 인한 조치를 취할 수 없게 되므로, 리모트 모듈(11)에 이상이 발생하였을 때 제어 대상 기기(14)를 제어하기 위해 출력하는 데이터를 반드시 초기화해야 하는 산업 현장에 적용될 경우 큰 피해가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피엘시 시스템의 리모트 모듈에 통신 상태의 이상이 발생한 경우에도 조치를 취할 수 있도록 하여, 피엘시 시스템을 더욱 안정적으로 운용할 수 있는 피엘시 시스템용 리모트 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 피엘시 시스템용 리모트 모듈은, 피엘시(PLC: Programmable Logic Controller) 시스템의 마스터 모듈에 대해 슬레이브로 동작하고 자신과 연결되어 있는 외부 기기를 제어하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈에 있어서, 리셋 신호에 따라 상기 리모트 모듈을 리셋시키는 리셋부; 및 상기 리모트 모듈이 상기 마스터 모듈로 응답 프레임을 송신하는 상태를 감시하고, 상기 감시 결과에 따라 상기 리셋부로 상기 리셋 신호를 전달하는 감시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 감시부는 상기 리모트 모듈이 상기 응답 프레임을 송신하는 시간이 기 설정된 시간 이상 지속될 때 상기 리셋 신호를 상기 리셋부에 전달하도록 구성될 수 있다.
상기 응답 프레임을 송신하는 상기 리모트 모듈의 제어부는 상기 응답 프레임을 송신하고 있는지의 여부를 알리는 신호 단자(ONTX)를 구비할 수 있다.
이러한 실시예에서, 상기 감시부는 상기 단자 'ONTX'의 상태를 감시하여 상기 응답 프레임의 송신 지속 시간을 감시하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 감시부는 상기 단자 'ONTX'의 신호가 상기 응답 프레임을 송신하고 있다는 것을 알리는 값으로 일정 시간 이상 유지될 때 타임 아웃 신호를 상기 리셋 신호로서 출력하는 워치독(Watchdog) 타이머를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 피엘시 시스템용 리모트 모듈은 상기 감시부의 기능을 활성화시키거나 또는 비활성화시키도록 해주는 모드 선택부를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이 경우 리모트 모듈을 상황에 따라 유연하게 동작시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 피엘시 시스템의 리모트 모듈에 통신 이상이 발생한 경우에도 리모트 모듈을 초기화시킬 수 있으므로, 피엘시 시스템을 더욱 안정적으로 운용할 수 있어 현장의 안정성을 확보함과 아울러 피엘시 시스템의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 또한, 필요에 따라서는 이러한 초기화 기능을 사용하지 않을 수도 있으며, 리모트 모듈을 상황에 맞게 탄력적으로 운용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3을 참조하자면, 본 발명에 따른 피엘시 시스템용 리모트 모듈(30: 이하, 리모트 모듈이라 한다)은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 통신 인터페이스부(31), 메모리(32), 기기 인터페이스부(33), 사용자 인터페이스부(34), 제어부(35) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 특히 리셋부(36)와 감시부(37)를 포함하여 이루어진다.
통신 인터페이스부(31)는 통신 네트워크(12)를 통해 마스터 모듈(11)과 통신하여 프레임을 주고 받을 수 있도록 한다. 즉, 통신 네트워크(12)를 통해 수신되는 프레임을 제어부(35)로 전달하고, 제어부(35)에서 전달하는 응답 프레임을 통신 네트워크(12)를 통해 마스터 모듈(11)로 송신한다.
메모리(32)에는 리모트 모듈(30)을 구동시키기 위해 필요한 각종 피엘시 제어 프로그램이나 데이터들이 저장되며, 용도에 따라 휘발성 또는 비휘발성의 성질을 가질 수 있다.
기기 인터페이스부(33)는 각종 제어 대상 기기(14)와의 사이에서 데이터를 주고받는 입출력 단자로서의 접점을 포함하고, 입출력 데이터의 버퍼링(Buffering)이나 임피던스 매칭(Impedance Matching) 등의 기능을 수행한다. 이러한 기기 인터페이스부(33)는 자신과 연결되어 있는 각종 제어 대상 기기(14)에 대해 제어 명령을 출력하고 그 제어 결과 데이터를 수신한다.
