KR20170110097A - 리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절 제어 시스템 - Google Patents

리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절(HVAC) 제어 시스템들이 본원에서 설명된다. 하나의 리던던트 HVAC 제어 시스템은 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 제 2 HVAC 시스템 제어기를 포함하고, 제 1 HVAC 시스템 제어기는 HVAC 시스템을 제어하기 위한 제어 어플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하고, 실행된 명령들의 서브세트만의 출력을 제 2 HVAC 시스템 제어기에 동기화시키도록 구성된다.

Description

리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절 제어 시스템
본 개시는 리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절 제어 시스템들에 관한 것이다.
난방, 환기, 및 공기 조절(heating, ventilation, and air conditioning; HVAC) 시스템은 시설(예를 들어, 빌딩) 내의 기후(climate)를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, HVAC 시스템의 제어 시스템(예를 들어, 제어기)은, 시설의 공기 온도, 습도, 및/또는 공기 품질을 제어하기 위해, HVAC 시스템의 작동(예를 들어, HVAC 시스템의 컴포넌트들의 작동)을 제어하는데 사용될 수 있다.
HVAC 시스템은 HVAC 시스템의 고장시 HVAC 시스템의 작동에 대한 제어를 유지하기 위한 리던던시들을 포함할 수 있다. 예를 들어, HVAC 시스템은, HVAC 시스템 내의 제어기 고장시 HVAC 시스템이 작동을 지속시키는 것을 보장하기 위해 특별히 설계된 리던던트(예를 들어, 백업) 제어 시스템을 포함할 수 있다.
이전의 리던던트 제어 시스템들은, 고장이 발생했을 때로부터 매우 짧은 시간(예를 들어, 수 밀리초) 내에 HVAC 시스템의 작동을 복구시키고 지속시키도록 설계될 수 있다. 그러나, 그러한 고속 리던던트 제어 시스템들은 고가일 수 있고, (예를 들어, HVAC 시스템의 기존의 제어기들을 갖는) 기존의 HVAC 시스템과 호환가능하지 않을 수 있다. 예를 들어, 그러한 고속 리던던트 제어 시스템들은 처음부터 새로 설계될 수 있고, 복잡한 고속 프로세서들을 포함할 수 있으며, 기존의 HVAC 시스템에 분리적으로 설치될 필요가 있을 수 있고/있거나 HVAC 시스템에서 대량의 네트워크 대역폭을 사용할 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 리던던트 HVAC 제어 시스템을 예시한다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 1 HVAC 시스템 제어기를 작동하는 방법 및 제 2 HVAC 시스템 제어기를 작동하는 방법을 예시한다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 HVAC 시스템 제어기들을 설치하는 방법을 예시한다.
리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절(HVAC) 제어 시스템들이 본원에서 설명된다. 예를 들어, 하나 이상의 실시예는 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 제 2 HVAC 시스템 제어기를 포함하고, 제 1 HVAC 시스템 제어기는 HVAC 시스템을 제어하기 위한 제어 어플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하고, 실행된 명령들의 서브세트(subset)만의 출력을 제 2 HVAC 시스템 제어기에 동기화(예를 들어, 싱크)시키도록 구성된다.
본 개시에 따르면, 리던던트 HVAC 제어 시스템들은 이전의(예를 들어, 고속) 리던던트 HVAC 제어 시스템들보다 덜 비쌀 수 있고, 기존의 HVAC 시스템과 (예를 들어, HVAC 시스템의 기존의 제어기들과) 호환가능할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따르면, 리던던트 HVAC 제어 시스템들은 기존의 HVAC 시스템에 분리적으로 설치될 필요가 없을 수 있으며, 기존의 HVAC 시스템의 기존의 하드웨어 및 소프트웨어와 호환가능할 수 있고/있거나 이전의 리던던트 HVAC 제어 시스템들보다 낮은 양의 네트워크 대역폭을 사용할 수 있다.
본 개시에 따르면, 리던던트 HVAC 제어 시스템들은, HVAC 시스템의 작동을 이전의(예를 들어, 고속) 리던던트 HVAC 제어 시스템들만큼 빠르게 복구시키고 지속시킬 수 없을 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따르면 리던던트 HVAC 제어 시스템들은, HVAC 시스템에서 고장(예를 들어, 제어기 고장)이 발생했을 때로부터 수 초 내(예를 들어, 5 초 이내)에 HVAC 시스템의 작동을 복구시키고 지속시킬 수 있다. 그러나, 그러한 응답 시간은 다른 시설들 중에서도 사무실용 빌딩들, 병원들, 및 쇼핑몰들의 HVAC 시스템들과 같은 비주요(non-critical)(예를 들어, 일반 및/또는 표준) HVAC 시스템들에 대해 (예를 들어, 허용가능한 한계 내에서) 적절할 수 있다.
