KR19990006701U - 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 고안은 하나의 프로세서 카드와 복수의 네트워크와의 실시간 데이터 전송을 수행할 수 있도록 하는 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치를 제공하려는 것임.

구성 : 하나의 프로세서 카드와 두 채널의 네트워크를 서로 접속하기 위한 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치에 있어서, 상기 프로세서 카드와 상기 두 네트워크의 공유를 위해 하나의 채널을 두 채널로 분할하는 아나로그 멀티플렉서와, 상기 프로세서 카드의 제어명령에 따라 상기 아나로그 멀티플렉서의 스위칭을 제어하기 위한 신호를 출력하는 스위칭 제어회로와, 상기 두 네트워크의 분기점인 각각의 노드와 상기 아나로그 멀티플렉서의 출력단 사이에 개재되어 연결구성되는 각각의 LAN 인터페이스 회로로 이루어짐을 특징으로 한다.

효과 : 네트워크 상에서의 노이즈가 프로세서 카드로 유입되는 것을 배제할 수 있고, 네트워크로 다중전송되는 데이터의 전송속도가 향상되며, LAN 케이블의 길이를 연장시킬 수 있어 LAN의 영역을 확장시킬 수 있다.

Description

선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치

본 고안은 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 하나의 프로세서 카드와 복수의 네트워크와의 실시간 데이터 전송을 수행할 수 있도록 하는 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치에 관한 것이다.

통상적으로, LAN을 구현하기 위한 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치는 파일전송 프로토콜(FTP)로 알려진 핑 코맨드(PING COMMAND)를 사용함에 따라 수행되는 폴드 인터럽트(Polled Interrut)에 의해서 네트워크의 번지를 액세스하여 기존에 연결된 LAN 케이블의 접속상태를 확인하여 회선을 선택함으로써 선박제어 시스템의 네트워킹을 구현토록 하는 것이다.

이와 같은 종래의 듀얼 네트워크 접속장치의 작동을 도 3을 참조하여 설명하면, 선박제어 시스템을 이루는 프로세서 카드(2)에서는 내부의 중재부 등에 의한 폴링신호를 이용하여 접속장치 본체(200)와 BNC콘넥터(CON)로 연결된 각각의 노드(N1a, N2a)의 접속여부를 조사하여, 노드(N1a, N2a)가 접속되지 않은 상태라면 디지털출력 카드(24)에서 스위칭신호가 출력되도록 하고, 릴레이(26)는 이 스위칭신호에 의해 두 채널의 내부 게이트 중 하나를 연결시킴에 따라 이더네트 프로토콜(Ethernet Protocol)을 구현하는 LAN 인터페이스(28)와 복수 네트워크(N1, N2)의 노드(N1a, N2a)가 선택적으로 접속되어 데이터의 다중전송을 구현하게 되는 것이다.

상기 프로세서 카드(2)가 여러개로 구성된 것에 있어서도 전술한 바와 동일한 구성으로 이루어지되, 상기 디지털출력 카드(24)를 공유하게 된다. 이는, 다른 프로세서 카드(2A)에 의해 상기 디지털출력 카드(24)의 스위칭신호 출력을 제어토록 함으로써, 릴레이(26A)의 연결경로를 선택적으로 절환접속하여 다중전송을 수행할 수 있도록 하는 것이다.

그런데, 종래에는 상술한 바와 같이 상기 디지털출력 카드(24)가 인스트럭션을 수행하는 프로세서 카드(2)와는 하드웨어적으로 별도 구성되었기 때문에, 프로세서 카드(2)의 명령을 디지털출력 카드(24)에서 다시 처리하여 출력하기까지는 소정의 지연시간이 나타나게 된다.

더욱이, 상기 디지털출력 카드(24)의 출력신호를 인가받은 릴레이(26)에는 접점식 릴레이가 사용됨으로 인하여, 상기 디지털출력 카드(24)에서 신호가 출력된 시점으로부터 릴레이(26)의 코일이 여자되어 접점의 접속되는 시점까지의 시간차가 발생하게 된다.

