KR100337157B1 - 필드버스용 광통신 분배시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필드버스용 광통신 분배시스템에 관한 것으로, 하나의 PCS에서 통신부를 통해 데이터를 광케이블로 전송하여 첫 번째로 만나는 광통신 분배기의 링크송수신부에서 전기적인 신호로 전환되어 다수의 분배제어부로 보내도록 하고,

분배제어부로 들어온 PCS 데이터, 두번째 광통신 분배기에서 올라온 데이터 및 다른 슬레이브 스테이션에서 들어온 데이터는 모두 신호 타당성 검사부로 전달되도록 하여 인코딩 데이터의 1회 지연에서 8회까지 지연한 데이터의 논리곱으로 정상적인 데이터의 여부를 판단하도록 하고,

원래의 데이터와 결과 데이터의 논리곱으로 타당성이 검증된 데이터와 광통신 분배기가 PCS에 첫 번째로 연결되어 있는 지를 확인하는 데이터를 조합한 로직의 결과를 링크송수신부와 슬레이브 송수신부에 전달하여 전송하도록 하고,

링크송수신부에서는 광케이블을 통해 PCS와 다음의 광통신 분배기로 데이터를 송신하여 첫 번째 광통신 분배기와 동일한 작용에 의해 데이터의 전송을 수행하도록 함으로써 다수의 광통신 분배기를 광통신 분배시스템으로 사용할 경우 분배기간의 링크가 광케이블로 사용되어 전기적인 노이즈에 강하고 광통신 분배기가 멀리 떨어진 경우에도 사용할 수 있어 다양한 형태의 필드버스 네트워크 시스템을 구축할 수 있을 뿐만 아니라 설치비용도 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

필드버스용 광통신 분배시스템{A optical communication sharing system for fieldbus}

본 발명은 필드버스용 광통신 분배시스템에 관한 것으로, 특히 대용량 플랜트 및 산업용 제어기기에서 광통신 네트워크를 구현할 때 개개의 분배장치에 링크 송수신부 및 분배제어부를 구현하면서 각각의 분배장치에 8개의 슬레이브 송수신부를 구현하여 데이터를 효과적으로 분배하여 전송중에 전기적인 노이즈를 최소화하는 동시에 다수의 분배장치를 원거리에 설치할 수 있도록 한 필드버스용 광통신 분배시스템에 관한 것이다.

일반적으로 대용량 플랜트 콘트롤러나 산업용 제어기기가 다수의 슬레이브 스테이션과 데이터를 공유하기 위하여 STAR 토폴로지를 갖는 필드버스용 광통신 네트워크를 형성할 때 데이터를 효과적으로 분배하여 전송하여야 한다는 것은 이미 주지된 사실이다.

종래에는 다수의 슬레이브 스테이션과 마스터 스테이션 사이에 동일한 데이터를 공유하도록 하기 위하여 필드버스용 광통신 분배시스템을 구성하였다.

즉, 도 1에 도시한 것과 같이 필드기기의 각각의 입출력 서브시스템(1)(11)에 광케이블(3,3a...3n),(13,13a...13n)을 통하여 제 1 통신제어부(4)(14)와 제 2 통신제어부(4a)(14a) 및 제 n 통신제어부(4n)(14n)를 연결하여 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 백 플레인(Back Plane)(5)(15)으로 전달하거나 전기적인 신호를 광신호로 변환하여 서브시스템(1)(11)에 전달하도록 하고,

어드레스신호, 데이터신호 및 콘트롤신호를 전달하거나 전달받는 어드레스버스, 데이터버스 및 콘트롤버스를 포함하는 상기 백 플레인(5)(15)에는 버스 증폭회로(6)(16)를 결합하여 송수신되는 신호의 손실을 감안한 증폭을 수행한 후 다른 분배장치(2)(12)로 상호간 전송이 가능하도록 하였다.

그러므로 분배장치(2)에 접속된 입출력 서브시스템(1)에서 다른 분배장치(12)의 서브시스템(11)으로 데이터를 전달하고자 할 경우에는 광케이블(3)을 통하여 연결된 제 1 통신제어부(4)에 의해 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후 백 플레인(5)으로 전달한다.