다음의 상세한 설명에서, 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 도면들은 본 개시의 하나 이상의 실시예가 어떻게 실시될 수 있는지를 예시적으로 도시한다.
이들 실시예들은 본 개시의 하나 이상의 실시예를 당업자가 실시할 수 있도록 충분히 상세히 설명된다. 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 그 기계적, 전기적, 및/또는 프로세스 변경들이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
이해될 바와 같이, 본원의 다양한 실시예들에서 보여지는 엘리먼트들은 본 개시의 다수의 추가적 실시예들을 제공하도록 추가되고, 교환되고, 조합되고/조합되거나 제거될 수 있다. 도면들에 제공되는 엘리먼트들의 비율 및 상대적 스케일은 본 개시의 실시예들을 예시하도록 의도되며, 제한적인 의미로 받아들여지지 않아야 한다.
본원에서 도면들은, 처음 숫자 또는 숫자들이 도면 번호에 대응하고 나머지 숫자들이 도면 내의 엘리먼트 또는 컴포넌트를 식별하는 번호부여 규칙을 따른다. 상이한 도면들간의 유사한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들은 유사한 숫자들의 사용에 의해 식별될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “일” 또는 “다수의” 무언가는 하나 이상의 그러한 것들을 지칭할 수 있다. 예를 들어, “다수의 제어기들”은 하나 이상의 제어기를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절(HVAC) 제어 시스템(100)을 예시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 리던던트 HVAC 제어 시스템(100)은 제 1[예를 들어, 활성(active)] HVAC 시스템 제어기(110), 제 2[예를 들어, 대기(standby)] HVAC 시스템 제어기(120), 및 오퍼레이터 워크스테이션(130)을 포함할 수 있다.
활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)는, 예를 들어 직접 디지털 제어(direct digital control; DDC) 제어기들일 수 있다. 오퍼레이터 워크스테이션(130)은, 예를 들어 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 또는 모바일 디바이스(예를 들어, 스마트폰, 태블릿, PDA 등)와 같은 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시예들은 특정 유형의 제어기 또는 워크스테이션에 제한되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 오퍼레이터 워크스테이션(130)은 네트워크(126)를 통해 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)에 커플링될(예를 들어, 이들과 통신할) 수 있다. 또한, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)는 도 1에 예시된 바와 같이 네트워크(116)를 통해 커플링될(예를 들어, 통신할) 수 있다. 네트워크들(116 및 126)은 HVAC 제어 시스템(100)의 유선 또는 무선 네트워크들일 수 있다. 예를 들어, 도 1에 예시된 실시예에서, 네트워크(116)는 마스터 슬레이브 토큰 패싱(master slave token passing; MSTP) 네트워크일 수 있고, 네트워크(126)는 인터넷 프로토콜(internet protocol; IP) 네트워크일 수 있다. 그러나, 본 개시의 실시예들은 특정 유형의 네트워크에 제한되는 것은 아니다.
본원에서 사용되는 바와 같이, “네트워크”[예를 들어, 네트워크들(116 및 126)]는 2개 이상의 컴퓨터들 및/또는 주변 디바이스들을 직접적으로 또는 간접적으로 링크하는 통신 시스템을 제공할 수 있고, 사용자들이 다른 컴퓨팅 디바이스들 상의 리소스들에 액세스하고 다른 사용자들과 메시지를 교환할 수 있도록 한다. 네트워크는 사용자들이 자신의 시스템들 상의 리소스들을 다른 네트워크 사용자들과 공유할 수 있도록 하고, 중앙형으로 위치된 시스템들 상의 또는 원격 위치들에 위치된 시스템들 상의 정보에 액세스할 수 있도록 한다. 예를 들어, 네트워크들(116 및 126)은 다수의 컴퓨팅 디바이스들을 함께 묶어 분산형 제어 네트워크를 형성할 수 있다.
네트워크는 인터넷으로의 그리고/또는 다른 엔티티들[예를 들어, 조직(organization)들, 기관(institution)들 등]의 네트워크들로의 연결들을 제공할 수 있다. 사용자들은 네트워크 요청을 행하기 위해, 가령 파일을 얻거나 또는 네트워크 프린터 상의 프린트를 위해 네트워크 지원(network-enabled) 소프트웨어 애플리케이션들과 상호작용할 수 있다. 애플리케이션들은 또한 네트워크 상의 디바이스들간에 정보를 전송하도록 네트워크 하드웨어와 상호작용할 수 있는 네트워크 관리 소프트웨어와 통신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 활성 제어기(110)는 프로세서(112) 및 메모리(114)를 포함할 수 있고, 대기 제어기(120)는 프로세서(122) 및 메모리(124)를 포함할 수 있다. 메모리들(114 및 124)은 본 개시의 다양한 예시들을 수행하도록 각각 프로세서들(112 및 122)에 의해 액세스될 수 있는 임의의 유형의 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리들(114 및 124)은 본 개시의 다양한 예시들을 수행하도록 각각 프로세서들(112 및 122)에 의해 실행가능한, 컴퓨터 판독가능 명령들(예를 들어, 컴퓨터 프로그램 명령들)이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 즉, 프로세서들(112 및 122)은 본 개시의 다양한 예시들을 수행하도록 각각 메모리들(114 및 124) 내에 저장되는 실행가능 명령들을 실행할 수 있다.
