KR100715915B1 - 피엘시 기기와 에이치엠아이 장비간의 공유메모리를 이용한데이터 메모리 동기화 방법 - Google Patents

피엘시 기기와 에이치엠아이 장비간의 공유메모리를 이용한데이터 메모리 동기화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC기기의 데이터 저장 영역의 데이터를 공유 메모리를 통해 HMI장비와 동기화시켜 데이터 처리속도 및 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법은 상기 PLC기기의 종류에 따라 공유메모리를 생성하고, 상기 PLC기기와 상기 HMI장비간의 통신을 연결하는 단계; 상기 HMI장비의 객체가 지정하는 PLC기기의 주소에서 데이터를 읽은 후 공유 메모리에 저장하는 단계; 및 사용자 인터페이스 모듈을 통해 객체 접근 요청이 있을 경우, 공유 메모리의 포인터를 이용하여 데이터를 읽은 주소에 대응하는 해당 데이터를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
PLC기기, HMI장비, 공유메모리, 데이터동기화

Description

피엘시 기기와 에이치엠아이 장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법{Method for synchronizing data-memory using shared memory in PLC and HMI}
도 1은 본 발명에 따른 PLC기기와 HMI장비의 구조를 보인 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 PLC기기의 메모리와 동기화된 HMI장비간 공유메모리를 보인 도면,
도 3은 본 발명에 따른 공유메모리를 이용한 PLC와 HMI장치간의 데이터 메모리 동기화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 통신 연결단계를 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 메모리를 저장 및 표시하는 단계를 설명하기 위한 순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: PLC기기 11: 중앙처리장치
12: 입출력 인터페이스 13: 메모리
14: 통신 프로세서 20: HMI장비
21: 운영시스템 22: 중앙처리장치
23: 메모리 24: 사용자 인터페이스모듈
25: 통신모듈
본 발명은 기기간의 메모리 데이터를 공유하여 처리할 수 있는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 PLC기기의 데이터 메모리를 HMI장비의 메모리에 공유하고, 공유 메모리를 통해 HMI장비와 동기화시켜 사용자 인터페이스 모듈에서 객체의 주소를 이용함으로써 공유 데이터에 대해 해당 주소의 데이터를 표시할 수 있도록 하는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법에 관한 것이다.
통신망의 고도화 및 지능화에 따라 단위시설의 운용관리 개념에서 네트워크 관리, 서비스 관리, 사업 관리 개념으로 발전되는 등 통신망의 운용관리방식 및 개념이 변화되어 가고 있으나, 현재의 통신망은 다수의 공급자들로부터 제공된 서로 상이한 특성을 갖는 다양한 통신설비, 장비 및 시스템으로 구성되어 있기 때문에, 효율적으로 운용 및 보수유지, 관리하는 것이 상당히 어려운 문제중의 하나이다. 이것은 통신망을 관리하는 운용시스템(OS : Operation System) 또는 통신망 구성요소들은 공급사마다 특정한 정보모형과 인터페이스를 사용하는 경향이 있기 때문에 상호운용성(interoperability)을 유지하면서 통신망 전체 차원에서 통합하여 관리하기가 쉽지않기 때문이다. 따라서, 다양하고 이질적인 통신망 구성요소가 공존하고, 또 여러 형태의 운용시스템의 등장으로 운용 시스템들간의 연동기능이 미비하여 전체 운용시스템의 운용 효율성 저하가 예상되는 등 향후 다양화, 비대화, 고도화로 변모해가는 통신망 운용 및 서비스 환경에 능동적으로 대처할 필요가 있다.
일반적으로 PLC(Programable Logic Controller, 프로그램 가능 논리제어, 프로그램 가능 제어장치)기기는 입력, 출력, 기억, 연산 제어부를 갖추어 컴퓨터와 유사한 기능을 수행하는 시퀸스 제어장치이다.
상기 PLC기기는 산업용 제어업무에 사용되는 장치로서 높은 신뢰성과 간편한 제어 소프트웨어, 유지 보수의 간편성, 저렴한 가격 등의 특징을 갖고 있기 때문에 많은 분야에서 이용하고 있으며, 그 적용 분야로는 대, 중, 소규모의 공장자동화나 송유관 가스관의 감시제어, 각종 시퀸스제어 등에 사용되고 있다.
