KR20130017318A - 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템 - Google Patents

링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템은 각각 2개의 직렬증설통신포트를 구비한 하나의 마스터와 n개의 슬레이브를 포함하여 구성되고, 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 상기 마스터에 인접한 제1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제1 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 제1 슬레이브에 인접한 제2 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 제n 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 제n-1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제n 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 마스터에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트에 연결되어 링 구조의 직렬증설 통신망이 구성되고, 상기 직렬증설 통신망에서의 데이터 교환을 위하여 상기 마스터가 명령프레임을 우선적으로 전송한 후, 상기 마스터가 전송하는 명령프레임을 전송받은 슬레이브가 상기 명령프레임에 대응하는 응답프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 링 형태 통신망이 제공하는 전송선로의 안정성이라는 이점을 확보하는 동시에, 프레임 전달지연 문제를 극복할 수 있는 단순한 논리를 사용한 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템이 제공되는 효과가 있다.

Description

링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템{REMOTE MONITORING AND CONTROL SYSTEM USING SERIAL EXTENDED COMMUNICATION NETWORK OF RING TOPOLOGY}
본 발명은 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 직렬통신방식을 사용하여 PLC 베이스를 증설하는 시스템에 있어서, 증설 통신선로의 안정성을 강화시키는 동시에 통신 속도를 향상시킬 수 있는 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 관한 것이다.
프로그래머블 로직 컨트롤러(Programmable Logic Controller, 이하 PLC라 함.)는 자동화 분야에 널리 적용되는 핵심적인 제어기기로서, 논리연산을 처리하는 하나의 CPU 모듈 및 각종 센서 및 제어 출력과 연결되는 다수개의 입출력 모듈로 이루어진 CPU 베이스로 구성된다.
이러한 PLC는 다양한 산업 분야에 적용되는데, 특히 산업 현장의 다양한 장비들을 원격에서 감시하고 제어하는 원방감시제어시스템이 대표적이라 하겠다.
원방감시제어시스템은 다른 분야와 비교하여 많은 수의 입출력 모듈이 사용된다. 그 결과, CPU 베이스에서 직접 관장 가능한 입출력 모듈 용량을 초과하는 경우가 흔하게 발생한다. 이 경우, 증설 베이스를 설치하여 입출력 모듈을 추가 설치하는 것이 일반적이다.
증설 베이스를 CPU 모듈이 장착된 CPU 베이스와 연결하는 방법은 병렬버스 방식과 직렬버스 방식으로 크게 나눌 수 있다.
이들 중, 병렬버스 방식은 데이터 교환 속도가 빠른 장점이 있는 반면, 많은 수의 전선이 베이스사이에 가설되어야 하기 때문에, 비용 및 공간적 단점이 존재하며, 특히 노이즈에 취약한 문제가 있다.
반면, 직렬버스 방식은 최근 빠른 속도의 통신기술이 개발되면서 과거의 속도 한계를 극복하게 되었고, 노이즈에 강한 특성과 단순한 케이블 구조에서 파생되는 여러 가지 장점들이 부각되면서, 적용 시스템이 확대되어 가고 있다.
한편, 원방감시제어시스템의 PLC 증설 통신망의 안정성을 향상시키기 위해, 전송선로의 손상이 발생하는 경우에도 시스템의 정지없이 운용할 수 있는 방안이 요구된다. 이 목적을 달성하기 위하여 다양한 통신망 구성방식들 중 링(Ring) 형태의 통신망 구성을 고려할 수 있다. 링 형태의 통신망 구성은 임의의 두 노드사이에 2개의 전송경로가 존재하기 때문에, 이들 중 한 경로가 손상되어도 나머지 경로를 이용하여 정상적으로 운용할 수 있는 이점이 있다.
그러나, 링 형태의 통신망은 그 구조적 특성상, 통신 프레임의 무한전달 문제를 안고 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 종래 제안된 방식들은 통신망에 참여하는 모든 노드들에게 수신되는 모든 프레임을 마이크로프로세서를 이용하여 분석한 후, 중계 여부를 판단하도록 하는 방법을 사용한다.
또한, 각 노드에 존재하는 두 개의송신 채널 중 어느 채널을 사용하여 자신의 데이터 프레임을 전송해야 하는지를 결정하는 과정 역시 복잡한 논리적 판단 과정을 포함하고 있다.
이와 같이 종래의 방법은 전송선로에 통신 프레임을 전달하는 과정에 마이크로프로세서를 이용한 논리적 연산 과정을 포함하고 있어, 필연적으로 전송지연 문제를 지니고 있다.