사용자 인터페이스부(34)는 사용자와의 인터페이스를 담당하는 구성요소로서, 사용자로부터 제어 명령을 수신하거나 제어부(35)로부터 수신한 제어 결과 정보를 사용자에게 표시해 주는 등의 역할을 수행할 수 있다.
제어부(35)는 구동 시작시 관련 하드웨어의 초기화, 자신의 국번 확인, 모듈 상태 확인, 인코딩된 상태로 수신되는 프레임의 디코딩, 송신할 프레임의 생성과 인코딩, 기기 인터페이스부(33)를 통한 각종 제어 대상 기기(14)의 제어와 제어 결과 확인 등의 역할을 수행하며, 리모트 모듈(30)의 총괄적인 제어를 담당한다. 이러한 제어부(35)는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
이제 본 발명의 리모트 모듈(30)이 갖는 특징적 구성요소인 리셋부(36)와 감시부(37)에 대해 설명하기로 한다.
리셋부(36)는 감시부(37)에서 전달하는 리셋 신호에 따라 리모트 모듈(30)을 리셋시켜 초기화하는 역할을 수행한다.
감시부(37)는 리모트 모듈(30)이 마스터 모듈(11)로 응답 프레임을 송신하는 상태를 감시하고, 감시 결과에 따라 리셋부(36)로 리셋 신호를 전달한다. 즉, 감시부(37)는 응답 프레임을 송신하는 상태를 감시하여 리모트 모듈(30)에 이상이 발생하였는지의 여부를 판단하는 역할을 수행한다.
감시부(37)가 응답 프레임의 송신 상태가 어떠할 때 이상이 발생한 것으로 판단할 것인지는 리모트 모듈(30)의 응답 프레임의 송신 과정이나 성능 또는 구조 등에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
그 하나의 예는 리모트 모듈(30)이 응답 프레임의 송신을 시작한 후 송신 상태가 기 설정된 기준 시간 이상 계속 지속되었을 때 리셋 신호를 리셋부(36)로 전달하도록 구성하는 것이다.
즉, 리모트 모듈(30)이 마스터 모듈(11)로 송신하는 응답 프레임의 크기, 전송 속도 등을 참조하여 응답 프레임의 송신에 요구되는 시간보다 오래 송신이 지속된다면 통신 상태에 이상이 발생한 것으로 인정할 수 있는 것이다.
응답 프레임의 송신이 지속되고 있다는 것을 확인하는 방법은 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들자면, 제어부(35)가 응답 프레임을 송신하고 있음을 알리는 신호의 출력 단자(이하, 'ONTX'라 한다)를 구비하도록 하고, 감시부(37)는 이 단자 'ONTX'의 상태를 감시하여 응답 프레임의 송신이 얼마나 지속되는지를 판단하도록 구성할 수 있다.
이와 관련하여 제어부(35)를 구성하는 예를 살펴보자면, 제어부(35)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)의 형태로 구성될 수 있다.
이때 ASIC은 마스터 모듈(11)로부터 수신한 프레임을 해석하여 제어 대상 기기(14)로 제어 명령을 출력하기 위한 단자, 마스터 모듈(11)로 송신할 프레임을 출력하는 단자, 마스터 모듈(11)로부터 수신되는 프레임의 입력 단자 등을 포함하여 구성될 수 있다.
특히, ASIC은 프레임 송신시에만 하이(High) 상태를 유지하는 단자 'ONTX'를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 단자 'ONTX'는 프레임 수신시에 로우(Low) 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.
이와 같은 예에서 감시부(37)는 단자 'ONTX'의 상태를 감시하여 프레임 송신이 지속되는 시간을 감시할 수 있다.
