KR102418159B1 - Gateway apparatus for heterogeneous communication protocol data communication and setting method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 메인PCB, 통신프로토콜에 대응되는 포트부와, 상기 포트부와 통신프로토콜을 지원하는 송수신부(transceiver)와, 하드웨어 사양에 따른 통신프로토콜과 모드버스(modbus) TCP 간의 양방향 프로토콜 변환을 위한 변환부를 포함하여 구성되는 서브PCB 및 슬롯 결합 방식으로 메인PCB에 서브PCB가 착탈 가능하게 결합되게 하는 결합부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치를 제공할 수 있다. 상기한 바에 따르면 소요 비용과 시간을 절감할 수 있어 경제적이며, modbus map 생성을 보다 용이하고 신속하게 할 수 있기 때문에, 다양한 통신 프로토콜을 modbus TCP 방식으로 쉽고 편하게 변환할 수 있다.The present invention provides a bidirectional protocol conversion between a main PCB, a port unit corresponding to a communication protocol, a transceiver supporting the port unit and the communication protocol, and a communication protocol according to hardware specifications and Modbus TCP It is possible to provide a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication, characterized in that it comprises a sub-PCB configured including a conversion unit for the sub-PCB and a coupling unit that enables the sub-PCB to be removably coupled to the main PCB in a slot coupling method. According to the above, it is economical because the cost and time required can be reduced, and since the creation of the modbus map can be made more easily and quickly, various communication protocols can be easily and conveniently converted to the modbus TCP method.

Description

이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법 {Gateway apparatus for heterogeneous communication protocol data communication and setting method of the same}Gateway device for heterogeneous communication protocol data communication and setting method thereof {Gateway apparatus for heterogeneous communication protocol data communication and setting method of the same}

본 발명은 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Modbus TCP와 타 프로토콜간의 변환을 사용자가 용이하게 할 수 있는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법 에 관한 것이다. The present invention relates to a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication and a method for setting the same, and more particularly, to a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication that enables a user to easily convert between Modbus TCP and other protocols, and its It is about the setting method.

일반적으로 Modbus는 다양한 현대의 네트워크에서 간단하고 안정적이며 효율적인 통신을 구현하기 위해 일반적으로 사용되는 프로토콜이다. In general, Modbus is a commonly used protocol to implement simple, reliable and efficient communication in various modern networks.

한편, 센서나 장치들의 경우 다양한 방식의 통신 방식이 존재하고 있다. 이에, 이들 센서나 장치들이 modbus 통신으로 변경하기 위해서는 통신 기기 간 적합한 하드웨어/소프트웨어 통신 프로토콜 변환 장치를 구비해야 한다. On the other hand, in the case of sensors or devices, various communication methods exist. Therefore, in order for these sensors or devices to change to modbus communication, a suitable hardware/software communication protocol conversion device between communication devices must be provided.

이에 대한 기술의 예로 대한민국 등록특허공보 제10-1191547호는, CAN통신 네트워크 디바이스와 Modbus통신 네트워크 디바이스간의 중계를 위한 프레임 변환 게이트웨이 장치로서, CAN 입력데이터 프레임을 수신하는 CAN 입력부, Modbus 입력데이터 프레임을 수신하는 Modbus 입력부, 상기 수신된 CAN 입력데이터 프레임을 Modbus 출력데이터 프레임으로 변환하고, 상기 수신된 Modbus 입력데이터 프레임을 CAN 출력데이터 프레임으로 변환하는 변환부 및 상기 변환된 CAN 출력데이터 프레임 또는 상기 변환된 Mobus 출력데이터 프레임을 출력하는 출력부를 포함하는 캔과 모드버스 상호간 통신을 지원하는 게이트웨이 장치의 통신 방법 및 이를 이용한 게이트웨이 장치가 개시된 바 있다. As an example of this technology, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1191547 discloses, as a frame conversion gateway device for relaying between a CAN communication network device and a Modbus communication network device, a CAN input unit for receiving a CAN input data frame, and a Modbus input data frame A receiving Modbus input unit, converting the received CAN input data frame into a Modbus output data frame, and converting the received Modbus input data frame into a CAN output data frame, and the converted CAN output data frame or the converted A communication method of a gateway device supporting communication between a CAN and Modbus including an output unit for outputting a Mobus output data frame and a gateway device using the same have been disclosed.

그런데, 종래에는 이러한 통신 변환 장치를 개발하고 제작함에 있어서 비용이 과대하게 발생하는 문제점이 있었으며, 또한 modbus map 생성에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. However, in the prior art, there was a problem in that the cost was excessively generated in developing and manufacturing such a communication conversion device, and also there was a problem in that it takes a lot of time to generate a modbus map.

