KR920009438B1 - 자기동조 제어기와 상위컴퓨터의 통신방법 및 전송신호 변환장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기동조 제어기와 상위 컴퓨터의 통신방법 빛 전송신호 변환장치

제1도는 본 발명의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도.

제2도는 본 발명의 전송신호 변환회로의 상세 블럭도.

제3도는 본 발명의 상위 컴퓨터의 통신종류를 계층별로 나타낸 구조도.

제4도는 본 발명에 의한 통신방법을 나타낸 흐름도.

본 발명은 온도, 유량, 압력, 습도, 농도등의 여러공정을 제어하기 위한 자기동조 제어기(self-tuning advanced controller)에 있어서 작동기(actuator)의 동작을 제어하는 다수의 자기동조 제어기를 상위 컴퓨터에서 제어하도록 한 자기동조 제어기의 상위 컴퓨터와 통신방법 및 전송신호변환장치에 관한 것이다. 자기동조 제어기는 초기의 입력값을 사용자가 입력하면 내부의 제어 알고리즘에 의한 제어입력 값과 구동된 작동기의 바로 이전 공정출력 값에 의해서 새로운 공정 출력값을 제어 알고리즘에 의하여 산출하고, 이를 다시 작동기로 출력시켜 작동기가 작업의 환경조건 또는 공정오차 등에 의하여 부정확하게 구동되는 것을 방지하도록 한 것이다. 이와 같은 자기동조 제어기를 적은 수를 사용하는 경우에는 사용자가 자기동조 제어기의 상태변수나 변수값을 읽으면서 키보드를 통하여 수정을 가하도록 할 수 있으나 자기동조 제어기의 수가 많아지게 되면 사용자가 모든 자기동조 제어기들의 각각을 제어할 수 없게 되는 경우가 발생하게 된다.

이에 따라 본 발명은 다수의 자기동조 제어기가 상위 컴퓨터에 의해 제어되도록 하여 소수의 사용자가 다수의 자기동조 제어기를 쉽게 조작하도록 하기 위하여 자기동조 제어기가 상위 컴퓨터와 통신하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따라 복수의 자기동조 제어기와 하나의 상위 컴퓨터가 통신하기 위한 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 하나의 상위 컴퓨터(1)에는 최대 32개의 자기동조 제어기(2), (2a)…(2m), (2n)을 연결하여 제어할 수 있도록 한다.

32개의 자기동조 제어기에는 0∼31까지의 고유주소가 각각 지정된다.

상위 컴퓨터(1)의 통신용 인터페이스는 RS232C 포트로 구성되어 있고, 자기동조 제어기(2), (2a)…(2m), (2n)쪽의 통신용 인터페이스는 RS485 분산분기 회선(

Multi-drop) 버스로 구성되어 있으므로 본 발명을 실현하기 위해 상기한 두 인터페이스를 정합시키기 위한 전송신호 변환회로(3)가 추가로 구성된다. 전송신호 변환회로(3)는 상위 컴퓨터(1)의 RS-232C 인터페이스와 자기동조 제어기의 RS-485 인터페이스 사이에 주고받는 신호의 레벨을 변환하는 것으로 자세한 구성은 제2도에 나타냈다. 제2도는 전송신호 변환회로(3)의 구성을 나타낸 것으로 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.

상위 컴퓨터(1)로부터 RS232C를 통하여 전달되는 신호(이하 'RS232신호'라 함)를 TTL(transistor-transistor logic)에서 동작될 수 있는 레벨의 신호(이하 'TTL 신호'라 함)로 변환하는 제1신호레벨 변환기(4)의 두 입력단은 상위 컴퓨터(1

)의 데이터 전송라인(4a) 및 상태전송라인(4b)에 각각 연결되고, 제1신호레벨 변환기(4)로부터 출력되는 TTL 신호를 받아들여 RS485 분산분기 회선버스에 적합한 레벨의 신호(이하 ＂RS485 신호'라 함)로 변환하여 자기동조 제어기로 제공하는 제3신호레벨 변환기(6)의 출력단은 자기동조 제어기의 수신라인(6a)과 연결된다.

RS485 신호를 TTL 신호로 변환하는 제4신호레벨 변환기(7)의 입력단은 자기동조 제어기의 전송라인(7a)과 연결되고 제4신호레벨 변환기(7)의 출력단은 TTL 신호를 RS232 신호로 변환하는 제2신호레벨 변환기(5)의 입력단과 연결된다.

제2신호레벨 변환기(5)의 출력단은 상위 컴퓨터(1)의 수신라인(5a)과 연결된다.

