KR20170096893A - 통신 패킷 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

PLC 마스터와 PLC 슬레이브의 사이에 설치되는 통신 패킷 분석 장치로서, 상기 PLC 마스터와 상기 PLC 슬레이브간에 송수신되는 패킷 데이터를 수신하고, 처리된 패킷 데이터를 모니터링 장치로 송신하기 위한 동작을 제어하는 MPU; 상기 PLC 마스터 또는 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷 데이터를 필터링하여 선별된 패킷 데이터만을 처리하는 패킷 처리부; 및 상기 PLC 마스터와 PLC 슬레이브와 패킷 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 통신 패킷 분석 장치가 제공된다.

Description

통신 패킷 분석 장치{COMMUNICATION PACKET ANALYZER}
본 발명은 통신 패킷 분석 장치에 관한 것으로, 상세하게는 PLC 마스터와 PLC 슬레이브의 사이에 설치되어 PLC 마스터와 PLC 슬레이브간에 송수신되는 패킷 데이터를 수신하고, 설정된 패킷 처리 모드에 따라 필터링을 통해 선별된 패킷 데이터를 모니터링 장치로 송신하는 통신 패킷 분석 장치에 관한 것이다.
통신 중에 장애가 발생되는 경우 장치들이 송수신하는 패킷을 분석하는 것이 원인을 찾기 위한 가장 빠르고 쉬운 방법이다. 패킷을 분석하기 위한 도구는 프로토콜 개발사 또는 협력업체에서 분석 장치(analyzer)를 개발해 제공하고 있다.
그러나, 보편화되지 않은 프로토콜은 분석 장치가 없거나, 기능이 제한되고 사용 방법이 불편한 경우가 많다. 이 경우 통신 장애가 발생하면 원인을 찾는 데 상당한 어려움을 겪는다.
도 1은 종래의 PLC 시스템에서 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면 종래의 PLC 시스템은 PLC 마스터(10)와 PLC 슬레이브(20, 30)를 포함하여 구성될 수 있다. PLC 마스터(10)는 MPU(11) 및 통신 모듈(12)을 포함하여 구성될 수 있다. PLC 슬레이브(20, 30)는 각각 MPU(21, 31)와 통신 모듈(22, 32)을 포함하고 있다.
MPU(11)는 PLC 마스터의 기능을 수행하도록 구성된다. MPU(11)에는 리모트넷(Rnet)의 패킷 분석을 위한 패킷 분석 OS(11a)가 설치된다. MPU(11)는 설치된 패킷 분석 OS(11a)를 통해 마스터 기능을 수행하고, 슬레이브(20, 30)에 송신하는 패킷과 슬레이브(20, 30)로부터 수신되는 패킷을 버퍼에 저장하는 동작을 수행한다. 또한, MPU(11)는 윈도우의 하이퍼 터미널 또는 MPU 전용 J-TAG를 통해 저장한 패킷을 분석할 수 있다.
통신 모듈(12, 22, 32)은 PLC 마스터(10)와 PLC 슬레이브(20, 30)간에 리모트넷(Rnet) 통신 방식을 이용한 패킷 송수신을 위해 사용된다. 리모트넷(Rnet) 통신 방식은 제어 기기와 계장 기기를 연결하는 최하위 네트워크로, OSI 의 7 계층 중 데이터 링크 계층과 물리 계층 구조를 가지고 있다. 리모트넷(Rnet) 통신 방식은 LAS(Link Active Scheduler)에 의한 토큰(Token, 송신 권리)분배 방식으로 통신을 수행한다.
이와 같이 구성된 종래의 PLC 시스템에서 패킷 저장 방법을 설명하면 다음과 같다.
PLC 마스터(10)는 MPU(11)에 설치된 패킷 분석 OS(11a)를 사용하여 리모트넷 패킷들에 대한 패킷 분석을 수행할 수 있다.
종래의 경우 PLC 네트워크에 장애가 발생한 경우 해당 네트워크에 연결된 PLC 마스터(10)의 MPU(11)에 패킷 분석 OS(11a)를 다운로드하여 사용한다. 이때, PLC 마스터(10)의 전원을 차단해야 하는데 동작 중인 PLC 마스터(10)의 전원을 내리는 것은 상당히 위험한 방법이다.
또한, PLC 마스터(10)는 마스터 역할과 패킷 분석 장치 역할을 동시에 하므로 데이터 저장 공간에 여유가 없다. 그래서 짧은 시간 동안만 패킷을 저장할 수 있다. 아울러, PLC 마스터(10)에 저장된 패킷은 CPU 프로그래밍용 소프트웨어나 하이퍼 터미널을 통해 읽어야 하는 불편함도 있다.