대한민국 등록특허공보 제10-1191547호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1191547

본 발명은, 비용이 과다하게 발생되지 않기 때문에 경제적이며, modbus map 생성을 보다 용이하고 신속하게 할 수 있기 때문에, 다양한 통신 프로토콜을 modbus TCP 방식으로 쉽고 편하게 변환을 할 수 있는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법 을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is economical because the cost is not excessively generated, and since modbus map generation can be made more easily and quickly, heterogeneous communication protocol data communication that can easily and conveniently convert various communication protocols to the modbus TCP method. An object of the present invention is to provide a gateway device for and a method for setting the same.

본 발명은, 전원부와, MCU부와, 이더넷 포트부(ethernet port)를 포함하여 구성되는 메인PCB; 통신프로토콜에 대응되는 포트부와, 상기 포트부와 통신프로토콜을 지원하는 송수신부(transceiver)와, 하드웨어 사양에 따른 통신프로토콜과 모드버스(modbus) TCP 간의 양방향 프로토콜 변환을 위한 변환부를 포함하여 구성되는 서브PCB; 및 슬롯 결합 방식으로 상기 메인PCB에 상기 서브PCB가 착탈 가능하게 결합되게 하는 결합부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치를 제공할 수 있다.The present invention, a main PCB comprising a power supply unit, an MCU unit, and an Ethernet port unit (ethernet port); A port unit corresponding to a communication protocol, a transceiver supporting the port unit and the communication protocol, and a conversion unit for bidirectional protocol conversion between a communication protocol according to hardware specifications and Modbus TCP. sub PCB; And it is possible to provide a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication comprising a; and a coupling unit for detachably coupling the sub PCB to the main PCB in a slot coupling method.

여기서, 상기 MCU부는, 웹브라우저를 통해 사용자 단말기에서 상기 통신프로토콜과 모드버스 TCP간의 변환 설정을 할 수 있도록 UI를 제공할 수 있으며, 상기 UI는, 상기 사용자 단말기에서 설정화면을 통하여 상기 이더넷 포트부에 설정된 IP주소(address)로 접속하여 변환 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. Here, the MCU unit may provide a UI for setting conversion between the communication protocol and Modbus TCP in the user terminal through a web browser, wherein the UI is the Ethernet port unit through a setting screen in the user terminal It can be configured so that conversion can be set by accessing the IP address set in .

나아가, 상기 UI는, 상기 사용자 단말기에서 상기 결합부를 통하여 결합되는 서브PCB 별 모드버스 맵(modbus map)과 통신 프로토콜 해석 방식과, 데이터 송수신 관계를 설정하여 데이터 흐름을 제어할 수 있도록 구성되고, 상기 MCU부는, 통신 맵의 파일을 업로드하여 상기 각 프로토콜간의 맵을 매칭하여 변환할 수 있도록 구성될 수 있다. Furthermore, the UI is configured to control the data flow by setting a modbus map for each sub-PCB coupled through the coupling unit in the user terminal, a communication protocol interpretation method, and a data transmission/reception relationship, The MCU unit may be configured to upload a file of a communication map to match and convert the maps between the respective protocols.

또한, 상기 MCU부는, 상기 사용자 단말기에 의하여 설정된 데이터 송수신 관계-데이터 흐름 정보가 기록되고, 상기 서브PCB는, 상기 모드버스 맵과 프로토콜 해석 정보가 기록되도록 구성될 수 있다.In addition, the MCU unit may be configured to record data transmission/reception relationship-data flow information set by the user terminal, and the sub-PCB may be configured to record the Modbus map and protocol analysis information.

또한, 상기 MCU부는, 데이터 흐름 제어를 하기 위한 슬롯데이터 흐름제어모듈과, 데이터 모니터링을 하기 위한 슬롯데이터 취합모듈을 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the MCU unit may be configured to include a slot data flow control module for data flow control and a slot data collection module for data monitoring.

본 발명에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법은, 현재 사용하고 있는 복잡하고 비싼 통신 게이트웨이를 간단하게 개발하고 설정할 수 있기 때문에, 소요 비용과 시간을 절감할 수 있어 경제적이며, modbus map 생성을 보다 용이하고 신속하게 할 수 있기 때문에, 다양한 통신 프로토콜을 modbus TCP 방식으로 쉽고 편하게 변환할 수 있다.The gateway device and method for setting the same for heterogeneous communication protocol data communication according to the present invention are economical in that cost and time can be reduced because the complex and expensive communication gateway currently used can be simply developed and set. Since modbus map generation can be made more easily and quickly, various communication protocols can be easily and conveniently converted to the modbus TCP method.

