KR20160089602A - 단독 제어부를 갖는 plc 시스템 - Google Patents

단독 제어부를 갖는 plc 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 외부 장치로부터 데이터를 입력 받고, 외부 장치로 데이터를 출력하는 입출력 모듈, CPU 모듈의 제어신호에 따라 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 MPU 모듈 및 MPU 모듈의 오동작 발생시 다른 MPU 모듈의 단독 제어신호에 따라 MPU 모듈을 대신하여 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 단독 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, PLC 시스템의 임의의 MPU 모듈에서 오동작 발생시 해당 MPU 모듈이 제어권을 갖는 입출력 모듈을 다른 MPU 모듈이 제어할 수 있도록 단독 제어부를 포함함으로써, 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하지 않고도 PLC 시스템을 운용할 수 있어 PLC 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

단독 제어부를 갖는 PLC 시스템{PLC SYSTEM WITH INDEPENDENT CONTROL UNIT}
본 발명은 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템에 관한 것이다.
PLC 시스템(Programmable Logic Controller)이란 릴레이 제반 시스템을 마이크로 프로세서를 이용하여 통합시킨 시스템으로, 프로그램을 통해 시퀀스 제어(Sequence Control), 각종 연산 및 데이터 처리가 가능한 시스템을 의미한다. PLC 시스템은 프로그래밍을 통해 시스템의 확장 또는 변경이 용이하며, 작업 환경에 신속히 대응할 수 있는 장점이 있다.
최근 PLC 시스템은 소규모 공장에서 대규모 플랜트에 이르기까지 다양한 산업 분야에 활용되고 있다. PLC 시스템은 외부 장치와 연결되어 다양한 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 PLC 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, PLC 시스템은 데이터를 처리하는 CPU 모듈(100) 및 외부 장치와 하나 이상의 슬롯에 장착된 복수의 기능 모듈(110, 120, 130)을 포함하며, CPU 모듈 및 복수의 기능 모듈은 백플레인을 통해 서로 연결될 수 있다.
기능 모듈은 외부 장치로부터 데이터를 입력받거나, CPU 모듈(100)에 의해 처리된 데이터를 출력하는 기능을 수행하며, 구체적으로 기능 모듈은 데이터 입출력을 위한 입출력 모듈 및 MPU 모듈로 구성될 수 있다. MPU 모듈은 입출력 모듈에 대하여 제어권을 가지며, 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어한다.
종래의 PLC 시스템에 의하면, 임의의 MPU 모듈에 결함 또는 고장으로 인한 오동작 발생시 MPU 모듈이 제어하는 입출력 모듈을 정상적으로 제어할 수 없었다. 따라서, 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하기 전까지는 해당 기능 모듈이 정상적으로 동작할 수 없고, 생산 또는 조립 라인에서 PLC 시스템이 정상적으로 동작하지 못함으로 인하여 발생하는 손해가 막대한 실정이다.
본 발명은 PLC 시스템의 임의의 MPU 모듈에서 오동작 발생시 해당 MPU 모듈이 제어권을 갖는 입출력 모듈을 다른 MPU 모듈이 제어할 수 있도록 단독 제어부를 포함함으로써, 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하지 않고도 PLC 시스템을 운용할 수 있어 PLC 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 PLC 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부 장치로부터 데이터를 입력 받고, 외부 장치로 데이터를 출력하는 입출력 모듈, CPU 모듈의 제어신호에 따라 상기 입출력 모듈 및 상기 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 상기 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 MPU 모듈 및 상기 MPU 모듈의 오동작 발생시 다른 MPU 모듈의 단독 제어신호에 따라 상기 MPU 모듈을 대신하여 상기 입출력 모듈 및 상기 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 상기 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 단독 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, PLC 시스템의 임의의 MPU 모듈에서 오동작 발생시 해당 MPU 모듈이 제어권을 갖는 입출력 모듈을 다른 MPU 모듈이 제어할 수 있도록 단독 제어부를 포함함으로써, 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하지 않고도 PLC 시스템을 운용할 수 있어 PLC 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 PLC 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템의 제어 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상태 테이블.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템의 제어 방법의 순서도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 발명은 PLC 시스템의 데이터 입출력의 제어에 관한 것이다. 전술한 바와 같이 PLC 시스템은 복수의 기능 모듈을 포함하고, 복수의 기능 모듈 각각은 데이터 입출력을 위한 입출력 모듈 및 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 MPU 모듈을 포함한다. MPU 모듈은 입출력 모듈과 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어한다.
종래에는 PLC 시스템에서는 임의의 MPU(Micro Processor Unit)에 오동작이 발생하면, 오동작이 발생한 MPU 모듈이 제어권을 갖는 입출력 모듈을 제어할 수 없기 때문에 해당 기능 모듈의 정상적인 제어가 불가능하였다.