그리고 어드레스신호, 데이터신호 및 콘트롤신호를 송수신하는 어드레스버스, 데이터버스 및 콘트롤버스를 포함하는 상기 백 플레인(5)은 결합된 버스 증폭회로(6)에서 송수신되는 신호의 손실을 감안한 증폭을 수행한 신호를 전송하고자 하는 다른 분배장치(12)의 버스증폭회로(16)에서 증폭되어 백 플레인(15)에 전달되어 데이터를 전달받을 분배장치(12)의 제 1 통신제어부(4)로 전송하여 전기적인 신호를 광신호로 변환한 후 광케이블(13)을 통하여 연결된 서브시스템(11)에 데이터가 전달되도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 필드버스용 광통신 분배시스템에 의하여서는 백 플레인(5)(15)과 버스증폭회로(6)(16)를 사용하고 있으므로 여러 개의 분배장치가 멀리 떨어져 있는 경우에는 사용할 수 없을 뿐 아니라 전자파 방해 등 전자기적인 외부의 요인에 약하여 정상적인 분배장치의 성능에 문제가 발생하게 되는 등의 단점이 있었다.

이에 따라 본 발명은 대용량 플랜트나 산업용 제어기기에서 광통신 네트워크를 구현할 때 개개의 분배장치에 링크 송수신부 및 분배제어부를 구현하면서 각 분배장치에 8개의 슬레이브 송수신부를 구현하여 데이터를 효과적으로 분배하여 전송중에 전기적인 노이즈를 최소화하는 동시에 다수의 분배장치를 원거리에 설치할 수 있도록 한 필드버스용 광통신 분배시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 PCS(Process Control Station)에 통신부를 구비하여 각각의 산업현장에 분포되어 있는 광통신 분배기를 매개체로 삼아 다양한 슬레이브 스테이션과 데이터를 송수신하도록 하되,

PCS중 활성화되어 있는 PCS의 통신부를 통하여 송신할 데이터를 광케이블을 통하여 전송하고,

광케이블을 통하여 전송되는 데이터는 광통신 분배기중 첫 번째로 만나는 광통신 분배기의 링크송수신부에 도달하여 광신호가 전기적인 신호로 전환되어 분배제어부로 보내어지도록 하고,

분배제어부로 들어온 데이터와 다른 슬레이브 스테이션에서 들어온 데이터는 모두 신호 타당성 검사부로 전달되도록 하고,

신호 타당성 검사부의 입력데이터는 맨체스터 인코딩 데이터기의 1회 지연에서 8회까지 지연한 데이터가 낸드게이트를 경유하도록 하여 그 결과가 '0'이면 비정상이고 '1'이면 정상적인 데이터로 간주하도록 하고,

원래의 데이터와 결과 데이터가 앤드게이트를 경유하도록 하여 타당성이 검증된 데이터를 생성하도록 하고,

타당성 검사가 완료된 데이터와 광통신 분배기가 PCS에 첫 번째로 연결되어 있는 지를 확인하는 데이터를 조합한 로직의 결과를 링크송수신부와 슬레이브 송수신부에 전달하여 전송하도록 하고,

이때 링크송수신부에서는 광케이블을 통해 PCS와 다음의 광통신 분배기로 데이터를 송신하고,

두 번째부터 n번째 광통신 분배기에서는 첫 번째 광통신 분배기와 동일한 작용에 의해 자신에 연결된 슬레이브 송수신부 또는 링크송수신부를 통한 다음의 광통신 분배기로 전달할 것인 가의 여부를 판단하도록 함으로써 각각의 광통신 분배기를 광통신 분배장치로 사용할 경우 분배기간의 링크가 광케이블로 사용되어 전기적인 노이즈에 강하고 분배기가 멀리 떨어진 경우에도 사용할 수 있어 다양한 형태의 필드버스 네트워크 시스템을 구축할 수 있을 뿐만 아니라 설치비용도 줄일 수 있도록 한 것이다.

도 1은 종래 필드버스용 광통신 분배시스템의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명 분배제어부의 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명 신호타당성 검사부의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

21, 31 : 광통신 분배기 24, 34 : 분배제어부

27, 37 : 기능선택부 28, 28a, 38, 38a : 링크송수신부

29, 39, 49 : 광케이블 42, 47 : 통신부

51 ∼ 51h, 53, 54 : 신호타당성 검사부

이하 본 발명을 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 전체적인 구성을 도시한 것으로서,

