KR20090099438A - 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템 - Google Patents

현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템 Download PDF

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KR20090099438A
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Abstract

본 발명은 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수처리장에 설치된 각 설비를 프로피버스 네트워크로 구성하여 마스터를 통해 원격제어할 수 있음은 물론, 휴대형 단말기와 무선으로 연결되는 현장제어장치로 마스터에 우선하여 제어할 수 있는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 수처리 시설 내의 설비들에 개별로 연결되어 각 설비의 상태를 감지하거나 또는 구동하게 하는 슬레이브(20)들과, 상기 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 전달받고 제어프로그램에 따라 상기 슬레이브(20)들을 제어하는 마스터(30)와, 상기 슬레이브(20)들과 상기 마스터(30) 사이에 통신이 가능하게 연결하는 프로피버스(10)와, 통신망(50)을 통해 상기 마스터(30)와 통신하여 상기 슬레이브(20)들을 원격 감시 및 제어하고 프로피버스망(슬래이브(20), 마스터(30) 및 프로피버스(10))을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 담당하는 중앙제어부(40)를 포함하여 구성되는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 있어서, 상기 프로피버스의 도중에 연결되어, 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 획득하여 동작상태 정보를 송신하고, 선택되는 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 상기 프로피버스(10)를 통해 상기 특정 슬레이브(20)에 전달하여 제어할 수 있도록 구성되는 현장제어장치(100); 상기 현장제어장치(100)와 무선통신하며, 상기 현장제어장치(100)에서 획득한 동작상태 신호를 수신받아 화면 출력하고, 특정 슬레이브(20)의 선택 및 선택된 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 사용자로부터 입력받아 상기 현장제어장치(100)에 송신하여 상기 현장제어장치(100)가 상기 특정 슬레이브(20)에 대한 제어를 수행하게 하는 휴대형 단말기(200);를 포함하여 구성된다.
수처리, 정수장, 여과지, 프로피버스, 휴대형 단말기, 현장제어장치, 프로피코어, 설비, 원격, 제어, 감시

Description

현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템{PROFIBUS NETWORK SYSTEM WITH CONSTRUCTION FIELD CONTROL APPARATUS HAVING PRECEDENCE OVER REMOTE CONTROL APPARATUS}
본 발명은 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 수처리장에 설치된 각 설비를 프로피버스 네트워크로 구성하여 마스터를 통해 원격제어할 수 있음은 물론, 휴대형 단말기와 무선으로 연결되는 현장제어장치로 마스터에 우선하여 제어할 수 있는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 상·하수도 수처리장에 설치되는 현장 설비는, 유입·유출·퇴수·역세척·표면세척 및 사수를 위한 밸브들과, 역세척·표면세척 및 송풍을 위한 펌프들과, 유량·수위 및 압력을 측정하기 위한 수량계측기들과, 탁도·pH 및 잔류염소 등의 수질을 검출하기 위한 수질계측기들로 구성되며, 상기 밸브·펌프·수량계측기 및 수질계측기는 각 지별로 설치된다.
그리고, 상기 설비들은 중앙제어실내의 원격감시제어시스템(RCS)에 개별 제 어선으로 연결되어 상기 원격감시제어시스템에 의해 동작상태 감시 및 제어되게 되고, 또한 상기 설비들은 각 지별에 설치되는 여과지조작반(FCC)에도 개별 제어선으로 연결되어 현장에 투입된 관리자에 의해 현장제어가 가능하게 이루어진다.
하지만, 상기 종래의 수처리장 설비 제어는, 여러 가닥의 아날로그방식 제어선을 반복 포설하여 수많은 접점으로 결선하는 등 복잡하고 비효율적인 중앙집중형으로 구성되는 시스템에 의해 제어되므로, 설치비용도 과다하게 소요되고, 일부 설비가 정상적으로 작동하지 않게 되면 현장에 가서 여과지조작반(FCC)으로 동작시켜가며 확인해야 하는 어려움이 있었다. 또한, 여과지조작반으로 동작하여도 해당 설비가 정상적으로 동작하지 않으면 그 설비뿐만 아니라 그 설비에 연결된 복잡하게 얽혀있는 제어선까지도 일일이 확인해야 하는 어려움으로 인하여 전문 인력을 동원하고 그에 따른 비용까지도 감수해야만 했다.
또한, 중앙제어실내의 원격감시제어시스템(RCS)은 각 설비마다 개별 인출되는 제어선들을 모두 수용하여 각 제어선별로 개별 제어수단을 구비해야 하고, 또한, 복잡한 제어선을 정리해가며 선번장이라는 번거로운 작성과정과 각 제어선을 모두 연결한 후에는 각 설비별로 개별 동작시켜가며 정상적으로 연결되어 있는지를 검사해야하는 번거로움도 있었다.