이러한 PLC기기는 HMI(Human Machine Interface)장비와 연동하게 되는데, HMI장비는 표현해야할 객체의 데이터 값을 PLC로부터 얻어오기 위해 해당 명령어와 주소를 프래임화하여 PLC기기로 전송하게 된다. PLC기기는 받은 명령어를 분석하여 데이터를 프래임화하여 다시 HMI장비로 전송한다. HMI장비는 이렇게 돌려받은 응답 데이터를 분석하여 자신의 객체를 표현하게 된다. 만약 표현해야 할 객체가 복수개이면 명령어를 순차적으로 보내고 응답 또한 순차적으로 받게 된다. 객체수가 많아질수록 이 방법은 데이터 수신에 지연이 생기게 되고, 이는 곧 HMI장비의 객체 갱신 속도가 느려지게 되는 단점을 가지게 된다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 특히 PLC기기의 데이터 저장 영역의 데이터를 공유 메모리를 통해 HMI장비와 동기화시켜 데이터 처리속도 및 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법은 상기 PLC기기의 종류에 따라 공유메모리를 생성하고, 상기 PLC기기와 상기 HMI장비간의 통신을 연결하는 단계; 상기 HMI장비의 객체가 지정하는 PLC기기의 주소에서 데이터를 읽은 후 공유 메모리에 저장하는 단계; 및 사용자 인터페이스 모듈을 통해 객체 접근 요청이 있을 경우, 공유 메모리의 포인터를 이용하여 데이터를 읽은 주소에 대응하는 해당 데이터를 표시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 통신 연결단계는, 각 회사 제품별로 PLC기기의 종류를 확인하여 그에 맞는 메모리 맵의 공용체를 HMI장비에 만들고 공유 메모리를 등록하는 단계 및 상기 HMI장비의 통신모듈에서 PLC기기와 HMI장비간의 연결 방식을 확인한 후, 각 연결 방식에 따라 연결을 시도하고, 통신 연결이 될 경우 PLC의 주소에서 데이터를 읽어 오는 단계;로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 공유 메모리에 데이터를 저장하는 단계는, 상기 HMI장비의 객체에서 PLC기기에 데이터가 존재하는 주소를 확인하고 그 데이터를 받아오는 읽기 명령어를 생성하여 전송하는 단계; 상기 PLC기기에서 상기 명령어에 해당하는 데이터를 HMI장비로 전송하고, HMI장비에서 상기 PLC기기에서 전송된 데 이터를 분석하는 단계; 및 상기 단계에서 수신된 데이터에 대해 PLC기기의 주소 체계를 공유메모리의 주소 체계로 변환하는 공유메모리의 포인터를 이용하여 공유 메모리에 저장하는 과정을 반복하는 단계;로 구성하는 것이 바람직하다.
이러한 방법에 따르면, 본 발명은 PLC기기의 데이터 메모리를 HMI장비에서의 메모리와 일치시키고, HMI장비에서 데이터 요구 시 PLC기기의 데이터 메모리 전체를 한번에 전송 가능한 최대크기로 나누어 전송받아 처리하도록 한다. 또한, 실제 사용자에게 보여지는 인터페이스 모듈은 통신과 관계없이 계속해서 메모리에 접근하여 해당 번지의 데이터를 읽어 표현해 주게 된다. 이렇게 함으로써 본 발명은 데이터 전송횟수를 최소화하고 또한 데이터 전송간 지연시간을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 PLC기기와 HMI장비의 구조를 보인 블록도이다. 도면을 참조하면, 도면 중 부호 10은 PLC기기이고, 부호 20은 HMI장비를 표시한 것이다.
상기 PLC기기(10)는 제어 및 연산을 수행하는 중앙처리장치(11)와, 외부의 입출력장치로 부터의 입력 또는 상기 중앙처리장치(11)로 부터의 출력을 인터페이스하는 입출력 인터페이스(12)와, 사용자의 프로그램을 입력시키기 위한 프로그램 및 상기 중앙처리장치(11)로 부터의 제어신호에 따라 입출력 데이터를 저장하였다 가 출력하는 메모리(13)들로 구성하여, 중앙처리장치(11)에서 프로그램 입력장치를 통해 입력되는 사용자 프로그램을 메모리(13)의 저장영역에 저장시킨 후 입출력 인터페이스(12)를 통해 입력되는 데이터를 메모리(13)에 저장하면서 이에 대한 연산을 수행한 후 이를 컨트롤하기 위한 제어신호를 입출력 인터페이스(12)를 통해 출력하게 된다. 그리고 상기의 중앙처리장치(11)는 상위기기와 통신을 수행하기 위한 통신프로세서(14)를 구비하고 있다.
또한, 상기 PLC기기(10)와 통신을 하여 PLC 메모리에 저장된 객체를 표시하는 HMI(Human Machine Interface:20)장치는 통신망을 관리하는 운영시스템(21), 시스템을 제어하는 중앙처리장치(22), 데이터를 저장하는 메모리(23), 각종 객체를 출력하는 사용자 인터페이스모듈(24) 및 상기 PLC기기(10)와 통신하는 통신모듈(25)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명은 공유메모리를 이용한 PLC와 HMI장치간의 데이터 메모리를 동기화시키는데 있어서, PLC기기(10)에 저장된 데이터 메모리를 HMI장비(20)로 다운받아 HMI장비(20)의 사용자 인터페이스 모듈(24)에서 객체의 주소를 이용하여 공유 데이터에 대해 해당 주소의 데이터를 표시할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 PLC기기의 메모리와 동기화된 HMI장비간 공유메모리를 보인 도면이다.
