KR20160141113A - 유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법 - Google Patents

유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법 Download PDF

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KR20160141113A
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Abstract

본 발명은 유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 산업 자동화 구현 시 발생될 수 있는 산업 환경에 따른 특정 이벤트 발생에 신속하게 대처할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 유무선 통합 제어 장치는 센서 네트워크를 통하여 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버로 전송한다. 패킷화된 정보를 제어 서버로 전송할 때, 유무선 통합 제어 장치는 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 제어 서버로 전송함으로써, 산업 자동화 구현 시 발생될 수 있는 산업 환경에 따른 특정 이벤트 발생에 신속하게 대처할 수 있다.

Description

유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법{Industrial network system based on wire/wireless network and operating method thereof}
본 발명은 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 자동화 제어 네트워크에 사용되는 이더넷 네트워크 기반의 유선 네트워크와, 산업 환경에 설치되어 각종 이벤트 정보를 수집하는 센서 네트워크 기반의 무선 네트워크를 융합하여 산업 자동화 구현 시 발생될 수 있는 각종 이벤트에 신속하게 대처할 수 있는 유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법에 관한 것이다.
현재 산업 자동화에서 사용되는 네트워크 시스템은 이더넷 기반의 상위레벨 네트워크와 하위레벨의 다양한 필드버스 네트워크가 사용되고 있다.
필드버스를 사용하는 자동화 생산 현장에서 국제표준에 따른 고속의 실시간 전송이 가능한 네트워크 기술이 도입 및 활용되고 있으며 자동화 시스템의 각종 설비의 제어와 관련된 성능 향상과 더불어 작업자의 안전에 관한 사항 역시 중요한 요소로 자리를 잡고 있다.
특히 대규모 제조시설과 같은 산업 현장에서는 제품 생산에서부터 제조 설비관리, 제품 운송을 위한 물류 관리 등이 이루어지고 있다. 이에 따라 제품 운송을 위한 대형 크레인, 이송차량 등과 같은 중장비 이동으로 작업자의 현장 진입 여부 및 설비 점검자의 위치 인식의 어려움으로 인해 다양한 위험요소가 내재되어 있고, 재해발생 위험성에 노출되고 있다.
이를 해소하기 위해서, 크레인, 이송차량, 작업자 등 산업 현장의 구성요소 하나하나에 무선 센서를 설치하여 네트워크로 연결하는 센서 네트워크를 활용한 다양한 기법들이 연구 및 발표되고 있으나 대부분 무선 센서를 이용한 위험요소 감지 및 모니터링 기능만을 제시하고 있는 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 유무선 통합 제어 장치를 이용하여 이더넷 기반의 유선 네트워크와 센서 네트워크를 융합한 산업용 자동화 네트워크 시스템이 소개되어 있다. 이러한 산업용 자동화 네트워크 시스템은 유무선 통합 제어 장치가 센서 네트워크를 통하여 수집한 정보를 유선 네트워크에서 패킷화하여 유선 네트워크에 연결된 제어 서버에 전송한다.
이때 유무선 통합 제어 장치는 무선 센서들에서 수집한 정보를 단순히 패킷화하고, 패킷에 데이터가 찰 때까지 대기한 후, 패킷에 데이터가 차면 유선 네트워크를 통하여 제어 서버에 전달하기 때문에, 산업 현장의 특성에 따라 발생될 수 있는 다양한 위급 상황과 같은 특정 이벤트에 신속히 대응하는 데는 무리가 있다. 즉 기존의 유무선 통합 제어 장치는 무선 센서들로부터 수집한 정보의 중요도에 무관하게 수집되는 정보의 시간 순으로 처리하기 때문에, 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 수집한 정보를 신속히 처리할 수 없는 문제점을 안고 있다. 특정 이벤트는 현장에서 발생될 수 있는 열, 가스, 방사능, 소리, 진동 등에 의한 위급 상황이 될 수 있다.
한국등록특허 제10-0807008호(2008.02.18.) 한국등록특허 제10-1063327호(2011.09.01.)
