KR20100047982A - Networked control system and its control method - Google Patents

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박정일
이연정
서대화
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A network control service minimizing influence about a changed delay time changed according to a network status is provided to minimize the deterioration of control performance according to a delay time. CONSTITUTION: A first communications unit(110) receives sense data corresponding to the control variable. The first communications unit transmits the operation control data for the plant control. A control unit(150) establishes the maximum delay time by network. The controller receives sense data in the cycle of the maximum latency. The controller generates operation control data. A second communications unit outputs operation control data.

Description

네트워크 제어시스템 및 그의 제어방법{Networked control system and its control method}Networked control system and its control method

본 발명은 네트워크 제어시스템에 관한 것으로, 원격지에 위치한 플랜트를 유선 또는 무선 네트워크를 통해 제어하는 네트워크 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a network control system, and more particularly to a network control system for controlling a plant located at a remote location through a wired or wireless network.

네트워크 제어시스템은, 플랜트를 네트워크를 통하여 제어하는 네트워크 제어시스템에 대한 것으로, 플랜트 등의 제어 대상을 원격으로 제어하기 위해 개발되었다. 이러한 종래의 네트워크 제어시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 슬레이브 장치(20)와 이를 네트워크(N10)를 통해 제어하는 마스터 제어장치(10)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 제어장치(10) 및 슬레이브 장치(20)의 내부에는 네트워크(N10)를 구성하는 통신모듈(11, 21)들이 구비되어 있다. 슬레이브 장치(20)는 마스터 제어장치로부터 수신된 구동신호에 의하여 구동대상부(23)를 구동시키는 구동부(22)와 구동대상부(23)의 상태를 감지하여 네트워크를 통해 마스터 제어장치(10)로 전달하는 감지부(24)를 구비하고 있다.The network control system is for a network control system for controlling a plant through a network, and was developed to remotely control a control target such as a plant. As shown in FIG. 1, the conventional network control system includes a slave device 20 and a master control device 10 for controlling the same through the network N10. As shown in FIG. 1, communication modules 11 and 21 constituting the network N10 are provided in the master control device 10 and the slave device 20. The slave device 20 detects the state of the drive unit 22 and the drive target unit 23 for driving the drive target unit 23 according to the drive signal received from the master controller, and controls the master controller 10 through the network. It is provided with a sensing unit 24 for transmitting to.

이러한 네트워크 제어시스템은, 제어루프 내부에 불가피하게 네트워크에 의한 시간지연 요소가 존재하게 되며 이러한 시간지연은 제어 성능 및 안정성을 저해 하는 원인이 되었다. 그래서 종래 네트워크 제어시스템은 이러한 시간지연에 의한 제어 성능의 저하를 최소화하기 위해 예측제어기를 도입하였다. 그러나, 이러한, 예측제어기를 도입한 네트워크 제어시스템도, 네트워크 상황에 따라 지연시간 자체가 변동되는 경우, 제어성능의 저하가 불가피하였다. In such a network control system, there is an inevitable time delay factor due to the network inside the control loop, and this time delay causes a decrease in control performance and stability. Therefore, the conventional network control system introduces a predictive controller to minimize the deterioration of control performance due to such time delay. However, even in such a network control system in which a predictive controller is introduced, when the delay time itself varies depending on the network conditions, the deterioration of control performance is inevitable.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 네트워크 상황에 따라 변동되는 지연시간에 영향을 최소화할 수 있는 네트워크 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention for solving the above-mentioned problems is to provide a network control system that can minimize the influence on the delay time that changes according to the network conditions.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 제1 특징은, 네트워크를 이용하여 플랜트를 제어하는 네트워크 제어시스템에 관한 것으로, 상기 네트워크 제어시스템은, 상기 네트워크를 통해, 상기 플랜트의 상태 중 제어변수에 대응하는 감지데이터를 수신하고, 상기 플랜트를 제어하는 구동제어데이터를 송신하는 제1 통신부와, 상기 감지데이터를 순차적으로 저장하는 제1 버퍼부와, 상기 네트워크에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하고 상기 제1 버퍼부에 저장된 감지데이터를 상기 최대 지연시간의 주기로 입력받아 상기 구동제어데이터를 생성하고 상기 제1 통신부에 의해 상기 구동제어데이터를 상기 네트워크를 통해 송신하는 제어부를 포함하는 마스터 제어장치; 및 상기 플랜트를 포함하며, 상기 네트워크를 통해 상기 구동제어데이터를 수신하고 상기 수신된 구동제어데이터를 순차적으로 저장하 며 상기 저장된 구동제어데이터를 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 제2 통신부를 포함하는 슬레이브 장치; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.A first aspect of the present invention for achieving the above technical problem relates to a network control system for controlling a plant using a network, wherein the network control system, through the network, the control variable of the state of the plant A first communication unit for receiving the sensed data corresponding to and transmitting the drive control data for controlling the plant, a first buffer unit for sequentially storing the sensed data, and a maximum delay time generated by the network And a control unit which receives the sensed data stored in the first buffer unit at a period of the maximum delay time, generates the drive control data, and transmits the drive control data through the network by the first communication unit. ; And a second communication unit configured to control the plant by receiving the drive control data through the network, sequentially storing the received drive control data, and outputting the stored drive control data to the plant. A slave device comprising; Characterized in having a.