또한, 상기 여과지조작반(FCC)은 여과지에 근접하게 설치되어 오염에 의한 부식이 심하게 됨에 따라 주기적으로 점검 및 보수해야하는 어려움이 있었고, 관리자가 여과지 내를 직접 가서 각 설비의 동작상태를 확인하기 위해서는 상기 여과지조작반으로만 확인이 가능하여 실제 설비를 정확하게 점검하기도 어려웠고, 원격에 시설되는 원격감시제어시스템(RCS)에 이상이 발생할 경우에 오로지 각 지별로 산재하여 있는 여과지조작반들을 일일이 조작해야 하는 어려움도 있었다.
상기와 같은 종래 제어방법의 문제점을 해결하긴 위한 종래기술로서, 마스터-슬레이브 통신방식을 이용한 프로피버스 네트워크 시스템(PROFIBUS NETWORK SYSTEM)이 설치되고 있었다. 이러한 프로피버스 네트워크 시스템은 각 설비에 연결되는 슬레이브(SLAVE)와 각 슬레이브를 제어하기 위한 프로그램이 설치된 마스터(MASTER)를 하나의 선로로 이루어지는 프로피버스로 연결하여 마스터로 슬레이브들을 제어할 수 있고, 또한 상기 마스터를 통해 원격지에서도 감시 및 제어할 수 있는 중앙제어부(COS : CENTRAL OPERATION STATION, EWS : ENGINNERING WORK STATION)에도 연결되게 구축하였다. 또한, 프로피버스 네트워크 시스템은 다수의 마스터를 구비하여 하나의 마스터에 이상이 발생하더라도 다른 마스터로 제어할 수 있게 하는 다중화 시스템으로도 구축되었다.
하지만, 종래의 프로피버스 네트워크 시스템은 마스터에 이상이 발생하면 슬레이브들을 제어할 수 있는 수단이 없어 수처리장 내의 설비를 구동시키지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 마스터에 이상이 발생하면 설비가 설치된 현장 내에서 직접 제어할 수 있는 현장제어수단이 필요하지만, 기존의 프로피버스 네트워크 시스템에서는 비상시 용이하게 현장에서 제어할 수 있는 수단을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
더불어, 수처리장 내에서는 사용자가 직접 확인하면서 각 설비를 점검 또는 수동으로 동작시켜야 하는 데, 이를 위해 종래의 프로피버스 네트워크 시스템에서 는 마스터와 연결되는 별도의 현장제어수단을 구비하기도 하였지만, 이 또한 마스터에 이상이 발생하면 무용지물이 되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은, 수처리장에 시설되는 설비들을 개별 제어선으로 중앙제어실까지 포설할 필요가 없고 여과지조작반을 각 지별로 시설할 필요가 없는 프로피버스 네트워크로 이루어지며, 현장내에서도 사용자가 용이하게 점검 및 수동 제어할 수 있는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 현장내에 투입된 관리자가 각 설비의 동작상태를 용이하게 확인하며 점검할 수 있고, 각 설비를 개별제어할 때에 현장 설비의 구동상태를 근접 확인하며 제어할 수 있는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 마스터와는 별도로 현장내에서 우선적으로 각 설비를 제어할 수 있고, 마스터에 이상이 발생하더라도 설비 운전을 정상적으로 가동할 수 있는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 수처리 시설 내의 설비들에 개별로 연결되어 각 설비의 상태를 감지하거나 또는 구동하게 하는 슬레이브(20)들과, 상기 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 전달받고 제어프로그램에 따라 상기 슬레이 브(20)들을 제어하는 마스터(30)와, 상기 슬레이브(20)들과 상기 마스터(30) 사이에 통신이 가능하게 연결하는 프로피버스(10)와, 통신망(50)을 통해 상기 마스터(30)와 통신하여 상기 슬레이브(20)들을 원격 감시 및 제어하고 프로피버스망(슬래이브(20), 마스터(30) 및 프로피버스(10))을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 담당하는 중앙제어부(40)를 포함하여 구성되는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 있어서, 프로피코어(110)를 통해 상기 프로피버스(10)에 연결되어, 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 획득하여 동작상태 정보를 송신하고, 선택되는 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 상기 프로피버스(10)를 통해 상기 특정 슬레이브(20)에 전달하여 제어할 수 있도록 구성되는 현장제어장치(100); 상기 현장제어장치(100)와 무선통신하며, 상기 현장제어장치(100)에서 획득한 동작상태 신호를 수신받아 화면 출력하고, 특정 슬레이브(20)의 선택 및 선택된 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 사용자로부터 입력받아 상기 현장제어장치(100)에 송신하여 상기 현장제어장치(100)가 상기 특정 슬레이브(20)에 대한 제어를 수행하게 하는 휴대형 단말기(200);를 구비함을 특징으로 한다.