또, 상기 프로세서 카드(24)에서는 상기 릴레이(26)의 스위칭 직후에 발생되는 채터링의 영향을 배제하기 위해, 채터링이 소멸되어 평탄특성을 나타낼 때까지 데이터를 전송할 수 없도록 소프트웨어적 또는 하드웨어적으로 제어하는데, 이때에도 지연시간이 발생하게 되는 바, 프로세서 카드(24)에서 제어신호가 출력된 타이밍에 비해 실제 릴레이에서 데이터가 출력된 타이밍은 상당시간 지연되어 나타나게 된다. 따라서, 채널이 반복적으로 절환선택되는 다중전송에 있어서는 채널이 절환될 때마다 지연시간이 발생하게 되므로 전송속도에 지장을 초래하게 된다.

한편, 병렬전송 방식으로 전송되는 데이터 LAN 인터페이스(28)를 통해 LAN에 적합하게 직렬전송 방식으로 변환되기 때문에, LAN 인터페이스(28)의 후단으로부터는 LAN 상에서 전송가능한 통달거리의 영역에 포함되므로, LAN 케이블의 길이를 확장시킴에 있어서 큰 영향을 받게 된다.

그러나, 선박제어 시스템은 선박의 안전운행을 위한 알람 및 자동화 처리가 주요한 기능인 바, 이를 위한 빠른 처리속도가 요구되지만, 종래의 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치는 전술한 바와 같이 처리속도의 지연으로 인하여 선박 내에서 발생되는 여러 상황에 대하여 대처하는 알람 및 자동화의 효율이 저하되며, 긴박한 상황에서는 큰 피해나 대형사고를 초래할 수 있다는 문제점이 대두된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 선박제어 시스템의 네트워킹을 구현하는 LAN 전송경로를 이중화하면서도 별도의 디지털출력 카드 및 릴레이의 사용을 배제하여 지연시간을 단축하는 네트워크 접속장치를 구축하여 적용토록 함으로써, 하나의 프로세서 카드와 복수의 네트워크의 최적화한 실시간 데이터 전송을 수행할 수 있도록 하려는 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 하나의 프로세서 카드와 두 채널의 네트워크를 서로 접속하기 위한 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치에 있어서, 상기 프로세서 카드와 상기 두 네트워크의 공유를 위해 하나의 채널을 두 채널로 분할하는 아나로그 멀티플렉서와, 상기 프로세서 카드의 제어명령에 따라 상기 아나로그 멀티플렉서의 스위칭을 제어하기 위한 신호를 출력하는 스위칭 제어회로와, 상기 두 네트워크의 분기점인 각각의 노드와 상기 아나로그 멀티플렉서의 출력단 사이에 개재되어 연결구성되는 각각의 LAN 인터페이스로 이루어짐을 기술적 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 네트워크 접속장치의 하드웨어 구성도

도 2의 (가)와 (나)는 본 고안의 실시예에 의한 스위칭 제어회로의 구성을 각각 보인 회로도

도 3은 종래의 네트워크 접속장치의 하드웨어 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

2 : 프로세서 카드4 : 스위칭 제어회로

42 : 포토커플러6 : 아나로그 멀티플렉서

8a, 8b : LAN 인터페이스N1, N2 : 네트워크

N1a, N2a : 노드

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하며, 종래와 동일한 부분에 대해서는 설명의 명료화를 위해 동일한 부호를 부여하기로 한다.

본 고안에 따른 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 프로세서 카드(2)와 두 채널의 네트워크(N1, N2)가 접속되어 쌍방향 시리얼 통신을 구현토록 하고 있다. 즉, 프로세서 카드(2)에서는 LAN 인터페이스(8a, 8b)를 통해서 LAN 케이블로 폴링신호를 띄워 이 신호의 메시지 처리를 통해 접속장치 본체(100)와 BNC콘넥터(CON)에 연결된 각 노드(N1a, N2a)의 네트워크(N1, N2)의 번지를 액세스함으로써 노드(N1a, N2a)와의 접속상태를 조사하여 연결된 네트워크(N1, N2)와 통신하도록 하는 기술적 구성으로 이루어지는 것으로, 이는 종래와 동일하다.

