필드버스 네트워크에서 네트워크 사용권한 중재 서비스 방법

제1도는 본 발명을 수행하기 위한 필드버스 네트워크 중재기의 블록도.

제2a도와 b도는 본 발명의 네트워크 사용권한 중재 서비스 방법을 설명하기 위한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 마이크로 콘트롤러 20 : 롬(ROM)

30 : 램(RAM) 40 : 필드 정합부

50 : 필드버스

본 발명은 공정제어분야의 제어기기, 센서, 엑츄에이터(actuator) 등의 필드기기들간의 통신을 위한 필드버스 네트워크(field bus network)에서 통신 주체들간의 네트워크 사용을 중재하는 방법에 관한 것이다. 필드버스는 공장자동화에서 종래에 사용되던 제어기와 센서나 엑츄에이터 등의 필드기기들간에 일대일로 접속되던 것을 하나의 네트워크로 통합하여 대체하는 것으로, CIM 구축시 제어기기, 센서, 엑츄에이터 등의 필드기기들은 필드버스 인터페이스를 통하여 필드버스 네트워크에 접속된다. 이와같이 필드기기들이 하나의 통신선로를 공유하게 됨으로써 종래와 같은 일대일 접속에서는 필요없었던 통신선로의 사용순서를 결정해 주는 버스중재 서비스를 필요로 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 공정제어 분야의 필드기기들이 필드버스 네트워크를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 네트워크 사용권한 중재 서비스 방법을 제공하는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 주변의 모든 하드웨어를 초기화 한 후 네트워크 상에서 교환될 데이타의 종류에 상응하는 통신점유시간과 단위통신 점유시간과 네트워크 최대 전송지연 시간 및 주기적 교환대상 데이타들의 고유번호들을 입출력 포트를 통하여 입력받아 램(RAM)내에 네트워크 할당계획 테이블을 작성하는 단계와, 상기 교환대상 데이타의 종류를 결정하고 통신점유 시간 관리 타이머의 값을 상기 교환대상 데이타의 종류에 상응한 값으로 설정한 후 상기 교환대상 데이타의 종류가 주기적 교환대상 데이타이면 상기 통신 점유시간 관리 타이머가 종료될 때까지 데이타 교환을 지연시킨 후 상기 통신점유 시간 관리 타이머의 값을 상기 주기적 교환대상 데이타의 통신점유 시간 값으로 재설정하는 단계와, 상기 통신점유 � ��간 관리 타이머의 값이 단위 통신 점유시간 보다 크면 다음 교환대상 데이타의 고유번호를 상기 네트워크 할당계획 테이블에서 확인하여 교환될 데이타가 남아 있는지 여부를 판별하는 단계와, 교환될 데이타의 고유번호가 남아 있으면 필드버스 정합부를 통하여 고유번호를 전송하고 데이타 교환감시 타이머의 값을 단위통신 점유시간 값으로 설정하고 교환되는 데이타를 필드버스 정합부를 통하여 수신한 후 제어필드를 분석하는 단계와, 상기 제어필드의 내용이 일시적 교환대상 데이타 혹은 메시지의 등록요구를 포함하고 있는 경우에는 네트워크 할당계획 테이블에 등록요구시 사용된 상기 주기적 교환대상 데이타의 고유번호를 추가로 등록한 후 상기 제어필드의 내용이 데이타 교환의 종료를 의미하는지를 판별하는 단계와, 상기 제어필드의 내용이 데이타 교환의 종료를 의미하지 않는 경우에는 상기 데이타 교환감시 타이머가 종료되었는지를 판별하여 종료된 경우에는 교환될 데이타의 종류가 주기적 교환대상 데이타인지를 판별하고 주기적 교환대상 데이타가 아니면 상기 네트워크 할당계획 테이블의 마지막에 교환중단된 데이타의 고유번호를 재등록하는 단계를 포함한다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 필드버스 네트워크 중재기의 구성을 나타낸 것이다. 도면에서, 10은 마이크로 콘트롤러를 나타낸 것이고, 20은 롬, 30은 램, 40은 필드버스 정합부를 나타낸 것이다. 마이크로 콘트롤러(10)는, 도면에 나타내지 않았지만, 마이크로 프로세서(microprocessor)와, 클럭 발생기(clock generator)와, 적어도 두개의 타이머(timer) 또는 카운터(counter)를 내장하고 있으며, 중재기 외부로 부터 네트워크 중재기에서 사용될 데이타를 입력받거나 중재기 외부에서 요청하는 네트워크의 유지보수와 관련된 데이타를 출력하는데 사용되는 직렬 입출력 포트(serial I/O port)들과 연결된다. 마이크로 콘트롤러(10)는 호스트(host)의 지시에 따라 롬(20)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써 버스중재 서비스 수행을 제어한다.