메모리들(114 및 124)은 휘발성 또는 비휘발성 메모리일 수 있다. 메모리들(114 및 124)은 또한 탈착가능(예를 들어, 포터블) 메모리, 또는 비탈착가능(예를 들어, 내부) 메모리일 수 있다. 예를 들어, 메모리들(114 및 124)은 다른 유형들의 메모리 중에서도, 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM)[예를 들어, 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM) 및/또는 상 변화 랜덤 액세스 메모리(phase change random access memory; PCRAM)], 판독 전용 메모리(read-only memory; ROM)[예를 들어, 전기적 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(electrically erasable programmable read-only memory; EEPROM) 및/또는 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(compact-disk readonly memory; CD-ROM)], 플래시 메모리, 레이저 디스크, 디지털 다기능 디스크(digital versatile disk; DVD) 또는 다른 광학 디스크 저장소, 및/또는 자기 카세트들, 테이프들, 또는 디스크들과 같은 자기 매체일 수 있다.
또한, 메모리들(114 및 124)이 각각 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120) 내에 위치된 것으로서 예시되었지만, 본 개시의 실시예들이 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 메모리들(114 및 124)은 또한 (예를 들어, 컴퓨터 판독가능 명령들이 인터넷 또는 다른 유선 또는 무선 연결을 통해 다운로드되도록 하는) 다른 컴퓨팅 리소스에 내부에 위치될 수 있다.
오퍼레이터 워크스테이션(130)의 오퍼레이터(예를 들어, 현장 엔지니어 또는 기술자)는 시설의 HVAC 시스템을 제어하기 위해 활성 제어기(110) 및/또는 대기 제어기(120)를 [예를 들어, 네트워크(126)를 통해] 사용할 수 있다. 즉, 활성 제어기(110) 및/또는 대기 제어기(120)는 시설(예를 들어, 빌딩) 내의 기후를 제어하도록 [예를 들어, 네트워크(126)를 통해] 워크스테이션(130)의 오퍼레이터에 의해 사용될 수 있다. 시설은, 다른 유형의 시설들 중에서도, 예를 들어 사무실 공간, 병원, 또는 쇼핑몰일 수 있다.
시설의 HVAC 시스템은, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)에 의해 작동 파라미터들이 제어될 수 있는 다수의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, HVAC 시스템은, 다른 컴포넌트들 중에서도, 객체(object)들, 제어 컴포넌트들, 장비, 디바이스들, 네트워크들, 센서들, 및/또는 예를 들어 난방 및/또는 냉방 밸브들과 같은 밸브들과 같은 액추에이터들, 칠러(chiller)들[예를 들어, 칠러 플랜트(plant)], 보일러들(예를 들어, 보일러 플랜트), 온수 및/또는 냉수 펌프들과 같은 펌프들, 팬(fan)들, 컴프레서들, 가변 공기량(variable air volume; VAV) 댐퍼와 같은 공기 댐퍼들, 공기 조화기(air handling unit; AHU)들(예를 들어, AHU 플랜트), 난방 및/또는 냉방 코일과 같은 코일들, 공기 필터들, 및/또는 냉방 타워들을 포함할 수 있다. HVAC 시스템은 또한, 다른 연결들 중에서도, 컴포넌트들을 연결하는 장비[예를 들어, 덕트 워크(duct work), 파이프들, 환기, 및/또는 전기 및/또는 가스 분배 장비]의 체인과 같은 컴포넌트들간의 연결들(예를 들어, 물리적 연결들)을 포함할 수 있다. 또한, HVAC 시스템은 빌딩의 상이한 구역들[예를 들어, 방들, 영역들, 공간들, 및/또는 층(floor)들]에 대응할 수 있는 다수의 구역들을 포함할(예를 들어, 이들로 분할될) 수 있다.