본 발명에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법은, 한대의 모드버스 게이트웨이(Modbus gateway)에서 슬롯 형식의 PCB를 교환하여 다양한 프로토콜 방식을 변환 할 수 있으며, 변환 설정에 있어 게이트웨이가 설정 UI를 제공하고, 설정을 변경할 수 있도록 하여 사용자가 쉽게 사용이 가능한 효과를 제공할 수 있다.A gateway device for heterogeneous communication protocol data communication and a method for setting the same according to the present invention can convert a variety of protocol methods by exchanging a slot-type PCB in one Modbus gateway, provides a setting UI and allows the user to change the setting, thereby providing an effect that the user can use easily.

또한, 본 발명에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치 및 이의 설정방법은, 사용자가 편하게 원하는 통신 프로토콜을 modbus TCP 로 변경하거나 modbus TCP를 원하는 통신 프로토콜로 변경하여 사용할 수 있으며, 설정을 사용자가 편리하게 설정하고 파일을 통해 세부적으로 설정할 수 있어 사용자가 원하는 통신 map으로 정확하게 변경할 수 있다. In addition, the gateway device for heterogeneous communication protocol data communication and the setting method thereof according to the present invention can be used by changing a user's desired communication protocol to modbus TCP or modbus TCP to a desired communication protocol, and setting the setting by the user. It can be conveniently set and detailed through a file, so that the user can accurately change the communication map to the desired one.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치의 시스템 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치의 메인PCB 및 서브PCB의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 설정을 위해 이더넷 포트에 접속하여 모드버스 변경을 할 시 맵 설정 화면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 소프트웨어 구성도를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 데이터 흐름도를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 데이터 모델 변환 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 디바이스 설정 파일의 생성 개념을 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치에서 구성파일의 작성예를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram illustrating a system configuration of a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing the configuration of a main PCB and a sub-PCB of a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a map setting screen when changing Modbus by accessing an Ethernet port for setting in a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a software configuration in a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a data flow diagram in a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a data model conversion flow in a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a concept of generating a device configuration file in a gateway apparatus for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams illustrating an example of creating a configuration file in a gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈", "수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Hereinafter, the terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term. In the entire specification, when a part "includes" a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as "...unit", "module", and "means" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is implemented in hardware or software, or is a combination of hardware and software. can be implemented. In addition, in the following description, terms such as 1st, 2nd, etc. are terms used to describe various components, and their meanings are not limited, and are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. do.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였으며, 본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification, and the same reference numbers used throughout the present specification refer to the same components. indicates. And, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치(이하 '본 발명'이라 한다)는, 전원부와, MCU부와, 이더넷 포트부(ethernet port)를 포함하여 구성되는 메인PCB와, 통신프로토콜에 대응되는 포트부와, 상기 포트부와 통신프로토콜을 지원하는 송수신부(transceiver)와, 하드웨어 사양에 따른 통신프로토콜과 모드버스(modbus) TCP 간의 양방향 프로토콜 변환을 위한 변환부를 포함하여 구성되는 서브PCB와, 슬롯 결합 방식으로 상기 메인PCB에 상기 서브PCB가 착탈 가능하게 결합되게 하는 결합부;를 포함하여 구성될 수 있다.First, the gateway device for heterogeneous communication protocol data communication according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'the present invention') is a main PCB configured to include a power supply unit, an MCU unit, and an ethernet port. And, a port unit corresponding to the communication protocol, a transceiver supporting the port unit and the communication protocol, and a conversion unit for bidirectional protocol conversion between the communication protocol according to the hardware specification and the Modbus TCP It may be configured to include a sub-PCB configured, and a coupling unit that allows the sub-PCB to be detachably coupled to the main PCB in a slot coupling manner.

여기서, 상기 MCU부는, 웹브라우저를 통해 사용자 단말기에서 상기 통신프로토콜과 모드버스 TCP간의 변환 설정을 할 수 있도록 UI를 제공할 수 있으며, 상기 UI는, 상기 사용자 단말기에서 설정화면을 통하여 상기 이더넷 포트부에 설정된 IP주소(address)로 접속하여 변환 설정할 수 있도록 구성될 수 있다. Here, the MCU unit may provide a UI for setting conversion between the communication protocol and Modbus TCP in the user terminal through a web browser, wherein the UI is the Ethernet port unit through a setting screen in the user terminal It can be configured so that conversion can be set by accessing the IP address set in .

나아가, 상기 UI는, 상기 사용자 단말기에서 상기 결합부를 통하여 결합되는 서브PCB 별 모드버스 맵(modbus map)과 통신 프로토콜 해석 방식과, 데이터 송수신 관계를 설정하여 데이터 흐름을 제어할 수 있도록 구성되고, 상기 MCU부는, 통신 맵의 파일을 업로드하여 상기 각 프로토콜간의 맵을 매칭하여 변환할 수 있도록 구성될 수 있다. Furthermore, the UI is configured to control the data flow by setting a modbus map for each sub-PCB coupled through the coupling unit in the user terminal, a communication protocol interpretation method, and a data transmission/reception relationship, The MCU unit may be configured to upload a file of a communication map to match and convert the maps between the respective protocols.

