KR20110092079A - Plant multiplexing control system using serial communication - Google Patents

Plant multiplexing control system using serial communication Download PDF

Info

Publication number
KR20110092079A
KR20110092079A KR1020100011524A KR20100011524A KR20110092079A KR 20110092079 A KR20110092079 A KR 20110092079A KR 1020100011524 A KR1020100011524 A KR 1020100011524A KR 20100011524 A KR20100011524 A KR 20100011524A KR 20110092079 A KR20110092079 A KR 20110092079A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
output
input
plant
signal
unit
Prior art date
Application number
KR1020100011524A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101077678B1 (en
Inventor
이세경
남정한
최종민
장민영
육심균
김성호
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020100011524A priority Critical patent/KR101077678B1/en
Publication of KR20110092079A publication Critical patent/KR20110092079A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101077678B1 publication Critical patent/KR101077678B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/414Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/22Pc multi processor system
    • G05B2219/2214Multicontrollers, multimicrocomputers, multiprocessing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

PURPOSE: A plant multiplexing control system using serial communication is provided to improve the reliability of a plat by preventing the decrease of an output signal for controlling the system plant. CONSTITUTION: In a plant multiplexing control system using serial communication, an input terminal part(710) duplicates one input electrical signal into a plurality of input signals Input-output units(721~723) changes a plurality of input signals into a plurality of input signal data. The input-output part changes output signal data into a plurality of output signals. A communications unit(731~733) collects the plural input signal data. A communications unit outputs the output signal data through a plurality of communications ports. A signal processing unit(741~743) processes a plurality of input signal data. An output motor(750) outputs one of output signals to the plant.

Description

직렬 통신을 이용한 플랜트 다중화 제어 시스템{PLANT MULTIPLEXING CONTROL SYSTEM USING SERIAL COMMUNICATION}Plant multiplexing control system using serial communication {PLANT MULTIPLEXING CONTROL SYSTEM USING SERIAL COMMUNICATION}

본 발명은 발전 또는 담수 플랜트에 적용되는 다중화 제어 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 어느 제어 시스템의 구성요소에 고장이 발생하더라도 해당 제어 시스템의 전체 동작이 중지되지 않도록 하여 다중화 제어 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플랜트의 다중화 제어 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a multiplexing control system applied to a power generation or desalination plant, and more particularly, to improve reliability of the multiplexing control system by preventing the entire operation of the control system from stopping even when a component of a control system fails. A multiplexing control system of a plant that can.

도 1 은 종래의 플랜트 제어 시스템에서의 신호 및 데이터 경로에 대한 설명도이다.1 is an explanatory diagram of signal and data paths in a conventional plant control system.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플랜트 제어 시스템은 입력 터미널부(110), 입출력부(120), 통신부(130), 신호 처리부(140) 및 출력 보터부(150)를 포함한다. 여기서, 입출력부(120)는 입력부(121) 및 출력부(122)를 포함한다. 종래의 플랜트 제어 시스템은 입력 터미널부(110) 및 출력 보터부(150)를 통해 플랜트(100)와 연결되어 있다. 플랜트(100)는 발전 또는 담수 플랜트에 적용된다. As shown in FIG. 1, the conventional plant control system includes an input terminal unit 110, an input / output unit 120, a communication unit 130, a signal processing unit 140, and an output vaulter 150. Here, the input / output unit 120 includes an input unit 121 and an output unit 122. The conventional plant control system is connected to the plant 100 via an input terminal 110 and an output boater 150. The plant 100 is applied to a power generation or freshwater plant.

입력 터미널부(110)는 플랜트(100)로부터 입력신호를 입력받아 입출력부(120)의 입력부(121)로 전달한다.The input terminal unit 110 receives an input signal from the plant 100 and transmits the input signal to the input unit 121 of the input / output unit 120.

입출력부(120)의 입력부(121)는 입력 터미널부(110)로부터 전달된 플랜트(100)의 전기적 입력신호를 처리하여 디지털 데이터로 변환하고, 그 변환된 디지털 데이터를 입력신호 통신데이터로 변환하여 통신부(130)로 전달한다. 또한, 입출력부(120)의 출력부(122)는 통신부(130)로부터 전달된 출력신호 통신데이터를 해석하여 플랜트를 제어하기 위한 전기적인 출력신호로 변환한다.The input unit 121 of the input / output unit 120 processes the electrical input signal of the plant 100 transmitted from the input terminal unit 110 and converts it into digital data, and converts the converted digital data into input signal communication data. Transfer to the communication unit 130. In addition, the output unit 122 of the input / output unit 120 interprets the output signal communication data transmitted from the communication unit 130 and converts it into an electrical output signal for controlling the plant.

통신부(130)는 입출력부(120)로부터 전달된 입력신호 통신데이터를 구조화하여 구조화된 입력신호 데이터를 신호 처리부(140)로 전달한다. 또한, 통신부(130)는 신호 처리부(140)로부터 전달된 구조화된 출력신호 데이터를 출력신호 통신데이터로 변환하여 입출력부(120)의 출력부(121)로 전달한다.The communicator 130 structures the input signal communication data transmitted from the input / output unit 120 to transfer the structured input signal data to the signal processor 140. In addition, the communicator 130 converts the structured output signal data transmitted from the signal processor 140 into output signal communication data and transmits the converted output signal data to the output unit 121 of the input / output unit 120.

신호 처리부(140)는 통신부(130)로부터 전달된 구조화된 입력신호 데이터를 기준으로 제어를 위한 로직 연산을 수행하여 구조화된 데이터를 생성하고, 이를 다시 인터페이스를 이용하여 통신부(130)로 전달한다. The signal processor 140 generates a structured data by performing a logic operation for control based on the structured input signal data transmitted from the communicator 130, and then transfers the structured data to the communicator 130 using an interface.

출력 보터부(150)는 입출력부(120)의 출력부(122)에서 변환된 전기적인 출력신호를 보팅 로직에 따라 선택하여 플랜트(100)로 출력하게 된다. 여기서, 보팅 로직은 플랜트(100)를 제어하기 위한 다중화된 출력신호 중 하나를 선택하기 위한 보팅(voting)을 하는 것을 의미한다.The output boater 150 selects the electrical output signal converted by the output unit 122 of the input / output unit 120 according to the voting logic and outputs the output signal to the plant 100. Here, the voting logic means voting to select one of the multiplexed output signals for controlling the plant 100.

전술된 플랜트 제어 시스템은 제어 시스템의 신뢰성 및 안정성을 보장하기 위하여 다중화 구조로 이루어진다. 여기서, 다중화는 일반적으로 이중화 및 삼중화로 이루어진다. 이중화 제어 또는 삼중화 제어란 동일한 제어 시스템이 두 개 또는 세 개의 시스템으로 이루어지는 것을 말한다.The plant control system described above has a multiplexing structure to ensure the reliability and stability of the control system. Here, multiplexing generally consists of redundancy and triplet. Redundancy control or triple control means that the same control system consists of two or three systems.

도 2 는 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a conventional plant multiplexing control system.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템은 입력 터미널부(210), 제1 내지 제3 입출력부(221 내지 223), 제1 내지 제3 통신부(231 내지 233), 제1 내지 제3 신호 처리부(241 내지 243) 및 출력 보터부(250) 등으로 구성된다. 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템은 이중화 또는 삼중화로 이루어질 수 있으며, 도 2와 같이, 플랜트 삼중화 제어 시스템은 입출력부, 통신부, 신호 처리부를 각각 3개씩 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the conventional plant multiplexing control system includes an input terminal unit 210, first to third input / output units 221 to 223, first to third communication units 231 to 233, and first to third units. And a third signal processor 241 to 243, an output vaulter 250, and the like. Conventional plant multiplexing control system may be made of a redundant or tripled, as shown in Figure 2, the plant triple control system may include three input and output unit, communication unit, three signal processing unit.

이하, 삼중화 제어 시스템의 구성요소 각각에 대해서 살펴보기로 한다.Hereinafter, each component of the triple control system will be described.