예를 들어, 활성 제어기(110)는 HVAC 시스템을 제어하기 위한(예를 들어, HVAC 시스템의 컴포넌트들의 작동 파라미터들을 제어하기 위한) 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다. 제어 애플리케이션[예를 들어, 활성 제어기(110)에 의해 실행되는 한 세트의 명령들]은 HVAC 시스템의 원하는 제어를 연속적으로 유지하도록 무기한 양의 시간에 걸쳐 무기한 수의 주기(cycle)들 동안 특정 시퀀스로 실행될 수 있다. 주기는 제어 애플리케이션의 전체 세트의 명령들의 완전한 실행으로 간주될 수 있다.
예시로서, 한 세트의 명령들은 열(column)들 및 행(row)들의 시퀀스로 배열될 수 있고, 활성 제어기(110)에 의한 명령들의 실행은, 활성 제어기(110)가 한 세트의 명령들을 한 번에 시퀀스의 한 열씩 실행하도록 열 기반일 수 있다. 즉, 활성 제어기(110)는 다음 열로 이동하기 전에 한 열의 명령들을 실행할 수 있다[예를 들어, 활성 제어기(110)는 제 1 열의 명령들을 실행하고 이어서 제 2 열의 명령들, 이어서 제 3 열 등을 실행할 수 있다]. 또한, 활성 제어기(110)에 의해 실행되는 한 열의 명령들의 출력(예를 들어, 데이터)은 실행될 다음 열에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 즉, 활성 제어기(110)에 의해 실행된 제 1 열의 명령들의 출력은 제 2 열의 명령들로의 입력일 수 있고, 제 2 열의 출력은 제 3 열으로의 입력 등일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 시퀀스 내의 제 1 열의 명령들[예를 들어, 활성 제어기(110)에 의해 실행된 제 1 열의 명령들]은 시퀀스 내의 다른 명령들의 출력[예를 들어, 활성 제어기(110)에 의해 실행될 나머지 열들의 명령들의 출력]과 독립적으로 실행될 수 있는 명령들[예를 들어, 이 출력에 의존하지 않는 명령들]을 포함할 수 있다. 이보다는, 이들 독립적인 명령들은 활성 제어기(110)에 의해 HVAC 시스템의 센서들로부터 수신되는 정보(예를 들어, 데이터 및/또는 변수들)를 사용하여 실행될 수 있고, 시퀀스 내의 다른(예를 들어, 나머지) 명령들에 대한 데이터의 소스일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 한 세트의 명령들은 제어 애플리케이션과 연관된 프라이빗(private) 상태 정보(예를 들어, 제어 애플리케이션의 후속 주기들에서 명령들을 실행하는 것을 지속하는데 필요되는 정보)를 포함할 수 있다. 한 세트의 명령들이 그러한 프라이빗 상태 정보를 포함하는지의 여부는 제어 애플리케이션 내의 복잡 명령들의 양에 의존할 수 있다. 예를 들어, 제어 애플리케이션의 모든 명령들이 프라이빗 상태 정보를 포함하게 되는 것은 아니며; 이보다는, 예를 들어 비례 적분 미분(proportional-integral-derivative; PID) 명령들과 같은 복잡 명령들만이 프라이빗 상태 정보를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 활성 제어기(110)는 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)의 상태에 기반하여(예를 들어, 제어기들의 상태가 활성인지, 대기인지, 에러인지 또는 보수 중인지의 여부에 기반하여) 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 활성 제어기(110)는 한 세트의 명령들을 언제 그리고/또는 어떻게 실행할지(예를 들어, 언제 로그할지, 어떤 제어 액션들이 취해질지 등)를 결정하기 위해 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)의 상태를 사용할 수 있다.
또한, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)는 자신들의 개별적인 상태(예를 들어, 활성, 대기, 에러, 또는 보수)를 오퍼레이터 워크스테이션(130)에 [예를 들어, 네트워크(126)를 통해] 송신할 수 있다. 즉, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)의 상태는 오퍼레이터 워크스테이션(130)으로부터 [예를 들어, 오퍼레이터 워크스테이션(130)의 오퍼레이터에 의해] 모니터링될 수 있다.
제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하자마자, 활성 제어기(110)는 실행된 명령들의 서브세트만의 출력을 대기 제어기(120)에 [예를 들어, 네트워크(116)를 통해] 송신할 수 있고, 실행된 명령들의 그 서브세트의 출력만이 활성 제어기(110)와 대기 제어기(120) 사이에서 동기화된다. 즉, 다른 실행된 명령들의 출력은 활성 제어기(110)에 의해 대기 제어기(120)에 송신되지 않을 수 있다[예를 들어, 다른 실행된 명령들의 출력은 활성 제어기(110)와 대기 제어기(120) 사이에서 동기화되지 않는다]. 실행된 명령들의 서브세트만의 출력을 그러한 방식으로 동기화하는 것은 동기화될 데이터의 양을 상당히 감소시킬 수 있고, 동기화될 데이터의 양을 제어 애플리케이션 내의 명령들의 양과 독립적으로 할 수 있다.