여기서, 상기 마스터 제어장치의 제1 통신부는, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 설정된 최대 지연시간에 대한 데이터를 상기 네트워크를 통해 송신하고; 상기 슬레이브 장치는 상기 수신된 구동제어데이터를 순차적으로 저장하는 제2 버퍼부를 포함하고, 상기 제2 통신부는 상기 제2 버퍼부에 저장된 구동제어데이터를 상기 수신된 최대 지연시간의 주기로 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 제어모듈을 구비할 수 있다. Here, the first communication unit of the master control device, by the control of the control unit transmits the data for the set maximum delay time through the network; The slave device includes a second buffer unit for sequentially storing the received drive control data, and the second communication unit outputs the drive control data stored in the second buffer unit to the plant at a period of the received maximum delay time. It may be provided with a control module for controlling the plant.

또한, 상기 마스터 제어장치의 제어부는, 상기 최대 지연시간의 설정을, 상기 제1 통신부 및 제2 통신부가 서로 상기 네트워크를 초기화하는 동안 송수신되는 통신 패킷에 포함된 시간정보를 이용하여 수행한다.The control unit of the master controller performs the setting of the maximum delay time using time information included in a communication packet transmitted and received while the first communication unit and the second communication unit initialize each other.

그리고, 상기 마스터 제어장치의 제어부는, PID 제어기법이나 기타 제어기법을 이용하여 상기 구동제어데이터를 생성한다. 또한, 상기 마스터 제어장치의 제어부는, 상기 최대 지연시간이 적용된 예측제어기법을 이용하여 상기 구동제어데이터를 생성할 수 있다.The control unit of the master control device generates the drive control data by using a PID control method or other control method. The controller of the master controller may generate the drive control data using a predictive control technique to which the maximum delay time is applied.

여기서, 상기 슬레이브 장치의 플랜트는, 상기 구동제어데이터에 의해 구동되는 구동대상부와, 상기 제2 버퍼부에 저장된 구동제어데이터를 입력받아 상기 구동대상부을 구동시키는 구동신호를 생성하여 상기 구동대상부를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부에 의해 구동되는 구동대상부의 상태 중 제어변수에 해당하는 신호를 감지하고 감지된 신호를 이용하여 감지데이터를 생성하여 상기 제2 통신부로 출 력하는 감지부를 구비하고, 상기 슬레이브장치의 제2 통신부는, 상기 감지부에 의해 입력된 감지데이터를 상기 네트워크를 통해 송신한다. Here, the plant of the slave device generates a drive signal driven by the drive control data and the drive control data stored in the second buffer part to generate a drive signal to drive the drive target part. And a sensing unit configured to sense a signal corresponding to a control variable among the states of the driving target unit driven by the driving unit, generate sensing data using the sensed signal, and output the sensing data to the second communication unit. The second communication unit of the slave device transmits the sensing data input by the detection unit through the network.

본 발명에 따른 제1 특징에 있어서, 상기 슬레이브 장치의 제2 통신부 및 제2 버퍼부는 통합된 형태로 마련될 수 있으며, 상기 플랜트와 전기적 및 기계적으로 분리 및 연결이 가능한 인터페이스부를 더 구비할 수 있다. In the first aspect of the present invention, the second communication unit and the second buffer unit of the slave device may be provided in an integrated form, and may further include an interface unit that is electrically and mechanically separated and connected to the plant. .

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 제2 특징은, 제1 버퍼부를 갖는 마스터 제어장치가, 제2 버퍼부 및 플랜트를 갖는 슬레이브 장치와 네트워크를 형성하고, 상기 네트워크를 통해 상기 슬레이브 장치의 플랜트를 제어하는 네트워크 제어시스템의 제어방법에 관한 것으로, 상기 마스터 제어장치는, (a) 상기 네트워크에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하는 단계; (b) 상기 플랜트의 상태 중 제어변수에 해당하는 감지데이터를 상기 네트워크를 통해 수신하여 순차적으로 저장하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계에서 저장된 감지데이터를 상기 (a)단계에서 설정된 최대 지연시간 주기로 입력받아 상기 플랜트를 제어하는 구동제어데이터를 생성하는 단계;를 수행하고, 상기 슬레이브 장치는, (d) 상기 (a)단계에서 설정된 최대 지연시간 및 상기 (c)단계에서 생성된 구동제어데이터를 상기 네트워크를 통해 수신하여 순차적으로 저장하는 단계; 및 (e) 상기 (d)단계에서 저장된 구동제어데이터를 상기 최대 지연시간 주기로 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다. According to a second aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a master control apparatus having a first buffer unit forms a network with a slave device having a second buffer unit and a plant, and through the network, the slave device. A control method of a network control system for controlling a plant of a control system comprising: (a) setting a maximum delay time generated by the network; (b) receiving sensing data corresponding to a control variable in the state of the plant through the network and sequentially storing the sensed data; And (c) generating the drive control data for controlling the plant by receiving the sensed data stored in the step (b) at the maximum delay time period set in the step (a). d) receiving the maximum delay time set in step (a) and the driving control data generated in step (c) through the network and sequentially storing them; And (e) controlling the plant by outputting the drive control data stored in the step (d) to the plant at the maximum delay time period.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크 제어시스템은 네트워크에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하고, 설정된 최대 지연시간 주기로 제1 및 제2 버퍼부의 출력을 조정함으로써, 네트워크에 의해 발생되는 지연시간의 변동에 따른 제어성능의 저하를 최소화 할 수 있다. 또한, 지연시간의 변동을 고정시키는 것이 가능함으로 예측기를 적용하는 제어시스템의 경우 특히 제어성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the network control system according to the present invention sets the maximum delay time generated by the network, and adjusts the output of the first and second buffer units at the set maximum delay time period, thereby reducing the delay time generated by the network. Deterioration of control performance due to fluctuation can be minimized. In addition, since it is possible to fix the variation of the delay time, in the case of a control system employing a predictor, the control performance can be improved.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 제어시스템에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서에서는 설명의 편의상, 데이터의 의미는 통신기술의 엔코딩/디코딩, 변조/복조 등 통신의 일반적 공지기술에 의한 데이터의 포맷의 변경에 대해서는 구분하지 않고 사용한다.Hereinafter, a network control system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification, for convenience of description, the meaning of data is used regardless of the format change of data by general known technology of communication such as encoding / decoding, modulation / demodulation of communication technology.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어시스템의 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 네트워크 제어시스템(1)은 마스터 제어장치(100)가 네트워크(N100)를 통해 슬레이브 장치(200)내의 플랜트(210)를 제어한다.본 실시예에서 네트워크(N100)는 RF(Radio Frequency)와 같은 무선매체에 의하여 형성될 수 있다. 이 경우, 무선 전송매체의 자체적 특성이나 외부 환경의 영향으로 네트워크(N100)에 의한 지연시간이 불규칙적으로 변동된다.2 is a block diagram of a network control system according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2, in the network control system 1 according to the present embodiment, the master control apparatus 100 controls the plant 210 in the slave apparatus 200 via the network N100. In the network (N100) may be formed by a wireless medium such as RF (Radio Frequency). In this case, the delay time caused by the network N100 is changed irregularly due to the characteristics of the wireless transmission medium or the influence of the external environment.