입력 터미널부(210)는 플랜트(100)에 설치된 센서 또는 게이지 등에서 측정된 신호를 다중화 개수에 따라 2개 또는 3개의 신호로 복사하여 각 입출력부(221 내지 223)로 전달한다. 즉, 플랜트(100)의 센서 또는 게이지로부터 오는 신호 X는 입력 터미널부(210)에서 동일한 신호 I_1, I_2, I_3로 복사되어 각 입출력부(221 내지 223)의 I/O 모듈(예컨대, I/O 모듈 1_1, I/O 모듈 2_1 및 I/O 모듈 3_1)로 입력된다.The input terminal unit 210 copies the signals measured by sensors or gauges installed in the plant 100 into two or three signals according to the multiplexing number, and transmits the signals to each input / output unit 221 to 223. That is, the signal X coming from the sensor or gauge of the plant 100 is copied from the input terminal unit 210 to the same signals I_1, I_2, and I_3 so that the I / O modules (eg, I / O) of each input / output unit 221 to 223 are copied. O module 1_1, I / O module 2_1 and I / O module 3_1).

이하, 3개씩 포함되어 있는 입출력부, 통신부, 신호 처리부 중에서 제1 입출력부(221), 제1 통신부(231) 및 제1 신호 처리부(241)를 기준으로 설명하기로 한다. 다른 입출력부, 통신부, 신호 처리부는 동일한 동작을 수행한다.Hereinafter, the first input / output unit 221, the first communication unit 231, and the first signal processing unit 241 among three input / output units, communication units, and signal processing units will be described. The other input / output unit, communication unit, and signal processing unit perform the same operation.

제1 입출력부(221)는 입력 터미널부(210)로부터 복사된 신호를 입력받아 전기적인 신호를 디지털 데이터인 통신데이터로 변환하고 제1 입출력부(221)의 데이터를 수집하는 제1 통신부(231)로 통신데이터를 전달한다. 또한, 제1 입출력부(221)는 제1 통신부(231)로부터 처리된 신호를 각각 입력받아 전기적인 출력신호로 변환하여 출력 보터부(250)로 전달한다. 제1 입출력부(221)는 입력 터미널부(210)로부터 들어오는 입력신호를 입력받고 제1 통신부(231)에서 처리된 하나의 출력신호를 출력하기 위해 복수의 I/O 모듈을 포함한다. The first input / output unit 221 receives a signal copied from the input terminal unit 210, converts an electrical signal into communication data which is digital data, and collects data of the first input / output unit 221. Transfer communication data to). In addition, the first input / output unit 221 receives the processed signals from the first communication unit 231, converts them into electrical output signals, and transmits them to the output bottler 250. The first input / output unit 221 includes a plurality of I / O modules for receiving an input signal from the input terminal unit 210 and outputting one output signal processed by the first communication unit 231.

제1 통신부(231)는 제1 입출력부(221)와 연결되고, 제1 입출력부(221)로부터 전달된 통신데이터를 여러 I/O 모듈에서 수집된 데이터를 구조화하여 표준 데이터 버스(예컨대, VMEbus 또는 CompactPCI 등) 등의 신뢰성이 있고 검증된 인터페이스방식으로 제1 신호 처리부(241)로 전달하게 된다.The first communication unit 231 is connected to the first input / output unit 221, and the communication data transferred from the first input / output unit 221 structures data collected by various I / O modules to form a standard data bus (eg, VMEbus). Or CompactPCI, etc.) to the first signal processor 241 in a reliable and verified interface method.

제1 신호 처리부(241)는 제1 통신부(231)로부터 전달된 구조화된 입력신호 데이터를 로직 연산에 따라 처리하고, 처리된 신호를 제1 통신부(231)로 출력한다.The first signal processor 241 processes the structured input signal data transmitted from the first communication unit 231 according to a logic operation, and outputs the processed signal to the first communication unit 231.

예를 들어, 제1 입출력부(221)의 I/O 모듈에서 출력된 통신데이터 C_1, C_2, C_3는 제1 통신부(231)를 통해 제1 신호 처리부(241)로 입력된다. 즉, 제1 신호 처리부(241)는 제1 통신부(231)로부터 전달된 입력신호 데이터(C_1)를 로직 연산에 따라 처리한다. 제1 신호 처리부(241)에서 처리된 신호는 제1 통신부(231)를 거쳐 다시 제1 입출력부(221)의 I/O 모듈로 전달된다.For example, the communication data C_1, C_2, and C_3 output from the I / O module of the first input / output unit 221 are input to the first signal processing unit 241 through the first communication unit 231. That is, the first signal processor 241 processes the input signal data C_1 transmitted from the first communication unit 231 according to a logic operation. The signal processed by the first signal processor 241 is transmitted to the I / O module of the first input / output unit 221 again through the first communication unit 231.

출력 보터부(250)는 각 입출력부(221 내지 223)로부터 다중화된 신호 O_1, O_2, O_3를 입력받아 다수 우선의 로직에 따라 3개 신호 중 동일한 2개 신호에 해당하는` 값 Y를 선택하여 플랜트(100)로 출력한다.The output bottler 250 receives the multiplexed signals O_1, O_2, and O_3 from the input / output units 221 to 223 and selects the value 'Y' corresponding to the same two signals among the three signals according to a plurality of priority logics. Output to plant 100.

도 3 은 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템에서 고장이 발생하는 경우에 대한 설명도이다.3 is an explanatory diagram for a case where a failure occurs in a conventional plant multiplexing control system.

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 플랜트 삼중화 제어 시스템에서, 제1 입출력부(221), 제1 통신부(231) 및 제1 신호 처리부(241) 중 어느 하나에서 고장(301, 302)이 발생하는 경우, 해당 고장난 제어 시스템의 전체 동작(입출력, 통신, 신호처리)은 중지되고 나머지 제어 시스템(예컨대, 제2 또는 제3 제어 시스템)으로 플랜트(100)가 제어된다. 여기서, 제1 입출력부(221), 제1 통신부(231) 및 제1 신호 처리부(241) 중 어느 하나에서 고장(301, 302)이 발생하는 경우에 고장 기호(

Figure pat00001
)가 표시된다.As shown in FIG. 3, in such a plant triple control system, failures 301 and 302 occur in any one of the first input / output unit 221, the first communication unit 231, and the first signal processing unit 241. If so, the entire operation (input, output, communication, signal processing) of the failed control system is stopped and the plant 100 is controlled by the remaining control system (eg, the second or third control system). Here, when the faults 301 and 302 occur in any one of the first input / output unit 221, the first communication unit 231, and the first signal processing unit 241, the fault symbol (
Figure pat00001
) Is displayed.

즉, 제1 내지 제3 입출력부(221 내지 223), 제1 내지 제3 통신부(231 내지 233) 및 제1 내지 제3 신호 처리부(241 내지 243) 중 어느 하나의 입출력, 통신, 또는 신호 처리의 고장 시, 해당하는 전체 제어 시스템을 사용할 수 없기 때문에 플랜트(100)로부터 제어 시스템으로 입력되는 신호의 개수가 감소하고 이에 따라 플랜트(100)를 제어하기 위한 출력 신호의 개수도 감소하므로 다중화 시스템의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.That is, input / output, communication, or signal processing of any one of the first to third input / output units 221 to 223, the first to third communication units 231 to 233, and the first to third signal processing units 241 to 243. In case of failure of the multiplexing system, the total number of signals input from the plant 100 to the control system is reduced because the entire control system is not available, and thus the number of output signals for controlling the plant 100 is also reduced. There is a problem of low reliability.

도 4 는 도 2의 출력 보터부의 상세구성도이다.4 is a detailed configuration diagram of the output boater of FIG. 2.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 출력 보터부(250)는 3개의 출력신호(O_1, O_2, O_3)를 입력받아 6개 출력신호의 온/오프 동작을 수행하는 스위치(410), 서로 다른 스위치(410)의 출력신호를 곱하는 곱셉기(420) 및 각 곱셈기(420)의 출력신호를 전체 합산하는 덧셈기(430)를 포함한다.As shown in FIG. 4, in the conventional plant multiplexing control system, the output renderer 250 receives three output signals O_1, O_2, and O_3, and performs a switch for performing on / off operations of six output signals. 410, a multiplier 420 multiplying the output signals of the different switches 410, and an adder 430 summing the total output signals of the multipliers 420.