따라서 본 발명의 목적은 산업 자동화 구현 시 발생될 수 있는 산업 환경에 따른 특정 이벤트 발생에 신속하게 대처할 수 있는 유무선 네트워크 기반의 산업용 네트워크 시스템 및 그의 운용 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무선 센서들, 유무선 통합 제어 장치 및 제어 서버를 포함하는 산업용 네트워크 시스템을 제공한다. 상기 무선 센서들은 산업 현장에 설치된 자동화 설비와 산업 현장에 대한 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하여 센서 네트워크를 통하여 유무선 통합 제어 장치로 전송한다. 상기 유무선 통합 제어 장치는 상기 센서 네트워크를 통하여 상기 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버로 전송하되, 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송한다. 그리고 상기 제어 서버는 상기 유무선 통합 제어 장치로부터 상기 패킷화된 정보를 수신하고, 상기 패킷화된 정보를 디코딩하여 산업 현장의 설비 자동화를 제어한다.
본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 무선 센서들은 설비 제어용 무선 센서들과 현장 감지용 무선 센서들을 포함한다. 상기 설비 제어용 무선 센서들은 상기 산업 현장에 설치된 자동화 설비들의 제어에 필요한 정보를 수집한다. 상기 현장 감지용 무선 센서들은 상기 산업 현장에 설치되어 설비 가동 및 산업 현장의 상태 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서들을 구비한다.
본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치된다. 이때 상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷이 차면 상기 제어 서버로 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 담긴 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템에 있어서, 상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 없는 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 보류할 수 있다.
본 발명은 또한, 센서 네트워크 인터페이스부, 이더넷 네트워크 인터페이스부, 및 제어부를 포함하는 산업용 네트워크 시스템의 유무선 통합 제어 장치를 제공한다. 상기 센서 네트워크 인터페이스부는 산업 현장에 설치된 자동화 설비와 산업 현장에 대한 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 무선 센서들로부터 수집한 정보를 수신하고, 상기 자동화 설비를 제어하기 위한 제어 신호를 무선 센서들로 전송한다. 상기 이더넷 네트워크 인터페이스부는 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버와 통신을 수행한다. 그리고 상기 제어부는 상기 센서 네트워크 인터페이스부를 통하여 상기 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크 인터페이스부를 통하여 상기 제어 서버로 전송하되, 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송한다.
본 발명에 따른 유무선 통합 제어 장치에 있어서, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치된다. 이때 상기 제어부는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송할 수 있다.
또는 상기 제어부는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷이 차면 상기 제어 서버로 전송할 수 있다.
또는 상기 제어부는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 복수개로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송할 수 있다.
그리고 본 발명은 유무선 통합 제어 장치가 센서 네트워크를 통하여 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하는 단계, 상기 유무선 통합 제어 장치가 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버로 전송하는 단계를 포함하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법을 제공한다. 이때 상기 전송하는 단계에서, 상기 유무선 통합 제어 장치가 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송한다.
본 발명에 따르면, 유무선 통합 제어 장치는 센서 네트워크를 통하여 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 이더넷 네트워크를 통하여 수집한 정보를 패킷화하여 제어 서버로 전송하되, 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 해당 패킷에 데이터가 차지 않더라도 즉시 제어 서버로 전송함으로써, 특정 이벤트 발생에 신속하게 대처할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 산업용 네트워크 시스템은 해당 시스템이 구축된 산업 환경에 따른 특정 이벤트, 예컨대 열, 가스, 방사능, 소리, 진동 등에 의한 위급 상황에 신속하게 대처하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 무선 센서를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1의 유무선 통합 제어 장치의 세부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법에 따른 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무선 통합 제어 장치의 운용 방법에 따른 흐름도이다.
도 6은 도 5의 전송하는 단계에 따른 상세 흐름도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1의 무선 센서를 보여주는 블록도이다. 도 3은 도 1의 유무선 통합 제어 장치의 세부 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템(100)은 산업용 자동화 제어 네트워크에 사용되는 이더넷 네트워크(40) 기반의 유선 네트워크와, 산업 환경에 설치되어 각종 이벤트 정보를 수집하는 센서 네트워크(10) 기반의 무선 네트워크를 융합하여 산업 자동화 구현 시 발생될 수 있는 각종 이벤트에 신속하게 대처할 수 있다.
이러한 본 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템(100)은 센서 네트워크(10) 기반으로 연결된 무선 센서들(21,23,25; 20)과, 이더넷 네트워크(40) 기반으로 연결된 제어 서버(60)와, 무선 센서들(20)과 제어 서버(60)를 연결하는 유무선 통합 제어 장치(52,54,56; 50)를 포함한다.
