일반기술

CAN 통신모듈을 이용한 네트워크 제어시스템 설계

본 연구에서는 다양한 네트워크 프로토콜 중 강력한 통신오류 처리기능을 내장하여 신뢰성이 높고, 국제표준 프로토콜로 지정되어 시장성이 뛰어난 CAN(Controller Area Network)을 이용하여 발전계통을 제어하고 모니터링 할 수 있는 실제적인 응용기법을 개발하였다. 즉, CAN을 이용한 발전계통의 NCSs를 직접 제작하고 제어, 모니터링을 수행함으로써, 기존의 점대점 접속방식의 데이터 통신구조를 가지는 발전계통 시스템의 문제점을 개선할 수 있는 방안을 제시하였다. 세부적인 기술개발의 내용은 첫째, 동적 제어기를 포함하는 NCSs에서 시간 지연에 따른 전체 시스템의 안정도 변화를 분석할 수 있는 새로운 방법을 제안하여 이를 발전계통 제어시스템에 적용하였다. 그 결과, 발전계통 제어시스템을 NCSs으로 만들 경우, 시간지연에도 전체 NCSs의 안정도를 보장하는 허용 가능한 샘플링 주기의 범위를 구하였다. 둘째, CAN 버스 상에서 제어 입력을 결정하고 시스템의 현 상태를 모니터링 하여 PC로 전송하는 제어노드, 출력과 발전계통의 상태를 측정하는 센서노드, 그리고 제어노드에서 결정된 제어입력을 발전계통에 전달하는 구동노드를 μ-Controller를 이용하여 직접 개발하였다. 마지막으로, PC를 통해서 CAN을 이용한 발전계통의 제어상태를 실시간 감시할 수 있도록 GUI 형식의 모니터 프로그램을 작성하여, 효율적인 모니터링이 가능한 전체 시스템을 구축하였다. 기존의 점대점 접속방식을 이용하여 발전시스템을 제어, 모니터링 하기 위해서는 모든 입출력 단자를 중앙제어장치에 인입해야 하며, 이로 인한 계통의 유지비용 상승이 불가피했을 뿐 아니라, 센서, 구동기 고장 또는 인입배선 단선 등과 같은 시스템의 고장을 검출해 내기가 어려웠다. 본 연구를 통해 발전시스템을 제어, 감시할 수 있는 효과적인 CAN 네트워크를 구축함으로서 시스템을 유지보수하는 시간, 비용을 절감하고 고장정지시간을 최소화하여 양질의 전원을 제공할 수 있으며, 결과적으로 발전계통의 신뢰성을 높이는데 크게 기여할 수 있다. 더불어, 국내에서 CAN(Controller Area Network)의 활용은 자동차 내부의 여러 전자장치를 제어하는데 제한적으로 사용되고 있었으나, 본 연구의 성공적인 수행으로 CAN을 다양한 제어시스템에 효과적으로 적용 가능함을 입증하였다.