그러나, 본 고안은 하나의 프로세서 카드(2)로 두 네트워크(N1, N2)를 공유할 수 있도록 하기 위해, 상기 프로세서 카드(2)에는 하나의 채널을 두 채널로 분할하는 아나로그 멀티플렉서(6)와 스위칭 제어회로(4)가 버스를 통해 연결되고, 이 스위칭 제어회로(4)이 출력단은 상기 아나로그 멀티플렉서(6)의 제어입력단으로 연결되고, 상기 아나로그 멀티플렉서(6)의 출력단은 복수의 LAN 인터페이스(8a, 8b)를 매개로 두 네트워크(N1, N2)의 분기점인 각각의 노드(N1a, N2a)로 연결되어서 이루어지는 특징이 있다.

상기 아나로그 멀티플렉서(6)는 주파수 대역의 분할이나 시분할 방식 등에 의해서 프로세서 카드(2)로 연결된 하나의 채널이 네트워크(N1, N2)들과 연결된 두 채널과 공유될 수 있도록 하므로, 데이터의 다중전송을 가능하게 하는 것이다.

상기 스위칭 제어회로(4)는 프로세서 카드(2)의 지령에 따라 스위칭신호를 출력함으로써 아나로그 멀티플렉서(6)의 스위칭 상태를 제어하여 네트워크(N1, N2)로의 전송경로를 선택하는 장치이다.

그러나, 상기 프로세서 카드(2)에서 구동되는 신호의 전압레벨은 +5V이고, 상기 네트워크(N1, N2)에서 구동되는 신호의 전압레벨은 +12V이기 때문에, 네트워크(N1, N2)에서 전송되고 있는 신호에 혼합된 고전위의 노이즈는 상기 프로세서 카드(2)의 회로를 파손 또는 오동작시키는 원인이 된다.

이러한 문제점은 도 2의 (가)와 (나)에 도시된 바와 같이, 상기 스위칭 제어회로(4)에 입력단과 출력단이 전기적으로 분리되어 동작되는 포토커플러(42)를 사용함으로써 해결할 수 있다. 즉, LAN 케이블을 통해 유입되거나 LAN 인터페이스(8a, 8b) 또는 아나로그 멀티플렉서(6)에서 발생된 노이즈는 상기 포토커플러(42)에서 모두 차단되므로 프로세서 카드(2)로 유입되지 않게 된다.

상기 포토커플러(42)는 단일의 게이트로 되어 프로세서 카드(2)의 제어신호에 따라 로우레벨 또는 하이레벨의 신호를 선택적으로 출력하도록 구성할 수 있으며, 복수 게이트로 되어 프로세서 카드(2)의 개별적인 제어신호에 따라 로우에벨의 신호를 개별적으로 아나로그 멀티플렉서(6)로 출력하도록 구성할 수도 있다. 도면에서, 포토커플러(42)의 입력단에 접속되는 다이오드(D)는 포토커플러(42)의 입력신호에 혼합된 노이즈 성분에 의해 포토커플러(42)에 내장된 포토다이오드측이 파괴되는 것을 방지하기 위한 것이고, 저항(R1, R2)은 포토커플러(42)에 걸리는 전기적 부하를 줄이는 동시에 입/출력 신호의 레벨변위를 위한 것이다.

그리고, 상기 각각의 LAN 인터페이스(8a, 8b)는 상기 아나로그 멀티플렉서(6)를 통해 전달되는 병렬 데이터신호를 직렬 데이터신호로 변환하며, 상기 프로세서 카드(2)에서 LAN 케이블의 단절여부를 판별하기 위한 폴링신호를 처리하기도 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

선박제어 시스템과 LAN으로 연결된 선체 각 부의 디바이스에서는 인터럽트 요구를 내고 있으며, 프로세서 카드(2)는 이 요구를 처리하여 선체 각 부의 디바이스를 제어한다. 그런데, LAN 케이블 등의 단절로 인해 채널이 오프된 상태라면 프로세서 카드(2)에서 출력되는 제어신호는 유효하지 않게 되므로, LAN 케이블의 단절을 감시하기 위한 수단이 요구된다.