PLC 증설 통신망은 고속의 제어를 위한 시스템이므로, 전송지연은 중요한 성능평가 요소가 되며, 특히 이 문제는 통신망에 접속된 노드의 수가 많을수록 문제가 배가된다.
또 다른 문제로, 문제가 발생된 선로를 판별하기 위해 수행되는 논리연산이 매우 복잡하다는 것이다. 논리 연산이 복잡하다는 것은 시스템의 오동작 가능성이 높다는 것과 동일하다고 말할 수 있다. 이것은 어떤 상황에서도 정확한 동작이 요구되는 제어시스템의 특성에 비추어 볼 때 매우 중대한 문제라 할 수 있다.
본 발명은 통신망의 안정성이 강화되고 통신 속도를 향상시킬 수 있는 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 링 형태 통신망이 제공하는 전송선로의 안정성이라는 이점을 확보하는 동시에, 프레임 전달지연 문제를 극복할 수 있는 단순한 논리를 사용한 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템은 각각 2개의 직렬증설통신포트를 구비한 하나의 마스터와 n개의 슬레이브를 포함하여 구성되고, 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 상기 마스터에 인접한 제1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제1 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 제1 슬레이브에 인접한 제2 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 제n 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 제n-1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제n 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 마스터에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트에 연결되어 링 구조의 직렬증설 통신망이 구성되고, 상기 직렬증설 통신망에서의 데이터 교환을 위하여 상기 마스터가 명령프레임을 우선적으로 전송한 후, 상기 마스터가 전송하는 명령프레임을 전송받은 슬레이브가 상기 명령프레임에 대응하는 응답프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서, 상기 마스터는 각각 독자적인 매체접근제어기를 구비하여 상호 독립적으로 구성된 제1 직렬통신부와 제2 직렬통신부를 포함하며, 상기 제1 직렬통신부와 상기 제2 직렬통신부는 각각 독자적으로 구비된 매체접근제어기를 통해 서로 상이한 주소를 할당받아 운용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서, 상기 슬레이브는 통신망 상에서 하나의 주소를 할당받아 운용되고, 2개의 직렬증설통신포트를 연결하는 리피터를 통해 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 하나의 포트로 수신되는 프레임을 상기 슬레이브에 구비된 마이크로프로세서의 관여없이 다른 하나의 포트로 전달함으로써 상기 프레임을 통신망을 통해 중계하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서, 상기 마스터는 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나의 포트로 상기 명령프레임을 전송한 후, 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 다른 하나의 포트로 상기 명령프레임이 수신되지 않는 경우, 상기 명령프레임을 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 다른 하나의 포트로 재전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서, 상기 마스터는 상기 슬레이브로부터의 응답프레임이 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 어느 한 포트에 수신되는 경우 통신망이 정상 상태인 것으로 판단하고, 상기 슬레이브로부터의 응답프레임이 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 모두에서 수신되지 않는 경우 통신망이 이상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서, 상기 마스터는 구비된 2개의 직렬증설통신포트로 명령프레임을 동시 전송한 후, 슬레이브로부터의 응답프레임이 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 어느 하나의 포트에 수신되는 경우 통신망이 정상 상태인 것으로 판단하고, 슬레이브로부터의 응답프레임이 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 모두에서 수신되지 않는 경우 통신망이 이상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 통신망의 안정성이 강화되고 통신 속도를 향상시킬 수 있는 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템이 제공되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 링 형태 통신망이 제공하는 전송선로의 안정성이라는 이점을 확보하는 동시에, 프레임 전달지연 문제를 극복할 수 있는 단순한 논리를 사용한 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 마스터에 포함된 CPU 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 슬레이브에 포함된 증설통신모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1의 마스터와 슬레이브간의 증설통신 프로토콜을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1에서의 증설통신 프레임의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에서의 CPU 모듈의 제어에 의한 증설통신의 하나의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에서의 CPU 모듈의 제어에 의한 증설통신의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 전에 먼저 본 발명의 핵심 내용을 종래와 차별화하여 설명한다.
종래의 방식에서 복잡한 로직을 사용하여, 통신망에 접속된 모든 노드가 마이크로프로세서를 이용하여 수신프레임을 분석, 중계처리를 해야 하는 중요한 이유는 이 통신망에서 운용되는 프로토콜의 특성에 기인한다. 즉, 토큰 패싱(token passing) 기법을 사용하거나, IP(Internet Protocol) 프레임을 상호 교환하는 과정 중에는 통신망에 접속된 임의의 노드가 통신 흐름상 마스터 위치를 임의의 순간에 점유하여야 하기 때문이다.