본 발명에서는 MPU 모듈을 대신하여 제어권을 갖는 단독 제어부를 포함함으로써, 임의의 MPU 모듈이 오동작하더라도 다른 MPU 모듈에 의해 입출력 모듈의 제어가 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PLC 시스템은 CPU 모듈(200), 복수의 기능 모듈(210, 220, 230) 및 복수의 기능 모듈(210, 220, 230) 각각에 대응되도록 구비되는 단독 제어부(212, 222, 232)를 포함한다. 복수의 기능 모듈(210, 220, 230) 각각은 입출력 모듈 및 MPU 모듈을 포함할 수 있다.
입출력 모듈은 외부 장치로부터 데이터를 입력 받고, 외부 장치로 데이터를 출력하는 기능을 수행한다. 보다 상세하게는, 기능 모듈은 모터와 같은 외부 장치로부터 모터의 속도와 같은 데이터를 입력받을 수 있으며, CPU 모듈에 의해 처리된 결과 데이터가 입출력 모듈을 통해 출력될 수 있다.
MPU 모듈은 CPU 모듈로부터 수신된 제어신호에 따라 입출력 모듈과 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 입출력 모듈이 외부 장치로부터 데이터를 입력받으면, MPU 모듈은 입력받은 데이터를 CPU 모듈에 송신하고, CPU 모듈에 의해 처리된 데이터를 수신하여 입출력 모듈을 통해 외부 장치로 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, MPU 모듈은 입출력 모듈에 대하여 제어권을 가진다. 예를 들어, 제1 MPU 모듈 및 제1 입출력 모듈을 포함하는 제1 기능 모듈이 슬롯 1에 장착되고, 제2 MPU 모듈 및 제2 입출력 모듈을 포함하는 제2 기능 모듈이 슬롯 2에 장착된 경우, 제1 입출력 모듈에 대한 제어권은 제1 MPU 모듈이 가지며, 제2 입출력 모듈에 대한 제어권은 제2 MPU 모듈이 가진다.
바람직하게는, MPU 모듈은 입출력 모듈을 제어하기 위한 제어 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 제어 정보는 메모리 주소 정보, 입출력 파라미터 정보, 입출력 파라이터 크기 정보, 모듈 식별 정보, 입출력 CRC 정보를 포함할 수 있다.
또한, MPU 모듈은 기본적으로 제어권을 갖는 입출력 모듈에 대한 제어를 수행할 뿐만 아니라, PLC 시스템의 임의의 MPU 모듈에서 오동작이 발생하는 경우 오동작이 발생한 MPU 모듈을 대신하여 해당 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, PLC 시스템은 N개의 입출력 모듈 및 N개의 입출력 모듈에 대한 제어권을 갖는 N개의 MPU 모듈로 구성될 수 있다. 이 실시예에서, N개의 MPU 모듈 각각에는 N개의 입출력 모듈 각각에 대한 제어 정보가 상태 테이블로 저장될 수 있다.
이와 같이, MPU 모듈에는 PLC 시스템의 모든 입출력 모듈에 대한 제어 정보가 상태 테이블로 기록되며, MPU 모듈은 임의의 MPU 모듈의 오동작 발생시 해당 MPU 모듈이 제어하는 입출력 모듈의 제어 정보를 이용하여 해당 입출력 모듈과 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
단독 제어부는 임의의 MPU 모듈의 오동작 발생시 다른 MPU 모듈의 단독 제어신호에 따라 오동작이 발생한 MPU 모듈을 대신하여 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하는 기능을 수행한다. 여기서, 단독 제어부는 임의의 MPU 모듈의 오동작 발생시 해당 MPU 모듈을 대신하여 입출력 모듈에 대하여 제어권을 가질 수 있다.
바람직하게는, 단독 제어부는 MPU 모듈로부터 제어 정보를 수신할 수 있으며, 제어 정보를 이용하여 입출력 모듈과 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어할 수 있다.
단독 제어부는 각각의 기능 모듈과 대응되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 단독 제어부(212)는 제1 기능 모듈(210)과 대응되도록 구비되고, 제2 단독 제어부(222)는 제2 기능 모듈(220)과 대응되도록 구비되며, 제3 단독 제어부(232)는 제3 기능 모듈(232)과 대응되도록 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 2의 PLC 시스템은 슬롯 1에 장착된 제1 기능 모듈(210), 슬롯 2에 장착된 제2 기능 모듈(220), 슬롯 3에 장착된 제3 기능 모듈(230)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 기능 모듈(210)은 제1 MPU 모듈 및 제1 입출력 모듈을 포함하고, 제2 기능 모듈(220)은 제2 MPU 모듈 및 제2 입출력 모듈을 포함하며, 제3 기능 모듈(230)은 제3 MPU 모듈 및 제3 입출력 모듈을 포함할 수 있다.