또한, 상기 MCU부는, 상기 사용자 단말기에 의하여 설정된 데이터 송수신 관계-데이터 흐름 정보가 기록되고, 상기 서브PCB는, 상기 모드버스 맵과 프로토콜 해석 정보가 기록되도록 구성될 수 있다.In addition, the MCU unit may be configured to record data transmission/reception relationship-data flow information set by the user terminal, and the sub-PCB may be configured to record the Modbus map and protocol analysis information.

또한, 상기 MCU부는, 데이터 흐름 제어를 하기 위한 슬롯데이터 흐름제어모듈과, 데이터 모니터링을 하기 위한 슬롯데이터 취합모듈을 포함하여 구성될 수 있다. In addition, the MCU unit may be configured to include a slot data flow control module for data flow control and a slot data collection module for data monitoring.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 시스템 구성을 나타내는 블록 다이아그램(block diagram)으로서, 메인PCB(Main board)에서는 전원부, MCU부, 이더넷 포트부(Ethernet port)를 포함하여 구성되어 있다. 1 is a block diagram showing the system configuration of the present invention, and a main PCB (Main board) is configured to include a power supply unit, an MCU unit, and an Ethernet port unit (Ethernet port).

그리고 서브PCB(Sub board)는, 각 부에서 각 프로토콜에 적합한 D-sub port나 입력포트를 포함하여 구성되어 있으며, 각 프로토콜에 맞는 트랜시버(transceiver)를 포함하여 구성하고 있다. And the sub-PCB (Sub board) is configured by including a D-sub port or an input port suitable for each protocol in each part, and includes a transceiver suitable for each protocol.

도 2는 본 발명의 메인PCB 및 서브PCB의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명은 이더넷 포트(Ethernet port)와 MCU가 장착되어 있는 메인PCB(main board)와, 다양한 포트(RS232, CAN, RS485, LoRa, WiFi)와 통신프로토콜을 지원하는 트랜시버(tranceiver)를 장착한 서브PCB(sub board)를 결합하여 다양한 통신 프로토콜을 modbus TCP 로 변환할 수 있다. 2 is a diagram showing the configuration of the main PCB and the sub-PCB of the present invention. Referring to FIG. 2, the present invention provides a main PCB (main board) equipped with an Ethernet port and MCU, and a transceiver supporting various ports (RS232, CAN, RS485, LoRa, WiFi) and communication protocols ( Various communication protocols can be converted to modbus TCP by combining a sub board (sub board) equipped with a tranceiver.

도 3은 본 발명의 설정을 위해 이더넷 포트에 접속하여 모드버스 변경을 할 시 맵 설정 화면을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 변환 설정은, 메인PCB가 UI를 제공하여 변환 설정할 수 있도록 하고, 사용자의 PC에서 웹 브라우저(webserver)의 설정화면을 통해 메인PCB의 이더넷 포트에 설정된 IP address로 접속하여 수행될 수 있다. 3 is a diagram illustrating a map setting screen when changing a Modbus by connecting to an Ethernet port for setting of the present invention. Referring to the drawing, the conversion setting is performed by connecting the main PCB to an IP address set in the Ethernet port of the main PCB through the setting screen of a web browser (webserver) in the user's PC, so that the main PCB provides a UI to set the conversion. can

여기서, 사용자 단말기(PC등)는 사용자에 의하여 설정 화면에서 슬롯 별 Modbus map과 통신 프로토콜 해석 방식을 지정할 수 있으며, 모듈 간 지정하여 데이터 송수신 관계를 설정함으로써 데이터 흐름을 제어할 수 있으며, 통신 map의 file (csv파일, xml파일 등)을 업로드하여 각 프로토콜간의 map을 매칭하여 변환할 수 있다.Here, the user terminal (PC, etc.) can specify the Modbus map for each slot and the communication protocol interpretation method on the setting screen by the user, and can control the data flow by setting the data transmission/reception relationship by designating between modules, and By uploading a file (csv file, xml file, etc.), it can be converted by matching the map between each protocol.

도 4는 본 발명의 소프트웨어 구성을 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 서브PCB에는 하드웨어 사양에 따른 프로토콜과, Modbus TCP 간의 양방향 프로토콜 변환기를 포함하여 구성될 수 있다.4 is a diagram showing the software configuration of the present invention. Referring to the drawings, the subPCB may be configured to include a protocol according to the hardware specification and a bidirectional protocol converter between Modbus TCP.