본 발명에서는 직렬증설 통신망에서 운용되는 프로토콜을 도 4에 개시된 바와 같은 마스터-슬레이브 방식으로 설계함으로써, 지연요소를 제거하기 위한 기초를 구축한다. 이 방식의 통신망에서는 1개의 마스터와 다수개의 슬레이브 노드간 데이터 송/수신이 이루어지며, 항상 마스터의 명령프레임이 전달되었을 때만 슬레이브의 응답프레임이 전송되는 수순을 기반으로 한다. 즉, 마스터와 슬레이브의 역할이 고정되어 있도록 설계하였다. 이러한 마스터-슬레이브 프로토콜을 바탕으로, 도 1과 같이 링 구조의 직렬증설 통신망을 구성한 다음, 이 통신망에서 송/수신 프레임을 분석하고 통신선로의 이상 여부를 판단하며, 그 결과에 따라 새로운 경로를 이용한 프레임 재전송 등의 적절한 대응을 수행하는 마스터 노드를 CPU 모듈에 국한하여 지정한다. 증설통신모듈들은 수신되는 모든 프레임들을 마이크로프로세서의 개입 없이 내부에 설치된 리피터를 이용하여 즉시 중계함으로써, 통신프레임의 전달과정 중 발생할 수 있는 시간 지연문제를 최소화한다. 한편, 링 통신망의 이상 여부를 확인하고, 이에 대한 대응작업은 CPU 모듈의 마이크로프로세서에서 처리되며, 구체적인 논리연산은 도 6과 도 7에 개시된 바와 같이 CPU 모듈에 장착된 두 개의 직렬증설통신포트를 이용하여 송/수신 처리를 진행하는 과정으로 구성된다. 이러한 논리 연산은 종래의 방법과 비교하여 매우 단순한 연산으로, 논리적 오류 등으로 인한 시스템의 오동작 가능성을 최소화할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 마스터에 포함된 CPU 모듈의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 슬레이브에 포함된 증설통신모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템은 각각 2개의 직렬증설통신포트를 구비한 하나의 마스터(M)와 n개의 슬레이브(S1, S2, ..., Sn)를 포함하여 구성되고, 직렬증설 통신망에서의 데이터 교환을 위하여 마스터(M)가 명령프레임을 우선적으로 전송한 후, 마스터(M)가 전송하는 명령프레임을 전송받은 슬레이브가 명령프레임에 대응하는 응답프레임을 전송하도록 구성된다.
마스터(M)는 CPU 모듈(10)과 이 CPU 모듈(10)이 직접 관장하는 입출력 모듈들이 집합적으로 구성된 CPU 베이스(20)로 이루어진다.
시스템의 전반적인 동작을 관장하는 CPU 모듈(10)에는 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2)가 구비되어 있어 각각 별도의 증설통신 선로와 연결된다. 이중 하나의 통신선로는 n개의 슬레이브들 중 마지막 위치에 있는 제n 슬레이브(Sn)와 연결되고, 나머지 하나의 통신선로는 첫번째 위치에 있는 제1 슬레이브(S1)와 연결된다. 증설통신 선로는 CPU 모듈(10)과 슬레이브에 구비된 증설통신모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n) 간의 데이터 교환의 경로가 되는 통신선로이다.
각각의 슬레이브(S1, S2, ..., Sn)는 증설통신망과 직접 연결되어 CPU 모듈(10)과 직렬통신을 통하여 데이터를 교환하는 증설통신모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)과 이 증설통신모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)이 직접 관장하는 입출력 모듈들이 집합적으로 구성된 증설 베이스(20-1, 20-2, ..., 20-n)로 이루어진다.
각각의 증설통신모듈(10-1, 10-2, ..., 10-n)에는 두개의 직렬증설통신포트(A1, B1, A2, B2, ..., An, Bn)가 구비되어 있어 각각 별도의 증설통신 선로와 연결된다. 이중 하나는 선행하는 슬레이브 또는 마스터와 연결되고, 나머지 하나는 후위에 설치된 슬레이브나 마스터에 연결된다.