이와 같이 종래의 PLC 리모트넷 통신 분석은 사용 방법이 불편하고, 문제가 발생되었을 경우에 문제점을 찾아내는데 어려움이 많기 때문에 사용이 간편하고 성능이 향상된 새로운 방식의 PLC 리모트넷 통신 분석 방법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 PLC 마스터와 PLC 슬레이브의 사이에 설치되어 PLC 마스터와 PLC 슬레이브간에 송수신되는 패킷 데이터를 수신하고, 필터링을 통해 선별된 패킷 데이터를 모니터링 장치로 송신하는 통신 패킷 분석 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, PLC 마스터와 PLC 슬레이브의 사이에 설치되는 통신 패킷 분석 장치로서, 상기 PLC 마스터와 상기 PLC 슬레이브간에 송수신되는 패킷 데이터를 수신하고, 처리된 패킷 데이터를 모니터링 장치로 송신하기 위한 동작을 제어하는 MPU; 상기 PLC 마스터 또는 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷 데이터를 필터링하여 선별된 패킷 데이터만을 처리하는 패킷 처리부; 및 상기 PLC 마스터와 PLC 슬레이브와 패킷 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 통신 패킷 분석 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 현장에서 네트워크 장애가 발생했을 때 패킷 분석 장치를 쉽게 설치하여 즉시 패킷을 분석할 수 있다. 장애를 발생시킨 특정 국번의 장치나 장애 요소일 수 있는 특정 데이터를 분류할 수 있다. 특히 종래에는 PLC 마스터와 PLC 슬레이브 사이에 송수신되는 패킷에 문제가 있는지 곧 바로 확인하기 어려웠음에 반하여 본 발명에 의하면 실시간 감시가 가능하며, PC와 같은 큰 저장 용량을 가진 저장 장치를 통해 패킷을 저장할 수 있음에 따라 용량 부족으로 인한 제약이 없다.
본 발명에 의하면, PLC 마스터와 PLC 슬레이브 사이에 통신을 수행하여 패킷을 송수신할 때 메모리 저장 방식을 사용하지 않고, 외부로 연결되는 RS-232 포트를 사용할 수 있다. 따라서, RS-232를 통해 실시간으로 송수신하는 패킷을 출력할 수 있다. 이렇게 출력된 데이터는 PC와 같이 RS-232 신호를 해석할 수 있는 모니터링 장치를 통해 볼 수 있다.
도 1은 종래의 PLC 시스템에서 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치에서 패킷 처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석을 위한 모니터링 장치에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 패킷 분석 장치(100)는 PLC 마스터(200)와 PLC 슬레이브(300, 400)의 중간에 설치된다. PLC 슬레이브(300, 400)는 서로간에 복수로 연결될 수 있다. PLC 패킷 분석 장치(100)는 모니터링 장치(500)에 연결될 수 있다. 여기에서 모니터링 장치(500)는 PLC 마스터와 PLC 슬레이브 사이에 송수신되는 패킷을 실시간으로 감시하는 기능을 수행하고, 대용량의 저장 장치를 포함할 수 있다. 모니터링 장치(500)는 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치(100)로부터 수신되는 패킷을 모니터 화면에 출력할 수 있다. 이때, 모니터링 장치(500)는 국번, 데이터를 필터로 분류해 확인하고자 하는 패킷만 볼 수 있다.
PLC 패킷 분석 장치(100)는 외부로 연결되는 RS-232 포트를 포함할 수 있다. 따라서, PLC 패킷 분석 장치(100)는 PLC 마스터(200) 또는 PLC 슬레이브(300, 400)의 패킷을 수신하면 메모리 저장 방식을 사용하지 않고, RS-232 포트를 통해 실시간으로 선별된 패킷을 모니터링 장치(500)에 출력할 수 있다. 이렇게 출력된 데이터는 PC와 같이 RS-232 신호를 해석할 수 있는 모니터링 장치(500)를 통해 볼 수 있다.
PLC 마스터(200)는 PLC 제어를 수행하는 장치이다. PLC 슬레이브(300)는 PLC 제어의 대상이 되고 계측의 대상이 되는 장치이다.
PLC 마스터(200)와 PLC 슬레이브(300, 400)는 Rnet 통신 방식을 이용하여 패킷을 송수신한다. Rnet 통신 방식은 제어 기기와 계장 기기를 연결하는 최하위 네트워크로, OSI 의 7 계층 중 데이터 링크 계층과 물리 계층 구조를 가지고 있다. Rnet 통신 방식은 LAS(Link Active Scheduler)에 의한 토큰(Token, 송신 권리)분배 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
PLC 패킷 분석 장치(100)는 MPU(110), 조작 설정부(120), 패킷 처리부(130), 통신 모듈(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
MPU(110)는 PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)로부터 수신된 패킷 분석을 위한 전체적인 동작을 제어를 수행한다.