메인PCB의 WebServer는 게이트웨이 설정용 UI를 제공하며, 사용자가 설정한 데이터 송수신 관계- 데이터 흐름 정보는 메인PCB(Main)에 기록되고, Modbus Map과 프로토콜 해석 정보는 해당 서브PCB(Sub)에 기록된다. 그리고 이러한 데이터 관계 정보를 기반으로 슬롯 데이터 취합부와 슬롯 데이터 흐름 제어기를 실행한다.WebServer of main PCB provides UI for gateway setting, data transmission/reception relationship set by user - data flow information is recorded in main PCB (Main), and Modbus map and protocol interpretation information are recorded in corresponding sub PCB (Sub) . And based on this data relationship information, the slot data aggregator and the slot data flow controller are executed.

슬롯데이터 흐름 제어기는 데이터 흐름 제어와 동시에 메인PCB에서 실시간 데이터 모니터링을 할 수 있으며, 이를 위해 슬롯 데이터 취합부에 데이터를 기록할 수 있다.The slot data flow controller can perform real-time data monitoring on the main PCB at the same time as the data flow control, and for this purpose, data can be recorded in the slot data collection unit.

이하에서는, 본 발명 MCU의 소프트웨어적인 구성, 특히 본 발명의 통신 구조, 맵 설정과정, 통신 디바이스들의 연결 구성 및 이들 디바이스와의 통신을 위한 설정 메커니즘에 대하여 살펴보기로 한다. 이에 앞서, 후술되는 통합 HMI(All in One - HMI)는 본 발명의 MCU의 소프트웨어 구성으로, 이하에서는 이러한 통합 HMI를 실시예로 하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, the software configuration of the MCU of the present invention, in particular, the communication structure of the present invention, the map setting process, the connection configuration of communication devices, and the setting mechanism for communication with these devices will be looked at. Prior to this, an integrated HMI (All in One - HMI) to be described later is a software configuration of the MCU of the present invention. Hereinafter, the integrated HMI will be described as an embodiment.

먼저, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신 데이터 흐름도를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 통신 데이터는 BPM 및 IMB을 거치면서 하나의 데이터 묶음으로 취합된다. First, FIG. 5 is a diagram illustrating a communication data flow diagram according to an embodiment of the present invention. Referring to the drawings, communication data is collected into one data bundle through BPM and IMB.

세부적으로, 1차로 BPM에서 ESS PCS 및 BMS의 통신 데이터를 취합하여, Modbus Server로 데이터를 서비스하며, 2차로 IMB의 Python 프로그램에서 나머지 통신들을 취합하여, 다시 Modbus Server로 서비스하게 된다. In detail, firstly, communication data of ESS PCS and BMS is collected from BPM, and the data is serviced to Modbus Server, and secondly, the remaining communications are collected from IMB's Python program and serviced again as Modbus Server.

그리고 최종적으로 HMI에서 Python의 Modbus Server로부터 데이터를 가져와 UI 구성에 사용하게 된다. 이때, HMI 프로그램은 Cloud Service(EMS)와의 연동을 위해 통신 데이터를 트리 형태로 재구성하여 http 서비스를 수행할 수 있다.And finally, the HMI gets data from Modbus Server of Python and uses it for UI configuration. At this time, the HMI program can perform http service by reconfiguring communication data in a tree form for interworking with Cloud Service (EMS).

이하에서는, 본 발명의 통신 설정에 있어서, 상세 디바이스의 구성에 대하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, in the communication setting of the present invention, a detailed device configuration will be described.

먼저, 상기에서는 디바이스 유형에 따라 통신 구성 방식을 전술하고 있으나, 실제로는 동일한 유형의 디바이스가 다른 통신 프로토콜로 구성될 수 있다. 여기서, 프로토콜은 데이터 송수신에 대한 스펙뿐만 아니라 데이터 모델의 변경을 포함한다. 따라서 도 5의 데이터 흐름도에서 표현된 통신 프로그램은 각 디바이스의 통신 유형에 따라 유연하게 대응할 수 있어야 한다.First, although the communication configuration method according to the device type has been described above, in reality, a device of the same type may be configured with a different communication protocol. Here, the protocol includes the specification of data transmission and reception as well as the change of the data model. Therefore, the communication program expressed in the data flow diagram of FIG. 5 should be able to respond flexibly according to the communication type of each device.

표 1은 이러한 다른 프로토콜을 갖는 동일한 유형의 디바이스의 예를 나타낸 것으로서, 데이터 흐름도에서 각 프로그램은 표 2와 같이 대응될 수 있다.Table 1 shows examples of devices of the same type having these different protocols, and in the data flow diagram, each program may correspond as shown in Table 2.

Figure 112020127534851-pat00001
Figure 112020127534851-pat00001

Figure 112020127534851-pat00002
Figure 112020127534851-pat00002

이를 살펴보았을 때, 원칙적으로 각 프로그램은 통합(All In One) 구성에 따라 다르게 동작되어야 한다. 하지만 각 구성에 맞추어 프로그램을 별도로 작성하는 것은 프로그램 관리의 문제가 발생할 수 있으므로, 가능한 설정 파일을 통해 동적으로 프로그램의 수행 동작이 변경될 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. Looking at this, in principle, each program should operate differently depending on the All In One configuration. However, since a program management problem may arise if a program is separately written according to each configuration, it is desirable to design the program so that the execution operation of the program can be dynamically changed through a possible setting file.

