KR20110077168A - 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간동기화 방법 - Google Patents

유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이더넷 네트워크와 유비쿼터스 센서 네트워크의 상환인식 기술을 통합하여 작업장 내의 위험요소를 최소화하고 작업자의 불안전한 행동을 미연에 방지하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간 동기화 방법을 개시한다.
본 발명은 산업용 이더넷을 기저망으로 구축하고, 여기에 자동화 제어 서버를 구성하고, 각 관리 및 공정마다 유비쿼터스 센서 네트워크를 결합한 유무선 통합 제어 시스템을 구성하여 유무선 통합 네트워크를 구축하므로 산업용 이더넷과 유비쿼터스 센서 네트워크의 데이터 교환을 통한 무선 센서/액추에이터를 구동하는 방법을 제공하며, 이에 따라 본 발명은 지능형 생산 시스템의 유무선 통합을 통한 무선 액추에이터 제어 방법론을 제시함으로서 유선 액추에이터의 적용에 있어서 한계점을 극복하는 성능적 향상을 기대할 수 있게 되는 유용한 효과를 얻을 수 있다.
유비쿼터스, 이더넷, 자동화, 동기화

Description

유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간동기화 방법{INDUSTRIAL AUTOMATIC NETWORK SYSTEM BASED ON UBIQUITOUS SENSOR NETWORK AND METHOD FOR REALTIME SYNCHRONIZATION USING THE SAME}
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간 동기화 방법에 관한 것으로 특히 작업자의 현장 진입 여부 및 설비 점검자의 위치인식과 같은 어려움과 위험요소가 다양한 환경에서 국제표준의 실시간 전송이 가능한 산업용 이더넷 네트워크와 유비쿼터스 센서 네트워크의 상환인식 기술을 통합하여 작업장 내의 위험요소를 최소화하고 작업자의 불안전한 행동을 미연에 방지하는 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 종래의 필드버스를 사용하는 자동화 생산 현장에서 국제표준에 따른 고속의 실시간 전송이 가능한 네트워크 기술이 도입 및 활용되고 있으며 자동화 시스템의 무선 액추에이터 제어와 관련된 성능 향상과 더불어 작업자의 안전에 관한 사항 역시 중요한 자리를 잡고 있다.
특히, 대규모 제조시설과 같은 산업현장에서는 제품 생산에서부터 제조 설비관리, 제품 운송을 위한 물류 관리 등이 이루어지며, 이에 따라 제품운송을 위한 대형 크레인 및 이송차량 등과 같은 중장비 이동으로 작업자의 현장 진입 여부 및 설비 점검자의 위치인식의 어려움으로 인해 다양한 위험요소가 내재되어 있고, 재해발생 위험성에 노출되고 있다.
이를 해결하기 위하여 크레인, 이송차량, 작업자 등 산업현장의 구성요소 하나하나에 유비쿼터스 센서를 구성하여 네트워크로 연결하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 활용한 다양한 기법들이 연구 및 발표되고 있으나 대부분 무선 센서를 이용한 위험요소 센싱 및 모니터링 기능만을 제시하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 고속의 이더넷과 유비쿼터스 센서 네트워크를 인터페이스하는 기술이 제안된바 있으며, 그 중 대표적인 것이 대한민국 등록특허공보 제10-0807008호(발명의 명칭 : 유비쿼터스 산업자동화을 위한 유비쿼터스센서네트워크/이더넷 인터페이스모듈 ; 이하 "인용발명"이라 함)가 있다.
이는 유비쿼터스 산업자동화를 위한 유비쿼터스 센서네트워크/이더넷 인터페이스모듈에 관한 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이,
유비쿼터스 센서네트워크와의 데이터 송수신을 담당하는 트랜스시버(6)와 상기 트랜스시버(6)를 통해 수신된 아날로그값의 센서데이터를 디지털값으로 변환하는 유비쿼터스 인터페이스프로세서(7)로 구성되는 유비쿼터스 센서 네트워크 인터페이스모듈(3)과;
상기 유비쿼터스 센서네트워크 인터페이스모듈(3)로부터 수신한 다량의 센서 데이터를 패키지 형태의 데이터 프레임으로 구성하는 이더넷컨트롤러(8)와 이더넷네트워크로 센서데이터 프레임을 전송하는 이더넷MAC(9)으로 구성되는 이더넷프로토콜 인터페이스모듈(4)로 구성된 것이다.