제1신호레벨 변환기(4)는 상위 컴퓨터(1)로부터 제공되는 RS232C 레벨의 상태신호를 TTL 레벨의 신호로 변환하여 출력하는데 제1신호레벨 변환기(4)의 상태출력단(4c)은 인버터(I)를 통하여 제3신호레벨 변환기(6)의 상태 입력단(6b)과 연결된다.

또한, 제1신호레벨 변환기(4)의 상태 출력단(4c)은 제4신호레벨 변환기(7)의 상태입력단(7b)과 연결된다.

상위 컴퓨터(1)로부터 상태전송 라인(4b)을 통하여 제1신호레벨 변환기(4)로 제공되는 상태신호는 전송방향을 나타내는 신호이다.

이 신호와 관련된 전송신호 변환회로(3)의 작용을 구체적으로 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

상위 컴퓨터로부터 자기동조 제어기로 데이터 정보가 전송되는 동작이 수행되는 경우의 상태신호를 '0' 또는 '로우(low) 레벨'이라 하고, 자기동조 제어기로부터 상위 컴퓨터로 데이터가 제공되는 동작이 수행되는 경우의 상태신호를 '1' 또는 '하이(high) 레벨'이라 하면, 상위 컴퓨터(1)는 자신이 자기동조 제어기로 데이터 정보를 전송하고자 할 때 '0'의 상태신호를 제1신호레벨 변환(4)에 제공한다.

제1신호레벨 변환기(4)는 상위 컴퓨터(1)로부터 제공되는 RS232 상태신호를 받아들여 TTL 레벨의 신호로 변환하여 인버터(I) 및 제4신호레벨 변환기(7)로 제공한다.

제1신호레벨 변환기(4)로부터 제공된 상태신호는 인버터(I)에 의해 반전되어 '1'의 상태신호가 된다. 따라서, 제3신호레벨 변환기(6)는 인에이블(enable) 상태가 되고 제4신호레벨 변환기(7)는 디스에이블(disable) 상태가 된다.

그 결과, 상위 컴퓨터(1)로부터 전송된 데이터 정보는 제1신호레벨 변환기(4

) 및 제3신호레벨 변환기(6)에 의해 자기동조 제어기로 전달된다.

또한, 상위 컴퓨터(1)가 자기동조 제어기로부터 데이터 전보를 제공받고자 할 때는 '1'의 상태신호를 제1신호레벨 변환기(4)에 제공한다.

제1신호레벨 변환기(4)로부터 '1'의 TTL 상태신호가 출력되면 제3신호변환기

(6)는 디스에이블 상태가 되고 제4신호레벨 변환기(7)는 인에이블 상태가 된다.

따라서, 자기동조 제어기로부터 전송된 데이터 정보가 제4신호레벨 변환기(7) 및 제2신호레벨 변환기(5)에 의해 상위 컴퓨터(5)로 전달되게 된다.

제3도는 상위 컴퓨터(1)와 자기동조 제어기(2), (2a)…(2m), (2n)의 통신종류를 계층별로 나타낸 것이고, 제4도는 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.

이제부터 제3도 및 제4도를 참조하면서 본 발명의 통신 방법을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 상위 컴퓨터(1)와 복수의 자기동조 제어기(2), (2a)…(2m), (2n)의 통신은 제3도에 도시된 바와 같이 6개의 계층 또는 레벨(L0∼L5)로 이루어진다.

상위 컴퓨터(1)가 복수의 자기 동조 제어기(2), (2a)∼(2m), (2n)중 하나와 통신하기 위해서는 먼저 제4도에 나타낸 바와 같이 최상위 레벨(L5)의 통신 인터럽트 초기화 과정이 수행된다(100).

이 통신인터럽트 초기화 과정에서는 상위 컴퓨터(1)에 내장되어 있는 8250 UART(universal asynchronous receiver transmitter)의 통신 파라메터들을 1 시작비트(1 start bit), 8 데이터비트(8 data bit), 1 정지비트(1 stop bit), 무패러티 비트(no parity bit)로 조정함으로써 상위 컴퓨터(1)의 통신 파라미터들이 자기동조 제어기의 통신 파라메터들과 일치되도록 한다. 통신 인터럽트 초기화 과정이 완료되면 상위 컴퓨터(1)는 순환 중복검사(cyclic redundancy check: 이하 'CRC'라 약칭함) 데이블을 작성한다(101).

이 CRC 테이블은 자기동조 제어기와 상위 컴퓨터(1) 사이에 주고 받는 모든 정보의 통신에러를 검출하는 수단으로서 사용된다.