상기 슬레이브(20)들은, 상기 현장제어장치(100)로부터 제어명령을 전송받으면, 상기 마스터(30)로부터 전송되는 제어명령에 우선하여 상기 현장제어장치(100)의 제어명령을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어장치(100)는, 프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 내장하고, 마스터로 동작하라는 명령을 상기 휴대형 단말기(200)로부터 수신받으면, 상기 설정 데이터 및 관련 프로그램에 따라 마스터로 동작하여 각 슬레이브(20)들에 제어명령을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어장치(100)는, 프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터를 상기 휴대형 단말기(200)에서 입력되어 전송받게 됨을 특징으로 한다.
상기 현장제어장치(100)는, 통신망(50)을 통해 상기 중앙제어부(40)와 통신하여, 프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 상기 중앙제어부(40)로부터 전송받으며, 마스터로 동작하라는 명령을 상기 중앙제어부(40)로부터 전송받으면, 상기 설정 데이터 및 관련 프로그램에 따라 마스터로 동작하여 각 슬레이브(20)들에게 제어명령을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어장치(100)는, 프로피버스(10)를 통해 상기 마스터(30)로부터 각 슬레이브(20)들에 전달되는 제어명령을 판독하고, 판독한 제어명령에 기초하여 상기 마스터(30)의 이상 동작을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 현장제어장치(100)는, 프로피코어(110)에 연결되며, 프로피버스(10)를 경유하여 전송되는 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 상기 프로피코어(110)를 통해 감지하고, 슬레이브(20)를 제어하기 위한 제어명령 신호를 전달하는 프로피코어접속부(102); 상기 프로피코어접속부(102)를 통해 감지한 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 해독하고, 해독한 신호의 정상 여부를 감시하는 프로피버스감시부(103); 슬레이브(20)들에 대한 식별 주소값과, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 프로피버스 제어프로그램을 저장하는 저장부(104); 휴대형단말기(200)와 무선으로 통신하여, 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 상기 휴대형단말기(200)에 송신하고, 제어하고자 하는 슬레이브(20)에 대한 식별 주소값과 제어명령 정보를 상기 휴대형단말기(200)로부터 수신받는 무선송수신부(105); 상기 각 구성들(102, 103, 104, 105)를 제어하여 마스터(30)의 제어명령과 슬레이브(20)의 동작상태를 해독 및 감시하고 해독한 슬레이브(20)의 동작상태를 상기 휴대형 단말기(200)에 송신하게 하고, 상기 휴대형 단말기(200)로부터 수신받는 슬래이브(20)의 제어명령 또는 마스터로의 동작 지시명령에 따라 슬래이브(20)에 대한 제어명령을 상기 프로피코어접속부(102)를 통해 전달하게 하는 제어부(101);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명은, 수처리장 내의 각 설비들을 프로피버스 네트워크로 연결하여, 각 설비마다 개별 제어선을 포설할 필요없이 용이하게 설치할 수 있고, 각 지별로 여과지조작반을 시설할 필요없이 하나의 휴대형단말기로 간편하게 현장제어를 할 수 있다.
또한, 본 발명은, 휴대형 단말기만을 소지하여 근접거리에서 현장설비의 동작상태를 확인해가며 개별제어할 수 있어, 현장설비의 점검 및 수동제어를 정확하고 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은, 마스터의 동작과는 별도로 설치되며 프로피버스에 직접 연결되는 현장제어장치로 슬레이브를 제어 및 감시를 할 수 있으며, 마스터에 우선하여 각 슬레이브들을 제어할 수 있어 마스터에 이상이 발생하더라도 설비의 운전을 정상적으로 가동할 수 있고 현장 관리자가 점검 및 수동조작할 때에도 마스터의 동작상태에 상관없이 현장 중심으로 스레이브들을 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템의 블록구성도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템은, 수처리 시설 내 설비들의 상태 감지 및 제어를 위한 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)과, 통신망(50)을 통해 상시 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)에 연결되는 중앙제어부(40)와, 상기 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)에 접속되는 현장제어장치(100)와, 상기 현장제어장치(100)와 무선통신하는 휴대형 단말기(200)를 포함하여 구성된다.
상기 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)은, 수처리 시설 내의 설비들 에 각각 연결되어 각 설비의 상태를 감지하거나 또는 구동하게 하는 슬레이브(20)들과; 상기 슬레이브(20)들의 상태감지신호를 전달받고 제어프로그램에 따라 상기 슬레이브(20)들을 제어하여 각 설비들을 구동하게 하는 마스터(30)와; 상기 슬레이브(20)들을 상기 마스터(30)에 연결하여 상기 슬레이브(20)들과 상기 마스터(30) 사이에 통신이 이루어지게 하는 프로피버스(10);를 포함하여 구성된다.