무선 센서들(20)은 산업 현장에 설치된 자동화 설비(31,33,35; 30)와 산업 현장에 대한 정보를 센서 네트워크(10)를 기반으로 수집한다. 무선 센서들(20) 중 일부는 산업 현상의 특정 이벤트 발생을 수집하여 센서 네트워크(10)를 통하여 유무선 통합 제어 장치(50)로 전송한다.
이러한 무선 센서들(20)은 설비 제어용 무선 센서들(25)과, 현장 감지용 무선 센서들(21)을 포함한다. 현장 감지용 무선 센서들(21)은 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)을 포함한다.
설비 제어용 무선 센서들(25)은 산업 현장에 설치된 자동화 설비들(30)의 제어에 필요한 정보를 수집한다.
현장 감지용 무선 센서들(21)은 산업 현장에 설치되어 자동화 설비(30) 가동 및 산업 현장의 상태 정보를 수집한다. 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)은 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집한다. 특정 이벤트는 산업용 네트워크 시스템(100)이 설치된 산업 현상의 특성에 따른 위급 상황을 의미한다. 예컨대 특정 이벤트는 현장에서 발생될 수 있는 열, 가스, 방사능, 소리, 진동 등에 의해 발생될 수 있는 위급 상황이 될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 특정 이벤트는 산업 현장의 특성에 따라 다양할 수 있다. 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)은 이러한 위급 상황의 발생 여부를 감지하는 데 필요한 정보를 수집하는 센서이다. 이러한 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)은 열, 가스, 방사능, 소리, 진동 등을 감지할 수 있다.
이때 특정 이벤트 감지용 무선 센서(23)는 두 개 이상이 그룹으로 설치된다. 이와 같이 그룹으로 설치하는 이유는, 특정 이벤트 감지 시 자동화 설비(30)를 정지시키거나 작업 중인 작업자를 현장에서 철수 하는 등의 위급 상황에 따른 조치를 취해야 하기 때문에, 특정 이벤트 감지용 무선 센서(23)의 오동작에 따른 오류나 잘못을 최소화하기 위해서이다.
유무선 통합 제어 장치(50)는 센서 네트워크(10)를 통하여 무선 센서들(20)로부터 수집한 정보를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다. 유무선 통합 제어 장치(50)는 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로부터 제어 신호를 수신하고, 수신한 제어 신호를 센서 네트워크(10)를 통하여 무선 센서들(20)로부터 전송하여 자동화 설비들(30)의 자동화를 제어한다.
유무선 통합 제어 장치(50)는 센서 네트워크(10)를 통하여 무선 센서들(20)로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다. 특히 유무선 통합 제어 장치(50)는 무선 센서들(20) 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송한다.
이때 특정 이벤트 감지용 무선 센서(23)는 두 개 이상이 그룹으로 설치되기 때문에, 유무선 통합 제어 장치(50)는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송한다.
하지만 유무선 통합 제어 장치(50)는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 전송하지 않고 해당 패킷이 차면 제어 서버(60)로 전송한다.
그리고 제어 서버(60)는 유무선 통합 제어 장치(50)를 통하여 수신한 무선 센서들(20)의 정보를 기반으로 자동화 설비들(30)의 자동화를 제어한다. 즉 제어 서버(60)는 유무선 통합 제어 장치(50)로부터 패킷화된 정보를 수신하면, 패킷화된 정보를 디코딩하여 해당 정보를 정보의 종류에 따라 분류한 후 파악하여 처리한다. 이때 제어 서버(60)는 무선 센서들(20)의 종류에 따라 정보를 분류할 수 있다.
제어 서버(60)는 파악한 정보를 기반으로 제어 신호를 패킷화하여 유무선 통합 제어 장치(50)로 전송한다. 유무선 통합 제어 장치(50)는 패킷화된 정보를 디코딩한 후, 각 정보의 주소값이 할당된 무선 센서들(20)로 무선 전송하여 자동화 설비들(30)의 구동을 제어할 수 있다.
이때 특정 이벤트 감지용 무선 센서(23)는 두 개 이상이 그룹으로 설치되기 때문에, 제어 서버(60)는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 담긴 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 수행한다.
