KR20160111093A - 프로피버스 네트워크 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

프로피버스 네트워크 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템은 리셋(reset)부를 포함하며 상기 리셋부에 인가되는 리셋 신호에 의해 리셋되는 2개의 마스터 모듈, 상기 2개의 마스터 모듈과 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 모듈 및 상기 2개의 마스터 모듈 중 어느 하나의 마스터 모듈의 리셋부에 리셋 신호를 인가하여 상기 복수의 슬레이브 모듈이 다른 하나의 마스터 모듈과 통신을 수행하도록 제어하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.

Description

프로피버스 네트워크 시스템 및 그 제어 방법{PROFIBUS NETWORK SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 프로피버스 네트워크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이며, 보다 자세하게는 이중화(redundant)된 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 슬레이브(slave) 모듈 전체가 이중화된 마스터 모듈 중 어느 하나의 마스터 모듈과 통신하도록 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
프로피버스는 Process Field Bus의 약자로 독일의 Bosch, Klockener-Moeller, Siemens에서 공동으로 개발한 필드버스이며, 독일 표준 DIN 19 245와 유럽 표준 EN 50 170 및 국제 표준 IEC 61158로 표준화가 지정된 산업용 통신 프로토콜이다.
프로피버스 네트워크 시스템은 이러한 프로피버스 통신 프로토콜을 채용하는 시스템이며, 생산 자동화나 공정 제어 또는 빌딩 자동화 등의 분야에서 필드 장비들 간의 실시간 통신에 사용될 수 있다.
특히, 이러한 프로피버스 네트워크 시스템은 사회기간 사업이나 산업적으로 중요한 데이터를 처리하기 위해 사용될 가능성이 상대적으로 높다는 점에서 에러나 오동작에 대처하는 기능이 필수적으로 요구되며, 이를 위해 종래에는 프로피버스 네트워크 시스템을 구성하는 마스터 모듈을 이중화(redundant)하는 기술이 사용되었다.
마스터 모듈을 이중화하는 경우, 상황에 따라 슬레이브 모듈 중 일부는 특정 마스터 모듈과 통신하는 반면 나머지 슬레이브 모듈은 다른 마스터 모듈과 통신을 수행할 수 있다.
그런데, 관리 등의 여러가지 이유로 인하여 슬레이브 모듈이 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 이 경우, 종래에는 관리자가 프로피버스 네트워크 시스템이 설치되어 있는 현장에 직접 방문하여, 연결되어 있는 특정 마스터 모듈과 슬레이브 모듈의 연결 전체를 강제로 끊거나(disconnect) 통신을 강제로 fault 시킴으로써 슬레이브 모듈이 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어하였다.
그러나, 관리자가 직접 방문하여 이와 같은 조치를 취하는 것은 용이하지 않다는 문제점이 있다. 왜냐하면, 프로피버스 네트워크 시스템이 설치되어 있는 현장은 그 특성상 고지대 또는 지하와 같이 관리자가 직접 방문하기 어려운 지대에 위치하는 경우가 많기 때문이다.
따라서, 이중화된 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 관리자가 직접 방문하지 않고도 슬레이브 모듈이 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어하는 기술이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0116407 (2013.10.24)
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 이중화된 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 관리자가 직접 현장을 방문하지 않고도 슬레이브 모듈 전체가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행할 수 있도록 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템은 리셋(reset)부를 포함하며 상기 리셋부에 인가되는 리셋 신호에 의해 리셋되는 2개의 마스터 모듈, 상기 2개의 마스터 모듈과 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 모듈 및 상기 2개의 마스터 모듈 중 어느 하나의 마스터 모듈의 리셋부에 리셋 신호를 인가하여 상기 복수의 슬레이브 모듈이 다른 하나의 마스터 모듈과 통신을 수행하도록 제어하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 마스터 모듈은 각각 동일한 구조를 가지며 동일한 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템은 2개의 마스터(master) 모듈, 상기 2개의 마스터 모듈과 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 모듈 및 상기 복수의 슬레이브 모듈에 각각 연결되며, 상기 복수의 슬레이브 모듈 각각이 상기 2개의 마스터 모듈 중에서 어느 하나를 우선적으로 택일하여 통신을 수행하도록 우선순위를 제공하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 마스터 모듈은 각각 동일한 구조를 가지고 동일한 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이중화된 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 관리자가 직접 현장을 방문하지 않고도 전체 슬레이브 모듈이 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 1은 기존의 프로피버스 네트워크 시스템의 운용 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 기존의 프로피버스 네트워크 시스템의 운용 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존의 프로피버스 네트워크 시스템(10)은 복수의 마스터 모듈(제1 마스터 모듈(20), 제2 마스터 모듈(21))과 복수의 슬레이브 모듈(제1 슬레이브 모듈(30), 제2 슬레이브 모듈(31), 제3 슬레이브 모듈(32))로 구성될 수 있으며, 복수의 슬레이브 모듈 (30 내지 32) 각각은 복수의 마스터 모듈(20, 21)과 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 슬레이브 모듈 중 일부(30, 32)는 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하는 반면 나머지 슬레이브 모듈(31)은 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행할 수 있다.