활성 제어기(110)는 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 특정 주파수로 대기 제어기(120)에 송신할 수 있다. 활성 제어기(110)는, 예를 들어 대기 제어기(120)에 서브세트의 출력을 송신하기 위한 [네트워크(116)의] 가용 대역폭, 및/또는 송신할 서브세트의 출력의 사이즈(예를 들어, 이 출력 내의 패킷들의 양)에 기반하여 주파수를 결정(예를 들어, 동적으로 계산)할 수 있다. 예를 들어, 가용 대역폭이 낮고/낮거나 서브세트의 출력의 사이즈가 클수록, 출력이 송신될 주파수가 낮아진다. 그와 같이, 서브세트의 출력의 동기화는 열약한 대역폭 조건들에서도 효과적으로 작용할 수 있다.
대기 제어기(120)에 송신되는 실행된 명령들의 서브세트의 출력은, 예를 들어 활성 제어기(110)에 의해 실행된 단일의(예를 들어, 오직) 한 열의 열 시퀀스의 실행된 명령들의 출력일 수 있다. 예를 들어, 대기 제어기(120)에 송신되는 실행된 명령들의 서브세트의 출력은 활성 제어기(110)에 의해 실행된 제 1 열의 명령들(예를 들어, 독립적인 명령들)의 출력일 수 있다. 즉, 열들 중 하나의 열은 제 1 열의 열 시퀀스일 수 있다.
한 세트의 명령들이 제어 애플리케이션과 연관된 프라이빗 상태 정보를 포함하는 실시예들에서, 활성 제어기(110)는 실행된 명령들의 서브세트의 출력과 함께 프라이빗 상태 정보를 대기 제어기(120)에 [예를 들어, 네트워크(116)를 통해] 송신할 수 있다. 즉, 프라이빗 상태 정보는 실행된 명령들의 서브세트의 출력의 동기화와 함께 활성 제어기(110)와 대기 제어기(120) 사이에서 동기화될 수 있다.
실행된 명령들의 서브세트의 출력을 활성 제어기(110)로부터 수신한 후, 그리고 활성 제어기(110)의 고장시, 대기 제어기(120)는 수신된 출력을 사용하여 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 활성 제어기(110)의 고장시, 대기 제어기(120)는 수신된 출력을 사용하여 자신의 제어 애플리케이션 런타임을 초기화하고 고장 지점으로부터 한 세트의 명령들의 실행을 지속할 수 있다. 활성 제어기(110)의 고장은 [예를 들어, 네트워크들(116 및/또는 126)을 통해] 대기 제어기(120)에 의해 검출될 수 있다.
또한, 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들이 제어 애플리케이션과 연관된 프라이빗 상태 정보를 포함하는 실시예들[예를 들어, 대기 제어기(120)가 활성 제어기(110)로부터 프라이빗 상태 정보를 수신하는 실시예들]에서, 대기 제어기(120)는 활성 제어기(110)의 고장시, 실행된 명령들의 서브세트의 출력과 함께 프라이빗 상태 정보를 사용하여 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)는 HVAC 제어 시스템(100)의 기존의 제어기들[예를 들어, HVAC 제어 시스템(100) 내에 설치되었을 때 제어 애플리케이션을 포함하지 않았던 제어기들]일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 제어 애플리케이션은 HVAC 제어 시스템(100)의 기존의(예를 들어, 이전에 엔지니어링되고 운영된) 하드웨어 및 소프트웨어 및 기존의 제어기들(110 및 120)을 사용하여 기존의 제어기들(110 및 120)에 제어 애플리케이션을 다운로딩함으로써 기존의 활성 제어기(110) 및 기존의 대기 제어기(120)에 설치될 수 있다. 즉, 제어 애플리케이션은 네트워크(126)를 통해 오퍼레이터 워크스테이션(130)으로부터 기존의 활성 제어기(110) 및 기존의 대기 제어기(120)에 다운로딩될 수 있고, 기존의 제어기들(110 및 120)과 호환가능[예를 들어, 제어기들(110 및 120)의 기존의 애플리케이션 포맷 및 알고리즘과 호환가능]할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어 애플리케이션은 HVAC 제어 시스템(100)과 같은 기존의 HVAC 제어 시스템에 설치되기 전에 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)에 설치될 수 있다[예를 들어, 제어 애플리케이션은 제어기들(110 및 120)에 “OOTB(out of the box)”로 설치될 수 있다]. 즉, 제어 애플리케이션은 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)에 설치될 수 있고, 이어서 제어기들(110 및 120)은 제어 애플리케이션의 설치에 후속하여 기존의 HVAC 제어 시스템[예를 들어, HVAC 제어 시스템(100)]에 설치될 수 있다. 제어기들이 HVAC 제어 시스템의 기존의 제어기들이든 또는 제어기들이 HVAC 제어 시스템에 설치되기 전이든, 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)에 제어 애플리케이션을 설치하는 프로세스가 (예를 들어, 도 3과 관련하여) 본원에서 더 설명될 것이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 제 1 HVAC 시스템 제어기를 작동하는 방법(240) 및 제 2 HVAC 시스템 제어기를 작동하는 방법(260)을 예시한다. 예를 들어, 방법들(240 및 260)은 각각 제 1 및 제 2 HVAC 시스템 제어기들에 의해 동시에 수행될 수 있다. 제 1 및 제 2 HVAC 시스템 제어기들은, 예를 들어 각각 도 1과 관련하여 이전에 설명된 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)일 수 있다.