이러한 인용발명은 유비쿼터스 센서네트워크와 상위레벨에서 이용되고 있는 이더넷네트워크를 연결시킬 수 있는 무선 인터페이스모듈을 제공하여 많은 센서데이터를 메인프로세서에 빠르게 전송할 수 있고 별도의 인터페이스 장비 없이 기존의 이더넷카드를 사용함으로써 유비쿼터스 환경에서 산업자동화를 용이하게 하는 효과가 있는 것이나, 이 또한 자동화 생산에 있어서 필수적인 요소인 액추에이터 제어와 관련된 기술이 배제되고 있으며, 생산 라인 및 설비 관리 시스템에서의 위험 요소 발생시 신속한 처리를 위해서는 반드시 유비쿼터스 센서와 네트워크의 센서 노드간의 클록 동작시간의 동기화가 필요한데, 이와 관련된 기술 역시 도입되고 있지 않고 있다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 국제표준의 실시간 고속전송이 가능한 제어 네트워크와 유비쿼터스 무선 센서 네트워크의 통합을 통하여 유무선 기반 액추에이터 제어를 위한 방법론을 제시하고 이를 기반으로 지능형 생산 시스템에서의 성능적 향상을 꾀함과 동시에 상기와 같은 위험요소를 미연에 방지할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시 스템 및 그 실시간 동기화 방법을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하는데 있어서 유비쿼터스 센서 네트워크 구축의 최대 장점인 PHY 계층(Physical layer)의 저대역, 저전력 기술은 정확한 데이터의 신속한 전달이 요구되는 생산 환경에 적용하기에는 전송시간 지연 및 딜레이 시간 그리고 데이터 손실과 같은 문제를 내포하고 있는데, 기준시간을 이용하여 무선 센서 네트워크상의 노드간의 클럭 시간을 정확한 기준시간을 기반으로 동기화하여 이를 해결하는 방법을 제안하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기위하여 국제표준 실시간 고속전송이 가능한 유선의 제어 네트워크와 유비쿼터스 센서 네트워크와의 통합 방법론을 제안하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 센서 네트워크의 신뢰성있는 데이터 전송을 위하여 동기화 하는 방법으로서 하나의 센서 노드의 기준시간을 이용하여 각각의 센서 노드의 오프셋 시간, 지연시간을 연산하고 동기화 하기위한 시스템 시간을 생성하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 산업용 이더넷을 기저망으로 구축하고, 여기에 자동화 제어 서버를 구성하고, 각 관리 및 공정마다 유비쿼터스 센서 네트워크를 결합한 유무선 통합 제어 시스템을 구성하여 유무선 통합 네트워크를 구축하므로 산업용 이더넷과 유비쿼터스 센서 네트워크의 데이터 교환을 통한 무선 센서/액추에이터를 구동 방법을 제시한다.
이를 위해 유무선 통합 네트워크를 구축하는데 있어서, 많은 수의 센서 노드에서 전송한 센싱 데이터를 산업용 이더넷을 통하여 자동화 제어 서버로 전송하기위해서는 유무선 통합 제어 시스템에서 여러개의 센싱 데이터를 하나의 패킷으로 묶어서(인코딩 하여) 지정(20us)시간마다 형성된 패킷을 자동화 제어 서버로 전송한다. 자동화 제어 서버에서는 상기에서 전송된 데이터 패킷을 풀어서(디코딩 하여) 여러 데이터로 분류한 뒤 이를 처리하도록 한다.
상기 유무선 통합 네트워크를 통한 액추에이터를 제어하기위해서는 자동화 제어 서버에서 생성한 여러개의 제어 데이터가 묶인 패킷을 유무선 통합 제어 시스템으로 전송한다. 유무선 통합 제어 시스템은 위의 데이터를 수신한 뒤 이를 디코딩으로 분산하여 각 데이터의 주소값이 할당된 액추에이터가 내장된 센서 노드로 무선 전송한다.
상기의 무선데이터를 수신 받은 액추에이터가 내장된 센서 노드는 수신 받은 데이터를 이용하여 각각의 액추에이터를 구동하고 구동된 결과 또는 구동시 발생하는 에러, 환경 센서 정보를 다시 유무선 통합 제어 시스템으로 전송한다.
상기와 같은 방법을 통해 지능형 생산 시스템의 구동에 있어서, 유비쿼터스 센서 네트워크상의 전송 지연시간, 데이터손실과 같은 문제를 항상 내포하고 있다. 이를 해결하기 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크의 시간동기화가 필요하다.
