Serial 통신에는 RS-232C 통신과 같은 Un-balanced 방식과 RS-485/422통신과 같은 Balanced 통신 방식이 있다. 이 가운데 RS-485 통신의 경우는 통신의 거리가 길고 Balanced 방식에 의한 전송방식이기 때문에 RS-232에 비하여 데이터의 신뢰성이 매우 우수하므로 산업현장에 많이 사용되고 있다. 통상적으로는 하나의 통신선 위에서는 하나의 프로토콜을 이용하여 통신을 구현하는 것이 일반적인 방법이다. 본 연구에서는 RS-485 serial 전송의 Physical layer 위에 여러 가지 종류의 장비나 기기를 동시 연결하여 사용할 수 있도록, 다수의 통신 Protocol을 구현하는 방법을 실현하여 보고 성능을 검증하여 보고자 한다.
최근 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 컴퓨터 등의 IoT 분야에서 센서 정보를 주고 받는 직렬 통신 방식이 사용된다. 기존의 SPI와 I2C 직렬 통신 방식은 클럭과 데이터 2개의 핀을 사용하여 비교적 빠른 속도로 데이터를 전송하는 방식이다. 사용되는 사물들이 점차 작아지고, 데이터 전송 정보의 양이 적어지면서 전송 속도보다는 하드웨어의 단순화가 중요한 설계요소가 되는 응용분야가 늘어나고 있다. 본 논문에서는 단일 핀을 사용하여, 데이터를 직렬로 송 수신하는 회로를 설계하고 FPGA로 구현하였다. 제안된 단일 핀 직렬 통신 프로토콜은 적은 양의 데이터를 저속으로 통신하는 IoT 제품에 적합하다.
In this paper, we implemented RS232C serial communication by the 2 wires(Data,GND), and multiple access, by the applying Collision Sensing Multiple Access(CSMA) Protocol. Multiple access is implemented by assigning a unique ID to each controller. The multiple access control operation starts by sending a command packet from a host to another host and the command packet is composed of ID bytes of source and target host computer, data bytes and the check sum, byte. In host computer, after sending command packet, the collision from loop back data. If collision is detected, it means a command packet was collided with another command packet for another host. The packet communication of the controller enables the multiple acces of the controller through the common serial data link. The application of this serial communication through CSMA protocol and the usage of two wires, have an effect on saving the wires and convenient of layout work.
UART 시리얼 통신을 PC에서 구현한 후 이를 RS-232케이블로 이더넷 모듈로 신호를 송수신하여 TCP/IP망 상위계층을 통해 응용 제어보드를 원격제어하는 기술을 이보다 하위계층인 인터넷계층 UDP를 가지고서 더효과적인 제어기술의 구현에 대해 논하고자한다. 본 기술의 특징은 PC 통신의 신호를 인터넷통신으로 변환하는 융 복합 변환 신호 기술이다. 이더넷 모듈은 WIZ100SR모듈로서 RS-232프로토콜을 TCP/IP프로토콜로 변환시키는 게이트웨이 모듈로 시리얼장비가 전송한 시리얼 데이터를 TCP/IP 타입의 데이터로 변환하고, 반대로 네트워크를 통해 받은 TCP/IP 데이터를 시리얼 데이터로 변환하여 시리얼 장비에 전송하는 역할을 한다. 또 다른 프로토콜은 하위계층인 서브넷계층인 인터넷계층을 이용한 UDP를 사용한 원격제어보드를 제어가 속도면에서 더 개선되었다는 것을 알 수 있다.
애드 혹 네트워크는 인프라스트럭쳐를 가지지 않는 멀티 홉의 무선 모바일 노드들로 구성된다. 모바일 애드 혹 네트워크상의 노드들의 이동성 때문에 네트워크의 토폴로지는 빈번히 변화한다. 이러한 환경에서 멀티캐스트 프로토콜은 멀티 홉 경로 생성 및 대역폭 제한이라는 문제에 직면하게 된다. 많은 멀티캐스트 라우팅 프로토콜들이 이미 제안되었다. 우리는 두 가지 애드 훅 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 - Serial Multiple Disjoint Tree Multicast Routing Protocol(Serial MDTRP)와 Adaptive Core Multicast Routing Protocol(ACMRP)의 성능을 비교분석하였다. 비교분석에 사용된 시뮬레이션툴은 GloMoSim을 사용하였다.