도면을 참조하면, PLC기기(10)의 메모리(13)는 사용에 필요한 명령어가 저장된 사용자 메모리(13a), 프로그래밍된 코드를 저장하는 시스템 메모리(13b) 및 작업 중 생성되는 데이터를 저장하는 데이터 메모리(13c)로 그 영역이 구분되며, 상 기 데이터 메모리(13c)는 읽기 데이터(15), 쓰기 데이터(16) 및 메모리 데이터(17)로 이루어진다.
또한, 상기 PLC기기(10)의 데이터 영역 중 데이터 메모리(13c)에는 읽기 데이터(15), 쓰기 데이터(16) 및 메모리 데이터(17)가 저장되고 구분되고, 본 발명은 이러한 데이터들을 HMI장비(20)에서 통신모듈(25)을 통해 PLC기기(10)로부터 전송 받아 메모리(23)에 저장한 후 사용자 인터페이스 모듈(24)에서 데이터의 객체 주소를 이용하여 표시할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 공유메모리를 이용한 PLC와 HMI장치간의 데이터 메모리 동기화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 PLC기기(10)에 따라 공유메모리를 생성하고, PLC기기(10)와 HMI장비(20)간의 통신을 연결하는 단계(S31); HMI장비(20)의 객체가 지정하는 PLC기기(10)의 주소에서 데이터를 읽은 후 공유 메모리에 저장하는 단계(S32); 사용자 인터페이스 모듈(24)에서는 사용된 객체의 주소를 사용하여 공유 메모리에서 해당 주소의 데이터를 가져와 표시하는 단계(S33);로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 공유메모리를 이용한 PLC와 HMI장치간의 데이터 메모리 동기화 방법을 각 단계별로 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 통신 연결단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도면을 참조하면, 일반적으로 PLC기기(10)는 각각의 회사별로 또는 제품별로 그 사양이 모두 틀리기 때문에 공용체를 만들어 공유 메모리에 등록할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 각 회사 제품별로 PLC기기의 종류를 확인하여 그에 맞는 메모리 맵의 공용체를 HMI장비(20)에 만들고 공유 메모리를 등록한다. 일예로, L사 G제품의 경우 메모리의 구조는 Read Data(128Byte), Write Data(128Byte), Memory Data(8KByte)로 구성이 되므로 이 구조에 맞추어 표 1과 같이 HMI장비(20)에 공용체를 정의하고 공유 메모리에 등록을 한다. 공용체를 정의할 때에는 메모리의 접근이 용이하도록 여러 가지 데이터형을 이용하여 작성을 한다. 공유메모리 등록 후 공유메모리의 포인터를 사용자 인터페이스 모듈(24)이 가지고 있게 함으로서 공유메모리에서 데이터를 읽어올 수 있게 한다(S41).
Read Data (128Byte) //공용체의 선천 typedef union{ char iodB[8ss8]; //Byte USHORT iddW[4224]; //Word long iodD[2112]; //Double Word }PlcMemMap;
Write Data (128Byte)
Memory Data (8KByte //공유메모리를 생성 m_hMapping = CreateFileMapping( (HANDLE)INVALID_ HANDLE_VALUE, NULL, PAGE_READWIRTE, 0, sizeof(PlcData), _T("PLCMemMap")); //공유메모리의 포인터를 얻어옴 m_pViewOf = MapViewOfFile(m_hMapping, FILE_MAP_REAL ｜FILE_MAP_WRITE, 0, 0, 0); m_PlcData = (PlcMemMap*)m_pViewOf;
상기 단계 S41 이후, HMI장비(20)에서는 통신모듈(25)에서 HMI장비(20)와 PLC(10)기기간의 연결 방식 예를 들면, RS232C, 모뎀, 이더넷 등의 통신 연결 방식을 확인한 후, 각 연결 방식에 따라 연결을 시도하고, 통신 연결이 될 경우 PLC의 주소에서 데이터를 읽어 온다(S42-S43).
도 5는 본 발명에 따른 PLC데이터를 공유메모리에 저장하는 단계를 설명하기 위한 순서도이다. 도면을 참조하면, 본 발명은 PLC기기(10)와 HMI장비(20)사이에 통신이 연결되면, HMI장비(20)의 객체가 지정하는 PLC기기(10)의 주소에서 데이터를 읽은 후 공유 메모리에 저장한다.