한편, 데이터 흐름도에서 표 2의 각 프로그램에 대한 통신 프로토콜의 변경은 다음과 같이 대응할 수 있다. On the other hand, in the data flow chart, the change of the communication protocol for each program in Table 2 can be corresponded as follows.

uPMS의 경우 uPMS는 BPM에서 수행되며, ESS PCS와 BMS에 대한 통신을 담당한다. 기본적으로 uPMS는 물리적인 통신 스펙의 변경(CAN통신 <-> 시리얼 통신)을 자체적으로 변환하여 데이터를 취합하고 Modbus Server로 일관된 데이터를 서비스 할 수 있어야 한다.In the case of uPMS, uPMS is performed in BPM and is responsible for communication between ESS PCS and BMS. Basically, uPMS must be able to collect data by converting changes in physical communication specifications (CAN communication <-> serial communication) and provide consistent data service to the Modbus Server.

Python PMS의 경우, Python PMS는 최종 Modbus 데이터 모델을 서비스하며, Power Meter와 관련 데이터를 가공하지 않고, 그대로 매핑하는 것에 대한 요구사항이 있으므로, Python PMS에서는 각 Modbus 데이터를 가공하지 않고 데이터를 취합하여 하나의 Modbus Server로 데이터를 서비스 할 수 있어야 한다. In the case of Python PMS, Python PMS serves the final Modbus data model, and there is a requirement for mapping the power meter and related data without processing, so in Python PMS, data is collected without processing each Modbus data. It should be able to service data with one Modbus Server.

또한, Python PMS는 프로토콜의 변경에 따라 Modbus 레지스터 개수에 대해서도 변경이 있을 수 있으므로, 레지스터 영역의 크기와 재매핑 주소에 대한 주소를 알아야 하며 이는 설정 파일로 변경이 가능하다. Also, since Python PMS can change the number of Modbus registers according to protocol changes, it is necessary to know the size of the register area and the address for the remapping address, which can be changed with the configuration file.

Python PMS는 표 3의 설정 파일에 따라 Modbus Client 및 레지스터 영역, 그리고 재매핑 주소를 변경할 수 있다. Python PMS can change the Modbus Client, register area, and remapping address according to the configuration file in Table 3.

Figure 112020127534851-pat00003
Figure 112020127534851-pat00003

한편, 이러한 설정 파일들은 표 2에서는 정적으로 작성되었으나, 프로토콜 변경에 동적으로 대응하기 위해서는 상기한 표 2의 설정 파일들도 동적으로 반영되어 생성될 수 있음은 물론이다. Meanwhile, although these configuration files are statically created in Table 2, it goes without saying that the configuration files of Table 2 may be dynamically reflected and generated in order to dynamically respond to a protocol change.

HMI에 대하여 살펴보면, HMI 프로그램은 Python PMS의 Modbus 데이터 모델을 기준으로 UI 구성 및 스케줄링 동작 등을 담당한다. Looking at HMI, the HMI program is in charge of UI configuration and scheduling operations based on the Modbus data model of Python PMS.

여기서, 통신 디바이스들의 상세 구성에 따라 최종 Modbus 데이터 모델은 변경될 수 있으므로, HMI에서 이들 모델을 고려하여, 내부적으로 일관된 데이터 모델을 구축할 수 있다. 이때, HMI는 표 4의 설정 파일을 통해 파일 시스템과 유사한 계층적 구조의 이름 공간을 갖는 데이터 모델을 구축할 수 있다. Here, since the final Modbus data model may be changed according to the detailed configuration of communication devices, it is possible to build an internally consistent data model by considering these models in the HMI. In this case, HMI can build a data model having a hierarchical name space similar to a file system through the configuration file in Table 4.

Figure 112020127534851-pat00004
Figure 112020127534851-pat00004

도 6은 본 발명의 데이터 흐름도를 나타낸 도면이며, 각 프로그램의 데이터 모델 변환은 도 6에 도시된 바와 같이 요약될 수 있다. 도면을 참조하면, 데이터들은 uPMS에서 1차통신 취합되고, 이렇게 취합된 데이터들은 Python PMS에서 2차통신 취합되며, 최종적으로 HMI에서 UI 및 HTTP서비스로 제공될 수 있게 된다. 6 is a diagram showing a data flow diagram of the present invention, and the data model transformation of each program can be summarized as shown in FIG. Referring to the drawings, data are collected through primary communication in uPMS, and these collected data are collected in secondary communication in Python PMS, and finally can be provided as UI and HTTP services in HMI.