필드기기의 제 1 및 제 2 입출력 서브시스템(20)(30)에 케이블(22)(32)을 통하여 광통신 분배기(21)(31)의 제 1 슬레이브 송수신부(23)(33)와 제 2 슬레이브 송수신부(23a)(33a) 및 제 8 슬레이브 송수신부(23h)(33h)를 연결하여 데이터의 송수신이 이루어지도록 하고,

상기의 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)(33∼33h)에 케이블(22)(32)로 연결된 분배제어부(24)(34)에는 전원부(25)(35)로부터 전원을 공급받으면서 클럭발생부(26)(36)에서 생성되는 클럭에 의해 동작의 주기를 맞추도록 하고,

기능선택부(27)(37)로부터 광통신 분배기(21)(31)가 연결된 위치에 따른 위치데이터신호를 공급받는 상기의 분배제어부(24)(34)에서는 링크송수신부(28)(38)를 연결하여 다른 광통신 분배기(31)(21)의 링크송수신부(38)(28)와의 사이에서 광케이블(29)을 통하여 수신되는 광신호를 전기적인 신호로 전환하거나 전기적인 신호를 광신호로 전환하여 전송하도록 하고,

상기 광통신분배기(21)(31)의 링크송수신부(28a)(38a)에는 각각 광케이블(39)(49)을 통하여 제 1 및 제 2 PCS(Process Control Station)(41)(46)의 통신부(42)(47)에 연결하여 데이터의 송수신이 이루어지도록 하고,

상기의 PCS(41)(46)에는 각각 주제어부(43)(48)와 연산부(44)(49) 및 메모리 백업부(45)(50)를 구비하여 통신부(42)(47)를 통하여 슬레이브 스테이션과 동작의 제어를 위한 통신을 수행하도록 한 것이다.

도 3은 본 발명의 분배제어부의 내부 구성을 도시한 것으로서,

상기의 링크송수신부(28)(38)(28a)(38a)를 통하여 분배제어부(24)(34)로 송신되는 데이터신호는 제 1 내지 제 8 신호타당성 검사부(51)∼(51h)를 경유하여 오아게이트(52)에 인가되어 논리합하도록 하고,

상기의 링크송수신부(28)(38)(28a)(38a)를 통하여 분배제어부(24)(34)로 송신되는 다운링크신호는 다운링크 신호타당성 검사부(54)를 경유하도록 하고,

슬레이브 스테이션에서 상기의 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)(33∼33h)를 통하여 분배제어부(24)(34)로 송신되는 데이터신호는 제 1 내지 제 8 신호타당성 검사부(51)∼(51h)를 경유하여 오아게이트(52)에 인가되어 논리합하도록 하고,

상기의 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)(33∼33h)를 통하여 분배제어부(24)(34)로 송신되는 업링크신호는 업링크 신호타당성 검사부(53)를 경유하여 앤드게이트(57)의 일측으로 인가되도록 하고,

상기 오아게이트(52)의 출력은 앤드게이트(55)와 오아게이트(59)의 일측으로 입력되도록 하고,

상기 기능선택부(27)(37)로부터 광통신 분배기(21)(31)가 연결된 위치에 따른 위치데이터신호는 세 앤드게이트(55)(56)(57)의 일측으로 인가되도록 하고,

상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 타측으로 인가되는 앤드게이트(56)의 출력과 앤드게이트(55)의 출력 및 업링크 신호타당성 검사부(53)의 출력은 오아게이트(58)로 입력되어 그 출력이 링크송수신부로 출력되도록 하고,

상기 앤드게이트(57)의 출력과 상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 오아게이트(59)로 인가되어 그 출력이 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)(33∼33h)로 출력되도록 한 것이다.

도 4는 본 발명의 신호타당성 검사부의 구성을 도시한 것으로서,

입력되는 데이터신호가 지연소자(61)∼(68)에 의해 순차적으로 지연되도록 하면서 낸드게이트(69)를 경유하도록 하여 결과데이터가 '0'이면 비정상이고 '1'이면 정상으로 판단하도록 하고,

상기의 입력되는 원래 데이터신호와 상기 낸드게이트(69)의 결과데이터를 앤드게이트(70)의 양측에 입력되도록 하여 그 출력에 의해 타당성이 검증된 데이터로 출력되도록 한 것이다.

이와 같이 구성한 본 발명의 필드버스용 광통신 분배시스템은 PCS(41)(46)에구비된 통신부(42)(47)를 가지고 있어 산업현장에 분포되어 있는 광통신 분배기를 매개체로 삼아 다양한 슬레이브 스테이션과 데이터를 송수신하도록 한 것으로서 데이터의 송수신 흐름은 다음과 같다.