먼저, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 네트워크 제어시스템(1)에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 네트워크 제어시스템(1)은, 크게 마스터 제어장치(100)와 슬레이브 장치(200)로 구분된다. First, the network control system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The network control system 1 according to the present embodiment is largely divided into a master control device 100 and a slave device 200.

본 실시예에 따른 마스터 제어장치(100)는, 시스템의 초기화 시 네트워 크(N100)의 최대 지연시간을 설정하고, 플랜트(210)의 상태 중 제어변수에 해당하는 감지데이터를 네트워크(N100)를 통해 수신받고, 수신된 감지데이터를 이용하여 슬레이브 장치(200)를 제어하는 구동제어데이터를 생성하며, 생성된 구동제어데이터를 네트워크(N100)를 통해 슬레이브 장치(200)로 송신한다.The master control apparatus 100 according to the present exemplary embodiment sets the maximum delay time of the network N100 when the system is initialized, and detects data corresponding to the control variable among the states of the plant 210 to the network N100. Received through the control unit, and generates drive control data for controlling the slave device 200 by using the received sensed data, and transmits the generated drive control data to the slave device 200 through the network (N100).

본 실시예에 따른 마스터 제어장치(100)는, 네트워크(N100)를 구성하는 제1 통신부(110), 제1 통신부(110)로부터 수신된 데이터를 저장하는 제1 버퍼부(130) 및 제어부(150)를 구비한다. 여기서, 네트워크(N100)는 무선의 전송매체를 통해 형성될 수 있다.The master control apparatus 100 according to the present embodiment includes a first communication unit 110 constituting the network N100, a first buffer unit 130 and a control unit for storing data received from the first communication unit 110. 150). Here, the network N100 may be formed through a wireless transmission medium.

제1 통신부(110)는 네트워크(N100)를 통해 전송된 감지데이터를 수신한다. 감지데이터는 슬레이브 장치(200)의 플랜트(210)의 상태 중 제어변수에 대응하는 신호를 감지부(216)를 통해 감지하여 생성한 데이터이다. 네트워크(N100)를 통해 전송되는 감지데이터는 본 실시예에서 사용하는 네트워크의 규약에 의해 적절한 통신신호로 변환된 형태로 이동한다.The first communication unit 110 receives the sensing data transmitted through the network N100. The sensing data is data generated by sensing a signal corresponding to a control variable among the states of the plant 210 of the slave device 200 through the sensing unit 216. Sensing data transmitted through the network (N100) is moved to a form converted into a suitable communication signal by the protocol of the network used in this embodiment.

여기서, 제1 통신부(110)는 마스터 제어장치(100) 내에 설치되어 있으나, 마스터 제어장치(100)의 외부에 독립된 입출력 기기의 형태로 마련될 수 있다. 외부 입출력 기기로서 마련되는 경우, 마스터 제어장치(100)와 서로 연결하기 위한 인터페이스가 추가로 요구된다.Here, the first communication unit 110 is installed in the master control device 100, but may be provided in the form of an independent input / output device outside the master control device 100. When provided as an external input / output device, an interface for connecting to the master control device 100 and each other is further required.