하지만 제어 서버(60)는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 없는 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 보류할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 유무선 통합 제어 장치(50)는 센서 네트워크(10)를 통하여 무선 센서들(20)로부터 정보를 수집하여 이더넷 네트워크(40)를 통하여 수집한 정보를 패킷화하여 제어 서버(60)로 전송하되, 무선 센서들(20) 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들(20)로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 해당 패킷에 데이터가 차지 않더라도 즉시 제어 서버(60)로 전송함으로써, 특정 이벤트 발생에 신속하게 대처할 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템(100)은 해당 시스템이 구축된 산업 환경에 따른 특정 이벤트, 예컨대 열, 가스, 방사능, 소리, 진동 등에 의한 위급 상황에 신속하게 대처하도록 할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 유무선 통합 제어 장치(50)에 대해서 설명하면 다음과 같다. 유무선 통합 제어 장치(50)는 센서 네트워크 인터페이스부(51), 이더넷 네트워크 인터페이스부(53) 및 제어부(57)를 포함하며, 저장부(55)를 더 포함할 수 있다.
센서 네트워크 인터페이스부(51)는 산업 현장에 설치된 자동화 설비(30)와 산업 현장에 대한 정보를 수집하되, 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)로부터 수집한 정보를 수신하고, 제어 신호를 무선 센서들(20)로 전송한다. 센서 네트워크 인터페이스부(51)는 산업 현장에 설치된 무선 센서들(20)과의 무선 통신을 통해서, 무선 센서들(20)로부터 주변 환경 정보와 자동화 설비(30)의 자동화 제어에 필요한 정보를 수집한다. 센서 네트워크 인터페이스부(51)는 제어부(57)의 제어에 따라 자동화 설비들(30)의 자동화 제어에 필요한 제어 정보를 무선 통신을 통해서 무선 센서들(20)로 전송한다.
이더넷 네트워크 인터페이스부(53)는 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)와 통신을 수행한다. 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)는 제어부(57)의 제어에 따라 센서 네트워크 인터페이스부(51)를 통하여 수집한 정보를 제어 서버(60)로 전달한다. 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)는 제어부(57)의 제어에 따라 제어 서버(60)로부터 수신한 제어 신호를 센서 네트워크 인터페이스부(51)를 통하여 해당하는 무선 센서들(20)로 전달한다.
저장부(55)는 유무선 통합 제어 장치(50)의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 정보를 저장한다. 저장부(55)는 센서 네트워크(10)와 이더넷 네트워크(40) 간의 인터페이싱과, 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들(20)로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송하기 위한 실행 프로그램을 저장한다.
그리고 제어부(57)는 유무선 통합 제어 장치(50)의 전반적인 제어 동작을 수행하는 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 제어부(57)는 센서 네트워크 인터페이스부(51)와 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통한 자동화 설비(30)의 자동화 제어를 수행한다. 제어부(57)는 센서 네트워크 인터페이스부(51)를 통하여 수집한 정보를 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다. 제어부(57)는 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통하여 패킷화된 제어 정보를 제어 서버(60)로 수신하고, 패킷화된 제어 정보를 디코딩하여 센서 네트워크 인터페이스부(51)를 통하여 해당 제어 정보를 수신한 무선 센서들(20)로 전송한다.
제어부(57)는 센서 네트워크 인터페이스부(51)를 통하여 수집한 정보를 인코딩하여 패킷화하고, 일정 시간 후 패킷에 수집한 정보가 차면 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통하여 제어 서버(60)로 전송하게 된다. 이때 제어부(57)는 무선 센서들(20) 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 제어 서버(60)로 전송한다. 즉 패킷에 수집한 정보가 차지 않더라도, 제어부(57)는 특정 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 바로 제어 서버(60)로 전송하여 해당 특정 이벤트에 대한 처리가 수행될 수 있도록 한다.
제어부(57)는 특정 이벤트에 대한 처리에 대한 신뢰성을 확보하기 위해서 다음과 같이 특정 이벤트에 대한 처리를 수행할 수 있다.
특정 이벤트 감지용 무선 센서(23)는 두 개 이상이 그룹으로 설치되며, 제어부(57)는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송할 수 있다. 이벤트 감지용 무선 센서들(23)의 그룹은 현장의 영역별로 설정될 수 있다.