여기서, 링 구조의 직렬증설 통신망을 구성하기 위한 마스터와 슬레이브들 간의 연결 구조를 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 마스터(M)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나(M1)는 마스터(M)에 인접한 제1 슬레이브(S1)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나(A1)에 연결되고, 제1 슬레이브(S1)에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트(B1)는 제1 슬레이브(S1)에 인접한 제2 슬레이브(S2)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나(A2)에 연결된다. 또한, 제n 슬레이브(Sn)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나(An)는 제n-1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 제n 슬레이브(Sn)에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트(Bn)는 마스터(M)에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트(M2)에 연결된다. 이러한 마스터와 슬레이브 간의 직렬 연결을 통하여 링 구조의 직렬증설 통신망이 구성된다.
마스터(M)의 중심적인 기능을 처리하는 CPU 모듈(10)의 내부 구성은 도 2에 상세히 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, CPU 모듈(10)은 독립된 2개의 이더넷 통신부 즉, 제1 직렬통신부(110)와 제2 직렬통신부(120)를 구비하고 있다. 또한, CPU 모듈(10)에 구비된 마이크로프로세서(130)는 제1 직렬통신부(110)와 제2 직렬통신부(120) 모두와 연결되어 있으면서, CPU 베이스(20)와는 고유 버스(BUS)를 통해 연결되어 있다.
제1 직렬통신부(110)와 제2 직렬통신부(120)는 동일한 구성을 가지고 있어 각각 내부에 독자적인 매체접근제어기(112, 122)와 물리부(111, 121)를 포함하고 있다.
이러한 구성에 따라, 제1 직렬통신부(110)와 제2 직렬통신부(120)는 각각 독자적으로 구비된 매체접근제어기(112, 122)를 통해 서로 상이한 주소를 할당받아 운용된다. 즉, CPU 모듈(10)에 부설된 제1 직렬통신부(110)와 제2 직렬통신부(120)는 동일 통신망에 동시 접속되어 있으면서 각각 별도의 통신망 주소를 기반으로 동작한다.
슬레이브의 주요 기능을 담당하는 증설통신모듈의 내부 구성은 도 3에 상세히 도시되어 있다. 도 3은 n개의 슬레이브들 중에서 제1 슬레이브(S1)를 예로 들어 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 슬레이브(S1)에 구비된 증설통신모듈(10-1)은 마스터(M)에 구비된 CPU 모듈(10)과는 다르게 내부에 하나의 매체접근제어기(140-1)를 구비하고 있어 하나의 통신망 주소를 기반으로 동작되며, 이 하나의 매체접근제어기(140-1)가 증설통신모듈(10-1)에 구비된 마이크로프로세서(150-1)와 연결된다.
이 증설통신모듈(10-1)에 구비된 매체접근제어기(140-1)는 리피터(130-1)를 경유하여 2개의 분리된 직렬증설통신포트(A1, B1)와 접속되어 있다. 2개의 직렬증설통신포트(A1, B1) 중의 하나로 수신되는 모든 프레임은 리피터(130-1)로 즉시 전달되는데, 리피터(130-1)는 이 프레임을 나머지 다른 포트로 별도의 변경없이 전달하여 중계 처리를 진행함과 동시에 매체접근제어기(140-1)로도 동일한 프레임을 전달한다. 매체접근제어기(140-1)는 전달받은 통신 프레임에 기록되어 있는 주소를 바탕으로 프레임을 선별한 다음 마이크로프로세서(150-1)에 선별된 프레임을 전달함으로써, 프레임의 수신과정이 완료된다. 통신 프레임의 구조는 도 5에 도시되어 있다.
한편, 증설통신모듈(10-1)에 구비된 마이크로프로세서(150-1)가 응답프레임을 마스터(M)의 CPU 모듈(10)로 전송하고자 할 경우, 제작된 응답프레임은 매체접근제어기(140-1)와 리피터(130-1)를 경유하여 증설통신모듈(10-1)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트(A1, B1) 모두에게 전달된다. 2개의 직렬증설통신포트(A1, B1)는 각각 전달받은 응답프레임을 자신에게 연결되어 있는 증설통신 선로를 통해 전송한다. 즉, 증설통신모듈(10-1)은 통신프레임을 전송할 선로를 선택하기 위하여 별도의 논리연산을 수행하지 않고, 자신과 연결된 모든 선로에 자신이 송신할 프레임을 동시에 실어 보내게 되는 것이다. 이 과정은 종래의 방식과 구별되는 것이어서, 복잡한 논리 연산을 증설통신모듈 내부에서 처리하지 않는 효과를 얻게되고 결과적으로 전반적인 통신 시스템의 시간지연을 최소 상태로 유지시키게 되는 것이다.
도 4는 도 1의 마스터와 슬레이브간의 증설통신 프로토콜을 설명하기 위한 도면이다.