Modbus는 각종 자동화 장비 감시 및 제어에 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 자발적 산업표준 통신 프로토콜이다. 그러므로 선박, 빌딩, 기차, 비행기 등 Modbus를 이용하는 모든 장비들과 연결이 가능하여 환경변수의 측정 및 원격제어가 가능하게 된다. 기존의 Modbus는 Serial 통신을 기반으로 사용되어 왔으며, Modbus TCP는 오늘날 인터넷 프로토콜로 가장 많이 쓰이는 TCP/IP를 기반인 Ethernet 통신을 이용하므로 Serial 통신에 비해 빠르고 사물인터넷(Internet of Things) 환경에 연결이 가능하다. 본 논문에서는 Modbus TCP 통신 프로토콜을 이용하여 무선 Wi-Fi 환경에서 LED 조명을 제어하기 위한 알고리즘을 설계하고, 선박의 통합관리 시스템에서 외부 환경요인 확인 및 원격제어가 가능한 LED 제어기 회로를 설계 및 구현 하였다. 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며 이 값들은 Modbus 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 알리게 된다. Modbus는 TCP 통신으로 Master 기기와 연결 되어 온도, 습도, 전류, 조도 상태 모니터링 및 LED 출력 값 확인이 가능하고 또한 사용자가 원격으로 RGB 값을 변경할 수 있기 때문에 원하는 색으로 변경이 가능하게 된다. 제작한 제어기의 구현 확인을 위해 모의 선박 관리 시스템을 만들어 온도, 습도, 전류, 조도 상태를 모니터링 하고, 원격으로 RGB 값을 변경 하여 제어기의 LED 조명색상이 변화 되는 것을 확인 하였다.
전력거래소 에너지 관리 시스템(Energy Management System, EMS)는 발전소 및 변전소와 통신을 수행하며 전력공급의 안정성 및 연속성, 실시간성, 경제성을 위하여 송·변전시스템의 변전소 및 발전소 운전상태를 모니터링하고 발전소와 변전소를 제어한다. 현재 전력거래소 EMS는 발전소 및 변전소와 시리얼 통신기반 DNP(Distributed Network Protocol) 3.0 프로토콜을 기반으로 통신을 수행하고 있다. 하지만, 시리얼 통신장비 수급의 어려움, 신재생 발전설비를 포함한 통신을 수행할 신규 설비의 지속적인 증가로 인해 시리얼 포트 및 모뎀의 설치 공간 부족 등의 문제가 제기되고 있다. 이에 본 논문에서는 전력거래소 EMS의 기존 시리얼 통신방식 대신 TCP/IP기반의 통신 방식을 제시하며, 통신방식 변화에 따른 발생 가능한 보안 위험 분석 및 보안 위험에 대한 대응방안을 제시한다.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권3호
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pp.308-314
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2003
This paper presents a serial communication based fault diagnosis scheme for a brushless DC (BLDC) motor using parameter estimation and Bayes classifier. The presented scheme consists of a smart network board, and a fault detection and isolation (FDI) master. The smart network board is installed near the BLDC motor drive system to acquire motor data and transmit motor data to the FDI-master via serial communication channel. The FDI-master estimates BLDC motor resistance to detect symptom of faults, and assign symptom to fault type using Bayes classifier. In this scheme, since communication time delay has a serious effect on performance, periodic and fixed communication protocol is designed. Hence, the delay time is priory known. By experiment result, presented scheme was verified.
As the power grids are integrated into one big umbrella called a "smart grid," communication protocol plays a key role in successful operations. The successful deployment of smart grid interoperability is a major hurdle that must be overcome. The micro grid, a small power system that distributes energy resource, is operated in diverse regions. Different vendors use different communication protocols in the operation of the micro grid. Recently, the IEC 61850 has been legislated to solve the interoperability problems in power utility automation. The present paper presents a micro grid system based on the IEC 61850 protocol. It consists of a micro grid monitoring system, a protocol converter that transforms serial data to IEC 61850 data, and distributed energy resource controllers for diverse DER nodes. A developed communication gateway can be deployed for DER controllers with serial links to exchange data with IEC 61850-based devices. The gateway can be extended to IEC 61850-based distribution automation systems, substation automation systems, or SCADA.
본 논문은 IoT 응용분야에서 주변 사물에 대한 보정 값이나 최적 값을 저장하는 퓨즈 제어 회로를 제안하였고, 단일 핀을 사용한 직렬 통신 회로를 구현하였다. 2개 이상의 핀을 사용하는 기존 직렬 방식인 SPI 와 $I^2C$ 방식보다 단일 핀을 사용하여 간단한 하드웨어로 구현함으로써 비교적 전송 데이터가 적은 응용 분야에서 효율적으로 사용이 가능하다. 제안된 통신 프로토콜과 퓨즈 제어 회로는 논리 회로 시뮬레이션과 FPGA를 이용하여 동작을 검증하고, CMOS 공정을 이용하여 칩으로 설계하였다. 저전력과 하드웨어가 간단하고 저속의 데이터 전송용 모바일 IoT 제품에 활용이 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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