방법들(240 및 260)의 블록들(242 및 262)에서, 제 1 및 제 2 제어기들은 각각 자신들의 개별적인 상태들 및 커맨드들을 동기화(예를 들어, 싱크)할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 제어기들은 [예를 들어, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 네트워크(116)를 통해] 자신들의 개별적인 상태들 및 커맨드들을 서로에게 송신하여 자신들이 동기화되고 통신 중임을 확인할 수 있다.
방법들(240 및 260)의 블록들(244 및 264)에서, 제 1 및 제 2 제어기들은 각각 HVAC 시스템의 자신의 개별적인 센서들로부터 입력들을 수신(예를 들어, 스캔)할 수 있다. 예를 들어, 제 1 제어기는 제 1 제어기에 의해 제어되는 HVAC 시스템의 센서들로부터 정보(예를 들어, 데이터 및/또는 변수들)를 수신할 수 있고, 제 2 제어기는 제 2 제어기에 의해 제어되는 HVAC 시스템의 센서들로부터 정보를 수신할 수 있다.
방법(240)의 블록(246)에서, 제 1 제어기는 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 자신의 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다. 예를 들어, 제 1 제어기는, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 제어 애플리케이션의 완전한 주기를 실행할 수 있다.
방법들(240 및 260)의 블록들(248 및 268)에서, 제 1 및 제 2 제어기들은 각각 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이 애플리케이션의 실행된 명령들의 서브세트만의 출력을 [예를 들어, 네트워크(116)를 통해] 싱크할 수 있다. 즉, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 제 1 제어기는 실행된 명령들의 서브세트만의 출력을 제 2 제어기에 송신할 수 있고, 제 2 제어기는 그 서브세트만의 출력을 제 1 제어기로부터 수신할 수 있다.
방법(240)의 블록(250)에서, 제 1 제어기는 실행된 제어 애플리케이션 주기의 출력들을 HVAC 시스템의 컴포넌트들에 기록(write)할 수 있다. 예를 들어, 제 1 제어기는 실행된 제어 애플리케이션 주기의 출력들을 제 1 제어기에 의해 제어되는 HVAC 시스템의 디바이스들에 기록할 수 있다.
방법들(240 및 260)의 블록들(252 및 272)에서, 제 1 및 제 2 제어기들은 각각 제어 애플리케이션 주기가 완료되었음을 전송할 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 제어기들은, 제어 애플리케이션 주기가 완료되었음을 나타내는 통신을 도 1과 관련하여 설명된 오퍼레이터 워크스테이션(130)에 [도 1과 관련하여 이전에 설명된 네트워크(126)를 통해] 송신할 수 있다. 제어 애플리케이션 주기 완료 통신은 애플리케이션의 다음 주기로의 이동에 대한 표시일 수 있다. 방법(240)은 이어서 도 2에 예시된 바와 같이 블록(242)으로 복귀할 수 있다.
방법(260)의 블록(274)에서, 제 2 제어기는 제 1 제어기의 컨디션(제 1 제어기가 활성인지의 여부)을 모니터링할 수 있다. 제 1 제어기의 고장을 검출하자마자, 제 2 제어기는 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이, 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 사용하여 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행할 수 있다.
방법(240)은 이어서 도 2에 예시된 바와 같이 블록(262)으로 복귀할 수 있다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 HVAC 시스템 제어기들을 설치(예를 들어, 운영)하는 방법(380)을 예시한다. HVAC 시스템 제어기들은, 예를 들어 도 1과 관련하여 이전에 설명된 활성 제어기(110) 및 대기 제어기(120)일 수 있다.