하지만 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 제어부(57)는 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 바로 제어 서버(60)로 전송하지 않고, 기존과 동일하게 패킷이 차면 제어 서버(60)로 전송할 수 있다.
한편 본 실시예에서는 해당 그룹에 속한 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 제어부(57)가 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통하여 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 그룹 속한 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 중 일정 수 이상(복수개)으로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신하는 경우에, 제어부(57)가 이더넷 네트워크 인터페이스부(53)를 통하여 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송하도록 할 수 있다. 이때 일정 수는 2개 이상이며, 예컨대 그룹에 속한 이벤트 감지용 무선 센서들(23) 중 과반수 이상이 특정 이벤트 발생을 감지한 경우에, 제어부(57)가 특정 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 제어 서버(60)로 전송하도록 할 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템(100)의 특정 이벤트를 처리하기 위한 운용 방법에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 산업용 네트워크 시스템(100)의 운용 방법에 따른 흐름도이다.
먼저 S71단계에서 무선 센서들(20)은 산업 현장에 설치된 자동화 설비(30)와 산업 현장에 대한 정보를 센서 네트워크(10)를 기반으로 수집한다.
다음으로 S73단계에서 무선 센서들(20)은 수집한 정보를 무선 통신을 통하여 유무선 통합 제어 장치(50)로 전송한다.
다음으로 S75단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 수집한 정보를 패킷화한다.
다음으로 S77단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 수집한 정보 중에 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)로부터 수집한 특정 이벤트 발생 정보가 있는 지를 판단한다.
S77단계의 판단 결과 특정 이벤트 발생 정보가 있는 경우, S79단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 특정 이벤트 발생 정보가 포함된 패킷을 바로 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다. 즉 해당 패킷에 수집한 정보가 차지 않았더라도, 유무선 통합 제어 장치(50)는 해당 패킷을 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다.
다음으로 S81단계에서 제어 서버(60)는 특정 이벤트에 따른 처리를 수행한다. 즉 제어 서버(60)는 수신한 패킷을 디코딩한 후, 특정 이벤트 발생 정보를 파악한다. 제어 서버(60)는 파악한 특정 이벤트가 발생된 현장, 자동화 설비(30) 또는 작업자에 특정 이벤트 발생을 경고 및 처리를 수행할 수 있다. 예컨대 현장 또는 자동화 설비(30)에 불이 난 경우, 제어 서버(60)는 현장 또는 자동화 설비(30)에 설치된 소화 장치를 구동시켜 진화를 수행할 수 있다. 현장 또는 자동화 설비(30)에 유독 가스가 배출된 경우, 제어 서버(60)는 작업자에게 대피를 경고하고, 유독 가스의 중화 또는 제거를 위한 작업을 수행할 수 있다.
한편 S77단계의 판단 결과 특정 이벤트 발생 정보가 포함되지 않은 경우, S83단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 인코딩 중인 패킷이 차는 지의 여부를 다시 판단한다.
S83단계의 판단 결과 패킷이 차지 않은 경우, 유무선 통합 제어 장치(50)는 S75단계부터 다시 수행한다.
S83단계의 판단 결과 패킷이 찬 경우, S85단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다.
그리고 S87단계에서 제어 서버(60)는 수집한 정보에 따른 처리를 수행한다. 즉 제어 서버(60)는 수신한 패킷을 디코딩한 후, 수집한 정보를 파악한다. 제어 서버(60)는 수집한 정보를 기반으로 자동화 설비들(30)의 자동화에 필요한 제어 신호를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 유무선 통합 제어 장치(50)로 전달할 수 있다. 유무선 통합 제어 장치(50)는 제어 신호를 센서 네트워크(10)를 통하여 해당하는 무선 센서(20)로 전달하여 자동화 설비(30)들의 자동화를 제어한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 유무선 통합 제어 장치(50)의 특정 이벤트를 처리하기 위한 운용 방법에 대해서 도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유무선 통합 제어 장치(50)의 운용 방법에 따른 흐름도이다. 그리고 도 6은 도 5의 전송하는 단계에 따른 상세 흐름도이다.
먼저 S91단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 센서 네트워크(10)를 통하여 무선 센서들(20)로부터 정보를 수집하여 패킷화한다.
그리고 S93단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다.
이때 S93단계에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 S931단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 특정 이벤트 감지용 무선 센서들(23)로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하였는 지의 여부를 판단한다.
