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김보헌(Bo-Hun Kim),김황래(Hwang-Rae Kim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.4
스마트 기기는 휴대하기 편리하고 애플리케이션이 개발이 쉬운 장점으로 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 그러나 산업용 장비 분야에서는 장비에서 제공되는 정보에 대한 보안 문제 및 원격지에서 장비의 액추에이터를 제어할 경우 사고가 발생할 수 있다. 본 논문에서는 위 문제에 대한 해결 방법과 스마트 제어 시스템을 산업용 자동화 장비에 적용할 경우 장점에 관한 연구를 수행하였다. 이런 문제 해결을 위해 장비 조작 시 발생할 수 있는 사고에 대해 질의를 이용한 매뉴얼 조작 방법과 스마트 기기를 이용한 장비 제어 시 스마트 제어 접근 허용 절차를 제안하였으며, 통신 데이터 보호 및 사용자 인증 방법으로 다중 암호화 프로토콜을 이용한 데이터 전송 방법과 단말기 고유 정보 및 Q&A를 이용한 사용자 인증 방법 제안하였다. 구현된 스마트 제어 시스템의 성능을 평가하기 위해 스마트 제어 시스템의 동작 실험과 사용자 인증 비교 실험을 하였으며, 장비에 적용 시 장점을 파악하기 위한 실험에서 스마트 제어 시스템은 티칭 팬던트 보다 편리하게 티칭 조작이 가능하였고, 다양한 정보 취득과 하드웨어 조작이 가능하였다. 또한, 스마트 제어 시스템 적용 시 장비의 에러 조치 시간을 약 13% 단축할 수 있었다. Smart devices are used in a variety of industries, because applications for them are easy to develop and portable. However, industrial equipment can cause security problems for information and accidents when controlling the actuator of the equipment at a remote location. In this paper, we studied methods of solving these problems and the advantages of applying smart control systems to industrial equipment. We propose a manual manipulation method using queries and a smart control access procedure for controlling equipment using a smart device. In addition, we propose a data transmission method employing multiple encryption protocols and a user authentication method using unique information from the smart device and Q & A as the communication data protection and user authentication methods, respectively. In order to evaluate its performance, an operation test of the smart control system and user authentication comparison experiment were performed. In order to understand the advantages of applying the smart control system to the equipment, we conducted a comparative experiment with a teach pendant and evaluated its reaction time in case of error.
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다중 제어 장치 연결을 위한 Modbus 응용 Protocol 설계
송정호(Jeong-Ho Song),김보헌(Bo-Hun Kim),김황래(Hwang-Rae Kim) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.4
Modbus 프로토콜은 하나의 마스터 제어 유닛에 여러 대의 슬레이브 제어 유닛을 연결할 경우 가장 널리 사용되는 프로토콜이다. 그러나 Modbus 프로토콜에서는 SCU의 상태 값을 읽는 서로 다른 서비스 요청 메시지에 대해 결과 값만을 응답하기 때문에 어떤 전송 메시지에 대한 응답인지 식별할 수 없었다. 따라서 MCU 프로그램 작성 시 하나의 서비스 요청 메시지를 전송하고 이를 처리한 후에 다음 메시지를 전송하도록 프로그램을 작성하였다. 본 논문에서는 위 문제를 해결하기 위해 메시지의 전송 순서를 확인할 수 있는 Index 코드 및 응답한 메시지의 서비스 유형을 판단하기 위한 Service 코드를 추가한 Modbus 응용 프로토콜을 설계하고 이를 제안하였다. 실험 결과, MCU에서 전송한 서비스 요청 메시지에 대한 처리가 완료되지 않은 상태에서 다음 서비스 요청 메시지의 전송이 가능하였으며, 통신 에러 발생 시 에러 검색 알고리즘을 이용해 어떤 종류의 에러가 발생했는지 식별할 수 있었다. 또한, 다중의 동시적인 서비스 요청의 경우에 전송 메시지들의 처리시간이 기존의 Modbus 프로토콜보다 약 66.2% 향상되었다. The Modbus protocol is the most widely used protocol for connecting multiple slave control units (SCUs) in the master control unit. However, the Modbus protocol does not identify which SCU response message corresponds to the service request message. Therefore, when using the Modbus protocol, one service request message can be transmitted after processing the previous message. In this paper, we propose a Modbus application protocol with an index code and a service code to solve the problem. As a result of experimentation, it is possible to transmit the next service request message without processing the previous service request message. And when a communications error occurs, it is possible to identify what type of error occurred using an error detection algorithm. Also, with simultaneous multiple service requests, the proposed protocol can improve processing time by about 66.2%, compared to the original Modbus protocol.
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