한편, 리모트 모듈(30)은 감시부(37)의 기능을 활성화시키거나 또는 비활성화시키는 모드 선택부(38)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
이러한 실시예를 이용하면, 리모트 모듈(30)의 통신 상태에 이상이 있을 때 초기화를 시킬 것인지 또는 그대로 두어 처리되고 있는 데이터를 유지시킬 것인지의 여부를 사용자가 필요에 따라 선택적으로 적용할 수 있다. 이에 따라 리모트 모듈(30)을 상황에 맞게 설정하여 운용할 수 있는 유연성을 가질 수 있게 된다.
또한 별도로 도시하지는 않았으나, 리모트 모듈(30)은 공급 전원의 상태를 감시하여 공급 전압이 일정치 이하로 강하되면 리셋부(36)를 통해 리모트 모듈(30)을 리셋시키는 기능을 포함하여 구성될 수 있다.
도 4는 단자 'ONTX'의 상태를 모니터링하는 워치독 타이머(37-1)를 이용하여 감시부(37)와 모드 선택부(38)를 구성하는 실시예를 나타낸 것으로서, 워치독(Watchdog) 타이머(37-1)는 단자 'ONTX'의 신호가 응답 프레임을 송신하고 있다는 것을 알리는 값으로 일정 시간 이상 유지될 때 타임 아웃 신호를 리셋 신호로서 출력하게 된다.
먼저, 모드 선택부(38)는 온/오프 스위치(38-1)를 이용하여 구성될 수 있으며, 온/오프 스위치(38-1)가 오프 상태로 설정되면 'ONTX' 단자 신호가 감시부(37)의 워치독 타이머(37-1)에 입력되지 않는다. 그러므로, 감시부(37)가 동작하지 않아 통신 상태의 이상이 발생하더라도 초기화되지 않는다.
그러나, 모드 선택부(38)의 온/오프 스위치(38-1)가 온 상태로 설정되면 'ONTX' 단자 신호가 감시부(37)의 워치독 타이머(37-1)에 입력되고, 워치독 타이머(37-1)는 설정되어 있는 기준 시간 동안 'ONTX' 단자 신호가 하이 상태로 유지되는지의 여부에 따라 타임 아웃(Time Out) 상태가 된다. 그리고, 타임 아웃 상태가 되면 워치독 타이머(37-1)는 리셋 신호를 출력하게 된다.
이 리셋 신호는 리셋부(36)로 전달되고, 리셋부(36)는 리모트 모듈(30)을 리셋시켜 초기화시키게 된다.
도 5를 참조하여, 리모트 모듈(30)이 동작하는 전체적인 과정을 개략적으로 살펴보기로 한다.
리모트 모듈(30)에 전원이 인가되어 구동을 시작하면(S51), 제어부(35)에 의해 레지스터와 메모리 등의 초기화가 이루어지고(S52-1), 리모트 모듈의 종류(예: 입력 또는 출력)를 확인하는 등 하드웨어 정보가 인식된다(S52-2). 그리고, 마스터 모듈(11)과의 통신 준비가 이루어진다.
한편, 마스터 모듈(11)이 송신한 프레임은 통신 인터페이스부(31)를 통해 수신되고, 제어부(35)는 통신 인터페이스부(31)를 통해 수신된 프레임이 자신에게 온 자국 프레임인지를 검사한다(S53).
그리고, 제어부(35)는 마스터 모듈(11)로부터 수신된 자국 프레임을 입력받아 해당 프레임에 포함되어 있는 명령어를 해석한다(S54,S55).
마스터 모듈(11)로부터 수신된 프레임은 맨체스터 코드 등을 이용하여 인코딩되어 있으므로, 제어부(35)는 이 과정에서 인코딩되어 있는 프레임을 디코딩하여 해석하게 된다.
단계 S55에서의 해석 결과에 따라, 제어부(35)는 기기 인터페이스부(33)를 통해 제어 대상 기기(14)로 기기 제어 명령을 출력하게 된다(S56).
또한, 제어부(35)는 자신이 프레임을 정상적으로 수신했음을 알리는 응답 프레임을 생성하여 인코딩한 후 통신 인터페이스부(31)를 통해 마스터 모듈(11)로 송신한다(S57,S58).