MPU(110)는 통신 모듈(140)을 통해 PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)의 통신 모듈(220, 320, 420)로부터 수신되는 리모트넷 패킷이 있는지 여부를 감시한다.
MPU(110)는 새로운 패킷이 수신되는 경우 패킷을 읽어들여 미리 설정된 패킷 처리 모드에 따라 처리하여 처리된 패킷 데이터를 모니터링 장치(500)에 송신한다. 이를 위해 MPU(110)는 패킷 처리부(130)를 제어하여 설정된 패킷 처리 모드에 따라 선별된 패킷만을 처리하기 위한 패킷 필터링을 수행할 수 있다.
조작 설정부(120)는 패킷 처리 모드를 설정하기 위한 사용자의 조작 신호를 입력받는다. 예를 들어, 조작 설정부(120)는 패킷 처리부(130)에서의 패킷 필터링 동작을 설정할 수 있다. 이를 위해 조작 설정부(120)는 국번 필터링을 위한 조작 설정, 마스터 데이터 필터링을 위한 조작 설정, 슬레이브 데이터 필터링을 위한 조작 설정을 위한 사용자 입력부를 포함할 수 있다. 예를 들어 사용자 입력부는 조작 설정 스위치일 수 있다. 조작 설정 스위치는 회전이 가능하도록 구성될 수 있다. 조작 설정 스위치는 버튼식으로 구현될 수 있다. 조작 설정 스위치는 키입력이 가능하도록 구성될 수 있다. 조작 설정 스위치는 모니터링 장치(500)로부터의 네트워크 통신을 통해 조작 설정이 가능하도록 구현될 수 도 있다.
패킷 처리부(130)는 조작 설정부(120)에 의해 설정된 조작 신호에 따라 패킷 처리하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 패킷 처리부(130)는 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다.
통신 모듈(140)은 PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)의 통신 모듈(220, 320, 420)과 예를 들어 패킷의 송수신을 위한 쌍꼬임 선으로 연결될 수 있다. 이를 위해 PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)는 Rnet 통신을 수행하기 위한 통신 모듈(220, 320, 420)을 각각 포함하고 있다.
이때, 패킷 분석 장치(100)의 통신 모듈(140)은 PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)간의 Rnet 네트워크에서 패킷을 수신하며, 송신은 하지 않는다.
한편, 패킷 분석 장치(100)의 통신 모듈(140)은 모니터링 장치(500)와 연결되어, PLC 마스터(200) 및 PLC 슬레이브(300, 400)로부터 전달받은 패킷 데이터를 모니터링 장치(500)에 전송할 수 있다. 이를 위해 패킷 분석 장치(100)는 모니터링 장치(500)와 예를 들어 RS-232를 통해 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치에서 패킷 처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 패킷 처리부(130)는 수신 데이터 처리부(131), 모니터링 필터(132), 송신 데이터 처리부(133)를 포함하여 구성될 수 있다.
수신 데이터 처리부(131)는 통신 모듈(140)를 통해 PLC 마스터(200)와 PLC 슬레이브 (300, 400)로부터 수신된 패킷을 저장하는 기능을 수행한다. 이를 위해 수신 데이터 처리부(131)는 수신된 패킷을 저장하기 위한 데이터 버퍼를 포함할 수 있다.
모니터링 필터(132)는 국번 필터(132a), 마스터 데이터 필터(132b), 슬레이브 데이터 필터(132c), 에러 검출 필터(132d)를 포함하여 구성될 수 있다.
국번 필터(132a)는 조작 설정부(120)에서의 조작 설정 스위치의 조작에 따라 동작하여 원하는 국만 필터하도록 구성되어 있다
마스터 데이터 필터(132b)는 조작 설정부(120)에서의 조작 설정 스위치 예를 들어 국번 설정 스위치가 "00"으로 설정되는 경우에 PLC 마스터(200)로터 마스터 패킷 데이터만 모니터링 장치(500)로 전송하기 위한 필터링을 수행하도록 구성되어 있다.
슬레이브 데이터 필터(132c)는 조작 설정부(120)에서의 조작 설정 스위치 예를 들어 국번 설정 스위치가 “FF”로 설정되는 경우에 PLC 슬레이브(300)로부터 수신된 패킷 데이터만 모니터링 장치(500)로 전송하기 위한 필터링을 수행하도록 구성되어 있다.
에러 검출 필터(132d)는 망 내의 데이터 흐름을 감시한다. 순서에 맞지 않는 슬레이브 데이터가 발생하면 모니터링 장치(500)로 에러 검출 신호를 전송하기 위한 필터링을 수행한다.