CPU 모듈(200)은 제1 입출력 모듈, 제2 입출력 모듈 및 제3 입출력 모듈로부터 수신된 데이터를 처리하며, 처리된 데이터를 제1 입출력 모듈, 제2 입출력 모듈 및 제3 입출력 모듈 각각에 송신할 수 있다. 또한, CPU 모듈(200)은 제1 MPU 모듈, 제2 MPU 모듈 및 제3 MPU 모듈이 각각 제1 입출력 모듈, 제2 입출력 모듈 및 제3 입출력 모듈을 제어하도록 제어신호를 전송할 수 있다.
CPU 모듈(200)은 임의의 MPU 모듈의 오동작 발생시 이를 감지하여 해당 MPU 모듈의 동작을 정지시키고, MPU 모듈이 입출력 모듈에 대하여 갖는 제어권을 해제시킬 수 있다. 또한, CPU 모듈(200) 오동작이 발생한 MPU 모듈과 인접한 다른 MPU 모듈에 오동작이 발생한 기능 모듈의 입출력 모듈을 제어하기 위한 제어신호를 송신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PLC 시스템의 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는, 도 2와 같이 구성되는 PLC 시스템에서 제1 MPU 모듈에 오동작이 발생한 경우의 PLC 시스템의 제어 과정을 설명한다.
슬롯 1에 장착된 제1 기능 모듈(210)의 제1 MPU 모듈에 오동작이 발생한 경우, 제1 MPU 모듈은 제1 입출력 모듈을 제어할 수 없다. CPU 모듈(200)은 제1 MPU 모듈의 오동작을 감지하면 다른 MPU 모듈이 제1 입출력 모듈을 제어하도록 제어신호를 전송할 수 있다.
이 실시예에서, CPU 모듈(200)은 슬롯 2에 장착된 제2 MPU 모듈이 제1 입출력 모듈에 대한 제어권을 갖도록 제2 MPU 모듈에 제어신호를 전송할 수 있다. 여기서, 제2 MPU 모듈은 제1 단독 제어부(212)를 통해 제1 입출력 모듈에 대한 제어권을 가질 수 있다.
보다 상세하게는, 제2 MPU 모듈은 상태 테이블의 제1 입출력 모듈의 제어 정보를 참조하여, 제1 단독 제어부(212)가 제1 입출력 모듈 및 CPU 모듈(200) 간의 데이터 송수신을 제어하도록 제1 단독 제어부(212)에 단독 제어신호를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상태 테이블이다. 각각의 MPU 모듈은 도 4와 같은 상태 테이블을 저장할 수 있다. 바람직하게는, MPU 모듈은 자신이 갖는 제어 정보를 다른 MPU 모듈에 전송할 수 있다. 이와 같이, MPU 모듈은 다른 슬롯에 장착된 MPU 모듈에 저장된 제어 정보를 수신할 수 있고, 모든 입출력 모듈에 대한 제어 정보를 상태 테이블로 저장할 수 있다. 도 4를 참조하면, 상태 테이블에는 슬롯 별 I/O 제어 정보가 저장될 수 있으며, 제어 정보는 메모리 주소 정보, 입출력 파라미터 정보, 입출력 파라이터 크기 정보, 모듈 식별 정보, 입출력 CRC 정보를 포함할 수 있다.
이와 같이, 제2 MPU 모듈은 상태 테이블의 제1 입출력 모듈의 제어 정보를 참조하여, 제1 단독 제어부(212)가 제1 MPU 모듈을 대신하여 제1 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하도록 제1 단독 제어부(212)에 단독 제어신호를 전송할 수 있다. 여기서, 단독 제어부(212)는 제1 입출력 모듈에 대한 직접 제어권을 가지며, 제2 MPU 모듈은 제1 단독 제어부(212)를 통해 제1 입출력 모듈에 대하여 가지는 간접 제어권을 가질 수 있다.
그로 인하여, 제1 MPU 모듈에서 오동작이 발생하더라도 제2 MPU 모듈이 제1 단독 제어부(212)를 통해 제1 입출력 모듈을 제어함으로써, 오동작이 발생한 제1 MPU 모듈의 교체시까지 제1 기능 모듈(210)의 데이터를 처리할 수 있으므로, PLC 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템의 제어 방법의 순서도이다. 도 5에서는 도 2와 같이 구성되는 PLC 시스템을 제어하기 위한 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 먼저 입출력 모듈 각각의 제어 정보를 수신하여 상태 테이블로 저장한다(S502). 예를 들어, 슬롯 1에 장착된 제1 기능 모듈(210)의 제1 MPU 모듈은 제1 입출력 모듈에 대한 제어 정보를 슬롯 2 내지 슬롯 n에 전송할 수 있다. 또한, 이와 동일한 방식으로 슬롯 2 내지 슬롯 n에 장착된 MPU 모듈들로부터 수신된 제어 정보를 상태 테이블로 저장할 수 있다. 상태 테이블은 MPU 모듈 내부의 메모리에 저장될 수 있다.