종래 기술에 적용된 프로토콜은 통신망에 연결된 노드들이 마스터와 슬레이브의 구별없이 어떤 노드든지 마스터 지위를 획득할 수 있는 방법을 사용하였다. 이 때문에, 모든 노드들이 수신된 통신 프레임의 중계 여부를 판단해야 하며, 두 개의 전송 경로 중 한 경로를 선택하기 위하여 복잡한 논리연산 과정을 필요로 한다.
그러나 도 4에 개시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 프로토콜은 종래의 프로토콜과 다르게, 항상 마스터의 주도로 통신 프레임의 교환 수순이 진행되도록 설계되었다. 그 결과, 별도의 논리 판단 과정없이 통신 프레임을 중계할 수 있게 되어 프레임 전송상의 시간지연을 최소화할 수 있었으며, 전송 경로의 선택과 통신망 이상 여부를 판단하는 논리 연산을 단순화시키는 효과를 얻을 수 있었다.
도 6은 도 1에서의 CPU 모듈의 제어에 의한 증설통신의 하나의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 추가적으로 참조하면, CPU 모듈(10)이 명령프레임을 전송하는 경우 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 중의 하나를 통하여 전송한 명령프레임은 링 구조의 특성에 따라 나머지 하나의 포트에 수신된다. 또 한편으로, 슬레이브에 구비된 증설통신모듈이 자신의 응답프레임을 양방향의 전송선로 모두에 싣게 되면, 선로의 상태가 정상인 조건에서 마스터(M)의 CPU 모듈(10)은 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 모두에서 슬레이브에 구비된 증설통신모듈이 전송한 응답프레임을 검출하게 된다. 전술한 상태는 링 통신망이 정상이라는 사실을 말해준다.
그렇지 않고, 만약 CPU 모듈(10)이 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 중의 하나를 통하여 전송한 명령프레임이 나머지 하나의 포트에 수신되지 않거나, 슬레이브에 구비된 증설통신모듈이 전송한 응답프레임이 마스터(M)의 CPU 모듈(10)에 구비된 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 중 어느 한 포트로만 수신된다면, 링 통신망에 손상이 발생하였다고 추론할 수 있다. 이 경우, CPU 모듈(10)은 즉시, 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 모두를 통하여 명령 프레임을 전송한다. 이 방법은 통신선로의 한 개소에 문제가 발생된 상태에서도 슬레이브에 정상적으로 명령 프레임이 도달할 수 있게 하여, 해당 슬레이브와 마스터 사이의 통신을 가능하게 해주므로, 링 구조의 통신망을 구축하여 안정성을 높이려는 소기의 목적을 달성할 수 있다.
이상의 과정은 CPU 모듈 내부에서 처리되는 논리 연산으로 이를 도 6을 통해 개시한 신호처리 흐름의 예를 참조하여 요약하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 단계 S11에서, 마스터(M)의 CPU 모듈(10)이 직렬증설통신포트 M2를 통해 명령프레임을 전송한다.
다음으로 단계 S12에서, 마스터(M)의 CPU 모듈(10)은 자신이 전송한 명령프레임이 직렬증설통신포트 M1을 통해 수신되는지 여부를 확인한다.
단계 S12에서의 확인 결과, 명령프레임이 직렬증설통신포트 M1을 통해 수신되는 경우 단계 S14로 전환되고, 명령프레임이 직렬증설통신포트 M1을 통해 수신되지 않는 경우 단계 S13으로 전환된다.
단계 S13에서는, 마스터(M)의 CPU 모듈(10)이 직렬증설통신포트 M1을 통해 명령프레임을 재전송한다.
다음으로 단계 S14에서는, 마스터(M)의 CPU 모듈(10)은 슬레이브가 전송한 응답프레임이 직렬증설통신포트 M1 또는 M2를 통해 수신되는지 여부를 확인한다.
다음으로 단계 S14에서의 확인 결과, 마스터(M)의 CPU 모듈(10)은 슬레이브가 전송한 응답프레임이 직렬증설통신포트 M1 또는 M2를 통해 수신되는 경우 통신망이 정상 상태인 것으로 판단하고, 슬레이브가 전송한 응답프레임이 직렬증설통신포트 M1 과 M2를 통해 수신되지 않는 경우 통신망이 이상 상태인 것으로 판단한다.