이 상황에서, 관리 등의 여러가지 이유로 슬레이브 모듈(30 내지 32) 전체가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신하도록 변경해야 되는 상황이 발생할 수 있다. 이 경우 관리자는 프로피버스 네트워크 시스템이 설치되어 있는 현장에 직접 방문하여, 연결되어 있는 특정 마스터 모듈과 슬레이브 모듈의 연결 전체를 강제로 끊거나(disconnect) 통신을 강제로 fault 시킴으로써 슬레이브 모듈이 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 변경할 수 밖에 없다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템(1000)은 복수의 마스터 모듈(20, 21), 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32) 및 마스터 모듈 각각(20, 21)과 연결되는 메인 제어부(200)로 구성될 수 있으며, 복수의 슬레이브 모듈 (30 내지 32) 각각은 2개의 마스터 모듈(20, 21)과 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 다만, 이러한 도 2의 프로피버스 네트워크 시스템(1000)은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 2에 의해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다. 즉, 마스터 모듈이나 슬레이브 모듈의 수는 도 2에 도시된 것으로 한정 해석되지 않으며, 마스터 모듈과 슬레이브 모듈 및 메인 제어부의 연결 또한 도 2에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다.
마스터 모듈(20, 21)은 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32) 각각과 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
또한, 마스터 모듈(20, 21) 각각은 서로 동일한 구조이면서 동일한 기능을 수행할 수 있다.
또한, 마스터 모듈(20, 21) 각각은 도 2에는 도시되지 않았지만 리셋(reset)부를 포함할 수 있으며, 리셋부에 인가되는 리셋 신호에 따라 마스터 모듈 각각은 리셋될 수 있다.
슬레이브 모듈(30 내지 32)은 마스터 모듈(20, 21)과 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 프로피버스 네트워크 시스템(1000)은 전술한 바와 같이 이중화된 마스터 모듈을 포함하며, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 슬레이브 모듈(30 내지 32)은 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하는 도중에 제1 마스터 모듈(20)과의 통신을 끊고 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행하도록 변경 가능하다.
이에 관하여 보다 구체적으로 예를 들어 살펴보면, 슬레이브 모듈(31)은 해당 슬레이브 모듈(31)과 통신을 수행하는 마스터 모듈(21)이 리셋되면 마스터 모듈(21)이 아닌 다른 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하도록 변경될 수 있다.
이를 위해 메인 제어부(200)는 마스터 모듈(20, 21) 각각이 포함하는 리셋부에 연결(210, 211)될 수 있으며, 리셋부에 리셋 신호를 인가하여 마스터 모듈을 리셋시킬 수 있다. 여기서, 메인 제어부(200)는 마스터 모듈(20, 21) 각각과 통신을 수행하는 데스크탑, 서버, 노트북, 랩탑 등의 컴퓨터일 수 있다.
