KR20090119110A - 이더캣통신 기반의 슬레이브 제어 시스템 - Google Patents

이더캣통신 기반의 슬레이브 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 호스트 컴퓨터(10)와 애플리케이션 레이어(20)(application layer)의 고속 산업용 이더넷 통신을 위한 이더캣 통신용 슬레이브 제어시스템에 있어서: 호스트 컴퓨터(10)와 연결하기 위한 제1 접속단(112); 상기 제1 접속단(112)에 연결되고, 호스트 컴퓨터(10)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제1 마그네틱스(Magnetics)(114); 상기 제1 마그네틱스(114)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제1 물리계층부(116); 외부의 슬레이브 제어보드(30)와 연결하기 위한 제2 접속단(122); 상기 제2 접속단(122)에 연결되고, 외부의 슬레이브 제어보드(30)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제2 마그네틱스(Magnetics)(124); 상기 제2 마그네틱스(124)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제2 물리계층부(126); 상기 제1 물리계층부(116)와 제2 물리계층부(126)에 연결되고, 논리적 영역의 데이터 송수신을 관리하고, 전체 구성에 대한 기능 설정 및 입출력을 제어하는 이더캣 컨트롤러(EtherCAT Controller)(130); 상기 이더캣 컨트롤러(130)에 연결되고, XML(Extensible Markup Language)로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터(10)로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data) 로 저장하며, 파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 저장된 이더캣 설정데이터를 로딩(loading)하는 SII(Slave Information Interface)(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의하면, 호스트 컴퓨터에 별도의 마스터 제어보드(Master Control Board) 없이 일반적인 랜카드(LAN card)에 의해서도 이더캣통신을 구현할 수 있는 이점이 있다.
이더넷, 이더캣, 슬레이브 제어, PDI, ESC