도 7은 도 1에서의 CPU 모듈의 제어에 의한 증설통신의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 추가적으로 참조하면, 정상적인 상황에서도 마스터(M)의 CPU 모듈(10)은 자신이 보유한 2개의 직렬증설통신포트(M1, M2) 모두를 통하여 명령프레임을 동시 전송하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식은 도 6을 참조하여 설명한 방식과 비교할 때, 슬레이브의 증설통신모듈이 2개의 동일한 명령프레임을 수신하게 되는 것만 차이가 있다. 이때, 증설통신모듈에 2개의 동일한 명령프레임이 수신되는 경우, 이들 중에서 하나만을 처리하도록 준비되어 있어야 할 것이다. 예를 들어, 증설통신모듈은 시간적으로 먼저 수신한 명령프레임만을 처리하도록 구성될 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 통신망의 안정성이 강화되고 통신 속도를 향상시킬 수 있는 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템이 제공되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 링 형태 통신망이 제공하는 전송선로의 안정성이라는 이점을 확보하는 동시에, 프레임 전달지연 문제를 극복할 수 있는 단순한 논리를 사용한 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템이 제공되는 효과가 있다.
즉, 본 발명이 제시하는 링 구조를 원방감시제어시스템의 PLC 증설 통신망에 적용함으로써, 데이터 프레임의 중계에 소요되는 시간지연 요소를 최소화할 수 있으므로, 제어 시스템의 성능 향상을 도모할 수 있으며, 또 한편으로, 통신 선로의 이상 여부를 판단하고 그 대응방안을 수행하는 논리 연산 과정을 매우 단순하게 구성할 수 있어, 시스템의 오동작 가능성을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
M: 마스터
S1, S2, ..., Sn: 슬레이브
10: CPU 모듈
20: CPU 베이스
110: 제1 직렬통신부
120: 제2 직렬통신부
10-1, 10-2, ..., 10-n: 증설통신모듈
20-1, 20-2, ..., 20-n: 증설 베이스

Claims (6)

  1. 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템에 있어서,
    각각 2개의 직렬증설통신포트를 구비한 하나의 마스터와 n개의 슬레이브를 포함하여 구성되고,
    상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 상기 마스터에 인접한 제1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제1 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 제1 슬레이브에 인접한 제2 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 제n 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나는 제n-1 슬레이브에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나에 연결되고, 상기 제n 슬레이브에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트는 상기 마스터에 구비된 다른 하나의 직렬증설통신포트에 연결되어 링 구조의 직렬증설 통신망이 구성되고,
    상기 직렬증설 통신망에서의 데이터 교환을 위하여 상기 마스터가 명령프레임을 우선적으로 전송한 후, 상기 마스터가 전송하는 명령프레임을 전송받은 슬레이브가 상기 명령프레임에 대응하는 응답프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마스터는 각각 독자적인 매체접근제어기를 구비하여 상호 독립적으로 구성된 제1 직렬통신부와 제2 직렬통신부를 포함하며,
    상기 제1 직렬통신부와 상기 제2 직렬통신부는 각각 독자적으로 구비된 매체접근제어기를 통해 서로 상이한 주소를 할당받아 운용되는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 슬레이브는
    통신망 상에서 하나의 주소를 할당받아 운용되고,
    2개의 직렬증설통신포트를 연결하는 리피터를 통해 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 하나의 포트로 수신되는 프레임을 상기 슬레이브에 구비된 마이크로프로세서의 관여없이 다른 하나의 포트로 전달함으로써 상기 프레임을 통신망을 통해 중계하는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 마스터는
    구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 하나의 포트로 상기 명령프레임을 전송한 후, 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 다른 하나의 포트로 상기 명령프레임이 수신되지 않는 경우, 상기 명령프레임을 상기 2개의 직렬증설통신포트 중 다른 하나의 포트로 재전송하는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 마스터는
    상기 슬레이브로부터의 응답프레임이 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 어느 한 포트에 수신되는 경우 통신망이 정상 상태인 것으로 판단하고,
    상기 슬레이브로부터의 응답프레임이 상기 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 모두에서 수신되지 않는 경우 통신망이 이상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 마스터는
    구비된 2개의 직렬증설통신포트로 명령프레임을 동시 전송한 후,
    슬레이브로부터의 응답프레임이 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 중 어느 하나의 포트에 수신되는 경우 통신망이 정상 상태인 것으로 판단하고,
    슬레이브로부터의 응답프레임이 마스터에 구비된 2개의 직렬증설통신포트 모두에서 수신되지 않는 경우 통신망이 이상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는, 링 구조의 직렬증설 통신망을 이용한 원방감시제어시스템.
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