이하에서는, 동적 통신 구성 및 적용 방식 설계에 대하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, a dynamic communication configuration and application scheme design will be described.

우선, 설계 컨셉은 기존 프로그램의 구조는 유지한 채 동적인 통신 디바이스들의 구성을 반영하기 위해서 설정 파일들을 동적으로 생성하는 방식을 사용한다. 여기서, 동적 생성은 두 가지 유형의 설정 파일들을 필요로 하는데, 첫째는 각 디바이스 특정한 정보를 담는 설정 파일이며, 둘째는 통합(All In One)구성 정보를 담는 설정 파일이다.First, the design concept uses a method of dynamically generating configuration files to reflect the dynamic configuration of communication devices while maintaining the structure of the existing program. Here, dynamic generation requires two types of configuration files, the first is a configuration file containing information specific to each device, and the second is a configuration file containing all-in-one configuration information.

이중 디바이스 설정 파일에 대하여 살펴보면, 표 5에 나타난 바와 같이 설정 파일들은 각 디바이스 별로 미리 생성되어야 하는 파일들을 나타내며, 이러한 설정 파일 들이 각 디바이스 별로 설정 파일 Pool에 저장되고, 필요 시 해당 파일을 가져다 조합하여 표 3 및 표 4에 기술된 파일들을 생성하게 된다.Looking at the dual device configuration files, as shown in Table 5, the configuration files represent files to be created in advance for each device, and these configuration files are stored in the configuration file pool for each device, and if necessary, the files are taken and combined. The files described in Tables 3 and 4 are created.

Figure 112020127534851-pat00005
Figure 112020127534851-pat00005

도 7은 설정 파일의 생성의 개념에 대한 실시예를 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 예를 들어 Device A, B, C 3개 파일을 조합할 경우, 각각의 디바이스 설정 파일이 결합되어 route-map-def.yaml, renderer-info.yaml, model-config.yaml의 3개의 파일을 생성하며, date-model은 디바이스의 이름을 접미사로 하여 그대로 복사되어 총 6개의 파일이 생성된다. 7 shows an embodiment of the concept of creation of a configuration file. Referring to the drawing, for example, if three files of Device A, B, and C are combined, each device setting file is combined and the route-map-def.yaml, renderer-info.yaml, and model-config.yaml Three files are created, and date-model is copied as it is with the device name as a suffix, creating a total of six files.

여기서, 각 디바이스 설정 파일은 개발자가 생성하여 프로그램이 컴파일 되는 시점에 프로그램에 내장되되, 추후 프로그램의 외부에 연관된 설정파일이 존재할 경우 해당 파일을 내장된 설정 파일보다 우선 적용하도록 변경될 수 있다. Here, each device setting file is created by the developer and embedded in the program at the time the program is compiled, but if a setting file related to the outside of the program exists later, it may be changed so that the corresponding file takes precedence over the built-in setting file.

한편, 각 디바이스 별로 미리 정의된 설정 파일 이외에, 통합(All In One) 장비가 설치된 현장에 어떠한 디바이스 들이 연결되어 설치되어 있는지의 정보가 필요한데, 표 6은 이러한 추가 적인 통합(All In One) 구성을 기술하는 설정 파일들을 나타낸다.On the other hand, in addition to the predefined setting file for each device, information on which devices are connected and installed at the site where the integrated (All In One) equipment is installed is required. Indicates the configuration files to be described.

Figure 112020127534851-pat00006
Figure 112020127534851-pat00006

표 6 에서 nameplate.yaml 과 device-def-info.yaml은 통합(All In One) 장비의 유형 및 현장의 설치 정보에 따라 적절히 대응되어 변경되어야 하고, 이 파일들은 사용자(설치 엔지니어)가 조작할 수 있을 정도의 정보를 담고 있으며, 추가적으로 이를 쉽게 할 수 있도록 GUI 프로그램이 구성될 수 있다. 도 8은 상기에서 설정파일 nameplate.yaml에 대한 구성파일을 나타내며, 도 9는 device-def-info.yaml의 구성파일을 나타낸다. In Table 6, nameplate.yaml and device-def-info.yaml should be changed according to the type of integrated (All In One) equipment and installation information at the site, and these files cannot be manipulated by the user (installation engineer). It contains enough information and additionally, a GUI program can be configured to make it easier. Fig. 8 shows a configuration file for the setting file nameplate.yaml in the above, and Fig. 9 shows a configuration file for device-def-info.yaml.

상기한 바에 따르면 생성파일의 순서는 다음과 같이 예시적으로 나타낼 수 있다. 먼저, 통합(All In One) 구성 파일(nameplate.yaml, device-def-info.yaml)이 각 현장에 따라 별도로 작성되고, 디바이스 설정 파일이 생성된다. According to the above description, the order of the generated files may be exemplarily represented as follows. First, an All In One configuration file (nameplate.yaml, device-def-info.yaml) is created separately for each site, and a device setting file is created.

