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.
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.
As a serial communications protocol, Modbus has become a practically standard communication protocol and is now a commonly available means of connecting industrial electronic devices. Therefore, all devices can be connected using the Modbus protocol with the measurement and remote control on ships, ...
As a serial communications protocol, Modbus has become a practically standard communication protocol and is now a commonly available means of connecting industrial electronic devices. Therefore, all devices can be connected using the Modbus protocol with the measurement and remote control on ships, buildings, trains, airplanes and more. The existing Modbus that has been used is based on serial communication. Modbus TCP uses Ethernet communication based on TCP / IP which is the most widely used Internet protocol today; so, it is faster than serial communication and can be connected to the Internet of Things. In this paper, we designed an algorithm to control LED lighting in a wireless Wi-Fi environment using the Modbus TCP communication protocol, and designed and implemented a LED controller circuit that can check external environmental factors and control remotely through the integrated management system of a ship. Temperature, humidity, current and illuminance values, which are external environmental factors, are received by the controller through the sensors, and these values are communicated to the ship's integrated management system via the Modbus protocol. The Modbus can be connected to Master devices via TCP communication to monitor temperature, humidity, current, illuminance status and LED output values, and also users can change the RGB value remotely in order to change to the desired color. In addition, in order to confirm the implementation of the controller, we developed a simulated ship management system to monitor the temperature, humidity, current and illumination conditions, and change the LED color of the controller by changing the RGB value remotely.
As a serial communications protocol, Modbus has become a practically standard communication protocol and is now a commonly available means of connecting industrial electronic devices. Therefore, all devices can be connected using the Modbus protocol with the measurement and remote control on ships, buildings, trains, airplanes and more. The existing Modbus that has been used is based on serial communication. Modbus TCP uses Ethernet communication based on TCP / IP which is the most widely used Internet protocol today; so, it is faster than serial communication and can be connected to the Internet of Things. In this paper, we designed an algorithm to control LED lighting in a wireless Wi-Fi environment using the Modbus TCP communication protocol, and designed and implemented a LED controller circuit that can check external environmental factors and control remotely through the integrated management system of a ship. Temperature, humidity, current and illuminance values, which are external environmental factors, are received by the controller through the sensors, and these values are communicated to the ship's integrated management system via the Modbus protocol. The Modbus can be connected to Master devices via TCP communication to monitor temperature, humidity, current, illuminance status and LED output values, and also users can change the RGB value remotely in order to change to the desired color. In addition, in order to confirm the implementation of the controller, we developed a simulated ship management system to monitor the temperature, humidity, current and illumination conditions, and change the LED color of the controller by changing the RGB value remotely.
본 논문에서는 제 4차산업 혁명에 중심인 IOT 환경에 접속이 가능한 Ethernet Wi-Fi 환경에 Modbus TCP 통신 프로토콜을 이용하여 선박의 통합관리 시스템에 연결 가능한 LED조명 제어기를 설계 하였으며, 본 제어기를 통해 온도, 습도, 전류, 조도 상태를 모니터링 하고, 원격으로 RGB 값을 변경하여 제어기의 LED 조명색상이 변화 되도록 구성하였다.
제안 방법
우선 간단한 데이터를 송·수신하여 Modbus TCP 연결 상태를 확인 한 후 온·습도, 조도 및 전류량을 모니터링 가능하도록 프로그래밍 한 후 온·습도, 조도및 전류량이 Modbus TCP의 40010부터 40013주소에 정확히 들어오는지 HMI를 통해 모니터링하여 확인하였다. 그리고 HMI를 이용하여 Modbus TCP의 40001부터 40003 주소에 Red, Green, Blue값의 변화를 주어 RGB LED에 정확하게 출력이 되는지를 확인하였다.
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. 그리고 Modbus TCP기능이 지원되는 HMI를 이용하여 선박제어시스템과 유사한 환경을 조성하여 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며, 이 값들은 Modbus TCP 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 전송할 수 있고 RGB LED의 색상 변화도 역시 사용자의 명령에 따라 원하는 대로 변경 가능함을 확인하였다.