방법(380)은 HVAC 제어 시스템의 기존의 제어기들, 또는 아직 애플리케이션들과 함께 구성되지 않은 “OOTB” 제어기들 상에서 실행될 수 있다. 제어기들이 “OOTB” 제어기들인 실시예들에서, 제어기들의 설치는 방법(380)의 블록(382)에서 시작할 수 있다. 제어기들이 HVAC 제어 시스템의 기존의 제어기들인 실시예들에서, 제어기들의 설치는 블록(382) 전에, 제어기들로부터 기존의 애플리케이션들을 삭제하고 제어기들 중 하나(예를 들어, 대기 제어기)로부터 입력/출력(input/output; I/O) 버스를 제거하는 것을 포함할 수 있다. 기존의 애플리케이션들이 삭제되고 I/O 버스가 제거된 후, 기존의 제어기들의 설치는 이어서 블록(382)으로 진행할 수 있다.
블록(382)에서, 방법(380)(예를 들어, 제어기들의 설치)은 고유 IP 주소들을 제어기들에 할당하는 단계를 포함한다. 블록(384)에서, 방법(380)은 제어 애플리케이션에 대한 펌웨어를 제어기들에 다운로딩하는 단계를 포함한다.
블록(386)에서, 방법(380)은 제어기들의 네트워크 연결들이 작동가능함을 확인하는 단계를 포함한다. 제어기들의 네트워크 연결들이 작동가능함을 확인하는 단계는, 예를 들어 양 제어기들이 HVAC 제어 시스템의 IP 네트워크[예를 들어, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 네트워크(126)]에 연결되었는지 확인하는 것, 및 전용 MSTP 네트워크[예를 들어, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 네트워크(116)]가 제어기들간에 연결되었는지 확인하는 것을 포함할 수 있다. 제어기들의 네트워크 연결들이 작동가능함을 확인하는 단계는 또한, I/O 버스가 제어기들 중 하나(예를 들어, 활성 제어기)에만 연결되었는지 확인하는 것을 포함할 수 있다.
블록(388)에서, 방법(380)은 제어 애플리케이션을 활성 제어기에 다운로딩하는 단계를 포함한다. 제어 애플리케이션은, 도 1과 관련하여 이전에 설명된 바와 같이 HVAC 제어 시스템의 IP 네트워크를 통해 오퍼레이터 워크스테이션으로부터 활성 제어기에 다운로딩될 수 있다.
블록(390)에서, 방법(380)은 제어기들간의 통신을 확인하는 단계(예를 들어, 제어기들이 서로 통신하고 있는지 확인함)를 포함한다. 제어기들간의 통신을 확인하는 단계는, 예를 들어 제어기들의 I/O LED들이 깜빡이고 있는지 확인하는 것을 포함할 수 있다.
블록(392)에서, 방법(380)은 제어기들의 상태를 확인하는 단계를 포함한다. 제어기들의 상태를 확인하는 것은, 예를 들어 활성 제어기가 활성 모드에 있음을 활성 제어기의 LED가 나타내는지 확인하는 것, 대기 제어기가 보수 모드에 있음을 대기 제어기의 LED가 나타내는지 확인하는 것, 및 대기 제어기를 재시작하고 대기 제어기가 대기 모드에서 작동을 재개하는지 확인하는 것을 포함할 수 있다. 또한, I/O 버스가 대기 제어기들의 I/O 채널의 터미널들에 루핑(looping)될 수 있고, 이어서 I/O 통신이 임의의 비정상적 LED 상태없이 여전히 온전함이 확인될 수 있다.
본원에서 특정 실시예들이 예시되고 설명되어 왔지만, 당업자는, 동일한 기술들을 달성하도록 계산된 임의의 배열들이, 보여진 특정 실시예들을 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시는 본 개시의 다양한 실시예들의 임의의 그리고 모든 개조들 또는 변형들을 커버하도록 의도된다.
위에서의 설명이 예시적인 방식으로 이루어졌으며 제한적인 것이 아님이 이해되어야 한다. 위에서의 실시예들의 조합, 및 본원에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들은 위에서의 설명을 검토하면 당업자에게 명백해질 것이다.
본 개시의 다양한 실시예들의 범위는, 위에서의 구조들 및 방법들이 사용되는 임의의 다른 응용예들을 포함한다. 따라서, 본 개시의 다양한 실시예들의 범위는 첨부된 청구범위와 함께, 그러한 청구범위가 부여되는 등가물들의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다.
이전의 상세한 설명에서, 다양한 피처들은 본 개시를 간소화할 목적으로 도면들에 예시된 예시적인 실시예들과 함께 그룹화된다. 본 개시의 방법은, 본 개시의 실시예들이 각 청구범위에서 명시적으로 언급된 것보다 많은 피처들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로서 해석되어서는 안된다.