출력 보터부(250)는 플랜트(100)를 제어하는 신호 Y를 출력할 때, 제1 내지 제3 입출력부(221 내지 223)로부터 출력신호를 받아 내부 회로를 통해 다수 우선의 원칙에 따라 출력 값을 결정한다. 즉, 출력 보터부(250)는 각 입출력부(221 내지 223)로부터 신호 O_1, O_2, O_3를 전달받아 도 4에 도시된 회로 로직을 통해, 각 신호의 논리곱의 합의 결과 값을 출력한다. 출력 보터부(250)의 출력 신호 Y는 하기의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
When the output boater 250 outputs the signal Y for controlling the plant 100, the output voltage receiving unit 250 receives an output signal from the first to third input / output units 221 to 223 and outputs an output value according to a plurality of priorities through an internal circuit. Determine. That is, the output bottler 250 receives the signals O_1, O_2, and O_3 from the input / output units 221 to 223 and outputs a result of the sum of the logical products of the signals through the circuit logic shown in FIG. 4. The output signal Y of the output bottler 250 is represented by Equation 1 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Y는 플랜트(100)로 출력되는 최종 출력신호, 및 A, B 및 C는 각 입출력부(221 내지 223)로부터 전달된 출력신호를 나타낸다.Here, Y represents the final output signal output to the plant 100, and A, B and C represents the output signal transmitted from each input and output unit (221 to 223).

도 5 는 도 4의 출력 보터부에서의 정상 상태 출력에 대한 설명도이다.5 is an explanatory diagram for a steady state output in the output boater of FIG. 4.

출력 보터부(250)는 릴레이 등 스위치(410)의 온/오프 동작, 곱셈기(420)의 곱셈 동작 및 덧셈기(430)의 덧셈 동작에 의해 최종 출력 값을 생성한다.The output bottler 250 generates a final output value by an on / off operation of the switch 410 such as a relay, a multiplication operation of the multiplier 420, and an addition operation of the adder 430.

도 5에 도시된 바와 같이, 출력 보터부(250)가 다중화된 신호(O_1, O_2, O_3)를 입력받으면 그 다중화된 신호(O_1, O_2, O_3)는 출력 보터부(250)의 A, B, C가 된다. 출력 보터부(250)의 입력신호인 A, B, C가 A=1, B=0, C=1 이면, 최종 출력 값 Y는 상기의 [수학식 1]에 의해, Y = 1*0 + 0*1 + 1*1 = 1 이 된다. 즉, 출력 보터부(250)의 출력신호는 일반적으로 회로 로직에 따라 최종 출력신호 Y는 A*B, B*A, C*A의 논리곱의 논리합으로 출력된다. 여기서, 논리곱의 논리합이 1 이상이면 출력신호는 1을 출력하게 된다.As shown in FIG. 5, when the output boater 250 receives the multiplexed signals O_1, O_2, and O_3, the multiplexed signals O_1, O_2, and O_3 are A, B of the output boater 250. Becomes C. When A, B, and C, which are input signals of the output bottler 250, are A = 1, B = 0, and C = 1, the final output value Y is represented by Equation 1 above, where Y = 1 * 0 + 0 * 1 + 1 * 1 = 1 That is, the output signal of the output vaulter 250 is generally output in accordance with the circuit logic, the final output signal Y is the logical sum of the logical product of A * B, B * A, C * A. Here, if the logical sum of the logical product is 1 or more, the output signal outputs 1.

도 6 은 도 4의 출력 보터부에서의 고장 상태 출력에 대한 설명도이다.FIG. 6 is an explanatory diagram for a failure state output in the output vaulter of FIG. 4. FIG.

도 4의 출력 보터부(250) 내부의 전기적 출력을 결정하는 릴레이 스위치(410)는 수명 제한 또는 고장 가능성이 있기 때문에, 만약 릴레이 스위치(410)가 손상되거나 오동작하는 경우 최종 출력 값이 달라질 수 있다.Since the relay switch 410 that determines the electrical output inside the output bowler 250 of FIG. 4 may have a lifetime limitation or failure, the final output value may be changed if the relay switch 410 is damaged or malfunctions. .

일례로, 제1 내지 제3 입출력부(221 내지 223)로부터 출력된 다중화된 신호(O_1, O_2, O_3)를 출력 보터부(250)가 입력받는다. 여기서, 입력값 A,B,C가 A=1,B=0,C=1일 때 최종 출력의 값은 상기 [수학식 1]인 Y = A*B + B*C + C*A를 적용하면 최종 출력의 값 Y= 1이 되어야 한다.In one example, the output boater 250 receives the multiplexed signals O_1, O_2, and O_3 output from the first to third input / output units 221 to 223. Here, when the input values A, B, and C are A = 1, B = 0, and C = 1, the final output value applies Y = A * B + B * C + C * A of Equation 1 above. The value of the final output should be Y = 1.

하지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 출력 보터부(250)의 릴레이 스위치(410) 중에서 어느 하나의 스위치(601)에서 고장이 발생하면, 실제 최종 출력은 도 5와 다르게 Y = 1*0 + 0*1 + 1*0 = 0이 되어 Y=0으로 최종 출력된다. 여기서, 고장난 스위치(601)는 고장 기호(

Figure pat00003
)로 표시한다. 이와 같이, 전기적 출력을 하는 하나의 스위치(601)에 고장(
Figure pat00004
)이 발생할 경우에 실제 최종 출력은 Y=0이 된다.However, as shown in FIG. 6, when a failure occurs in any one of the relay switches 410 of the output boater 250, the final final output is Y = 1 * 0 + differently from FIG. 5. 0 * 1 + 1 * 0 = 0 and the final output is Y = 0. Here, the failed switch 601 is a failure symbol (
Figure pat00003
). In this way, a failure of one switch 601 for electrical output (
Figure pat00004
), The actual final output is Y = 0.

종래의 플랜트 다중화 제어 시스템의 출력 보터부(250)는 내부 스위치의 고장 또는 오동작 시 다른 출력 값을 생성할 수 있어서, 다중화 시스템의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
The output boater 250 of the conventional plant multiplexing control system may generate different output values when a failure or malfunction of the internal switch occurs, thereby reducing the reliability of the multiplexing system.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 다중화 제어 시스템에서 어느 제어 시스템의 구성요소에 고장이 발생하더라도 해당 제어 시스템의 전체 동작이 중지되지 않도록 하여 플랜트를 제어하기 위한 출력 신호의 개수가 감소하지 않음으로써 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플랜트의 다중화 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to control the plant so that the entire operation of the control system is not stopped even if a failure occurs in any control system component in the multiplexed control system. It is an object of the present invention to provide a multiplexing control system of a plant that can improve the reliability of plant control by not reducing the number of output signals.

또한, 본 발명의 다른 목적은 출력 보터의 내부 스위치가 고장나거나 오동작하더라도 최종 출력 값에 영향이 없도록 하여 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플랜트의 다중화 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, another object of the present invention is to provide a multiplexing control system of the plant that can improve the reliability of the plant control by not affecting the final output value even if the internal switch of the output boat breaks or malfunctions.