필드 정합부(40)는 필드버스(50)에서 수신된 정보를 마이크로 콘트롤러(10)가 처리할 수 있는 데이타로 변환시키거나 호스트가 필드기기들에 전송하고자 하는 데이타를 필드버스(50)를 통하여 전송 가능한 정보로 변환시키는 수단으로서 쉬프트 레지스터(shift register), 에러검사 코드 발생기(error check code generator), 에러검사 코드 검출기(error check code detector), 데이타 인코더(data encoder), 데이타 디코더(data decoder), 라인 드라이브(line drive) 등으로 구성된다.

제2a도와 2b도는 네트워크 중재기의 네트워크 사용권한 중재 서비스 수행과정을 나타낸 흐름도이다. 제2도를 참조하여 본 발명의 필드버스 네트워크 중재기의 네트워크 사용권한 중재 서비스 수행과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 네트워크 중재기는 통상적인 방법으로 주변의 모든 하드웨어들을 초기화(initialization)시킨다(S1) ; 이어서, 네트워크 중재기는 네트워크 상에서 교환될 데이타의 종류에 상응하는 통신점유 시간, 데이타의 각 종류별로 단일 데이타를 교환하는데 필요한 단위 통신점유 시간, 네트워크 최대 전송 지연시간, 주기적 교환대상 데이타들의 고유번호 등을 직렬 입출력 포트를 통하여 입력받아서 램(30)내에 네트워크 할당계획 테이블을 작성한다.(S2) ; 네트워크 상에서 교환되는 데이타의 종류는 3가지 즉, 주기적 교환대상 데이타, 일시적 교환대상 데이타, 메시지로 분류된다. 데이타와 메시지는 교환 빈도와 교환되는 데이타량에 의해 구분되는데 교환빈도가 적으면서 데이타량이 많은 것은 메시지로 분류된다.

또한, 램(30)내의 네트워크 할당계획 테이블의 내용중에서 일시적 교환대상 데이타와 메시지와 관련된 부분은 주기적 교환대상 데이타가 교환되는 중에 필드기기들로부터 받은 요구에 의해 네트워크 할당계획 테이블에 등록되도록 한다. 이때, 테이블에 등록되는 것은 필드기기가 교환요구를 위해 사용한 주기적 교환대상 데이타의 고유번호이다. 네트워크의 효율적인 할당을 위하여 메시지의 최대크기는 제한되고 최대크기 보다 더 많은 양의 메시지를 전송하고자 할 때는 필드기기가 메시지를 복수의 작은 메시지들 즉, 단위 메시지들로 분할하여 전송한다. 통신점유 시간은 네트워크 상에서 교환되는 데이타의 종류에 따라 결정된다.