한편, 메인 제어부(200)는 후술하겠지만 관리자(500)가 소지/관리하는 장치와 유/무선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
따라서, 메인 제어부(200)는 어느 하나의 마스터 모듈을 리셋시킴으로써 슬레이브 모듈 전체(30 내지 32)가 다른 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 관리자(500)가 관리자(500)가 소지/관리하는 장치를 이용하여 슬레이브 모듈 전체(30 내지 32)가 제1 마스터 모듈(20)과만 통신을 수행하도록 하는 정렬 명령을 메인 제어부(200)에 전달하면, 메인 제어부(200)는 제1 마스터 모듈(20)을 제외한 제2 마스터 모듈(21)에 리셋 신호를 인가하여 제2 마스터 모듈(21)을 리셋시킬 수 있고, 따라서 슬레이브 모듈 전체(30 내지 32)는 리셋 신호가 인가되지 않은 제1 마스터 모듈(20)과만 통신을 수행하도록 변경될 수 있다.
여기서, 관리자(500)는 관리자(500)가 소지/관리하는 장치를 통해 메인 제어부(200)와 (도면에 도시되지 않은) 네트워크를 통하여 연결될 수 있으며, 이 때의 네트워크는 메인 제어부(200)와 관리자(500)가 소지/관리하는 장치 간의 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로 예를 들면 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, LTE, Wi-Fi 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
아울러, 전술한 관리자(500)가 소지/관리하는 장치는 네트워크에 의해 메인 제어부(200)와 통신 가능한 스마트폰, 스마트기기, PDA, 컴퓨터, 서버, 노트북, PC 등일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
따라서, 관리자(500)는 프로피버스 네트워크 시스템(1000)의 현장에 직접 방문하지 않고도 관리자(500)가 소지/관리하는 장치를 이용하여 슬레이브 모듈 전체(30 내지 32)가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
한편, 관리자(500)는 관리자(500)가 소지/관리하는 장치를 통해 정렬을 원하는 마스터 모듈을 지정할 수 있으며, 메인 제어부(200)는 지정된 마스터 모듈을 제외한 나머지 마스터 모듈로 리셋 신호를 인가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템은 이중화된 구조의 마스터 모듈을 포함하고 있으므로, 제1 슬레이브 모듈(30)은 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하고 제2 슬레이브 모듈(31)은 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행하는 상황이 발생할 수 있다. (S100, S101 참조).
이 때, 관리자(500)가 소지/관리하는 장치로부터 제1 마스터 모듈(20)로의 정렬 명령이 메인 제어부(200)로 전달되면(S200), 메인 제어부(200)는 제2 마스터 모듈(21)로 리셋 신호를 인가할 수 있다(S300).
제2 마스터 모듈(21)은 리셋 신호에 의해 리셋되며(S400), 이에 의해 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행하던 제2 슬레이브 모듈(31)은 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하도록 변경될 수 있다(S500).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 어느 하나의 마스터 모듈에 리셋 신호를 인가함으로써 슬레이브 모듈 전체가 리셋 신호가 인가되지 않은 다른 마스터 모듈과 통신을 수행하도록 변경될 수 있다. 따라서, 이중화된 구조의 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 관리자는 직접 현장을 방문하지 않고도 슬레이브 모듈 전체가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템을 도 4를 참조하여 설명한다. 다만, 제2 실시예는 제1 실시예와 비교하여 메인 제어부(1200)와 마스터 모듈 및 슬레이브 모듈 간의 연결 및 상호간에 수행하는 기능면에서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며 동일한 부분에 대하여는 제1 실시예의 설명과 도면 부호를 원용한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템(2000)은 복수의 마스터 모듈(20, 21), 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32) 및 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32) 각각과 연결되는 메인 제어부(1200)로 구성될 수 있으며, 복수의 슬레이브 모듈 (30 내지 32) 각각은 2개의 마스터 모듈(20, 21)과 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 다만, 도 4에 도시된 프로피버스 네트워크 시스템(2000)은 예시적인 것이므로 도 4에 의해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니다.
마스터 모듈(20, 21)은 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32) 각각과 연결되어 통신을 수행할 수 있으나, 제1 실시예와는 달리 리셋부를 포함하지 않을 수 있다.
복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32)은 복수의 마스터 모듈(20, 21)과 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 복수의 슬레이브 모듈(30 내지 32)은 2개의 마스터 모듈 중 기 설정된 우선 순위에 따라서 어느 하나의 마스터 모듈과 통신을 수행하도록 변경될 수 있다.