이를 위하여, 본 발명에 의한 직렬 통신을 이용한 플랜트의 다중화 제어 시스템은, 플랜트로부터 입력되는 하나의 전기적인 입력신호를 복수의 입력신호로 복사하기 위한 입력 터미널부; 상기 복사된 복수의 입력신호를 복수의 입력신호 데이터로 변환하고, 통신부로부터 출력된 출력신호 데이터들을 복수의 출력신호로 변환하기 위한 입출력부; 복수의 통신 포트를 이용하여 상기 변환된 복수의 입력신호 데이터들을 수집하고, 신호 처리부로부터 출력된 출력신호 데이터를 상기 복수의 통신 포트를 통해 상기 입출력부로 출력하기 위한 상기 통신부; 상기 수집된 복수의 입력신호 데이터를 각각 신호처리하여 출력신호 데이터를 출력하기 위한 상기 신호 처리부; 및 상기 입출력부로부터 출력된 복수의 출력신호 중에서 어느 하나의 출력 신호를 결정하여 상기 플랜트로 출력하되, 상기 출력된 복수의 출력신호를 이중화하고 상기 이중화된 복수의 출력신호를 다수 우선의 로직에 따라 논리곱 및 논리합 연산하여 상기 어느 하나의 출력 신호를 결정하기 위한 출력 보터부를 포함하는 특징으로 한다.
To this end, the multiplexing control system of a plant using serial communication according to the present invention, an input terminal unit for copying one electrical input signal input from the plant into a plurality of input signals; An input / output unit for converting the plurality of copied input signals into a plurality of input signal data and converting output signal data output from the communication unit into a plurality of output signals; The communication unit for collecting the converted plurality of input signal data using a plurality of communication ports and outputting output signal data output from a signal processing unit to the input / output unit through the plurality of communication ports; The signal processor for signal-processing the collected plurality of input signal data and outputting output signal data; And determining one output signal from among the plurality of output signals output from the input / output unit and outputting the output signal to the plant, wherein the outputted plurality of output signals are duplicated and the plurality of duplicated output signals are output according to a plurality of priorities. And an outputbotter for determining one of the output signals by performing AND and OR operation.

본 발명은, 다중화 제어 시스템에서 어느 제어 시스템의 구성요소에 고장이 발생하더라도 해당 제어 시스템의 전체 동작이 중지되지 않도록 하여 플랜트를 제어하기 위한 출력 신호의 개수가 감소하지 않음으로써 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention improves the reliability of plant control by not reducing the number of output signals for controlling the plant by preventing the entire operation of the control system from stopping even if a component of a control system in the multiplexing control system fails. It can be effected.

또한, 본 발명은, 출력 보터의 내부 스위치가 고장나거나 오동작하더라도 최종 출력 값에 영향이 없도록 하여 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has the effect that the reliability of the plant control can be improved by not affecting the final output value even if the internal switch of the output boat fails or malfunctions.

도 1 은 종래의 플랜트 제어 시스템에서의 신호 및 데이터 경로에 대한 설명도,
도 2 는 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템의 구성도,
도 3 은 종래의 플랜트 다중화 제어 시스템에서 고장이 발생하는 경우에 대한 설명도,
도 4 는 도 2의 출력 보터부의 상세구성도,
도 5 는 도 4의 출력 보터부에서의 정상 상태 출력에 대한 설명도,
도 6 은 도 4의 출력 보터부에서의 고장 상태 출력에 대한 설명도,
도 7 은 본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템의 일실시예 구성도,
도 8 은 본 발명에 따른 도 7의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 고장 제어에 대한 일실시예 설명도,
도 9 는 본 발명에 따른 도 7의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 신호 흐름에 대한 일실시예 설명도,
도 10 은 본 발명에 따른 도 8의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 고장 제어인 경우 신호 흐름에 대한 일실시예 설명도,
도 11 은 본 발명에 따른 도 7의 출력 보터부의 일실시예 상세구성도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
710: 입력 터미널부 720: 입출력부
731 내지 733: 제1 내지 제3 통신부
741 내지 743: 제1 내지 제3 신호 처리부
750: 출력 보터부
1 is an explanatory diagram of a signal and a data path in a conventional plant control system;
2 is a block diagram of a conventional plant multiplexing control system,
3 is an explanatory diagram for a case where a failure occurs in a conventional plant multiplexing control system;
4 is a detailed configuration diagram of the output boater of FIG. 2;
5 is an explanatory diagram for a steady state output in the output vaulter of FIG. 4;
6 is an explanatory diagram of a failure state output in the output vaulter of FIG. 4;
7 is a configuration diagram of an embodiment of a plant multiplexing control system according to the present invention;
8 is an exemplary explanatory diagram for failure control in the plant multiplexing control system of FIG. 7 according to the present invention;
9 is a diagram illustrating an embodiment of a signal flow in the plant multiplexing control system of FIG. 7 according to the present invention;
10 is a diagram illustrating an embodiment of a signal flow in the case of fault control in the plant multiplexing control system of FIG. 8 according to the present invention;
FIG. 11 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the output boater of FIG. 7 according to the present invention. FIG.
Description of the Related Art
710: input terminal unit 720: input and output unit
731 to 733: first to third communication unit
741 to 743: First to third signal processing units
750: output potter

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present invention and the operation and effect thereof will be clearly understood through the following detailed description. Prior to the detailed description of the present invention, the same components will be denoted by the same reference numerals even if they are displayed on different drawings, and the detailed description will be omitted when it is determined that the well-known configuration may obscure the gist of the present invention. do.

도 7 은 본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템의 일실시예 구성도이다.7 is a configuration diagram of an embodiment of a plant multiplexing control system according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템은 입력 터미널부(710), 입출력부(720), 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733), 제1 내지 제3 신호 처리부(741 내지 743) 및 출력 보터부(750)를 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)는 통신 포트 1 내지 3을 각각 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)는 각 통신부(731 내지 733)의 통신 포트 1 내지 3과 각각 연결된다. 또한, 각 통신부(731 내지 733)의 통신 포트 1 내지 3은 다른 통신부의 동일한 포트 번호를 가지는 통신 포트 1 내지 3과 각각 연결된다. 이와 같이, 각 통신부(731 내지 733)는 세 개의 통신 포트들을 포함하고, 해당 번호의 통신 포트들은 서로 연결된다. 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)와 입출력부(720) 간에 RS485의 멀티 드랍(Multi-drop) 및 데이지 체인(Daisy Chain) 방식이 이용되고 있다.As illustrated in FIG. 7, the plant multiplexing control system according to the present invention includes an input terminal unit 710, an input / output unit 720, first to third communication units 731 to 733, and first to third signal processing units ( 741 to 743 and an output batter portion 750. Here, the first to third communication units 731 to 733 include communication ports 1 to 3, respectively. As illustrated in FIG. 7, the first to third input / output units 721 to 723 are connected to the communication ports 1 to 3 of each communication unit 731 to 733, respectively. In addition, communication ports 1 to 3 of each communication unit 731 to 733 are connected to communication ports 1 to 3 each having the same port number of another communication unit. As such, each communication unit 731 to 733 includes three communication ports, and communication ports of the corresponding numbers are connected to each other. RS-485 multi-drop and daisy chain schemes are used between the first to third communication units 731 to 733 and the input / output unit 720.

본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템은 이중화 또는 삼중화로 이루어질 수 있으며, 도 7과 같이, 플랜트 삼중화 제어 시스템은 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723), 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733) 및 제1 내지 제3 신호 처리부(741 내지 743)를 각각 3개씩 포함한다. 여기서, 제1 내지 제3 입출력부(221 내지 223)는 각각 다수의 I/O 모듈(1_1, 1_2, …, 1_N, 2_1, 2_2, …, 2_N, 3_1, 3_2, …, 3_N)을 포함한다.The plant multiplexing control system according to the present invention may be made redundant or tripled, and as shown in FIG. 7, the plant triplexing control system includes first to third input / output units 721 to 723 and first to third communication units 731 to 733) and three first to third signal processors 741 to 743, respectively. The first to third input / output units 221 to 223 include a plurality of I / O modules 1_1, 1_2, ..., 1_N, 2_1, 2_2, ..., 2_N, 3_1, 3_2, ..., 3_N, respectively. .