상기 유비쿼터스 센서 네트워크의 시간동기화를 위해서 자동화 생산 시스템 및 설비 안전시스템에 분포되어 있는 센서 네트워크상에서 하나의 기준시간을 중심 으로 각각의 센서 노드에서 수신 시간 및 송신 시간을 기준시간과 대비하여 차이값을 저장한다.
상기 기준시간 대비 수신 시간 및 송신시간을 기반으로 유비쿼터스 센서 네트워크의 코디네이터에서는 각각의 센서 노드에서의 오프셋 시간과 지연시간을 연산한 후 최종적인 시스템 클럭 시간을 생성한다.
상기 생성된 시스템 클럭 시간은 코디네이터에서 유비쿼터스 센서 네트워크의 모든 센서 노드로 다시 재전송하여 각각의 센서 노드의 동작 클럭 시간을 시스템 클럭 시간과 비교하여 드리프트를 통한 클럭 보정을 시행한다. 이때 각각의 센서 노드들의 클록 보정은 유비쿼터스 센서 네트워크의 전체적인 관점에서 보면 동일한 클럭 시간에 동시에 동작하여 동기화를 이루게 된다.
이와 같이 하여 본 발명은 지능형 생산 시스템의 유무선 통합을 통한 무선 액추에이터 제어 방법론을 제시함으로서 유선 액추에이터의 적용에 있어서 한계점을 극복하는 성능적 향상을 기대할 수 있으며,
고속의 실시간 제어 및 유비쿼터스의 유무선 네트워크 통합에 있어서 제어 네트워크로서의 성능을 구축하기 위해서 필요한 센서 네트워크 동기화 방법을 제시함으로써 전송 지연 및 데이터 손실과 같은 문제점을 해소 할 수 있고,
유비쿼터스 센서 네트워크의 토폴로지 구조와 관계없이 매우 유연하게 동기화 구성이 가능할 뿐만 아니라,
상기의 이유로 인하여 유비쿼터스 유무선 통합 자동화 시스템의 뛰어난 응용성으로 기계제어, 유비쿼터스 로봇, 무선 액추에이터 제어 시스템, 빌딩 자동화 등의 활용 가능하게 되는 유용한 효과가 있다.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 산업용 자동화 네트워크 및 유비쿼터스 센서 네트워크 통합을 기반으로 한 자동화 설비 안전관리, 자동화 생산 및 제품 물류 관리등과 같은 지능형 생산 시스템의 구성을 예시한 구성도이다. 이에서 보는 바와 같이, 본 발명은 산업용 이더넷을 기저망으로 구성하고, 자동화 제어 서버(10)를 기준으로 유무선 통합 제어 시스템(20)이 자동화 설비 안전관리, 자동화 생산공정, 제품 출고 물류 공정 등에 각각 사용될 수 있으며, 각 관리 및 공정에서의 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, USN) 통신을 하는 것이다.
이러한 유무선 통합 네트워크를 구축하는데 있어서 많은 수의 센서 노드(30)에서 전송한 센싱 데이터를 산업용 이더넷을 통하여 자동화 제어 서버(10)로 전송하기 위해서는 유무선 통합 제어 시스템(20)에서 여러개의 센싱 데이터를 하나의 패킷으로 묶어서(인코딩 하여) 지정(20us)시간마다 형성된 패킷을 자동화 제어 서버(10)로 전송하도록 하고, 전술한 자동화 제어 서버(10)에서는 상기 전송된 데이 터 패킷을 풀어서(디코딩 하여) 여러 데이터로 분류한 뒤 이를 처리 하도록 함으로써 동기화할 수 있다.
여기에서 전술한 유무선 통합 제어 시스템(20)의 내부 구조를 도 3으로 예시하였다. 이러한 유무선 통합 제어 시스템(20)은 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)과 산업용 이더넷 모듈(25)로 구성될 수 있으며, 이러한 두 개의 네트워크 모듈(21, 25)을 통합 컨트롤러(USN/Ethernet Integration controller)(26)에 의해 통합 인터페이스한 것이다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 전술한 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)은 환경 정보 센싱을 통해 상황인식 정보를 수집하여 산업용 이더넷 모듈(25)과의 통합을 통해 해당 데이터를 산업용 이더넷에 연결된 자동화 제어 서버(10)로 전송하는 기능을 수행한다. 이때 상기 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)과 통신하는 센서/액추에이터 노드(30)들이 각 관리 및 공정에 구성되어 모든 설비 및 작업자, 장치들이 상기 유무선 통합 제어 서버(10)와 통신할 수 있게 되는 것이며, 각각의 센서/액추에이터 노드(30)는 주변 환경 정보 획득 및 상기 자동화 제어 서버(10)에서 명령하는 액추에이터 구동을 담당한다.