상기 슬레이브(20)들은, 수처리 시설 내에 설치되는 각종 밸브들(유입·유출·퇴수·역세척·표면세척 및 사수를 위한 밸브들)과 각종 펌프들(역세척·표면세척 및 송풍을 위한 펌프들)에 각각 연결되는 구동/감시용 슬레이브(20)들과, 수량계측기들(유량·수위 및 압력을 측정하기 위한 수량계측기들)과 수질계측기들(탁도·pH 및 잔류염소 등의 수질을 검출하기 위한 수질계측기들)에 각각 연결되는 감시용 슬레이브(20)들로 이루어진다. 밸브 또는 펌프에 연결되는 구동/감시용 슬레이브(20)들은, 밸브 또는 펌프의 동작상태를 감지하여 프로피버스(10)를 통해 상기 중앙제어시스템(30)에 전달하고, 프로피버스(10)를 통해 전달되는 상기 마스터(30)의 제어명령에 따라 밸브 또는 펌프를 동작시킨다. 수량계측기 또는 수질계측기에 연결되는 감시용 슬레이브(20)들은, 각 계측기에서 측정되는 수량 또는 수질 데이터를 프로피버스(10)를 통해 상기 마스터(30)에 전달한다. 그리고, 상기 슬레이브(20)들은 각각 고유의 식별 주소값을 할당받아 상기 마스터(30)에서 전달되는 제어명령 중에 자신의 식별 주소에 해당되는 제어명령만을 인식하여 인식한 제어명령을 수행한다.
상기 마스터(30)는, 상기 슬레이브(20)들에 할당되는 식별 주소값과 상기 슬 레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터와 설정 데이터에 따라 상기 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 각종 프로그램을 내장하여, 프로피버스(10)를 경유하여 상기 슬레이브(20)들에 제어명령을 전달한다. 또한, 상기 마스터(30)는 프로피버스(10)를 경유하여 상기 슬레이브(20)들로부터 상태신호를 전달받아 상기 중앙제어부(40)에 전송한다. 바람직하게 상기 마스터(30)는 두개의 마스터(30-1, 30-2)로 구성되어 하나의 마스터에 이상이 발생하면 다른 하나의 마스터로 동작하게 된다. 이때, 상기 마스터(30)에 내장되는 설정 데이터는 슬레이브(20)들의 식별 주소값에 기초하여 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)를 구성하기 위한 데이터와 각 슬레이브(20)를 통해 설비들을 제어하기 위한 데이터를 포함하는 것이다.
상기 프로피버스(10)는, 상기 슬레이브(20)들과 상기 마스터(30)을 연결하도록 구성되는 망으로서, 일단은 이중절체스위치(11, PRS:PROFIBUS DP Redundancy Switch)를 통하여 상기 마스터(30)에 연결되고, 타단은 종말 단자(13)를 구비한다. 상기 이중절체스위치(11)는, 연결된 두개의 마스터(30-1, 30-2) 중 미리 정해진 하나의 마스터가 프로피버스(10)를 통해 데이터 신호를 송수신하게 하고, 상기 미리 정해진 하나의 마스터에 이상이 감지되면 자동절체하여 다른 하나의 마스터에 프로피버스(10)로 데이터 신호를 송수신하게 하는 자동절체 기능이 구비된다.
상기 중앙제어부(40)는, 상기 마스터(30)와 통신망(50)으로 연결되어 원격지에 설치되는 것으로서, 상기 마스터(30)로부터 상기 마스터(30)의 작동 상태신호와 슬레이브(20)들의 상태신호를 전송받아 상기 마스터(30) 및 슬레이브(20)를 감시하 고 사용자로부터 제어명령를 입력받게 되면 그에 따른 제어명령을 상기 마스터(30)에 전송하여 수행하게 하는 상황실단말기(41, COS:CENTRAL OPERATION STATION)와; 슬레이브(20)들의 식별 주소값과 제어 데이터를 설정하여 상기 마스터(30)에 내장되게 하고, 상기 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 각종 프로그램을 상기 마스터(30)에 설치하는 운영단말기(42, EWS:ENGINNERING WORK STATION);를 구비한다.
상기 중앙제어부(40)는, 서로 다른 현장에 설치되는 다수의 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)들에 연결되어, 통신망(50)을 통해 각 현장의 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)를 감시 및 제어할 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 현장제어장치(100)는, 상기 프로피버스(10)를 인식할 수 있는 전용 프로피코어(110)를 통하여 상기 프로피버스(10)의 중도에 설치되는 콘넥터(12)에 연결되며, 상기 슬레이브(20)들에 할당되는 식별 주소값과 상기 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터와 설정 데이터에 따라 상기 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 각종 프로그램을 저장한다.
상기 프로피코어(110)는, 상기 프로피버스(10)를 통하여 상기 마스터(30)로부터 각 슬레이브(20)들에 전달되는 제어명령신호와 상기 슬레이브(20)들로부터 상기 마스터(30)에 전달되는 상태신호를 감지할 수 있는 전용 코어(core)이다. 또한, 상기 프로피코어(110)는, 상기 현장제어장치(100)에서 전달되는 제어명령신호를 상기 피로피버스(10)를 통해 전달되게 한다.
