계측제어설비

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contents_img 계측제어설비란?

 

   o 계측제어(I&C ; Instrumentation & Control)란 모든 Process에 계측기기류를 설치하여 공정을 감시하고 제어하기 위한 정보처리기술을 말하며 그에 필요한 계측, 제어, 감시 등 제반설비를 총칭하여 계측제어설비라고 한다.

   o 계측제어는 화학플랜트의 자동화에서 시작된 기술로 플랜트에서의 두뇌 및 신경계통을 담당하는 핵심기술로 모든 시설을 시스템화 하여 운영관리자가 합리적이고 효율적으로 운영관리 할 수 있도록 도와주는 기능을 한다.

   o 제어 방식에는 시퀀스 제어(Sequence Control) 방식과 피드백 제어(Feedback control)방식 등이 있으나 일반적으로 두가지 방법 조합 적용 또는 피드백 제어 방식을 주로 적용하고 있다.

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(계측제어 메카니즘 개념도) 

 

contents_img 계측제어설비 주요 구성

   o 계측제어설비는 크게 계측설비, 제어설비, 감시설비 등으로 구성 되며 계측장치는 현장에서 물리량을 계측하여 물리신호를 전기적 신호로 변환 후 전송장치를 통하여 중앙 감시제어장치로 전송하면 감시 및 자동제어가 이뤄진다.

    ① 계측설비 : 검출기, 변환기, 전송장치

    ② 제어설비 : 순차제어, 피드백제어 등

    ③ 감시설비 : 중앙 감시제어장치, 현장 감시제어장치

 

 contents_img 주요 구성별 기능 및 특징

  1) 계측설비

    o 계측장치는 검출기 및 변환기(트랜스미터; Transmitter) 등으로 구성되며, 현장의 프로세스량을 검출하고 변환기는 검출된 물리량을 감시 및 제어하기 위해 전기 신호로 변환시켜 PLC로 전송한다.

    o 검출기

      • 유량, 수위, 압력 및 수질 등의 변화량을 검출하고 신호로 변환하는 장치로 정밀도가 좋고 구조, 원리가 간단하며 견고하여야 한다.

        - 양적계측 : 수위, 유량, 수온, 압력, 밸브 개도 등

        - 질적계측 :PH,탁도 등의 수질계측기기

    o 변환기

      • 검출기에서 검측된 아날로그 값을 0~100mV, 4~20mV 등의 직류 출력으로 변환시켜 감시제어장치로 보낼 수 있도록 하는 장치이다.

    o 전송장치

      • 전송장치는 검출기에서 검출된 값을 중앙 감시제어장치로 보내주는 시설로 일반적으로 전기신호, 공기압신호, 유압신호로 보내준다. 또한 현장 Local Panel이 있는 경우에는 신호분배기를 써서 현장과 중앙 감시제어장치로 보내주는데, 보내준 전기신호는 신호변환기에서 아날로그신호로 변환되어 PLC로 입력된다.

        - 전기신호 : 4 ~ 20 mA, 1 ~ 5 Vdc, BCD

        - 공기압신호 : 0.2 ~ 1.0 kg/

        - 유압신호 : 7 ~ 21 kg/

      • 전송은 유선의 통신사업자 전용회선, 동축 케이블(COAXIAL CABLE), 광 케이블(OPTICAL FIBER) 등 또는 무선방식을 사용하며, 일반적으로 단거리는 외부 노이즈나 전자유도를 피하기 위하여 차단할 수 있는 차폐용 CVV-S 케이블이 사용하고, 장거리는 통신사업자 전용회선 또는 무선방식을 사용한다.

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(감시 제어용 컴퓨터)

  2) 제어설비

    o 제어설비란 수처리 플랜트 기능을 충분히 하면서 안전하고 안정된 운영관리가 이뤄질 수 있도록 고 효율화를 목적으로 이뤄지는 자동제어에 관계되는 모든 설비를 칭하며, 자동제어는 순차제어, 피드백제어 등의 방식을 단독 또는 조합에 의하여 제어가 이뤄지고 있다.