전술한 산업용 이더넷 모듈(25)은 이더넷 기반의 자동화 시스템과의 제어 데이터송수신 및 네트워크 동기화를 수행한다.
이러한 유무선 통합 제어 시스템(20) 내부에서 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)의 데이터와 산업용 이더넷 네트워크모듈의 데이터의 교환 방식을 도 4로 예시하였다. 먼저, 전술한 자동화 제어 서버(10)에서 송신하는 센서/액추에이터 제어 데이터 패킷을 전술한 유무선 통합 제어 시스템(20)의 산업용 이더넷 모듈(25)이 수신하고 이를 통합 컨트롤러(USN/Ethernet Integration controller)(26)에서 디코딩 하여 해당 패킷을 분해하여 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)을 통해 해당 센서/액추에이터 노드(30)로 송신하는 방식으로 액추에이터 구동을 제어한다.
즉, 산업용 이더넷과 유비쿼터스 센서 네트워크가 통합된 유무선 통합 네트워크를 통한 액추에이터의 제어를 위해서는 자동화 제어 서버(10)에서 생성한 여러개의 제어 데이터가 하나로 묶인 패킷을 유무선 통합 제어 시스템(20)으로 전송하고, 상기 유무선 통합제어 시스템(20)은 위의 데이터를 수신한 뒤 디코딩으로 분산하여 각 데이터의 주소값이 할당된 액추에이터가 내장된 센서 노드(30)로 무선 전송하여 엑추에이터의 구동을 제어하는 것이다.
또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 전술한 센서/액추에이터 노드(30)들에서 획득한 환경정보 및 액추에이터 상태/에러 정보를 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)을 통해 수신 받고, 수신 받은 데이터를 통합 컨트롤러(USN/Ethernet Integration controller)(26)에서 인코딩하여 패킷화되며, 일정 시간(약 20us) 후 패킷에 데이터가 차면 바로 산업용 이더넷 모듈(25)을 통해 전술한 자동화 제어 서버(10)로 전송하는 것이다.
여기에서 전술한 센서/액추에이터 노드(30)들이 구성된 유비쿼터스 센서 네트워크의 토폴로지 구조를 도 6으로 예시하였다. 도 6에서 보는 바와 같이, 네트워크 상에서 기준 클록(Reference Clock)는 코디네이터의 동작 클록으로 정하고 각각의 센서 노드(30) 및 라우터의 클록 동작시간을 지역 클록(Local clock)으로 정한 다. 이때 각 노드(30)의 지연시간은 각기 다fms 것으로 정한다.
그리고m 도 7로 도시한 바와 같이, 전술한 유비쿼터스 토폴로지 구조에서의 시간동기화를 위한 알고리즘 진행 방식을 일예로 도식화하고 이를 설명하면, 먼저 기준클록을 가지고 있는 코디네이터에서 방송(broadcast) 방식으로 모든 센서 노드(30)로 클록 시간정보를 담고 있는 메시지를 전송하고, 각각의 센서 노드(30)에서는 해당 메시지의 수신 시간과 송신 시간을 샘플링하여 다른 센서 노드(30)로 측정한 시간정보를 포함하여 다른 센서 노드(30)로 전송하게 된다. 최종적으로 모든 센서 노드(30)들과의 메시지 통신을 통해 다시 코디네이터로 되돌아 오게 된다.
이때 코디네이터는 네트워크 상의 모든 센서 노드(30)들의 시간정보를 이용하여 오프셋 시간과 딜레이 시간을 연산하게 된다. 그리고 기준 클럭 시간 대비 오프셋 시간과 딜레이 시간을 이용하여 최종적으로 동작하게 되는 시스템 클럭 시간을 연산한다. 연산한 오프셋 시간과 딜레이 시간을 다시 네트워크 상의 모든 센서 노드(30)로 순서대로 전송한 뒤 다시 시스템 클럭 시간을 송신하여, 네트워크 상의 모든 센서 노드(30)들이 자신의 지역 클록을 시스템 클록으로 맞추도록 하고, 이러한 방법을 반복하면서 코디네이터에서 송신한 기준 클록과 지역 클록이 일치하도록 하여 동기화하는 것이다.