그다음, CPU 모듈은 각 슬롯에 장착된 MPU 모듈들 중 임의의 MPU 모듈(제1 MPU 모듈)에서 오동작이 발생하는지 여부를 감지한다(S504). 이를 위하여, 입출력 모듈은 MPU 모듈로부터 수신된 신호를 분석하여 MPU 모듈이 오동작하는지 여부를 판단할 수 있고, 오동작이 발생하는 경우 CPU 모듈에 알릴 수 있다.
단계(S504)의 판단 결과, 임의의 MPU 모듈(제1 MPU 모듈)에서 오동작이 발생하면, CPU 모듈(200)은 오동작이 발생한 MPU 모듈이 입출력 모듈에 대하여 가지는 제어권을 해제한다(S506).
그다음, CPU 모듈은 임의의 MPU 모듈(제1 MPU 모듈)을 대신하여 입출력 모듈을 제어할 다른 MPU 모듈(제2 MPU 모듈)에 제어신호를 전송할 수 있다. MPU 모듈 각각에는 단계(S502)에서 저장된 상태 테이블이 기록되며, 해당 MPU 모듈(제2 MPU모듈)은 상태 테이블로부터 제어 대상인 입출력 모듈의 제어 정보를 획득할 수 있다.
그다음, CPU 모듈로부터 제어신호를 수신한 MPU 모듈(제2 MPU 모듈)은 오동작이 발생한 MPU 모듈(제1 MPU 모듈)과 연관된 단독 제어부(제1 단독 제어부)에 단독 제어신호를 전송한다(S510).
그에 따라, 제1 단독 제어부가 제1 MPU 모듈을 대신하여 제1 입출력 모듈에 대한 제어권을 가지며, 제1 입출력 모듈 및 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어한다(S512).
전술한 바와 같이, 종래의 PLC 시스템은 임의의 MPU 모듈에서 오동작이 발생하는 경우, PLC 시스템을 정지시키고 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하여야 한다. 그로 인하여, PLC 시스템의 효율 및 생산성이 크게 저하되는 문제점이 존재한다.
그러나 본 발명의 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템 및 그 제어방법에 의하면, PLC 시스템의 임의의 MPU 모듈에서 오동작 발생시 해당 MPU 모듈이 제어권을 갖는 입출력 모듈을 다른 MPU 모듈이 제어할 수 있도록 단독 제어부를 포함함으로써, 오동작이 발생한 MPU 모듈을 교체하지 않고도 PLC 시스템을 운용할 수 있고, PLC 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (5)

  1. 외부 장치로부터 데이터를 입력 받고, 외부 장치로 데이터를 출력하는 입출력 모듈;
    CPU 모듈의 제어신호에 따라 상기 입출력 모듈 및 상기 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 상기 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 MPU 모듈; 및
    상기 MPU 모듈의 오동작 발생시 다른 MPU 모듈의 단독 제어신호에 따라 상기 MPU 모듈을 대신하여 상기 입출력 모듈 및 상기 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하고, 상기 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖는 단독 제어부
    를 포함하는 단독 제어부를 갖는 PLC 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은
    제1 MPU 모듈의 오동작 발생시 제2 MPU 모듈이 제1 단독 제어부를 통해 제1 입출력 모듈에 대하여 제어권을 갖도록 상기 제2 MPU 모듈에 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는
    단독 제어부를 갖는 PLC 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 MPU 모듈은
    상기 제1 입출력 모듈의 제어 정보를 참조하여, 상기 제1 단독 제어부가 상기 제1 입출력 모듈 및 상기 CPU 모듈 간의 데이터 송수신을 제어하도록 상기 제1 단독 제어부에 단독 제어신호를 전송하는 것을 특징으로 하는
    단독 제어부를 갖는 PLC 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    N개의 입출력 모듈 및 상기 N개의 입출력 모듈에 대한 제어권을 갖는 N개의 MPU 모듈을 포함하고,
    상기 N개의 MPU 모듈 각각에는 상기 N개의 입출력 모듈에 대한 제어 정보가 상태 테이블로 저장되는 것을 특징으로 하는
    단독 제어부를 갖는 PLC 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은
    제1 MPU 모듈의 오동작 발생시 상기 제1 MPU 모듈의 동작을 정지시키고, 상기 제1 MPU 모듈의 제어권을 해제하는 것을 특징으로 하는
    단독 제어부를 갖는 PLC 시스템.
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