제1 버퍼부(130)는 메모리 소자로서 제1 통신부(110)에 의해 수신된 감지데이터를 순차적으로 저장하고 저장된 감지데이터를 제어부(150)로 출력하는 역할을 수행한다. 제1 버퍼부(130)는 제어부(150)의 제어에 의해 저장 및 출력 동작을 수 행한다.The first buffer unit 130 serves as a memory device to sequentially store the sensing data received by the first communication unit 110 and output the stored sensing data to the controller 150. The first buffer unit 130 performs storage and output operations under the control of the controller 150.

제2 버퍼부(230)는 메모리 소자로서 제2 통신부(220)에 의해 수신된 구동제어데이터를 순차적으로 저장하고 저장된 구동제어데이터를 슬레이브 장치(200)로 출력하는 역할을 수행한다. 제2 버퍼부(230)는 제어부(150)의 제어에 의해 저장 및 출력 동작을 수행한다.The second buffer unit 230 sequentially stores driving control data received by the second communication unit 220 as a memory device and outputs the stored driving control data to the slave device 200. The second buffer unit 230 performs storage and output operations under the control of the controller 150.

제어부(150)는 마스터 제어장치(100)의 전반적인 동작을 제어하며, 도 3에 도시된 바와 같이, 최대 지연시간 설정모듈(152), 네트워크 제어모듈(154), 구동 제어모듈(156)로 구분될 수 있다. 이것은 기능상 구분한 것으로, 본 실시예에 따른 제어부(150)가 위에서 구분된 기능모듈들에 따라 여러 개로 반드시 구분되어 마련되는 것은 아니다.The controller 150 controls the overall operation of the master controller 100, and is divided into a maximum delay time setting module 152, a network control module 154, and a driving control module 156 as shown in FIG. 3. Can be. This is a functional division, and the control unit 150 according to the present embodiment is not necessarily divided into several according to the above-described functional modules.

최대 지연시간 설정모듈(152)은, 본 실시예에 따른 네트워크 제어시스템(1)의 초기상태에서 동작하는 모듈로서, 네트워크(N100)에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정한다. 즉, 최대 지연시간 설정모듈(152)은 네트워크(N100)의 초기화 시간동안 수행되며, 복수 회에 걸쳐 네트워크(N100)에 의한 지연시간을 측정하여, 이 측정된 지연시간 중 가장 큰 값을 가진 지연시간을 최대 지연시간으로 설정한다. 여기서, 지연시간의 측정은 네트워크(N100)를 통해 전송되는 통신 패킷의 시간정보를 이용하여 가능하다. 즉 지연시간은 왕복 지연시간을 측정해서 이를 1/2 함으로써 구할 수 있고, 만약, 제1 통신부(110)와 제2 통신부(220)의 통신이 공통된 클럭으로 동기되어 수행되는 경우 한쪽 방향으로만의 측정으로도 지연시간을 구할 수 있다. The maximum delay time setting module 152 is a module operating in the initial state of the network control system 1 according to the present embodiment and sets the maximum delay time generated by the network N100. That is, the maximum delay time setting module 152 is performed during the initialization time of the network N100, measures the delay time by the network N100 a plurality of times, and has a delay having the largest value among the measured delay times. Set the time to the maximum delay time. In this case, the delay time may be measured using time information of a communication packet transmitted through the network N100. That is, the delay time can be obtained by measuring the round trip delay time by 1/2 of the delay time. You can also find the delay time.

네트워크 제어모듈(154)은, 제1 통신부(110)를 제어하여 제2 통신부(220)와 네트워크(N100)을 형성한다. 감지데이터가 제2 통신부(220)에 의해 네트워크(N100)를 통해 송신된 경우, 제1 통신부(110)에 의해 네트워크(N100)를 통해 감지데이터를 수신하여 제1 버퍼부(130)로 출력시킨다. 또한, 네트워크 제어모듈(154)은 마스터 제어장치(100)의 제어부(150)로부터 출력된 구동제어데이터를 제1 통신부(110)에 의해 네트워크(N100)로 송신한다.The network control module 154 controls the first communication unit 110 to form a network N100 with the second communication unit 220. When the sensing data is transmitted through the network N100 by the second communication unit 220, the sensing data is received by the first communication unit 110 through the network N100 and output to the first buffer unit 130. . In addition, the network control module 154 transmits the drive control data output from the control unit 150 of the master control device 100 to the network N100 by the first communication unit 110.