이와같이 하드웨어 초기화 및 네트워크 할당계획 테이블의 작성이 완료되면 네트워크 중재기는 주기적 교환대상 데이타, 일시적 교환대상 데이타, 메시지의 순서로 반복하면서 네트워크 상에서 교환될 데이타의 종류를 결정하고 교환될 데이타의 종류에 상응한 통신점유 시간에 통신시간 관리 타이머를 맞춘다.(S3) ; 교환될 데이타의 종류가 주기적 교환대상 데이타인지 여부를 판별(S4)하여 주기적 교환대상 데이타인 경우(즉, “예”)이면 통신점유 시간 관리 타이머가 종료될 때까지 전송을 지연시킨 후 통신점유 시간 관리 타이머를 주기적 교환대상 데이타의 통신점유 시간으로 맞춘다.(S5) ; 네트워크 상에서 교환될 데이타의 종류가 주기적 교환대상 데이타가 아닌 경우이거나 교환될 데이타가 주기적 교환대상 데이타이기 때문에 통신점유 시간 관리 타이머를 재차 주기적 대상 데이타의 통신점유 시간으로 맞춘 경우에는 통신 점유시간 관리 타이머의 시간값이 단위 통신점유 시간보다 큰지 여부를 판별하여 크지 않은 경우(“아니오”)에는 단계 S3으로 복귀하고, 큰 경우(“예”)에는 다음에 네트워크 상에서 교환될 데이타의 고유번호를 네트워크 할당계획 테이블에서 확인하고 데이타의 고유번호가 남아 있는지 여부를 판별한다.(S7, S8) ; 이때, 교환될 데이타의 고유번호가 남아 있지 않은 경우(즉, “아니오”)에는 단계 S3으로 복귀하고, 교환될 데이타의 고유번호가 남아 있는 경우(즉, “예”)에는 전송될 데이타의 고유번호 앞에 네트워크 점유가 허가된 데이타의 고유번호임을 나타내는 제어필드를 부가한 후 필드버스 정합부(40)를 통하여 필드버스 네트워크에 접속된 모든 필드기기들에게 전송하고 각 필드기기의 데이타 교환감시 타이머를 단위통신 점유시간으로 세트시킨다.(S9) ; 필드버스 네트워크에 접속된 모든 필드기기들 각각은 필드버스 정합부(40)를 통하여 제어필드 데이타 고유번호를 수신한 후 자신이 갖고 있는 데이타 고유번호 테이블의 내용과 비교하여 네트워크 상에서 교환될 데이타가 자신이 전송할 데이타인지, 수신할 데이타인지, 또는 자신과 관련이 없는 데이타인지를 분석하여 자신이 전송해야 할 데이타의 고유번호이면 데이타 전송을 수행하고, 수신하여야 할 데이타의 고유번호이면 데이타의 수신을 위하여 대기하며, 자신과 관련이 없는 경우에는 다음 고유번호를 수신하기 위하여 대기한다.

네트워크 중재기는 네트워크 상에서 교환되는 데이타를 필드버스 정합부(40)를 통하여 수신한 후 제어필드를 분석하여 제어필드의 내용이 일시적 교환대상 데이타나 메시지의 등록요구를 포함하고 있다고 판별(S11)되는 경우에는 네트워크 할당계획 테이블에 등록요구시 사용된 주기적 교환대상 데이타의 고유번호를 등록(S12)한 후 제어필드의 내용이 데이타 교환의 종류를 의미하는지를 판별(S13)하고, 제어필드의 내용이 데이타 교환의 종료를 의미하지 않는 경우에는 데이타 교환감시 타이머가 종료되었는지 여부를 판별한다.(S14) ; 이때, 데이타 교환감시 타이머가 종료되지 않는 경우에는 단계 S10으로 복귀하고, 데이타 교환감시 타이머가 종료된 경우에는 교환될 데이타가 주기적 교환대상 데이타인지 여부를 판별한다.(S15) ; 모든 필드기기가 데이타 교환감시 타이머를 각각 별도로 가지고 있게 함으로써 필드기기의 응답시간이 지연됨으로 인해 발생될 수 있는 네트워크 상에서의 데이타 충돌을 방지한다.

데이타 교환을 감시하기 위하여 데이타 교환감시 타이머를 동작시킨 후 타이머가 종료되면 데이타 교환이 완료되지 아니하였어도 데이타 교환을 종료시킴으로써 각 필드기기의 개별적인 고장으로 인하여 필드버스가 사용불능 상태로 되는 것을 방지하고 주기적으로 교환될 데이타의 교환주기를 적정 범위내에 유지하도록 한다. 데이타 교환을 반복하다가 테이블 상에서 특정종류의 데이타의 고유번호를 모두 전송하거나 해당 종류의 데이타 교환에 할당된 통신점유시간중 남은 시간이 그 종류 데이타의 단위 통신점유시간 보다 적으면 다음에 교환될 데이타 종류를 순서에 따라 결정하고 통신점유시간을 통신 테이블에서 찾아 상기 과정을 반복한다. 단계 S15에서, 정해진 데이타가 주기적 교환대상 데이타인 경우(즉, “예”)이면 데이타 교환주기를 일정하게 하기 위하여 이전의 데이타 종류에 할당된 통신점유 시간중 아직 사용하지 않은 부분이 있는 경우 그 남은 시간만큼 데이타 교환을 지연시킨 후 교환대상 데이타를 결정하고, 정해진 데이타가 주기적 교환대상 데이타가 아닌 경우(즉, “아니오”)이면 초기화시에 주어진 새로운 교환대상 데이타에 부여된 통신점유 시간에 이전의 교환대상 데이타가 사용하고 남은 시간을 합하여 이 값을 통신점유 시간으로 부여한다.