Description

이더캣통신 기반의 슬레이브 제어 시스템{Slave Control System based on EtherCAT Communication}
본 발명은 이더캣(EtherCAT) 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 호스트 컴퓨터에 별도의 마스터 제어보드(Master Control Board) 없이 일반적인 랜카드(LAN card)에 의해서도 이더캣통신을 구현할 수 있어서 시스템 구축 비용을 절감할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템에 관한 것이다.
이더캣(EtherCAT)은 2003년 독일의 Beckhoff사에서 개발된 산업용 이더넷(Ethernet)으로, 이러한 이더캣 통신은 국제표준 산업용 이더넷통신 중 가장 뛰어난 성능을 가지고 있어서, 다양한 산업분야에 적용되고 있다.
이더캣 통신은 성능이 뛰어나고 시스템의 구축비용이 기존의 산업용 이더넷 통신 시스템보다 저렴하며, 사용자들의 접근성이 뛰어나다는 이유로, 향후 산업용 이더넷의 대표적인 통신방식으로 대두되고 있으며 그에 따른 산업용 이더넷 통신 시스템 구축에 필요한 하드웨어의 개발이 이루어지고 있는 실정이다.
본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 목적은, 호스트 컴퓨터에 별도의 마스터 제어보드(Master Control Board) 없이 일반적인 랜카드(LAN card)에 의해서도 이더캣통신을 구현할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 다른 목적은, 32비트 디지털데이터 입출력(32bit digital input/output), SPI(Serial Peripheral Interface), 8~16비트 병렬 어드레스 등 다양한 PDI(Process Data Interface)를 지원할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 또 다른 목적은, 주소설정을 위한 외부장치가 필요 없이도 다양한 토폴로지(topology)를 지원하며 연결된 순서에 따라 자동으로 주소를 부여할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 또 다른 목적은, 다양한 PDI(Process Data Interface)의 지원으로 애플리케이션 레이어(Application Layer)의 적용이 용이하도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 또 다른 목적 은, 32비트 디지털데이터 입출력(32bit digital input/output) 모드의 경우 슬레이브 제어 시스템만으로도 디지털 입출력 모듈로서의 활용이 가능할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템은, 호스트 컴퓨터와 애플리케이션 레이어(application layer)의 고속 산업용 이더넷 통신을 위한 이더캣 통신용 슬레이브 제어시스템에 있어서: 호스트 컴퓨터와 연결하기 위한 제1 접속단; 상기 제1 접속단에 연결되고, 호스트 컴퓨터와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제1 마그네틱스(Magnetics); 상기 제1 마그네틱스에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제1 물리계층부; 외부의 슬레이브 제어보드와 연결하기 위한 제2 접속단; 상기 제2 접속단에 연결되고, 외부의 슬레이브 제어보드와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제2 마그네틱스(Magnetics); 상기 제2 마그네틱스에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제2 물리계층부; 상기 제1 물리계층부와 제2 물리계층부에 연결되고, 논리적 영역의 데이터 송수신을 관리하고, 전체 구성에 대한 기능 설정 및 입출력을 제어하는 이더캣 컨트롤러(EtherCAT Controller); 상기 이더캣 컨트롤러에 연결되고, XML(Extensible Markup Language)로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data)로 저장하며, 파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 저장된 이더캣 설정데이터를 로딩(loading)하는 SII(Slave Information Interface)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 호스트 컴퓨터에 별도의 마스터 제어보드(Master Control Board) 없이 일반적인 랜카드(LAN card)에 의해서도 이더캣통신을 구현할 수 있는 효과가 있다. 그 결과 시스템 구축 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 32비트 디지털데이터 입출력(32bit digital input/output), SPI(Serial Peripheral Interface), 8~16비트 병렬 어드레스 등 다양한 PDI(Process Data Interface)를 지원할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 주소설정을 위한 외부장치가 필요 없이도 다양한 토폴로지(topology)를 지원하며 연결된 순서에 따라 자동으로 주소를 부여할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 다양한 PDI(Process Data Interface)의 지원으로 애플리케이션 레이어(Application Layer)의 적용이 용이하다는 효과가 있다.
다섯째, 32비트 디지털데이터 입출력(32bit digital input/output) 모드의 경우 슬레이브 제어 시스템만으로도 디지털 입출력 모듈로서 활용할 수 있는 효과가 있다.
다음은 본 발명인 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 사용 예시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에서의 이더캣 컨트롤러의 상세 블록 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에서의 SII의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템(100)은, 호스트 컴퓨터(10)와 애플리케이션 레이어(20)(application layer)의 고속 산업용 이더넷 통신을 위한 이더캣 통신용 슬레이브 제어시스템에 있어서, 제1 접속단(112)과 제1 마그네틱스(Magnetics)(114)와 제1 물리계층부(116)와 제2 접속단(122)과 제2 마그네틱스(Magnetics)(124)와 제2 물리계층부(126)와 이더캣 컨트롤러(EtherCAT Controller)(130)와 SII(Slave Information Interface)(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 접속단(112)은 호스트 컴퓨터(10)와 연결하기 위한 커넥터이다.
상기 제1 마그네틱스(Magnetics)(114)는 제1 접속단(112)에 연결되고, 호스 트 컴퓨터(10)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행한다.
상기 제1 물리계층부(116)는 제1 마그네틱스(114)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어한다.
상기 제2 접속단(122)은 외부의 슬레이브 제어보드(30)와 연결하기 위한 커넥터이다.
상기 제2 마그네틱스(Magnetics)(124)는 제2 접속단(122)에 연결되고, 외부의 슬레이브 제어보드(30)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행한다.
상기 제2 물리계층부(126)는 제2 마그네틱스(124)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어한다.
상기 이더캣 컨트롤러(EtherCAT Controller)(130)는 제1 물리계층부(116)와 제2 물리계층부(126)에 연결되고, 논리적 영역의 데이터 송수신을 관리하고, 전체 구성에 대한 기능 설정 및 입출력을 제어하는 구성이다.
상기 SII(Slave Information Interface)(140)는 이더캣 컨트롤러(130)에 연결되고, XML(Extensible Markup Language)로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터(10)로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data)로 저장하며, 파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 저장 된 이더캣 설정데이터를 로딩(loading)한다.
상기와 같이 제1 접속단(112)을 호스트 컴퓨터(10)에 접속시키고, 제2 접속단(122)을 외부의 슬레이브 보드(30)에 연결함으로써 다양한 토폴로지를 제공하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이더캣 컨트롤러(130)는, 물리계층 관리부(210)와 FMMU(Fieldbus Memory Management Units)(220)와 동기화 관리자(Sync Manager)(230)와 AFL(Auto Forwarder Loopback)(240)과 PDI(Process Data Interface)(250)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 물리계층 관리부(210)는 제1 물리계층부(116)와 제2 물리계층부(126)를 관리(management)하기 위한 구성이다.
상기 FMMU(Fieldbus Memory Management Units)(220)는 물리적 주소를 논리적 주소로 맵핑(mapping)하기 위한 구성이다.
상기 동기화 관리자(Sync Manager)(230)는 호스트 컴퓨터(10)와 애플리케이션 레이어(20)와의 일관되고도 안정적인 데이터의 변경을 수행하기 위한 구성이다.
상기 AFL(Auto Forwarder Loopback)(240)은 호스트 컴퓨터(10)와 외부의 슬레이브 보드와 이더캣 인터페이싱을 위한 프레임의 처리를 수행한다.
상기 PDI(Process Data Interface)(250)는, 32비트 디지털데이터 입출력, SPI(Serial Peripheral Interface), 8~16비트 병렬 어드레스 등 다양한 프로세스 데이터를 인터페이싱한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 SII(140)는, EEPROM(310)과 ESC(EtherCAT Slave Controller)(320)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 EEPROM(310)은 이더캣 컨트롤러(130)에 연결되고, XML로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터(10)로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data)로 저장하고 있다.
상기 ESC(EtherCAT Slave Controller)(320)는 파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 상기 EEPROM(310)에 저장된 이더캣 설정데이터가 로딩(loading)된다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
도 1은, 본 발명에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 사용 예시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 의한 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은, 도 2에서의 이더캣 컨트롤러의 상세 블록 구성도이다.
도 4는, 도 2에서의 SII의 상세 블록 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 ; 본 발명에 의한 슬레이브 제어 시스템
112 ; 제1 접속단 114 ; 제1 마그네틱스
116 ; 제1 물리계층부 122 ; 제2 접속단
124 ; 제2 마그네틱스 126 ; 제2 물리계층부
130 ; 이더캣 컨트롤러 140 ; SII
210 ; 물리계층 관리부 220 ; FMMU
230 ; 동기화 관리자 240 ; AFL
250 ; PDI 310 ; EEPROM
320 ; ESC 10 ; 호스트 컴퓨터
20 ; 애플리케이션 레이어 30 ; 외부의 슬레이브 제어보드