구동 제어모듈(156)은, 제1 통신부(110)를 통해 입력된 감지데이터를 제1 버퍼부(130)에 순차적으로 저장하고, 제1 버퍼부(130)에 저장된 감지데이터를 전술한 최대 지연시간 설정모듈(152)에 의해 설정된 최대 지연시간 주기로 입력받고, 입력된 감지데이터를 기초로 플랜트(210)를 구동하는 구동제어데이터를 생성하며, 생성된 구동제어데이터를 제1 통신부(110)로 출력한다. 여기서, 구동 제어모듈(156)은 플랜트(210)를 제어하기 위한 구동제어데이터를 생성하기 위해 PID 제어기법이나 기타 제어기법을 사용할 수 있다. 이와 더불어, 일정 값으로 고정된 최대 지연시간을 고려한 예측기를 포함함으로써 플랜트(210)에 대한 제어성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, 네트워크(N100)가 무선의 전송매체로 구축된 네트워크 제어시스템의 경우, 변동되는 지연시간 대신 고정된 최대 지연시간을 이용한 예측기의 설계를 가능하게 함으로써 예측기의 제어성능이 개선된다.The driving control module 156 sequentially stores the sensing data input through the first communication unit 110 in the first buffer unit 130, and stores the sensed data stored in the first buffer unit 130 as described above. Received by the maximum delay time period set by the time setting module 152, generates the drive control data for driving the plant 210 based on the sensed data input, the generated drive control data to the first communication unit 110 Output Here, the drive control module 156 may use a PID controller method or other controller method to generate drive control data for controlling the plant 210. In addition, the control performance of the plant 210 may be further improved by including a predictor in consideration of a maximum delay time fixed to a predetermined value. In particular, in the case of a network control system in which the network N100 is constructed as a wireless transmission medium, the control performance of the predictor is improved by enabling the design of the predictor using a fixed maximum delay time instead of a variable delay time.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 제어장치(100)는, 후술하는 슬레이브 장치(200)와 결합된 시스템의 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 마스터 제어장치(100)는, 후술하는 슬레이브 장치(200)의 제 2 통신부(220)와 제2 버퍼부(230) 추가로 포함하여 별개의 독립적인 장치로서 단독으로 사용될 수 있다.As described above, the master control device 100 according to an embodiment of the present invention may be provided in the form of a system combined with the slave device 200 to be described later. However, the master control apparatus 100 according to the present embodiment may further include a second communication unit 220 and a second buffer unit 230 of the slave device 200 to be described later, and may be used alone as separate and independent devices. Can be.

이것은, 본 실시예에 따른 마스터 제어장치(100)가 제어되는 플랜트(210)의 종류에 따라 변경이 가능함을 의미한다. 즉, 마스터 제어장치(100)의 제어부(150)는 제어되는 플랜트(210)의 종류에 따라, 변경된 구동제어데이터를 생성할 수 있다. 컴퓨터 프로세싱 성능의 증가로 컴퓨터를 이용한 실시간 제어시스템의 구현이 용이해지고 있는 가운데 이러한 모듈화 경향은 확대되고 있다.This means that the master control device 100 according to the present embodiment can be changed according to the type of the plant 210 to be controlled. That is, the controller 150 of the master control device 100 may generate the changed drive control data according to the type of the plant 210 to be controlled. Increasing computer processing power makes it easier to implement a real-time control system using a computer.

다음, 도 2를 참조하여 슬레이브 장치(200)에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 슬레이브 장치(200)는 제어의 대상인 플랜트(210), 네트워크(N100)를 통해 구동제어데이터를 수신하여 플랜트(210)로 출력하는 제2 통신부(220), 제2 통신부(220)로부터 출력된 구동데이터를 저장하는 제2 버퍼부(230)를 구비한다.Next, the slave device 200 will be described with reference to FIG. 2. The slave device 200 according to the present exemplary embodiment receives the driving control data through the plant 210, the network N100, and outputs the driving control data to the plant 210, and the second communication unit 220. The second buffer unit 230 stores driving data output from

플랜트(210)는 전술한 마스터 제어장치(100)로부터 생성된 구동제어데이터에 의해 구동되는 구동대상부(212), 구동대상부(212)에 구동신호를 인가하는 구동부(214), 구동부(214)에 의해 구동되는 구동대상부(212)의 상태 중 제어변수에 대응하는 신호를 감지하는 감지부(216)로 이루어 진다. The plant 210 includes a drive target unit 212 driven by the drive control data generated from the master controller 100 described above, a drive unit 214 for applying a drive signal to the drive target unit 212, and a drive unit 214. It consists of a detection unit 216 for detecting a signal corresponding to the control variable of the state of the drive target unit 212 is driven by.

여기서, 구동대상부(212)은 DC모터와 같은 간단한 구동장치로부터 복잡한 로봇에 이르기까지 다양하에 마련될 수 있다. 구동부(214)는 제2 통신부(220)를 통해 입력되는 구동제어데이터에 대응하여 구동대상부(212)을 구동시키는 구동신호를 생성한다. 예를 들어 구동대상부(212)이 DC모터인 경우, 구동부(214)는 입력된 구동제어데이터에 대응하여 구동전류를 생성하고 생성된 구동전류를 구동대상부(212)으 로 인가한다.Here, the driving target unit 212 may be provided in a variety of ranging from a simple driving device such as a DC motor to a complex robot. The driving unit 214 generates a driving signal for driving the driving target unit 212 in response to the driving control data input through the second communication unit 220. For example, when the driving target unit 212 is a DC motor, the driving unit 214 generates a driving current corresponding to the input drive control data and applies the generated driving current to the driving target unit 212.

감지부(216)는 구동대상부(121)의 구동 상태로부터 제어변수에 해당하는 신호를 감지하여 대응하는 감지데이터를 생성하고, 생성된 감지데이터를 제2 통신부(220)로 출력한다. 이러한 감지부(216)는 제어변수의 종류에 따라 다양하게 마련될 수 있다. 즉, 제어변수가 속도값이라면 속도감지센서, 제어변수가 위치값이라면 위치감지센서로 마련된다.The sensing unit 216 detects a signal corresponding to a control variable from the driving state of the driving target unit 121, generates corresponding sensing data, and outputs the generated sensing data to the second communication unit 220. The sensing unit 216 may be variously provided according to the type of control variable. That is, if the control variable is a speed value, the speed sensor is provided, and if the control variable is a position value, the position sensor is provided.