송신 데이터 처리부(133)는 패킷 분석 장치(100)에 저장되어 있는 패킷을 모니터링 장치(500)에 전송하는 기능을 수행한다. 이를 위해 송신 데이터 처리부(131)는 모니터링 장치(500)에 송신할 패킷을 저장하기 위한 데이터 버퍼를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석을 위한 모니터링 장치에서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 모니터링 장치(500)는 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치(100)로부터 수신되는 패킷을 모니터 화면에 출력할 수 있다. 이때, 모니터링 장치(500)는 국번, 데이터를 필터로 분류해 확인하고자 하는 패킷만 볼 수 있다.
예를 들어, 모니터링 장치(500)는 모니터 화면의 국번 입력 필드에 국번에 확인하고자 하는 PLC 슬레이브(300, 400)의 국번을 입력하여 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치(100)로부터 수신되는 해당 PLC 슬레이브(300, 400)의 패킷 데이터를 확인할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 장치(500)는 모니터 화면의 데이터 입력 필드에 PLC 마스터(200), 또는 PLC 슬레이브(300, 400)중에서 원하는 데이터를 PLC 리모트넷 통신 패킷 분석 장치(100)로부터 수신되는 PLC 마스터(200), 또는 PLC 슬레이브(300, 400)의 패킷 데이터를 확인할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 장치(500)는 모니터 화면의 마스터 패킷 감추기를 선택하여 PLC 마스터(200), 또는 PLC 슬레이브(300, 400)중에서 PLC 마스터(200)의 패킷을 제외한 다른 패킷 데이터를 확인할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 장치(500)는 모니터 화면의 ES token만 보기를 선택하여 PLC 마스터(200), 또는 PLC 슬레이브(300, 400)의 패킷 데이터중에서 ES token만을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. PLC 마스터와 PLC 슬레이브의 사이에 설치되는 통신 패킷 분석 장치로서,
    상기 PLC 마스터와 상기 PLC 슬레이브간에 송수신되는 패킷 데이터를 수신하고, 처리된 패킷 데이터를 모니터링 장치로 송신하기 위한 동작을 제어하는 MPU;
    상기 PLC 마스터 또는 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷 데이터를 필터링하여 선별된 패킷 데이터만을 처리하는 패킷 처리부; 및
    상기 PLC 마스터와 PLC 슬레이브와 패킷 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 통신 패킷 분석 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    패킷 처리 모드를 설정하기 위한 사용자의 조작 신호를 입력받는 조작 설정부를 더 포함하고,
    상기 패킷 처리부는 상기 PLC 마스터 또는 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷 데이터를 상기 설정된 패킷 처리 모드에 따라 필터링하여 선별된 패킷 데이터만을 처리하는 통신 패킷 분석 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 패킷 처리부는
    상기 통신 모듈을 통해 상기 PLC 마스터 및 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷을 저장하는 수신 데이터 처리부;
    상기 수신된 패킷으로부터 미리 설정된 패킷 데이터를 필터링하여 선별하는 모니터링 필터; 및
    상기 모니터링 필터를 통해 선별된 패킷을 상기 모니터링 장치에 전송하는 송신 데이터 처리부를 포함하는 통신 패킷 분석 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 수신 데이터 처리부는 수신된 패킷을 저장하기 위한 데이터 버퍼를 포함하는 통신 패킷 분석 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 모니터링 필터는,
    상기 조작 설정부에서의 조작 설정 스위치의 조작에 따라 동작하여 원하는 국만 필터하도록 구성된 국번 필터;
    상기 조작 설정부에서의 조작 설정 스위치의 조작에 따라 동작하여 상기 PLC 마스터로부터 수신되는 패킷 데이터만 상기 모니터링 장치로 전송하기 위한 필터링을 수행하는 마스터 데이터 필터;
    상기 조작 설정부에서의 조작 설정 스위치의 조작에 따라 상기 PLC 슬레이브로부터 수신된 패킷 데이터만 상기 모니터링 장치로 전송하기 위한 필터링을 수행하는 슬레이브 데이터 필터; 및
    수신된 패킷 데이터의 에러 여부를 감시하여 상기 모니터링 장치로 에러 검출 신호를 전송하기 위한 필터링을 수행하는 에러 검출 필터를 포함하는 통신 패킷 분석 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 패킷 처리부는 ASIC으로 구성된 것을 특징으로 하는 통신 패킷 분석 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    외부로 연결되는 RS-232 포트를 더 포함하며,
    상기 MPU는 상기 PLC 마스터 또는 PLC 슬레이브의 패킷을 수신하면 메모리 저장 방식을 사용하지 않고, 상기 RS-232 포트를 통해 실시간으로 선별된 패킷을 상기 모니터링 장치에 출력하는 통신 패킷 분석 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 패킷 데이터는 PLC 리모트넷 통신 패킷 데이터인 통신 패킷 분석 장치.
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