이러한 본 발명의 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간 동기화 방법은 각 센서/액추에이터 노드(30)에서 발생한 데이터를 유무선 통합 제어 시스템(20)의 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈(21)이 수신하여 통합 컨트롤러(26)에 의해 패킷을 채울 수 있는 여러개의 데이터가 모여 패 킷으로 인코딩 되고, 지정시간마다 상기 인코딩 된 패킷을 산업용 이더넷 모듈(25)을 통해 자동화 제어 서버(10)로 전송하면, 자동화 제어 서버(10)에서 상기 패킷을 디코딩하여 상기 각 센서/액추에이터 노드(30)에서 발생한 상기 여러개의 데이터로 다시 분류한 후 상기 데이터를 처리하도록 하는 데이터 수집 처리 단계(S10)와;
상기 자동화 제어 서버(10)에서 생성한 상기 패킷을 채울 수 있는 여러개의 제어 데이터가 인코딩된 패킷을 상기 유무선 통합 제어 시스템(20)으로 전송하고, 상기 유무선 통합 제어 시스템(20)의 산업용 이더넷 모듈(25)에서 수신한 뒤 통합 컨트롤러(26)에 의해 수신된 패킷을 디코딩으로 분산하여 각 데이터의 주소값이 할당된 액추에이터가 내장된 센서/액추에이터 노드(30)로 무선 전송함으로써 액추에이터를 제어하는 액추에이터 제어 단계(S20)와;
상기 액추에이터 제어 단계(S20)에서 전송된 데이터에 의해 각각의 액추에이터가 구동되고 그 결과 및 구동 시 발생하는 에러, 환경 센서 정보를 다시 유무선 통합 제어 시스템(20)으로 전송하여 상기 데이터 수집 처리 단계가 실시 되도록 하는 구동 단계(S30)로; 구성되되,
상기 데이터 수집 처리 단계(S10)와 액추에이터 제어 단계(S20)와 구동 단계(S30)에 의해 구동되는 산업용 자동화 네트워크 시스템의 전송 지연시간, 데이터 손실을 방지하기 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크상에서 하나의 기준시간을 중심으로 각각의 센서/액추에이터 노드(30)들의 오프셋 시간과 지연시간을 연산한 후 최종적인 시스템 클럭 시간을 생성하고, 상기 생성된 시스템 클럭 시간은 유비쿼터스 센서 네트워크상의 코디네이터에서 유비쿼터스 센서 네트워크의 모든 센서/액추 에이터 노드(30)들로 다시 전송하여 각각의 센서/액추에이터 노드(30)들의 동작 클럭 시간을 상기 시스템 클럭 시간과 비교하여 드리프트를 통한 클럭 보정을 하여 시간을 동기화 하는 시간동기화 단계(S40)가 선행될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.
도1은 인용발명의 구성을 나타내는 구성도.
도2는 본 발명에 의한 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 구성을 예시하는 구성도.
도3은 본 발명에 의한 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 유무선 통합 제어 시스템의 구성을 예시하는 구성도.
도4, 5는 본 발명에 의한 유무선 통합 제어 시스템의 작동을 설명하는 설명도.
도6은 유비쿼터스 센서 네트워크의 토폴로지 구조를 예시하는 구성도.
도7은 본 발명에 의한 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 시간동기화를 위한 알고리즘을 나타내는 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10:자동화 제어 서버 20:유무선 통합 제어 시스템
21:유비쿼터스 센서 네트워크 모듈 22:RF 트랜스시버
23:RF 컨트롤러 24:안테나
25:산업용 이더넷 모듈 26:통합 컨트롤러(USN/Ethernet Integration controller) 30:센서/액추에이터노드에 연결된 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈 S10: 수집 처리 단계 S20:액추에이터 제어 단계
S30:구동 단계 S40:시간동기화 단계

Claims (7)

  1. 산업용 이더넷과 노드들과 코디네이터가 구성된 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 산업용 자동화 네트워크 시스템에 있어서,
    상기 고속의 산업용 이더넷에 연결되어 산업용 자동화 네트워크 시스템을 자동화 제어하는 자동화 제어 서버와;
    상기 자동화 제어 서버와 산업용 이더넷으로 연결되며, 자동화 네트워크 시스템의 자동화 공정마다 구성되어 하부의 센서/액추에이터 노드들에 의하여 자동화 공정에서 발생하는 데이터가 상기 자동화 제어 서버와 통신하도록 하는 유무선 통합 제어 시스템과;
    상기 유무선 통합 제어 시스템과 유비쿼터스 센서 네트워크로 연결되며, 자동화 공정을 감시, 센싱, 제어하는 센서/액추에이터 노드로 구성됨을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    전술한 유무선 통합 제어 시스템은 유비쿼터스 센서 네트워크에 연결된 센서/액추에이터 노드들과 패킷 통신하는 안테나 및 트랜스시버와, 상기 트렌스시버를 컨트롤 하는 컨트롤러로 구성된 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈과;
    상기 산업용 이더넷을 통해 자동화 제어 서버와 통신하는 산업용 이더넷 모듈과;
    상기 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈과 산업용 이더넷 모듈이 서로 내부통신되도록 인터페이스하며, 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈과 산업용 이더넷 모듈의 통신 데이터를 패킷화하고, 상기 패킷을 인코딩/디버깅하는 통합 컨트롤러(26)로 구성됨을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템.