제2 통신부(220)는 네트워크(N100)에 의해 수신된 구동제어데이터를 네트워크(N100)의 통신규약에 의한 데이터 포맷으로 변환하여 제2 버퍼부(230)로 출력한다. 여기서, 제2 통신부(220)는 슬레이브 장치(200)의 일부로 포함되어 있으나, 슬레이브 장치(200)의 외부에 독립된 입출력 기기의 형태로 마련될 수 있다. 이 경우, 슬레이브 장치(200)와 서로 연결하기 위한 인터페이스부가 추가로 요구된다. 그리고, 제2 통신부(220)는 전술한 마스터 제어장치(100)의 제1 통신부(110)와 동일 규격으로 하나의 조로서 마련될 수 있다.The second communication unit 220 converts the driving control data received by the network N100 into a data format according to the communication protocol of the network N100 and outputs the data to the second buffer unit 230. Here, although the second communication unit 220 is included as a part of the slave device 200, it may be provided in the form of an independent input / output device outside the slave device 200. In this case, an interface unit for additionally connecting with the slave device 200 is required. In addition, the second communication unit 220 may be provided as a pair in the same standard as the first communication unit 110 of the above-described master control device 100.

제2 버퍼부(230)는 제2 통신부(220)를 통해 입력된 구동제어데이터를 순차적으로 저장한다. 그리고, 제2 버퍼부(230)에 저장된 구동제어데이터를 제2 통신부(220)에 의해 수신된 최대 지연시간의 주기로 플랜트(210)로 출력한다.The second buffer unit 230 sequentially stores the driving control data input through the second communication unit 220. Then, the driving control data stored in the second buffer unit 230 is output to the plant 210 at a period of the maximum delay time received by the second communication unit 220.

이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어시스템의 동작을 설명한다. 도 4는 본 실시예에 따른 네트워크 제어시스템의 흐름도이다.Hereinafter, the operation of the network control system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a flowchart of a network control system according to the present embodiment.

먼저, 마스터 제어장치(100)의 제어부(150)는, 네트워크(N100)의 초기화 상 태 동안, 네트워크(N100)에 의한 최대 지연시간을 설정한다(S410). 구체적으로 제1 통신부(110)로부터 네트워크(N100)를 통해 제2 통신부(220)로 송신된 신호에 대한 응답신호가 수신된 경우, 송신시에 통신 패킷 내 기록된 시간정보와 수신시에 패킷 내 기록된 시간정보를 기초로 하여, 네트워크(N100)에 의한 통신 지연시간을 측정한다. 제어부(150)는 이와 같은 측정을 복수 회 측정하고, 이 측정된 지연시간 중 최대 지연시간을 설정한다.First, the controller 150 of the master control apparatus 100 sets the maximum delay time by the network N100 during the initialization state of the network N100 (S410). Specifically, when a response signal for a signal transmitted from the first communication unit 110 to the second communication unit 220 through the network N100 is received, the time information recorded in the communication packet at the time of transmission and in the packet at the time of reception Based on the recorded time information, the communication delay time by the network N100 is measured. The controller 150 measures such a measurement a plurality of times, and sets the maximum delay time of the measured delay times.

다음, 제어부(150)는, 네트워크(N100)를 통해 감지데이터를 수신하도록 제1 통신부(110)를 제어하고, 수신된 감지데이터를 제1 버퍼부(130)로 순차적으로 저장시키며, 제1 버퍼부(130)에 저장된 감지데이터를 설정된 최대 지연시간 주기로 입력받는다(S420).Next, the controller 150 controls the first communication unit 110 to receive the sensing data through the network N100, sequentially stores the received sensing data in the first buffer unit 130, and receives the first buffer. The sensing data stored in the unit 130 is input at a set maximum delay time period (S420).

다음, 제어부(150)는, 제1 버퍼부(130)로부터 입력된 감지데이터를 기초로 플랜트(210)를 제어하는 구동제어데이터를 생성하고, 생성된 구동제어데이터 및 S410 단계에서 설정된 최대 지연시간을 제1 통신부(110)에 의해 네트워크(N100)를 통해 송신한다(S430).Next, the controller 150 generates drive control data for controlling the plant 210 based on the sensed data input from the first buffer unit 130, and generates the generated drive control data and the maximum delay time set in step S410. Is transmitted by the first communication unit 110 via the network N100 (S430).

다음, 슬레이브 장치(200)의 제2 통신부(220)는 네트워크(N100)를 통해 구동제어데이터 및 최대 지연시간을 수신하고, 수신된 구동제어데이터를 제2 버퍼부(230)에 순차적으로 저장하며, 제2 버퍼부(230)에 저장된 구동제어데이터를 수신된 최대 지연시간 주기로 플랜트(210)의 구동부(214)로 출력한다(S440).Next, the second communication unit 220 of the slave device 200 receives the drive control data and the maximum delay time through the network N100, and sequentially stores the received drive control data in the second buffer unit 230. In operation S440, the driving control data stored in the second buffer unit 230 is output to the driving unit 214 of the plant 210 at the maximum delay time period received.