이에 관하여 예를 들어 살펴보면, 제1 슬레이브 모듈(30)은 제1 마스터 모듈(20) 및 제2 마스터 모듈(21) 모두와 연결된 상황에서 기 설정된 우선 순위에 의해 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행할 수 있으며, 제2 슬레이브 모듈 또한 마찬가지로 기 설정된 우선 순위에 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행할 수 있다.
이 때, 이러한 기 설정된 우선순위는 메인 제어부(1200)에 의해 설정 또는 변경 가능하다. 예를 들면, 메인 제어부(1200)는 제1 슬레이브 모듈(30)의 우선 순위를 제1 마스터 모듈(20)에서 제2 마스터 모듈(21)로 변경할 수 있다.
따라서, 관리자(500)가 소지/관리하는 장치가 어느 하나의 마스터 모듈로의 정렬 명령을 메인 제어부(1200)로 전달하면, 메인 제어부(1200)는 우선 순위를 해당 마스터 모듈로 설정/변경하는 명령을 전달할 수 있으며, 이에 따라 모든 슬레이브 모듈의 우선 순위는 해당 마스터 모듈로 설정/변경될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이 관리자(500)는 슬레이브 모듈 전체(30 내지 32)의 우선 순위를 제1 마스터 모듈(20)로 설정/변경할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로피버스 네트워크 시스템은 이중화된 구조의 마스터 모듈을 포함하고 있으므로, 제1 슬레이브 모듈(30)은 제1 마스터 모듈(20)과 통신을 수행하고 제2 슬레이브 모듈(31)은 제2 마스터 모듈(21)과 통신을 수행하는 상황이 발생될 수 있다. (S100, S101 참조).
이 때, 관리자(500)에 의해 관리자(500)가 소지/관리하는 장치로부터 제1 마스터 모듈(20)로의 정렬 명령이 메인 제어부(200)로 전달되면(S200), 메인 제어부(200)는 모든 슬레이브 모듈의 우선 순위를 제1 마스터 모듈(20)로 변경하는 명령을 전달할 수 있다.(S300, S301)
모든 슬레이브 모듈(30, 31)의 우선 순위는 전달받은 명령에 의해 제1 마스터 모듈(20)로 변경될 수 있으며, 이에 따라 모든 슬레이브 모듈(30, 31)은 제1 마스터 모듈(20)과만 통신을 수행하도록 변경될 수 있다(S400).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면 정렬 명령에 따라 우선 순위에 대한 정보를 슬레이브 모듈 전체에 전달함으로써 슬레이브 모듈 전체가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 변경할 수 있다. 따라서, 이중화된 구조의 마스터 모듈을 포함하는 프로피버스 네트워크 시스템에서 관리자는 직접 현장을 방문하지 않고도 슬레이브 모듈 전체가 어느 하나의 마스터 모듈과만 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
20: 제1 마스터 모듈
21: 제2 마스터 모듈
200: 메인 제어부
500: 관리자

Claims (4)

  1. 리셋(reset)부를 포함하며 상기 리셋부에 인가되는 리셋 신호에 의해 리셋되는 2개의 마스터 모듈;
    상기 2개의 마스터 모듈과 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 모듈; 및
    상기 2개의 마스터 모듈 중 어느 하나의 마스터 모듈의 리셋부에 리셋 신호를 인가하여 상기 복수의 슬레이브 모듈이 다른 하나의 마스터 모듈과 통신을 수행하도록 제어하는 메인 제어부를 포함하는
    프로피버스 네트워크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 마스터 모듈은 각각 동일한 구조를 가지며 동일한 기능을 수행하는
    프로피버스 네트워크 시스템.
  3. 2개의 마스터(master) 모듈;
    상기 2개의 마스터 모듈과 통신을 수행하는 복수의 슬레이브 모듈; 및
    상기 복수의 슬레이브 모듈에 각각 연결되며, 상기 복수의 슬레이브 모듈 각각이 상기 2개의 마스터 모듈 중에서 어느 하나를 우선적으로 택일하여 통신을 수행하도록 우선순위를 제공하는 메인 제어부를 포함하는
    프로피버스 네트워크 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 마스터 모듈은 각각 동일한 구조를 가지고 동일한 기능을 수행하는
    프로피버스 네트워크 시스템.
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