본 고안의 선박제어 시스템을 이루는 프로세서 카드(2)에서는 내장메모리에 저장된 프로그램에 따라 처리되는 폴링방식으로 선체 각 부의 디바이스들이 연결된 각각의 네트워크(N1, N2)의 어드레스를 액세스함으로써 채널의 단절여부를 판별하여 데이터를 수신할 수 있는지를 확인하고, 그 결과에 따라 채널을 지정하는 제어신호를 출력하게 된다.

이와 같은 프로세서 카드(2)의 지령을 전달받은 스위칭 제어회로(4)는 채널선택을 위한 스위칭신호를 출력하게 되고, 이 스위칭신호를 인가받은 아나로그 멀티플렉서(6)는 해당되는 채널을 접속하여 프로세서 카드(2)로부터 송출되는 데이터를 후단의 두 LAN 인터페이스(8a, 8b) 중 하나의 채널로 전달하게 되며, 상기 LAN 인터페이스(8a, 8b)는 상기 아나로그 멀티플렉서(6)를 통해 병렬전송된 데이터를 직렬전송 신호로 변환하여 네트워크(N1, N2)로 전송하게 된다.

이와 같이, LAN 인터페이스(8a, 8b)가 네트워크(N1, N2)의 노드(N1a, N2a)에 근접하게 배치됨에 따라, LAN 인터페이스(28)의 직렬전송 데이터신호가 릴레이(26)를 경유하여 네트워크(N1, N2)로 전송되던 종래에 비해, 병렬전송구간이 길어지는 반면에 직렬전송구간은 짧아지게 된다.

따라서, 전송거리가 제약된 공지된 LAN 구성상에서 살펴보면, 종래의 접속장치에 비해 접속장치 외부에 연결되는 직렬전송구간을 연장할 수 있게 되므로, 선체 각 부의 디바이스와 접속장치 본체(100)와의 배선거리를 종래보다 원거리까지 연장하여 구축할 수 있게 된다.

또한, 상기 프로세서 카드(2)에서 송출되는 데이터는 아나로그 멀티플렉서(6)를 통해 LAN 인터페이스(8a, 8b)로 전달되므로, 릴레이(26)를 통해 데이터가 전달되던 종래에 비해 처리속도가 크게 향상되며, 아울러 상기 릴레이(26)의 동작시에 파생되던 채터링의 영향으로 인한 시간지연, 노이즈 발생 등을 배제할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 별도의 디지털출력 카드 및 릴레이의 사용으로 인하여 발생되는 지연시간을 줄여 데이터 전송시간을 줄일 수 있고, 전원과 데이터 신호의 완벽분리로 인하여 데이터 전송의 품질을 향상시키는 동시에 프로세서 카드로의 노이즈 유입을 배제할 수 있으며, 접속장치 내의 직렬전송구간을 줄임으로써 LAN의 전송거리를 연장시킬 수 있게 되어 종래보다 선박제어 시스템에 의한 원거리에 위치한 디바이스 제어가 가능하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하나의 프로세서 카드(2)와 두 채널의 네트워크(N1, N2)를 서로 접속하기 위한 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치에 있어서, 상기 프로세서 카드(2)와 상기 두 네트워크(N1, N2)의 공유를 위해 하나의 채널을 두 채널로 분할하는 아나로그 멀티플렉서(6)와, 상기 프로세서 카드(2)의 제어명령에 따라 상기 아나로그 멀티플렉서(6)의 스위칭을 제어하기 위한 신호를 출력하는 스위칭 제어회로(4)와, 상기 두 네트워크(N1, N2)의 분기점인 각각의 노드(N1a, N2a)와 상기 아나로그 멀티플렉서(6)의 출력단 사이에 개재되어 연결구성되는 각각의 LAN 인터페이스(8a, 8b)로 이루어짐을 특징으로 하는 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 제어회로(4)는 상기 프로세서 카드(2)에서의 신호로 상기 아나로그 멀티플렉서(6)를 제어할 수 있도록 하는 구조로서, 포토커플러(42)를 내재하고 있는 것을 특징으로 하는 선박제어 시스템의 듀얼 네트워크 접속장치.