다음, 슬레이브 장치(200)의 구동부(214)는 입력된 구동제어데이터에 대응하여 구동대상부(212)을 구동시키는 구동신호를 생성하여 구동대상부(212)으로 출력 하여 구동대상부(212)을 구동시키고, 플랜트(210)의 감지부(216)는 입력된 구동신호에 의해 구동되는 구동대상부(212)의 상태 중 제어변수에 해당하는 신호를 감지하여 이에 대응하는 감지데이터를 생성하여 제2 통신부(220)로 출력한다. 제2 통신부(220)는 입력된 감지데이터를 네트워크(N100)를 통해 전송한다(S450).Next, the drive unit 214 of the slave device 200 generates a drive signal for driving the drive target unit 212 in response to the input drive control data, and outputs the drive signal to the drive target unit 212 to drive the target unit 212. The sensing unit 216 of the plant 210 detects a signal corresponding to a control variable among the states of the driving target unit 212 driven by the input driving signal, and generates sensing data corresponding thereto. 2 outputs to the communication unit 220. The second communication unit 220 transmits the input sensing data through the network N100 (S450).

마지막으로, 제어부(150)는 본 제어절차의 종료 여부를 판단한다(S460), 판단결과 종료되지 않은 경우, S420 단계로 돌아간다. 따라서 본 제어절차는 사용자에 의해 종료되기까지 반복 수행된다. Finally, the controller 150 determines whether the present control procedure ends (S460). If the determination result is not finished, the controller 150 returns to step S420. Therefore, this control procedure is repeated until terminated by the user.

이상 설명한 본 발명에 따른 네트워크 제어시스템에 대한 실시예들 외에도 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 실시예가 가능할 것이다. 변형된 실시예에 따른 네트워크 제어시스템으로서, 전술한 실시예들의 슬레이브 장치(200)로부터 플랜트(210)를 제외한 제2 통신부(220) 및 제2 버퍼부(230)를 마스터 제어장치(100)에 통합시킨 형태를 예상할 수 있다. In addition to the embodiments of the network control system according to the present invention described above, various modifications will be possible without departing from the spirit of the present invention. In the network control system according to the modified embodiment, the second communication unit 220 and the second buffer unit 230 excluding the plant 210 from the slave device 200 of the above-described embodiments to the master control device 100. You can expect an integrated form.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예들에 따른 네트워크 제어시스템(1)은, 네트워크(N100)에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하고, 설정된 최대 지연시간을 주기로 제1 및 제2 버퍼부(130, 230)의 출력 시점을 조정함으로써, 네트워크(N100)에 의해 발생되는 지연시간의 변동에 따른 제어성능의 저하를 최소화 할 수 있다. As described above, the network control system 1 according to the exemplary embodiments of the present invention sets the maximum delay time generated by the network N100 and first and second buffer units 130 at a set maximum delay time. By adjusting the output time point of 230, it is possible to minimize the deterioration of the control performance due to the variation of the delay time generated by the network N100.

본 발명에 따른 네트워크 제어시스템은, 네트워크를 이용하여 다양한 플랜트를 제어하는 시스템으로서, 공장자동화, 홈오토메이션, 유비쿼터스 분야 등 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.The network control system according to the present invention is a system for controlling various plants using a network, and can be usefully used in various fields such as factory automation, home automation, and ubiquitous.

도 1은, 종래의 네트워크 제어시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a conventional network control system.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어시스템의 블록도이다.2 is a block diagram of a network control system according to an embodiment of the present invention.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 블록도이다.3 is a block diagram of a control unit according to an embodiment of the present invention.

도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어시스템의 제어 절차도이다.4 is a control procedure diagram of a network control system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 네트워크 제어시스템 100 : 마스터 제어장치1: network control system 100: master controller

110 : 제1 통신부 130 : 제1 버퍼부110: first communication unit 130: first buffer unit

150 : 제어부 200 : 슬레이브 장치150: control unit 200: slave device

210 : 플랜트 212 : 구동대상부210: plant 212: drive target

214 : 구동부 216 : 감지부214: drive unit 216: detection unit

N100 : 네트워크N100: Network

Claims (7)