본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템은 발전 및 담수 플랜트 등에 적용되는 다중화 제어시스템에서 플랜트(100)로부터 입력되는 하나의 전기신호를 다중화하여 제1 내지 제3 신호 처리부(741 내지 743)로 전달하고, 제1 내지 제3 신호 처리부(741 내지 743)에서 연산된 출력신호 데이터에 대해서 플랜트(100)에 전달되는 최종적인 전기적 신호의 경로를 다중화하고, 플랜트(100)를 제어하는 전기적 신호를 생성하는 다수 우선의 로직을 구현하여 신뢰성을 향상하기 위한 것이다.The plant multiplexing control system according to the present invention multiplexes one electric signal input from the plant 100 in a multiplexing control system applied to a power generation and desalination plant, and transmits the electrical signal to the first to third signal processing units 741 to 743. Multiple multiplexing paths of the final electrical signals transmitted to the plant 100 with respect to the output signal data calculated by the first to third signal processing units 741 to 743, and generating electrical signals for controlling the plant 100. First of all, to improve the reliability by implementing the logic.

본 발명의 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)는 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)과 데이터를 송수신하는 경로에 대한 구조를 다중화하여 데이터의 시간적 동기화를 구현하여 신뢰성을 향상하고, 플랜트(100)를 제어하는 전기적인 신호를 출력할 때 신호를 생성하는 로직을 구현함으로써 신뢰성을 향상하기 위한 것이다.The first to third input / output units 721 to 723 of the present invention multiplex the structure of a path for transmitting and receiving data with the first to third communication units 731 to 733 to implement temporal synchronization of data to improve reliability. In order to improve reliability by implementing logic for generating a signal when outputting an electrical signal controlling the plant 100.

이하, 본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템의 구성요소 각각에 대하여 살펴보기로 한다. 3개씩 포함되어 있는 입출력부, 통신부, 신호 처리부 중에서 제1 입출력부(721), 제1 통신부(731) 및 제1 신호 처리부(741)를 기준으로 설명하기로 한다. 다른 입출력부, 통신부, 신호 처리부는 동일한 동작을 수행한다.Hereinafter, each component of the plant multiplexing control system according to the present invention will be described. The first input / output unit 721, the first communication unit 731, and the first signal processing unit 741 among three input / output units, communication units, and signal processing units will be described. The other input / output unit, communication unit, and signal processing unit perform the same operation.

입력 터미널부(710)는 플랜트(100)에 설치된 센서 또는 게이지 등에서 측정된 신호를 다중화 개수에 따라 2개 또는 3개의 신호로 복사하여 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)로 각각 전달한다. 일례로, 플랜트(100)의 센서 또는 게이지로부터 오는 신호 X는 플랜트(100)와 전선(Hard-wire)으로 연결되고, 동일한 입력신호(I_1, I_2, I_3)로 복사되어 다시 전선을 통하여 제1 입출력부(721)의 I/O 모듈(I/O 모듈 1_1, I/O 모듈 2_1 및 I/O 모듈 3_1)로 입력된다. 이와 같이, 제2 및 제3 입출력부(722 및 723)에서도 동일한 과정이 수행된다. 여기서, 전기적 신호 X와 동일한 입력신호(I_1, I_2, I_3)는 회로적으로 연결되어 시간지연 및 오류가 없다고 할 수 있다.The input terminal unit 710 copies the signals measured by the sensors or gauges installed in the plant 100 into two or three signals according to the number of multiplexes and transfers the signals to the first to third input / output units 721 to 723, respectively. . In one example, the signal X coming from the sensor or gauge of the plant 100 is connected to the plant 100 by a hard-wire, copied to the same input signal (I_1, I_2, I_3) and again through the wire It is input to an I / O module (I / O module 1_1, I / O module 2_1 and I / O module 3_1) of the input / output unit 721. In this manner, the same process is performed on the second and third input / output units 722 and 723. Here, the input signals I_1, I_2, and I_3 that are identical to the electrical signal X may be connected to the circuit so that there is no time delay and no error.

제1 입출력부(721)는 입력 터미널부(710)로부터 복사된 신호를 입력받아 전기적인 신호를 디지털 데이터인 통신데이터로 변환하고 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)의 데이터를 수집하는 제1 통신부(731)의 해당 통신 포트들(포트 1, 2 및 3)를 통해 통신데이터를 제1 통신부(731)로 전달한다. 제1 입출력부(721)는 이 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하고 통신 데이터화하여 통신선로(C_1, C_2, C_3)인 직렬(Serial) 통신선로를 통하여 제1 통신부(731)로 전달한다. 또한, 제1 입출력부(721)는 제1 통신부(731)의 해당 통신포트들(포트 1, 2 및 3)을 통해 전달된 출력신호를 각각 직렬 통신선로를 통해 입력받아 전기적인 출력신호로 변환하여 출력 보터부(750)로 전달한다. 제1 입출력부(721)는 플랜트(100)로부터 들어오는 복수의 신호를 동시에 입력받고 제1 통신부(731)에서 처리된 복수의 신호를 동시에 출력하기 위해 복수의 I/O 모듈을 포함한다. The first input / output unit 721 receives a signal copied from the input terminal unit 710, converts an electrical signal into communication data that is digital data, and collects data of the first to third input / output units 721 to 723. The communication data is transmitted to the first communication unit 731 through corresponding communication ports (ports 1, 2 and 3) of the first communication unit 731. The first input / output unit 721 converts the electrical signal into a digital value, converts the electrical signal into digital data, and transmits the converted electrical signal to the first communication unit 731 through a serial communication line which is the communication lines C_1, C_2, and C_3. In addition, the first input / output unit 721 receives output signals transmitted through corresponding communication ports (ports 1, 2, and 3) of the first communication unit 731 through serial communication lines, and converts them into electrical output signals. To the output bottler 750. The first input / output unit 721 includes a plurality of I / O modules for simultaneously receiving a plurality of signals from the plant 100 and simultaneously outputting a plurality of signals processed by the first communication unit 731.

제1 통신부(731)는 포트 1 내지 3을 통해 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)와 직렬 통신선로로 연결되고, 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)로부터 전달된 통신데이터를 여러 I/O 모듈에서 수집된 N개의 입력신호 데이터를 구조화하여 표준 데이터 버스(예컨대, VMEbus 또는 CompactPCI 등) 등의 신뢰성이 있고 검증된 인터페이스방식으로 제1 신호 처리부(741)로 전달하게 된다. 일례로, 제1 통신부(731)의 포트 1은 통신선로 C_1에 연결된 I/O모듈 1_1의 제어권을 가진다. 또한, 제1 통신부(731)의 포트 2 는 통신선로 C_2에 연결된 I/O 모듈 2_1의 제어권을 가지고, 제1 통신부(731)의 포트 3 은 통신선로 C_3에 연결된 I/O 모듈 3_1의 제어권을 가진다.The first communication unit 731 is connected to the first to third input / output units 721 to 723 through a serial communication line through ports 1 to 3, and communication data transmitted from the first to third input / output units 721 to 723. The N input signal data collected from the various I / O modules are structured and transferred to the first signal processor 741 in a reliable and verified interface method such as a standard data bus (eg, VMEbus or CompactPCI). For example, port 1 of the first communication unit 731 has a control right of the I / O module 1_1 connected to the communication line C_1. In addition, port 2 of the first communication unit 731 has control of the I / O module 2_1 connected to the communication line C_2, and port 3 of the first communication unit 731 has control right of the I / O module 3_1 connected to the communication line C_3. Have

제1 신호 처리부(741)는 제1 통신부(731)로부터 전달된 구조화된 입력신호 데이터를 로직 연산에 따라 처리하고, 처리된 신호를 제1 통신부(731)로 출력한다.The first signal processing unit 741 processes the structured input signal data transmitted from the first communication unit 731 according to a logic operation, and outputs the processed signal to the first communication unit 731.

예를 들어, 제1 입출력부(721)의 I/O 모듈에서 출력된 통신데이터 C_1는 제1 통신부(731)의 통신 포트 1 내지 3을 통해 제1 신호 처리부(741)로 입력된다. 즉, 제1 신호 처리부(241)는 제1 통신부(231)를 입력된 입력신호 데이터(C_1)를 로직 연산에 따라 처리한다. 제1 신호 처리부(241)에서 처리된 신호는 제1 통신부(231)를 거쳐 다시 제1 입출력부(221)의 I/O 모듈로 전달된다.For example, the communication data C_1 output from the I / O module of the first input / output unit 721 is input to the first signal processing unit 741 through the communication ports 1 to 3 of the first communication unit 731. That is, the first signal processor 241 processes the input signal data C_1 input by the first communication unit 231 according to a logic operation. The signal processed by the first signal processor 241 is transmitted to the I / O module of the first input / output unit 221 again through the first communication unit 231.