Claims (3)

  1. 호스트 컴퓨터(10)와 애플리케이션 레이어(20)(application layer)의 고속 산업용 이더넷 통신을 위한 이더캣 통신용 슬레이브 제어시스템에 있어서:
    호스트 컴퓨터(10)와 연결하기 위한 제1 접속단(112);
    상기 제1 접속단(112)에 연결되고, 호스트 컴퓨터(10)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제1 마그네틱스(Magnetics)(114);
    상기 제1 마그네틱스(114)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제1 물리계층부(116);
    외부의 슬레이브 제어보드(30)와 연결하기 위한 제2 접속단(122);
    상기 제2 접속단(122)에 연결되고, 외부의 슬레이브 제어보드(30)와의 안정적인 제어명령 및 데이터 송수신을 위하여 EMI 필터링 기능을 수행하는 제2 마그네틱스(Magnetics)(124);
    상기 제2 마그네틱스(124)에 연결되고, 송수신되는 제어명령 및 데이터에 대한 전송속도 및 전송방식을 포함하는 물리적 영역의 데이터를 관리 제어하는 제2 물리계층부(126);
    상기 제1 물리계층부(116)와 제2 물리계층부(126)에 연결되고, 논리적 영역의 데이터 송수신을 관리하고, 전체 구성에 대한 기능 설정 및 입출력을 제어하는 이더캣 컨트롤러(EtherCAT Controller)(130); 및
    상기 이더캣 컨트롤러(130)에 연결되고, XML(Extensible Markup Language)로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터(10)로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data)로 저장하며, 파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 저장된 이더캣 설정데이터를 로딩(loading)하는 SII(Slave Information Interface)(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이더캣 컨트롤러(130)는,
    상기 제1 물리계층부(116)와 제2 물리계층부(126)를 관리(management)하기 위한 물리계층 관리부(210);
    물리적 주소를 논리적 주소로 맵핑(mapping)하기 위한 FMMU(Fieldbus Memory Management Units)(220);
    호스트 컴퓨터(10)와 애플리케이션 레이어(20)와의 일관되고도 안정적인 데이터의 변경을 수행하기 위한 동기화 관리자(Sync Manager)(230);
    호스트 컴퓨터(10)와 외부의 슬레이브 보드와 이더캣 인터페이싱을 위한 프레임의 처리를 수행하는 AFL(Auto Forwarder Loopback)(240); 및
    32비트 디지털데이터 입출력, SPI(Serial Peripheral Interface), 8~16비트 병렬 어드레스를 포함하는 프로세스 데이터를 인터페이싱하는 PDI(Process Data Interface)(250)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 SII(140)는,
    상기 이더캣 컨트롤러(130)에 연결되고, XML로 작성된 설정데이터(Configuration Data)를 호스트 컴퓨터(10)로부터 수신하여 이더캣 설정데이터(EtherCAT Configuration Data)로 저장하고 있는 EEPROM(310); 및
    파워 온(power on) 또는 리셋(reset) 시에 상기 EEPROM(310)에 저장된 이더캣 설정데이터가 로딩(loading)되는 ESC(EtherCAT Slave Controller)(320)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이더캣 통신 기반의 슬레이브 제어 시스템.
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