대상 데이터
본 연구에는 Holding Resister인 3번과 16번의 코드를 이용하여 제어기를 구현하였다.
본 저자가 기존의 연구한 Modbus LED 제어기는 Modbus RTS 프로토콜을 이용하는 제어기를 사용하였다(Jeong,2015).
성능/효과
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. 그리고 Modbus TCP기능이 지원되는 HMI를 이용하여 선박제어시스템과 유사한 환경을 조성하여 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며, 이 값들은 Modbus TCP 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 전송할 수 있고 RGB LED의 색상 변화도 역시 사용자의 명령에 따라 원하는 대로 변경 가능함을 확인하였다. 그러므로 Modbus TCP통신을 이용하는 장비들과 쉽게 연결 및 컨트롤이 가능하여 빌딩, 선박, 기차, 비행기 등의 조명이 필요한 전반으로 활용 범위를 넓힐 수 있을 것이다.
후속연구
그리고 Modbus TCP기능이 지원되는 HMI를 이용하여 선박제어시스템과 유사한 환경을 조성하여 외부 환경요소인 온도, 습도, 전류, 조도 값들은 센서를 통해 제어기로 받아들이며, 이 값들은 Modbus TCP 프로토콜을 통해 선박의 통합관리 시스템에 전송할 수 있고 RGB LED의 색상 변화도 역시 사용자의 명령에 따라 원하는 대로 변경 가능함을 확인하였다. 그러므로 Modbus TCP통신을 이용하는 장비들과 쉽게 연결 및 컨트롤이 가능하여 빌딩, 선박, 기차, 비행기 등의 조명이 필요한 전반으로 활용 범위를 넓힐 수 있을 것이다. 또한 RGB LED를 통해 조명의 색을 변경 할 수 있으므로 선박내의 선실 Deck등 선원 및 승객이 있는 곳에 선박의 비상상황 및 기상변화에 따른 경보를 시각적으로 알릴 수 있는 좋은 장비라 사료된다.
또한 RGB LED를 통해 조명의 색을 변경 할 수 있으므로 선박내의 선실 Deck등 선원 및 승객이 있는 곳에 선박의 비상상황 및 기상변화에 따른 경보를 시각적으로 알릴 수 있는 좋은 장비라 사료된다. 그리고 향후 고출력 LED를 통해 조명의 출력을 높여 선박의 주의환기 신호를 보낼 때도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.
본 논문에 사용된 무선AP는 가정용이므로 Wi-Fi의 통신 허용 거리는 수십 미터에 불구하지만 산업용 무선AP를 사용한다면 무선의 안전성 및 통신허용 거리를 크게 넓힐 수 있을 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사물 인터넷은 어떤 기술인가?
그중, 사물 인터넷(Internet of Things, 약어로 IoT)은 각종 사물 등(가전제품, 모바일 장비 등 다양한 임베디드 시스템)에환경 변화 등을 측정할 수 있는 각종 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미하며 인터넷으로 연결된 사물들이 각종 정보를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술이다. 사물 인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 아이피를 가지고 인터넷으로 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수 있다(Höller et al.
제4차 산업 혁명이란 무엇인가?
제4차 산업 혁명(Fourth Industrial Revolution, 4IR)은 정보통신기술(ICT)의 융합으로 이루어낸 혁명 시대를 말한다. 18세기 초기 산업 혁명 이후 네 번째로 중요한 산업 시대이다.
제4차 산업 혁명의 핵심은 무엇인가?
18세기 초기 산업 혁명 이후 네 번째로 중요한 산업 시대이다. 이 혁명의 핵심은 인공지능, 로봇공학, 사물 인터넷, 무인 운송 수단(무인 항공기, 무인 자동차), 3차원 인쇄, 나노 기술과 같은 6대 분야에서 새로운 기술 혁신이다(Klaus Schwab, 2016)
참고문헌 (11)
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Holler et al.(2014), From Machine-to-Machine to the Internet of Things: Introduction to a New Age of Intelligence, Elsevier, pp. 3-5.
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Klaus Schwab.(2016), "The Fourth Industrial Revolution: what it means, how to respond", World Economic Forum, "https://www.weforum.org"
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