한편, 제어부(35)가 단계 S58에서 응답 프레임을 마스터 모듈(11)로 송신하기 시작하면, 도 4를 통해 설명한 실시예에서 제어부(35)의 단자 'ONTX'는 하이 상태로 변환되어 응답 프레임의 송신이 완료될 때까지 유지된다.
만일 모드 선택부(38)의 온/오프 스위치(38-1)가 온 상태로 설정되어 있다면, 'ONTX' 단자 신호가 감시부(37)의 워치독 타이머(37-1)에 입력되고, 워치독 타이머(37-1)는 'ONTX' 단자 신호가 하이 상태로 되는 시점에서 카운트를 시작하여 기 설정되어 있는 기준 시간 동안 'ONTX' 단자 신호가 하이 상태로 유지되는지의 여부에 따라 타임 아웃(Time Out) 상태가 된다.
그리고, 타임 아웃 상태가 되면 워치독 타이머(37-1)는 리셋 신호를 출력하게 되고, 이 리셋 신호에 따라 리셋부(36)는 리모트 모듈(30)을 리셋하여 초기화시키게 된다. 즉, 단계 S52-1로 진행하게 된다.
그러나, 워치독 타이머(37-1)가 타임 아웃되기 전에 'ONTX' 신호가 하이 상태를 벗어나면, 단계 S53으로 진행하여 마스터 모듈(11)이 전송해주는 프레임을 수신하는 과정을 진행하게 된다. 이때 워치독 타이머(37-1)는 카운트를 중지하고 다시 초기화되며 다음에 다시 'ONTX' 단자 신호가 하이 상태가 되었을 때 카운트를 시작하게 될 것이다.
상술한 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.
도 1은 피엘시 시스템의 개요,
도 2는 종래 리모트 모듈이 동작하는 과정의 예,
도 3은 본 발명에 따른 리모트 모듈의 일 실시예,
도 4는 워치독 타이머를 이용하여 감시부를 구성하는 실시예,
도 5는 본 발명에 따라 리모트 모듈이 동작하는 과정에 관한 예이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11: 마스터 모듈 12: 통신 네트워크
13,30: 리모트 모듈 14: 제어 대상 기기
31: 통신 인터페이스부 32: 메모리
33: 기기 인터페이스부 34: 사용자 인터페이스부
35: 제어부 36: 리셋부
37: 감시부 38: 모드 선택부
37-1: 워치독 타이머 38-1: 모드 선택 스위치

Claims (5)

  1. 피엘시(PLC: Programmable Logic Controller) 시스템의 마스터 모듈에 대해 슬레이브로 동작하고 자신과 연결되어 있는 외부 기기를 제어하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈에 있어서,
    리셋 신호에 따라 상기 리모트 모듈을 리셋시키는 리셋부; 및
    상기 리모트 모듈이 상기 마스터 모듈로 응답 프레임을 송신하는 상태를 감시하고, 상기 감시 결과에 따라 상기 리셋부로 상기 리셋 신호를 전달하는 감시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감시부는 상기 리모트 모듈이 상기 응답 프레임을 송신하는 시간이 기 설정된 시간 이상 지속될 때 상기 리셋 신호를 상기 리셋부에 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 응답 프레임을 송신하는 상기 리모트 모듈의 제어부는 상기 응답 프레임을 송신하고 있는지의 여부를 알리는 신호 단자(ONTX)를 구비하고, 상기 감시부는 상기 단자 'ONTX'를 감시하여 상기 응답 프레임의 송신 지속 시간을 감시하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 감시부는 상기 단자 'ONTX'의 신호가 상기 응답 프레임을 송신하고 있다는 것을 알리는 값으로 일정 시간 이상 유지될 때 타임 아웃 신호를 상기 리셋 신호로서 출력하는 워치독(Watchdog) 타이머를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 감시부의 기능을 활성화 또는 비활성화시키는 모드 선택부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피엘시 시스템용 리모트 모듈.
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