그리고, 상기 현장제어장치(100)는, 상기 프로피코어(110)로 감지되는 상기 마스터(30)의 제어명령신호를 전달받아 상기 마스터(30)의 동작상태를 감시하고, 상기 프로피코어(110)로 감지되는 각 슬레이브(20)들의 동작상태신호를 전달받아 각 슬레이브(20)들에 연결된 설비들(밸브·펌프·수량계측기 또는 수질계측기)의 상태신호를 획득하여, 상기 마스터(30)의 동작상태 정보 및 설비들의 동작상태 정보를 상기 휴대형 단말기(200)에 무선으로 송신한다.
또한, 상기 현장제어장치(100)는, 상기 휴대형 단말기(200)로부터 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령를 무선으로 수신받으면, 해당 제어명령신호를 상기 프로피코어(110)를 통해 상기 프로피버스(10)에 전달한다. 그리고, 상기 프로피버스(10)를 통해 상기 제어명령신호를 전달받는 특정 슬레이브(20)는, 상기 마스터(30)의 제어명령에 따라 동작하는 것이 아니라, 상기 현장제어장치(100)의 제어명령신호에 따라 동작하게 된다. 즉, 상기 현장제어장치(100)는, 상기 휴대형 단말기(200)를 통해 선택된 특정 슬레이브(20)에 대한 제어 권한을 상기 마스터(30)보다는 우선하여 갖게 된다.
이를 위해 각 슬레이브(20)들은 상기 현장제어장치(100)로부터 전송되는 자기 식별 주소값에 따른 제어명령을 감지하게 되면, 이후에 상기 마스터(30)로부터 전달되는 자기 식별 주소값에 따른 제어명령을 무시하게 되는 것이다. 그리고, 각 슬레이브(20)들은, 상기 현장제어장치(100)로부터 자신에 대한 제어 권한을 해지하는 통지신호를 전달받게 되면, 이후부터는 마스터(30)로부터 전달되는 제어명령에 따라 동작을 수행하게 되는 것이다.
또한, 상기 현장제어장치(100)는 상기 마스터(30)를 대신하여 상기 슬레이브(20)들 전체를 감시 및 제어할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. 즉, 상기 현장제어장치(100)는 마스터로 동작하라는 명령신호를 상기 휴대형 단말기(200)로부터 수신받으면 저장하고 있는 슬레이브(20)들의 식별 주소값과 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터 및 제어 프로그램에 따라 마스터로 동작할 수 있는 것이며, 상기 휴대형 단말기(200)의 사용자는, 상기 마스터(30)가 정상적으로 동작하지 않거나 또는 설비들을 상기 현장제어장치(100)로 제어할 필요가 생길 경우에, 현장제어장치(100)가 마스터로 동작하라는 명령을 상기 휴대형 단말기(200)에 입력하여 입력한 마스터 동작 명령을 상기 현장제어장치(100)에 송신하게 하는 것이다. 그리고, 상기 휴대형 단말기(200)는 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터를 사용자로부터 입력받아 상기 현장제어장치(100)에 송신할 수 있게 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 현장제어장치(100)는, 상기 마스터(30)로부터 전달되는 제어명령 신호를 감지하여 감지된 제어명령에 이상이 있다고 판단하면 자동으로 마스터(30) 모드로 전환할 수 있게 구성될 수도 있다.
또한, 상기 현장제어장치(100)는 상기 통신망(50)을 통해 상기 중앙제어부(40)와 통신할 수 있게 구성되는 것이 바람직하다. 이와 구성됨으로써, 상기 현장제어장치(100)는 프로피버스 네트워크 시스템(10, 20, 30)을 구성하기 위한 설정 데이터 및 슬레이브(20)를 제어하기 위한 설정 데이터와 각종 프로그램을 상기 중 앙제어부(40)에서 전송받을 수 있고, 프로피버스(10)로부터 감지한 상태정보를 상기 중앙제어부(40)에 전송할 수 있고, 상기 중앙제어부(40)로부터 상기 마스터(30)를 대신하여 마스터로 동작하라는 명령신호를 전송받을 경우에 마스터로 동작할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 중앙제어부(40)는 상기 마스터(30)에 이상이 발생할 경우에 상기 현장제어장치(100)로서 각 슬레이브(20)를 원격 감시 및 제어할 수 있는 것이다.
상기 현장제어장치(100)는, 각종 정보를 사용자에게 시각적으로 제공하고 시각적으로 제공한 정보에 따라 사용자가 제어명령을 입력할 수 있게 하는 HMI(Human Machine Intertace)를 임베디드 형태로 구비하는 것이 바람직하다.
이때 상기 현장제어장치(100)에 구비되는 HMI는, 각 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 디스플레이 장치에 표시하여 사용자에게 시각적으로 확인시키고, 각 슬레이브(20)의 선택입력 및 제어명령의 선택입력 화면을 디스플레이 장치에 표시하여 사용자가 시각적으로 확인하며 선택할 수 있게 하고, 마스터로서 동작하게 하는 명령을 선택 입력할 수 있게 한다.