본 발명에서는 국제전신전화 자문위원회(CCITT)의 표준 CRC-16 코드 방식을 채택하며 0∼255까지의 CRC 값을 미리 계산하여 테이블 형태로 저장한다.

CRC 테이블의 작성이 완료되면 상위 컴퓨터(1)의 모니터 또는 디스플레이의 화면에 5가지의 선택모드가 표시된다(102). 화면에 표시되는 5가지의 선택모드는 사용자가 상위 컴퓨터의 입력장치를 선택하게 되는데, 제3도의 레벨 L4에 나타낸 바와 같이 전송속도 변경모드, 주소입력모드, 노말모드, 리드모드 및 셋모드로 분류된다.

주소입력모드에서는 자기동조 제어기(2), (2a), …(2m), (2n) 각각에 부여된 고유의 어드레스들 중 하나를 사용자에 의해 입력받아 저장한다.

즉, 사용자는 주소입력모드에서 상위 컴퓨터(1)의 입력장치를 통해 복수의 자기동조 제어기들 중 통신하고자 하는 하나의 자기동조 제어기의 주소를 선택하여 상위 컴퓨터(1)에 입력시킴으로써 통신할 수 있게 된다(104, 105).

전송속도 변경모드에서는 상위 컴퓨터(1)가 자기동조 제어기(2), (2a)…(2m)

, (2n) 중 하나와 정보를 주고 받는 통신 속도를 결정하기 위하여 자신에 내장된 8250 UART의 래치 레지스터(lath register)의 값을 변경함으로써 원하는 데이터 전송속도가 선택된다(106, 107).

노말모드에서는 자기동조 제어기의 상태를 감시하고 초기 입력값 및 바로 이전에 수행된 공정의 출력값을 화면에 표시하면서 막대그래프를 나타내게 되며, 자기동조 제어기의 상태나 모드를 변경하고 경보에 대한 확인신호를 전송하게 된다(1

08, 109).

셋모드에서는 자기동조 제어기의 제어 알고리즘 모드나 공정 제어 변수의 값을 변경하고 자기동조 제어기로부터 응답을 받아 상태를 변화시키면서 초기입력값 및 공정출력값을 화면에 문자나 막대그래프로 나타내도록 하며, 자기동조 제어기의 상태나 모드를 변경하고 경보에 대한 확인신호를 전송한다.

리드모드에서는 원하는 제어변수나 공정조건들에 대한 상태를 화면에 표시한다(110, 111).

상위 컴퓨터(1)의 사용자는 노말모드, 리드모드 및 셋노드에서 자기동조 제어기를 원격(remote) 조정할 수 있다. 이때, 상위 컴퓨터와 자기동조 제어기의 통신은 제3도의 레벨 L3에 도시된 4가지의 명령문(즉, 폴, 셋, 업로드, 다운로드)을 통하여 이루어진다.

이 명령문들은 사용자에 의해 상위 컴퓨터의 입력장치(예를 들면, 키보드)를 통하여 입력된다. 폴(poll)명령문은 자기동조 제어기로부터 초기입력값, 제어입력값, 공정출력값의 수치정보와, 상태나 경보에 대한 상태정보를 받아서 상위 컴퓨터(1)의 화면에 표시하기 위한 것이고, 셋(set) 명령문은 자기동조 제어기로부터 받은 초기입력값, 제어입력값, 공정출력값을 변경하거나 제어모드나 상태를 변경하고 경보에 대한 확인신호를 임의로 바꿔서 자기동조 제어기로 출력하는 것이다.

업로드(up-load) 명령문은 자기동조 제어기에 메모리 어드레스의 시작주소와 통신할 바이트수를 주어 제어변수의 값이나 공정조건들에 대한 상태정보를 얻기 위한 것이고, 다운로드(down-load) 명령문은 변경한 제어변수의 값이나 공정조건들에 대한 상태정보를 자기동조 제어기로 전송하기 위한 것으로서 폴명령문과 셋명령문 및 업로드 명령문은 노말모드에서 수행할 수 있으며, 업로드 명령문과 다운로드 명령문은 리드모드와 셋모드에서 수행하는 것이다.

그리고 상기의 네가지 명령문들은 정보들을 화면에 나타내기 위한 표시함수, 통신함수, 포맷함수, 전송함수, 수신함수, 디포멧(de format) 함수 및 업데이트(up

date) 함수들을 사용한다.