이때, 각 디바이스 설정 파일은 미리 프로그램에 내장되며, 전술한 통합(All In One) 구성 파일에 의해 선택된 디바이스 설정 파일들이 조합되어 표 3 및 표 4의 설정 파일을 동적으로 생성하게 된다. 이렇게 표 3 및 표 4의 설정 파일들이 생성되면(이때 통합 - HMI 프로그램은 해당 파일이 동적으로 생성되었는지 아닌지는 모른다), 통합(All In One) - HMI 프로그램은 도 6 의 흐름대로 데이터 모델을 구축한다. At this time, each device setting file is built into the program in advance, and the device setting files selected by the above-described All In One configuration file are combined to dynamically create the setting files of Tables 3 and 4. When the configuration files of Tables 3 and 4 are created like this (At this time, the integration - HMI program does not know whether the file is dynamically created or not), the integration (All In One) - HMI program builds the data model according to the flow of FIG. do.

데이터 모델은 하위의 상세한 통신 모델을 개념적으로 통합한 일관된 모델이므로, 일관된 방법으로 UI를 표현하거나 조작을 수행할 수 있게 된다. 즉, 최종적으로는 nameplate.yaml 과 device-def-info.yaml 두 파일을 조작함으로써 통합(All In One) 에 연결된 통신 디바이스에 대응할 수 있게 된다. Since the data model is a consistent model that conceptually integrates the detailed communication model below, it is possible to express UI or perform manipulations in a consistent way. That is, ultimately, by manipulating the two files nameplate.yaml and device-def-info.yaml, it is possible to respond to the communication device connected to the integration (All In One).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (5)

전원부와, MCU부와, 이더넷 포트부(ethernet port)를 포함하여 구성되는 메인PCB;
통신프로토콜에 대응되는 포트부와, 상기 포트부와 통신프로토콜을 지원하는 송수신부(transceiver)와, 하드웨어 사양에 따른 통신프로토콜과 모드버스(modbus) TCP 간의 양방향 프로토콜 변환을 위한 변환부를 포함하여 구성되는 서브PCB; 및
슬롯 결합 방식으로 상기 메인PCB에 상기 서브PCB가 착탈 가능하게 결합되게 하는 결합부;를 포함하고,
상기 MCU부는,
웹브라우저를 통해 상기 통신프로토콜과 모드버스 TCP간의 변환 설정을 할 수 있도록 UI(user interface)를 제공하고, 연결되는 상기 서브PCB에 대한 정보와 통합 구성 정보에 대한 설정파일들을 업로드하여 각 프로토콜간의 맵을 매칭하여 변환하며, 사용자 단말기에 의하여 설정된 데이터 송수신 관계-데이터 흐름 정보가 기록되고,
상기 UI는,
상기 사용자 단말기에서 상기 이더넷 포트부에 설정된 IP주소(address)로 접속하여 변환 설정하고, 연결되는 서브PCB 별 모드버스 맵(modbus map), 통신 프로토콜 해석 방식 및 데이터 송수신 관계를 설정하여 데이터 흐름을 제어할 수 있도록 하며,
상기 서브PCB는,
상기 모드버스 맵과 통신 프로토콜 해석 정보가 기록되는 것을 특징으로 하는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치.
a main PCB configured to include a power supply unit, an MCU unit, and an Ethernet port unit;
A port unit corresponding to a communication protocol, a transceiver supporting the port unit and the communication protocol, and a conversion unit for bidirectional protocol conversion between a communication protocol according to hardware specifications and Modbus TCP. sub PCB; and
Including; a coupling unit that allows the sub-PCB to be detachably coupled to the main PCB in a slot coupling method;
The MCU unit,
Provides a UI (user interface) to set conversion settings between the communication protocol and Modbus TCP through a web browser, and uploads setting files for information on the connected sub-PCB and integrated configuration information to map between each protocol is converted by matching, the data transmission/reception relationship set by the user terminal-data flow information is recorded,
The UI is
The user terminal connects to the IP address set in the Ethernet port unit and sets conversion, and controls data flow by setting a modbus map for each connected sub-PCB, communication protocol interpretation method, and data transmission/reception relationship make it possible,
The sub-PCB,
A gateway device for heterogeneous communication protocol data communication, wherein the Modbus map and communication protocol analysis information are recorded.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 MCU부는,
데이터 흐름 제어를 하기 위한 슬롯데이터 흐름제어모듈과, 데이터 모니터링을 하기 위한 슬롯데이터 취합모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이종 통신 프로토콜 데이터 통신을 위한 게이트웨이 장치.The method of claim 1,
The MCU unit,
A gateway device for heterogeneous communication protocol data communication, comprising: a slot data flow control module for data flow control; and a slot data aggregation module for data monitoring.
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