출력 보터부(750)는 각 입출력부(721 내지 723)로부터 다중화된 신호 O_1, O_2, O_3를 입력받아 다수 우선의 로직에 따라 3개 신호 중 동일한 2개 신호에 해당하는 값 Y를 선택하여 플랜트(100)로 출력한다.The output botter 750 receives the multiplexed signals O_1, O_2, O_3 from the input / output units 721 to 723 and selects the value Y corresponding to the same two signals among the three signals according to a plurality of priority logics. Output to (100).

도 8 은 본 발명에 따른 도 7의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 고장 제어에 대한 일실시예 설명도이다.8 is a diagram illustrating an embodiment of fault control in the plant multiplexing control system of FIG. 7 according to the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 플랜트(100)의 센서 및 게이지로부터 오는 전기적 신호 X는 입력 터미널부(710)와 전선(Hard-wire)으로 연결되고 입력 터미널부(710)에서 동일한 입력신호(I_1, I_2, I_3)로 복사되어 다시 전선을 통하여 각 시스템의 입출력부(721 내지 723)로 전달된다. 여기서, 전기적 신호 X와 입력신호(I_1, I_2, I_3)는 회로적으로 연결되어 시간지연 및 오류가 없다고 할 수 있다.As shown in FIG. 8, the electrical signal X coming from the sensor and the gauge of the plant 100 is connected to the input terminal portion 710 by a hard-wire and the same input signal I_1 at the input terminal portion 710. , I_2, and I_3 are copied to the input / output units 721 to 723 of each system through the electric wire. Here, the electrical signal X and the input signals (I_1, I_2, I_3) can be said to be connected to the circuit there is no time delay and error.

제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)는 이 전기적 신호를 디지털 값으로 변환하고 통신데이터화하여 직렬(Serial) 통신선로(C_1, C_2, C_3)를 통하여 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)의 포트 1 내지 3으로 전달한다. 즉, 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)는 포트 1 내지 3을 통해 N개의 입력 신호 데이터를 수집하게 된다.The first to third input / output units 721 to 723 convert the electrical signal into a digital value and convert the communication data into digital data, and the first to third communication units 731 to 733 through serial communication lines C_1, C_2, and C_3. To ports 1 to 3). That is, the first to third communication units 731 to 733 collect N input signal data through the ports 1 to 3.

이러한 변환과정에서 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)에서 수집한 플랜트(100)의 전기적 신호 X는 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)의 내부 프로세스의 연산 시간 및 통신 전송시간에 따른 지연 및 오차로 인하여 실제 신호와 값이 다른 왜곡이 발생할 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 통신부(731 내지 733)는 어느 하나의 통신부의 포트 1이 제어권을 가지는 통신선로(C_1) 외에 다른 두 개의 통신선로(C_2, C_3)의 입력신호 데이터를 항상 수신하고(Listening), 그 수신된 입력신호 데이터를 비교하여 통신선로(C_1, C_2, C_3) 및 I/O 모듈의 건전성 및 이상 유무를 확인할 수 있다.In this conversion process, the electrical signal X of the plant 100 collected by the first to third communication units 731 to 733 is applied to the calculation time and the communication transmission time of the internal process of the first to third input / output units 721 to 723. Due to the delay and error, the distortion may be different from the actual signal. Here, the first to third communication units 731 to 733 always receive input signal data of two other communication lines C_2 and C_3 in addition to the communication line C_1 to which port 1 of one communication unit has a control right ( Listening), and compares the received input signal data to check the health and abnormality of the communication lines (C_1, C_2, C_3) and the I / O module.

만약, 제1 통신부(731)의 통신 포트 1, 2, 3으로 들어오는 데이터가 일정시간(시간지연 오차 발생허용시간) 이상 다른 값을 유지한다면 제어 시스템에 문제가 발생했다고 할 수 있다. 여기서, 통신 포트 1, 2, 3의 문제인지 통신선로(C_1, C_2, C_3)의 문제인지, 또는 I/O 모듈 1_1, 2_1, 3_1의 문제인지 판단할 수는 없다.If the data coming into the communication ports 1, 2, and 3 of the first communication unit 731 maintains a different value for a predetermined time (time delay error allowable time), it may be said that a problem occurs in the control system. Here, it is not possible to determine whether the problem is with the communication ports 1, 2, 3, the communication lines C_1, C_2, C_3, or with the I / O modules 1_1, 2_1, 3_1.

도 8에 도시된 바와 같이, 제1 통신부(731)의 통신포트 3(701)에 고장이 발생할 경우에 고장난 기호는 고장 기호(

Figure pat00005
)로 표시된다. 통신포트 3(701)에 고장이 발생하여 각 통신부(731 내지 733)의 입력신호 데이터가 일정시간 이상 다를 경우에 제1 입출력부(721)의 I/O 모듈 1_1에 대한 제어권은 제2 통신부(732)가 가지게 된다. 제2 통신부(732)가 I/O 모듈 1_1의 제어권을 가진다. 이후, 각 통신부(731 내지 733)의 데이터가 동일하다면, 제2 통신부(732)는 통신부(731 내지 733)의 통신 포트 문제로 판단하게 된다. 반면, 각 통신부(731 내지 733)의 데이터가 동일하지 않으면, 제2 통신부(732)는 I/O 모듈 1_1의 고장으로 판단할 수 있다.As shown in FIG. 8, when a failure occurs in the communication port 3 701 of the first communication unit 731, the failed symbol is a failure symbol (
Figure pat00005
Is indicated by). When a failure occurs in the communication port 3 (701) and the input signal data of each communication unit 731 to 733 differs for a predetermined time or more, the control right to the I / O module 1_1 of the first input / output unit 721 is controlled by the second communication unit ( 732). The second communication unit 732 has control of the I / O module 1_1. Thereafter, if the data of the communication units 731 to 733 are the same, the second communication unit 732 determines that the communication port problem of the communication units 731 to 733 is the same. On the other hand, if the data of the communication units 731 to 733 are not the same, the second communication unit 732 may determine that the I / O module 1_1 is out of order.

도 9 는 본 발명에 따른 도 7의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 신호 흐름에 대한 일실시예 설명도이다.9 is a diagram illustrating an embodiment of a signal flow in the plant multiplexing control system of FIG. 7 according to the present invention.

플랜트(100)에 설치된 센서 또는 게이지 등에서 측정된 신호는 입력 터미널부(710)로 전달된다.The signal measured by the sensor or gauge installed in the plant 100 is transmitted to the input terminal portion 710.

도 9에 도시된 바와 같이, 입력 터미널부(710)의 다중화 개수에 따라 3개의 신호로 복사하여 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)로 각각 전달된다.As shown in FIG. 9, three signals are copied to the first to third input / output units 721 to 723 according to the number of multiplexing of the input terminal unit 710.

그러면, 제1 통신부(731)는 통신 포트 1 내지 3을 통해 제1 입출력부(721)뿐만 아니라 다른 제2 및 제3 입출력부(722 및 723)로부터 입력신호를 전달받는다. 이와 같이, 제1 및 제2 통신부(731)는 세 개의 입출력부(721 내지 723) 모두로부터 통신 포트 1 내지 3을 통해 입력신호를 수신한다.Then, the first communication unit 731 receives an input signal from not only the first input / output unit 721 but also other second and third input / output units 722 and 723 through communication ports 1 to 3. As such, the first and second communication units 731 receive input signals through the communication ports 1 to 3 from all three input / output units 721 to 723.

그리고 제1 통신부(731)에서 출력된 입력신호 데이터는 제1 신호 처리부(741)로 전달되고, 제1 신호 처리부(741)에서 신호처리된 출력신호 데이터는 제1 통신부(731)로 전달된다. 이와 같이, 제2 및 제3 통신부(732 및 732)에 대해서도 동일하게 적용된다.The input signal data output from the first communication unit 731 is transmitted to the first signal processing unit 741, and the output signal data signal processed by the first signal processing unit 741 is transferred to the first communication unit 731. In this manner, the same applies to the second and third communication units 732 and 732.