 

※ 자동제어 방식 : 개방제어(시퀀스제어, 피드포워드제어), 폐회로제어(피드백제어)

  o 시퀀스 제어(Sequence Control) 방식 : 미리 정해진 순서에 따라 제어 각 단계를 차례로 행하는 제어를 말한다. 즉, 한번 행하여지면 재검토하지 않는 개회로(open-loop) 제어 방식으로 순차제어라고도 한다.

    • 적용시설 : 엘리베이터, 세탁기, 냉장고, 자동판매기 등

    • 구조 간단,가격 저렴 반면 외부 변동에 대응 불가로 정확성이 떨어짐

  o 피드백 제어(Feedback control) 방식 : 출력값을 읽어 목표값과 일치되도록 정정 동작을 행하는 제어이다. 즉, 한번 행한 후 반복하여 목표값에 일치시키는 제어 방식으로 되먹임제어라고도 한다.

    • PLC 제어가 이에 속하며 외부 변동에 대응하여 정확성 높으나 구도가 복잡, 고가이다

※ PID 제어(Proportional Integral Derivative Control) 방식

  o PID 제어란 제어동작에 의한 분류로 연속제어 중 비례(P; Proportional) + 적분(I; Integral) + 미분(D; Derivative)동작에 의한 제어로 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종이다.

  o PID동작은 제어성능이 우수하다. 비례동작으로 헌팅이 없이 제어를 할 수 있고 적분동작으로 잔류편차를 없애고 미분동작으로 외란에 대하여 응답시간을 빠르게 한다

 

    o 제어설비를 제어 대상 목적별로 나누면 수량 제어, 질적 제어 및 기타 제어로 나눌 수 있다.

      • 수량 제어 : 필요하고 충분한 물을 얻기 위해 수위, 수압, 유량을 원하는 값으로 유지하기 위한 제어로 펌프 대수 및 회전수, 유량조절밸브 개도율 등을 제어하여 유량, 수위 및 수압을 일정하게 유지시키는 제어를 칭한다.

      • 질적 제어 : 최적이 수질을 얻기 위해 물리적, 화학적 처리 및 잔류 염소 등을 유지하기 위한 제어로 약품류를 일정 유량으로 주입하는 일정치 제어나 원수 유량에 주입률을 일정하게 유지하는 비율 제어를 말한다.

      • 기타 제어 : 여과지 세정제어나 전력률 제어 등 양적, 질적제어를 제외한 제어로 기계장치 등의 가동, 정지 제어, 여과지 세정제어, 침전지 슬러지 관련 제어, 전력 관련 제어 등을 말한다.

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(제어용 PLC)
 

(제어대상별 목적) 

제어 대상

제어 항목

제어 목적

원수 취수

(수량, 수질 제어)

-취수량 제어

-원수 수질 제어

수요량에 대응한 안정적 취수

원수 상태에 따른 최적 의 여과

정수처리공정

(수질 제어)

-전염소 주입 제어

-PAC 주입 제어

-pH조정제 주입

-응집제 주입 제어

-중간 염소 주입

-오존 주입제어

-후염소 주입 제어

철, 암모니아성 질소 제거

이취미 물질 및 유기물질 제거

pH 및 알카리도 조절로 응집 최적화

최적의 응집효과 위해 응집제량 제어

철, 망간, 암모니아성 질소 등 제거

난분해성 유기물 등 산화 및 분해

적정 잔류염소 유지

여과공정(기타제어)

-여과지 세정 제어

여과 차압에 따른 여층 효율적 세정

송수 및 배수

(수량 제어)

-배수 유량 제어

-배수 압력 제어

수요량 시간적 변동에 적정 대응

배수구역 내 적적정압 균등 배수

  

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

 

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Technical Photos
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