통신함수는 명령문을 받아서 전송데이터의 포맷에 맞도록 포매팅한 후 지정된 자기동조 제어기로 전송하고, 응답문을 받아 다시 데이터화 하여 순수한 데이터를 광역메모리의 영역에 저장하고 바이트 수를 리턴하는 것이다.

포맷함수는 전송데이터의 CRC 값을 계산하고, 시작코드와 종료코드(이 두코드는 '0×10'으로 시작되는 특수코드임)의 혼동을 피하기 위하여 시작코드에 '0×10'을 다시한번 중복시켜 종료코드와 구별할 수 있도록 문자를 삽입하는 과정인 문자스터핑(character stuffing)을 수행하여 전송데이타를 포맷팅한 후 이를 광역변수에 저장하고 바이트수를 리턴하는 것이다.

전송함수는 전송하고자 하는 바이트의 수가 0인 경우에는 리턴되고 전송데이터가 존재하면 상위 컴퓨터의 통신 인터럽트의 전송버퍼를 체크하여 전송준비가 되어 있는가를 확인한 다음 보내고자 하는 데이터를 전송하고 전송이 끝난 후에는 통신 인터럽트의 전송시프트 레지스터가 비어 있는지를 확인하여 시프트 레지스트에 전송할 데이터의 마지막 비트가 남아 있는 상태에서 리세트 하는 경우를 방지하도록 하고 통신 인터럽트의 수신버퍼를 읽고 클리어 시켜 응답문을 수신을 기다리는 것이다.

수신함수는 수신버퍼를 체크하여 수신 데이터가 없는 경우에는 일정시간을 기다렸다가 0를 리턴하고, 일정시간내에 수신 데이터가 존재하는 경우에는 전문을 수신하며, 수신하는 중에 일정지연 시간이 경과할때까지 다음 데이터가 수신되지 않으면 전문의 수신이 완료될 것으로 간주하여 바이트 수를 리턴하는 것이다.

디포맷 함수는 수신된 전문의 주소가 일치되지 않거나, 부정응답인 경우 또는 전송에러가 발생한 것으로 간주하여 0을 리턴하거나, 정확한 값을 체크하여 전문에 에러가 없는 경우에는 문자스퍼터링에 의해 전문에 삽인된 소정의 문자를 제거하는 문자 디스퍼터핑(character de-stuffing)을 수행하여 순수한 데이터를 광역배열에 저장하고 바이트수를 리턴하는 것이다.

업데이트 함수는 CRC코드의 합성값을 구하고자 하는 데이터의 CRC코드를 우선 구하고 CRC 값의 데이블에서 CRC코드에 대한 CRC값을 찾아 새로운 CRC 코드의 합성값을 계산하는 것이다.