PCS(41)(46)중 활성화되어 있는 PCS(41)의 통신부(42)를 통하여 송신할 데이터를 광케이블(42)을 통하여 전송한다.

광케이블(42)을 통하여 전송되는 데이터는 광통신 분배기(21)(31)중 첫 번째로 만나는 광통신 분배기(21)의 링크송수신부(28)에 도달하여 광신호가 전기적인 신호로 전환되어 분배제어부(24)로 보내어진다.

분배제어부(24)로 들어온 데이터와 다른 슬레이브 스테이션인 제 1 및 제 2 입출력 서브시스템(20)(30)에서 케이블(22)(32)을 통하여 연결된 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23)∼(23h)로부터 들어온 데이터를 모두 신호타당성 검사를 받게 된다.

즉, 상기의 링크송수신부(28)를 통하여 분배제어부(24)로 송신되는 데이터신호는 제 1 내지 제 8 신호타당성 검사부(51)∼(51h)를 경유하여 오아게이트(52)에 인가되어 논리합되도록 하면서 다운링크신호는 다운링크 신호타당성 검사부(54)를 경유하도록 한다.

그리고 슬레이브 스테이션에서 상기의 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)를 통하여 분배제어부(24)로 송신되는 데이터신호는 제 1 내지 제 8 신호타당성 검사부(51)∼(51h)를 경유하여 오아게이트(52)에 인가되어 논리합하도록 하면서 업링크신호는 업링크 신호타당성 검사부(53)를 경유하여 앤드게이트(57)의 일측으로 인가되도록 한다.

상기 오아게이트(52)의 출력은 앤드게이트(55)와 오아게이트(59)의 일측으로 입력되도록 하면서 상기 기능선택부(27)(37)로부터 광통신 분배기(21)(31)가 연결된 위치에 따른 위치데이터신호는 세 앤드게이트(55)(56)(57)의 일측으로 인가되도록 한다.

상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 타측으로 인가되는 앤드게이트(56)의 출력과 앤드게이트(55)의 출력 및 업링크 신호타당성 검사부(53)의 출력은 오아게이트(58)로 입력되어 그 출력이 링크송수신부(28)로 출력되도록 하고,

상기 앤드게이트(57)의 출력과 상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 오아게이트(59)로 인가되어 그 출력이 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)로 출력되도록 한다.

상기의 신호타당성 검사부(51)∼(51h)(53)(54)에서는 입력되는 데이터신호가 지연소자(61)∼(68)에 의해 순차적으로 지연되도록 하면서 낸드게이트(69)를 경유하도록 하여 결과데이터가 '0'이면 비정상이고 '1'이면 정상으로 판단한 후 다시 상기의 입력되는 원래 데이터신호와 상기 낸드게이트(69)의 결과데이터가 양측으로 입력되는 앤드게이트(70)의 출력을 타당성이 검증된 데이터로 출력한다.

상기의 타당성 검사가 완료된 데이터와 광통신 분배기(21)가 PCS(41)에 첫 번째로 연결되어 있는 지를 확인하는 위치데이터신호를 조합한 로직의 결과를 링크송수신부(28)와 슬레이브 송수신부(23∼23h)에 전달하여 전송하도록 한다.

이때 링크송수신부(28)에서는 광케이블(39)(29)을 통해 PCS(21)와 다음의 광통신 분배기(31)로 데이터를 송신한다.

두 번째부터 n번째 광통신 분배기에서는 첫 번째 광통신 분배기와 동일한 작용에 의해 자신에 연결된 슬레이브 송수신부 또는 링크송수신부를 통한 다음의 광통신 분배기로 전달할 것인 가의 여부를 판단하도록 한다.