S931단계의 판단 결과 수신한 경우, S933단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 해당 특정 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다.
하지만 S931단계의 판단 결과 수신하지 않은 경우, S935단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 인코딩 중인 패킷이 차는 지의 여부를 판단한다.
S935단계의 판단 결과 차지 않은 경우, 유무선 통합 제어 장치(50)는 S931단계부터 다시 수행한다.
그리고 S935단계의 판단 결과 찬 경우, S937단계에서 유무선 통합 제어 장치(50)는 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크(40)를 통하여 제어 서버(60)로 전송한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 센서 네트워크
20 : 무선 센서
21 : 현장 감지용 무선 센서
23 : 특정 이벤트 감지용 무선 센서
25 : 설비 제어용 무선 센서
30 : 자동화 설비
40 : 이더넷 네트워크
50 : 유무선 통합 제어 장치
51 : 센서 네트워크 인터페이스부
53 : 이더넷 네트워크 인터페이스부
55 : 저장부
57 : 제어부
60 : 제어 서버
100 : 산업용 네트워크 시스템

Claims (16)

  1. 산업 현장에 설치된 자동화 설비와 산업 현장에 대한 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하여 센서 네트워크를 통하여 유무선 통합 제어 장치로 전송하는 무선 센서들;
    상기 센서 네트워크를 통하여 상기 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버로 전송하되, 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 유무선 통합 제어 장치;
    상기 유무선 통합 제어 장치로부터 상기 패킷화된 정보를 수신하고, 상기 패킷화된 정보를 디코딩하여 산업 현장의 설비 자동화를 제어하는 제어 서버;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 센서들은,
    상기 산업 현장에 설치된 자동화 설비들의 제어에 필요한 정보를 수집하는 설비 제어용 무선 센서들;
    상기 산업 현장에 설치되어 설비 가동 및 산업 현장의 상태 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서들을 구비하는 현장 감지용 무선 센서들;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치되며,
    상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷이 차면 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치되며,
    상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 담긴 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 없는 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 보류하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템.
  7. 산업 현장에 설치된 자동화 설비와 산업 현장에 대한 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 무선 센서들로부터 수집한 정보를 수신하고, 상기 자동화 설비를 제어하기 위한 제어 신호를 무선 센서들로 전송하는 센서 네트워크 인터페이스부;
    이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버와 통신을 수행하는 이더넷 네트워크 인터페이스부;
    상기 센서 네트워크 인터페이스부를 통하여 상기 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하고, 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크 인터페이스부를 통하여 상기 제어 서버로 전송하되, 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 유무선 통합 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치되며,
    상기 제어부는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 유무선 통합 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷이 차면 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 유무선 통합 제어 장치.
  10. 유무선 통합 제어 장치가 센서 네트워크를 통하여 무선 센서들로부터 정보를 수집하여 패킷화하는 단계;
    상기 유무선 통합 제어 장치가 패킷화된 정보를 이더넷 네트워크를 통하여 제어 서버로 전송하는 단계;를 포함하며,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 유무선 통합 제어 장치가 상기 무선 센서들 중 특정 이벤트의 발생을 감지한 무선 센서들로부터 특정 이벤트 발생 정보를 수신하면, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷은 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 센서들은 상기 산업 현장에 설치되어 설비 가동 및 산업 현장의 상태 정보를 수집하되, 상기 산업 현장의 특정 이벤트 발생을 수집하는 특정 이벤트 감지용 무선 센서들을 구비하는 현장 감지용 무선 센서들을 포함하고, 상기 특정 이벤트 감지용 무선 센서는 두 개 이상이 그룹으로 설치되는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 미수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷이 차면 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 유무선 통합 제어 장치는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 복수개로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보를 수신한 경우, 해당 이벤트 발생 정보가 담긴 패킷을 즉시 상기 제어 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계 이후에 수행되는,
    상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 모두로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 담긴 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전송하는 단계 이후에 수행되는,
    상기 제어 서버는 해당 그룹의 특정 이벤트 감지용 무선 센서들 중 적어도 하나로부터 특정 이벤트 발생을 감지한 정보가 없는 패킷을 수신한 경우, 해당 특정 이벤트에 따른 처리를 보류하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 네트워크 시스템의 운용 방법.
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