상위 컴퓨터(1)와 통신을 수행하는 자기동조 제어기는 상위 컴퓨터로부터 데이터가 전송되면 상위 컴퓨터(1)의 통신 인터럽트의 수신측으로부터 인터럽트 신호가 발생하여 상호간 통신이 시작되고, 전문의 수신이 완료되면 수신된 데이터의 CRC 값을 체크하여 에러가 있는 경우에는 부정응답문을 전송하고 에러가 없는 데이터인 경우에는 주소를 비교하여 일치하는 때에만 명령코드에 따라 명령문을 처리한다. 자기동조 제어기에서의 응답문의 종류는, 상위 컴퓨터의 폴, 셋, 다운로드 명령문의 응답을 처리하는 것으로 상태 바이트를 체크하여 제어상태를 응답문의 플래그(flag)에 저장한 다음 초기의 입력값, 제어 입력값, 공정출력값을 저장하고, 알람의 바이트를 체크하여 알람이 존재할 경우에는 응답문의 마지막에 알람이 있음을 추가하여 상위 컴퓨터(1)로 전송하는 폴응답 함수와, 수신된 전문의 데이터 필드를 조사하여 제어상태나 초기입력값, 제어입력값, 공정 출력값들을 변경하고 알람에 대한 확인신호인 경우에 알람이 없음을 셋하는 셋응답 함수와, 해당되는 상태변수의 데이터를 응답문의 데이터 버퍼로 옮긴 뒤 상위 컴퓨터로 전송하는 업응답 함수와, 수신된 상태변수의 값을 메모리로 옮기는 다운응답 함수들이 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 의하면 여러장소에 산재하여 각각의 프로세스(process)를 제어하는 복수의 자기동조 제어기들(제1도 참조)을 중앙의 상위 컴퓨터에서 일괄적으로 제어할 수 있게 됨에 따라 공장자동화를 실현할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 적어도 하나의 상위 컴퓨터(1)와, 복수의 자기동조 제어기(2), (2a),…(2m), (2n)와, 상기 상위 컴퓨터(1) 및 상기 복수의 자기동조기 사이에 연결되고 상기 상위 컴퓨터의 동작신호 레베 및 상기 자기동조기의 동작신호 레벨의 차이를 정합 시키는 전송신호 변환회로(3)를 포함하는 시스템에서 상기 상위 컴퓨터(1)와 상기 복수의 자기동조기(2), (2a),…(2m), (2n)이 통신하는 방법에 있어서, 상기 상위 컴퓨터의 통신 파라메터와 상기 자기동조 제어기의 통신 파라메터를 일치시키기 위하여 상기 상위 컴퓨터의 통신 인터럽트를 초기화 하는 단계와, 통신에러를 검출하기 위한 CRC 테이블을 작성하는 단계와, 선택모드들을 화면에 표시하는 단계와, 상기 상위 컴퓨터의 입력장치를 통하여 주소입력모드, 전송속도 변경모드, 노말모드, 리드모드 및 셋모드 중 원하는 하나의 모드를 선택하는 단계와, 상기 노말모드와 상기 리드모드 및 상기 셋모드에서 상기 상위 컴퓨터로부터 하달되는 폴명령문, 셋명령문, 업로드 명령문, 다운로드 명령문에 응답하여 상기 자기동조 제어기가 폴응답 함수, 셋응답 함수, 업응답 함수 및 다운응답 함수를 이용하여 응답문을 상기 상위 컴퓨터로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기와 상위 컴퓨터의 통신방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전송속도 변경모드에서는 통신 인터럽트의 래치 레지스터의 값을 변경하여 원하는 전송속도를 선택하고, 상기 주소입력 모드에서는 통신하기 원하는 소정의 자기동조 제어기의 주소를 입력받아 저장하며, 상기 노말모드에서는 상기 자기동조 제어기의 상태를 감시하고 초기입력값 및 바로 이전에 수행된 공정의 출력값을 화면에 표시하고 상기 자기동조 제어기의 상태나 모드를 변경하며, 상기 셋모드에서는 상기 자기동조 제어기의 제어 알고리즘 모드나 공정변수 값을 변경하고 상기 자기동조 제어기의 응답에 따라 공정상태를 변화시키며, 상기 리드모드에서는 제어변수나 공정조건들에 대한 상태를 상기 화면에 표시하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기와 상위 컴퓨터의 통신방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 상위 컴퓨터의 상기 명령문들에 상기 동조 제어기가 응답하는 단계는 상기 상위 컴퓨터로부터 데이터가 전송되면 상기 데이터를 수신하는 소정의 동조제어기가 인터럽트 신호를 발생함으로써 통신이 시작되고, 상기 소정의 동조제어기는 수신된 데이터의 CRC 값을 체크하여 에러가 발생된 경우 부정응답문을 전송하고 에러가 발생되지 않은 경우 주소를 비교하여 일치할 때만 상기 명령문을 처리하여 상기 응답문을 상기 상위 컴퓨터로 전송하는 것을 특징으로 하는 자기동조 제어기와 상위 컴퓨터의 통신방법.
4. 적어도 하나의 상위 컴퓨터(1)와, 복수의 자기동조 제어기(1), (2a), …(2M), (2N)를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 상위 컴퓨터(1)의 데이타 전송라인(4A) 및 상태 전송라인(4b)과 연결되고 제1레벨 신호를 제2레벨 신호로 변환하는 제1신호레벨 변환기(4)와, 상기 상위 컴퓨터(1)의 수신라인 (5a)과 연결되고 상기 제2레벨 신호를 상기 제1레벨 신호로 변환하는 제2신호레벨 변환기(5)와, 상기 제1신호레벨 변환기(4)의 상태 출력단(4c)에 연결된 인버터(I)와, 상기 인버터(I)의 출력단에 상태 입력단(6b)이 연결되고 상기 제1신호레벨 변환기(4)로부터 제공되는 상기 제2레벨 신호를 제3레벨 신호로 변환하여 상기 자기동조 제어기로 제공하는 제3신호레벨 변환기(6), 상기 제1신호레벨 변환기(4)의 상기 상태출력단(4c)에 상태 입력단(7b)이 연결되고 상기 자기동조 제어기로부터 제공되는 상기 제3레벨 신호를 상기 제2레벨 신호로 변환하여 상기 제2신호레벨 변환기(5)로 제공하는 제4신호레벨 변환기(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 상위 컴퓨터와 자기동조 제어기의 신호변환장치.

Images