AFM023P 기초 공정 제어 실습 장치 — 공정 제어 실습기, 교육용 장비, 교재용 장비1 제품 개요
1.1 개요
공정 제어(Process Control)는 생산 공정의 자동 제어를 줄여 이르는 말로, 자동화 기술의 핵심적인 분야입니다. 일반적으로 석유, 화학, 전력, 야금, 경공업, 건축 자재, 원자력 등 다양한 산업 분야의 생산 공정을 지속적이고 자동적으로 제어하는 것을 의미합니다. 현대 산업 생산 공정에서 공정 제어 기술은 다양한 기술적·경제적 최적 지표를 달성하고, 경제적 효율성 및 노동 생산성을 향상시키며, 작업 환경을 개선하고, 생태 환경을 보호하는 데 있어 갈수록 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
공정 관련 기업들의 자동화 및 정보화 시스템을 구현하는 핵심 기술과 장비 시스템을 주축으로 삼아, 당사는 '첨단 공정 제어 전문 실험실 종합 실습 교육 장치'를 설계 및 제작하였으며, 이를 바탕으로 전문 교과목 실험실의 공학 실습 기반을 구축하였습니다.
본 교육 장치는 합리적인 설계와 뛰어난 범용성을 갖추고 있습니다. 따라서 산업 자동화, 자동 제어 등 관련 전공의 학부 및 전문대학 과정에서 요구되는 실험 교육 요건을 충족시킬 뿐만 아니라, 대학원생들의 연구 개발 과제 수행에도 활용하기에 적합합니다.
1.2 특징
1. 산업용 알루미늄 프로파일 프레임, 투명 구조 설계, 그리고 개방형 인터페이스를 채택하였습니다.
2. 본 제품은 데스크톱형 구조와 전체 알루미늄 합금 프레임 설계를 적용하였으며, 제어 대상(Object)과 제어 시스템(Controller)을 분리하여 설계하였습니다. 이에 따라 작업대 위에 두 요소를 결합하여 배치하거나, 필요에 따라 각각 분리하여 배치할 수 있습니다.
3. 장치의 입출력 인터페이스는 뛰어난 호환성을 자랑합니다. 구동부(Drive Unit)와 주 제어용 PLC 유닛을 손쉽게 교체할 수 있어, 전자 회로의 부하 메커니즘으로 활용하거나 PLC 제어 시스템의 실행 대상(제어 대상)으로 활용할 수 있으며, 필요에 따라 기능을 확장하거나 업그레이드할 수 있습니다.
4. 산업 현장에서 널리 활용되는 온도, 유량, 액위(수위), 압력, 성분 등 5가지 열 감지 및 센싱 장치를 다양하게 구성할 수 있어, 폭넓은 관련 실험을 설계하고 수행할 수 있습니다.
5. 시분할 제어(Time-sharing Control) 개념을 도입하여 두세 가지의 공정 변수를 동시에 수집할 수 있습니다. 예를 들어, 유량 측정부 1세트와 온도 측정부 1세트의 데이터를 동시에 취득하는 것이 가능합니다. 또한, 제어 대상 시스템(Object System)은 전체 알루미늄 합금 소재로 제작되었습니다. 미학적 관점을 견지하되 공학적 개념을 잃지 않는 범위 내에서, 공정 장비 전문 실험실의 설비 체계를 검토 및 구축하였으며, 이를 시대적 감각이 반영된 시범 실험실로 조성할 것입니다.
6. 본 장치는 공정 제어 분야의 기초 제어 실습 과제를 수행할 수 있으며, 유량, 온도, 압력, 액위, 조성의 5가지 주요 변수에 대한 제어 및 PID 조절 기능을 구현함으로써, 다양한 교육 및 훈련 목적을 달성할 수 있습니다.
2 성능 제원
1. 전원 공급: 3상 5선식 380V±5%, 50Hz
2. 제어 신호: 전압 0~10V / 4~20mA
4. 작동 환경: -10℃~40℃, 상대 습도: 20%~90% (비응결)
5. 작동 조건: 주변 온도 -10℃~+40℃, 상대 습도 <85% (25℃ 기준)
3 제품 구성
(1) 제어부
1. 중간 계전기
2. 계측기 전원 공급부
3. PLC
4. 차단기부
5. AC 전자 접촉기
6. 온도 센서
7. 스위치
8. 터치스크린
9. 24V 전원 공급기
10. 인버터
11. 가변 전원 공급기
12. 배선 단자대
13. 버튼 및 지시등
(2)
1. 아크릴 수조
2. 전원 공급 박스
3. 작동 원리도
4. 가열 수조
5. 코일관
6. 저수조
4 실험 내용
1. 공정 제어 시스템 구조 이해 실험
(1) 공정 제어 및 계측 장비의 하드웨어 구조 이해 및 제어 구성의 결선 실험
(2) 스마트 전송기(Transmitter)와 같은 스마트 계측기의 운전 및 파라미터 설정 실험
(3) 센서 교정(제로점 이동 및 범위 조정)
2. 제어 대상 특성 시험 실험
(1) 단일 용량 수조 특성 시험 실험
(2) 이중 용량 수조 특성 시험 실험
3. 단일 루프 제어 시스템 실험
(1) 단일 루프 제어 시스템 실습
(2) 상부 수조(또는 중부 수조, 하부 수조)의 정수위 제어 실험
(3) 이중 용량 수조의 정수위 제어 실험
(4) 보일러 수조의 정적 수온 일정 제어 실험
(5) 보일러 수조의 동적 수온 일정 제어 실험
(6) 보일러 워터 재킷 수온 일정 제어 실험
(7) 전동 밸브 분기 유량 일정 제어 실험
4. 캐스케이드 제어 시스템 실험
(1) 캐스케이드 제어 시스템 결선 실습
(2) 수조 수위 캐스케이드 제어 실험
(3) 하부 수조 수위와 전동 제어 밸브 유량의 캐스케이드 제어 실험
5. 비례 제어 시스템 실험
(1) 단일 폐루프 유량 비례 제어 실험
(2) 이중 폐루프 유량 비례 제어 실험
6. 산업 제어 감시 제어 소프트웨어(SCADA) 구성 제어 실험
(1) 수온 순수 지연 제어 실험
(2) 유량 순수 지연 제어 실험
7. 압력 제어 실험