즉, 본 발명은 HMI장비(20)의 객체에서 PLC기기(10)에 데이터가 존재하는 주소를 확인하여 그곳의 데이터를 받아오는 읽기 명령어를 생성한 후, 그 읽기 명령어를 전송한다(S51).
예를 들면, PLC 데이터 위치의 주소 "IW0.0.0", 데이터를 받아오는 명령어 "0500RSB06%IW0000204"를 만든다. 명령어를 만들 때에는 모든 객체의 데이터를 가장 적은 횟수로 받아올 수 있는 방법을 이용하여 객체의 데이터 갱신 속도를 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
단계 S51에서와 같이, 본 발명은 HMI장비(20)에서 PLC기기(10)로 데이터 수신에 대한 명령어를 전송하면, 상기 PLC기기(10)에서 상기 명령어에 해당하는 데이터를 HMI장비(20)로 전송하게 되고, HMI장비(20)에서는 상기 PLC기기(10)에서 전송된 데이터를 분석한다(S52-S53).
상기 단계 S53을 통해 PLC기기(10)의 데이터가 HMI장비(20)로 수신되면, 본 발명은 PLC기기(10)의 주소 체계를 공유메모리의 주소 체계로 변환(예, PLC 데이터 위치의 주소 "IW0.0.0", 공유메모리 데이터 위치 "iodW[0]")한 후 공유메모리의 포인터를 이용하여 공유 메모리에 저장한다(S54).
상기 단계 S54가 완료되면, 본 발명은 PLC기기(10)로부터 수신 받을 다른 객체가 존재할 경우에는 상기한 과정을 반복하고, 다른 객체가 존재하지 않을 경우에는 PLC기기(10)로 부터의 데이터 수신을 완료한다(S55).
상기 단계 S55가 완료되면, PLC기기(10)로부터의 모든 데이터가 HMI장비(20)의 공유메모리에 저장되고, 이러한 상태에서 사용자에 의해 객체 접근 요청이 있을 경우, 상기 HMI장비(20)는 공유 메모리의 포인터를 이용하여 데이터를 읽은 주소(예를 들면, m_PlcData-> iodW[0])에 대응하는 해당 데이터를 표시해 준다(S56).
이와 같은 방법에 의해 개시되는 본 발명은 HMI장비의 인터페이스 부분이 통신과 별개로 동작되고, 사용되는 마이크로프로세서에 의해 속도가 결정되므로 데이터 갱신이 보다 신속히 이루어 질 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공유메모리를 통한 메모리 동기화 방법은 PLC기기의 데이터 메모리를 HMI장비에서 공유메모리와 일치시키고, HMI 장비에서 데이터 요구 시 PLC의 데이터 메모리 전체를 한번에 전송 가능한 최대크기로 나누어 전송받아 처리하므로서 데이터 전송횟수를 최소화하고 또한 데이터 전송간 지연시간을 최소화할 수 있다.

Claims (3)

  1. PLC기기의 종류에 따라 공유메모리를 생성하고, PLC기기와 HMI장비 간의 통신을 연결하는 단계;
    상기 HMI장비의 객체가 지정하는 PLC기기의 주소에서 데이터를 읽은 후 공유 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 HMI장비의 사용자 인터페이스 모듈을 통해 객체 접근 요청이 있을 경우, 공유 메모리의 포인터를 이용하여 데이터를 읽은 주소에 대응하는 해당 데이터를 표시하는 단계를 포함하여 이루어지는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 통신 연결단계는,
    각 회사 제품별로 PLC기기의 종류를 확인하여 그에 맞는 메모리 맵의 공용체를 HMI장비에 만들고 공유 메모리를 등록하는 단계 및
    상기 HMI장비의 통신모듈에서 PLC기기와 HMI장비간의 연결 방식을 확인한 후, 각 연결 방식에 따라 연결을 시도하고, 통신 연결이 될 경우 PLC의 주소에서 데이터를 읽어 오는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 공유 메모리에 데이터를 저장하는 단계는,
    상기 HMI장비의 객체에서 PLC기기에 데이터가 존재하는 주소를 확인하고 그 데이터를 받아오는 읽기 명령어를 생성하여 전송하는 단계;
    상기 PLC기기에서 상기 명령어에 해당하는 데이터를 HMI장비로 전송하고, HMI장비에서 상기 PLC기기에서 전송된 데이터를 분석하는 단계; 및
    상기 PLC기기로부터 수신된 데이터에 대해 PLC기기의 주소 체계를 공유메모리의 주소 체계로 변환하는 공유메모리의 포인터를 이용하여 공유 메모리에 저장하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PLC기기와 HMI장비간의 공유메모리를 이용한 데이터 메모리 동기화 방법.
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