이 보다는, 다음의 청구범위가 반영하는 바와 같이, 본 발명내용에는 단일의 개시된 실시예의 모든 피처들보다 적은 피처가 있다. 따라서, 다음의 청구범위는 이로써 상세한 설명 내에 통합되며, 각 청구범위는 분리적인 실시예로서 그 자체로 독립한다.

Claims (20)

  1. 리던던트(redundant) 난방, 환기, 및 공기 조절(heating, ventilation, and air conditioning; HVAC) 제어 시스템으로서,
    제 1 HVAC 시스템 제어기 및 제 2 HVAC 시스템 제어기
    를 포함하고,
    상기 제 1 HVAC 시스템 제어기는,
    HVAC 시스템을 제어하기 위한 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하고,
    상기 실행된 명령들의 서브세트(subset)만의 출력을 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 동기화시키도록 구성되는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기는, 상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 특정 주파수로 동기화시키도록 구성되는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 특정 주파수는,
    상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 동기화시키기 위한 가용 대역폭; 및
    상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 동기화될 상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력의 사이즈에 적어도 부분적으로 기반하는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 세트의 명령들은 열(column)들의 시퀀스로 배열되고,
    상기 제 1 HVAC 시스템 제어기는 상기 한 세트의 명령들을 한 번에 시퀀스의 한 열씩 실행하도록 구성되는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력은, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행된 제 1 열의 명령들의 출력인 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기는, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행된 한 열의 명령들의 출력이 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행되는 다음 열의 명령들에 대한 입력으로서 사용되도록, 상기 한 세트의 명령들을 실행하도록 구성되는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기는 직접 디지털 제어 제어기들인 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기는,
    상기 제 1 HVAC 시스템 제어기의 고장을 검출하고,
    상기 제 1 HVAC 시스템 제어기의 고장을 검출하자마자, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 동기화된 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 사용하여 상기 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하도록 구성되는 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템.
  9. 리던던트 난방, 환기, 및 공기 조절(HVAC) 제어 시스템을 작동시키는 방법으로서,
    HVAC 시스템을 제어하기 위한 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행하는 단계; 및
    상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력을 상기 제 1 HVAC 시스템에 의해 특정 주파수로 제 2 HVAC 시스템 제어기에 송신하면서, 임의의 다른 실행된 명령들의 출력을 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 송신하지 않는 단계
    를 포함하는, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 출력이 전송되는 특정 주파수를 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 결정하는 단계를 포함하는, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 한 세트의 명령들은 열들의 시퀀스로 배열되고,
    상기 실행된 명령들의 서브세트의 출력은 상기 열들 중 하나의 열의 실행된 명령들의 출력인 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 열들 중 하나의 열은 상기 열들의 시퀀스 내의 제 1 열인 것인, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 HVAC 제어 시스템의 기존의 하드웨어와 소프트웨어 및 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기와 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기를 사용하여 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 상기 제어 애플리케이션을 다운로딩하는 단계를 포함하는, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 애플리케이션을 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 설치하는 단계; 및
    상기 제어 애플리케이션을 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 설치하는 단계에 후속하여 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기를 기존의 HVAC 제어 시스템에 설치하는 단계를 포함하는, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기의 상태에 기반하여 상기 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령을 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행하는 단계를 포함하는, 리던던트 HVAC 제어 시스템 작동 방법.
  16. 컴퓨터 판독가능 명령들이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 컴퓨터 판독가능 명령들은,
    제 1 난방, 환기, 및 공기 조절(HVAC) 시스템 제어기로부터, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기에 의해 실행되는 HVAC 시스템을 제어하기 위한 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들의 서브세트만의 출력을 수신하고,
    상기 제 1 HVAC 시스템 제어기의 고장시 제 2 HVAC 시스템 제어기에 의해, 상기 수신된 출력을 사용하여 상기 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령을 실행하도록 프로세서에 의해 실행가능한 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 한 세트의 명령들의 서브세트는, 상기 한 세트의 명령들 내의 다른 명령들의 출력과 독립적으로 실행되는 명령들을 포함하는 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 한 세트의 명령들은 상기 제어 애플리케이션과 연관된 프라이빗(private) 상태 정보를 포함하고,
    상기 컴퓨터 판독가능 명령들은 상기 프라이빗 상태 정보를 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기로부터 수신하도록 상기 프로세서에 의해 실행가능한 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독가능 명령들은, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기의 고장시 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기에 의해, 상기 프라이빗 상태 정보를 사용하여 상기 제어 애플리케이션의 한 세트의 명령들을 실행하도록 상기 프로세서에 의해 실행가능한 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독가능 명령들은, 상기 제 1 HVAC 시스템 제어기 및 상기 제 2 HVAC 시스템 제어기의 상태를 상기 HVAC 시스템의 오퍼레이터 워크스테이션에 송신하도록 상기 프로세서에 의해 실행가능한 것인, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
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