네트워크를 이용하여 플랜트를 제어하는 네트워크 제어시스템에 있어서,In the network control system for controlling a plant using a network, 상기 네트워크를 통해, 상기 플랜트의 상태 중 제어변수에 대응하는 감지데이터를 수신하고, 상기 플랜트를 제어하는 구동제어데이터를 송신하는 제1 통신부와, 상기 감지데이터를 순차적으로 저장하는 제1 버퍼부와, 상기 네트워크에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하고 상기 제1 버퍼부에 저장된 감지데이터를 상기 최대 지연시간의 주기로 입력받아 상기 구동제어데이터를 생성하고 상기 제1 통신부에 의해 상기 구동제어데이터를 상기 네트워크를 통해 송신하는 제어부를 포함하는 마스터 제어장치; 및A first communication unit for receiving sensing data corresponding to a control variable of the state of the plant and transmitting driving control data for controlling the plant through the network, a first buffer unit for sequentially storing the sensing data; Set the maximum delay time generated by the network, receive the sensed data stored in the first buffer unit in the period of the maximum delay time, generate the drive control data, and generate the drive control data by the first communication unit; A master control device including a control unit transmitting through a network; And 상기 플랜트를 포함하며, 상기 네트워크를 통해 상기 구동제어데이터를 수신하고 상기 수신된 구동제어데이터를 순차적으로 저장하며 상기 저장된 구동제어데이터를 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 제2 통신부를 포함하는 슬레이브 장치;And a second communication unit for receiving the drive control data through the network, sequentially storing the received drive control data, and outputting the stored drive control data to the plant to control the plant. Slave device; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.Network control system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스터 제어장치의 제1 통신부는, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 설정된 최대 지연시간에 대한 데이터를 상기 네트워크를 통해 송신하고,The first communication unit of the master control device, by the control of the control unit transmits the data for the set maximum delay time through the network, 상기 슬레이브 장치는, 상기 수신된 구동제어데이터를 순차적으로 저장하는 제2 버퍼부를 더 구비하고, The slave device further includes a second buffer unit which sequentially stores the received driving control data, 상기 슬레이브 장치의 상기 제2 통신부는, 상기 제2 버퍼부에 저장된 구동제어데이터를 상기 수신된 최대 지연시간의 주기로 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 제어모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.The second communication unit of the slave device includes a control module for controlling the plant by outputting the drive control data stored in the second buffer unit to the plant at a period of the maximum delay time received. system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마스터 제어장치의 제어부는, 상기 최대 지연시간의 설정을, 상기 제1 통신부 및 제2 통신부가 서로 상기 네트워크를 초기화하는 동안 송수신되는 통신 패킷에 포함된 시간정보를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.The control unit of the master control device, the setting of the maximum delay time, characterized in that using the time information contained in the communication packet transmitted and received while the first communication unit and the second communication unit initializes the network with each other, characterized in that Network control system. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 마스터 제어장치의 제어부는, PID 제어기법을 이용하거나, 상기 최대 지연시간이 적용된 예측제어기법을 이용하여 상기 구동제어데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.The control unit of the master control device, characterized in that for generating the drive control data using the PID control method or the predictive control method to which the maximum delay time is applied. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬레이브 장치의 플랜트는, 상기 구동제어데이터에 의해 구동되는 구동대상부와, 상기 제2 버퍼부에 저장된 구동제어데이터를 입력받아 상기 구동대상부를 구동시키는 구동신호를 생성하여 상기 구동대상부를 구동시키는 구동부와, 상기 구동부에 의해 구동되는 구동대상부의 상태 중 제어변수에 해당하는 신호를 감지하고 감지된 신호를 이용하여 감지데이터를 생성하여 상기 제2 통신부로 출력하는 감지부를 구비하고, The plant of the slave device receives the drive target part driven by the drive control data and the drive control data stored in the second buffer part to generate a drive signal for driving the drive target part to drive the drive target part. A sensing unit which senses a signal corresponding to a control variable among states of a driving target unit driven by the driving unit, generates sensing data using the sensed signal, and outputs the sensing data to the second communication unit; 상기 슬레이브 장치의 제2 통신부는, 상기 감지부에 의해 입력된 감지데이터를 상기 네트워크를 통해 송신하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.And a second communication unit of the slave device transmits the sensed data generated by the detection unit through the network. 제1항 내지 제5항 중 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 슬레이브 장치의 제2 통신부 및 제2 버퍼부는 통합된 형태로 마련되며,상기 플랜트와 전기적 및 기계적으로 분리 및 연결이 가능한 인터페이스부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템.The second communication unit and the second buffer unit of the slave device is provided in an integrated form, the network control system, characterized in that further comprising an interface unit that can be electrically and mechanically separated and connected to the plant. 제1 버퍼부를 갖는 마스터 제어장치가, 제2 버퍼부 및 플랜트를 갖는 슬레이브 장치와 네트워크를 형성하고, 상기 네트워크를 통해 상기 슬레이브 장치의 플랜트를 제어하는 네트워크 제어시스템의 제어방법에 있어서,A control method of a network control system in which a master controller having a first buffer unit forms a network with a slave device having a second buffer unit and a plant, and controls the plant of the slave apparatus through the network. 상기 마스터 제어장치는,The master controller, (a) 상기 네트워크에 의해 발생되는 최대 지연시간을 설정하는 단계;(a) setting a maximum delay time generated by the network; (b) 상기 플랜트의 상태 중 제어변수에 해당하는 감지데이터를 상기 네트워크를 통해 수신하여 순차적으로 저장하는 단계; 및(b) receiving sensing data corresponding to a control variable in the state of the plant through the network and sequentially storing the sensed data; And (c) 상기 (b)단계에서 저장된 감지데이터를 상기 (a)단계에서 설정된 최대 지연시간 주기로 입력받아 상기 플랜트를 제어하는 구동제어데이터를 생성하는 단 계;를 수행하고,(c) receiving the sensed data stored in the step (b) at the maximum delay time period set in the step (a) and generating driving control data for controlling the plant; and 상기 슬레이브 장치는,The slave device, (d) 상기 (a)단계에서 설정된 최대 지연시간 및 상기 (c)단계에서 생성된 구동제어데이터를 상기 네트워크를 통해 수신하여 순차적으로 저장하는 단계; 및(d) receiving the maximum delay time set in step (a) and driving control data generated in step (c) through the network and sequentially storing them; And (e) 상기 (d)단계에서 저장된 구동제어데이터를 상기 최대 지연시간 주기로 상기 플랜트로 출력하여 상기 플랜트를 제어하는 단계;를 수행하는 것을 특징으로 하는 네트워크 제어시스템의 제어방법.and (e) controlling the plant by outputting the driving control data stored in the step (d) to the plant at the maximum delay time period.
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