  3. 유비쿼터스 센서 네트워크상의 각 센서/액추에이터 노드로부터 데이터를 수집하고 패킷화하여 산업용 이더넷에 연결된 자동화 제어 서버로 전송한 후 상기 데이터를 처리하도록 하는 데이터 수집 처리 단계와;
    상기 자동화 제어 서버에서 상기 수집 처리 단계의 데이터에 따라 생성한 제어 데이터를 유비쿼터스 센서 네트워크상의 각 센서/액추에이터 노드로 전송하여 액추에이터를 제어하도록 하는 액추에이터 제어 단계와;
    상기 액추에이터 제어 단계에서 전송된 데이터에 의한 액추에이터의 구동 및 상기 데이터 수집 처리 단계가 순환 실시되도록 하는 구동 단계로; 구성되되,
    상기 유비쿼터스 센서 네트워크상에서 하나의 기준시간을 중심으로 통신되도록 시간을 동기화하는 시간동기화 단계가 선행됨을 특징으로 하는 청구항 1에 의한 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간 동기화 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    데이터 수집 처리 단계는 각 센서/액추에이터 노드에서 발생한 데이터를 유무선 통합 제어 시스템의 유비쿼터스 센서 네트워크 모듈이 수신하여 통합 컨트롤러에 의해 패킷을 채울 수 있는 여러개의 데이터가 모여 패킷으로 인코딩되고, 지정시간마다 상기 인코딩된 패킷을 산업용 이더넷 모듈을 통해 자동화 제어 서버로 전송하면, 자동화 제어 서버에서 상기 패킷을 디코딩하여 상기 각 센서/액추에이터 노드에서 발생한 상기 여러개의 으로 다시 분류한 후 상기 을 처리하도록 함을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간동기화 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    전술한 액추에이터 제어 단계는 상기 자동화 제어 서버에서 생성한 상기 패킷을 채울 수 있는 여러개의 제어 이 인코딩된 패킷을 상기 유무선 통합 제어 시스템으로 전송되고, 상기 유무선 통합 제어 시스템의 산업용 이더넷 모듈에서 수신한 뒤 통합 컨트롤러에 의해 수신된 패킷을 디코딩으로 분산하여 각 의 주소값이 할당된 액추에이터가 내장된 센서/액추에이터 노드로 무선 전송하므로 액추에이터를 제어하도록 함을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간동기화 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    전술한 구동 단계는 상기 액추에이터 제어 단계에서 전송된 에 의해 각각의 액추에이터가 구동되고 그 결과 및 구동 시 발생하는 에러, 환경 센서 정보를 다시 유무선 통합 제어 시스템으로 전송하여 상기 수집 처리 단계가 실시되도록 함을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간동기화 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    전술한 시간동기화 단계는 상기 수집 처리 단계와 액추에이터 제어 단계와 구동 단계에 의해 구동되는 산업용 자동화 네트워크 시스템의 전송 지연시간, 손실을 방지하기 위하여 유비쿼터스 센서 네트워크상에서 하나의 기준시간을 중심으로 각각의 센서/액추에이터 노드들의 오프셋 시간과 지연시간을 연산한 후 최종적인 시스템 클럭 시간을 생성하고, 상기 생성된 시스템 클럭 시간은 유비쿼터스 센서 네트워크상의 코디네이터에서 유비쿼터스 센서 네트워크의 모든 센서/액추에이터 노드들로 다시 전송하여 각각의 센서/액추에이터 노드들의 동작 클럭 시간을 상기 시스템 클럭 시간과 비교하여 드리프트를 통한 클럭 보정을 하여 시간을 동기화함을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템의 실시간동기화 방법.
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