도 10 은 본 발명에 따른 도 8의 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 고장 제어인 경우 신호 흐름에 대한 일실시예 설명도이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an embodiment of a signal flow in the case of failure control in the plant multiplexing control system of FIG. 8 according to the present invention.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 통신부(731)와 제1 신호 처리부(741) 사이의 경로에서 이상이 발생하는 경우에 고장 제어를 살펴보기로 한다.As shown in FIG. 10, a failure control will be described when an abnormality occurs in a path between the first communication unit 731 and the first signal processing unit 741.

제1 통신부(731)와 제1 신호 처리부(741) 사이의 경로에 고장(1001, 1002)이 발생하면 고장난 기호는 고장 기호(

Figure pat00006
)로 표시된다. 제1 통신부(731)와 제1 신호 처리부(741) 사이의 경로에 고장이 발생하더라도, 제2 통신부(732) 또는 제3 통신부(733)의 통신 포트 1 은 제1 입출력부(721)로부터 직렬 통신선로(C_1)를 통해 제1 입출력부(721)에서 출력된 입력신호 데이터를 수집하게 된다. 제2 통신부(732) 또는 제3 통신부(733)가 이에 대한 입력신호 데이터를 구조화하면, 각 신호 처리부(741 내지 743)는 동일한 입력신호 데이터를 기준으로 제어 로직에 대한 연산을 수행할 수 있다.If failures 1001 and 1002 occur in the path between the first communication unit 731 and the first signal processing unit 741, the failed symbol may be a failure symbol (
Figure pat00006
Is indicated by). Even if a failure occurs in the path between the first communication unit 731 and the first signal processing unit 741, the communication port 1 of the second communication unit 732 or the third communication unit 733 is serially connected from the first input / output unit 721. The input signal data output from the first input / output unit 721 is collected through the communication line C_1. When the second communication unit 732 or the third communication unit 733 structures the input signal data, the signal processing units 741 to 743 may perform operations on the control logic based on the same input signal data.

제1 신호 처리부(741)는 제2 통신부(732) 또는 제3 통신부(733)의 통신 포트 1을 통해 전달된 입력신호 데이터를 신호처리하여 제1 통신부(731)로 출력신호 데이터를 전달한다. 그러면, 제1 통신부(731)에서 출력신호 데이터는 제1 입출력부(721)를 거쳐 최종적으로 출력 보터부(750)로 전달될 수 있다. 제2 및 제3 입출력부(722 및 723)로 입력되는 입력신호는 도 9에서 설명된 대로 전달 및 신호처리 과정을 거쳐 플랜트(100)로 최종 출력된다.The first signal processor 741 processes the input signal data transmitted through the communication port 1 of the second communication unit 732 or the third communication unit 733, and transmits the output signal data to the first communication unit 731. Then, the output signal data from the first communication unit 731 may be finally transferred to the output vaulter 750 via the first input / output unit 721. Input signals input to the second and third input / output units 722 and 723 are finally output to the plant 100 through a transfer and signal processing process as described in FIG. 9.

따라서 본 발명에 따른 다중화 제어 시스템은 고장의 원인에 관계없이 시스템 전체가 페일-오버(Fail Over)하지 않는다. 이에 따라, 플랜트(100)로부터 입력되는 입력신호의 개수 및 플랜트(100)를 제어하기 위한 출력신호의 개수가 감소되지 않는다는 장점이 있다.Therefore, the multiplexing control system according to the present invention does not fail over the entire system regardless of the cause of the failure. Accordingly, there is an advantage that the number of input signals input from the plant 100 and the number of output signals for controlling the plant 100 are not reduced.

도 11 은 본 발명에 따른 도 7의 출력 보터부의 일실시예 상세구성도이다.FIG. 11 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the output boater of FIG. 7 according to the present invention. FIG.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템에서의 출력 보터부(750)는 3개의 출력신호(O_1, O_2, O_3)를 입력받아 6개 출력신호의 온/오프 동작을 수행하는 다수의 스위치(1110), 서로 다른 스위치(1110)의 출력신호를 논리곱하는 다수의 곱셉기(1120) 및 각 곱셈기(1120)의 출력신호를 전체 논리합하는 다수의 덧셈기(1130)를 포함한다.As shown in FIG. 11, the output boater 750 in the plant multiplexing control system according to the present invention receives three output signals O_1, O_2, and O_3 to perform on / off operation of six output signals. A plurality of switches 1110, a plurality of multipliers 1120 for logically multiplying the output signals of different switches 1110, and a plurality of adders 1130 for performing a logical OR on the output signals of each multiplier 1120.

출력 보터부(750)는 플랜트(100)를 제어하는 신호 Y를 출력할 때, 제1 내지 제3 입출력부(721 내지 723)로부터 출력신호를 받아 다수의 스위치(1110), 다수의 곱셉기(1120) 및 다수의 덧셈기(1130)로 이루어진 내부 회로를 통해 다수 우선의 로직에 따라 출력 값을 결정한다. 즉, 출력 보터부(750)는 각 입출력부(721 내지 723)로부터 출력신호(O_1, O_2, O_3)를 전달받아 도 11에 도시된 회로 로직을 통해, 각 신호의 논리곱의 논리합의 결과값을 출력한다. 출력 보터부(750)의 출력 신호 Y는 하기의 [수학식 2]와 같이 표현된다.
When the output boater unit 750 outputs a signal Y for controlling the plant 100, the output boater unit 750 receives an output signal from the first to third input / output units 721 to 723, and includes a plurality of switches 1110 and a plurality of multipliers ( An internal circuit composed of 1120 and a plurality of adders 1130 determines the output value according to a number of priorities logic. That is, the output renderer 750 receives the output signals O_1, O_2, and O_3 from the input / output units 721 to 723, and generates a logical sum of the logical products of the signals through the circuit logic shown in FIG. 11. Outputs The output signal Y of the output bottler 750 is expressed by Equation 2 below.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, Y는 플랜트(100)로 출력되는 최종 출력신호, 및 A, B, C는 각 입출력부(721 내지 723)로부터 전달된 출력신호, A', B', C'는 각 입출력부(721 내지 723)로부터 전달된 출력신호의 이중 출력신호를 나타낸다. Here, Y is the final output signal output to the plant 100, A, B, C is the output signal transmitted from each input and output unit 721 to 723, A ', B', C 'is each input and output unit 721 To 723, a dual output signal of the output signal.

상기의 [수학식 2]와 같이, 출력 보터부(750)는 전기적 신호를 온/오프하는 스위치(1110)의 이중화를 통해 회로의 고장 허용(Fault-tolerance)를 지원한다. 다수의 스위치(1110) 중에서 어느 하나의 스위치(1111)에 고장이 발생하면 고장난 기호는 고장 기호(

Figure pat00008
)로 표시된다. 어느 하나의 스위치(1111)에 고장이 발생하더라도 최종 출력신호 Y는 올바른 결과값으로 출력된다. 이는 플랜트(100)를 제어하는 최종 출력의 신뢰성을 높이기 위함이다. 출력 보터부(750)는 도 4에 도시된 종래의 출력 보터부(250)에 비해, 최종 출력회로의 로직을 개선하고 출력 신호에 대한 신뢰성을 향상시킨다. As shown in Equation 2, the output boater 750 supports fault-tolerance of a circuit through duplication of a switch 1110 for turning on / off an electrical signal. If a failure occurs in any one of the switches 1110, the failed symbol is a failure symbol (
Figure pat00008
Is indicated by). Even if a failure occurs in any one of the switches 1111, the final output signal Y is output with the correct result. This is to increase the reliability of the final output to control the plant 100. The output bottler 750 improves the logic of the final output circuit and improves the reliability of the output signal, compared to the conventional output bottler 250 shown in FIG. 4.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
The above description is merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all the techniques within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명에 따른 플랜트 다중화 제어 시스템은 어느 하나의 구성요소에 고장이 발생하더라도 해당 제어 시스템의 전체 동작이 중지되지 않도록 하여 플랜트를 제어하기 위한 출력 신호의 개수가 감소하지 않음으로써 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 출력 보터의 내부 스위치가 고장나거나 오동작하더라도 최종 출력 값에 영향이 없도록 하여 플랜트 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The plant multiplexing control system according to the present invention improves the reliability of the plant control by not reducing the number of output signals for controlling the plant by preventing the entire operation of the control system from stopping even if any component fails. It is possible to improve the reliability of plant control by not affecting the final output value even if the internal switch of the output boat fails or malfunctions.