따라서 본 발명의 필드버스용 광통신 분배시스템에 의하여서는 PCS에서 통신부를 통해 송신할 데이터를 광케이블로 전송하여 첫 번째로 만나는 광통신 분배기의 링크송수신부에서 전기적인 신호로 전환되어 분배제어부로 보내어지도록 하고,

분배제어부로 들어온 데이터와 다른 슬레이브 스테이션에서 들어온 데이터는 모두 신호 타당성 검사부로 전달되도록 하여 인코딩 데이터기의 1회 지연에서 8회까지 지연한 데이터의 논리곱으로 정상적인 데이터의 여부를 판단하도록 하고,

원래의 데이터와 결과 데이터의 논리곱으로 타당성이 검증된 데이터와 광통신 분배기가 PCS에 첫 번째로 연결되어 있는 지를 확인하는 데이터를 조합한 로직의 결과를 링크송수신부와 슬레이브 송수신부에 전달하여 전송하도록 하고,

링크송수신부에서는 광케이블을 통해 PCS와 다음의 광통신 분배기로 데이터를 송신하여 첫 번째 광통신 분배기와 동일한 작용에 의해 데이터의 전송을 수행하도록 함으로써 각각의 광통신 분배기를 광통신 분배장치로 사용할 경우 분배기간의 링크가 광케이블로 사용되어 전기적인 노이즈에 강하고 분배기가 멀리 떨어진 경우에도 사용할 수 있어 다양한 형태의 필드버스 네트워크 시스템을 구축할 수 있을 뿐만 아니라 설치비용도 줄일 수 있도록 한 것이다.

Claims (4)

1. 주제어부(43)(48)와 연산부(44)(49) 및 메모리 백업부(45)(50)를 구비한 제 1, 제 2 PCS(41)(46)와,

   상기 제 1 및 제 2 PCS(41)(46)의 통신부(42)(47)에 각각 광케이블(39)(40)을 통하여 광통신 분배기(21(31)의 링크송수신부(28a)(38a)를 연결하고,

   상기의 링크송수신부(28)(38)에는 기능선택부(27)(37)로부터 광통신 분배기(21)(31)가 연결된 위치에 따른 위치데이터신호를 공급받는 분배제어부(24)(34)를 연결하여 다른 광통신 분배기(31)(21)의 링크송수신부(38)(28) 사이에서 광케이블(29)을 통하여 수신되는 광신호를 전기적인 신호로 전환하거나 전기적인 신호를 광신호로 전환하여 전송하도록 하고,

   전원부(25)(35)로부터 전원을 공급받으면서 클럭발생부(26)(36)에서 생성된 클럭에 의해 동작의 주기를 맞추는 상기의 분배제어부(24)(34)에 연결된 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23~23h)(33~33h)에는 케이블(22)(32)을 통하여 필드기기의 제 1 및 제 2 입출력 서브시스템(20)(30)과 데이터의 송수신이 이루어지도록 한 필드버스용 광통신 분배시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기의 분배제어부(24)(34)는 링크송수신부와 슬레이브 스테이션으로부터 송신되는 데이터신호는 제 1 내지 제 8 신호타당성 검사부(51)∼(51h)를 경유하여 오아게이트(52)에 인가되도록 하고,

   다운링크신호는 다운링크 신호타당성 검사부(54)를 경유하도록 하고,

   업링크신호는 업링크 신호타당성 검사부(53)를 경유하여 앤드게이트(57)의 일측으로 인가되도록 하고,

   상기 오아게이트(52)의 출력은 앤드게이트(55)와 오아게이트(59)의 일측으로 입력되도록 하고,

   상기 기능선택부(27)(37)로부터 광통신 분배기(21)(31)가 연결된 위치에 따른 위치데이터신호는 세 앤드게이트(55)(56)(57)의 일측으로 인가되도록 하고,

   상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 타측으로 인가되는 앤드게이트(56)의 출력과 앤드게이트(55)의 출력 및 업링크 신호타당성 검사부(53)의 출력은 오아게이트(58)로 입력되어 그 출력이 링크송수신부로 출력되도록 하고,

   상기 앤드게이트(57)의 출력과 상기 다운링크 신호타당성 검사부(54)의 출력이 오아게이트(59)로 인가되어 그 출력이 제 1 내지 제 8 슬레이브 송수신부(23∼23h)(33∼33h)로 출력되도록 한 필드버스용 광통신 분배시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 신호타당성 검사부는 입력되는 데이터신호가 지연소자(61)∼(68)에 의해 순차적으로 지연되도록 하면서 낸드게이트(69)를 경유하도록 하여 결과데이터가 '0'이면 비정상이고 '1'이면 정상으로 판단하도록 하고,

   상기의 입력되는 원래 데이터신호와 상기 낸드게이트(69)의 결과데이터를 앤드게이트(70)의 양측에 입력되도록 하여 그 출력에 의해 타당성이 검증된 데이터로 출력되도록 한 필드버스용 광통신 분배시스템.