그리고, 상기 현장제어장치(100)는 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 알리고 제어명령을 입력받기 위한 HMI의 화면 출력 및 제어명령입력을 무선으로 연결되는 상기 휴대형 단말기(200)에 구현되도록 상기 휴대형 단말기(200)와 무선 통신한다.
상기 휴대형 단말기(200)는, 사용자가 휴대하며 수처리 시설 내의 설비들을 현장에서 제어할 수 있도록 구성되는 것으로서, 상기 현장제어장치(100)와 무선 통신하고, 상기 현장제어장치(100)로부터 각 슬레이브(20)의 상태신호를 수신받아 화면 출력하므로서 사용자에게 슬레이브(20)에 연결된 설비의 동작 상태를 알리고, 사용자로부터 특정 슬레이브(20)를 선택받고 선택받은 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 입력받아 상기 현장제어장치(100)에 송신하므로서 상기 특정 슬레이브(20)를 제어하게 한다.
그리고, 상기 휴대형 단말기(200)는 각 슬레이브(20)들로 이루어지는 네트워크의 구성 및 제어를 위한 설정 데이터를 사용자로부터 입력받을 수 있게 구성되어 입력받은 설정 데이터를 상기 현장제어장치(100)에 송신할 수도 있다.
상기 휴대형 단말기(200)는, 상기 현장제어장치(100)의 HMI(Human Machine Interface)에 의해 구현된 화면 구성 정보(슬레이브(20)의 상태정보의 표시와 특정 슬레이브(20)의 선택 및 제어명령의 입력을 위한 화면 구성 정보)를 상기 현장제어장치(100)로부터 수신받아 디스플레이 장치에 출력한다. 즉, 상기 휴대형 단말기(200)는상기 현장제어장치(100)의 화면 출력수단 및 입력수단 역할을 하는 것으로서, 사용자는 상기 휴대형 단말기(200)만을 휴대하여 각 설비의 근접거리에서 설비의 구동 상태를 직접 확인하며 제어할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장제어장치(100)의 블록구성도이다.
상기 도 2에 따르면 상기 현장제어장치(100)는,
프로피코어(110)에 연결되며, 프로피버스(10)를 경유하여 전송되는 마스 터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 상기 프로피코어(110)를 통해 감지하고, 슬레이브(20)를 제어하기 위한 제어명령 신호를 전달하는 프로피코어접속부(102);
상기 프로피코어접속부(102)를 통해 감지한 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 해독하고, 해독한 신호의 정상 여부를 감시하는 프로피버스감시부(103);
슬레이브(20)들에 대한 식별 주소값과, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 프로피버스 제어프로그램을 저장하는 저장부(104);
휴대형단말기(200)와 무선으로 통신하여, 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 상기 휴대형단말기(200)에 송신하고, 제어하고자 하는 슬레이브(20)에 대한 식별 주소값과 제어명령 정보를 상기 휴대형단말기(200)로부터 수신받는 무선송수신부(105);
상기 각 구성들(102, 103, 104, 105)를 제어하여 슬레이브(20)의 동작상태를 감시하고 상기 휴대형단말기(200)로부터 수신받는 신호에 따라 슬레이브(20)의 제어명령을 프로피버스(10)로 전달하게 하는 제어부(101);
를 포함하여 구성된다.
구체적으로 상기 제어부(101)는, 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 상기 프로피코어접속부(102)로 감지하게 한 후 상기 저 장부(104)의 식별 주소값 및 설정 데이터에 기초하여 상기 프로피버스감시부(103)로 해독하게 하여 신호의 정상여부를 판별하게 하고, 해독한 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 상기 무선송수신부(105)로 송신하게 하고, 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호의 정상여부를 알리는 신호를 상기 무선송수신부(105)로 송신하게 한다.
그리고 상기 제어부(101)는, 상기 저장부(104)의 프로피버스 제어프로그램을 로딩하여 슬래이브(20)를 제어할 수 있는 상태로 준비하여, 상기 무선송수신부(105)로 수신받는 슬레이브(20)의 제어명령을 상기 프로피코어접속부(102)를 통해 전달하게 하고, 현장제어장치(100)를 마스터로 동작하라는 명령을 상기 무선송수신부(105)로 수신받게 되면 상기 프로피버스 제어프로그램에 따라 슬래이브(20)들에 대한 제어명령 신호를 순차적으로 상기 프로피코어접속부(102)를 통해 전달하게 한다. 이때 상기 프로피버스 제어프로그램은 슬레이브(20)들에 대한 식별 주소값과, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터에 따라 실행되는 것이다.