Claims (5)

직렬 통신을 이용한 플랜트 다중화 제어 시스템에 있어서,
플랜트로부터 입력되는 하나의 전기적인 입력신호를 복수의 입력신호로 복사하기 위한 입력 터미널부;
상기 복사된 복수의 입력신호를 복수의 입력신호 데이터로 변환하고, 통신부로부터 출력된 출력신호 데이터들을 복수의 출력신호로 변환하기 위한 입출력부;
복수의 통신 포트를 통한 직렬 통신을 이용하여 상기 변환된 복수의 입력신호 데이터들을 수집하고, 신호 처리부로부터 출력된 출력신호 데이터를 상기 복수의 통신 포트를 통해 상기 입출력부로 출력하기 위한 상기 통신부;
상기 수집된 복수의 입력신호 데이터를 각각 신호처리하여 출력신호 데이터를 출력하기 위한 상기 신호 처리부; 및
상기 입출력부로부터 출력된 복수의 출력신호 중에서 어느 하나의 출력 신호를 결정하여 상기 플랜트로 출력하기 위한 출력 보터부
를 포함하는 플랜트 다중화 제어 시스템.
In the plant multiplexing control system using serial communication,
An input terminal section for copying one electrical input signal input from the plant into a plurality of input signals;
An input / output unit for converting the plurality of copied input signals into a plurality of input signal data and converting output signal data output from the communication unit into a plurality of output signals;
The communication unit for collecting the converted plurality of input signal data using serial communication through a plurality of communication ports, and outputting output signal data output from a signal processing unit to the input / output unit through the plurality of communication ports;
The signal processor for signal-processing the collected plurality of input signal data and outputting output signal data; And
An output vaulter for determining one output signal among a plurality of output signals output from the input / output unit and outputting the output signal to the plant
Plant multiplexing control system comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 변환된 복수의 입력신호 데이터에 대응하는 복수의 통신 포트들과 직렬로 연결된 복수의 직렬 통신선로를 통해 상기 변환된 복수의 입력신호 데이터들을 수집하는 플랜트 다중화 제어 시스템.
The method of claim 1,
The communication unit,
And a plurality of converted input signal data through a plurality of serial communication lines connected in series with a plurality of communication ports corresponding to the plurality of converted input signal data.
제 2 항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 신호 처리부와 상기 입출력부 사이의 경로에서 상기 복수의 통신 포트들 중 어느 하나의 통신 포트에 고장이 발생하면, 상기 고장이 발생한 통신 포트와 다른 통신 포트를 통해 상기 변환된 복수의 입력신호 데이터들을 수집하는 플랜트 다중화 제어 시스템.
The method of claim 2,
The communication unit,
When a failure occurs in any one of the plurality of communication ports in the path between the signal processing unit and the input / output unit, the converted plurality of input signal data are transmitted through a communication port different from the communication port where the failure occurs. Collecting plant multiplexing control system.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 보터부는,
상기 출력된 복수의 출력신호를 이중화하고 상기 이중화된 복수의 출력신호를 다수 우선의 로직에 따라 논리곱 및 논리합 연산하여 상기 어느 하나의 출력 신호를 결정하는 플랜트 다중화 제어 시스템.
The method of claim 1,
The output potter part,
And multiplexing the outputted plurality of output signals and determining the output signal by performing an AND and OR operation on the plurality of duplicated output signals according to a plurality of priorities.
제 1 항에 있어서,
상기 출력 보터부는,
상기 입출력부로부터 출력된 복수의 출력신호들을 제1 및 제2 복수의 출력신호로 이중화시키기 위한 복수의 스위치;
상기 이중화된 제1 및 제2 복수의 출력신호를 각각 논리곱 연산하기 위한 복수의 곱셈기; 및
상기 복수의 곱셈기에서 논리곱 연산된 출력신호를 논리합 연산하여 최종 출력 신호를 결정하고 상기 결정된 최종 출력 신호를 상기 플랜트로 출력하기 위한 복수의 덧셈기
를 포함하는 플랜트 다중화 제어 시스템.
The method of claim 1,
The output potter part,
A plurality of switches for dualizing the plurality of output signals output from the input / output unit into first and second plurality of output signals;
A plurality of multipliers for performing logical AND operations on the duplicated first and second plurality of output signals, respectively; And
A plurality of adders for performing a logical sum operation on the output signals computed by the plurality of multipliers to determine a final output signal and outputting the determined final output signal to the plant
Plant multiplexing control system comprising a.
KR1020100011524A 2010-02-08 2010-02-08 Plant multiplexing control system using serial communication KR101077678B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100011524A KR101077678B1 (en) 2010-02-08 2010-02-08 Plant multiplexing control system using serial communication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100011524A KR101077678B1 (en) 2010-02-08 2010-02-08 Plant multiplexing control system using serial communication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110092079A true KR20110092079A (en) 2011-08-17
KR101077678B1 KR101077678B1 (en) 2011-10-27

Family

ID=44929081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100011524A KR101077678B1 (en) 2010-02-08 2010-02-08 Plant multiplexing control system using serial communication

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101077678B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101245049B1 (en) * 2011-09-15 2013-03-18 한국수력원자력 주식회사 Nuclear power plant multiple structure adaptive control apparatus and method
KR102126914B1 (en) 2019-09-18 2020-06-25 (주)캐시스 I/O expanding system using dual daisy chain type and expanding method thereof

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100872723B1 (en) * 2007-10-01 2008-12-05 한국수력원자력 주식회사 Control method for digital triple module turbine control system with power plant turbine controlling

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101245049B1 (en) * 2011-09-15 2013-03-18 한국수력원자력 주식회사 Nuclear power plant multiple structure adaptive control apparatus and method
KR102126914B1 (en) 2019-09-18 2020-06-25 (주)캐시스 I/O expanding system using dual daisy chain type and expanding method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101077678B1 (en) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2085839B1 (en) Apparatus for unidirectionally interconnecting modules
CN102713773B (en) For the security module of automation equipment
US6466539B1 (en) Bus system
RU2333528C2 (en) Computer-controlled fail-safe system
CN109920562B (en) Protection system control device for nuclear power station
CN107153351B (en) Actuator redundancy control system and method for redundancy control thereof
KR101077678B1 (en) Plant multiplexing control system using serial communication
CN113015666A (en) Control architecture for a vehicle
CN112241138A (en) Logic control device and train control system
JP3588936B2 (en) Flexible high-speed multiplexed remote input / output system
US10237116B2 (en) Data combiner and splitter
CN111045863A (en) Fault tolerance architecture and method for sensor data distribution network
US20220045809A1 (en) Redundant system and method of operating a redundant system
EP2413208B1 (en) Processor connectivity
KR101182330B1 (en) System for controlling turbine speed
KR20160072503A (en) Apparatus and method for detecting failure in ECU
EP2413210B1 (en) Module interfacing
JP5839708B2 (en) Multiplexing control system
WO2022202386A1 (en) I/o unit
JPH04305748A (en) Highly reliable bus
JPH0198034A (en) Multiplex redundant system circuit
JP2014071773A (en) Duplex control device and control method of the same
RU2467372C1 (en) Device for switching channels of triplex control system
JP2013239034A (en) System switching control device and duplex system
CN114488769A (en) Protection module, control device with protection module and control method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150909

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160907

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190930

Year of fee payment: 9