그리고, 상기 제어부(101)는 상기 무선송수신부(105)를 통해 통신하는 상기 휴대형 단말기(200)를 입출력 수단으로 사용하기 위하여, 슬레이브(20)의 상태정보의 표시와 특정 슬레이브(20)의 선택 및 제어명령의 입력을 위한 화면 구성 정보를 생성하기 위한 HMI를 구비하고, HMI로 구성된 화면 정보를 상기 휴대형 단말기(200)에 송신하게 하고 화면 정보에 따라 상기 휴대형 단말기(200)에서 입력되는 명령을 수신하게 하는 것이다.
또한 상기 제어부(101)는, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터와 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터를 상기 무선송수신부(105)를 통해 상기 휴대형단말기(200)로부터 수신받으면, 수신받은 설정 데이터를 상기 저장부(104)에 저장시킨다.
바람직하게 상기 현장제어장치(100)는 통신망(50)에 연결되는 통신망접속부(106)를 더 구비한다.
그리고 상기 제어부(101)는, 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 상황실단말기(41)의 요청에 따라 상기 통신망접속부(106)로 전송하게 하는 것이다. 또한, 상기 제어부(101)는 슬레이브(20)들에 대한 식별 주소값, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터, 또는 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 프로피버스 제어프로그램을 상기 통신망접속부(106)를 통해 상기 운영단말기(42)로부터 전송받으면 상기 저장부(104)에 저장하고 프로피버스 제어프로그램를 로딩하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템을 정수장 여과지내에 설치한 사례를 도시한 예시도이다.
상기 도 3을 참조하면, 정수장 여과지내에는 제1지 내지 제5지로 구분되는 5개의 여과지가 있으며, 각 여과지에는 6개의 밸브들(1, 유입밸브, 유출밸브, 퇴수 밸브, 역세밸브, 표세밸브 및 사수밸브)과 수위계(2)와 탁도계(3)가 시설되어 있다. 상기 6개의 밸브(1)들은 구동/감시용 슬레이브(20)에 의해 제어되거나 또는 구동 상태를 감지받고, 상기 수위계(2)는 감시용 슬레이브(20)에 의해 수위값을 전달받는다. 그리고, 각 여과지(제1지 내지 제5지)내의 슬레이브(20)들은 프로피버스(20)로 연결되어 이중절체스위치(11)를 통하여 마스터(30)에 연결된다. 제3지와 제4지를 연결하는 프로피버스(10)의 중도에는 장거리 통신에 따른 신호의 세기를 보정하기 위해 리피터(15, Repeater)가 구비되고, 제5지를 연결하는 프로피버스(10)의 말단에는 종말 단자(13)를 구비한다.
또한, 상기 탁도계(3)는 이더넷 통신선에 연결되어 컨버터(14)에 의해 프로피버스(10)에 접속된다.
이와 같이 여과지내에 구성된 프로피버스(10)는 상기 이중절체스위치(11)를 통해 마스터(30)에 연결되며, 상기 마스터(30)는 통신망(50, Ethernet)을 통해 원격지의 상황실단말기(41, COS) 및 운영단말기(42, EWS)에 연결된다.
그리고, 상기 프로피버스(10)의 중도에는 커넥터(12)가 구비되어, 현장제어장치(100)는 상기 커넥터(12)에 연결되는 프로피코어(110)를 통해 마스터(30)와 슬레이브(20) 사이의 데이터 통신 신호를 감지하고, 제어명령신호를 프로피버스(10)를 통해 슬레이브(20)에 전달할 수 있는 것이다.
또한, 상기 프로피버스(10)는 근거리 무선통신으로 휴대형 단말기(200)와 통신한다. 상기 휴대형 단말기(200)는 여과지 관리자가 휴대하며 현장에서 각 설비를 제어하고 또한 각 설비의 동작상태를 확인할 수 있게 하는 것이다. 즉, 여과지 관 리자는, 상기 휴대형 단말기(200)를 사용하여 제어하고자 하는 특정 설비(1)에 연결된 슬레이브(20)를 선택하고, 상기 선택한 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 입력하여 상기 특정 설비(1)를 입력한 제어명령에 따라 구동시킬 수 있고, 상기 특정 설비(1)의 구동 상태를 근접거리에서 직접 확인할 수 있는 것이다.
또한, 상기 현장제어장치(100)는, 마스터(30)를 대신하여 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 마스터(master)로서 동작할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템의 블록구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장제어장치(100)의 블록구성도.
도 3은 본 발명에 따른 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템을 정수장 여과지내에 설치한 예시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 프로피버스 11 : 이중절체스위치 12 : 콘넥터
13 : 종말 단자 20 : 슬레이브 30 : 마스터
40 : 중앙제어부 41 : 상황실단말기 42 : 운영단말기
50 : 통신망
100 : 현장제어장치 101 : 제어부 102 : 프로피코어접속부
103 : 프로피버스감시부 104 : 저장부 105 : 무선송수신부
106 : 통신망접속부
110 : 프로피코어 200 : 휴대형 단말기

Claims (7)

  1. 수처리 시설 내의 설비들에 개별로 연결되어 각 설비의 상태를 감지하거나 또는 구동하게 하는 슬레이브(20)들과, 상기 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 전달받고 제어프로그램에 따라 상기 슬레이브(20)들을 제어하는 마스터(30)와, 상기 슬레이브(20)들과 상기 마스터(30) 사이에 통신이 가능하게 연결하는 프로피버스(10)와, 통신망(50)을 통해 상기 마스터(30)와 통신하여 상기 슬레이브(20)들을 원격 감시 및 제어하고 프로피버스망(슬래이브(20), 마스터(30) 및 프로피버스(10))을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 담당하는 중앙제어부(40)를 포함하여 구성되는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템에 있어서,
    프로피코어(110)를 통해 상기 프로피버스(10)에 연결되어, 슬레이브(20)들의 동작상태 신호를 획득하여 동작상태 정보를 송신하고, 선택되는 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 상기 프로피버스(10)를 통해 상기 특정 슬레이브(20)에 전달하여 제어할 수 있도록 구성되는 현장제어장치(100);
    상기 현장제어장치(100)와 무선통신하며, 상기 현장제어장치(100)에서 획득한 동작상태 신호를 수신받아 화면 출력하고, 특정 슬레이브(20)의 선택 및 선택된 특정 슬레이브(20)에 대한 제어명령을 사용자로부터 입력받아 상기 현장제어장치(100)에 송신하여 상기 현장제어장치(100)가 상기 특정 슬레이브(20)에 대한 제어를 수행하게 하는 휴대형 단말기(200);
    를 구비함을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬레이브(20)들은,
    상기 현장제어장치(100)로부터 제어명령을 전송받으면, 상기 마스터(30)로부터 전송되는 제어명령에 우선하여 상기 현장제어장치(100)의 제어명령을 수행하는 것을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 현장제어장치(100)는,
    프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 내장하고, 마스터로 동작하라는 명령을 상기 휴대형 단말기(200)로부터 수신받으면, 상기 설정 데이터 및 관련 프로그램에 따라 마스터로 동작하여 각 슬레이브(20)들에 제어명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 현장제어장치(100)는,
    프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터를 상기 휴대형 단말 기(200)에서 입력되어 전송받게 됨을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 현장제어장치(100)는,
    통신망(50)을 통해 상기 중앙제어부(40)와 통신하여, 프로피버스망(20, 30, 10)을 구성하기 위한 설정 데이터 및 관련 프로그램을 상기 중앙제어부(40)로부터 전송받으며, 마스터로 동작하라는 명령을 상기 중앙제어부(40)로부터 전송받으면, 상기 설정 데이터 및 관련 프로그램에 따라 마스터로 동작하여 각 슬레이브(20)들에게 제어명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 현장제어장치(100)는,
    프로피버스(10)를 통해 상기 마스터(30)로부터 각 슬레이브(20)들에 전달되는 제어명령을 판독하고, 판독한 제어명령에 기초하여 상기 마스터(30)의 이상 동작을 감지하는 것을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 현장제어장치(100)는,
    프로피코어(110)에 연결되며, 프로피버스(10)를 경유하여 전송되는 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 상기 프로피코어(110)를 통해 감지하고, 슬레이브(20)를 제어하기 위한 제어명령 신호를 전달하는 프로피코어접속부(102);
    상기 프로피코어접속부(102)를 통해 감지한 마스터(30)의 제어명령 신호와 슬레이브(20)의 동작상태 신호를 해독하고, 해독한 신호의 정상 여부를 감시하는 프로피버스감시부(103);
    슬레이브(20)들에 대한 식별 주소값과, 프로피버스 네트워크의 구성에 대한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 설정 데이터와, 슬레이브(20)들을 제어하기 위한 프로피버스 제어프로그램을 저장하는 저장부(104);
    휴대형단말기(200)와 무선으로 통신하여, 슬레이브(20)의 동작상태 정보를 상기 휴대형단말기(200)에 송신하고, 제어하고자 하는 슬레이브(20)에 대한 식별 주소값과 제어명령 정보를 상기 휴대형단말기(200)로부터 수신받는 무선송수신부(105);
    상기 각 구성들(102, 103, 104, 105)를 제어하여 마스터(30)의 제어명령과 슬레이브(20)의 동작상태를 해독 및 감시하고 해독한 슬레이브(20)의 동작상태를 상기 휴대형 단말기(200)에 송신하게 하고, 상기 휴대형 단말기(200)로부터 수신받는 슬래이브(20)의 제어명령 또는 마스터로의 동작 지시명령에 따라 슬래이브(20)에 대한 제어명령을 상기 프로피코어접속부(102)를 통해 전달하게 하는 제어 부(101);
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 현장제어를 우선으로 하는 프로피버스 네트워크 시스템.
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